Nauka o słyszeniu Wykład IV Wysokość dźwięku Anna Preis, email: apraton@amu.edu.pl 8.11.2017
Plan wykładu Wysokość dźwięku-definicja Periodyczność Dźwięk harmoniczny Wysokość dźwięku, z i bez fo JND - dyskryminacja częstotliwościowa Selektywność częstotliwościowa Siła wysokości Zależność wysokości od poziomu dźwięku Wysokość tonalna i chroma
Czym jest wysokość? Periodyczością? Harmonicznością? Wiadomo, że jest cechą wrażenia słuchowego podobnie jak głośność Cecha wrażenia słuchowego ze względu na którą można uporządkować dźwięki od najniższych do najwyższych
Periodyczność
Wysokość dźwięku Większość muzycznych instrumentów ma wyraźną wysokość związaną z periodycznością dźwięku
Ta sama periodyczność inny skład widmowy
Opis prezentacji dźwiękowej Cook 12 Prezentowane będą impulsu tonalne dla tonów o następujących częstotliwościach: 13.5, 27.5, 55, 110, 220, 440, 880,1760,3520 Dla: 4 okresów 10 okresów 25 okresów
Periodyczność Liczba cykli zależy od częstotliwości Ile cykli musi być aby to wrażenie było wyraźne- zależy od częstotliwości Przykład muzyczny Cook nr 12 Sama periodyczność nie wystarczy aby usłyszeć wysokość dźwięku!!
Harmoniczność
Opis prezentacji dźwiękowej Cook 11 Prezentowany będzie proces dodawania kolejnych 12 harmonicznych dźwięku, tonów o jednakowych amplitudach Dla częstotliwości podstawowej fo=55 Hz Dla częstotliwości podstawowej fo=440 Hz
Wysokość i składowe harmoniczne Muzyczne dźwięki mają wiele harmonicznych, które są Cook nr 11 (te same amplitudy dla 55 i 440 Hz) wielokrotnościami podstawowej Jednak do usłyszenia wysokości związanej z podstawową jej fizyczna obecność w widmie nie jest potrzebna Wystarczą 3 kolejne harmoniczne aby wysłyszeć wysokość związaną z nieobecną podstawową
Dodawanie tonów- dźwięk harmoniczny Widmo częstotliwościowe
Natura dźwięku muzycznego
Opis prezentacji dźwiękowej Prezentowane będą dwa przykłady dodawania harmonicznych do tonu o częstotliwości podstawowej: Dzwon: 251, 501, 603 i 750, 1005, 2083, 2421 i 2721, pozostałe harmoniczne Gitara: 251, 2h, 3h, 4h, 5h i 6h, 7h i 8h, 9h+10h+11h, pozostałe harmoniczne
Dodawanie tonów- dźwięk harmoniczny i nieharmoniczny F0=251 Hz 5 i 6F0 251 Hz 1506 Hz 2F0 502 Hz 7 i 8 F0 501 Hz 2083 Hz 3F0 9, 10 i 11 F0 603, 750 Hz 2421, 2721 Hz 4F0 pozostałe 1005 Hz pozostałe Widmo dźwięku gitary Widmo dźwięku dzwonu
Opis prezentacji dźwiękowej Cook 13 Prezentowane będą dźwięki o częstotliwości podstawowej 55 i 440 Hz w następującej sekwencji: 12 kolejnych harmonicznych o amplitudach odpowiednio:1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 6 kolejnych harmonicznych o amplitudach odpowiednio: 1.2, 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 02 7-12 harmonicznych o amplitudach: 0.4, 0.8, 1.2, 1.2, 0.8, 0.4
Wysokość Jak słyszymy dla niskich 55 Hz i wysokich częstotliwości 440 Hz-Cook nr 13 12 harmonicznych 6 harmonicznych 7-12 harmonicznych
Efekt brakującej podstawowej W przypadku (b) i (c) fizycznie nie występuje składowa podstawowa o częstotliwości f= 400Hz a wysokość dźwięku słyszymy taką samą w tych trzech przypadkach. Dlaczego??
Opis prezentacji dźwiękowej Cook 15 Prezentowane będą w parach dźwięki: wszystkie harmoniczne nieparzyste harmoniczne Dla następujących częstotliwości: 880, 440, 220,110, 55, 27.5
Nieparzyste harmoniczne Cook nr 15 słuchamy dźwięk z 12 harmonicznymi a później z 6 nieparzystymi Jaka jest wysokość?
Nieparzyste harmoniczne
Terhardt 1972 (17 FAS) Fo=120 Hz 33 składowe, filtr od 300 Hz 28 składowych
Terhardt 1972 (18FAS) Przykład mowy :po zastosowaniu filtru 300Hz -4000Hz
Przykład z dźwiękiem w którym występują spectral pitches 600:300,200,150,120,100,85.7, 75 800: 400, 266.7, 200, 160 1000: 500, 333, 250, 200, 166 1200: 600, 400, 300, 240, 200,..
Dyskryminacja częstotliwościowa JND- słuchamy jeden sygnał po drugim, w różnych chwilach czasowych Wielkość JND zależy od metody modulacyjne progi (FMDL) i bez modulacji (DLF) Wyznaczamy w ten sposób próg różnicowy
Wysokość i JND Ton o f= 500 Hz jest modulowany częstotliwościowo 100, 30, 10, 3, 1 Hz Ton o f= 5000Hz jest modulowany częstotliwościowo 100, 30, 10, 3, i 1 Hz
Selektywność słuchowa Kiedy dwa dźwięki słyszymy oddzielnie?
Opis prezentacji dźwiękowej Ton o f=1000 Hz i f=1000 Hz Ton o f=1000 Hz i f=1001 Hz dudnienia Ton o f=1000 Hz i f=1004 Hz dudnienia Ton o f=1000 Hz i f=1020 Hz siła fluktuacji Ton o f=1000 Hz i f=1070 Hz chropowatość Ton o f=1000 Hz i f=1414 Hz dwa tony osobno
Two Tones, Different Hearing Events Sinuston 1 khz und 1001 1004 1020 1070 1414 Hz Schwebung Fluktuation, R-Rauhigkeit Rauhigkeit Zweiton Komplex Schwankung (Rumbling, Kollern)
Wewnątrz filtru słuchowego/wstęgi krytycznej? Dudnienia Chropowatość Siła fluktuacji
Opis prezentacji f f B f 1 f 2 f2 2 f 1 f 1 f f 2
Dudnienia 220-230 Hz 440-450Hz 3520-3530Hz fb=10 Hz f=225 Hz fb=10 Hz f=445 Hz fb=10 Hz f=3525hz
Chropowatość 220-290 Hz 440-510Hz 3520-3590Hz
Opis prezentacji dźwiękowej Prezentowanych będzie 11 sygnałów o tej samej głośności i tej samej wysokości ale o różnej sile wysokości. Każdy sygnał będzie powtórzony trzy razy
trzy powtórzenia Siła wysokości
Opis prezentacji dźwiękowej Trzy tony będą prezentowane częstotliwościach: 200 Hz 50 db i 200 Hz 75 db - niższy 1000 Hz 50 db i 1000 Hz 75 db - niższy 6000 Hz 50 db i 6000 Hz 75 db - wyższy
Jak wysokość zależy od poziomu 15FAS 200 Hz, 1000Hz niższa wysokość 6000Hz - wyższa wysokość 50 db -75dB Każda para powtórzona 3 razy
Opis prezentacji Prezentowane będą dźwięki w których zmieniać się będzie tylko tzw. tonalna wysokość na przykładach: szumu bez zmiany chromy wszystkie instrumenty smyczkowe bez zmiany chromy wszystkie tony sinusoidalne bez zmiany chromy jeszcze jeden przykład z szumem
Cook nr 51
Opis prezentacji Prezentowane będą dwie melodie, które możemy rozpoznać ze względu na taka samą chromę przy róznej tonalnej wysokości: wysokości umieszczone w przypadkowych oktawach wysokości umieszczone w sąsiednich oktawach wysokości umieszczone we właściwych miejscach
Chroma