Sonido y onda sonora

Fonética y Fonología del español
INTRODUCCIÓN
Este trabajo habla sobre la fonética acústica todo lo que ella incluye. Se responderá a lo
largo de todo el contenido a preguntas como que es la fonética y la fonología, que es la
fonología acústica, la fonología experimental, y todo lo que estos estudios han causado
e impactado en nuestra actualidad. Para comenzar definiremos que es la fonética y que
es la fonología.
La fonología, es la ciencia que se ocupa del estudio de la función de los determinados
elementos fónicos de la lengua. (La relación entre sonidos y significados).También
estudia los elementos de los sonidos con respecto al funcionamiento del lenguaje y de su
utilización para formar signos lingüísticos.
La fonética, es el estudio dentro de la fonología, que estudia los elementos fónicos (los
sonidos materiales) del lenguaje en sí, los fenómenos físicos y fisiológicos, y además se
plantea el problema de cómo tal sonido y otro son pronunciados, y que efectos acústicos
producen, No se preocupa del significado de ese sonido como hace la fonología, ya que
la unidad de la fonética es el sonido, a diferencia de la fonología que como unidad tiene
el fonema.
Dentro de la fonética, encontramos varias ramas. En este trabajo solo nos
especializaremos en dos de ellas: la fonética acústica, y la fonética acústica
experimental.
La fonética acústica, es la que estudia la onda sonora como la salida de un resonador
cualquiera; equipara el sistema de fonación con cualquier otro sistema de emisión y
reproducción de sonidos. En la comunicación, las ondas sonoras tienen un interés mayor
que la articulación o producción de los sonidos, para que un determinado auditorio
reciba y descodifique la impresión a pesar de que haya sido emitida por medio de una
articulación oral, o por medio de un determinado aparato emisor de sonidos, o incluso
por medio de una cotorra. Para grabar las características más significativas de las ondas
sonoras y para determinar el resultado de las distintas actividades articulatorias se puede
emplear el espectrógrafo, u otros aparatos.
La fonética acústica experimental, es la que estudia las propiedades acústicas y físicas
de los sonidos del habla, reuniendo datos y cuantificándolos sobre la emisión y la
producción de las ondas sonoras que configuran el sonido articulado.
A continuación pasaremos a ver la fonética acústica mas profundizada.
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EL SONIDO Y LA ONDA SONORA
Un sonido es un elemento físico que producimos cuando hablamos.
El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos definen el sonido en
término de las sensaciones auditivas producidas por perturbaciones en el aire. En física,
nos referimos a las perturbaciones por sí mismas y no a las sensaciones que producen.
La energía del sonido constituye una onda de presión, que consiste en la vibración de
moléculas en un medio elástico, el sonido por lo tanto, es una onda mecánica que se
propaga longitudinalmente por el aire. Las partículas de aire son perturbadas por las
vibraciones de los órganos articulatorios, especialmente de las cuerdas vocales por eso
al principio se define el sonido como un elemento físico que se produce cuando
hablamos.
Podría preguntarse si se puede definir como sonido, el ruido que hace un plato al caer al
suelo, las pisadas de una persona, el motor de un avión al despegar…etc.
Los científicos difieren entre estos aparentes “sonidos” todos iguales, ya que aunque se
forman de la misma manera, el sonido que hace un avión al despegar o las pisadas de un
animal...etc, son sonidos que no son deseados por los receptores y además se forman de
manera discontinua. Estos “sonidos” se denominan con el nombre de ruido.
Por lo que el ruido será aquel sonido que no contiene información clara, y que el
receptor no es capaz de identificar, individualizar o comprender.
La velocidad de transmisión del sonido es muy elevada aunque también depende del
medio a través del cual se produzca. Si la vibración inicial conlleva una gran cantidad
de energía, la onda sonora producida podrá transmitirse a gran distancia. El movimiento
de cada partícula es exclusivamente local, e influye únicamente sobre la partícula
vecina. Luego cada partícula de sonido una vez que ha transmitido a las partículas
colindantes, vuelve a su posición inicial.
Hay dos tipos de ondas sonoras: las ondas sonoras simples y las ondas sonoras
complejas.
En las ondas sonoras simples el movimiento de las partículas puede compararse al
movimiento de un péndulo. Cuando este está en movimiento, a un desplazamiento hacia
atrás le sigue otro hacia adelante y así sucesivamente. Este vaivén se denomina
oscilación. Así es como precisamente se produce el movimiento de las partículas en el
aire. Las partículas se mueven por efectos del sonido producido, efecto a su vez de la
vibración de las cuerdas vocales.
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Esquema descriptivo del movimiento ondulatorio de las partículas de aire.
Representados uno por uno en un eje de abscisa en el que el eje representa el tiempo
transcurrido, estos movimientos manifiestan lo que se conoce como onda sinusoide:
Estas ondas simples consisten en una sola pulsación vibratoria que se repite a intervalos
constantes y que produce un sonido puro.
Estos tipos de sonido apenas se producen en la vida real, ya que la inmensa mayoría de
sonidos son compuestos.
La oscilación de una partícula de aire recibe el nombre de ciclo. Un ciclo es una
vibración compleja desde la cresta de la onda (máxima comprensión) hasta el valle de la
onda (máxima rarefacción).
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El tiempo que tarda una onda en completar un ciclo es lo que se conoce como periodo.
Cada periodo es proporcional a la frecuencia o numero de ciclos por segundo. La unidad
de medida de la frecuencia es el hercio (Hz).
Hay veces que la onda presenta una frecuencia demasiada baja y el oido humano no
puede percibirla, es lo que se conoce como infrasonidos. Si la frecuencia es demasiado
alta, el oído humano tampoco podrá percibirla y recibirá el nombre de ultrasonido.
La frecuencia básica de la vibración de un sonido es la Frecuencia Fundamental. Esta
frecuencia como el habla humana, se encuentra entre los 100 Hz y los 4000Hz.
Además la frecuencia del sonido guarda relación con la sensación del tono, más alto o
más bajo. Cuanto mayor es la frecuencia, mas alto resulta el tono e igual a la inversa.
La frecuencia y el tono son conceptos distintos. El tono es una magnitud subjetiva y se
refiere a la altura o gravedad de un sonido.
Sin embargo, la frecuencia es una magnitud objetiva referida a formas de onda
periódicas.
Durante el tiempo necesario para que se produzca un ciclo de vibración, una onda
sonora recorre una distancia, denominada longitud de onda. Cuanto más alto es la
frecuencia, más corta es la longitud de onda. Podemos hallar la longitud de onda de
cualquier frecuencia a partir de la formula:
Longitud de onda = velocidad del sonido: frecuencia
Si la longitud de onda es superior en tamaño al objeto que se dirige, la onda sonora
tendera a torcerse, pero si es inferior, rebotara.
La distancia alcanzada por una partícula de aire a un lado y a otro del punto de reposo
recibe el nombre de amplitud de la vibración. La amplitud de la vibración puede
definirse como el máximo desplazamiento de un cuerpo en vibración con respeto a su
punto de reposo. Cuando mayor sea la amplitud, mayor resultará para el oído humano la
intensidad del sonido, y mayor la sensación de altura que percibiremos. Cuando
decimos intensidad, estamos haciendo referencia, pues, a la potencia global de un
sonido.
Para poder medir la intensidad necesitamos un nivel básico de referencia de la presión
del sonido en el aire. El nivel de presión de sonido indica el límite a partir del cual un
sonido puede ser oído. Los valores que están por encima de ese nivel que hay
preestablecido, se miden en decibelios (dB).
Las ondas sonoras complejas, son las que “usamos” normalmente en el proceso del
habla, ya que al hablar se utilizan fuentes de vibración diferentes.
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La combinación de dos o más de lo que llamamos ondas puras, producen una onda
compleja.
Ahora bien, si la onda sonora compleja presenta la repetición de la onda sonora simple,
decimos que hay un patrón de vibración periódico (como por ejemplo las vocales).Si no
hay repetición, las vibraciones se producen al azar y se le conocen como vibraciones
aperiódicas (por ejemplo la letra s)
Ejemplo de onda sonora compleja en sonidos periódicos
Las ondas sonoras que genera nuestro aparato vocal casi nunca son sinusoides, sino que
están formadas por la combinación de dos o más ondas sinusoidales. Cuando más
compleja sea una onda, mas componentes armónicos o sinusoidales la formaran y más
complicados serán los movimientos que harán las partículas en el aire. Esto se debe a
que los cuerpos elásticos vibran simultáneamente, aunque de distinto modo, lo que
ocasiona a su vez la generación de varias ondas simples de diferentes valores
frecuenciales que, superpuestas unas con otras, forman la onda compleja resultante.
Saber la frecuencia fundamental y la energía que genera una misma vibración nos sirve
para estudiar las vocales, algunas consonantes y los patrones entonativos. La onda de
más baja frecuencia es la frecuencia fundamental y los restantes son los sonidos
armónicos y se enumeran en orden. Según la naturaleza del objeto que vibre, podemos
establecer grupos armónicos diferentes como las diferencias de timbres.
CUALIDADES FISICAS DEL SONIDO: TONO,
TIMBRE, CANTIDAD E INTENSIDAD
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Las cuatro cualidades básicas del sonido son:
•
El tono: viene determinado por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras (es lo
que permite distinguir entre sonidos graves, agudos o medios) medida en ciclos por
segundo o hercios (Hz).Se trata de un efecto que consiste en una serie de vibraciones
periódicas, por lo que el tono constituye una impresión auditiva de la frecuencia de la
onda sonora, se trata de una cualidad subjetiva.
•
El timbre: es la cualidad que confiere al sonido los armónicos que acompañan a la
frecuencia fundamental. Esta cualidad es la que permite distinguir dos sonidos, por
ejemplo, entre la misma nota (tono) con igual intensidad producida por dos
instrumentos musicales distintos. En el habla humana el timbre se define como la
“coloración” acústica de una vocal o de una consonante. Una voz puede tener un timbre
mas o menos agudo según la longitud de las cuerdas vocales de cada individuo y de su
grado de tensión. Las diferencias timbraicas se explican, además, si tenemos en
cuenta el concepto de la resonancia. La resonancia es un fenómeno natural por el cual
un cuerpo se pone en movimiento a causa de las vibraciones de otro cuerpo. El cuerpo o
volumen que se ve afectado por ello funciona como resonador. El resonador suele
actuar como filtro y esto posee una capacidad selectiva respecto de las frecuencias.
•
La cantidad: es la cualidad física del sonido que determina la duración de los sonidos
y de las sílabas. Los laboratorios de fonética expresan la cantidad absoluta del sonido en
centésimas de segundo. También es importante la cantidad relativa de los sonidos, es
decir, la oposición que puede darse entre unas oposiciones y otras.
•
La intensidad: es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido. La intensidad
viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos
permite distinguir si el sonido es fuerte o débil.
Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al
umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados
se expresan en decibelios (dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham Bell.
En lengua el esfuerzo intensivo que afecta a determinadas silabas de palabras en el
habla, se le denomina acento. Este acento al pronunciarse provoca una mayor
amplitud de la onda sonora, que se percibe como acento intensivo. Si lo que
aumenta no es el volumen ni la presión del aire espirado, sino que nuestro
esfuerzo muscular se traduce en una mayor tensión de las cuerdas vocales, se
produce una elevación en el tono de voz. El acento se denomina entonces,
acento tonal.
La duración, no es una cualidad el sonido propiamente dicha aunque gracias a
ella podemos determinar el tiempo de vibración de las partículas. Por ejemplo,
podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc.
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FONETICA ACÚSTICA EXPERIMENTAL
La fonética experimental es la que estudia las propiedades acústicas y físicas de los
sonidos del habla, reuniendo datos y cuantificándolos sobre la emisión y la producción
de las ondas sonoras que configuran el sonido articulado. Utiliza instrumentos como los
rayos X, el espectrógrafo y el quimógrafo, que traza las curvas de intensidad. El
conjunto de los datos analizados al medir los sonidos depende únicamente de la
precisión del instrumental así como de otros conocimientos conexos. También se han
descubierto diferencias importantes en cada sonido oral.
Gracias a la fonética experimental se sabe que la mayoría de sonidos, en especial las
vocales, están constituidos por combinaciones de unas pocas frecuencias que permiten
al oído reconocer dicho sonido.
En 1734 un meteorólogo francés diseño para inscribir, en un cilindro giratorio
recubierto de papel y accionado por un mecanismo de relojería, las variaciones de
velocidad del viento, recogidas por un anemómetro. Karl Ludwig, un fisiólogo, utiliza
esta técnica para registrar los movimientos respiratorios. Fue el Doctor Marey quien
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consolido la utilización de este procedimiento en el método gráfico. El método grafico
hizo que otro doctor francés llamado Rosapelly, estudiara los movimientos de los
labios, de la lengua, las variaciones de presión del aire en el tracto vocal, así como las
vibraciones de la laringe. De este modo, Rousselot se propone aplicar su formación
filológica al estudio de las variaciones fonéticas en el habla y su pueblo natal encuentra
en el método grafico, la herramienta que necesitaba para superar lo que el concebía
como “una imperfección en el oído y un insulto para las filologías” (pero dicho de otro
modo).
En 1875, Bernard plantea el papel de la observación y el de la experimentación,
entendiendo por esta última, un proceso en el cual el investigador varia de forma
controlada y premeditada los fenómenos que observa. Los experimentos no se realizan a
l azar, sino partiendo de unas hipótesis, de unas ideas, sobre el fenómeno que queremos
explicar, de modo que todo el proceso experimental esta guiado por un objetivo.
Tras estas consideraciones históricas, podemos plantear ya, las diferentes etapas que
caracterizan el trabajo experimental en fonética.
1. Partimos de una o varias hipótesis que pretendemos verificar a través de un
experimento. Esta hipótesis se enmarca dentro de una teoría. Una vez delimitado
el fenómeno que queremos estudiar, podemos proceder ya al diseño y
realización del experimento.
2. Seleccionamos unos datos concretos. En el caso de un análisis articulatorio o
acústico, los datos constituyen un corpus que es realizado, por un grupo de
hablantes a los que se les llamara informantes.
3. Una vez obtenidos los datos, se acudirá a la tecnología que nos proporcione las
mejores herramientas para analizarlos; con ellos llegaremos a unos resultados,
que serán habitualmente cuantificables, es decir, expresables en forma de
números.
4. A partir de aquí se podrán aplicar procedimientos de análisis estadístico que nos
informe de la validez de nuestros datos.
Las cualidades físicas del sonido tienen diversas posibilidades de representación grafica,
para el objeto de su estudio. Podemos hablar de 4 sistemas de representación:
1) El oscilograma
2) El espectro
3) El espectrograma o sonograma
4) La representación tridimensional
De todos estos aparatos el más útil y más usado es el espectrograma.
El oscilograma:
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Se basa en la representación de las magnitudes de tiempo y amplitud. El en eje vertical
se representa el factor tiempo y en el eje vertical el factor amplitud. Ello permite la
captación de la forma de onda de modo unitario. Esta aparato solo permite averiguar el
periodo o la frecuencia fundamental, de un sonido periódico o sinusoide.
Oscilograma del sonido
El espectro:
El espectro también se basa en la representación de dos magnitudes, en este caso la
frecuencia y la amplitud. En el eje horizontal se representan las frecuencias y en el eje
vertical las amplitudes. Las líneas verticales del espectro configuran los denominados
armónicos, de tal manera que cuanto más bajo sea el tono fundamental mayor numero
de armonías habrá. Con este aparato es posible hacer el análisis acústico de las ondas
complejas y presentar sus distintos componentes en forma de espectro de sonido.
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Espectro del sonido
El Espectrograma o sonograma:
El espectrograma incluye junto con los factores de frecuencia y amplitud, el factor del
tiempo. Se trata de una representación más ajustada a la realidad directa de un sonido,
mientras que el espectro constituye una representación frecuencial del sonido en un
punto determinado de su duración, el espectrograma refleja el sonido en su evolución
frecuencial a lo largo de un tiempo especifico. Hay que tener en cuenta en el uso de las
espectrografías el papel de los filtros. Los filtros son las fuentes de producción de un
sonido.
El conducto vocal funciona como resonador y su única es responder
selectivamente, es decir, como un filtro, a las frecuencias vibratorias que coinciden con
la suya.
Espectrograma de la vocal “i”
La representación tridimensional:
Es la forma más reciente y modernizada. Se trata de la representación simultanea de
espectros sucesivos a lo largo del tiempo, de modo que este tipo de representación
incluye (como el espectrograma los valores de frecuencia, la amplitud y el tiempo.
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Representación tridimensional de la silaba “du”
El espectrógrafo es actualmente el sistema de análisis acústico más habitual. Con este
nuevo instrumento se puedo establecer correspondencias entre la Fonética Articulatoria
y la Fonética Acústica y, gracias a sus aportaciones metodológicas, se pudo descubrir
que no son los puntos de articulación los que en si mismos, determinan el carácter
general de los sonidos lingüísticos.
Una de las mayores virtudes de este aparato es la capacidad para grabar la voz humana,
para medir la intensidad de cada frecuencia y para representar el resultado de forma
visual.
Hay dos tipos de representaciones de espectrogramas:
1.- banda ancha
2.- banda estrecha
El primero no permite distinguir armónicos, pero si sus concentraciones a ciertas
frecuencias.
El segundo, permite el análisis de la gama de frecuencias del habla en bandas pequeñas,
de modo que los armónicos se destacan con gran claridad.
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CONCLUSIÓN
La estructura de la onda acústica y su representación se manifiesta a partir de una serie
de índices acústicos, denominados rasgos distintivos, Estos rasgos se organizan en 12
parejas a las que se otorga rango universal, y están agrupadas a su vez en dos
subconjuntos, según se trate de rasgos de sonoridad o de tonalidad.
Si los humanos no tuviéramos distinción entre sonidos, no podríamos entendernos y
nuestra lengua seria monótona y aburrida. E incluso podría ser que se llegara a no tener
ninguna lengua con la que comunicarse y usar por ejemplo el lenguaje de signos.
Por ellos la acústica es algo muy importante en nuestra vida y considero que todas las
personas deberíamos de tener un poquito de conocimiento de que es y quien la estudia,
de esa manera ayudaríamos a mejorar el medio ambiente e incluso a nosotros mismos.
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BIBLIOGRAFÍA
Libros:
o
Llisterri, Joaquín. “Introducción a la fonética: el método comparativo
experimental”. Barcelona, Anthopos, 1991.
o
Gil, Juana: “Los sonidos del lenguaje”. Madrid. Síntesis, 1989.
o
Navarro, Antonio y Merín, Mercedes “Fonéticas y Fonologías españolas”.
Valencia, 2004.
Páginas webs:
•
www.humanidades.uach.cl
•
www.wikipedia.es
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