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] janatem.livejournal.com 2009-01-13 09:15 am (UTC)(link)
Я тоже в какой-то момент пришел к вывод, который сформулировал так: "в мозгу есть встроенный фурье-преобразователь". Точнее, делается не обязательно именно фурье, но некое фурьеподобное спектральное преобразование. Про реальное его устройство ничего не могу сказать, поэтому в свете сказанного автором поста (про улитку), мне следует выразиться более осторожно и заменить "в мозгу" на "в голове". В общем, мы _понимаем_ не волну, а спектр.

Что касается моей убежденности в том, что такой преобразователь есть, то я, будучи дилетантом в музыке, некоторое время работал в конторе, которая занималась алгоритмами сжатия звука. Там я научился различать музыкальные инструменты на спектрограмме и, более того, на слух. ;) Если долго разглядывать спектрограммы и сравнивать их с акустическими ощущениями, то приходит ощущение понимания их эквивалентности что ли... Если же сравнить спектрограмму с волновым представлением, то можно заметить, что последнее почти бесполезно для визуального анализа -- там мало что можно "увидеть".