Частотное восприятие

Способность слуховой системы классифицировать звуки по высоте лежит в основе построения звуковысотных отношений в различных музыкальных культурах.

Каждая нота, сыгранная на любом инструменте – это сложный звук, состоящий из основного тона и большого числа обертонов.

Обертоном называется любая собственная частота выше первой. Но только те обертоны, частоты которых кратны частоте основного тона, называются гармониками. Основной тон считается первой гармоникой.

Если звук дает четкое ощущение высоты тона, то он содержит в своем спектре только гармоники, то есть является периодическим (только периодические сигналы дают ощущение высоты тона).

Слух, воспринимая сложное звуковое колебание, действует подобно частотному анализатору, т.е. фиксирует амплитуды и частоты спектральных составляющих звука. Полосы пропускания элементарных резонаторов слуха, определяемые на уровне 0,707, на частотах выше 500 Гц составляют примерно 5% от средней частоты, на низких частотах — 7—10%. Эти полосы получили название критических полос слуха.

В зависимости от силы звука ухо регистрирует от 150 до 250 градаций по частоте. Ухо очень чувствительно к изменениям частоты и может различать синусоидальные колебания, отличающиеся по частоте на 0,2%, в диапазоне 500-4000 Гц.

Гармонические и периодические колебания сложной формы воспринимаются как звуки, имеющие определенную высоту тона. Чем больше основная частота, тем выше тон звука. На слух различие тона по высоте между двумя звуками будет одинаково, если одинаково отношение частот этих звуков, Например, звуки с частотами 100 и 200 Гц различаются по высоте тона так же, как и звуки с частотами 3000 и 6000 Гц.

Поэтому слух одинаково оценивает разность частот, если его образуют две частоты с отношением 200:100 Гц или 2000:1000 Гц. По логарифмической шкале отношение этих двух расстояний одинаково и равно 2:1, по линейной – они отличаются в 10 раз. Поэтому практически при всех измерениях используется обычно логарифмическая шкала частот – это соответствует слуховому восприятию интервалов.

Таким образом, координатная ось с логарифмическим масштабом по частоте является осью с линейным масштабом по высоте тона. Расстояние по высоте тона называется интервалом. Интервалы измеряют в октавах или ее частях. Если отношение частот равно 2, то такой интервал называется октавой, у полуоктавы отношение частот равно . В общем случае октавность определяется как:

.

При =1/3 получим , и такой интервал называется третьоктавой. Звуковой диапазон частот содержит примерно 10 октав.

Сложные звуковые колебания, имеющие одинаковые основные частоты, но отличающиеся по форме, воспринимаются на слух как звуки, имеющие разную «окраску», или, иначе говоря, разный тембр. Звук с высоким тембром – обогащенный высшими гармониками (звонкий звук, форма имеет резкие фронты), низкий тембр – обедненный высшими гармониками (глухой звук, плавные фронты).

Основное влияние на оценку высоты тона оказывают первые 7-8 гармоник, еще 8-9 гармоник несут дополнительную информацию как для оценки высоты, так и для оценки тембра звучания, то есть наиболее значимыми для слуха являются только первые 15-17 гармоник.

Если частота основного тона высока то в слышимом диапазоне (практический верхний предел 16 кГц) будет оставаться меньшее число гармоник (ограничение по частоте сверху).

Другой случай – ограничение по частоте снизу, подавлен основной тон. В этом случае слуховой аппарат способен вычислить частоту основного тона по разности частот высших гармоник:

.

Сигнал без основного тона выглядит как высокочастотные колебания с низкочастотной огибающей, частота которой равна частоте основного тона.

Это свойство слуха используют при создании звуковых компьютерных эффектов («прогрессивная», клубная музыка), при создании рекламных роликов на радио (учитывается, что нижняя частота, воспроизводимая приемниками не ниже 100 Гц, а часто этот показатель еще хуже).

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Модель тракта прослушивания гидроакустических сигналов
К одной из важнейших научно-технических проблем современности можно отнести освоение водного пространства. Освоение океана повлекло множество технических проблем. Одной из них яв ...

Цифровой измеритель времени
В настоящее время благодаря широкому распространению дешёвых микрокомпьютеров их влияние на повседневную жизнь усиливается с каждым годом. В домах появляются различные устройства и прис ...

Программное обеспечение системы управления и планирования работы сети таксофонов
Сегодня мы являемся свидетелями того, как ворвалась в нашу жизнь и становится всепроникающей телекоммуникационная телефония. Ее область применения постоянно расширяется, однако одним из ...

Основные разделы

Copyright © 2008 - 2019 www.techmatch.ru