Психоакустическая оценка тембра и высоты звука

Источник звука – причина, его восприятие – следствие. В основу психоакустики заложено обратное утверждение: гармоничный характер звучания определяется не источником звука, но нашим впечатлением о нём.

Частота воспринимаемого звука напрямую зависит от его частотных характеристик, но это справедливо лишь отчасти. Так, в соответствии с теорией Флетчера в диапазоне ниже 500 Гц высота слышимого тона пропорциональна частоте, а выше указанного порога линейный характер зависимости нарушается и начинает действовать логарифмический закон.

1.В 1967 Джоном был предложен эффективный метод синтеза сигналов с помощью частотных модуляций (ФМ). Если один сигнал синуса изменяется или модулируется другим синусоидальными сигналом, то получается сложный сигнал с динамически меняющимся спектром. Наиболее известным инструментом, работающим по принципу ФМ синтеза был синтезатор фирмы YAMAHA.

Основа психоакустики. Проблемами возникновения передачи и восприятия звуков, занимаются различные направления современной акустики, одним из которых является музыкальная акустика, которая изучает:

1) Создание музыкальных звуков (акустика речи, пения, муз. Инструментов, электроакустика),

2) передачу звуков (архитектурная акустика, звукозапись, вещание),

3) восприятие звуков (психоакустика и акустика слуха)

В конце 20в именно психоакустика вышла на 1 план. Научно-техническая революция открыла новые возможности работы со звуком, в т.ч. с помощью компьютерных программ и технологий. Появилась база, для мощного развития аудио индустрии, создавались новые средства передачи пространственной звуковой информации (цифровое вещание, радио, телевидение, звукозапись). Но самым главным остается слуховая система человека (принципы осознавания слухового образа и т.д.) Основные задачи:

1) Понять, как слуховая система расшифровывает звуковой образ.

2) Установить основные соответствия между физическими стимулами и слуховыми ощущениями.

3) Выявить, какие именно параметры звукового сигнала являются наиболее значимыми для передачи семантической (смысловой) и эстетической (эмоциональной) информации.

С помощью слуховой системы и работы высших отделов мозг принимает решение, как реагировать на ту или иную информацию. Восприятие высоты тона начинается с анализов периферической звуковой системы, где происходит частотный анализ. Затем вся информация передается в высшие отделы головного мозга и там информация определенным образом формируется и осмысливается. Мозг формирует несколько тонов гармоник с одинаковым частотным интервалом в одно ощущение высоты тона. Это принципиальное свойство слухового процессора и сложного внешнего звукового мира – выделить звуки и сгруппировать их по определенным признакам:

1)по месту

2)по времени началу и концу звучания

3)По периодичности повторений

Современные психологи утверждают, что мозг мыслит образами. Музыкальные звуки также запоминаются в виде некоторых гармонических эталонов, которые формируются в детстве, аналогично звукам речи. В настоящее время принята гипотеза, что центральный процессор, получив информацию от периферической слуховой системы о наличии компонентов с кратными периодами в музыкальном звуке, группирует их и сравнивает с гармоническим шаблоном. В высших отделах гоголовного мозга для каждого входного сигнала подбирается по фундаментальной частоте гармонический шаблон, который лучше ему подходит. В соответствии с этой моделью наиболее соответствующая фундаментальная частота подобранного шаблона и будет восприниматься высотой тона.

Бинауральный слух

Когда 1 тон подается в правое ухо, а другой, незначительно отличающийся по частоте - в левое, в слившемся слуховом образе воспринимаются биения, которые лежат в основе определения консонансных и диссонансных звуков (фантом).

Интересная особенность бинауральных биений, состоит в том, что они проявляются при полной акустической изоляции обоих звуков. Очевидно, что бинауральные биения возникают в определенном месте ЦНС. При взаимодействии нейронной активности, кодирующие и поступающие в оба уха звуки. Нейроны, которые отвечают за обнаружение бинауральных биений, обнаружены в нижних отделах мозга. Разность частот составляет примерно 15 Гц. Неожиданное применение нашла способность слуха различать бинауральных биений, генераторов мозговых волн. Если подобрать разность частот двух сигналов, поступающих в оба уха через наушники, совпадающих с альфа, бета и другими ритмами мозга, то можно улучшить сон, память и др.

Электроэнцелография, использующаяся для измерения электрических колебаний мозга дает нам следующую картину активности человеческого мозга:

Delta – состояние глубокого покоя, сна без сноведений, состояние целостности

Theta – перевод глубокого покоя без сноведений в бессознательное сноведение. Остановка шума мыслей, большая проницательность к идеям, предвидениям, интуиции.

Alpha – бодрствование на уровне творчества, вдохновения

Beta – внимание и концентрация мозга, мозг проснулся на физическом уровне, граничит с нервозностью.

Фантом биения является очень эффективным стимулом для головного мозга. Может использоваться при лечении депрессий, неврозов, снимает головную боль, снимает мигрень. Раскрывается влияние музыки Радо, поющих чашек Тибета, они используются как камертон настройки чакр, для медитативной помощи.

Музыка частот вознесения была открыта доктором Джозефом Колео, который изучал древние манускрипты грегорианских монахов, обнаружил, что их песнопения являются могущественными и целительными, благодаря которым человек мог исцелиться от многих болезней, они основывались на 6 тонах сольфеджио. Начинается с базовой ноты и поднимается вверх до последней ноты.

Первые 3 частоты связаны с подсознанием (174, 285, 396 ГЦ). Эффект освобождения от страха, от чувства вины

417 Гц – открытие ума на восприятие перемен, растворение эмоциональных зажатостей, условностей.

528 Гц – преобразование и чудо. Исцеление на уровне ДНК.

639 ГЦ – взаимосвязь, взаимопонимание, взаимоотношение.

741 Гц – пробуждение интуиции

852 ГЦ – возвращение к духовной упорядоченности, открытие 3 глаза.

Контрольные вопросы

1. Что такое механические колебания? Указать их роль в создании, распространении и восприятии звука.

2. Дать определение простого гармонического колебания, объяснить значение основных параметров: амплитуды, частоты, фазы.

3. Что такое собственная частота, от каких параметров она зависит? Привести примеры для струны и маятника.

4. Что такое спектр, основная частота, обертоны, гармоники, моды колебаний?

5. В чем заключается явление резонанса? От каких параметров зависит амплитуда колебаний на резонансе?

6. Дать определение звуковой волны, длины волны, скорости звука. Привести зависимость частоты от скорости звука и длины волны.

7. Как определяется звуковое давление? В каких единицах оно измеряется? Какому звуковому давлению соответствует уровень 100 дБ, 94 дБ, 112 дБ?

8. Описать такие звуковые явления как: распространение, отражение, поглощение, рефракция, интерференция, стоячая волна, дифракция, эффект Доплера.

9. Привести зависимость изменения звукового давления от расстояния для сферической, плоской и цилиндрической волны.

10. Дать определение процессов биения, тремоло и вибрато и нарисовать для них форму звуковой волны.

11. Как определяется динамический диапазон сигнала? Привести значения динамических диапазонов для музыкальных инструментов и голоса.

12. Что такое спектральный анализ звукового сигнала, как выполняется преобразование Фурье? Привести определение частотного диапазона и примеры для музыкальных инструментов и голоса.

[1] Флуктуа́ция (от лат. fluctuatio — колебание) — термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение.

[2] Высший совет народного хозяйства (ВСНХ, Совнархоз) — общее наименование центральных государственных органов управления народным хозяйством советских республик в 1917—1930 годах.

[3] Терменво́кс (лат. theremin или thereminvox) — электромузыкальный инструмент, созданный в 1919 году русским изобретателем Львом Сергеевичем Терменом в Петрограде.

[4] Ара́м Э́нфи (англ. Aram Enfi, род. 30 июля 1955 года, Батуми) — творческий псевдоним российского композитора, музыкального теоретика, философа и педагога Арама Суреновича Энфиаджяна.

[5] UPIC - музыкальный компьютер с графическим вводом.