طابع الصوت

أصعب معلمة مدركة ذاتيًا هي الجرس. مع تعريف هذا المصطلح ، تنشأ صعوبات مماثلة لتعريف مفهوم "الحياة": الجميع يفهم ما هو ، ومع ذلك ، كان العلم يتغلب على تعريف علمي لعدة قرون. وبالمثل مع مصطلح "جرس": من الواضح للجميع ما هو المقصود عندما يقولون "جرس صوت جميل" ، "جرس باهت لآلة موسيقية" ، وما إلى ذلك ، ولكن ... حول الجرس لا يمكن للمرء أن يقول "أكثر أو أقل "،" أعلى أو أدنى "، تُستخدم عشرات الكلمات لوصفها: جاف ، رنان ، ناعم ، حاد ، لامع ، إلخ (سنتحدث عن مصطلحات وصف الجرس بشكل منفصل).

طابع الصوت(جرس) يعني "جودة النغمة" ، "جودة النغمة".

Timbre والخصائص الصوتية للصوت
تتيح تقنيات الكمبيوتر الحديثة إجراء تحليل مفصل للهيكل الزمني لأي إشارة موسيقية - ويمكن القيام بذلك عن طريق أي محرر موسيقى تقريبًا ، على سبيل المثال Sound Forge و Wave Lab و SpectroLab وما إلى ذلك. أمثلة على الهيكل الزمني (مخططات الذبذبات) ) من الأصوات من نفس الدرجة (لاحظ "إلى" أوكتاف الأول) التي تم إنشاؤها بواسطة أدوات مختلفة (الأرغن ، الكمان).
كما يتضح من الأشكال الموجية المقدمة (أي اعتماد التغيير في ضغط الصوت في الوقت المناسب) ، يمكن تمييز ثلاث مراحل في كل من هذه الأصوات: هجوم الصوت (عملية التأسيس) ، والجزء الثابت ، و عملية الاضمحلال. في الأدوات المختلفة ، اعتمادًا على طرق إنتاج الصوت المستخدمة فيها ، تختلف الفترات الزمنية لهذه المراحل - ويمكن ملاحظة ذلك في الشكل.

آلات الإيقاع والنتف مثل الجيتار لها فترة زمنية قصيرة للمرحلة الثابتة والهجوم ووقت طويل لمراحل الانحلال. في صوت أنبوب الأرغن ، يمكنك رؤية جزء طويل نوعًا ما من المرحلة الثابتة وفترة انحلال قصيرة ، وما إلى ذلك. هيكل الصوت. يعد هذا الدوري مهمًا بشكل أساسي لتحديد درجة الصوت ، نظرًا لأن النظام السمعي يمكنه تحديد درجة الصوت فقط للإشارات الدورية ، وينظر إلى الإشارات غير الدورية على أنها ضوضاء.

وفقًا للنظرية الكلاسيكية ، التي تم تطويرها منذ Helmholtz طوال المائة عام التالية تقريبًا ، يعتمد تصور الجرس على التركيب الطيفي للصوت ، أي على تكوين النغمات ونسبة اتساعها. اسمحوا لي أن أذكركم بأن النغمات هي جميع مكونات الطيف فوق التردد الأساسي ، والنغمات التي تكون تردداتها في نسب صحيحة مع الأساسي تسمى التوافقيات.
كما هو معروف ، من أجل الحصول على السعة وطيف الطور ، من الضروري إجراء تحويل فورييه لوظيفة الوقت (t) ، أي اعتماد ضغط الصوت ص على الوقت تي.
باستخدام تحويل فورييه ، يمكن تمثيل أي إشارة زمنية كمجموع (أو متكامل) لإشاراتها التوافقية البسيطة (الجيبية) ، وتشكل السعات والمراحل لهذه المكونات أطياف السعة والطور ، على التوالي.

بمساعدة الخوارزميات الرقمية لتحويل فورييه السريع (FFT أو FFT) الذي تم إنشاؤه على مدى العقود الماضية ، يمكن أيضًا إجراء عملية تحديد الأطياف في أي برنامج معالجة صوتي تقريبًا. على سبيل المثال ، برنامج SpectroLab هو بشكل عام محلل رقمي يسمح لك برسم السعة وطيف الطور لإشارة موسيقية في أشكال مختلفة. يمكن أن تكون أشكال عرض الطيف مختلفة ، على الرغم من أنها تمثل نفس نتائج الحساب.

يوضح الشكل أطياف السعة لمختلف الآلات الموسيقية في شكل استجابة تردد (تم عرض مخطط الذبذبات في الشكل سابقًا). تمثل استجابة التردد هنا اعتماد اتساع النغمات في شكل مستوى ضغط الصوت بالديسيبل ، على الترددات.

في بعض الأحيان يتم تقديم الطيف كمجموعة منفصلة من النغمات ذات السعات المختلفة. يمكن تقديم الأطياف في شكل مخططات طيفية ، حيث يتم رسم التردد على طول المحور الرأسي ، ويتم رسم الوقت على طول المحور الأفقي ، ويتم تمثيل السعة بكثافة اللون.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك شكل من أشكال التمثيل في شكل طيف ثلاثي الأبعاد (تراكمي) ، والذي سيتم مناقشته أدناه.
لإنشاء الأطياف المشار إليها في الشكل السابق ، يتم تحديد فاصل زمني معين في الجزء الثابت من مخطط الذبذبات ، ويتم حساب متوسط ​​الطيف خلال هذه الفترة. كلما زاد حجم هذا المقطع ، زادت دقة استبانة التردد ، ولكن في الوقت نفسه ، قد تُفقد التفاصيل الفردية للبنية الزمنية للإشارة (تنعيمها). هذه الأطياف الثابتة لها سمات فردية مميزة لكل آلة موسيقية وتعتمد على آلية إنتاج الصوت فيها.

على سبيل المثال ، يستخدم الفلوت أنبوبًا مفتوحًا من كلا الطرفين كرنان ، وبالتالي يحتوي على جميع التوافقيات الفردية والزوجية في الطيف. في هذه الحالة ، يتناقص مستوى (سعة) التوافقيات بسرعة مع التردد. يستخدم الكلارينيت أنبوبًا مغلقًا من أحد طرفيه كرنان ، لذلك يحتوي الطيف في الغالب على التوافقيات الفردية. يحتوي الأنبوب على العديد من التوافقيات عالية التردد في طيفها. وفقًا لذلك ، تختلف أجراس كل هذه الآلات تمامًا: الفلوت ناعم ، لطيف ، الكلارينيت باهت ، باهت ، البوق لامع وحاد.

تم تخصيص المئات من الأعمال لدراسة تأثير التركيب الطيفي للنغمات على الجرس ، نظرًا لأن هذه المشكلة مهمة للغاية لتصميم الآلات الموسيقية والمعدات الصوتية عالية الجودة ، لا سيما فيما يتعلق بتطوير Hi- فاي والمعدات المتطورة ، وللتقييم السمعي للتسجيلات الصوتية وغيرها من المهام .. الوقوف أمام مهندس الصوت. الخبرة الواسعة المتراكمة لمهندسي الصوت الرائعين لدينا - P.K. كوندراشين ، في. دينوفا ، إي. نيكولسكي ، إس جي. Shugal وآخرون - يمكن أن يقدموا معلومات لا تقدر بثمن حول هذه المشكلة (خاصة إذا كتبوا عنه في كتبهم ، فماذا يرغبون في ذلك).

نظرًا لوجود قدر كبير جدًا من هذه المعلومات وغالبًا ما تكون متناقضة ، فسنستشهد ببعض منها فقط.
يسمح لنا تحليل الهيكل العام لأطياف الأدوات المختلفة الموضحة في الشكل 5 باستخلاص الاستنتاجات التالية:
- في حالة عدم وجود نغمات إيحائية أو عدم وجودها ، خاصة في السجل السفلي ، يصبح جرس الصوت مملًا وفارغًا - مثال على ذلك إشارة جيبية من مولد ؛
- إن التواجد في طيف التوافقيات الخمسة إلى السبعة الأولى بسعة كبيرة بما يكفي يعطي الجرس امتلاء وثراء ؛
- تخفيف التوافقيات الأولى وتضخيم التوافقيات الأعلى (من السادس إلى السابع وما فوق) يعطي الجرس

أتاح تحليل غلاف طيف الاتساع لمختلف الآلات الموسيقية إنشاء (كوزنتسوف "صوتيات الآلات الموسيقية"):
- الارتفاع السلس للغلاف (زيادة اتساع مجموعة معينة من النغمات) في حدود 200 ... يسمح لك 700 هرتز بالحصول على ظلال من الثراء والعمق ؛
- الارتفاع في حدود 2.5 ... 3 كيلو هرتز يعطي جرس الطيران والصوت ؛
- الارتفاع في النطاق 3 ... 4.5 كيلو هرتز يعطي جرس الحدة والاختراق ، إلخ.

يظهر في الشكل إحدى المحاولات العديدة لتصنيف صفات الجرس اعتمادًا على التركيب الطيفي للصوت.

جعلت التجارب العديدة مع تقييم جودة الصوت (وبالتالي ، الجرس) للأنظمة الصوتية من الممكن تحديد تأثير مختلف القمم والانخفاضات في استجابة التردد على قابلية ملاحظة التغيير في الجرس. على وجه الخصوص ، يتضح أن الرؤية تعتمد على السعة والموقع على مقياس التردد وعامل Q لانخفاضات الذروة على غلاف الطيف (أي على استجابة التردد). في نطاق التردد المتوسط ​​، تكون عتبات رؤية القمم ، أي الانحرافات عن المستوى المتوسط ​​، 2 ... 3 ديسيبل ، وإمكانية ملاحظة تغير الجرس عند القمم أكبر منها عند الانخفاضات. إن الانخفاضات الضيقة في العرض (أقل من 1/3 أوكتاف) غير مرئية تقريبًا للأذن - على ما يبدو ، يمكن تفسير ذلك من خلال حقيقة أن هذه الانخفاضات الضيقة هي بالضبط التي تدخلها الغرفة في استجابة التردد لمصادر الصوت المختلفة ، و يستخدم الأذن لهم.

إن تجميع النغمات في مجموعات صوتية له تأثير كبير ، خاصة في منطقة حساسية السمع القصوى. نظرًا لأن موقع مناطق التنسيق هو بمثابة المعيار الرئيسي للتمييز بين أصوات الكلام ، فإن وجود نطاقات التردد الصياغة (أي النغمات المؤكدة) يؤثر بشكل كبير على إدراك جرس الآلات الموسيقية وصوت الغناء: على سبيل المثال ، مجموعة صوت في 2 ... لأصوات وأصوات الكمان. يظهر هذا الصياغة الثالثة بشكل خاص في أطياف كمان ستراديفاري.

وبالتالي ، فإن بيان النظرية الكلاسيكية صحيح بالتأكيد أن الجرس المدرك للصوت يعتمد على تكوينه الطيفي ، أي موقع النغمات على مقياس التردد ونسبة اتساعها. هذا ما تؤكده الممارسة العديدة للعمل مع الصوت في مناطق مختلفة. تسهل برامج الموسيقى الحديثة التحقق من ذلك بأمثلة بسيطة. على سبيل المثال ، في Sound Forge ، باستخدام المولد المدمج ، يمكنك توليف متغيرات من الأصوات بتكوين طيفي مختلف ، والاستماع إلى كيفية تغير جرس صوتها.

يتبع هذا استنتاجان مهمان للغاية:
- يتغير جرس صوت الموسيقى والكلام اعتمادًا على التغيير في الصوت وعلى التحويل في الارتفاع.

عندما تقوم بتغيير مستوى الصوت ، يتغير إدراك الجرس. أولاً ، مع زيادة سعة اهتزاز هزازات الآلات الموسيقية المختلفة (الأوتار والأغشية والطوابق وما إلى ذلك) ، تبدأ التأثيرات غير الخطية في الظهور فيها ، وهذا يؤدي إلى إثراء الطيف بنغمات إضافية. يوضح الشكل طيف البيانو عند مستويات قوة مختلفة للتأثير ، حيث تشير الشرطة إلى جزء الضوضاء من الطيف.

ثانيًا ، مع زيادة مستوى الصوت ، تتغير حساسية الجهاز السمعي لإدراك الترددات المنخفضة والعالية (تمت كتابة منحنيات جهارة الصوت المتساوية في المقالات السابقة). لذلك ، عند زيادة مستوى الصوت (حتى حد معقول 90 ... 92 ديسيبل) ، يصبح الجرس أكمل وأكثر ثراءً من الأصوات الهادئة. مع زيادة أخرى في الحجم ، تبدأ التشوهات القوية في التأثير على مصادر الصوت والجهاز السمعي ، مما يؤدي إلى تدهور الجرس.

يؤدي تأليف اللحن أيضًا إلى تغيير الجرس الملحوظ. أولاً ، يتم استنفاد الطيف ، لأن بعض النغمات تقع في النطاق غير المسموع فوق 15 ... 20 كيلو هرتز ؛ ثانيًا ، في منطقة التردد العالي ، تكون عتبات السمع أعلى بكثير ، وتصبح النغمات الإيحائية عالية التردد غير مسموعة. في الأصوات منخفضة التسجيل (على سبيل المثال ، في العضو) ، يتم تضخيم النغمات الإيحائية بسبب زيادة حساسية السمع للترددات المتوسطة ، لذا فإن الأصوات ذات التسجيل المنخفض تبدو أكثر جاذبية من أصوات التسجيل المتوسط ​​، حيث لا يوجد مثل هذا التضخيم النغمات. تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا لأن منحنيات جهارة الصوت المتساوية ، فضلاً عن فقدان حساسية السمع للترددات العالية ، تكون فردية إلى حد كبير ، فإن التغيير في إدراك الجرس عند تغيير مستوى الصوت ودرجة الصوت يختلف أيضًا اختلافًا كبيرًا بالنسبة للأشخاص المختلفين .
ومع ذلك ، فإن البيانات التجريبية المتراكمة حتى الآن جعلت من الممكن الكشف عن بعض الثبات (الاستقرار) للجرس في ظل عدد من الظروف. على سبيل المثال ، عندما يتم نقل اللحن على مقياس تردد ، تتغير ظلال الجرس ، بالطبع ، ولكن بشكل عام يمكن التعرف بسهولة على جرس الآلة أو الصوت: عند الاستماع ، على سبيل المثال ، إلى الساكسفون أو أي آلة أخرى من خلال جهاز استقبال راديو الترانزستور ، يمكنك تحديد جرسه ، على الرغم من تشويه طيفه بشكل كبير. عند الاستماع إلى نفس الآلة الموسيقية في نقاط مختلفة في القاعة ، يتغير جرسها أيضًا ، لكن الخصائص الأساسية للجرس المتأصل في هذه الآلة تظل قائمة.

تم شرح بعض هذه التناقضات جزئيًا في إطار النظرية الطيفية الكلاسيكية للجرس. على سبيل المثال ، تم توضيح أنه من أجل الحفاظ على السمات الرئيسية للجرس أثناء التحويل (النقل على طول مقياس التردد) ، من المهم بشكل أساسي الحفاظ على شكل غلاف طيف الاتساع (أي هيكله الصوري). على سبيل المثال ، يوضح الشكل أنه عند نقل الطيف إلى أوكتاف في حالة الحفاظ على بنية الغلاف (المتغير "أ") ، تكون اختلافات الجرس أقل أهمية مما يحدث عند نقل الطيف مع الحفاظ على نسبة الاتساع (البديل "ب").

هذا يفسر حقيقة أن أصوات الكلام (أحرف العلة ، الحروف الساكنة) يمكن التعرف عليها بغض النظر عن درجة الصوت (تردد النغمة الأساسية) يتم نطقها ، إذا تم الحفاظ على ترتيب مناطقها الصوتية بالنسبة لبعضها البعض.

وهكذا ، بتلخيص النتائج التي حصلت عليها النظرية الكلاسيكية للجرس ، مع مراعاة نتائج السنوات الأخيرة ، يمكننا القول أن الجرس ، بالطبع ، يعتمد بشكل كبير على متوسط ​​التركيب الطيفي للصوت: عدد النغمات ، وموقعها النسبي على مقياس التردد ، على نسبة اتساعها ، أي الغلاف الطيفي للشكل (AFC) ، أو بالأحرى من التوزيع الطيفي للطاقة على التردد.
ومع ذلك ، عندما بدأت التجارب الأولى لتوليف أصوات الآلات الموسيقية في الستينيات ، تبين أن محاولات إعادة إنشاء الصوت ، على وجه الخصوص ، للبوق ، وفقًا للتكوين المعروف لطيفه المتوسط ​​، لم تنجح - كان الجرس على عكس صوت الآلات النحاسية تمامًا. الأمر نفسه ينطبق على المحاولات الأولى لتركيب الصوت. خلال هذه الفترة ، بالاعتماد على الفرص التي توفرها تقنيات الكمبيوتر ، بدأ تطوير اتجاه آخر - إنشاء اتصال بين تصور الجرس والهيكل الزمني للإشارة.
قبل الشروع في النتائج التي تم الحصول عليها في هذا الاتجاه ، يجب ذكر ما يلي.
أولا. من المعتقد على نطاق واسع أنه عند العمل مع الإشارات الصوتية ، يكفي الحصول على معلومات حول تكوينها الطيفي ، حيث من الممكن دائمًا التبديل إلى شكلها الزمني باستخدام تحويل فورييه ، والعكس صحيح. ومع ذلك ، فإن العلاقة التي لا لبس فيها بين التمثيلات الزمنية والطيفية للإشارة موجودة فقط في الأنظمة الخطية ، والنظام السمعي هو نظام غير خطي بشكل أساسي ، سواء عند مستويات الإشارة العالية والمنخفضة. لذلك ، تحدث معالجة المعلومات في النظام السمعي بالتوازي في المجالين الطيفي والزمني.

يواجه مطورو المعدات الصوتية عالية الجودة هذه المشكلة باستمرار ، عندما يتم إحضار تشوهات استجابة التردد للنظام الصوتي (أي عدم انتظام الغلاف الطيفي) إلى العتبات السمعية تقريبًا (تفاوت 2 ديسيبل ، عرض النطاق الترددي 20 هرتز ... 20 كيلوهرتز ، وما إلى ذلك) ، ويقول الخبراء أو مهندسو الصوت: "الكمان يبدو باردًا" أو "الصوت بالمعدن" ، إلخ. وبالتالي ، فإن المعلومات التي تم الحصول عليها من المنطقة الطيفية ليست كافية للنظام السمعي ؛ هناك حاجة إلى معلومات حول الهيكل الزمني. ليس من المستغرب أن تكون طرق قياس وتقييم المعدات الصوتية قد تغيرت بشكل كبير في السنوات الأخيرة - ظهر مقياس رقمي جديد ، مما يجعل من الممكن تحديد ما يصل إلى 30 معلمة ، في كل من الوقت وفي المناطق الطيفية.
وبالتالي ، يجب أن يتلقى النظام السمعي معلومات حول جرس الإشارة الموسيقية والكلامية من الهيكل الزمني والطيفي للإشارة.
ثانيا. تستند جميع النتائج التي تم الحصول عليها أعلاه في النظرية الكلاسيكية للجرس (نظرية هيلمهولتز) إلى تحليل الأطياف الثابتة التي تم الحصول عليها من الجزء الثابت للإشارة بمتوسط ​​معين ، ولكن من المهم بشكل أساسي عدم وجود أجزاء ثابتة ثابتة عمليًا في إشارات موسيقية وكلامية حقيقية. الموسيقى الحية هي ديناميات مستمرة ، وتغير مستمر ، ويرجع ذلك إلى الخصائص العميقة للنظام السمعي.

أتاحت الدراسات التي أجريت على فسيولوجيا السمع إثبات أنه في الجهاز السمعي ، خاصة في الأقسام العليا منه ، يوجد العديد مما يسمى بالخلايا العصبية "المبتكرة" أو "التعرف" ، أي الخلايا العصبية التي تعمل وتبدأ في إجراء التفريغ الكهربائي فقط في حالة وجود تغييرات في الإشارة (تشغيل ، إيقاف ، تغيير مستوى الصوت ، درجة الصوت ، إلخ). إذا كانت الإشارة ثابتة ، فلن يتم تشغيل هذه الخلايا العصبية ، ويمارس عدد محدود من الخلايا العصبية السيطرة على الإشارة. هذه الظاهرة معروفة على نطاق واسع في الحياة اليومية: إذا لم تتغير الإشارة ، فغالبًا ما تتوقف عن ملاحظتها.
بالنسبة للأداء الموسيقي ، فإن أي رتابة وثبات مدمر: يقوم المستمع بإيقاف الخلايا العصبية للحداثة ويتوقف عن إدراك المعلومات (الجمالية والعاطفية والدلالية وما إلى ذلك) ، لذلك هناك دائمًا ديناميكيات في الأداء الحي (الموسيقيون والمغنون يستخدمون إشارات مختلفة على نطاق واسع التحويرات - الاهتزاز ، الاهتزاز ، إلخ).

بالإضافة إلى ذلك ، كل آلة موسيقية ، بما في ذلك الصوت ، لديها نظام إنتاج صوتي خاص ، والذي يملي هيكلها الزمني للإشارة وديناميات التغيير الخاصة بها. تُظهر مقارنة البنية الزمنية للصوت اختلافات أساسية: على وجه الخصوص ، تختلف فترات الأجزاء الثلاثة - الهجوم والجزء الثابت والانحلال - في المدة والشكل لجميع الأدوات. أدوات الإيقاع لها جزء ثابت قصير جدًا ، ووقت الهجوم 0.5 ... 3 مللي ثانية ووقت الاضمحلال 0.2 ... 1 ثانية ؛ بالنسبة للإنحناء ، وقت الهجوم 30 ... 120 مللي ثانية ، وقت الاضمحلال 0.15 ... 0.5 ثانية ؛ بالنسبة للعضو ، يكون الهجوم 50 ... 1000 مللي ثانية والانحلال هو 0.2 ... 2 ثانية. بالإضافة إلى ذلك ، يختلف شكل المظروف الزمني اختلافًا جوهريًا.
أظهرت التجارب أنه إذا قمت بإزالة جزء من الهيكل الزمني المقابل للهجوم الصوتي ، أو عكس الهجوم والانحلال (اللعب في الاتجاه المعاكس) ، أو استبدلت الهجوم من أداة بهجوم من جهاز آخر ، عندها يصبح الأمر تقريبًا من المستحيل التعرف على جرس هذه الأداة. لذلك ، من أجل التعرف على الجرس ، ليس فقط الجزء الثابت (الطيف المتوسط ​​الذي هو أساس نظرية الجرس الكلاسيكية) ، ولكن أيضًا فترة تكوين الهيكل الزمني ، وكذلك فترة الاضمحلال (الاضمحلال) ضرورية عناصر.

في الواقع ، عند الاستماع في أي غرفة ، تصل الانعكاسات الأولى إلى الجهاز السمعي بعد الهجوم وقد تم بالفعل سماع الجزء الأول من الجزء الثابت. في الوقت نفسه ، يتم فرض عملية الصدى في الغرفة على اضمحلال الصوت الصادر عن الجهاز ، مما يخفي الصوت بشكل كبير ، ويؤدي بطبيعة الحال إلى تعديل في إدراك جرسه. السمع فيه خمول معين ، ويُنظر إلى الأصوات القصيرة على أنها نقرات. لذلك ، يجب أن تكون مدة الصوت أكبر من 60 مللي ثانية حتى تتمكن من التعرف على درجة الصوت ، وبالتالي ، الجرس. يبدو أن الثوابت يجب أن تكون متقاربة.
ومع ذلك ، فإن الوقت بين بداية وصول الصوت المباشر ولحظات وصول الانعكاسات الأولى تبين أنه كافٍ للتعرف على جرس صوت آلة فردية - من الواضح أن هذا الظرف يحدد الثبات (الاستقرار) التعرف على جرس الآلات المختلفة في ظروف الاستماع المختلفة. تجعل تقنيات الكمبيوتر الحديثة من الممكن تحليل عمليات إنشاء الصوت في الأدوات المختلفة بتفصيل كافٍ ، وتسليط الضوء على أهم الميزات الصوتية الأكثر أهمية لتحديد الجرس.

هيكل الطيف الثابت (المتوسط) له تأثير كبير على إدراك جرس الآلة الموسيقية أو الصوت: تكوين النغمات ، وموقعها على مقياس التردد ، ونسب التردد ، وتوزيعات السعة وشكل الغلاف. من الطيف ، ووجود وشكل مناطق الصياغة ، وما إلى ذلك ، يؤكد تمامًا أحكام النظرية الكلاسيكية للجرس ، المنصوص عليها في أعمال هيلمهولتز.
ومع ذلك ، فقد أظهرت البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها على مدى العقود الماضية حدوث تغيير غير ثابت في بنية الصوت ، وبالتالي ، عملية الكشف في وقت طيفه ، أولاً وقبل كل شيء ، في المرحلة الأولية من صوت الهجوم.

يمكن "رؤية" عملية تغيير الطيف بمرور الوقت بشكل خاص بمساعدة مخططات الطيف أو الأطياف ثلاثية الأبعاد (يمكن بناؤها باستخدام معظم محرري الموسيقى Sound Forge و SpectroLab و Wave Lab وما إلى ذلك). تحليلهم لأصوات الأدوات المختلفة يجعل من الممكن الكشف عن السمات المميزة لعمليات الطيف "تتكشف". على سبيل المثال ، يوضح الشكل طيفًا ثلاثي الأبعاد لسبر الجرس ، حيث يتم رسم التردد بالهرتز على طول أحد المحاور ، والوقت بالثواني على المحور الآخر ؛ في الثالث ، السعة في ديسيبل. يوضح الرسم البياني بوضوح كيفية حدوث عملية الصعود والاستقرار والهبوط في وقت الغلاف الطيفي.

تُظهر مقارنة هجوم نغمة C4 للأدوات الخشبية المختلفة أن عملية إنشاء اهتزازات لكل أداة لها طابعها الخاص:

يهيمن التوافقيات الفردية على الكلارينيت 1/3/5 ، ويظهر التوافقي الثالث في الطيف بعد 30 مللي ثانية عن الأول ، ثم التوافقيات الأعلى تدريجيًا "تصطف" ؛
- في المزمار ، يبدأ إنشاء التذبذبات بالتوافقيات الثانية والثالثة ، ثم يظهر الرابع ، وبعد 8 مللي ثانية يبدأ التوافقي الأول في الظهور ؛
- يظهر التوافقي الأول على الفلوت ، ثم بعد 80 مللي ثانية فقط ، تدخل جميع العناصر الأخرى تدريجياً.

يوضح الشكل عملية إنشاء اهتزازات لمجموعة من الآلات النحاسية: البوق ، والترومبون ، والقرن الفرنسي ، والبوق.

الاختلافات واضحة للعيان:
- البوق له مظهر مضغوط لمجموعة التوافقيات العليا ، والترومبون لديه التوافقي الأول ، ثم الأول ، وبعد 10 مللي ثانية في الثانية والثالثة. بالنسبة إلى التوبا والقرن الفرنسي ، يكون تركيز الطاقة في التوافقيات الثلاثة الأولى مرئيًا ، وتكون التوافقيات الأعلى غائبة عمليًا.

يوضح تحليل النتائج التي تم الحصول عليها أن عملية الهجوم الصوتي تعتمد بشكل كبير على الطبيعة المادية لإنتاج الصوت على جهاز معين:
- من استخدام وسائد الأذن أو القصب ، والتي بدورها تنقسم إلى مفردة أو مزدوجة ؛
- من أشكال مختلفة من الأنابيب (مقياس ضيق مستقيم أو مخروطي عريض) ، إلخ.

يحدد هذا عدد التوافقيات ، ووقت ظهورها ، ومعدل محاذاة اتساعها ، وبالتالي شكل غلاف الهيكل الزمني للصوت. بعض الآلات ، مثل الفلوت

يتميز الغلاف أثناء فترة الهجوم بطابع أسي سلس ، وفي بعض الأحيان ، على سبيل المثال ، يمكن رؤية دقات الباسون بوضوح ، وهو أحد أسباب الاختلافات الكبيرة في جرسها.

أثناء الهجوم ، تكون التوافقيات الأعلى أحيانًا متقدمة على الأساسي ، لذلك يمكن أن تحدث تقلبات في طبقة الصوت ؛ وتصطف دورية ، وبالتالي درجة الصوت الكلي ، بالتدريج. في بعض الأحيان تكون هذه التغييرات في الدورية شبه عشوائية. تساعد كل هذه الإشارات الجهاز السمعي على "التعرف" على جرس آلة معينة في اللحظة الأولى من السبر.

لتقييم جرس الصوت ، من المهم ليس فقط لحظة التعرف عليه (أي القدرة على تمييز أداة عن أخرى) ، ولكن أيضًا القدرة على تقييم التغيير في الجرس في عملية الأداء. هنا ، تلعب ديناميات التغييرات في الغلاف الطيفي بمرور الوقت دورًا مهمًا في جميع مراحل السبر: الهجوم ، الجزء الثابت ، الاضمحلال.
تحمل طبيعة سلوك كل نغمة زائدة في الوقت المناسب أيضًا أهم المعلومات حول الجرس. على سبيل المثال ، في رنين الأجراس ، تظهر ديناميكيات التغيير بشكل واضح بشكل خاص ، سواء في تكوين الطيف أو في طبيعة التغيير في وقت اتساع نغماته الفردية: إذا كان في اللحظة الأولى بعد الضربة ، عدة عشرات من المكونات الطيفية مرئية بوضوح في الطيف ، مما يخلق الطبيعة الصاخبة للجرس ، ثم بعد بضع ثوان ، تظل العديد من النغمات الرئيسية في الطيف (النغمة الرئيسية ، الأوكتاف ، الاثنا عشرية والثلث الثانوي في جهازي أوكتاف) ، البقية تتحلل ، وهذا يخلق جرسًا ملونًا خاصًا.

يظهر في الشكل مثال على التغيير في اتساع النغمات الرئيسية في الوقت المناسب للجرس. يمكن ملاحظة أنه يتميز بهجوم قصير وفترة اضمحلال طويلة ، في حين أن سرعة وصول وانحلال النغمات المختلفة للأوامر وطبيعة التغيير في سعاتها بمرور الوقت تختلف اختلافًا كبيرًا. يعتمد سلوك النغمات المختلفة بمرور الوقت على نوع الآلة: في صوت البيانو الكبير ، أو العضو ، أو الجيتار ، وما إلى ذلك ، فإن عملية تغيير سعة النغمات لها طابع مختلف تمامًا.

تُظهر التجربة أن تركيب الكمبيوتر الإضافي للأصوات ، مع مراعاة خصوصيات نشر النغمات الفردية في الوقت المناسب ، يجعل من الممكن الحصول على صوت "حيوي" أكثر بكثير.

ترتبط مسألة ديناميكيات التغيير التي تحمل النغمات معلومات حول الجرس بوجود نطاقات سمعية حرجة. يعمل الغشاء القاعدي في القوقعة كخط من مرشحات ممر النطاق ، ويعتمد عرض النطاق الترددي على التردد: فوق 500 هرتز يكون حوالي 1/3 من الأوكتاف ، وأقل من 500 هرتز يكون حوالي 100 هرتز. عرض النطاق الترددي لهذه المرشحات السمعية يسمى "عرض النطاق الترددي الحرج" (هناك وحدة قياس خاصة من 1 شريط ، والتي تساوي عرض النطاق الترددي على كامل نطاق التردد المسموع).
داخل النطاق الحرج ، يدمج السمع المعلومات الصوتية المستلمة ، والتي تلعب أيضًا دورًا مهمًا في عمليات الإخفاء السمعي. إذا قمنا بتحليل الإشارات عند إخراج المرشحات السمعية ، يمكننا أن نرى أن أول خمسة إلى سبعة توافقيات في الطيف الصوتي لأي أداة تقع عادةً في النطاق الحرج الخاص بها ، نظرًا لأنها بعيدة بما يكفي عن بعضها البعض في مثل هذه الحالات يقولون أن التوافقيات "تتكشف" بواسطة النظام السمعي. تتم مزامنة تصريفات الخلايا العصبية عند إخراج هذه المرشحات مع فترة كل متناسق.

عادة ما تكون التوافقيات فوق السابعة قريبة بدرجة كافية من بعضها البعض على مقياس التردد ، ولا يتم "نشر" العديد من التوافقيات بواسطة النظام السمعي داخل نطاق حرج واحد ، ويتم الحصول على إشارة معقدة عند إخراج المرشحات السمعية. تتم مزامنة تصريفات الخلايا العصبية في هذه الحالة مع تردد الظرف ، أي النغمة الرئيسية.

وفقًا لذلك ، تختلف آلية معالجة المعلومات بواسطة النظام السمعي للتوافقيات المنتشرة وغير الموزعة إلى حد ما: في الحالة الأولى ، يتم استخدام المعلومات "في الوقت المناسب" ، في الحالة الثانية ، "في المكان".

تلعب التوافقيات الخمسة عشر إلى الثمانية عشر الأولى دورًا أساسيًا في التعرف على الملعب ، كما هو موضح في المقالات السابقة. تُظهر التجارب بمساعدة التوليف الجمعي للأصوات أن سلوك هذه التوافقيات المعينة له أيضًا التأثير الأكثر أهمية على التغيير في الجرس.
لذلك ، في عدد من الدراسات ، تم اقتراح أن يتم اعتبار بُعد الجرس مساويًا لخمسة عشر إلى ثمانية عشر ، وتقييم تغيره وفقًا لهذا العدد من المقاييس هو أحد الاختلافات الأساسية بين الجرس ومثل هذه الخصائص للإدراك السمعي كخطوة صوت أو جهارة صوت ، يمكن قياسهما بمعلمتين أو ثلاث معلمات (على سبيل المثال ، الحجم) ، اعتمادًا بشكل أساسي على شدة الإشارة وتواترها ومدتها.

من المعروف جيدًا أنه إذا كان هناك ما يكفي من التوافقيات في طيف الإشارة بأرقام من 7 إلى 15 ... 18 ، مع اتساع كبير بما فيه الكفاية ، على سبيل المثال ، للبوق والكمان وأنابيب القصب لعضو ، وما إلى ذلك ، ثم يُنظر إلى الجرس على أنه ساطع ، مسموع ، حاد ، إلخ. إذا كان الطيف يحتوي بشكل أساسي على توافقيات أقل ، على سبيل المثال ، لبوق ، قرن فرنسي ، ترومبون ، فإن الجرس يتميز بأنه داكن ، باهت ، إلخ. الكلارينيت ، حيث التوافقيات الفردية يهيمن في الطيف ، لديه جرس "أنفي" إلى حد ما ، إلخ.
وفقًا لوجهات النظر الحديثة ، فإن أهم دور لإدراك الجرس هو التغيير في ديناميكيات توزيع الطاقة القصوى بين نغمات الطيف.

لتقييم هذه المعلمة ، تم تقديم مفهوم "النقطه الوسطى للطيف" ، والتي تعرف بأنها نقطة الوسط لتوزيع الطاقة الطيفية للصوت ؛ يتم تعريفها أحيانًا على أنها "نقطة التوازن" للطيف. طريقة تحديده هي أن يتم حساب قيمة متوسط ​​تردد معين:

حيث Ai هو اتساع مكونات الطيف ، و fi هو ترددها.
بالنسبة للمثال الموضح في الشكل ، هذه القيمة النقطية الوسطى هي 200 هرتز.

القوة = (8 × 100 + 6 × 200 + 4 × 300 + 2 × 400) / (8 + 6 + 4 + 2) = 200.

يُنظر إلى تحول النقطه الوسطى نحو الترددات العالية على أنه زيادة في سطوع الجرس.
من المحتمل أن يرتبط التأثير الكبير لتوزيع الطاقة الطيفية على مدى التردد وتغيره في الوقت على إدراك الجرس بتجربة التعرف على أصوات الكلام من خلال ميزات الصياغة ، والتي تحمل معلومات حول تركيز الطاقة في مناطق مختلفة من الطيف (غير معروف ، مع ذلك ، ما كان أوليًا).
تعتبر هذه القدرة على السمع ضرورية في تقييم جرس الآلات الموسيقية ، نظرًا لأن وجود مناطق الصياغة أمر نموذجي لمعظم الآلات الموسيقية ، على سبيل المثال ، الكمان في 800 ... 1000 هرتز و 2800 ... 4000 هرتز المناطق ، 1400 .. .2000 هرتز للكلارينيت ، إلخ.
وفقًا لذلك ، يؤثر موقعهم وديناميكيات التغيير بمرور الوقت على إدراك الخصائص الفردية للجرس.
من المعروف ما هو التأثير الكبير لوجود نغمة غنائية عالية على إدراك جرس الصوت الغنائي (في حدود 2100 ... 2500 هرتز للباس ، 2500 ... 2800 هرتز للتواتر ، 3000 ... 3500 هرتز للسوبرانو) ). في هذا المجال ، يركز مطربو الأوبرا ما يصل إلى 30٪ من الطاقة الصوتية ، مما يضمن سماع الصوت وتحليقه. تُظهر إزالة صيغة الغناء من تسجيلات الأصوات المختلفة بمساعدة المرشحات (أجريت هذه التجارب في بحث البروفيسور VP Morozov) أن جرس الصوت يصبح باهتًا وباهتًا وبطيئًا.

يرافق التغيير في الجرس عند تغيير حجم الأداء والتبديل في الملعب أيضًا تحول في النقطه الوسطى بسبب التغيير في عدد النغمات.
يظهر في الشكل مثال على تغيير موضع النقطه الوسطى لأصوات الكمان ذات الارتفاعات المختلفة (يظهر الإحداثي تواتر النقطه الوسطى في الطيف).
أظهرت الدراسات أن العديد من الآلات الموسيقية لها علاقة رتيبة تقريبًا بين زيادة الشدة (جهارة الصوت) وتحول النقطه الوسطى نحو منطقة التردد العالي ، مما يجعل الجرس أكثر إشراقًا.

على ما يبدو ، عند توليف الأصوات وإنشاء تراكيب كمبيوتر مختلفة ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار العلاقة الديناميكية بين شدة وموضع النقطه الوسطى في الطيف من أجل الحصول على جرس أكثر طبيعية.
أخيرًا ، الاختلاف في إدراك جرس الأصوات الحقيقية والأصوات مع "طبقة الصوت الافتراضية" ، أي الأصوات ، التي "يكمل" الدماغ ارتفاعها وفقًا لعدة نغمات صحيحة من الطيف (هذا نموذجي ، على سبيل المثال ، لأصوات الجرس) ، يمكن تفسيره من وجهة نظر موضع النقطه الوسطى الطيف. نظرًا لأن هذه الأصوات لها قيمة تردد النغمة الرئيسية ، أي قد تكون درجة الصوت هي نفسها ، ويختلف موضع النقطه الوسطى بسبب التكوين المختلف للنغمات ، وبالتالي ، وفقًا لذلك ، سيتم النظر إلى الجرس بشكل مختلف.
من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه منذ أكثر من عشر سنوات تم اقتراح معلمة جديدة لقياس المعدات الصوتية ، وهي طيف ثلاثي الأبعاد لتوزيع الطاقة في التردد والوقت ، ما يسمى بتوزيع Wigner ، والذي يتم استخدامه بنشاط كبير من قبل شركات مختلفة لتقييم المعدات ، لأنه ، كما تظهر التجربة ، يسمح لك بمطابقة جودة الصوت على أفضل وجه. مع الأخذ في الاعتبار الخاصية المذكورة أعلاه للنظام السمعي لاستخدام ديناميكيات التغييرات في خصائص الطاقة للإشارة الصوتية لتحديد الجرس ، يمكن افتراض أن هذه المعلمة لتوزيع Wigner يمكن أن تكون مفيدة لتقييم الآلات الموسيقية.

دائمًا ما يكون تقييم النغمات الصوتية للأدوات المختلفة ذاتيًا ، ولكن إذا كان من الممكن ، عند تقييم درجة الصوت وارتفاع الصوت ، على أساس التقييمات الذاتية ، ترتيب الأصوات على نطاق معين (وحتى إدخال وحدات قياس خاصة "النوم" "لجهارة الصوت و" الطباشير "للنبرة) ، فإن تقييم الجرس يعد مهمة أكثر صعوبة. عادةً ، من أجل التقييم الذاتي للجرس ، يُعرض على المستمعين أزواج من الأصوات متشابهة في درجة الصوت وارتفاع الصوت ، ويُطلب منهم ترتيب هذه الأصوات على مستويات مختلفة بين سمات وصفية متعارضة مختلفة: "ساطع" / "داكن" ، "معبر" / "باهت" ، إلخ ... (سنتحدث بالتأكيد عن اختيار المصطلحات المختلفة لوصف الجرس وتوصيات المعايير الدولية بشأن هذه المسألة).
تأثير كبير على تحديد معلمات الصوت مثل النغمة ، والجرس ، وما إلى ذلك ، يتم إجراؤه من خلال السلوك الزمني للتوافقيات الخمسة إلى السبعة الأولى ، بالإضافة إلى عدد من التوافقيات "غير المطوية" حتى الخامس عشر ... 17.
ومع ذلك ، كما هو معروف من القوانين العامة لعلم النفس ، يمكن لذاكرة الشخص قصيرة المدى أن تعمل في نفس الوقت على ما لا يزيد عن سبعة أو ثمانية رموز. لذلك ، من الواضح أنه لا يتم استخدام أكثر من سبع ميزات أساسية ثمانية في التعرف على الجرس وتقييمه.
محاولات لإنشاء هذه العلامات من خلال تنظيم نتائج التجارب ومتوسطها ، للعثور على مقاييس عامة يمكن من خلالها تحديد جرس أصوات الآلات المختلفة ، لربط هذه المقاييس بخصائص طيفية زمنية مختلفة للصوت ، تم إجراؤها لفترة طويلة زمن.

من أشهر هذه الأعمال عمل جراي (1977) ، حيث تم إجراء مقارنة إحصائية لتقديرات الخصائص المختلفة لجرس أصوات الآلات المختلفة من الأوتار ، والخشب ، والآلات الإيقاعية ، وما إلى ذلك. جعلت من الممكن تغيير مواصفاتها الزمنية والطيفية. تم إجراء تصنيف ميزات الجرس في مساحة ثلاثية الأبعاد (متعامدة) ، حيث تم اختيار ما يلي كمقاييس تم من خلالها إجراء التقييم المقارن لدرجة تشابه ميزات الجرس (تتراوح من 1 إلى 30):

المقياس الأول هو قيمة النقطه الوسطى لطيف الاتساع (يوضح المقياس تحول النقطه الوسطى ، أي الحد الأقصى للطاقة الطيفية من التوافقيات المنخفضة إلى العالية) ؛
- والثاني هو التزامن التقلبات الطيفية ، أي درجة التزامن لإدخال وتطوير النغمات الفردية للطيف ؛
- ثالثًا - درجة وجود طاقة ضوضاء عالية التردد غير متناسقة منخفضة السعة أثناء فترة الهجوم.

جعلت معالجة النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام حزمة برامج خاصة لتحليل الكتلة من الممكن الكشف عن إمكانية تصنيف واضح إلى حد ما للأدوات حسب الجرس ضمن الفضاء ثلاثي الأبعاد المقترح.

تم إجراء محاولة لتصور اختلاف جرس أصوات الآلات الموسيقية وفقًا لديناميكيات التغييرات في طيفها خلال فترة الهجوم في عمل بولارد (1982) ، وتظهر النتائج في الشكل.

مساحة لهجة ثلاثية الأبعاد

يستمر البحث عن طرق القياس متعدد الأبعاد للجرس وإقامة روابطها مع الخصائص الطيفية والزمنية للأصوات بنشاط. هذه النتائج مهمة للغاية لتطوير تقنيات تخليق صوت الكمبيوتر ، ولإنشاء تراكيب موسيقية إلكترونية متنوعة ، ولتصحيح الصوت ومعالجته في ممارسة هندسة الصوت ، إلخ.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه في بداية القرن ، عبّر الملحن العظيم أرنولد شوينبيرج عن فكرة أنه "... إذا اعتبرنا الملعب كأحد أبعاد الجرس ، والموسيقى الحديثة مبنية على أشكال مختلفة من هذا البعد ، فلماذا لا نحاول استخدام أبعاد جرس أخرى لإنشاء التراكيب ". يتم تنفيذ هذه الفكرة حاليًا في أعمال الملحنين الذين يبدعون الموسيقى الطيفية (الكهروصوتية). هذا هو السبب في أن الاهتمام بمشاكل إدراك الجرس وعلاقاته بالخصائص الموضوعية للصوت مرتفع للغاية.

وهكذا ، تظهر النتائج التي تم الحصول عليها أنه في الفترة الأولى من دراسة تصور الجرس (على أساس النظرية الكلاسيكية لهيلمهولتز) تم إنشاء اتصال واضح بين التغيير في الجرس والتغيير في التركيب الطيفي للجزء الثابت من الصوت (تكوين النغمات ، ونسبة تردداتها واتساعها ، وما إلى ذلك) ، ثم جعلت الفترة الثانية من هذه الدراسات (من بداية الستينيات) من الممكن تحديد الأهمية الأساسية للخصائص الطيفية والزمانية.

هذا تغيير في بنية الغلاف الزمني في جميع مراحل تطور الصوت: الهجوم (وهو أمر مهم بشكل خاص للتعرف على جرسات المصادر المختلفة) والجزء الثابت والانحلال. هذا تغيير ديناميكي في وقت الغلاف الطيفي ، بما في ذلك. تحول الطيف النقطه الوسطى ، أي إنزياح الحد الأقصى من الطاقة الطيفية في الوقت المناسب ، وكذلك التطور في الوقت المناسب لاتساع المكونات الطيفية ، وخاصة التوافقيات الخمسة إلى السبعة الأولى من الطيف.

في الوقت الحاضر ، بدأت الفترة الثالثة من دراسة مشكلة الجرس ، وانتقل مركز الأبحاث نحو دراسة تأثير طيف الطور ، وكذلك استخدام المعايير النفسية الفيزيائية في التعرف على الأجراس التي تكمن وراء الآلية العامة للتعرف على الصورة الصوتية (التجميع في تيارات ، وتقييم التزامن ، وما إلى ذلك).

طيف Timbre والمرحلة

كانت جميع النتائج المذكورة أعلاه بشأن إنشاء العلاقة بين الجرس المدرك والخصائص الصوتية للإشارة مرتبطة بطيف الاتساع ، وبشكل أكثر دقة ، بالتغير الزمني في الغلاف الطيفي (بشكل أساسي ، إلى إزاحة مركز طاقة السعة الطيف النقطه الوسطى) والوقت الذي تتكشف فيه النغمات الفردية.

تم إنجاز أكبر قدر من العمل في هذا الاتجاه وتم الحصول على العديد من النتائج المثيرة للاهتمام. كما لوحظ بالفعل ، لما يقرب من مائة عام في علم النفس الصوتي ، ساد رأي هيلمهولتز أن نظامنا السمعي غير حساس للتغيرات في علاقات الطور بين النغمات الفردية. ومع ذلك ، تدريجيًا ، تراكمت بيانات تجريبية تفيد بأن المعينة السمعية حساسة لتغيرات الطور بين مكونات الإشارة المختلفة (أعمال شرودر ، هارتمان ، إلخ).

على وجه الخصوص ، وجد أن العتبة السمعية لتحول الطور في إشارات ثنائية وثلاثية المكونات في الترددات المنخفضة والمتوسطة هي 10 ... 15 درجة.

أدى ذلك إلى تطوير عدد من مكبرات الصوت ذات الطور الخطي في الثمانينيات. كما هو معروف من النظرية العامة للأنظمة ، من أجل إرسال إشارة غير مشوهة ، من الضروري ملاحظة ثبات معامل وظيفة النقل ، أي استجابة التردد (غلاف طيف الاتساع) ، والاعتماد الخطي لطيف الطور على التردد ، أي φ (ω) =-.

في الواقع ، إذا ظل غلاف اتساع الطيف ثابتًا ، فلا ينبغي أن يحدث تشويه للإشارة الصوتية ، كما ذكر أعلاه. تبين أن متطلبات الحفاظ على خطية الطور على مدى التردد بأكمله ، كما هو موضح في بحث Blauert ، كانت مفرطة. لقد وجد أن السمع يستجيب بشكل أساسي لمعدل تغير الطور (أي مشتق التردد) ، وهو ما يسمى " وقت تأخير المجموعة ": τ = دφ (ω) / دω.

نتيجة للعديد من الفحوصات الذاتية ، تم إنشاء عتبات سماع تشوهات GDT (أي الانحراف Δτ عن قيمته الثابتة) لمختلف إشارات الكلام والموسيقى والضوضاء. تعتمد هذه العتبات السمعية على التردد ، وفي منطقة حساسية السمع القصوى هي 1 ... 1.5 مللي ثانية. لذلك ، في السنوات الأخيرة ، عند إنشاء معدات Hi-Fi صوتية ، يتم توجيههم بشكل أساسي من خلال العتبات السمعية المذكورة أعلاه لتشويه تأخير المجموعة.

نوع الموجة بنسب طور مختلفة من الإيحاءات ؛ الأحمر - جميع النغمات لها نفس المراحل الأولية ، والأزرق - يتم توزيع المراحل بشكل عشوائي.

وبالتالي ، إذا كان لعلاقات الطور تأثير مسموع على اكتشاف الملعب ، فمن المتوقع أن يكون لها تأثير كبير على التعرف على الجرس أيضًا.

بالنسبة للتجارب ، تم اختيار الأصوات بنبرة أساسية من 27.5 و 55 هرتز وبها مائة نغمة ، مع نسبة اتساع موحدة نموذجية لأصوات البيانو. في الوقت نفسه ، تم التحقق من النغمات ذات النغمات المتناغمة بدقة ، ومع خاصية معينة من عدم التناسق في أصوات البيانو ، والتي تنشأ بسبب الصلابة المحدودة للأوتار ، وعدم تجانسها ، ووجود الاهتزازات الطولية والالتوائية ، إلخ.

تم تصنيع الصوت قيد الدراسة كمجموع نغماته: X (t) = ΣA (n) sin
للتجارب السمعية ، تم اختيار النسب التالية للمراحل الأولية لجميع النغمات:
- أ - المرحلة الجيبية ، تم أخذ المرحلة الأولية مساوية للصفر لجميع النغمات φ (ن ، 0) = 0 ؛
- B - المرحلة البديلة (الجيبية للزوج وجيب التمام للفرد) ، المرحلة الأولية φ (ن ، 0) = π / 4 [(- 1) ن + 1] ؛
- С - التوزيع العشوائي للمراحل ؛ اختلفت المراحل الأولية في هذه الحالة بشكل عشوائي في النطاق من 0 إلى 2 درجة.

في السلسلة الأولى من التجارب ، كل النغمات المائة لها نفس السعات ، فقط مراحلها اختلفت (النغمة الأساسية 55 هرتز). في الوقت نفسه ، اتضح أن الأجراس المسموعة مختلفة:
- في الحالة الأولى (أ) ، تم سماع دورية مميزة ؛
- في الثانية (ب) ، كان الجرس أكثر سطوعًا وسمع نغمة أخرى أعلى بمقدار أوكتاف واحد من الأول (على الرغم من أن درجة الصوت لم تكن واضحة) ؛
- في الثالث (C) - تبين أن الجرس كان أكثر تعادلاً.

تجدر الإشارة إلى أنه تم سماع الطبقة الثانية فقط من خلال سماعات الرأس ، عند الاستماع من خلال مكبرات الصوت ، اختلفت جميع الإشارات الثلاثة فقط في الجرس (تأثر الصدى).

يمكن تفسير هذه الظاهرة - تغيير في الملعب عندما تتغير طور بعض مكونات الطيف - بحقيقة أنه عند التمثيل التحليلي لتحويل فورييه لإشارة من النوع B ، يمكن تمثيلها كمجموع مجموعتين من النغمات : مائة نغمة إيحائية بمرحلة من النوع A ، وخمسين نغمة إيحائية مع طور يختلف بمقدار 3π / 4 ، والسعة أكبر في √2. تخصص الأذن درجة منفصلة لهذه المجموعة من النغمات. بالإضافة إلى ذلك ، عند الانتقال من نسبة المراحل A إلى مراحل النوع B ، فإن النقطه الوسطى من الطيف (الطاقة القصوى) تتحول نحو الترددات الأعلى ، لذلك يبدو الجرس أكثر إشراقًا.

تؤدي التجارب المماثلة مع تحول الطور للمجموعات الفردية من النغمات أيضًا إلى ظهور طبقة افتراضية إضافية (أقل وضوحًا). ترجع خاصية السمع هذه إلى حقيقة أن الأذن تقارن الصوت بعينة معينة من النغمة الموسيقية المتاحة لها ، وإذا كانت بعض التوافقيات خارج السلسلة النموذجية لهذه العينة ، فإن السمع يفردها بشكل منفصل ويعينها منهم الملعب منفصلة.

وهكذا ، أظهرت نتائج الدراسات التي أجراها Galembo و Askenfeld وآخرون أن تغيرات الطور في نسب النغمات الفردية يمكن سماعها بوضوح تمامًا مثل التغييرات في الجرس ، وفي بعض الحالات - في الملعب.

يتضح هذا بشكل خاص عند الاستماع إلى النغمات الموسيقية الحقيقية للبيانو ، حيث تتناقص اتساع النغمات مع زيادة عددها ، وهناك شكل خاص من مظروف الطيف (بنية الصياغة) ، وعدم تناسق واضح للبيانو. الطيف (أي ، إزاحة التردد للنغمات الفردية فيما يتعلق بالسلسلة التوافقية).

في المجال الزمني ، يؤدي وجود التنافر إلى التشتت ، أي أن مكونات التردد العالي تنتشر على طول السلسلة بسرعة أعلى من تلك ذات التردد المنخفض ، ويتغير شكل موجة الإشارة. إن وجود تنافر طفيف في الصوت (0.35٪) يضيف بعض الدفء والحيوية إلى الصوت ، ومع ذلك ، إذا أصبح هذا التنافر كبيرًا ، تصبح النبضات والتشوهات الأخرى مسموعة في الصوت.

يؤدي عدم التناسق أيضًا إلى حقيقة أنه إذا كانت مراحل النغمات في اللحظة الأولية في علاقات حتمية ، فعند وجودها تصبح علاقات الطور عشوائية بمرور الوقت ، ويتم تنعيم هيكل الذروة لشكل الموجة ، ويصبح الجرس أكثر اتساقًا - هذا يعتمد على درجة عدم الانسجام. لذلك ، يمكن أن يكون القياس الفوري لانتظام علاقة الطور بين النغمات المتجاورة بمثابة مؤشر جرس.

وبالتالي ، فإن تأثير خلط الطور بسبب عدم التناسق يتجلى في تغيير طفيف في إدراك درجة الصوت والجرس. وتجدر الإشارة إلى أن هذه التأثيرات تكون مسموعة عند الاستماع بالقرب من لوحة الصوت (في وضع عازف البيانو) وقريبة من الميكروفون ، مع اختلاف التأثيرات السمعية عند الاستماع باستخدام سماعات الرأس ومكبرات الصوت. في بيئة صدى الصوت ، يشير الصوت المعقد ذو عامل الذروة المرتفع (الذي يتوافق مع درجة عالية من تنظيم علاقات الطور) إلى قرب مصدر الصوت ، نظرًا لأن المسافة منه تصبح علاقات الطور أكثر عشوائية بسبب الانعكاسات في الغرفة. يمكن أن يتسبب هذا التأثير في تصورات مختلفة للصوت من قبل عازف البيانو والمستمع ، بالإضافة إلى جرس صوت مختلف مسجل بواسطة الميكروفون على سطح السفينة وعند المستمع. كلما اقتربنا ، كلما كان تنظيم المراحل بين النغمات أكثر وضوحًا وكلما كانت درجة الصوت أكثر تحديدًا ، كلما كان الجرس أكثر اتساقًا ودرجة الصوت الأقل وضوحًا.

يتم الآن دراسة تقييم تأثير علاقات الطور على إدراك جرس الصوت الموسيقي في مراكز مختلفة (على سبيل المثال ، في IRKAM) ، ويمكن توقع نتائج جديدة في المستقبل القريب.

Timbre والمبادئ العامة للتعرف على الأنماط السمعية

Timbre هو معرف للآلية الفيزيائية لتشكيل الصوت من خلال عدد من الميزات ، فهو يسمح لك بتمييز مصدر الصوت (أداة أو مجموعة من الأدوات) ، وتحديد طبيعته المادية.

يعكس هذا المبادئ العامة للتعرف على الصور السمعية ، والتي ، وفقًا لعلم النفس السمعي الحديث ، تستند إلى مبادئ علم نفس الجشطالت (geschtalt ، الألمانية - "image") ، التي تدعي أنه من أجل الفصل والتعرف على المعلومات الصوتية المختلفة القادمة إلى النظام السمعي من مصادر مختلفة في نفس الوقت (عزف الأوركسترا ، محادثة العديد من المحاورين ، إلخ) يستخدم النظام السمعي (مثل المرئي) بعض المبادئ العامة:

- الفصل- الانقسام إلى تدفقات صوتية ، أي الاختيار الذاتي لمجموعة معينة من مصادر الصوت ، على سبيل المثال ، مع تعدد الأصوات الموسيقية ، يمكن للأذن تتبع تطور اللحن في الآلات الفردية ؛
- تشابه- يتم تجميع الأصوات المتشابهة في الجرس معًا وتنسب إلى مصدر واحد ، على سبيل المثال ، يتم تعريف أصوات الكلام مع نغمة قريبة من النغمة الرئيسية وجرس مماثل على أنها تنتمي إلى نفس المحاور ؛
- استمرارية- يمكن للنظام السمعي أن يستكمل الصوت من تيار واحد عبر القناع ، على سبيل المثال ، إذا تم إدخال قطعة قصيرة من الضوضاء في خطاب أو تدفق موسيقى ، فقد لا يلاحظها النظام السمعي ، وسيستمر إدراك تدفق الصوت على أنه مستمر؛
- "المصير المشترك"- الأصوات التي تبدأ وتتوقف ، وكذلك التغيير في السعة أو التردد ضمن حدود معينة بشكل متزامن ، تُنسب إلى مصدر واحد.

وبالتالي ، يقوم الدماغ بتجميع المعلومات الصوتية المستلمة بشكل متسلسل ، وتحديد التوزيع الزمني لمكونات الصوت ضمن تيار صوتي واحد ، ومتوازي ، مع إبراز مكونات التردد الموجودة والمتغيرة في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، يقارن الدماغ باستمرار المعلومات الصوتية المستلمة مع الصور الصوتية "المسجلة" في عملية التعلم في الذاكرة.المطابقات ، يخصص لها بعض الخصائص الخاصة (على سبيل المثال ، يخصص نغمة افتراضية ، كما في صوت الأجراس).

في جميع هذه العمليات ، يلعب التعرف على الجرس دورًا أساسيًا ، لأن الجرس هو آلية يتم من خلالها استخراج الميزات التي تحدد جودة الصوت من الخصائص الفيزيائية: يتم تسجيلها في الذاكرة ، مقارنة بتلك المسجلة بالفعل ، ثم تحديدها في مناطق معينة من القشرة الدماغية.

المناطق السمعية في الدماغ

طابع الصوت- إحساس متعدد الأبعاد ، اعتمادًا على العديد من الخصائص الفيزيائية للإشارة والفضاء المحيط. تم تنفيذ العمل على قياس الجرس في الفضاء المتري (المقاييس هي خصائص طيفية وزمنية مختلفة للإشارة ، انظر الجزء الثاني من المقالة في العدد السابق).

ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، كان هناك فهم بأن تصنيف الأصوات في الفضاء المدرك ذاتيًا لا يتوافق مع الفضاء المتري المتعامد المعتاد ، وهناك تصنيف وفقًا لـ "الفضاءات الفرعية" المرتبطة بالمبادئ المذكورة أعلاه ، والتي ليست مترية ولا متعامد.

من خلال تقسيم الأصوات إلى هذه الفراغات الفرعية ، يحدد النظام السمعي "جودة الصوت" ، أي الجرس ، ويقرر الفئة التي يتم تخصيص هذه الأصوات لها. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المجموعة الكاملة من المساحات الفرعية في عالم الصوت المدرك ذاتيًا مبنية على أساس المعلومات حول معلمتين للصوت من العالم الخارجي - الشدة والوقت ، ويتم تحديد التردد حسب وقت وصول نفس قيم الشدة. حقيقة أن السمع يفصل المعلومات الصوتية المستلمة إلى عدة مساحات فرعية ذاتية في وقت واحد يزيد من احتمالية التعرف عليها في بعضها. عند تخصيص هذه المساحات الفرعية الذاتية ، التي يحدث فيها التعرف على الجرس وعلامات أخرى للإشارات ، يتم توجيه جهود العلماء حاليًا.

استنتاج

تلخيصًا لبعض النتائج ، يمكننا القول أن الخصائص الفيزيائية الرئيسية التي يتم من خلالها تحديد جرس الأداة وتغيرها بمرور الوقت ، هي:
- محاذاة اتساع النغمات أثناء فترة الهجوم ؛
- التغيير في علاقات الطور بين النغمات من حتمية إلى عشوائية (على وجه الخصوص ، بسبب عدم تناسق إيحاءات الأدوات الحقيقية) ؛
- التغيير في شكل الغلاف الطيفي في الوقت المناسب خلال جميع فترات تطور الصوت: الهجوم والجزء الثابت والانحلال ؛
- وجود مخالفات في الغلاف الطيفي وموضع النقطه الوسطى الطيفية (الحد الأقصى

الطاقة الطيفية ، التي ترتبط بإدراك الصيغ) وتغيرها بمرور الوقت ؛

منظر عام للمغلفات الطيفية وتغيرها بمرور الوقت

وجود التعديلات - السعة (الاهتزاز) والتردد (الاهتزاز) ؛
- التغيير في شكل الغلاف الطيفي وطبيعة تغيره بمرور الوقت ؛
- تغيير شدة (حجم) الصوت ، أي طبيعة اللاخطية لمصدر الصوت ؛
- وجود علامات إضافية لتحديد الأداة ، على سبيل المثال ، ضوضاء القوس المميزة ، وقعقعة الصمامات ، وصرير البراغي على البيانو ، إلخ.

بالطبع ، كل هذا لا يستنفد قائمة السمات المادية للإشارة التي تحدد جرسها.
تستمر عمليات البحث في هذا الاتجاه.
ومع ذلك ، عند توليف الأصوات الموسيقية ، يجب مراعاة جميع السمات لإنشاء صوت واقعي.

الوصف اللفظي (اللفظي) للجرس

إذا كانت هناك وحدات قياس مناسبة لتقييم درجة الصوت: نفسية فيزيائية (طباشير) ، موسيقية (أوكتافات ، نغمات ، نصف نغمات ، سنتات) ؛ هناك وحدات لجهارة الصوت (الأصوات ، الخلفيات) ، ومن ثم لا يمكن إنشاء مثل هذه المقاييس للأجراس ، لأن هذا المفهوم متعدد الأبعاد. لذلك ، جنبًا إلى جنب مع عمليات البحث الموصوفة أعلاه لربط تصور الجرس بمعلمات الصوت الموضوعية ، لتوصيف جرس الآلات الموسيقية ، يستخدمون الأوصاف اللفظية المختارة وفقًا للإشارات المعاكسة: ساطع - باهت ، حاد - ناعم ، إلخ.

في الأدبيات العلمية ، هناك عدد كبير من المفاهيم المتعلقة بتقييم أصوات الأصوات. على سبيل المثال ، أتاح تحليل المصطلحات المقبولة في الأدبيات التقنية الحديثة تحديد المصطلحات الأكثر تكرارًا الموضحة في الجدول. جرت محاولات لتحديد أهمها ، وقياس الجرس وفقًا للإشارات المعاكسة ، بالإضافة إلى ربط الوصف اللفظي للجرس ببعض المعلمات الصوتية.

المصطلحات الشخصية الرئيسية لوصف الجرس ، المستخدمة في الأدبيات الفنية الدولية الحديثة (التحليل الإحصائي لـ 30 كتابًا ومجلة).

حامض - حامض
قوي - مقوى
مكتوما - مكتوما
رصين - رصين (حكيم)
العتيقة - العتيقة
فاترة - فاترة
طري - مسامي
ناعم - ناعم
تقوس - محدب
ممتلئ ممتلئ
غامض - غامض
رسمي - رسمي
واضح - مقروء
غامض - فروي
أنفي - أنفي
صلبة - صلبة
صارم - شديد
شاش - رقيق
أنيق - أنيق
حزين - مظلم
لدغة ، عض - عض
لطيف - لطيف
محايد - محايد
رنان - رنان
لطيف - لطيف
شبحي - شبحي
نبيل - نبيل
فولاذي - صلب
صاخبة - طافوا
زجاجي - زجاج
لا يوصف - لا يوصف
متوترة
ثغاء - ثغاء
لامع - لامع
حنين - حنين
حاد - صار
التنفس - التنفس
كئيب - حزين
مشؤوم - شرير
صارم - مقيدة
مشرق - مشرق
محبب - محبب
عادي - عادي
قوي قوي
متألق - متألق
صريف - صار
شاحب شاحب
خانق - متجهم
هش - متحرك
خطير - جاد
عاطفي - عاطفي
خافت - خاضعة
صاخب - الأز
هدير - اختراق - اختراق
قائظ - قائظ
اهدأ اهدأ
بجد بجد
خارقة - خارقة
حلو حلو
تحمل - رحلة
قاسي - خشن
مقروص - محدود
منعش - متشابك
تتمحور - تتركز
مؤرقة - مؤلمة
هادئ - هادئ
لاذع - حامض
صاخبة - رنين
ضبابي - غامض
حزين - حزين
تمزيق - محمومة
واضح ، وضوح - واضح
القلبية - الصادقة
ثقيل - ثقيل
العطاء - لطيف
ضبابي غائم
ثقيل - ثقيل
قوي - قوي
متوترة - متوترة
خشن - خشن
بطولي - بطولي
بارز - المعلقة
سميك - سميك
بارد بارد
أجش - أجش
لاذع - لاذع
رقيق - رقيق
ملون - ملون
جوفاء - فارغة
نقي - نقي
التهديد - التهديد
عديم اللون - عديم اللون
التزمير - التزمير (بوق السيارة)
مشع - ساطع
الحلق - الحلق
رائع رائع
هوتي - أزيز
خشن - قعقعة
مأساوي - مأساوي
طقطقة - طقطقة
أجش - أجش
قعقعة - الهادر
هادئ - مهدئ
تحطم - مكسور
المتوهجة - المتوهجة
قصب - خارقة
شفاف - شفاف
دسم - دسم
قاطع - حاد
مكرر - مكرر
منتصر - منتصر
بلوري - بلوري
غير معبر - غير معبر
بعيد - بعيد
بدين - برميل
قطع - حاد
مكثف - مكثف
غني - غني
عكر - عكر
مظلمة - مظلمة
الاستبطان - المتعمق
رنين - رنين
منتفخ - منمق
العميق العميق
بهيجة - بهيجة
قوي - وقح
غير مركّز - غير مركّز
دقيق - دقيق
يضعف - حزين
خشن - حامض
غير مزعج - متواضع
كثيف - كثيف
ضوء خفيف
مستدير - دائري
محجبات - محجبات
منتشر - منتشر
شفاف - شفاف
رملي - رملي
مخملي - مخملي
كئيب - بعيد
سائل - مائي
متوحش - بري
نابضة بالحياة - تهتز
بعيد - متميز
بصوت عال - بصوت عال
يصرخ - يصرخ
حيوي - حيوي
حالمة - حالمة
مضيئة - لامعة
سيري - جاف حسي - خصب (فاخر)
جاف جاف
المورقة (فاتنة) - العصير
الهدوء والسكينة - الهدوء
وان - مملة
ممل
غنائي - غنائي
مظلل - مظلل
دافئ دافئ
جاد - جاد
هائل - ضخم
حاد - حاد
مائي - مائي
منتشي - منتشي
تأملي - تأملي
وميض - يرتجف
ضعيف - ضعيف
أثيري - أثيري
حزن - حزن
الصراخ - الصراخ
ثقيل الوزن
غريب - غريب
يانع - ناعم
صاخبة - صاخبة
أبيض - أبيض
معبرة - معبرة
رخيم - لحني
حريري - حريري
عاصف - عاصف
الدهون
تهديد - تهديد
فضي - فضي
رقيقة - رقيقة
شرسة - صعبة
معدني - معدني
الغناء - رخيم
خشبية - خشبية
مترهل - مترهل
misy - غير واضح
شرير - شرير
الشوق - كئيب
مركزة - مركزة
حزين - حداد
الركود - فضفاض
النهي - مثير للاشمئزاز
موحلة - قذرة
على نحو سلس - على نحو سلس

ومع ذلك ، فإن المشكلة الرئيسية هي أنه لا يوجد فهم لا لبس فيه للمصطلحات الذاتية المختلفة التي تصف الجرس. لا تتوافق الترجمة الواردة في القائمة دائمًا مع المعنى الفني المضمن في كل كلمة عند وصف الجوانب المختلفة لتقييم الجرس.

في أدبنا ، كان هناك معيار للمصطلحات الأساسية ، لكن الأمور الآن محزنة للغاية ، حيث لا يوجد عمل جاري لإنشاء مصطلحات مناسبة باللغة الروسية ، وتستخدم العديد من المصطلحات في معاني مختلفة ، وأحيانًا معاكسة بشكل مباشر.
في هذا الصدد ، عند تطوير سلسلة من المعايير للتقييمات الذاتية لجودة المعدات الصوتية وأنظمة التسجيل الصوتي ، وما إلى ذلك ، بدأت AES في تقديم تعريفات للمصطلحات الذاتية في ملاحق المعايير ، وبما أن المعايير يتم إنشاؤها في مجموعات العمل التي تشمل كبار الخبراء من مختلف البلدان ، هذا إجراء مهم للغاية.يؤدي إلى فهم متسق للمصطلحات الأساسية لوصف الجرس.
على سبيل المثال ، سأستشهد بمعيار AES-20-96 - "توصيات للتقييم الذاتي لمكبرات الصوت" - والذي يوفر تعريفًا متفقًا عليه لمصطلحات مثل "الانفتاح" و "الشفافية" و "الوضوح" و "التوتر" ، "القسوة" ، إلخ.
إذا استمر هذا العمل بشكل منهجي ، إذن ، ربما ، فإن المصطلحات الأساسية للوصف اللفظي لجرس أصوات الآلات المختلفة ومصادر الصوت الأخرى سيكون لها تعريفات متفق عليها وسيتم فهمها بشكل لا لبس فيه أو بالأحرى عن كثب من قبل المتخصصين من مختلف البلدان.