¿Los sonidos de baja frecuencia realmente transportan distancias más largas?

Question

Es una creencia común que las frecuencias bajas recorren distancias más largas. De hecho, los graves son lo que se oye cuando el vecino pone su HiFi a todo volumen (Woom Woom). Prueba a preguntar a la gente de tu entorno, muchos creen que los sonidos graves recorren distancias más largas.

Pero mi experiencia no es tan directa. En particular:

• Cuando estoy cerca de alguien que está escuchando música a todo volumen con auriculares, lo que oigo son los sonidos agudos (tchts tchts), no los graves.
• Cuando me siento al lado de un sin amplificar giratorio (el disco está girando pero el volumen está apagado), oigo sonidos agudos (tchts tchts), no los graves.

Entonces, con sonidos muy débiles, ¿las frecuencias altas parecen viajar más lejos?

Esto me hace pensar que tal vez las frecuencias bajas no transportan distancias más largas, pero la gran amplitud de los graves en los altavoces de mi vecino lo compensa. ¿Quizás también las bajas frecuencias resuenan con las paredes del edificio? Probablemente también el medio por el que viaja el sonido marque la diferencia? ¿O tal vez las altas frecuencias se reflejan más en las paredes que las bajas frecuencias?

He encontrado este experimento de secundaria bastante bonito en línea, que parece concluir que las frecuencias bajas y altas viajan igual de lejos, pero ¿no hay leyes que los físicos escribieron hace siglos sobre esto?

Answer 1

¿Las frecuencias bajas llegan más lejos que las altas? Sí. La razón tiene que ver con lo que impide el sonido. Si no fuera por la atenuación (absorción), el sonido seguiría la ley del cuadrado inverso.

Recuerda que el sonido es una onda de presión de vibración de las moléculas. Siempre que se dé un "empujón" a las moléculas se perderá algo de energía en forma de calor. Por ello, el sonido se pierde por el calentamiento del medio por el que se propaga. La atenuación de las ondas sonoras depende de la frecuencia en la mayoría de los materiales. Véase Wikipedia para los detalles técnicos y las fórmulas de la atenuación acústica.

Este es un gráfico de la atenuación del sonido a diferentes frecuencias (teniendo en cuenta la presión atmosférica y la humedad):

Como puedes ver, las frecuencias bajas no se absorben tan bien. Esto significa que las frecuencias bajas viajarán más lejos. Este gráfico proviene de este artículo muy detallado sobre la propagación del sonido en exteriores .

Otro efecto que afecta a la propagación del sonido, especialmente a través de paredes, auriculares y otras superficies relativamente duras, es la reflexión. La reflexión también depende de la frecuencia. Las frecuencias altas se reflejan mejor, mientras que las bajas son capaces de atravesar la barrera:

Esto y la atenuación basada en la frecuencia son las razones por las que los sonidos de baja frecuencia son mucho más fáciles de escuchar a través de las paredes que los de alta frecuencia.

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Sonoridad de la frecuencia en los auriculares: La descripción anterior se aplica a los sonidos que viajan a través de largas distancias o que están muy atenuados. Los auriculares parten de intensidades tan bajas que ya no recorren distancias tan largas como para que la atenuación sea un factor dominante. En cambio, la curva de respuesta en frecuencia del oído humano desempeña un papel importante en la intensidad percibida.

Las curvas que muestran la respuesta en frecuencia de la audición humana se denominan Curvas Fletcher-Munson :

Las líneas rojas son los datos modernos de la norma ISO 226:2003. Todo el sonido a lo largo de una curva es de "igual intensidad" pero, como puedes ver, las frecuencias bajas deben ser mucho más intensas para sonar igual de fuerte que los sonidos de mayor frecuencia. Aunque las frecuencias bajas lleguen a tu oído, es más difícil que las escuches.

El sonido de los auriculares se ve doblemente agravado por la dificultad de fabricar auriculares con una buena respuesta en las frecuencias bajas. Con los altavoces se puede dividir el trabajo de producción de frecuencias entre un subwoofer, un altavoz de medios y un tweeter. Para las frecuencias bajas, los subwoofers son grandes y tienen una cámara de resonancia que simplemente no es una opción con los auriculares que deben producir una gran gama de frecuencias de sonido en un espacio pequeño. Incluso un buen par de auriculares como Los Sennheiser HD-650 tienen problemas con las frecuencias bajas :

Así que si parece que las frecuencias altas viajan más lejos con los auriculares, es porque los auriculares son malos para producir frecuencias bajas y tu oído es malo para captarlas.

Answer 2

Además de los puntos señalados en la excelente respuesta de Brandon enright, hay que tener en cuenta que las fuentes de sonido no son realmente fuentes puntuales idealizadas. Dependiendo de la aplicación, se puede dar forma al altavoz o altavoces de manera que se tenga ondas cilíndricas o ondas dipolares o secciones de una onda monopolar ..., o una combinación de varios patrones .

Los auriculares normales son básicamente altavoces dipolares, y especialmente para las frecuencias graves (longitud de onda mucho mayor que la de los altavoces) esto describe bien su comportamiento. Así que la amplitud disminuye $\propto 1/ r^4$ . A frecuencias más altas, también tienen algunos componentes monopólicos que decaen más lentamente, con la conocida inversa del cuadrado. Así que si escuchas desde lejos, oirás sobre todo esas frecuencias agudas y poco o nada de graves. En cambio, cuando se llevan los auriculares, la diferencia es mínima, ya que se está en el campo cercano, donde ninguna de las dos frecuencias ha decaído sustancialmente.

Answer 3

Otra cosa que ocurre y que puede llevar a pensar que los sonidos de baja frecuencia se atenúan más rápido es que si te grabas una vez estando cerca del micrófono y otra estando más lejos, notarás que cuanto más lejos estés más se captan las frecuencias más bajas. Esto se debe al efecto de proximidad y no a que los sonidos de baja frecuencia se atenúen.

http://en.wikipedia.org/wiki/Proximity_effect_(audio)

Answer 4

A cierta distancia de una autopista, ¿qué oímos? Oímos el estruendo de los tonos bajos realzado sobre los tonos altos. Si estamos cerca de la autopista (tal vez unas pocas manzanas) y separados por un muro de cemento, oímos principalmente el ruido más grave. La respuesta del Sr. Enright aborda la primera, nos ha enseñado mucho y ha respondido a la pregunta básica. La segunda se debe a la difracción del sonido sobre el muro.

De la Wikipedia (Longitudes de onda), "Las longitudes de onda de las frecuencias sonoras audibles para el oído humano (20 Hz-20 kHz) se sitúan, pues, entre 17 m y 17 mm aproximadamente". Los sonidos de baja frecuencia se doblan sobre la pared y vuelven al suelo. Es más silencioso cerca de la pared que lejos de ella. Mi experiencia es que esta característica no es reconocida por los expertos en mediación acústica ni por los funcionarios locales.

La difracción de largo alcance también se produce debido a los cambios en la densidad del aire. Fuentes como el ruido de las autopistas o los silbatos de los ferrocarriles pueden variar mucho en función de la ubicación del receptor. En mi ubicación, que tiene vista directa a una autopista, el ruido puede pasar de ser "imperceptible" a unos sorprendentes 65 db.

Answer 5

Las ondas siempre transportan energía a una distancia infinita. La energía del sonido puede disiparse a lo largo de la distancia por muchas causas a la misma velocidad en cualquier frecuencia

Las ondas de baja frecuencia no se propagan a mayor distancia que las de alta frecuencia. Pero puede tener menos problemas para propagarse a las cosas. Las ondas de baja frecuencia tienden a pasar a través de objetos más grandes con menos absorción o reflexión. Así que en este tipo de situación, si el entorno tiene muchos obstáculos, la baja frecuencia puede viajar más lejos que la alta frecuencia.

En realidad se trata de la longitud de onda. Tanto el sonido como la luz tienen la misma naturaleza de propagación de la longitud de onda. La onda más larga tiende a pasar a través de un objeto que tiene un tamaño mayor que la longitud de la onda.