8.3.1: Análisis de Fourier de Datos de Micrófonos
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Esto no es una simulación sino un software para una versión alternativa del Mini-LAB sobre análisis de sonido utilizando Audacity en los ejemplos de vídeo/audio de la sección anterior.
El software graba el sonido del micrófono de una computadora o dispositivo móvil y muestra su amplitud (gráfico inferior) y frecuencia (gráfico superior) tal como se calcula mediante un algoritmo de Transformada Rápida de Fourier (FFT). La duración de la grabación se puede variar cambiando el número de puntos de datos. Sin embargo, el número de puntos de datos debe ser una potencia de dos para que el algoritmo funcione. El rango total de frecuencias es de\(20\text{ Hz}\) a\(20\text{ kHz}\). Los valores mínimo y máximo mostrados en el gráfico de frecuencias se pueden ajustar para ver un rango de frecuencias más estrecho.
Nota
El analizador de sonido de micrófono fue desarrollado utilizando Easy JavaScript Simulations (EJs) versión 5.3 y se distribuye como una página html lista para ejecutar y requiere solo un navegador con soporte JavaScript. Este modelo se ejecuta en todas las plataformas, incluidos los dispositivos móviles, que admiten la API W3c Media Devices.
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/MediaDevices
Preguntas de Simulación:
Instrucciones: Cuando se cargue la página web el software le pedirá acceso al micrófono del dispositivo. Haga clic en 'permitir'. Haz algo de sonido (canta, habla, silba) y haz clic en el botón de reproducción para ver el software en funcionamiento. Un segundo clic en el botón de reproducción capturará un segmento de datos.
- Capture una muestra de sonido mientras silba una sola nota (o use un diapasón si tiene uno). Describir la forma de onda de la amplitud (gráfico inferior) de este sonido.
- El gráfico inferior es un gráfico de amplitud versus tiempo (en milisegundos). Haga clic en la casilla de verificación 'medir'. Ajusta las barras para medir el periodo de la ola (es más preciso medir el periodo de varias ondas y dividirlas por el número de ondas para obtener el periodo de una ola). ¿Cuál es el periodo de este silbato en segundos?
- Usa la casilla de verificación 'picos' para encontrar la frecuencia principal de tu silbato (gráfico superior). ¿Cuál es la frecuencia? (Nota: Podrán notar dos picos en esta parte. Intenta tomar una muestra de sonido mientras sopla por tus labios sin hacer un silbato. ¿Ahora puedes explicar lo que está mostrando el pico más bajo?)
- Divide el periodo de la onda en uno para obtener la frecuencia (cambia primero a segundos). ¿La frecuencia calculada a partir del periodo coincide con la frecuencia (in\(\text{Hz}\)) en la gráfica superior?
- Ahora captura un sonido de tu voz o un instrumento musical tocando el mismo tono que tu silbato. ¿Qué hay de diferente entre las dos gráficas de las de un silbato o un diapasón? ¿Qué es similar?
- Utilice la casilla de verificación pico y el periodo en la gráfica inferior para comparar la frecuencia más alta que se muestra en la gráfica superior. ¿Cómo se comparan?
- Los picos de frecuencia más bajos son armónicos. ¿Son armónicos? ¿Cómo lo sabes?
- Ahora haz que un compañero de laboratorio cante la misma nota (o usa un instrumento diferente). ¿En qué se diferencian su forma de onda y espectro de frecuencia del suyo?
- Supongamos que un clarinete y una trompeta tocan ambos la misma nota (tienen la misma frecuencia fundamental). Lo que sería diferente y lo que sería lo mismo para el conjunto de gráficas para cada uno. ¿Por qué es que aún puedes diferenciarlos, aunque estén tocando la misma nota?
- Escribir una breve definición de cada uno de los siguientes: Análisis de Fourier, Síntesis de Fourier, espectrograma, armónicos, armónicos, armónicos, timbre.