Acustica forense

Profesor Patrocinante: V ctor Poblete Ram rez. Instituto de Acstica. u Universidad Austral de Chile.

Profesor Copatrocinante: George Sommerho Hyde. Instituto de Acstica. u Universidad Austral de Chile.

Profesor Copatrocinante: Felipe Ochoa Escobar. Policia de Investigaciones de Chile. Laboratorio de Criminal stica Regional. Temuco.

INGENIERIA ACUSTICA APLICADA A LA CRIMINALISTICA ACUSTICA FORENSETesis presentada como parte de los requisitos para optar al T tulo Profesional de Ingeniero Acstico u y al Grado Acadmico de Licenciado en Acstica e u

EDUARDO ANDRES PEREZ BELLOValdivia, Chile 2008

Este trabajo de titulacin est dedicado o a a mis padres Luc y Scrates. a o

AgradecimientosPrimero que todo quiero agradecer a Dios por su compa y proteccin en momentos alegres y na o tambin en los complicados de mi vida. Agradezco el amor, apoyo y paciencia de mis padres, Lucia y e Scrates, sin ellos todo esto no habr sido posible. Todo lo que me entregaron desde pequeo ha sido o a n una gran base para construir la persona que soy hoy, les agradezco innitamente el haberse esforzado tanto por darme una educacin de primer nivel. A mis hermanos, Felipe y Lucia, por ser mis amigos, o cmplices, compa y apoyo durante toda mi vida. A mi querida abuela Armanda que ha sido mi o na segunda madre, a mis t Armanda, Anita, Orlando y Jorge que siempre estuvieron presentes para os apoyar mis estudios y los de mis hermanos. Puedo decir, sin temor a equivocarme, que sin el cario y n apoyo mi familia no habr sido posible llegar al nal. a Quiero agradecer de forma muy especial a Victor Poblete, mi profesor gu que me ha apoyado a, no slo como acadmico sino como un fraternal amigo. Al profesor Jorge Sommerho y al Ingeniero o e Acstico Felipe Ochoa por su tiempo y cr u tica constructiva para este trabajo. Tambin agradecer a mis e profesores del Instituto de Acstica, en especial al profesor Jorge Crdenas por la conanza entregada u a durante mi periodo como su ayudante y por sus constantes recomendaciones laborales, tambin al e profesor Jos Lu Barros por permitirme ser su ayudante acadmico, a la Seora Hilda Negrn y a don e s e n o V ctor Cumin por su prestancia y ayuda. A la Universidad Austral de Chile que permiti formarme a o como profesional entregndome slidos conocimientos y una excelencia acadmica privilegiada. a o e No puedo dejar de mencionar la compa y apoyo entregado por mis amigos y compaeros de na n infancia, a Sergio Albarrac Gonzalo Alvarado, Cristian Torres, Eduardo Millar, Viviana Navarrete, n, Susana Maldonado, Daniela Ovando. Tambin a mis profesores del Colegio Preciosa Sangre que me e dieron las herramientas para afrontar la vida con una slida base acadmica y personal. o e En mis aos universitarios conoc grandes personas que dejaron enseanzas y amistad que estn n n a presentes hasta el d de hoy, a mis amigos Felipe Galdmez, Rodrigo Alfaro, Benjam Ruz, Gonzalo a a n Riquelme, Hctor Santana, Adriano Sabez, Pedro Antillanca, Roberto Mndez, Vernica Veloso, Marcelo e e o Rodr guez. Con mucho cario quiero agradecer a mi amigo Csar Matamala y a Roc por su amistad incondin e o cional en los tiempos buenos y tambin en los dif e ciles de nuestras vidas, y por recibirme cordialmente en su hogar cada vez que tuve que ir a Valdivia a realizar tramites una vez que egrese de la universidad. A la familia Matamala Quezada (padres de Csar) que fueron mi segunda familia en Valdivia, a la t e a Carmen y al t Durenil que fueron un gran apoyo para muchos que estbamos lejos de casa. Tambin o a e a la Sra. Magali Pugin y a don Arturo Hernndez donde quienes arrend en los ultimos aos que estuve a e n en Valdivia, su casa fue un bunker en largas jornadas de estudios y centro de reuniones de amigos que jams se podrn olvidar. a a

INDICE

Indice1. RESUMEN 2. ABSTRACT 3. INTRODUCCION 4. OBJETIVOS 6 7 8 10

4.1. OBJETIVOS GENERALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4.2. OBJETIVOS ESPEC IFICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5. PROCESO DE PRODUCCION ACUSTICA DEL HABLA: LA FONACION 11

5.1. El aparato fonador humano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5.1.1. Cavidades infraglticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 o 5.1.2. Cavidad gltica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 o 5.1.3. Cavidades supraglticas. o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 5.2. Mecanismo Anatomosiolgico de la Fonacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 o o 5.3. Cualidades de la Voz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5.4. Teor sobre el surgimiento de la voz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 as 6. PROCESO DE PERCEPCION AUDITIVA 20

6.1. Funciones del o humano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 do 6.2. O externo y o medio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 do do 6.3. O interno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 do 6.3.1. La cclea (caracol). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 o 6.3.2. Organo de Corti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 6.3.3. De la Cclea al Cerebro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 o 6.4. Transmisin del sonido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 o 6.4.1. Funciones del la membrana timpnica y de los huesecillos. . . . . . . . . . . . . 23 a 6.4.2. Reejo timpnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 a 6.4.3. Conduccin en el aire y en el hueso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 o 6.5. Percepcin de la altura tonal: la frecuencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 o 6.6. Percepcin de la presin o intensidad sonora: Sonoridad. . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 o o 6.7. Percepcin de la estructura acstica de resonancia: el timbre. . . . . . . . . . . . . . . . 27 o u 6.8. El Efecto Cctel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 o

Eduardo Andrs Prez Bello e e

3

Ingenier Acstica Aplicada a la Criminal a u stica Acstica Forense u

INDICE 7. MICROFONOS: CLASIFICACION Y CARACTER ISTICAS TECNICAS 7.1. Caracter sticas principales. 28

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7.2. Clasicacin segn su tipo de captacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 o u o 7.2.1. Micrfonos omnidireccionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 o 7.2.2. Micrfonos bidereccionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 o 7.2.3. Micrfonos unidireccionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 o 7.3. Clasicacin segn el tipo de trasduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 o u o 7.3.1. Micrfonos de bobina mvil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 o o 7.3.2. Micrfonos de condensador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 o 7.3.3. Micrfonos Electret. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 o 7.3.4. Micrfonos piezoelctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 o e 8. GRABACION DE SONIDO 36

8.1. Grabacin analgica de sonido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 o o 8.1.1. Grabacin mecnica analgica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 o a o 8.1.2. Grabacin magntica analgica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 o e o 8.1.3. Grabacin ptica analgica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 o o o 8.2. Grabacin digital de sonido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 o 8.2.1. Grabacin magntica digital. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 o e 8.2.2. Grabacin ptica digital. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 o o 8.2.3. Grabacin opto-magntica digital. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 o e 9. ANTECENTES HISTORIOS DEL RECONOCIMIENTO DE VOZ EN EL AMBITO FORENSE 46 9.1. Lawrence Kersta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 9.2. El surgimiento de una tcnica. La referencia U.S.A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 e 9.3. Primeros pasos de la identicacin de voz fuera de los EEUU. . . . . . . . . . . . . . . 51 o 9.4. En la actualidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 9.4.1. Estados Unidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 9.4.2. Europa y resto del mundo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 10.EJES DE DESARROLLO DE LA ACUSTICA FORENSE EN CHILE 10.1.1. Problemticas del reconocimiento automtico de hablantes. a a 58 . . . . . . . . . . . 62

10.1. Anlisis de Voz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 a 10.2. Anlisis de grabaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 a 10.3. Sistemas de cancelacin de ruido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 o


4


INDICE10.4. Tcnicas de acstica arquitectnica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 e u o 10.5. Tcnicas de acstica en campo libre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 e u 11.LOS INFORMES PERICIALES Y SU VALOR PROBATORIO 66

11.1. Autoridad de la cual emanan los informes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 11.1.1. Calidad de Perito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 11.1.2. Cualidades que deben reunir los expertos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 11.1.3. Designacin de los peritos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 o 11.1.4. Autoridad que designa al perito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 11.1.5. Juramento de los peritos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 11.1.6. Responsabilidad de los peritos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 11.1.7. Capacidad, incapacidad e inhabilidades para desempearse como perito. . . . . . 72 n 11.1.8. La recusacin y tacha de los peritos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 o 11.2. LOS INFORMES PERICIALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 11.2.1. Concepto y clasicacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 o 11.2.2. Forma y contenido del informe pericial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 11.2.3. Cualidades que deben reunir los informes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 11.2.4. Entrega del informe y del plazo para ello. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 11.3. Valor probatorio de los Informes Periciales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 11.3.1. Generalidades respecto de la prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 11.3.2. Principios que informan la apreciacin de la prueba en el Cdigo Procesal Penal. o o 77 11.3.3. Valor probatorio de los informes emanados por los peritos. . . . . . . . . . . . . 78 12.LINEAS FUTURAS DE TRABAJO DE LA ACUSTICA FORENSE 12.1. Dicultad del entorno de investigacin forense. o 79

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

12.2. Mejor losof metodolgica: los mtodos combinados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 a o e 12.3. Principales directrices de trabajo futuro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 12.3.1. Investigacin y desarrollo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 o 12.3.2. Ambito judicial y formacin de expertos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 o 13.CONCLUSIONES 14.BIBLIOGRAF IA 82 84


5


1.

RESUMENLa ingenier acstica es una especialidad que a lo largo de su historia ha demostrado ser muy verstil a u a

en lo que a sus campos profesionales se reere, siendo la criminal stica una nueva rea de especializacin a o de esta carrera. En la actualidad, la acstica forense es un tanto desconocida ya que lleva solamente u cinco aos de labor, principalmente desarrollada por la seccin de sonido del laboratorio de criminal n o stica. Es por esto, que la tesis pretende dar a conocer distintas reas que abarca la especialidad, y as fomentar a la inquietud de querer desarrollar trabajos futuros conducentes al mejoramiento de las tcnicas aplicadas e en la acstica forense en nuestro pa u s. El conocimiento de la generacin de voz humana y los procesos auditivos permiten a un experto o en audio poder entenderse con otros profesionales en las tareas en que sea necesario un trabajo multidisclipinar, especialmente en lo relacionado en el reconocimiento de voz en el mbito forense. Tambin a e el conocimiento de los sistemas de grabacin y microfon son de vital importancia en lo que respecta a o a tener un conocimiento incuestionable a la hora de defender un peritaje de audio, cualquier duda sobre estos temas podr hacer que la credibilidad de un experto en audio sea cuestionada a la hora de defender a las pericias realizadas. El nuevo sistema de hacer justicia en Chile ha hecho que la labor del perito sea de gran importancia a la hora de analizar la validez de la evidencia acusatoria. Es por esto mismo que un perito debe ser un experto en los temas sobre los cuales es consultado. En nuestro caso, un ingeniero acstico est llamado u a a ser un actor importante en los anlisis atingentes al audio. a Si bien es cierto, hoy en d en Chile existe una seccin de acstica forense perteneciente al LACRIM a o u de la Polic de Investigaciones de Chile, en donde trabajan ingenieros acsticos y en sonido, es preciso a u que entidades acadmicas presten colaboracin en investigacin, desarrollo e innovacin en el rea, e o o o a debido a que por su carcter operativo y no investigativo, los profesionales de dicha seccin especializada a o de la polic no pueden desarrollar estudios que apunten al desarrollo de la acstica forense. a, u


6


2.

ABSTRACTAcoustic engineering is a specialty that throughout its history has demonstrated to be very versatile

referring to its professional elds, being criminology a new area of specialization of this career. At the present time, forensic acoustics is somewhat not much known since it has only ve years of work, mainly developed by the criminology laboratorys sound section. Thats why this thesis tries to present dierent areas that this specialty includes, and thus to foment the restlessness to develop conducive future works for the improvement of the techniques applied in our countrys forensic acoustics. The knowledge about the human voices generation and auditory processes allow an audio expert to be able to be understood with other professionals in tasks that need a multidisciplinary work, especially in things related to voice recognition under the forensic scope. Also, the knowledge of recording systems and microphone techniques have big importance with regard to get an unquestionable knowledge when defending an expert work of audio, any doubt on these subjects could make the audio experts credibility questioned. The new justice system in Chile have made the experts labor to be of big importance when analyzing the accusatory evidences validity. This is why an expert must be an expert on consulted subjects. In our case, an acoustic engineer is called to be an important actor in audio related analysis. Nowadays exist in Chile a forensic acoustics section that belongs to the Criminal Laboratory Department (LACRIM) of the Chilean Investigations Police (Policia de Investigaciones de Chile), where sound and acoustic engineers work, its precise that academic entities to collaborate in this areas research, development and innovation, due to its operative and non-research character, professionals from this specialized polices section, cannot develop studies aiming to develop forensic acoustics.


7


Introduccin o

3.

INTRODUCCIONLa ingenier acstica en una carrera universitaria que est dedicada al estudio de la f a u a sica del sonido

y sus aplicaciones profesionales (control de ruido, sonorizacin, grabacin profesional, diseo de salas de o o n concierto, procesamiento digital de seales, etc.), ya al hablar de ingenier acstica, con el comn de n a u u las personas, se produce una interrogante muy frecuente y en qu consiste tu especialidad?. Muchos de e los estudiantes de esta carrera nos hemos enfrentado a esta pregunta muchas veces y hemos tenido que responder tantas veces lo mismo. Sin embargo, no deja de ser curioso que entre los mismos estudiantes de acstica surja la pregunta y qu trata eso? cuando se habla de acstica forense. u e u La acstica forense es una rama de la criminal u stica, que surge como apoyo a labor policial para esclarecer amenazas, extorsiones, estafas, fraudes, trco de drogas, etc; y est dedicada a la identia a cacin de hablantes, el anlisis de grabaciones y las tcnicas de reduccin de ruido. Todo lo anterior se o a e o logra con la ayuda de un amplio conocimiento en procesamiento digital de seales y electroacstica. La n u acstica forense es unos de los campos ms complejos de la criminal u a stica ya que requiere un trabajo multidisciplinario y una constante especializacin en las nuevas tecnolog aplicadas en lo forense. o as El ao 2000 en nuestro pa se inici la implementacin de la Reforma Procesal Penal, que reemn s o o plaz el antiguo sistema inquisitivo. Entre sus caracter o sticas principales, se destaca el juicio oral y pblico, donde todas las evidencias y pericias son expuestas y escrutadas por el Tribunal colegiado oral u en lo penal. Uno de los elementos impl citos en esta reforma, dice relacin con la rigurosidad profesional en el o anlisis de evidencias por parte de expertos en determinadas materias. En forma particular, se hace a referencia al rigor profesional con que se aborda un anlisis pericial. El trabajo del experto en una a determinada disciplina, denominado formalmente perito, se torna de vital importancia en su apoyo a la labor investigativa llevada a cabo por el Ministerio Pblico (La Fiscal y sus entes auxiliares (Polic u a) a de Investigaciones, Servicio Mdico Legal y Carabineros). Es en este contexto anterior en que hacen e su aparicin una gama de nuevas disciplinas. Para la Polic de Investigaciones de Chile, una de estas o a nuevas materias de desarrollo corresponde a la Acstica Forense, es por ello que en el ao 2003 surge u n la Seccin Sonido dependiente del Laboratorio de Criminal o stica Central. Entre sus funciones est el a apoyar a los Tribunales, al Ministerio Pblico y a cualquier unidad o brigada especializada de la Polic u a, en todas aquellas materias atingentes a su especialidad. Sin embargo, no slo los peritos de la polic de investigaciones pueden desempearse como tales, o a n tambin lo pueden hacer todos aquellos profesionales que tengan conocimientos y experticia en detere minadas reas en que sea necesario realizar un peritaje. Es as como un ingeniero acstico esta llamado a uEduardo Andrs Prez Bello e e

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Introduccin o

a formar parte importante en lo que se reere a los peritajes de audio en el marco de la nueva forma de hacer justicia en Chile. Para cumplir una labor responsable, en el campo de los peritajes en audio, es necesario conocer de forma detallada el estado del arte de la acstica forense, lo cual incluye conocer los mecanismos de u generacin del habla, el sistema auditivo, tipos de micrfonos, sistemas de registro sonoro, procesamiento o o digital de seales, limitaciones tcnicas de la acstica forense, el marco legal que regula a los peritos, n e u etc. La especializacin y el amplio manejo de una determinada rea de investigacin, en este caso el o a o audio, hacen que un perito sea considerado con la credibilidad y experticia necesaria para defender su peritaje. Es por esto que mediante el presente trabajo de tesis se pretende entregar todos aquellos conocimientos para desarrollar la labor de perito en acstica forense con alto nivel de experticia, como u lo exige el cdigo procesal penal de nuestro pa en sus art o s culos 321 y 322.


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Objetivos

4.4.1.

OBJETIVOSOBJETIVOS GENERALES

1. Explorar un rea de aplicacin de la ingenier acstica como apoyo a la labor criminal a o a u stica en Chile, la acstica forense. u 2. Entregar un marco terico que abarque todas las reas necesarias de dominar para una labor o a responsable como perito forense en acstica. u 2. Analizar la labor de la acstica forense en Chile. u

4.2.

OBJETIVOS ESPEC IFICOS

1. Conocer la naturaleza y produccin de habla y la audicin humana. o o 2. Conocer los distintos tipos de micrfonos y los sistemas de registro sonoro. o 3. Dar a conocer los antecedentes histricos de la acstica forense a nivel mundial. o u 4. Exponer las principales reas a las que se enfocan los peritajes de acstica forense en Chile: a u Anlisis e identicacin de voz. a o Autenticacin de discos compactos. o Mejora de calidad de registros sonoros. Tcnicas de acstica arquitectnica. e u o Tcnicas de acstica en campo libre. e u 5. Exponer los marcos legales que regulan la labor de los profesionales que pretendan dedicarse a realizar peritajes de acstica forense en Chile. u 6. Analizar la labor desempeada por el Laboratorio de Criminal n stica en el campo de la acstica u forense.


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La fonacin o

5.

PRODUCCION HABLA: LA FONACION PROCESO DE

ACUSTICA

DEL

Para el ser humano, el intercambio de pensamientos es una necesidad vital, y para poder expresar claramente dichos pensamientos, es necesario el lenguaje articulado, basado en un cdigo arbitrario, en o este caso el lenguaje hablado. El habla es una de las principales formas de comunicacin para los seres o humanos. El hombre es unico entre las formas de vida en su capacidad de adquirir y utilizar el habla. Las seales de voz estn compuestas de una secuencia de sonidos. Estos sonidos y la transmisin n a o de ellos sirve como una representacin simblica de informacin. El orden de estos sonidos (s o o o mbolos) est regido por las reglas del lenguaje. El estudio de estas reglas y sus implicaciones en la comunicacin a o humana es el dominio de la ling ustica y el estudio y clasicacin de los sonidos del habla es llamado o fontica (Rabiner & Schafer, 1978). e La voz humana son rpidas uctuaciones en la presin del aire. Estas presiones sonoras son generadas a o y radiadas por el aparato fonador humano; ellas son detectadas por los o dos y entendidas por el cerebro. La Figura 1 muestra un diagrama del proceso de produccin y percepcin del habla. El proceso de o o produccin comienza cuando el hablante formula un mensaje (en su mente) que quiere transmitir a un o oyente a travs de la voz. El siguiente paso en el proceso es la conversin del mensaje en un cdigo de e o o lenguaje. Una vez que el cdigo de lenguaje es elegido, el locutor debe ejecutar una serie de comandos o neuromusculares para causar la vibracin de las cuerdas vocales y dar la forma al trayecto vocal tal que o la secuencia apropiada de sonidos de habla es creada y dicha por el emisor o hablante. Los comandos neuromusculares deben, controlar todos los aspectos del movimiento articulatorio incluido el control de los labios, mand bula, lengua y velo. Una vez que la seal de voz es generada y propagada al oyente, el proceso de percepcin de la n o voz comienza. Primero, el oyente procesa la seal acstica a lo largo de la membrana basilar en el n u o interno, el cual proporciona un anlisis espectral continuo de la seal de entrada. Un proceso de do a n transduccin neural convierte la seal espectral a la salida de la membrana basilar en seales activas en o n n el nervio auditivo. La actividad neural dentro del nervio auditivo es convertida a un cdigo de lenguaje o en los centros de procesamiento del cerebro y nalmente, la comprensin del lenguaje se lleva a cabo. o


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La fonacin o

Figura 1: Diagrama esquemtico del proceso de produccin y percepcin del habla. (Sanchez, 2004) a o o

5.1.

El aparato fonador humano.

En la produccin de la voz interviene la mayor parte de los rganos que componen el sistema o o respiratorio. El aparato fonador se puede dividir en tres grandes partes: las cavidades infraglticas, la o cavidad gltica y las cavidades supraglticas. Cada una de ellas realiza una misin distinta en la fonacin. o o o o En la Figura 2 se puede apreciar el aparato fonador y sus componentes.

Figura 2: Aparato fonador humano (Bernal, et al., 2000).


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La fonacin o

5.1.1.

Cavidades infraglticas. o

Tienen como misin proporcionar la corriente de aire espirada necesaria para producir el sonido. o Estn compuestas por diafragma, pulmones, bronquios y trquea. a a El diafragma es un msculo situado por debajo de los pulmones y con forma de cpula. Su misin es u u o controlar el hinchado y llenado de la cavidad pulmonar y su reduccin y vaciado junto con los msculos o u pectorales, y con ello la respiracin. Cuando se contrae el diafragma se ensancha la cavidad torcica, o a producindose la inspiracin del aire; al relajarse se reduce la cavidad, producindose la espiracin del e o e o aire contenido en los pulmones. Los bronquios y la trquea son tubos cartilaginosos que conducen el aire entre los pulmones y la a laringe. Su funcin en la fonacin es la de simples canales de transmisin del ujo areo. o o o e

5.1.2.

Cavidad gltica. o

Est formada por la laringe. La caracter a stica ms interesante es la presencia en la misma de las a cuerdas vocales (Figura 3), que son las responsables de la produccin de la vibracin bsica para la o o a generacin de la voz. Aunque se llaman tradicionalmente cuerdas vocales, en realidad se trata de dos o marcados pliegues musculosos. Cuando el aire sale de los pulmones pasa por la hendidura gltica (la o glotis es el espacio triangular que queda entre las cuerdas vocales), hacindolas vibrar. e

Figura 3: Fotograf de las cuerdas vocales. a

5.1.3.

Cavidades supraglticas. o

Existen cuatro cavidades supraglticas: far o ngea, nasal, bucal y labial. Ms arriba de la laringe, lo primero que se encuentra es la faringe (la conexin desde el esfago a o o hasta la boca), de donde arranca la ra de la lengua. Aparece el primer obstculo mvil: la uvula; es el z a o Eduardo Andrs Prez Bello e e

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La fonacin o

apndice nal del paladar blando o velo del paladar. e El trayecto vocal, comienza en la glotis y termina en los labios. El trayecto vocal consiste de la faringe y la boca, o cavidad oral. En un hombre promedio, el largo total del trayecto vocal es alrededor de 17 cm. Su rea de corte seccional, determinado por la posicin de la lengua, labios, mand a o bula y velo, var desde cero (completamente cerrada) hasta alrededor de 20 cm2. El trayecto nasal comienza a en el velo y termina en los oricios nasales. La lengua es el rgano ms mvil de la boca, registrando una actividad elevada durante el habla. Se o a o divide en tres partes: ra dorso y pice. Dentro de la cavidad bucal se tienen los dientes y los alvolos. z, a e Los dientes son rganos pasivos en la medida que estn insertos en los maxilares; los inferiores son o a mviles por estar encajados en la mand o bula inferior, siendo sta activa en la articulacin. El paladar es e o una amplia zona que va desde los alvolos hasta la uvula. En ella se distingue el paladar duro, situado e sobre el hueso palatino, y el paladar blando o velo del paladar que acaba en la uvula. Finalmente, estn a los labios, elemento que posee bastante movilidad y que, por lo tanto, permite modicar los sonidos. Para la produccin del habla se dan los siguientes elementos: o Una fuente de energ proporcionada por el aire a presin que se expulsa desde los pulmones en a, o la espiracin. o Un rgano vibratorio: las cuerdas vocales. o Una caja de resonancia: las fosas nasales, la cavidad bucal y la faringe. Un sistema de articulacin del sonido: lengua, labios, dientes y uvula. o Un diagrama esquemtico del mecanismo vocal humano se muestra en la Figura 2. El aire entra a a los pulmones mediante el mecanismo normal de respiracin. Como el aire es expelido desde los pulmones o a travs de la traquea, las cuerdas vocales tensadas dentro de la laringe vibran por el ujo de aire. El e ujo de aire es cortado en pulsos casi peridicos los cuales son modulados en frecuencia y pasados a o travs de la faringe, la cavidad bucal y posiblemente la cavidad nasal. Dependiendo de las posiciones de e varios articuladores (mand bula, lengua, velo, labios, boca) se producen diferentes sonidos. Una representacin simplicada del mecanismo siolgico completo se muestra en la Figura 4. Los o o pulmones y los msculos asociados actan como fuente de aire al excitar el mecanismo vocal. La fuerza u u del msculo empuja el aire de los pulmones (mostrado esquemticamente como un pistn en un cilindro) u a o a travs de los bronquios y la traquea. Cuando las cuerdas vocales estn tensas, el ujo de aire causa e a su vibracin, produciendo lo que se llaman sonidos sonoros. Cuando las cuerdas vocales estn relajadas, o aEduardo Andrs Prez Bello e e

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La fonacin o

para producir un sonido, el ujo de aire debe pasar a travs de una constriccin en el trayecto vocal e o y, por lo tanto, es turbulento produciendo lo que se llama sonidos sordos, o se puede acumular presin o detrs de un punto de total cierre en el trayecto vocal y cuando ste se abre, el aire es repentina y a e abruptamente liberado, provocando un breve sonido transitorio.

Figura 4: Representacin esquemtica del mecanismo completo de la produccin del habla. (Flanagan, o a o1972).

El habla es producida como una secuencia de sonidos. Por lo tanto, el estado de las cuerdas vocales, as como las posiciones, formas y tamaos de los distintos articuladores, cambian en el tiempo. n


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La fonacin o

5.2.

Mecanismo Anatomosiolgico de la Fonacin. o o

La voz se origina cuando vibran las cuerdas vocales al chocar contra ellas el aire espirado. Para que las cuerdas vibren, el aire que proviene de los pulmones debe salir a una determinada presin. La presin o o adecuada la proporcionan los msculos abdominales y algunos msculos de la caja torxica. u u a Las cuerdas que participan en esta vibracin son slo las inferiores o cuerdas vocales verdaderas: los o o msculos tiroaritenoideos. Esto quiere decir que los que el aire espirado, al chocar contra los msculos u u tiroaritenoideos puestos en tensin, produce una vibracin que origina sonidos. o o Al emitir la voz, las cuerdas vocales se unen al contraerse los msculos que mueven los distintos u cart lagos lar ngeos, y la glotis se cierra. De acuerdo con las variadas contracciones que sufren los msculos lar u ngeos variarn tambin los sonidos emitidos. a e La vibracin de las cuerdas vocales genera un armnico u onda sonora, que denominamos frecuencia o o fundamental. Esta onda adquiere inmediatamente un carcter de sonido complejo ya que crea -por a efecto de la resonancia que acontece en las cavidades supraglticas- una serie de armnicos aadidos o o n que conformarn la estructura acstica de los sonidos voclicos y semivoclicos. El proceso es sencillo: a u a a la onda compleja formada en la laringe pasa a las cavidades supraglticas; stas, actan sobre aquellos o e u armnicos que coinciden con las frecuencias de resonancia de dichas cavidades, potencindolos. El o a conjunto formado por el tono fundamental y los armnicos ltrados (por las cavidades resonantes) o constituyen la esencia de lo que llamamos timbre. La voz articulada o palabra, se produce al unirse los diferentes sonidos que se forman en las cuerdas vocales, modicados posteriormente en las zonas supraglticas y articulados por otros rganos. Los sonidos que se articulan reciben el nombre de fonemas. o o Los sonidos o fonemas que componen las palabras se dividen en voclicos y consonnticos. Los a a voclicos se consideran sonidos lar a ngeos que se refuerzan y modican en la cavidad faringea y bucal (actan como resonadores), mientras que los consonnticos son sonidos que se producen por las u a vibraciones irregulares del aire espirado al atravesar las cavidades bucales y bucofar ngeas. Tanto los fonemas voclicos como consonnticos se diferencian por la participacin o no de las cuera a o das bucales en su produccin. En la fonacin de los sonidos voclicos siempre esta presente la vibracin o o a o de la cuerdas vocales, sin embargo, en las consonantes no es as existen las llamadas consonantes sono; ras que se emiten cuando tienen lugar las vibraciones lar ngeas y las consonantes sordas en las que tales vibraciones estn ausentes. a Son sonoras: B D G LL L R RR M N N Y Son sordas: P T C S F J CH


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La fonacin o

Las cualidades de la voz estn dadas por la laringe, cuerdas vocales y adems rganos perifricos del a a o e habla. La naturaleza de cada acto de habla tendr una dependencia cr a tica de la conguracin siolgica o o que posean las cavidades resonantes del tracto vocal de cada individuo, tanto desde un punto de vista anatmico como articulatorio. Por ello, el timbre o cualidad de voz se constituir como un componente o a fundamental de la voz, y aportar informaciones clave en el proceso de identicacin/eliminacin. a o o

5.3.

Cualidades de la Voz.

Como todo sonido, el sonido articulado posee una serie de cualidades fundamentales que son: tono, timbre, cantidad e intensidad. La vibracin de las cuerdas vocales es la que da lugar a la voz y cada o vibracin produce una onda sonora que, como toda onda, posee tres caracter o sticas: longitud, amplitud y frecuencia. El tono, o la altura del sonido, depende del nmero de vibraciones que se producen en un determinado u tiempo, lo cual signica que el tono esta en relacin con la frecuencia de la onda sonora. A mayor o frecuencia de vibracin se produce un sonido ms agudo. Esto quiere decir que la voz de un nio tiene o a n mayor frecuencia de ondas que las de un hombre adulto. La mujer tambin tiene mayor frecuencia que e la del hombre. Las cualidades de la voz se desarrollan y se perfeccionan solo al desarrollarse el lenguaje en su totalidad, con la prctica y contacto con otras personas, y necesitan, como un requisito indispensable, a el control auditivo. La intensidado fuerza de los sonidos est en relacin con la amplitud de las ondas sonoras y depende a o de la fuerza espiratoria con vibren las cuerdas vocales. La duracin de la voz es la cantidad del sonido, o y depende del tiempo que dure el aire espirado que hace vibrar las cuerdas vocales. El timbre de la voz depende de la estructura de la laringe y de la modicacin el sonido vocal en los rganos resonadores. o o En la modicacin de la voz no slo intervienen la estructura lar o o ngea, el aire espirado tambin es e modicado por la faringe, fosas nasales y cavidad bucal. Por ejemplo, en dependencia de la posicin que o adopta el velo del paladar en la produccin de un sonido este ser bucal o nasal. Se produce un sonido o a bucal cuando el velo del paladar se eleva y sale el aire espirado, en su totalidad, a travs de la boca. Se e obtendr un sonido nasal cuando el velo del paladar est descendido y el aire espirado sale por la nariz a a (consonantes M,N,N). Las caracter sticas lar ngeas dependen de la edad y el sexo, y var signicativamente la altura, an intensidad y timbre de la voz. En el hombre adulto las cuerdas vocales son ms largas, ms fuertes y a a


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La fonacin o

delgadas por lo que los sonidos que emiten son ms bajos. En las mujeres y nios se presentan cuerdas a n vocales cortas, dbiles y algo ms gruesas, por lo que los sonidos que emiten son ms agudos. e a a

5.4.

Teor sobre el surgimiento de la voz. as

Existen una serie de teor que tratan de explicar el fenmeno de la generacin de la voz. La as o o teor ms antigua es la denominada mioelstica (Johannes Mller, 1898), que aparece como resultado a a a u de la creacin del laringoscopio por el espaol Manuel Garc (1803-1906) en el ao 1832. La teor o n a n a mioelstica expresa que cuando la presin del aire espirado logra la fuerza necesaria, separa las cuerdas a o vocales que se encuentran unidas y en tensin y propicia que el aire pase hacia la regin supragltica, o o o esto da lugar a que disminuya la presin espiratoria y las cuerdas vocales vuelvan a su posicin anterior, o o cerrndose la glotis. Este proceso se repite al volver a aumentar la presin del aire en la zona infragltica. a o o Esta teor plantea que la voz se forma cuando la corriente de aire pasa de los pulmones a los bronquios a y de estos, por la traquea, hasta la laringe, donde mueve las cuerdas vocales que vibran pasivamente y se obtiene la voz. Segn esta teor la voz surge debido a la presin que trae el aire proveniente de los u a o pulmones al pasar entre las cuerdas vocales y por la accin del volumen y tensin de las propias cuerdas. o o Por otra parte, no se tiene en cuenta el papel que juega el sistema nervioso en la fonacin. El papel o de este sistema es fundamental en este proceso, como en todos los procesos del organismo, tambin en e este caso la corteza cerebral tiene una funcin reguladora. o Basndose en este criterio surgi la teor neurocronxica de la fonacin, enunciada por el Francs a o a a o e Ral Hudsson (1950). Hudsson estableci que los impulsos nerviosos que van desde la corteza de los u o grandes hemisferios hasta la periferia tienen un signicado esencial en la fonacin. El trato de demostrar o que el papel fundamental le corresponde al sistema nervioso y no a los tres sistemas (respiratorio, fonatorio y resonador) que participan en el proceso. Segn la teor neurocronxica, el proceso de la u a a fonacin tiene lugar de la siguiente forma: del sistema nervioso central parte un impulso nervioso por o el tracto inferior del nervio vago hacia la periferia, es decir, hacia los tres sistemas: resonador, fonador y respiratorio; estos impulsos excitan los receptores ubicados en estos sistemas, la energ nerviosa se a transforma en energ muscular y tiene lugar el acto de fonacin, es decir, se produce sonido. a o En 1962 aparece la teor mucoondulatoria descrita por Jorge Perell quien pretende completar la a o mioelstica. En este intento l plantea que las cuerdas vocales no poseen un movimiento vibratorio a e propiamente dicho, sino que presentan un movimiento ondulatorio de su mucosa, o partes blandas que recubren los pliegues vocales, los cuales se mueven de abajo hacia arriba, este movimiento se origina por la accin de la corriente espiratoria y es semejante al movimiento de una bandera o supercie l o quida


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La fonacin o

agitada por el viento. Analizando estas teor desde un punto de vista anatmico quizs pudieran considerarse correctas; as o a sin embargo ellas no explican el fenmeno de la fonacin en todas sus facetas. Si el movimiento fuera o o tan sencillo, ser razonable preguntarse: no estar las personas hablando todo el tiempo?, Es la a an voz un movimiento muscular involuntario?.estas y otras interrogantes surgen en contra de las teor as mioelstica y mucoondulatoria. a En 1.968 Mac Leod y Sylvestre exponen la teor neurooscilatoria. En 1.974, Hirano distingue entre a el cuerpo muscular del pliegue vocal y la mucosa que lo cubre. Estas consideraciones sustentan la teor a osciloimpedancial emitida por Dejonck`re en 1.981. e Desde un punto de vista forense no tiene mayor relevancia el hecho de que las emisiones sonoras de la laringe sean efectuadas a travs de unos mecanismos u otros, si bien en la actualidad, desde una e perspectiva cl nica, parecen ser ms aceptadas las tesis con referencias mioelsticas y mucoondulatorias a a (los pliegues vocales parecen agitarse y ondular como una alfombra que se sacude con las manos) (Delgado, 2001).


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percepcin auditiva o

6.

PROCESO DE PERCEPCION AUDITIVAEl sonido, a efectos perceptivos, puede denirse como la sensacin recogida a travs del o o e do,

producida por est mulos de cambio de presin de las molculas del aire. Estos est o e mulos se producen de acuerdo a la repeticin de un ciclo de compresin/descompresin, cientos o miles de veces por segundo, o o o crendose un patrn de presiones altas y bajas en las molculas del aire que se desplazan - en el caso a o e de que el medio de transmisin sea el aire - expandindose de forma muy similar a como se separan las o e pequeas olas (ondas u oscilaciones) de donde se arroj una piedra en un recipiente con agua en reposo. n o Este patrn de cambios en la presin del aire recibe el nombre de onda sonora y este planteamiento o o pondr de maniesto que la naturaleza de los sonidos, especialmente sus tonalidades y sonoridades, a est en funcin de las propiedades de sus ondas sonoras. (Delgado, 2001) a o

6.1.

Funciones del o humano. do

El o humano tiene dos funciones importantes las que son: la audicin y el equilibrio. El o do o do externo, o medio y en la cclea o caracol del o interno estn relacionados con la audicin; en do o do a o cambio, los canales semicirculares, el utr culo y el sculo del o interno estn relacionados con el a do a equilibrio. En este cap tulo no se abordar la funcin del equilibrio que cumple el o a o do.

Figura 5: El o humano (Ganong 1978). do


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6.2.

O externo y o medio. do do

El o externo lleva las ondas sonoras al oricio auditivo externo. Del oricio parte el conducto do auditivo externo que se dirige hacia adentro hasta la membrana timpnica. El o medio sta constituido a do e por una cavidad llena de aire, dentro del hueso temporal, que se abre en la nasofaringe a travs de la e trompa de Eustaquio y a travs de ella con el exterior. La trompa usualmente se encuentra cerrada, pero e se abre durante la deglucin, la masticacin y el bostezo, conservando equilibrada la presin del aire a los o o o dos lados del t mpano. En el o medio se encuentran localizados los tres huesecillos: Martillo, yunque do y estribo. El mango del martillo se encuentra adherido a la cara interna del t mpano y su cabeza esta unida a la pared del o medio, pero su proceso corto al yunque, el cual a su vez articula con la cabeza do del estribo. La base del estribo est unida por un ligamento anular a las paredes de la ventana oval. Los a msculos esquelticos: Tensor del t u e mpano y estapedio o msculo del estribo tambin se encuentra en u e el o medio. La contraccin del msculo tensor del t do o u mpano tira del mango del martillo hacia adentro y disminuye las vibraciones de la membrana timpnica. La contraccin del estapedio separa la base del a o estribo de la ventana oval.

6.3.6.3.1.

O interno. doLa cclea (caracol). o

El o interno est formado por la cclea y por los canales semicirculares. Estos ultimos constituyen do a o el sistema encargado del equilibrio. La cclea posee forma de espiral (por eso es tambin es denominada o e caracol) y est encargada de transformar la energ acstica en impulsos elctricos, que son conducidos a a u e por las v neuronales hacia el cerebro. El largo de la cclea estirada es de 35 mm aproximadamente y su as o dimetro medio es de 2 mm (Ganong, 1978). La cclea posee tres conductos llamados escala vestibular, a o escala coclear y escala timpnica. La escala vestibular y la escala timpnica estn unidas en el extremo a a a de la cclea, denominado helicotrema. Estos dos ultimos conductos contienen un uido denominado o perilinfa, mientras que la escala timpnica contiene endolinfa. No existe comunicacin entre los espacios a o llenos de perilinfa y endolinfa. La cclea o caracol se encarga de ltrar de forma natural las frecuencias de los sonidos que llegan a o ella. Las ondas se introducen en la estructura helicoidal rebotando en sus paredes y llegando, segn sea u la longitud de onda de cada frecuencia, ms o menos al interior del caracol como lo muestra la gura 6. a En la base del caracol, la escala vestibular termina en la ventana oval que se encuentra cerrada por la base del estribo. La escala timpnica termina en la ventana redonda, oricio situado en la pared interna aEduardo Andrs Prez Bello e e

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Figura 6: Estructura del caracol humano (Bernal, et al., 2000).

del o medio, cerrado por la membrana timpnica secundaria, exible. La escala coclear contina do a u con el laberinto membranoso y no se comunica con las otras dos escalas antes mencionadas. La escala coclear contiene endolinfa.

6.3.2.

Organo de Corti.

El rgano de Corti se ubica en la membrana basilar, es la estructura que contiene las clulas receptoras o e auditivas. Este rgano se extiende desde el vrtice hasta la base de la cclea y por lo mismo tiene forma o o o de espiral. Existen aproximadamente 3500 clulas ciliares internas y 20000 externas en cada caracol del e ser humano (Ganong, 1978). La lmina reticular est apoyada por los pilares de Corti. Cubriendo las a a las de clulas ciliares se encuentra membrana tectorial, delgada y viscosa, pero elstica, en la cual se e a encuentran alojados los extremos de las prolongaciones de las clulas ciliares. Los cuerpos celulares de e las neuronas aferentes, que se ramican extensamente alrededor de las clulas ciliares, se encuentran e situados en el ganglio espiral dentro del modiolo, o sea el eje seo sobre el cual est enrollada la cclea. o a o Sus axones forman la rama auditiva del nervio auditivo y terminan en los ncleos cocleares dorsal y u ventral del bulbo raqu deo. Debido a que existen aproximadamente 28000 bras en cada nervio auditivo, no hay una convergencia de los receptores sobre las neuronas de primer orden, pero la mayor de las a bras inervan a ms de una clula y, a la inversa, la mayor de las clulas estn inervadas por ms de a e a e a a una bra.

6.3.3.

De la Cclea al Cerebro. o

Luego de la transduccin realizada por las distintas zonas del rgano de Corti, la informacin acstica o o o u ya descompuesta en todos sus componentes de frecuencia, viaja en la forma de seales elctricas por las n e v nerviosas (nervio auditivo) hacia el cerebro. El nervio auditivo, como todos los nervios, tienen un as comportamiento similar a los cables elctricos: conducen impulsos elctricos (llamados potenciales de e eEduardo Andrs Prez Bello e e

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accin). Estos potenciales de accin son seales elctricas codicas segn su disposicin en el tiempo. o o n e u o El nervio auditivo posee muchas bras que conectan las clulas ciliadas con las neuronas dedicadas a e la audicin en la corteza cerebral. Cada neurona posee una frecuencia caracter o stica a la cual tendr su a mayor sensibilidad (tarea sincronizada con las clulas ciliadas del o interno). En las frecuencias e do aledaas a la frecuencia de mayor sensibilidad (o menor umbral de accin), las neuronas tambin recibirn n o e a informacin, pero con umbrales mayores (las neuronas pierden sensibilidad ms abruptamente hacia las o a altas frecuencias que hacia las bajas).

6.4.

Transmisin del sonido. o

El o convierte a las ondas sonoras del medio ambiente en potenciales de accin de los nervios audo o ditivos. Las ondas son transformadas por el t mpano y por los huesecillos del o medio en movimientos do de la base del estribo. Estos movimientos generan ondas en el l quido del o interno. La accin de las do o ondas en el rgano de Corti genera potenciales de accin en las bras nerviosas. o o

6.4.1.

Funciones del la membrana timpnica y de los huesecillos. a

Como respuesta a los cambios de presin producidos por las ondas sonoras en su supercie externa, la o membrana del t mpano se mueve hacia adentro y hacia fuera. La membrana funciona como un resonador que produce las vibraciones de la fuente del sonido y deja de vibrar cuando termina la onda sonora, o sea se comporta como si estuviera cr ticamente amortiguada. Los movimientos de la membrana timpnica a son impartidos por el mango del martillo y ste gira sobre un eje que pasa a travs de la unin de sus e e o apsis larga y corta, de manera que esta ultima transmite las vibraciones del manubrio al yunque. El o yunque ahora se mueve de tal manera que las vibraciones son transmitidas en la cabeza del estribo. Los movimientos de la cabeza del estribo desplazan a la base, hacia uno y otro lado, como una puerta prendida en el borde posterior de la ventana oval. As los huesecillos de o funcionan como un sistema , do de palancas que convierten las vibraciones resonantes de la membrana timpnica en movimientos del a estribo contra la escala vestibular, llena de perilinfa, de la cclea. Este sistema aumenta la presin del o o sonido que llega a la ventana oval porque la accin de palanca del martillo y del yunque multiplica la o fuerza 1.3 veces y el rea de la membrana timpnica es mucho mayor que el rea de la placa del pie del a a a estribo. Hay prdidas de energ sonora debido a la resistencia, pero se ha calculado que, a frecuencias e a inferiores a los 3 KHz, 60 % de la energ sonora que incide sobre la membrana timpnica es transmitida a a al l quido de la cclea (Ganong, 1978). o


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6.4.2.

Reejo timpnico. a

Cuando lo msculos del o medio (tensor del t u do mpano y el del estribo) se contraen, ellos tiran del mango del martillo hacia adentro y de la base estribo hacia fuera. Esto tiene por efecto una disminucin o de transmisin del sonido. Los sonidos fuertes inician una contraccin reeja de estos msculos la o o u cual se llama generalmente, reejo timpnico. Su funcin es proteger a los receptores auditivos de una a o estimulacin excesiva. Pero este reejo tiene un tiempo de respuesta que var entre los 40 a 160 ms, de o a manera que no alcanza a reaccionar con ruidos de impacto muy intensos y de ataque rpido (ejemplo: a un disparo).

6.4.3.

Conduccin en el aire y en el hueso. o

La condicin de las ondas sonoras al l o quido del o interno, a travs de la membrana del t do e mpano y de los huesecillos del o se llama conduccin osicular. Las ondas sonoras tambin inician vibraciones do, o e de la membrana timpnica secundaria que cierra la ventana redonda. Este proceso, se llama conduccin a o area. Un tercer tipo de conduccin, la conduccin sea, es la transmisin de las vibraciones de los e o o o o huesos del crneo al l a quido del o interno. do

6.5.

Percepcin de la altura tonal: la frecuencia. o

La altura tonal es la percepcin que tenemos de uan agudo.o uan grave.es un sonido. Un sonido de o c c mayor altura es ms agudo mientras que un sonido de menor altura (ms bajo) es ms grave. La altura a a a percibida de un sonido es la variable subjetiva relacionada con la frecuencia (la cual es una variable objetiva). El o posee dos mecanismos por los cuales percibe la altura. Por un lado cuenta los ciclos do de los tonos peridicos (este mecanismo es ms efectivo en bajas y medias frecuencias). La otra forma de o a percibir la altura es mediante el lugar de la cclea donde es absorbida la onda sonora. Las ondas sonoras o de frecuencia baja se propagan por el uido intercoclear ms distancia que los sonidos de frecuencia a aguda, los cuales son absorbidos ms cerca de la ventana oval al inicio de la cclea. a o

6.6.

Percepcin de la presin o intensidad sonora: Sonoridad. o o

La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el o do humano. Es decir, la sonoridad es el atributo que nos permite ordenar sonidos en una escala del ms a fuerte al ms dbil y la unidad de medida es el decibel. a eEduardo Andrs Prez Bello e e

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La sonoridad depende de la intensidad de un sonido, pero tambin de su frecuencia, amplitud y e otras variables, como pueden ser la sensibilidad del o de quien escucha y de la duracin del sonido. do o Como la sonoridad no es una magnitud absoluta, lo que se hace es medir el nivel de sonoridad, es decir, determinar cmo es de fuerte un sonido en relacin con otro. Para medir el nivel de sonoridad hay dos o o unidades: el fono y el sono. El fono es una unidad que no sirve para comparar la sonoridad de dos sonidos diferentes, sino que hace referencia a la sonoridad de un determinado sonido. Lo que se debe a que la escala de fonos est relacionada con una escala logar a tmica. Las curvas isofnicas son curvas de igual sonoridad. Estas curvas calculan la relacin existente entre o o la frecuencia y la intensidad (en decibeles) de dos sonidos para que stos sean percibidos como igual de e fuertes, con lo que todos los puntos sobre una misma curva isofnica tienen la misma sonoridad. o As si 0 fon corresponden a una sonoridad con una intensidad de 0 dB con una frecuencia de 1 kHz, , tambin una sonoridad de 0 fon podr corresponder a una sonoridad con una intensidad de 60 dB con e a una frecuencia de 40 Hz. Las primeras curvas de igual sonoridad fueron establecidas por Munson y Fletcher en 1933 (Fletcher, 1933).


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Figura 7: Curvas Isofnicas. o

En estas curvas isofnicas se observa como, a medida que aumenta la intensidad sonora, las curvas o se hacen, cada vez, ms planas. Esto se traduce en que la dependencia de la frecuencia es menor a a medida que aumenta el nivel de presin sonora, lo que signica que si disminuye la intensidad sonora o los primeros sonidos en desaparecer ser los agudos (altas frecuencias). an Como el fono es una unidad que no sirve para comparar la sonoridad de dos sonidos diferentes, se estableci una nueva unidad, el sono (o sonio), capaz de establecer la relacin real de sonoridad de o o sonidos diferentes. El sono est denido arbitrariamente como la sonoridad de un sonido senoidal de 1 kHz con un nivel a de presin sonora de 40 dBSP L . o La sonoridad puede medirse en sonos (a diferencia del nivel de sonoridad medido en fonos). La equivalencia entre los fonos y los sonos es: 1 sono = 40 fonos 2 sonos = 50 fonos 4 sonos = 60 fonos etc. Como se ve, por cada 10 fonos que se incrementa el nivel de sonoridad aumenta al doble la sonoridad. Esto puede expresarse en forma general como: Fono4010

Sono = 2


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6.7.

Percepcin de la estructura acstica de resonancia: el timbre. o u

El timbre, desde el punto de vista identicativo de la voz por medio de la audicin, resulta de gran o relevancia, por tres razones fundamentales. En primer lugar, porque es el componente fundamental de carcter ms invariable e individual al estar directamente relacionado con una estructura anatmicoa a o siolgica y una base de articulacin concretas. En segundo lugar, porque integra todas las referencias o o f sicas del sonido vocal, en su fase de radiacin (fase en la que se encuentran siempre los objetos de o estudio del audio forense). Y, en tercer lugar, porque el timbre aporta informaciones relativas a tres dimensiones de inters identicativo: biolgica, psicolgica y socio-educacional (Delgado, 2001). e o o En la dimensin biolgica puede aportar informacin sobre las caracter o o o sticas anatmicas y siolgicas o o del hablante, su posible edad, sexo, estados patolgicos, hbitos fonatorios, etc. o a La dimensin psicolgica puede proporcionar conocimientos sobre las caracter o o sticas bsicas de una a personalidad o de un estado emocional concreto. En el nivel socio-educacional encontrar amos aquellas informaciones derivadas de los hbitos de aprendizaje, e incluso aquellas otras de a ndole cultural relativas a factores etnogrcos (normas de conducta comunicativa propias de una comunidad), etc. a El timbre no es un parmetro cuanticable, ya sea interpretado como una realidad f a sica sonora o como una constancia a nivel perceptivo. Por este motivo, no tiene unidades de medida como ocurre en el caso de la frecuencia o de la presin sonora. Pero, a pesar de este inconveniente, las estructuras o acsticas de resonancia son uno de los elementos ms importantes a la hora de individualizar un acto u a de habla.

6.8.

El Efecto Cctel. o

El efecto cctel es la capacidad de poder sintonizar y prestar atencin a una de las fuentes sonoras o o que son percibidas simultneamente. Su nombre ilustra bien el signicado del efecto. Si estamos en un a cctel donde se desarrollan varias conversaciones simultneamente en posiciones del espacio distintas, o a entonces podemos elegir prestar atencin a una o a otra. Sin embargo, para que ello suceda deben o cumplirse determinadas condiciones acsticas del recinto y distancia de la fuente. Adems, para que el u a efecto cctel pueda tener lugar, el cerebro deber ltrar la seal util entre toda informacin acstica o a n o u recogida por los o dos. Para la sintonizacin espacial de la fuente deseada, el centro auditivo del cerebro o utiliza las diferencias de tiempo y de nivel del sonido a un o respecto al otro. (Pollack - Pickett, do 1957).


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Micrfonos o

7.

MICROFONOS: CLASIFICACION Y CARACTER ISTI CAS TECNICASCaracter sticas principales.

7.1.

Los micrfonos son transductores de seal acstica en seal elctrica y estn caracterizados princio n u n e a palmente por su: a) Sensibilidad. b) Respuesta de frecuencia. c) Directividad. d) Impedancia interna. La Sensibilidad M es la relacin entre la tensin elctrica expresada en Volts obtenida en los o o e bornes del micrfono en circuito abierto y la presin sonora expresada en (1 Pa = 1 Newton/m2 ), que o o acta sobre la membrana a 1 KHz. El nivel de sensibilidad LM es la relacin expresada en dB entre la u o sensibilidad de referencia Mr (1V/Pa) (Poblete, 1984). M Mr

LM = 20 log

dB

La sensibilidad se expresa generalmente (no esta normalizado) en mV/Pa y en mV/ bar. Ejemplo: Un micrfono con una sensibilidad de 0.0045 V/Pa signica que a una presin incidente o o de 1 pascal la tensin de salida ser de 0.0045 Voltios o 4.5 mV y el nivel de sensibilidad ser: o a a 0,0045 1

LM = 20 log

= 47 dB

La Respuesta de frecuencia indica la variacin de sensibilidad con respecto a la frecuencia. As miso mo, la respuesta de frecuencia del micrfono, puesto que el sonido captado por un micrfono nunca va o o a ser exactamente igual al real. Habr frecuencias que han sido atenuadas, mientras que otras habrn a a sido incrementadas. La respuesta se expresa en dB. Si el sonido real fuese igual al sonido captado, la respuesta en frecuencia ser plana y su representacin grca ser una l a o a a nea recta donde la desviacin sobre la oEduardo Andrs Prez Bello e e

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Micrfonos o

horizontal seria de 0 dB. Cuanto ms lineal sea la respuesta de frecuencia, mayor delidad tendr el a a micrfono. o La l nea recta, la respuesta ideal, en la realidad no se encuentra, por lo que se considera aceptable un valor no superior a 3 dB por encima o debajo de la respuesta ideal (Poblete, 1984). En funcin de esta respuesta de frecuencia, que es la representacin grca del nivel obtenido en la o o a captacin de sonidos de igual intensidad, pero de distinta frecuencia. La curva ideal deber ser uniforme, o a no obstante, nunca lo es. En la gura 8 se aprecia la curva de respuesta de frecuencia de micrfono de o la empresa SHURE modelo SM58.

Figura 8: Curva de respuesta de frecuencia del micrfono SHURE SM58. o

La Directividad es la variacin del nivel de sensibilidad en funcin del ngulo formado por el eje de o o a simetr de la membrana y la direccin de propagacin de las ondas sonoras. En la gura 8 se muestra un a o o modelo de un diagrama de directividad en coordenadas polares. Cada curva corresponde a una frecuencia diferente.


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Micrfonos o

Figura 9: Diagrama para distintas frecuencias de un micrfono SHURE SM81. o

La Impedancia interna depende de la tcnica de construccin del micrfono. Si la impedancia e o o es baja, la l nea que une el micrfono con el preamplicador puede ser de gran longitud. Ya que hay o que tener en cuenta el efecto capacitivo del cable y el peligro de induccin de seales parsitas. La o n a impedancia segn su valor viene caracterizada por baja, alta y muy alta impedancia (Arango, 2007). u Lo-Z Baja impedancia (alrededor de 200 Ohmios). Hi-Z Alta impedancia (1 K o 3 K e incluso 600). VHi-Z Muy alta impedancia (ms de 3 K). a

7.2.

Clasicacin segn su tipo de captacin. o u o

Los micrfonos generalmente estn construidos por una membrana y un sistema electro-mecnico. o a a Segn dichas geometr y caracter u as sticas de construccin var las formas de captar el sonido incidente, o an es por esto que existen los micrfonos omnidireccionales, bidereccionales y unidireccionales. o

7.2.1.

Micrfonos omnidireccionales. o

Recogen la seal acstica procedente de todas las direcciones, de forma ms o menos uniforme n u a dentro de un rea de tolerancia. El sistema de montaje permite que slo una cara del diafragma sea a o accesible a presin exterior. Estos micrfonos son recomendados para aquellas instalaciones donde no o o hay riesgo de retroalimentacin acstica (efecto Larsen) y en los casos de que el usuario deba moverse o u constantemente. Generalmente la grca de respuesta tiende a decrecer a frecuencias altas debido a los a efectos de difraccin y a medida que aumenta el ngulo de incidencia. o aEduardo Andrs Prez Bello e e

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Micrfonos o

7.2.2.

Micrfonos bidereccionales. o

Captan principalmente los sonidos procedentes de las partes frontal y posterior, atenuando los sonidos que provienen de los lados. El sistema de montaje de la membrana permite que esta sea accesible por las dos caras a la presin sonora. La fuerza resultante que acta sobre el diafragma depende de la diferencia o u de presin entre ambas caras. o En las frecuencias bajas se produce un aumento de respuesta debido al efecto de proximidad o efecto pop caracter sticos de todos los micrfonos direccionales, lo que tiende a alterar el timbre de la voz o cuando la distancia entre los labios del hablante y el micrfono es muy pequea. Este micrfono es ideal o n o en los casos en que dos usuarios o grupos se encuentran en lados opuestos del mismo. Se les conoce tambin como micrfonos de gradiente de presin. e o o

7.2.3.

Micrfonos unidireccionales. o

Son del tipo mixto, de presin y de gradiente de presin. El efecto unidireccional se logra mediante o o la combinacin de una resistencia acstica y una cavidad que actan como una l o u u nea de retardo. Estos micrfonos captan principalmente sonidos procedentes de la parte frontal, mientras que los de la parte o posterior quedan muy atenuados (de 10 a 20 dB) (Poblete, 1984). Las caracter sticas de directividad ms generalizada es la denominada cardioide. Muy sensibles a los a sonidos provenientes por el frente y muy poco sensibles a los que le llegan por detrs. Los micrfonos a o supercardioides son un tipo intermedio entre un cardioide y el bidireccional. Estos micrfonos, si bien o es cierto, son ms direccionales que los cardioides, tienen tambin una mayor capitacin de sonidos a e o procedentes de la parte posterior del micrfono. o Los hipercardioidies se caracterizan por un lbulo frontal ms prominente que el cardioide o el o a supercardioide, pero recoge ms sonido por su parte posterior que el cardioide y el supercardioide. a

7.3.

Clasicacin segn el tipo de trasduccin. o u o

Segn la tcnica de conversin de la seal acstica en elctrica, existen los: u e o n u e Electrodinmicos: de bobina mvil y de cinta. a o Electrostticos: de condensador y electret. a Piezoelctricos: de cristal, carbn y cermicos. e o aEduardo Andrs Prez Bello e e

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Micrfonos o

7.3.1.

Micrfonos de bobina mvil. o o

El micrfono de bobina mvil consta de un diafragma r o o gido suspendido frente a un imn permanente a potente, que cuenta con una hendidura en la que va acoplada una bobina mvil solidaria. Cuando las o ondas sonoras excitan el diafragma (de 20-30 mm de dimetro) (Poblete, 1984), la bobina solidaria se a mueve a su vez (hacia delante y hacia atrs) dentro de la ranura del imn, con lo que se genera un a a campo magntico cuyas uctuaciones se transformarn en corriente alterna. e a Ventajas de un Micrfono de bobina mvil. o o Las principales ventajas de los micrfonos de bobina mvil son su robustez, su precio (son, relo o ativamente, baratos) y su autonom (no necesitan alimentacin). Otra ventaja, es que cuentan con a o proteccin frente a los campos magnticos externos. Adems resiste bien la humedad, la temperatura y o e a vibraciones. Inconvenientes de un Micrfono de bobina mvil. o o El micrfono de bobina mvil tiene una sensibilidad bastante buena (40 a 16000 Hz) (Wikipedia), o o aunque menor que la que proporciona el micrfono de condensador. Pese a que la sensibilidad es o aceptable, no obstante su calidad no es ptima, pues su respuesta en frecuencia es limitada e irregular. o

7.3.2.

Micrfonos de condensador. o

El micrfono de condensador se basa en un hecho f o sico: si una de las placas de un condensador tiene libertad de movimiento con respecto a otra que permanece ja la capacidad de almacenar carga variar. Ambas placas estn separadas por un material dielctrico. a a e La placa mvil cumple la funcin de membrana del micrfono. Se trata de un disco conductor (base o o o de polister con recubrimiento de metal vaporizado que es lo que lo hace conductor) de 12 a 25 mm e de dimetro. Es est placa mvil la que se acerca o se aleja de la ja, provocando una variacin en el a a o o voltaje almacenado (se ganan o pierden electrones en el material aislante situado entre ambas placas). Las placas del condensador necesitan de corriente elctrica para poder funcionar, de ah que estos e , micrfonos no sean autnomos sino que requieran alimentacin que puede proporcionrsela una pila o o o o a bien una fuente externa, lo que en el campo de la microfon se conoce como alimentacin phantom. a o Adems de proporcionar energ a las placas, la alimentacin phantom o la pila, tambin suministran a a o e la corriente necesaria para hacer funcionar el circuito preamplicador (pre-amp) que los micrfonos de o condensador necesitan, dado que su seal de salida es dbil. El preamplicador est formado por un n e a


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Micrfonos o

transistor de efecto de campo (FET). Este preamplicador puede estar integrado en el micrfono o o ubicado en un dispositivo separado. La existencia de este preamplicador hace que el micrfono de o condensador pueda entregar una seal de salida de nivel de l n nea. Los micrfonos de condensador son de direccionalidad variable. Es decir, poseen un interruptor que o permite elegir la direccionalidad (cardioide, bidireccional u omnidireccional) ms conveniente ante una a toma de sonido dada. Ventajas de un micrfono de condensador. o Su amplio rango de respuesta (20 a 20 KHz) lo hace un micrfono ideal para grabar sonido de o amplio rango de frecuencias, en usos profesionales de audio o de mediciones en laboratorios. Adems al a utilizar un diafragma muy liviano lo hace ideal para registrar sonidos de ataque muy rpido. a Su frecuencia de resonancia se encuentra entre los 12 KHz y los 20 KHz, sin embargo lo liviano del diafragma hace que esta resonancia no sea de elevados peaks (Wikipedia). Desventajas de un micrfono de condensador. o La principal desventaja de los micros de condensador es que, por su gran sensibilidad, si la fuente sonora es muy alta o esta demasiado alta, puede producir distorsin por sobre carga. o Otro inconveniente es que presentan una impedancia de salida muy alta, por lo que la longitud de cable para que no haya prdidas debe ser corta. e Adems, tambin presentan otros grandes inconvenientes: se ven afectados por las condiciones de a e humedad y temperatura, son muy frgiles y tienen un alto costo. a

7.3.3.

Micrfonos Electret. o

Es una variante del micrfono de condensador que utiliza un electrodo (uorocarbonato o polio carbonato de ouroro) laminal de plstico que al estar polarizado no necesitan alimentacin externa a o (phantom). Que las placas estn polarizadas signica que estn cargadas a perpetuidad desde el mismo e a momento de su fabricacin (son polarizados una sola vez y pueden durar muchos aos) (Poblete,1984). o n La carga electrosttica es inducida en la placa mvil (diafragma) durante el proceso de fabricacin, a o o cuando la misma fue sometida a una temperatura de 230 grados, al tiempo que se le aplica un voltaje continuo de 4000 volts. Manteniendo el campo elctrico excitador se comienza a bajar la temperatura e y la hoja dielctrica queda fuertemente polarizada. e


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Micrfonos o

Los micrfonos electret utilizan pilas de 1,5 a 6 V, esta pila tiene la funcin de alimentar un circuito o o que incluye un transistor de campo FET montado en la misma cpsula para bajar la impedancia de salida. a Tambin se puede utilizar la phantom de una mesa de sonido o fuente externa, pero no es recomendable e pues lo sobre alimenta y esto con el tiempo daa el micrfono acortando su vida util. n o Los micrfonos electret tienen una respuesta en frecuencia bastante buena (50 a 15.000 Hz), aunque o lejana de la de los micros de condensador, que son mucho ms sensibles en la zona de los agudos. a Ventajas de un micrfono electret. o Los micrfonos electret son robustos, por lo que soportan la manipulacin y, adems, tienen como o o a gran ventaja el que su tamao puede ser muy reducido. Adems puede trabajar sin fuente externa n a (phantom power). Tambin es mucho ms econmico que el micrfono de condensador y tiene una e a o o respuesta muy similar en respuesta de frecuencia y dinmica. a Desventajas de un micrfono electret. o El principal inconveniente que presentan los micrfonos electret es que son muy sensibles a los o cambios de humedad y temperatura, lo que junto con el polvo, deterioran su rendimiento con el uso. Un micrfono electret empieza a indicar que ha acabado su vida util cuando empieza a producir o ruidos inexplicables.

7.3.4.

Micrfonos piezoelctricos. o e

Las ondas sonoras hacen vibrar el diafragma y, el movimiento de ste, hace que se mueva el material e contenido en su interior (cuarzo, sales de Rochlle, carbn, etc). La friccin entre las part e o o culas del material generan sobre la supercie del mismo una tensin elctrica. La respuesta en frecuencia de o e los micrfonos piezoelctricos es muy irregular, por lo que su uso en mbitos de audio profesional o e a est desaconsejada. Son micrfonos piezoelctricos: a o e El micrfono de carbn. o o El micrfono de cristal. o El micrfono de cermica. o a Micrfono de carbn: Se trata de un micrfono de zona de presin donde el carbn (antracita o o o o o o grato) al que se reere el nombre, est en su interior en un compartimiento cerrado cubierto por aEduardo Andrs Prez Bello e e

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Micrfonos o

la membrana. Estas part culas de carbn actan como una especie de resistencia. Al llegarle una onda o u sonora a la placa, sta empuja a las part e culas de carbn que se desordenan provocando una variacin o o de resistencia y por tanto una variacin de la corriente que lo atraviesa reejo de la presin de la onda o o sonora incidente. Este tipo de micrfono ha sido y son muy utilizados en telefon porque su respuesta o a, en frecuencia, entre 200 y 3.000 Hz, es ideal para captar la voz humana (Arango, 2007). Micrfono de cristal: Estn constituidos por materiales cristalinos como la sal de rochelle cortados o a en laminas, que poseen la propiedad piezoelctrica de generar una tensin elctrica al ser aplicada una e o e fuerza entre sus caras. No requieren polarizacin externa y la tensin obtenida entre las dos supercies o o exteriores metalizadas, en circuito abierto, es proporcional al desplazamiento. Son muy sensibles a la humedad y la temperatura, no se utilizan para aplicaciones de sonido profesional (Poblete, 1984). Micrfono de cermico: Se basan tambin en las propiedades piezoelctricas del material empleado o a e e en su construccin, en este caso titanato de bario bimorfo. El micrfono de cermica tiene menos o o a sensibilidad que el micrfono de cristal, soporta mejor la humedad y las bajas temperaturas (Poblete, o 1984).


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grabacin de sonido o

8.

GRABACION DE SONIDOEn el campo de la acstica forense, todo laboratorio de audio forense cuenta con diversas clases u

de equipos de grabacin y reproduccin para distintos formatos de soporte magnetofnico. Por regla o o o general, dichos equipos -analgicos o digitales, porttiles o estacionarios- suelen ser de calidad proo a fesional, aunque no implica que en un momento determinado puedan presentar un desajuste de sus prestaciones tcnicas. Por este motivo, resulta imprescindible la realizacin de peridicas operaciones e o o de mantenimiento sobre dichos equipos para comprobar su ptimo funcionamiento. Es muy importante o disponer de unas herramientas de trabajo perfectamente calibradas o ajustadas para garantizar la ms a alta calidad en los distintos procedimientos de transferencia, anlisis y almacenamiento de la seal. a n A continuacin se expondrn los distintos formatos de grabacin tanto en el campo analgico como o a o o digital.

8.1.

Grabacin analgica de sonido. o o

La grabacin de sonido puede realizarse bien mediante la grabacin analgica o bien mediante la o o o grabacin digital (audio digital). o El trmino analgico se utiliza como contraposicin al concepto digital, no slo en sonido, sino e o o o tambin en imagen. e Las seales analgicas se llaman as porque son .anlogas.a la forma de la seal original. Es decir, n o a n si pudieramosver la seal acstica original, sta equivaldr a la seal resultante en su forma. Por el n u e a n contrario, en la conversin digital, la onda sonora es transformada en una sucesin de ceros y unos, que o o nada (en su forma) tienen que ver con la seal original, aunque puedan reproducirla. n Los sistemas analgicos de grabacin son 3: o o 1. Grabacin mecnica analgica. o a o 2. Grabacin magntica analgica. o e o 3. Grabacin ptica analgica. o o o


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8.1.1.

Grabacin mecnica analgica. o a o

Se denomina grabacin mecnica analgica a un mtodo mecnico de grabacin analgica de sonido, o a o e a o o actualmente casi en desuso. Las vibraciones sonoras son transformadas mediante un transductor electroacstico o electrou magntico en variaciones elctricas o magnticas: e e e Elctricas (variacin de voltaje): cuando se trata de una cpsula formada por un estilete de e o a cristal de cuarzo o de cermica que producen corriente elctrica por la friccin. Las cpsulas a e o a piezoelctricas estn en desuso. e a Magnticas (variacin del ujo magntico): cuando la cpsula forma un imn mvil o una bobina e o e a a o mvil. o

8.1.2.

Grabacin magntica analgica. o e o

La informacin se graba sobre el soporte cuando ste pasa delante del electroimn. El soporte puede o e a ser un carrete de hilo, cinta de papel o cinta magntica. El electroimn acta reorientando las part e a u culas del material ferromagntico (xidos de hierro o de cromo) que recubren el soporte. e o En la grabacin magntica, las vibraciones sonoras son transformadas en variaciones de voltaje de o e idntica intensidad, amplitud y frecuencia mediante un transductor electroacstico (micrfono). e u o Las variaciones de voltaje se aplican sobre el electroimn de la cabeza grabadora que transforma la a corriente elctrica en una seal magntica de idntica intensidad, amplitud y frecuencia. e n e e Esta seal magntica acta reordenando las part n e u culas ferromagnticas (xidos de hierro o de cromo) e o que cubren la supercie del soporte (cinta magntica, cinta de papel o alambre de acero), es decir, e magnetizndolas, conforme el soporte va pasando por delante del electroimn. La grabacin sobre a a o un soporte magntico no es lineal de principio a n, sino que una induccin magntica no siempre e o e corresponde a una magnetizacin idntica. o e 1. Curva de histresis y seal de bias e n La curva de histresis muestra la curva de magnetizacin de un material. Sea cual sea el material e o espec co, la forma siempre es la misma. Al principio, la magnetizacin requiere un mayor esfuerzo o elctrico (es la llamada zona reversible); hasta que llegado a un punto, la magnetizacin se produce e o


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de forma proporcional (zona lineal). Finalmente, se llega un instante a partir del cual, por mucha fuerza magntica que apliquemos la cinta magntica de audio ya no se magnetiza ms, es el e e a llamado punto de saturacin (que determina el inicio de la llamada zona de saturacin). o o La seal de audio hay que grabarla slo en la zona lineal, de modo contrario, por arriba o por n o abajo, sufrir deformaciones. Para sobrepasar la zona reversible se graba una frecuencia que se a conoce con el nombre de Bias (seal de bias) o corriente de polarizacin. n o Se trata de una seal no audible que induce el magnetismo en la zona lineal (la zona donde se n ha de grabar). Sin la seal de bias la cinta contar con menor remanencia, lo que implicar n a a mayores niveles de distorsin. Esta frecuencia resulta tambin util en el proceso de borrado. La o e seal de bias es una frecuencia que se encuentra entre los 80-100 y 150-200 kHz. Cuanto sea la n mayor amplitud de esta seal, mayor ser la profundidad en que se grabe el sonido en la capa de n a o xido. Los requisitos de polarizacin (el nivel concreto de esta corriente de polarizacin) var o o an dependiendo del tipo de cinta, por ello, antes de iniciar una grabacin hay que realizar un ajuste de o bias. Un mal ajuste de las bias podr comprometer las altas frecuencias en la grabacin (Poblete, a o 1984). 2. Calidad de la Grabacin o La calidad de una grabacin depender del tipo de cinta utilizada, de su tamao y de la velocidad o a n de arrastre. La cinta magntica de audio. El tipo de emulsin (hierro, cromo, etc.) determina la respuesta e o en frecuencia y, por tanto, la calidad.1 Las velocidades de arrastre usadas por los magnetfonos profesionales son de 3 2 , 7 1 , 15 y o 2

30 pulgadas/s. A mayor velocidad de arrastre, ms calidad. a Las anchuras de cintas magnticas son de 1/4,1/2, 1 y 2 pulgada. A mayor anchura de e cinta, mayor velocidad de arrastre, ms calidad. a 3. Inconvenientes de la grabacin magntica o e La grabacin magntica tiene 3 grandes inconvenientes: o e Existe un roce constante entre el soporte y la cabeza lectora. Esta friccin, a largo plazo, o produce una prdida en la calidad del sonido. e Si se desmagnetiza la cinta (por acercarla a un imn o a una corriente elctrica, etc), la a e informacin prdida (borrada) resulta irrecuperable. o e


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No permiten la multigeneracin ms all de la 4 o 5a . Cada nueva generacin (copia de o a a o copia) supone una pequea prdida irrecuperable. Esta prdida puede suponer pequea n e e n deformacin de la seal original o un aumento ligero del ruido (siseo de fondo). Ms all de o n a a la cuarta generacin, todos los defectos son audibles, con lo que la calidad es psima. o e Este problema pod resolverse, en gran medida, aunque nunca del todo, con los sistemas de a reduccin de ruido (Dolby). Los Dolby utilizan un sistema de compresin que amplica los sonidos o o ms tenues para que se oigan por encima del ruido de fondo. Si se utiliza un sistema Dolby durante a la grabacin es necesario utilizar el mismo sistema Dolby para su reproduccin. Este requisito hace o o que el uso del Dolby quedaba bastante limitado. 4. Cabezales de grabacin o Los cabezales son transductores encargados de trasformar la energ elctrica en ujo magntico a e e y viceversa. Algunos equipos no profesionales cuentan unicamente con 2 cabezales: uno de borrado y otro que compagina las funciones de grabacin y reproduccin. o o Los equipos profesionales tienen 3 cabezales: Borrador, Grabador, Reproductor. Cabezal de borrado. Realiza el proceso de desmagnetizacin de la cinta que puede hacerse de dos modos: o Por imantacin uniforme. La cinta es remagnetizada por un campo exterior constante. o (Por ello, al acercar una cinta a un imn o a un campo magntico generado por cables a e elctricos, por descuido, sta se borra). Este modo es desaconsejable en los sistemas e e de alta delidad porque deja un fuerte ruido de fondo. Por dejar las part culas magnticas en estado neutro. Es el modo ms utilizado e a por los sistemas profesionales porque eliminan el ruido de fondo del borrado. Para devolver las part culas a un estado neutro, un cabezal oscila rpidamente (generando a altas frecuencias: 50-120 kHz) y genera un campo magntico y desmagnetiza la cinta, e desorientando las part culas ferromagnticas. As se elimina la informacin que hubiera e o registrada. La frecuencia del cabezal de borrado es ja (esta situada en el intervalo de 80 Hz a 150 Hz). Cabezal de grabacin. o Al grabar, la seal elctrica se transforma en seal magntica. El cabezal grabador magnetiza n e n e la cinta segn el patrn deseado (en funcin de la seal de audio). Para ello, cuando la cinta u o o n


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pasa por el hueco (entrehierro) que hay entre los polos del electroimn se producen campos a magnticos que reproducen la seal elctrica (que, a su vez, reproduce la seal sonora e n e n original). La frecuencia de polarizacin o premagnetizacin (AC Bias) es de 40 Khz. Esta o o frecuencia se suma a la frecuencia de la seal que vaya a ser grabada. n Cabezal de lectura o reproduccin. o Al reproducir, la seal magntica se transforma en seal elctrica. Para la lecn e n e tura/reproduccin, la cinta se mueve nuevamente en el hueco (entrehierros) que hay ente o los polos del electroimn, revirtiendo los campos magnticos nuevamente en un voltaje ala e terno (seal elctrica) que es inducido corrientes en los alambres que rodean al ncleo. Esta n e u seal elctrica los altavoces (transductores electroacsticos) se encargaran de convertirla en n e u seal de audio. El entrehierro del cabezal de la cabeza reproductora suele ser un poco ms n a estrecho que el de la grabadora (Poblete, 1984). 5. Velocidades de Grabacin/Reproduccin o o Las velocidades de arrastre usadas por los magnetfonos profesionales son de 3 3 , 7 1 , 15 y 30 o 4 2 pulgadas/s. La velocidad ms habitual, la estndar, es la de 7 3 pulgadas/s. La velocidad de a a 4 arrastre es un factor clave, porque tiene una respuesta en frecuencia directamente proporcional. Por tanto a mayor velocidad, hay un ms amplio rango de respuesta en frecuencia. a


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Figura 10: Velocidades de arrastre de la cinta (Wikipedia)

6. El Cassette En 1963, la casa Philips lanz al mercado los primeros reproductores - grabadores para cintas de o casetes y las primeras cintas. A los reproductores de casete compacto (magnetfono de cassette) se los llam radiocassette o o o Platina o, simplemente, cassette. A los equipos que facilitaban la duplicacin de grabaciones porque combinaban una platina reproo ductora con otra grabadora se llamaban equipos de doble platina. Estos equipos pod duplicar an la copia o en tiempo real o a una velocidad superior. Las casas encargadas de realizar copias comerciales en casete utilizaban unos equipos conocidos como duplicadores de cassette que pod hacer correr la cinta a 16, 32 o 64 veces la velocidad an normal. A nales de los 70, la compa japonesa TEAC comercializ un grabador multipista en casete na o que aprovechaba parte de los adelantos desarrollados por Sony para su fallido formato de cinta El. Lo denomin portaestudio. La cinta corr al doble de la velocidad normal (9,5 cm/s). El o a portaestudio permit la grabacin de 4 pistas y, como en los magnetfonos multipista, cada pista a o o pod grabarse por separado y permit la grabacin sincrnica. a a o o

8.1.3.

Grabacin ptica analgica. o o o

La grabacin ptica analgica es uno de los tres sistemas de grabacin analgica de sonido. o o o o o El campo de aplicacin de la grabacin ptica analgica queda delimitado al registro sonoro en el o o o o cine. Se utiliza para grabar el sonido en el mismo soporte que la imagen (en el celuloide), evitndose a as los problemas de desincronizacin que pod sufrir el material si hab una rotura en el lm. (Estas o a a roturas no eran raras dado que si el negativo se sobreexpon durante la proyeccin se quemaba). a o


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En el mtodo ptico, las vibraciones sonoras son convertidas por un transductor electroacstico (un e o u micrfono) en variaciones de voltaje equivalentes. Despus de amplicar la seal elctrica, en funcin o e n e o de la energ elctrica que recib una clula fotoelctrica (transductor) modicaba el haz de luz bien a e a, e e en tamao o bien en intensidad. Se trataba de un rayo de luz corriente, pues an no se hab inventado n u a el lser. a Las variaciones de la luz se iban registrando sobre el negativo en movimiento, mediante una exposicin. Luego se volv a exponer la imagen y el sonido juntos y todo quedaba registrado en un unico o a negativo, donde imagen y sonido quedaban perfectamente sincronizados. Cuando se revela la pel cula, junto con la informacin de imagen, queda el sonido grabado en un o pista fotogrca, que ser reproducida, simultneamente junto a la imagen, cuando le llegue la luz del a a a proyector y las variaciones del haz luminoso se transforman en sonido por medio de otro transductor electroacstico (un altavoz). u

8.2.

Grabacin digital de sonido. o

La grabacin digital de sonido es la grabacin de sonido en la que se obtiene audio digital. Para ello, o o interviene un proceso previo de Conversin A/D (Analgica-digital) y, una vez que obtenemos la seal o o n digital, sta es grabada sobre un soporte. e Lo que determina si estamos ante una grabacin analgica o digital no es el soporte, sino el tipo de o o

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Acustica forense