psilogic: (Default)
psilogic ([personal profile] psilogic) wrote2009-01-11 12:37 pm

Звуковая иллюзия - бас, которого нет

Раньше слышал об этом интересном факте, но совсем недавно, так сказать, "руками пощупал". О том, как ухо слышит то, чего реально нет (звуковая иллюзия).

Возьмем какой-нибудь очень низкий (басовый) музыкальный звук. Например, вот этот из начала Раммштайновской композиции Spiel Mit Mir:

Можно посмотреть:

(кликабельно)
(рис. 1)
И можно послушать
А теперь разложим звук в спектр. Что увидим? А вот что:

(кликабельно)
(рис. 2)

Обратите внимание на маленький пик в районе 41 Гц. Это и есть та нота, которую мы слышим - "ми" контроктавы. Все остальные пики - это ее обертоны (гармоники). Несколько из них громче, чем сама нота.

Наше ухо внутри содержит нечто вроде такого анализатора спектра, только он механический - улитка. В ней есть чувствительные волоски, которые реагируют на определенные частоты подобно этому графику: чем выше пик, тем сильнее реакция. В мозг попадает уже не само колебание (рис. 1), а его спектр (рис. 2).

Теперь я уберу гармонику 41 Гц фильтром. Вот, что получится:

(кликабельно)
(рис. 3)
Тут можно послушать

Разница на слух почти незаметна. Слышимая музыкальная нота осталась прежней - ми контроктавы, 41 Гц. Ухо слышит 41 герц там, где его и в помине нет!

Примерно так же дурят нашего брата с помощью пианино. Самые тяжелые струны в басах - они совсем не извлекают частоты порядка 50 Гц и ниже, а вместо них генерируют гармоники. Но ухо успешно обманывается, и мы остаемся довольны.

И это правильно, потому, что эти частоты находятся на границе восприятия, мы их почти не слышим, а музыка требует некой равномерности.

А вот таков чистый звук в 41 Гц. Можете убедиться, что тембр явно другой, но вот нота... та же самая - ми контроктавы.

(кликабельно)
(рис. 4)
Тут можно послушать

Мне пришлось увеличить размах колебаний потому, что иначе его будет трудно услышать, особенно в маленьких наушниках. Если хотите, вот для чистоты эксперимента тот же звук, но с размахом как в первом примере из Раммштайнов.
Тут можно послушать

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 08:11 pm (UTC)(link)
Э-э-э… то есть, спектр в ухе можно обнаружить при вскрытии? Ну, тот, который передается в мозг? :-)
Edited 2009-01-11 20:15 (UTC)

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 08:24 pm (UTC)(link)
О, это интересно. :) Там деструктивная обработка как в SF или не?
Мечтаю о временах, когда появится секвенсор с визуальным микшированием. Даже знаю на уровне понимания идеи, как это можно было бы реализовать. А у вас не возникало желание в этом направлении покуралесить? :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 08:24 pm (UTC)(link)
Что-то типа того - волоски и нервы, к ним подсоединенные :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 08:31 pm (UTC)(link)
пока да - звуковой редактор с разными дополнительными прибамбасами.
вот, теперь делаю нотный редактор и синтезатор на ём.

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 08:34 pm (UTC)(link)
насчет секвенсера с визуальным микшированием - смотря что под этим понимать... микширование там есть, и визуальный показ процесса... но насколько это близко к тому, о чем вы думали - хз :)

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 08:44 pm (UTC)(link)
Я думал в том смысле, что есть эдакий "индикатор" на выходе мастера, который "трёхмерно" отображает звуковое пространство: частота снизу вверх, абсциссная панорама. В таком пространстве звук выглядит как "выпуклость" "задней стенки" комнаты, которая суть аппаратная тишина, там где разрядность заканчивается. :) Интересное происходит, когда звуков несколько и поверхности начинают пересекаться. Их тогда желательно показывать полупрозрачно и разными цветами. Фишка реализации состоит в том, чтобы при любой обработке каждого сигнала, производить искажения "картинки" параллельно, иначе потом из суммарного сигнала нифига не проанализируешь. ;) Доступно? Идея очевидна, но у меня паранойя, что очевидна только мне. :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 09:00 pm (UTC)(link)
не совсем очевидно визуальное представление. если частота снизу вверх (сразу возникает вопрос - частота чего? спектр?), амплитуда сзади к нам, то что справа налево?

но цель я вроде понял: вы хотите редактировать несколько партий одновременно, но так, чтобы их всегда можно было разделить. реализуется это просто увеличением числа каналов - вместо двух каналов стерео (которые у меня можно редактировать вместе или по отдельности) можно сделать десять по два. в принципе, не так сложно.

у меня мысль была несколько иной: музыку писать на некоем символическом языке - не нотами, а текстом, его удобнее редактировать. ну и отдельные партии - это просто наборы буковок. а волны и нотная запись появляются на завершающем этапе, когда хочется где-то что-то "пригладить".

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 09:04 pm (UTC)(link)
Это-то, конечно, так. Но тут получается такая закавыка — почему волосок, «настроенный» на 82 Гц, вдруг отзывается на 41?

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 09:15 pm (UTC)(link)
> что справа налево?

Время.

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 09:17 pm (UTC)(link)
Так и делают — эта штука называется спектрограмма. Слева направо время, по вертикали частота, а интенсивность точки, скажем, от черного до белого — амплитуда.

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 09:21 pm (UTC)(link)
это уже механика: упругий элемент, имеющий собственную частоту колебаний f, особенно сильно реагирует на f, но также и на гармоники - f/2, f/3, f/4,... А некоторые упругие элементы (такие, как струна) также реагируют на 2f, 3f, 4f... Таким образом, от частоты 41 будут колебаться волоски 41, 82, 123, 164 Гц... Но! Волосок 41 очень слабо реагирует ввиду физиологических ограничений и когда 41 Гц есть, и когда его нет. Поэтому для слуха получается примерно одно и то же - что с ним, что без него.

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 09:22 pm (UTC)(link)
> Насколько я понимаю, чистый эксперимент должен быть примерно таким

Скепсис, конечно, хорошо, но этот эксперимент был проведен и перепроверен сотни, если не тысячи раз. Это хорошо известный результат из учебника. Не сомневайтесь. Эксперименты были, и очень чистые.

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 09:25 pm (UTC)(link)
аа... просто нестандартная 3-мерная визуализация...

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 09:31 pm (UTC)(link)
Ну, я примерно догадываюсь, что такое резонанс. Тут в другом проблема.

Хорошо ведь известно, что такой подход не объясняет всех экспериментов со слухом. Это долгая история. Я не знаю — может быть, Вы занимались нейроакустикой всю жизнь, но в таком случае Вы должны бы объяснить, почему эта теория (достаточно наивная, одна из первых, кстати — еще к Гельмгольцу с Омом восходит) лучше прочих, и как Вы ее подправите, чтобы избежать ее хорошо известных недостатков, объяснить эксперименты, которые она до сих пор объяснить не смогла. Я не могу понять до сих пор — Вы просто даете наивное, самое простое объяснение этого эксперимента, невзирая на то, что она опровергается другими (да она и этого-то не объясняет), или же Вы над этим работали и оживили старую теорию. Во втором случае мне будет чрезвычайно интересно узнать подробности.

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 09:46 pm (UTC)(link)
А надо ли объяснять все эксперименты со слухом? Я ведь не утверждал, что эта схема объясняет все и вся, а только сказал, что в ухе стоит механический спектрограф, передающий сигналы в мозг. Наличие спектрографа можно утверждать просто на основе его присутствия под микроскопом. А вот если вы хотите чего-то большего, я сначала подумаю прежде, чем что-то утверждать или вообще сказать - мы люди тёмные, консерваториев не кончали... ;)

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 09:49 pm (UTC)(link)
по представлению: снизу вверх спектр, ага. слева направо - стереопанорама, ясен день!

цель такова, чтобы смоделировать в 3-д ту картину, которую фактически "видит" мозг при прослушивании, да ещё и в цвете. :)
Это только для микширования, а просто загнать туда фонограмму - будет каша, избежать которую можно только если анализировать тембры и вычислять положение каждого, что практически невозможно. Конечно же, речь идёт о многодорожечном секвенсоре.
А чем этот ваш предполагаемый "символический язык" принципиально отличается от миди?

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 09:52 pm (UTC)(link)
Не совсем. См выше, таким образом можно визуализировать готовую фонограмму, но она будет воспринята как цельная каша. Идея в том, чтобы визуализация шла параллельно с обработкой, тогда, грубо говоря, каждый звук в аранжировке будет отдельной трёхмерной сущностью.

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 09:53 pm (UTC)(link)
> А надо ли объяснять все эксперименты со слухом?

Ну, это вопрос — нужна ли наука? нужно ли нам знать, как устроена природа? — на который каждый должен для себя ответить сам. Мне кажется, что нужна, но убеждать зазря не буду.

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 10:00 pm (UTC)(link)
[ А чем этот ваш предполагаемый "символический язык" принципиально отличается от миди? ]

MIDI сам по себе имеет ряд преимущества. К этому добавятся плюсы, присущие всем текстовым форматам:
1. просматривается и редактируется миллионом редакторов
2. нет проблем с версиями и расширениями - новые элементы синтаксиса могут просто добавляться по мере надобности и игнорироваться

минус - более сложный парсер, но это уже проблема программиста, то есть, моя, а не пользователя

хотя без библиотеки сэмплов, конечно, не обойтись :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 10:02 pm (UTC)(link)
думаю, получилось бы красиво, хотя и может слегонца "пригрузить" контупер

и я бы все-таки использовал менее... кхе-кхе.... нетрадиционную ориентацию, когда ось времени время идет "вдаль", а бугры возникают над "полом" :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 10:04 pm (UTC)(link)
Нужна, но не буду же я строить из себя всезнайку :)

[identity profile] fregimus.livejournal.com 2009-01-11 10:13 pm (UTC)(link)
Вообще-то я не строил из себя всезнайку — напротив, я призывал не торопиться с объяснениями. Эксперимент сам по себе, безусловно, очень интересный. Если это мое замечание приравнивается ко всезнайству — ну, дело Ваше.

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 10:18 pm (UTC)(link)
>> К этому добавятся плюсы, присущие всем текстовым форматам

И минусы ручного редактирования хреновой тучи информационного мусора. Чтобы было совсем труЪ, надо эту программулю сделать консольной. :)

И причём тут сэмплы вообще? Это отдельная песня. Контроллеры заложить надо, и хватит для начала.

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 10:20 pm (UTC)(link)
Контупер для того и нужен, чтоб пригружаться. :)
А оси времени там как бы и нетути. Это четвёртое измерение, которое мы как бы видеть не умеем. Чтобы понять суть визуализации, помедитируйте над тем, что человек видит, когда он слышит?

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 10:21 pm (UTC)(link)
Не обижайтесь: я вообще-то говорил о себе: "не буду же я строить из себя". Это было в ответ на ваше предложение поделиться моими открытиями: "Я не знаю — может быть, Вы занимались нейроакустикой всю жизнь..." :) Не всю жизнь, допустим, кое-что в "закромах" припасено на будущее, но сейчас я ничего нового не сказал, описал известный эффект.

Page 2 of 5