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] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 05:24 pm (UTC)(link)
Ой, какой ужас. Во-первых, с чего вы взяли, что в первом образце всего одна нота? Там нефигово так струнный ансамбль лупит. ;) И 41-герцевая гармоника это просто не самая громкая нота в аккорде, потому если обрезать её "несущую" частоту, то почти ничего не изменится, ведь ещё столько всего осталось. :) Во-вторых "чистый" звук очень нефигово амплитудно модулирован раза 3, что для эксперимента не очень комильфо, что и оказалось замечательно слышно. Собсно говоря, это такие инфранизы, что уже практически не воспринимаются как музыкальный тон, скорее как эдакий аццкий рокот. :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 05:34 pm (UTC)(link)
[ Ой, какой ужас. Во-первых, с чего вы взяли, что в первом образце всего одна нота? Там нефигово так струнный ансамбль лупит. ]

Ой, какая прелесть :) И сколько нот он там лупит? Уж не одну ли - в унисон? :)

[ И 41-герцевая гармоника это просто не самая громкая нота в аккорде, потому если обрезать её "несущую" частоту, то почти ничего не изменится, ведь ещё столько всего осталось. ]

А теперь попробуйте создать ту же иллюзию, но не на 41 герц, а на 441 - вырезав гармонику 441 герц, но накидав 2*441, 3*441,... и так далее в любом комплекте. А потом расскажите мне сказку на ночь, как оно у вас получилось ;)

[ Во-вторых "чистый" звук очень нефигово амплитудно модулирован раза 3, что для эксперимента не очень комильфо, что и оказалось замечательно слышно. ]

Да, модулирован. И, собственно, я не понял, какие у вас сомнения по поводу этой модуляции? Если чо, "комильфо" и прочие замысловатые словечки к сомнениям не относятся :)

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 06:33 pm (UTC)(link)
>> Уж не одну ли - в унисон? :)

Не, там чистый аккорд - октавы, квинты всякие. Т.е. в принципе можно с большой натяжкой сказать что это как бы одна такая жЫрная нота, но я бы так делать не стал. :)

>> А теперь попробуйте создать ту же иллюзию

Иллюзия тут проявляется в основном в том, что вы делаете ложную предпосылку. Если взять аналогичную "жЫрную ноту" и вырезать ей из жопы снизу несущественную гармонику, то получится совсем не то же самое, что взять чистый тон и вырезать у него основную частоту. В первом случае получится чуть менее жЫрная нота, во втором - или вообще тишина, или "основной" станет вторая гармоника и звук на октаву вверх полезет. :) Я б не сказал,что тут есть принципиальная разница в подходе при разной высоте звуков, природа их одна и та же.

>> И, собственно, я не понял, какие у вас сомнения по поводу этой модуляции?

Сомнения в том, что это чистый тон. По крайней мере, он таковым не звучит, а по рисунку видно только то, что он исполнен художественным инструментом, а не генератором тона, зато не видно формы отдельной волны. Потому при поверхностной оценке образца я заранее скептичен. :)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 06:45 pm (UTC)(link)
[ Т.е. в принципе можно с большой натяжкой сказать что это как бы одна такая жЫрная нота ]

Да и с небольшой натяжкой :) Был бы хомяк, а на что его натянуть - всегда найдецца...

[ Если взять аналогичную "жЫрную ноту" и вырезать ей из жопы снизу несущественную гармонику, то получится совсем не то же самое, что взять чистый тон и вырезать у него основную частоту. ]

А вот и зря вы так думаете. Плавали, знаем. В смысле, пробовал и так, и эдак, эффект сохраняется. Выложить пример или так поверите? :)

[ Сомнения в том, что это чистый тон. ]

Что "это"? Который из примеров? Чистый или нечистый - а спектрограммы на что? Смотрите глазками, чистый он или нет. :) Форма отдельной волны - не проблема, скажите, которую вам надо.

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 07:02 pm (UTC)(link)
>> Был бы хомяк, а на что его натянуть - всегда найдецца...

Не надо хомяков нотягевадь! ]:->

>> Чистый или нечистый - а спектрограммы на что? Смотрите глазками, чистый он или нет. :)

Дык там же каждая отдельная волна изображена мизерным количеством пикселей, разрази Котельников мой моск! А спектрограммы как раз и нету! ;) Речь, конечно же, о последнем примере.

>> В смысле, пробовал и так, и эдак, эффект сохраняется.

Насколько я понимаю, чистый эксперимент должен быть примерно таким: ставим генератор тона некоей частоты, сверху на него параметрический эквалайзер, тонко обрезающий эту же самую частоту, затем слушаем результат, вальяжно пощёлкивая байпассом эквалайзера. и всё это в моно. :) Не знаю как вы пробовали, но по тому что тут в посте, так можно и хомяка из шляпы извлечь с неопределёнными намерениями без всякого нарушения континуума.)))

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 07:17 pm (UTC)(link)
[ Речь, конечно же, о последнем примере. ]

Это пример синтезирован программно, так что там гарантия 100%-ная. Поверх единственной волны волны 41 Гц наложены украшения, имитирующие музыкальный инструмЭнт (хотя это был как раз самый что ни на есть генератор тона): классическая модуляция по громкости в форме четырех отрезков: attack, decay, sustain, release и 10%-ная пульсация с частотой 11 Гц. Украшения, как обычно, "размазывают" основную частоту, но новых пиков не привносят:

http://psi-logic.shadanakar.org/sound/test.png

Вот, собственно, волна в бОльшем масштабе:

http://psi-logic.shadanakar.org/sound/test2.png

Ежели попиксельно, то там вообще в экран чуть больше периода влезает :)

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 07:31 pm (UTC)(link)
>> классическая модуляция

Ну да, она-родимая. только мотив неясен. ;)

>> Вот, собственно, волна в бОльшем масштабе

Ага, а что это такое на 46 Гц, справа от 63 и с левой стороны аналогично? ;) Хотя это я уже придираюсь, и так ведь понятно что красивая синусоида со второй картинки суть то что называется "хороший" гештальт. %)

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 07:57 pm (UTC)(link)
Справа и слева - эффект от пульсации громкости с частотой 11 Гц. Формула там такая:

V(t) = val(t) + val(t) * 0.1 * sin((2*pi/11)*t)
val(t) = sin((2*pi/41)*t)
- то есть, val(t) - это 41Гц, и на него еще накладывается амплитудная модуляция с частотой 11Гц и амплитудой 10%.

Можете сами прикинуть, что дает такая смесь суммы и произведения синусов - видимо, что-то типа 41 + 11/2 и 41 - 11/2 :) По крайней мере, если я убираю пульсацию, эти маленькие пики тоже пропадают.

Бард - собственно проект, который я делаю, - бесплатный аналог SoungForge.
http://psi-logic.shadanakar.org/bard/bard.htm
Сейчас делаю вторую версию - с редактором инструментов и нот. Тот вариант, которым я делал эти тесты, выложил тут:
http://psi-logic.shadanakar.org/bard/bard_0_1.zip
help там от прежней версии, но, в общем, разобраться, думаю, можно :)

[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 08:31 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 09:15 pm (UTC)(link)
> что справа налево?

Время.

[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] 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] 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] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 10:29 pm (UTC)(link)
[ Чтобы было совсем труЪ, надо эту программулю сделать консольной. ]

Бу га га га - хорошо подъебнул :)) Только о какой куче информационного мусора речь? Просто нотки. Что-то типа:

до . . .
ре . фа .
ля . ре .
+до . ля .
__
-ре . фа фа
до . . .
ля . ре .
+до . ля .
__
Что-нибудь в этом роде, первый вариант формата уже есть, но возможно захочется его переделать.

Сэмплы тут для того, чтобы добавлять инструменты. Есть некий бинарный файл, который описывает инструмент, для этого в нем записаны фрагменты звучания, некие контроллеры и т.п. Все это упрятано в файл-инструмента. Композитор просто указывает его в тексте, типа:

/voice 1 piano.ins

- и дальше ноты голоса номер 1 применяют этот инструмент из файла "piano.ins" когда понадобится синтезировать звук wav/mp3.


(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 22:36 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] psilogic.livejournal.com - 2009-01-11 22:43 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 22:58 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] psilogic.livejournal.com - 2009-01-11 23:12 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 23:56 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] psilogic.livejournal.com - 2009-01-12 00:11 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-12 00:25 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] psilogic.livejournal.com - 2009-01-12 08:38 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-12 17:45 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 23:00 (UTC) - Expand

[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 09:25 pm (UTC)(link)
аа... просто нестандартная 3-мерная визуализация...

[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] 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" :)

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 22:20 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] psilogic.livejournal.com - 2009-01-11 22:41 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 22:56 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] psilogic.livejournal.com - 2009-01-11 23:03 (UTC) - Expand

(no subject)

[identity profile] bajaz.livejournal.com - 2009-01-11 23:48 (UTC) - Expand

[identity profile] psilogic.livejournal.com 2009-01-11 07:20 pm (UTC)(link)
Могу, кстати, выложить последнюю версию "барда" - и пробуйте сами сколько влезет, можно даже и с эквалайзером, он там есть.

[identity profile] bajaz.livejournal.com 2009-01-11 07:32 pm (UTC)(link)
А шо это кстати такое? Типа саунфорджа/вавлабы?

[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.