Enmascaramiento Auditivo

El Fenómeno del enmascaramiento auditivo

El enmascaramiento es el proceso por el cual el umbral de audición para un sonido aumenta por la presencia de otro sonido.

Si una persona escucha un sonido suave y fuerte al mismo tiempo, puede que no oiga el suave. El sonido suave queda enmascarado por el fuerte. El sonido fuerte posee un efecto de enmascaramiento mayor si el suave permanece dentro del mismo intervalo de frecuencia, pero el enmascaramiento se produce cuando el sonido suave está fuera del intervalo de frecuencia del sonido fuerte.

El enmascaramiento de los sonidos suaves es más pronunciado entre personas con deficiencias de audición.

El enmascaramiento puede producirse hacia adelante y hacia atrás y puede extenderse hacia arriba y hacia abajo.

Cuando el sonido enmascarador precede al enmascarado se denomina enmascaramiento hacia adelante. Cuando el enmascaramiento es hacia atrás, el sonido enmascarador aparece milésimas de segundo después del sonido enmascarado. Cuando los sonidos enmascarador y enmascarado surgen al mismo tiempo, el enmascaramiento es simultáneo.

La expansión hacia arriba del enmascaramiento son sonidos de baja frecuencia que enmascaran los de alta frecuencia. La expansión hacia abajo del enmascaramiento se produce cuando los de baja frecuencia se enmascaran mediante un nivel intenso de sonidos de alta frecuencia.

El enmascaramiento es más eficaz cuando el sonido fuerte es de baja frecuencia y el sonido suave es de alta frecuencia, en lugar de lo contrario.

Publicado por Hear It

Publicado por Centro de Acúfenos Buenos Aires en lunes, agosto 03, 2009

Figura 2: Rango audible.

OBJETIVOS

1. Saber qué se entiende por enmascaramiento de un sonido y conocer su causa.

DESCRIPCIÓN

Cuando se oyen simultáneamente dos tonos puros, el menos intenso puede resultar inaudible aunque su nivel de intensidad esté por encima del umbral de audición. Se dice que queda enmascarado por el otro sonido. El efecto se nota más para frecuencias cercanas al sonido enmascarador.

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

Esquema de la cóclea (desenrollada) y de la detección aproximada de frecuencias en la membrana basilar

Cuando dos sonidos tienen frecuencias similares, la presencia de uno de ellos enmascara al otro, y para percibir el segundo necesitamos un nivel de intensidad sonora grande. Si estos dos sonidos están suficientemente alejados en frecuencia, el nivel de intensidad sonora necesario no es tan alto ya que estamos hablando de movimientos en puntos diferentes de la membrana basilar. A la hora de utilizar este fenómeno en la composición, es sabido que la manera de que un solo (violín, voz humana) sea escuchado por encima de una orquesta que suena a la vez, es que la parte solista difiera lo suficiente en tono o en timbre para asegurar que se recoge en una zona de la membrana basilar que no está siendo excitada por la música de la orquesta.

Enmascaramiento

El enmascaramiento ocurre cuando la presencia de un sonido, llamado máscara, hace inaudible otro sonido que sería perfectamente audible en la ausencia de la máscara. Esto ocurre si es que ambos sonidos se encuentran dentro de la misma banda crítica, tal como lo muestra la figura 3.10.

Figura 3.10: Enmascaramiento

El sistema auditivo no es capaz de diferenciar dos sonidos al interior de una banda crítica. Basta con que exista algo de energía al interior de una banda crítica para que ésta se active y el sistema auditivo perciba actividad en esa banda. Si existe más de un sonido o se incrementa la energía al interior del filtro, esto no cambia la información desde el punto de vista del sistema auditivo. Entonces, si un sonido se encuentra al interior de una banda crítica de otro sonido y si su amplitud no es lo suficientemente grande como para traspasar el umbral de dicha banda y activar otra banda crítica cercana, se produce el fenómeno denominado enmascaramiento. La codificación perceptual de audio, detallada en la sección 3.8, se basa fuertemente en éste fenómeno para reducir la cantidad de información necesaria para almacenar y reproducir una señal sonora.

Las bandas críticas pueden medirse en función del enmascaramiento que producen de acuerdo al procedimiento descrito en la figura 3.11. El ancho de banda de una máscara constituída por ruido blanco se ensancha contínuamente y se mide el nivel de enmascaramiento que produce respecto a una señal de prueba. Una vez que se alcanza el punto sobre el cual el enmascaramiento no cambia significativamente al agrandarse el ancho de banda, se está en la presencia de los límites de la banda crítica en medición

Cuando el oído está expuesto a 2 o más sonidos simultáneos, existe la posibilidad de que uno de ellos enmascare a los demás. Cabe definirlo como un efecto producido en la percepción sonora cuando se escuchan dos sonidos de diferente intensidad al mismo tiempo. Al suceder esto el sonido más débil resultará inaudible, ya que el cerebro sólo procesará el sonido enmascarador.

El sonido de nivel más alto tendrá un efecto enmascarador mayor si el suave tiene una frecuencia cercana a la suya.

Se puede dividir el enmascaramiento sonoro en enmascaramiento temporal y enmascaramiento frecuencial.

(Fuente de todas las audiciones http://www.ece.uvic.ca/~aupward/p/demos.htm)

El enmascaramiento temporal sucede cuando dos estímulos sonoros llegan a nuestro oído de forma cercana en el tiempo. El estímulo enmascarantehará que el otro, enmascarado, resulte inaudible. Dada esta situación, el tono más intenso tiende a enmascarar el tono más débil.

Según el instante de tiempo en el que se produce el estímulo enmascarante con respecto al instante en que se produce el enmascarado, se puede distinguir entre Post-enmascaramiento y Pre-enmascaramiento.

Post-enmascaramiento:

Se da cuando es el tono de mayor amplitud el que sucede con antelación en el tiempo al de menor amplitud, percibiéndose tan sólo el primer estímulo. Este fenómeno se produce cuando ambos sonidos llegan al oído en un intervalo de tiempo de entre 30 y 60 ms aproximadamente. Esto se debe a que una vez percibido el tono fuerte, el oído necesita un cierto periodo de adaptación.

Ejemplo 1. Los tonos están separados por 100 ms y no se aprecia enmascaramiento ni siquiera tras reducir el tono menor en 3 dB.

Ejemplo 2. Los tonos están separados 10 ms y se puede apreciar el post-enmascaramiento.

Pre-enmascaramiento:

Si se produce primero un estímulo suave y posteriormente un tono intenso, este último enmascarará igualmente al de menor amplitud, siempre cuando estén separados en el tiempo por una diferencia menor de entre 5 y 10 ms. Como este fenómeno se presenta incluso antes de que aparezca el tono enmascarante, implica que se trata de un proceso más complejo que el Post-enmascaramiento.

La explicación a esta anticipación se encuentra en que la información que llega a la corteza auditiva del cerebro humano se procesa por ráfagas. Así mismo se sabe que el cerebro procesa los sonidos fuertes más rápido que los débiles, facilitándose de esta forma el pre-enmascaramiento.

Ejemplo 1. Los tonos están separados por 100 ms y no se va a apreciar el pre-enmascaramiento.

Ejemplo 2. Los tonos están separados por 10 ms (en la zona frontera) y se puede apreciar un poco de pre-enmascaramiento.

Ejemplo 3. Los tonos están separados por menos de 10 ms y se puede apreciar claramente el pre-enmascaramiento.

Como ejemplo gráfico se puede mostrar la siguiente figura, donde se puede observar que la efectividad del enmascaramiento disminuye de forma exponencial para ambos casos de enmascaramiento temporal.

Por otro lado, un ejemplo práctico es el de la continuidad de los tonos, una ilusión auditiva por la que, reproduciéndose un tono ininterrumpidamente, el oyente lo percibe como continuo.

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El enmascaramiento frecuencial es la disminución de la sonoridad de un tono a una cierta frecuencia, en presencia de otro tono simultáneo a una frecuencia diferente. Es decir, cuando el oído es expuesto a dos o más sonidos de diversas frecuencias, existe la posibilidad de que uno de ellos camufle a los demás y, por tanto, que éstos no se oigan.

Se presenta cuando dos tonos llegan al oído simultáneamente quedando uno de ellos enmascarado por el otro. Se pueden dar dos casos:

1. Sonidos de baja frecuencia enmascaran a los de alta frecuencia.

2. Sonido de alta frecuencia enmascaran a los de baja frecuencia.

Es importante señalar que en el enmascaramiento en frecuencia será más efectivo en el primer caso, ya que los tonos de alta frecuencia difícilmente enmascaran a los de una frecuencia menor.

Ejemplo 1. Se puede apreciar como los tonos que están cercano en frecuencia producen más fácilmente el enmascaramiento.

Ejemplo 2. Tono de baja frecuencia que enmascara a otro de más alta frecuencia.

Ejemplo 3. Tono de alta frecuencia que enmascara a otro de más baja frecuencia.

Ejemplo 4. Los tonos con mayor intensidad, enmascaran rangos de frecuencias mayores.

En psicoacústica,

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