Ingeniería acústica - Acoustical engineering
La ingeniería acústica (también conocida como ingeniería acústica ) es la rama de la ingeniería que se ocupa del sonido y la vibración . Incluye la aplicación de la acústica , la ciencia del sonido y la vibración, en tecnología. Los ingenieros acústicos suelen preocuparse por el diseño, el análisis y el control del sonido.
Un objetivo de la ingeniería acústica puede ser la reducción del ruido no deseado, lo que se conoce como control de ruido . El ruido no deseado puede tener un impacto significativo en la salud y el bienestar de los animales y humanos, reducir los logros de los estudiantes en las escuelas y causar pérdida de audición. Los principios de control de ruido se implementan en la tecnología y el diseño de diversas formas, incluido el control mediante el rediseño de las fuentes de sonido, el diseño de barreras de ruido, absorbentes de sonido, supresores y zonas de amortiguación, y el uso de protección auditiva ( orejeras o tapones para los oídos ).
Pero la ingeniería acústica no se trata solo de control de ruido ; también cubre los usos positivos del sonido, desde el uso de ultrasonido en medicina hasta la programación de sintetizadores de sonido digitales , y desde el diseño de una sala de conciertos para mejorar el sonido de una orquesta hasta la especificación del sistema de sonido de una estación de tren para que los anuncios sean inteligibles .
Ingeniero acústico (profesional)
Los ingenieros acústicos generalmente poseen una licenciatura o una calificación superior en acústica , física u otra disciplina de ingeniería . Practicar como ingeniero acústico generalmente requiere una licenciatura con contenido científico y matemático significativo. Los ingenieros acústicos pueden trabajar en consultoría acústica, especializándose en campos particulares, como acústica arquitectónica , ruido ambiental o control de vibraciones . En otras industrias, los ingenieros acústicos podrían: diseñar sistemas de sonido para automóviles ; investigar la respuesta humana a los sonidos, como paisajes sonoros urbanos y electrodomésticos; desarrollar software de procesamiento de señales de audio para mesas de mezclas y diseñar altavoces y micrófonos para teléfonos móviles. Los acústicos también están involucrados en la investigación y comprensión del sonido científicamente. Algunas posiciones, como la facultad, requieren un Doctorado en Filosofía .
En la mayoría de los países, un título en acústica puede representar el primer paso hacia la certificación profesional y el programa de grado puede ser certificado por un organismo profesional . Después de completar un programa de grado certificado, el ingeniero debe satisfacer una serie de requisitos antes de obtener la certificación. Una vez certificado, el ingeniero recibe el título de ingeniero colegiado (en la mayoría de los países de la Commonwealth ).
Subdisciplinas
Las subdisciplinas enumeradas se basan libremente en la codificación PACS ( Esquema de clasificación de física y astronomía ) utilizada por la Sociedad de Acústica de América .
Aeroacústica
La aeroacústica se ocupa de cómo se genera el ruido mediante el movimiento del aire, por ejemplo, a través de la turbulencia, y cómo se propaga el sonido a través del aire fluido. La aeroacústica juega un papel importante en la comprensión de cómo las aeronaves y las turbinas eólicas generan el ruido , así como en la exploración de cómo funcionan los instrumentos musicales de viento .
Procesamiento de señales de audio
El procesamiento de señales de audio es la manipulación electrónica de señales de audio mediante el procesamiento de señales analógicas y digitales .
El procesamiento de la señal de audio se realiza por una variedad de razones, tales como:
- para mejorar un sonido, por ejemplo, aplicando un efecto de audio como la reverberación ;
- para eliminar ruidos no deseados de una señal, por ejemplo, cancelación de eco en Skype ;
- Comprimir una señal de audio para permitir una transmisión eficiente, por ejemplo, codificación perceptual en MP3 y Opus , y
- para comprender el contenido de la señal, por ejemplo, recuperación de información musical para permitir la identificación de pistas musicales a través de Shazam (servicio) .
Los ingenieros de audio desarrollan y utilizan algoritmos de procesamiento de señales de audio .
Acústica arquitectónica
La acústica arquitectónica (también conocida como acústica de edificios ) es la ciencia y la ingeniería para lograr un buen sonido dentro de un edificio. La acústica arquitectónica puede consistir en lograr una buena inteligibilidad del habla en un teatro, restaurante o estación de tren, mejorar la calidad de la música en una sala de conciertos o estudio de grabación, o suprimir el ruido para hacer que las oficinas y los hogares sean lugares más productivos y agradables para trabajar y vivir. El diseño arquitectónico acústico generalmente lo realizan consultores acústicos.
Bioacústica
La bioacústica generalmente se refiere al estudio científico de la producción de sonido y la audición en animales. Puede incluir: comunicación acústica y comportamiento animal asociado y evolución de especies; cómo los animales producen el sonido; los mecanismos auditivos y la neurofisiología de los animales; el uso del sonido para monitorear las poblaciones de animales y el efecto del ruido producido por el hombre en los animales.
Electroacústica
Esta rama de la ingeniería acústica se ocupa del diseño de auriculares, micrófonos, altavoces, sistemas de sonido, reproducción y grabación de sonido. Ha habido un rápido aumento en el uso de dispositivos electrónicos portátiles que pueden reproducir sonido y depender de la ingeniería electroacústica, por ejemplo, teléfonos móviles , reproductores multimedia portátiles y tabletas .
Este término también se usa para un conjunto de efectos electrocinéticos que ocurren en líquidos heterogéneos bajo la influencia de los ultrasonidos. Existe una Norma Internacional que describe estos efectos electroacústicos en detalle.
Ruido ambiental
La acústica ambiental se ocupa del control del ruido y las vibraciones provocadas por el tráfico, las aeronaves, los equipos industriales, las actividades recreativas y cualquier otra cosa que pueda considerarse una molestia. Los ingenieros acústicos preocupados por la acústica ambiental enfrentan el desafío de medir o predecir los niveles de ruido probables, determinar un nivel aceptable para ese ruido y determinar cómo se puede controlar el ruido. El trabajo de acústica ambiental suele ser realizado por consultores acústicos o aquellos que trabajan en salud ambiental . El trabajo de investigación reciente ha puesto un fuerte énfasis en los paisajes sonoros , el uso positivo del sonido (por ejemplo, fuentes, canto de pájaros) y la preservación de la tranquilidad .
Acústica musical
La acústica musical se ocupa de investigar y describir la física de la música y su percepción: cómo funcionan los sonidos empleados como música . Esto incluye: la función y el diseño de instrumentos musicales, incluidos los sintetizadores electrónicos ; la voz humana (la física y neurofisiología del canto ); análisis informático de música y composición; el uso clínico de la música en la musicoterapia y la percepción y cognición de la música .
Control de ruido
El control del ruido es un conjunto de estrategias para reducir la contaminación acústica reduciendo el ruido en su origen, inhibiendo la propagación del sonido mediante barreras acústicas o similares, o mediante el uso de protección auditiva ( orejeras o tapones para los oídos ). El control en la fuente es la forma más rentable de proporcionar control de ruido. La ingeniería de control de ruido aplicada a automóviles y camiones se conoce como ruido, vibración y aspereza (NVH). Otras técnicas para reducir el ruido del producto incluyen el aislamiento de vibraciones , la aplicación de absorbentes acústicos y cerramientos acústicos. La ingeniería acústica puede ir más allá del control del ruido para buscar cuál es el mejor sonido para un producto, por ejemplo, manipular el sonido de los cierres de las puertas de los automóviles .
Psicoacústica
La psicoacústica intenta explicar cómo los humanos responden a lo que escuchan, ya sea un ruido molesto o una música hermosa. En muchas ramas de la ingeniería acústica, un oyente humano es el árbitro final en cuanto a si un diseño tiene éxito, por ejemplo, si la localización del sonido funciona en un sistema de sonido envolvente . "La psicoacústica busca conciliar los estímulos acústicos y todas las propiedades científicas, objetivas y físicas que los rodean, con las respuestas fisiológicas y psicológicas que evocan".
Habla
El habla es un área de estudio importante para la ingeniería acústica, incluida la producción, el procesamiento y la percepción del habla. Esto puede incluir física , fisiología , psicología , procesamiento de señales de audio y lingüística . El reconocimiento y la síntesis de voz son dos aspectos importantes del procesamiento automático del habla. Asegurar que el habla se transmita de manera inteligible , eficiente y con alta calidad; en las habitaciones, a través de sistemas de megafonía y a través de sistemas telefónicos son otras áreas importantes de estudio.
Ultrasonidos
Los ultrasonidos tratan con ondas de sonido en sólidos, líquidos y gases a frecuencias demasiado altas para ser escuchadas por una persona promedio. Las áreas de especialización incluyen ultrasonidos médicos (incluida la ecografía médica ), sonoquímica , pruebas no destructivas , caracterización de materiales y acústica subacuática ( sonar ).
Acústica subacuática
La acústica subacuática es el estudio científico del sonido en el agua. Se ocupa tanto del sonido natural como del hecho por el hombre y de su generación bajo el agua; cómo se propaga y la percepción del sonido por parte de los animales. Las aplicaciones incluyen sonar para localizar objetos sumergidos como submarinos , comunicación submarina por animales, observación de la temperatura del mar para monitorear el cambio climático y biología marina.
Vibración y dinámica
Los ingenieros acústicos que trabajan en vibraciones estudian los movimientos y las interacciones de los sistemas mecánicos con sus entornos, incluida la medición, el análisis y el control. Esto podría incluir: vibraciones del suelo de los ferrocarriles y la construcción; aislamiento de vibraciones para reducir el ruido que ingresa a los estudios de grabación; estudiar los efectos de la vibración en los humanos ( vibración dedo blanco ); control de vibraciones para proteger un puente de terremotos , o modelar la propagación del sonido transmitido por estructuras a través de los edificios.
Ciencia fundamental
Aunque la forma en que el sonido interactúa con su entorno suele ser extremadamente compleja, existen algunos comportamientos ideales de las ondas sonoras que son fundamentales para comprender el diseño acústico. Los comportamientos complejos de las ondas sonoras incluyen absorción , reverberación , difracción y refracción . La absorción es la pérdida de energía que ocurre cuando una onda de sonido se refleja en una superficie. Así como las ondas de luz se reflejan en las superficies, las ondas de sonido también se reflejan en las superficies y cada reflejo da como resultado una pérdida de energía. La absorción se refiere tanto al sonido que se transmite como a la energía que disipa un material. La reverberación es la persistencia del sonido causada por reflejos repetidos en los límites después de que se detiene la fuente del sonido. Este principio es particularmente importante en espacios cerrados. Además de reflejarse en las superficies, las ondas sonoras también se doblan alrededor de las superficies en el camino de las ondas. Esta flexión se conoce como difracción. La refracción es otro tipo de flexión de ondas sonoras. Este tipo de flexión, sin embargo, se debe a cambios en el medio por el que pasa la onda y no a la presencia de obstáculos en el camino de una onda sonora. Los gradientes de temperatura, por ejemplo, provocan la flexión de las ondas sonoras. Los ingenieros acústicos aplican estos conceptos fundamentales, junto con un análisis matemático complejo, para controlar el sonido para una variedad de aplicaciones.
Asociaciones
- Comité Técnico de Ingeniería Acústica de la Sociedad Estadounidense de Acústica
- Sociedad de Ingeniería de Audio
- Sociedad Australiana de Acústica
- Asociación Canadiense de Acústica
- Instituto de Acústica, Academia China de Ciencias
- Instituto de Acústica (Reino Unido)
Ver también
Referencias
- Barron, R. (2003). Control de ruido industrial y acústica . Nueva York: Marcel Dekker Inc. Obtenido de CRCnetBase
- Hemond, C. (1983). En Ingerman S. (Ed.), Ingeniería acústica y control de ruido . Nueva Jersey: Prentice-Hall.
- Barreras acústicas para tráfico en carreteras de un vistazo . Obtenido el 1 de febrero de 2010 de http://www.fhwa.dot.gov/environment/keepdown.htm
- Kinsler, L., Frey, A., Coppens, A. y Sanders, J. (Eds.). (2000). Fundamentos de acústica (4ª ed.). Nueva York: John Wiley and Sons.
- Kleppe, J. (1989). Aplicaciones de ingeniería de la acústica . Sparks, Nevada: Casa Artech.
- Moser, M. (2009). Ingeniería acústica (S. Zimmerman, R. Ellis Trans.). (2ª ed.). Berlín: Springer-Verlag.