¿Qué es la fase en acústica?

Pues eso es lo que vas a averiguar hoy.

Antes si quiera de empezar a hablarte de lo que es la fase acústica, me siento obligado a explicarte un concepto físico básico: el movimiento undulatorio.

Te dejo un video de 1 minuto donde explica de forma sencilla que es el movimiento armónico simple.

El movimiento vibratorio que has visto en el video, es el más elemental que existe. El denominado armónico simple o Movimiento Armónico Simple.

Para estudiar cualquier fenómeno acústico en la edificación, la vibración de las partículas, etc. Lo primero que se hace es conocer los conceptos físicos básicos sobre los cuales se desarrolla toda la teoría.

Tengo que decir, que no solo se estudia en la acústica, sino, en cualquier campo donde exista vibración. Por ejemplo : en los motores.

Ejemplos reales

Situaciones donde puedes ver este tipo de movimiento hay muchos, por ejemplo: un péndulo, un columpio, etc.

Concepto de fase

La fase es un concepto matemático que he escuchado mucho mientras estudiaba señales sinuosidales o en cualquier asignatura de acústica en la universidad.

En esta imagen puedas observar la típica señal sinusoidal, con sus respectivos parámetros.

Donde está la amplitud (A), el periodo (T), la letra griega fi (fase) y los ejes de coordenadas X e Y.

La fase es un parámetro, entre otros, que sirve para definir el retardo de unas frecuencias con respecto a otras.

Para que exista la fase, tiene que haber un movimiento que varía cíclicamente y, además, se tiene que poder medir.

Las ondas sonoras al ser repetitivas, pueden dividirse en intervalos regulares y, por lo tanto, medibles.

Aunque la fase es una diferencia verdadera de tiempo, siempre se mide en términos de ángulo, grados o radianes.

Cuando dos ondas iguales comienzan al mismo tiempo, se dice que están en fase.

Y sus intervalos (ángulos, grados o radianes) coincidirán.

Eso provoca que una señal se refuerce con la otra, aumentando la amplitud (A).

Mientras que al contrario, las ondas que están fuera de fase (desfasadas), se debilitan y diminuye la amplitud (A).

Casos ideales

• Si dos ondas están en fase (0 grados de diferencia) y tienen la misma frecuencia, la forma y amplitud se doblarán en volumen.

• Si dos ondas están en oposición de fase (180 grados de diferencia) y tienen la misma frecuencia, la forma y la amplitud se cancelarán entre sí.

Pero es muy difícil que estos dos casos ocurran en la realidad, son casos ideales que sirven como ejemplos para entender qué ocurre cuando dos señales están fase o desfase.

Te dejo este texto sacado de la Wikipedia, donde explica muy bien que ocurre con los problemas de fase:

«Cuando hablamos de señales más complejas las cosas se complican.

La cancelación total es imposible porque dos ondas nunca son completamente iguales; sin embargo, lo que sí se cancela, sobre todo, son los graves, aunque los medios pierden mucha fuerza y en los agudos se produce un efecto llamado phaser, que suma unas frecuencias y resta otras.

La razón para que sí se cancelen los graves y no los agudos es la probabilidad: para que se cancelen dos ondas al completo, tienen que ser iguales y coincidir perfectamente los picos con los valles de otra, y, como hemos visto, es imposible, pero sí que sucederá la reducción de graves de forma notable cuando los valores negativos de una onda sean los valores positivos de otra. Los graves, al ser ondas más largas, es más probable que coincidan en fase, pero las agudas se componen por valles y depresiones mucho más repetidas y estrechas, por lo que la coincidencia es prácticamente imposible.

Los desfases se producen entre dos señales que, al provenir de diferentes micrófonos o instrumentos, es decir, diferentes impedancias, no tardan el mismo tiempo en hacer el recorrido entre IN y OUT, por lo que las ondas propias de cada señal pueden interferir entre sí por lo anteriormente explicado.

También pueden ser producidos por fallos técnicos, como pueden ser inversores de fase y procesadores mal ajustados o cables soldados de forma contraria a la que normalmente se emplea. A menudo los desfases son inaudibles y no molestan en la mezcla, o en la propia grabación, pero en otras ocasiones el desfase es perfectamente apreciable por la pérdida notable en la sección de graves.»

Interferencias

Cuando en un medio se propagan dos ó más movimientos ondulatorios, el estado de perturbación de un punto es la suma de los estados componentes. De esta forma, pueden aparecer zonas del medio en que se vea reforzada la vibración (interferencia constructiva), y otras en las que se vea disminuida e incluso anulada (interferencia destructiva). (J. Llinares, A. Llopis, J. Sancho 1996. Acústica Arquitectónica y Urbanística. Universidad Politécnica de Valencia. Servicio de Publicaciones.)

La interferencia constructiva es, cuando las ondas están parcialmente en desfase, aumentando la amplitud y la depresión suceden al mismo tiempo, e interferencia destructiva, disminuyendo la amplitud donde la compresión y la depresión sucedan en diferentes tiempos.(Stanley R. Alten 1994. El Manual del Audio en los medio de comunicación. Escuela de cine y video)

Para que nos hagamos una idea, las interferencias no son más que lo mismo que hemos dicho antes en los casos en que dos ondas están en fase o desfase. Pero esta vez, sin estar perfectamente colocados como en los ejemplos anteriores.

Caso ideal

Caso real

Efectos de las interferencias

Las interferencias son importantes en la colocación de micrófonos y en la acústica de, por ejemplo, los conciertos al aire libre. 

Provocando el tan famoso Efecto Peine.

Que provoca, a mi me paso, que anule totalmente el sonido y no oigas nada.

También, como curiosidad, todos los efectos que tenemos en los programas de edición de audio como: flager, phaser, Chorus, etc. 

Denominados efectos basados en el tiempo, en algunos libros, no son más que eso, interferencias y retardos de la propia señal. 

Te dejo una página dónde he encontrado una explicación, tengo que decirlo, técnica pero que creo que ayuda ha entender un poco mejor lo que he dicho antes.

Míralo por curiosidad, aquí.

Interferencia acústica en microfonía

Te voy a dejar un texto (aquí) de Audio-Technica, donde explica los problemas de interferencias acústicas en microfonía y como solucionarlo.

Está bastante bien.

Podría estar explicando mucho más, ya que, este tema tienes para explayarte mucho según en qué campo estés: música, acústica de salas, etc.

He querido dar unas nociones básicas para entender un poquito más esto de la acústica y las ondas sonoras.

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¡ Muchas gracias y hasta la semana que viene !