Filtro de ponderación

El sonido tiene tres componentes básicos: la longitud de onda , la frecuencia y la velocidad . En la medición del sonido, medimos la intensidad del sonido en decibelios (dB). Los decibelios son logarítmicos , con 0 dB como referencia. ^{[ 1 ]} También existe un rango de frecuencias que pueden tener los sonidos. La frecuencia es el número de veces que una onda sinusoidal se repite en un segundo. ^{[ 2 ]} Los sistemas auditivos normales suelen oír entre 20 y 20 000 Hz. ^{[ 2 ]} Cuando medimos el sonido, el instrumento de medición toma la señal auditiva entrante y la analiza para detectar estas diferentes características. Los filtros ponderados en estos instrumentos filtran ciertas frecuencias y niveles de decibelios según el filtro. Los filtros ponderados son los más similares a la audición humana natural. Esto permite que el sonómetro determine qué nivel de decibelios tendría el sonido entrante para el sistema auditivo de una persona con audición normal.  

En la medición de sonoridad, por ejemplo, se suele utilizar un filtro de ponderación A para enfatizar las frecuencias alrededor de 3–6  kHz, donde el oído humano es más sensible, mientras se atenúan las frecuencias muy altas y muy bajas a las que el oído es insensible. El objetivo es asegurar que la sonoridad medida se corresponda bien con la sonoridad percibida subjetivamente. La ponderación A solo es realmente válida para sonidos relativamente bajos y para tonos puros, ya que se basa en el contorno de igual sonoridad de Fletcher-Munson de 40 fonios . ^{[ 3 ]} Las curvas B y C fueron diseñadas para sonidos más fuertes (aunque se utilizan menos), mientras que la curva D se utiliza para evaluar el ruido fuerte de las aeronaves ( IEC 537 ). Las curvas B filtran más niveles de sonoridad media en comparación con las curvas A. ^{[ 3 ]} Esta curva rara vez se utiliza en la evaluación o monitorización de los niveles de ruido. ^{[ 4 ]} Las curvas C se diferencian de las curvas A y B en que filtran menos frecuencias bajas y altas. ^{[ 3 ]} El filtro tiene una forma mucho más plana y se utiliza en la medición de sonido en entornos especialmente ruidosos. ^{[ 3 ]} Las curvas ponderadas A siguen una curva de 40 fonios, mientras que las ponderadas C siguen una curva de 100 fonios. ^{[ 4 ]} Las tres curvas difieren no en su medición de niveles de exposición, sino en las frecuencias medidas. Las curvas ponderadas A permiten el paso de más frecuencias iguales o inferiores a 500 Hz, lo que es más representativo del oído humano a volúmenes bajos. ^{[ 4 ]} 

Existen diversas razones para medir el sonido. Esto incluye el cumplimiento de normativas para proteger la audición de los trabajadores , el cumplimiento de ordenanzas sobre ruido , su uso en telecomunicaciones y muchos más. La medición del sonido se basa en la idea de descomponer una señal entrante según sus diferentes propiedades. Cada onda sinusoidal de sonido entrante tiene una frecuencia y una amplitud. Con esta información, se puede deducir un nivel de sonido a partir de la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las amplitudes de toda la información auditiva entrante. ^{[ 4 ]} Ya sea que se utilice un sonómetro o un dosímetro de ruido , el procesamiento es similar. Con un sonómetro calibrado, los sonidos entrantes son captados por el micrófono y luego medidos por los circuitos electrónicos internos. ^{[ 5 ]} La medición de sonido que emite el dispositivo se puede filtrar mediante una curva de ponderación A, B o C. La curva utilizada tendrá efectos leves en el nivel de decibelios resultante.

En el campo de las telecomunicaciones , los filtros de ponderación se utilizan ampliamente para medir el ruido eléctrico en los circuitos telefónicos y para evaluar el ruido percibido a través de la respuesta acústica de diferentes tipos de instrumentos (auriculares). Existen otras curvas de ponderación de ruido, como las normas DIN . El término ponderación psofométrica , si bien se refiere en principio a cualquier curva de ponderación destinada a la medición de ruido, se utiliza a menudo para designar una curva de ponderación específica, empleada en telefonía para circuitos de voz de banda estrecha .

Los decibelios ponderados A se abrevian como dB(A) o dBA. Cuando se hace referencia a mediciones acústicas ( con micrófono calibrado ), las unidades utilizadas serán dB SPL ( nivel de presión sonora ) referenciadas a 20 micropascales = 0  dB SPL. ^{[ 6 ] [ nb 1 ]}

La curva de ponderación A se ha adoptado ampliamente para la medición del ruido ambiental y es estándar en muchos sonómetros (consulte la ponderación ITU-R 468 para obtener más información).

La ponderación A también se usa comúnmente para evaluar el daño auditivo potencial causado por ruido fuerte, aunque esto parece basarse en la amplia disponibilidad de sonómetros que incorporan la ponderación A más que en alguna evidencia experimental sólida que sugiera que dicho uso sea válido. La distancia del micrófono de medición a una fuente de sonido a menudo se "olvida" cuando se citan mediciones de SPL, lo que hace que los datos sean inútiles. En el caso del ruido ambiental o de aeronaves , no es necesario citar la distancia, ya que lo que se necesita es el nivel en el punto de medición, pero al medir refrigeradores y electrodomésticos similares, la distancia debe indicarse; cuando no se indica, generalmente es un metro (1 m). Una complicación adicional aquí es el efecto de una sala reverberante, por lo que la medición de ruido en electrodomésticos debe indicar "a 1 m en un campo abierto" o "a 1 m en una cámara anecoica ". Las mediciones realizadas al aire libre se aproximarán bien a las condiciones anecoicas.

Las mediciones de nivel de presión sonora ponderadas A (SPL) se encuentran cada vez con más frecuencia en la documentación de ventas de electrodomésticos como refrigeradores, congeladores y ventiladores de computadora. Si bien el umbral de audición suele estar alrededor de 0  dB SPL, este nivel es en realidad muy bajo, y es más probable que los electrodomésticos presenten niveles de ruido de entre 30 y 40  dB SPL.

La sensibilidad humana al ruido en la región de 6  kHz se hizo particularmente evidente a finales de la década de 1960 con la introducción de las grabadoras de casete compactas y la reducción de ruido Dolby-B . Se descubrió que las mediciones de ruido ponderadas A arrojaban resultados engañosos porque no daban suficiente importancia a la  región de 6 kHz, donde la reducción de ruido tenía mayor efecto, y a veces un equipo medía peor que otro, pero sonaba mejor, debido a las diferencias en el contenido espectral.

Por lo tanto, la ponderación de ruido ITU-R 468 se desarrolló para reflejar con mayor precisión la sonoridad subjetiva de todos los tipos de ruido, en contraposición a los tonos. Esta curva, que surgió del trabajo realizado por el Departamento de Investigación de la BBC , fue estandarizada por el CCIR y posteriormente adoptada por muchos otros organismos de normalización ( IEC , BSI /) y, a partir de 2006El protocolo es mantenido por la UIT. Las mediciones de ruido que utilizan esta ponderación suelen emplear una ley de detección de cuasi-pico en lugar de un promedio lento. Esto también ayuda a cuantificar la audibilidad del ruido intermitente, los chasquidos y los crujidos que podrían pasar desapercibidos con una medición RMS lenta.

La ponderación de ruido ITU-R 468 con detección de cuasi-pico se utiliza ampliamente en Europa, ^{[ 7 ]} especialmente en telecomunicaciones y en radiodifusión, particularmente después de que la corporación Dolby la adoptara, reconociendo su validez superior para sus propósitos. Es comúnmente utilizada por emisoras en Gran Bretaña, Europa y antiguos países del Imperio Británico, como Australia y Sudáfrica.

Aunque el nivel de ruido de los sistemas de audio de 16 bits (como los reproductores de CD) se suele citar (sobre la base de cálculos que no tienen en cuenta el efecto subjetivo) como -96  dB en relación con FS (escala completa), los mejores resultados ponderados 468 se encuentran en la región de -68  dB en relación con el Nivel de Alineación (comúnmente definido como 18  dB por debajo de FS), es decir, -86  dB en relación con FS.