La psicoacústica de la bocina de dos tonos

TL;DR;

  • La bocina de dos tonos: La bocina típica de automóvil incluye dos bocinas (altavoces) que físicamente solo pueden reproducir una nota musical continua cada una. Al presionar el botón se activan ambas bocinas para que toquen sus notas individuales al unísono.
  • El punto óptimo de “aspereza”: Las bocinas suelen afinarse a una tercera mayor o menor (proporciones de 5:4 o 6:5). Este intervalo se sitúa en una región específica de la banda crítica que genera urgencia mediante “aspereza” sin convertirse en ruido irreconocible.
  • Preferencia cortical: Los circuitos de procesamiento de tono del cerebro prefieren los “complejos armónicos”. Una bocina de doble tono presenta una estructura espectral rica que las neuronas de la corteza identifican como un “objeto” coherente en lugar de ruido ambiental aleatorio.
  • Reclutamiento neuronal: Dos tonos separados por un intervalo de frecuencia suficiente reclutan más fibras del nervio auditivo en total que un solo tono con la misma energía, creando una mayor sonoridad percibida debido a la “suma de sonoridad espectral”.

“El oído es el único sentido que no puede cerrarse… el oído siempre está abierto.”
— Atribuido a R. Murray Schafer (1977)

1. La restricción de ingeniería: sonoridad vs. ley

Antes de entender la elección de las notas, debemos entender el límite de volumen. Las bocinas de vehículos están regidas por regulaciones estrictas (como el Reglamento No. 28 de la ONU/CEPE) que fijan un tope al nivel máximo de presión sonora (SPL), típicamente alrededor de 105–118 dB a 2 metros.123

Dado que un diseñador no puede simplemente aumentar los decibeles indefinidamente para llamar la atención, debe incrementar la sonoridad y urgencia percibidas mediante la manipulación espectral. Aquí es donde la bocina de un solo tono fracasa y la bocina de doble tono tiene éxito.

2. Fisiología: suma de sonoridad espectral

La principal ventaja de una bocina de doble tono es un fenómeno llamado suma de sonoridad espectral.4

2.1 La membrana basilar como analizador de Fourier

El oído interno (cóclea) organiza el sonido de manera tonotópica. Las frecuencias altas hacen vibrar la base de la membrana basilar; las frecuencias bajas hacen vibrar el ápice. Un solo tono activa una población específica y localizada de células ciliadas y fibras del nervio auditivo.

Las fibras del nervio auditivo tienen un rango dinámico limitado. A medida que aumenta la intensidad de un solo tono, la tasa de disparo de las fibras estimuladas eventualmente se estabiliza, un fenómeno conocido como saturación. Inyectar más energía en esa única frecuencia produce rendimientos decrecientes en la salida neuronal.

2.2 Escapando de la saturación

Al dividir la energía acústica en dos frecuencias distintas (por ejemplo, 400 Hz y 500 Hz), la bocina activa dos poblaciones separadas de neuronas a lo largo de la membrana basilar.

Frequency coding in the cochlea" by OpenStax, Anatomy and Physiology, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons.

Como estas dos poblaciones están espacialmente separadas, no compiten por el mismo ancho de banda neuronal. El cerebro suma las entradas de estos canales separados. En consecuencia, dos tonos de 70 dB cada uno sonarán significativamente más fuertes que un solo tono de 73 dB (la suma física de energía), porque el reclutamiento neuronal es más amplio y menos saturado.56

3. La psicoacústica de los intervalos: ¿por qué una “tercera”?

Si dos notas son mejores que una, ¿por qué no cualquier par de notas? La respuesta se encuentra en la banda crítica.7

3.1 El ancho de banda crítico

El oído analiza el sonido en bandas de frecuencia discretas. En el rango de las bocinas de automóvil (300–600 Hz), el ancho de banda crítico es aproximadamente 100 Hz.

  • Si los tonos están demasiado cerca (< 50 Hz de diferencia): Caen dentro de la misma banda crítica. Interfieren entre sí, causando un “batido” lento o enmascaramiento. La ventaja de sonoridad se pierde porque compiten por el mismo parche neuronal.
  • Si los tonos están muy separados (> 200 Hz de diferencia): Suenan como dos eventos no relacionados, lo que potencialmente confunde al oyente.

3.2 La curva de consonancia de Plomp-Levelt

En 1965, Plomp y Levelt mapearon cómo los humanos perciben la “aspereza” (disonancia) en función de la separación en frecuencia.78

Encontraron que la aspereza máxima ocurre cuando dos tonos están separados aproximadamente por el 25% del ancho de banda crítico. A medida que la separación se aproxima al límite del ancho de banda crítico, la sensación cambia de “áspero” a “consonante”.

Las bocinas de automóvil, típicamente afinadas a una tercera menor (6:5) o tercera mayor (5:4), se sitúan en una zona de transición.9101112 Son:

  1. Lo suficientemente distintas como para estar fuera del umbral de enmascaramiento (maximizando la sonoridad).
  2. Lo suficientemente ásperas como para detonar “disonancia sensorial”, lo que capta la atención y crea urgencia.
  3. Lo suficientemente armónicas como para percibirse como un solo dispositivo mecánico en lugar de una anomalía estridente.

4. Neurociencia: detección cortical de “objetos”

Más allá del oído, el cerebro tiene circuitos específicos para identificar “objetos” en el sonido.

La investigación en neurociencia auditiva ha identificado neuronas de plantilla armónica en la corteza auditiva. Estas neuronas están sintonizadas para responder específicamente a sonidos que presentan una frecuencia fundamental apilada con armónicos enteros: la estructura exacta de una bocina.131415

Una bocina de doble tono presenta un “acorde” de dos pilas armónicas. Esta estructura compleja es más robusta frente al ruido ambiental (como el viento o el ruido de llantas) porque, incluso si un componente de frecuencia es enmascarado por el entorno, el cerebro puede reconstruir el “objeto” a partir de los armónicos restantes visibles. Un solo tono puro no ofrece tal redundancia; si su frecuencia específica es enmascarada, la señal de advertencia desaparece por completo.

5. Tabla resumen: tono único vs. doble tono

CaracterísticaBocina de un solo tonoBocina de doble tono (3ª mayor/menor)
Reclutamiento neuronalLocalizado; sujeto a saturaciónDistribuido; recluta una población más amplia
Percepción de sonoridadLineal respecto a la intensidad físicaSuperlineal debido a la suma
UrgenciaDependiente del volumen puroAumentada por la “aspereza” (batido)
Resistencia al ruidoBaja; fácilmente enmascarada por ruido específicoAlta; plantillas armónicas redundantes

6. Conclusión para el diseño de seguridad

Para ciclistas e ingenieros de seguridad, la conclusión es que la “sonoridad” no es un solo número en un medidor de decibeles. Es un evento neurológico. Al utilizar dos tonos separados por un intervalo específico (aproximadamente 15–20% de la frecuencia), un dispositivo de advertencia puede hackear el sistema auditivo humano para parecer más fuerte, más urgente y más “real” que un solo tono de potencia equivalente.16171819

Referencias

Footnotes

  1. United Nations Economic Commission for Europe. “Regulation No. 28: Audible warning devices.” Consolidated text (2010). EUR-Lex PDF. ↩

  2. American Academy of Audiology. “Levels of noise in decibels (dB).” Educational poster listing car horns ≈110 dB and common environmental sounds. PDF. ↩

  3. World Health Organization. “Deafness and hearing loss: Safe listening.” Q&A (2025). WHO safe listening. ↩

  4. Cedolin, L., & Delgutte, B. “Spatiotemporal representation of the pitch of harmonic complex tones in the auditory nerve.” Journal of Neuroscience 30(4), 12734–12744 (2010). PMC article. ↩

  5. Larsen, E., & Delgutte, B. “Pitch representations in the auditory nerve: two concurrent complex tones.” Journal of the Acoustical Society of America 123(3), 1637–1655 (2008). MIT DSpace summary. ↩

  6. Su, Y., Delgutte, B., & Colburn, H. S. “Pitch of harmonic complex tones: rate-place coding of pitch in the auditory nerve.” bioRxiv 2019. Preprint. ↩

  7. Plomp, R., & Levelt, W. J. M. “Tonal consonance and critical bandwidth.” Journal of the Acoustical Society of America 38(4), 548–560 (1965). JASA abstract. ↩ ↩2

  8. Vassilakis, P. N. “Perceptual and physical properties of amplitude fluctuation and their musical significance.” Music Perception 21(3), 313–336 (2004). (Summarized and extended in later consonance models drawing on Plomp & Levelt.) See overview in Semantic Scholar summary of Plomp–Levelt. ↩

  9. “Vehicle horn.” Wikipedia (rev. 2025). Section on horn frequencies and dual-tone designs. Vehicle horn article. ↩

  10. Lemaitre, G., Susini, P., Winsberg, S., McAdams, S., & Letinturier, B. “The sound quality of car horns: A psychoacoustical study of timbre.” Acta Acustica united with Acustica 93, 457–468 (2007). PDF. ↩

  11. Toyota / Hella. “Electric twin horn, frequency 400 Hz low tone / 500 Hz high tone.” Product listing (accessed 2025). Example product. ↩

  12. PIAA Corporation. Marketing material and independent tests describing 400/500 Hz dual-tone sports horns (2019–2024). Example comparison: BMWSportTouring horn tests. ↩

  13. Feng, L., & Wang, X. “Harmonic template neurons in primate auditory cortex underlying complex sound processing.” Proceedings of the National Academy of Sciences 114(5), E840–E848 (2017). PNAS article. ↩

  14. Fishman, Y. I., Micheyl, C., & Steinschneider, M. “Neural representation of concurrent harmonic sounds in monkey primary auditory cortex.” Journal of Neuroscience 34(37), 12425–12438 (2014). JNeurosci article. ↩

  15. Wang, X. “The harmonic organization of auditory cortex.” Frontiers in Systems Neuroscience 7, 114 (2013). PMC article. ↩

  16. Kang, H. S., Park, S. H., & Lee, K. H. “Quality index of dual shell horns of passenger cars based on a spectrum decay slope.” International Journal of Automotive Technology 16, 237–244 (2015). Springer article. ↩

  17. Mollah, A. A., et al. “Intelligent classification of automotive horn sound quality.” Transportation Research Record (2024). TRID record. ↩

  18. Kim, S. Y., et al. “Methodology for sound quality analysis of motors using psychoacoustic parameters.” Applied Sciences 12(17), 8549 (2022). PMC article. ↩

  19. Wang, Y. S., et al. “A sound quality model for objective synthesis evaluation of vehicle interior noise.” Applied Acoustics 74(10), 1141–1149 (2013). ScienceDirect. ↩

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