La ingeniería acústica (también conocida como ingeniería acústica ) es la rama de la ingeniería que se ocupa del sonido y las vibraciones . Incluye la aplicación de la acústica , la ciencia del sonido y la vibración, en la tecnología. Los ingenieros acústicos suelen ocuparse del diseño, análisis y control del sonido.
Uno de los objetivos de la ingeniería acústica puede ser la reducción del ruido no deseado, lo que se denomina control del ruido . El ruido no deseado puede tener impactos significativos en la salud y el bienestar de los animales y humanos, reducir el rendimiento de los estudiantes en las escuelas y causar pérdida de audición. [1] Los principios de control del ruido se implementan en la tecnología y el diseño de diversas maneras, incluido el control mediante el rediseño de las fuentes de sonido, el diseño de barreras de ruido, absorbentes de sonido, supresores y zonas de amortiguamiento, y el uso de protección auditiva ( orejeras o tapones para los oídos ). ).
Además del control del ruido, la ingeniería acústica también abarca usos positivos del sonido, como el uso de ultrasonidos en medicina , la programación de sintetizadores digitales , el diseño de salas de conciertos para mejorar el sonido de las orquestas [2] y la especificación de sistemas de sonido en las estaciones de ferrocarril para que los anuncios sean inteligibles . [3]
Los ingenieros acústicos suelen poseer una licenciatura o una cualificación superior en acústica , [4] física u otra disciplina de ingeniería . Para ejercer como ingeniero acústico generalmente se requiere una licenciatura con un importante contenido científico y matemático. Los ingenieros acústicos pueden trabajar en consultoría acústica, especializándose en campos particulares, como la acústica arquitectónica , el ruido ambiental o el control de vibraciones . [5] En otras industrias, los ingenieros acústicos podrían: diseñar sistemas de sonido para automóviles ; investigar la respuesta humana a los sonidos, como los paisajes sonoros urbanos y los electrodomésticos; desarrolla software de procesamiento de señales de audio para mesas de mezclas y diseña altavoces y micrófonos para teléfonos móviles. [6] [7] Los acústicos también participan en la investigación y la comprensión científica del sonido. Algunos puestos, como el de profesorado, requieren un Doctor 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 estudios puede estar certificado por un organismo profesional . Después de completar un programa de grado certificado, el ingeniero debe cumplir una variedad 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 ).
Las subdisciplinas enumeradas se basan libremente en la codificación PACS ( Esquema de clasificación de física y astronomía ) utilizada por la Sociedad Estadounidense de Acústica . [8]
La aeroacústica se ocupa de cómo se genera el ruido por el movimiento del aire, por ejemplo a través de la turbulencia, y cómo el sonido se propaga a través del aire fluido. La aeroacústica juega un papel importante en la comprensión de cómo generan el ruido los aviones y las turbinas eólicas , así como en la exploración de cómo funcionan los instrumentos de viento . [9]
El procesamiento de señales de audio es la manipulación electrónica de señales de audio mediante procesamiento de señales analógicas y digitales . Se hace por una variedad de razones, que incluyen:
Los ingenieros de audio desarrollan y utilizan algoritmos de procesamiento de señales de audio.
La acústica arquitectónica (también conocida como acústica de edificios ) es la ciencia y la ingeniería necesarias para lograr un buen sonido dentro de un edificio. [11] La acústica arquitectónica puede consistir en lograr una buena inteligibilidad del habla en un teatro, restaurante o estación de ferrocarril, 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. [12] El diseño acústico arquitectónico suele ser realizado por consultores acústicos. [13]
La bioacústica se ocupa del 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 producen el sonido los animales; los mecanismos auditivos y la neurofisiología de los animales; el uso del sonido para monitorear las poblaciones de animales y el efecto del ruido provocado por el hombre en los animales. [14]
Esta rama de la ingeniería acústica se ocupa del diseño de auriculares, micrófonos , parlantes , sistemas de sonido, reproducción y grabación de sonido. [15] Ha habido un rápido aumento en el uso de dispositivos electrónicos portátiles que pueden reproducir sonido y dependen de la ingeniería electroacústica, por ejemplo, teléfonos móviles , reproductores multimedia portátiles y tabletas .
El término "electroacústica" también se utiliza para describir un conjunto de efectos electrocinéticos que se producen en líquidos heterogéneos bajo la influencia de los ultrasonidos. [16] [17]
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. [1] Los ingenieros acústicos interesados en la acústica ambiental enfrentan el desafío de medir o predecir niveles de ruido probables, determinar un nivel aceptable para ese ruido y determinar cómo se puede controlar el ruido. El trabajo de acústica ambiental generalmente lo realizan consultores acústicos o personas que trabajan en salud ambiental . [13] Trabajos de investigación recientes han puesto un fuerte énfasis en los paisajes sonoros , el uso positivo del sonido (por ejemplo, fuentes, cantos de pájaros) y la preservación de la tranquilidad . [18]
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 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 musicoterapia y la percepción y cognición de la música . [19]
El control del ruido es un conjunto de estrategias para reducir la contaminación acústica mediante la reducción del ruido en su origen, mediante la inhibición de la propagación del sonido mediante barreras acústicas o similares, o mediante el uso de protección auditiva ( orejeras o tapones para los oídos ). [20] El control en la fuente es la forma más rentable de proporcionar control del 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 determinar cuál es el mejor sonido para un producto, [21] por ejemplo, manipulando el sonido del cierre de las puertas de los automóviles .
La psicoacústica intenta explicar cómo responden los humanos 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". [10]
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. Garantizar que el habla se transmita de manera inteligible , eficiente y con alta calidad; en habitaciones, a través de megafonía y a través de sistemas telefónicos son otras áreas importantes de estudio. [22]
Los ultrasonidos se ocupan de ondas sonoras en sólidos, líquidos y gases a frecuencias demasiado altas para ser escuchadas por una persona promedio. Las áreas de especialización incluyen ultrasonido médico (incluida la ultrasonografía médica ), sonoquímica , pruebas no destructivas , caracterización de materiales y acústica submarina ( sonar ). [23]
La acústica subacuática es el estudio científico del sonido en el agua. Se ocupa del sonido tanto natural como artificial y 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 parte de animales, observación de la temperatura del mar para monitorear el cambio climático y biología marina. [24]
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 provocadas por los ferrocarriles y la construcción; aislamiento de vibraciones para reducir el ruido que ingresa a los estudios de grabación; estudiar los efectos de las vibraciones en los humanos ( vibración del dedo blanco ); control de vibraciones para proteger un puente de terremotos , o modelado de la propagación del sonido transmitido por estructuras a través de edificios. [25]
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 se produce cuando una onda sonora se refleja en una superficie y se refiere tanto a la energía sonora transmitida como disipada por el material de la superficie. [26] La reverberación es la persistencia del sonido causada por reflexiones repetidas en los límites después de que la fuente del sonido se detiene. Este principio es particularmente importante en espacios cerrados. La difracción es la curvatura de ondas sonoras alrededor de superficies en el camino de la onda. La refracción es la curvatura de las ondas sonoras causada por cambios en el medio por el que pasa la onda. Por ejemplo, los gradientes de temperatura pueden provocar la refracción de las ondas sonoras. [27] Los ingenieros acústicos aplican estos conceptos fundamentales, junto con el análisis matemático, para controlar el sonido para una variedad de aplicaciones.