เกี่ยวกับแนวคิดของ "เสียงดนตรี" เสียงต่ำคืออะไร ทำไมลักษณะเสียงต่ำจึงสำคัญ

Timbre

พารามิเตอร์การรับรู้ทางอัตวิสัยที่ยากที่สุดคือเสียงต่ำ ด้วยคำจำกัดความของคำนี้ ความยากเกิดขึ้นได้เทียบเท่ากับคำจำกัดความของแนวคิดเรื่อง "ชีวิต": ทุกคนเข้าใจว่ามันคืออะไร อย่างไรก็ตาม วิทยาศาสตร์ได้เอาชนะคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์มาเป็นเวลาหลายศตวรรษ ในทำนองเดียวกันกับคำว่า "timbre": ทุกคนเข้าใจได้ชัดเจนว่า "เสียงที่ไพเราะ", "เสียงทื่อ ๆ ของเครื่องดนตรี" มีความหมายอย่างไร ฯลฯ แต่ ... เกี่ยวกับเสียงต่ำเราไม่สามารถพูดได้ว่า "มากกว่าหรือ น้อยกว่า", "สูงหรือต่ำกว่า" ใช้คำหลายสิบคำเพื่ออธิบาย: แห้ง, ดัง, นุ่ม, คม, สว่าง, ฯลฯ (เราจะพูดถึงเงื่อนไขสำหรับการอธิบายเสียงต่ำแยกต่างหาก)

Timbre(เสียงต่ำ) หมายถึง "คุณภาพเสียง", "คุณภาพเสียง"

ลักษณะเฉพาะของเสียงและอะคูสติกของเสียง
เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ทำให้สามารถวิเคราะห์รายละเอียดโครงสร้างชั่วคราวของสัญญาณดนตรีได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยโปรแกรมแก้ไขเพลงเกือบทุกประเภท เช่น Sound Forge, Wave Lab, SpectroLab เป็นต้น ตัวอย่างของโครงสร้างชั่วคราว (ออสซิลโลแกรม) ) ของเสียงที่มีระดับเสียงเดียวกัน (หมายเหตุ "ถึง" อ็อกเทฟแรก) ที่สร้างโดยเครื่องดนตรีต่างๆ (ออร์แกน ไวโอลิน)
ดังจะเห็นได้จากรูปคลื่นที่นำเสนอ (เช่น การขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเสียงตรงเวลา) ในแต่ละเสียงสามารถแยกแยะสามเฟส: การโจมตีของเสียง (กระบวนการสร้าง) ส่วนที่อยู่กับที่ และ กระบวนการสลายตัว ในเครื่องมือต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเสียงที่ใช้ในช่วงเวลาของเฟสเหล่านี้แตกต่างกัน - สามารถเห็นได้ในรูป

เครื่องดนตรีประเภทเพอร์คัชชันและแบบดึงออก เช่น กีตาร์ มีช่วงระยะเวลาสั้นสำหรับระยะนิ่งและระยะโจมตี และระยะเวลานานสำหรับระยะสลาย ในเสียงของท่ออวัยวะ คุณจะเห็นส่วนที่ยาวพอสมควรของเฟสที่อยู่กับที่และระยะสลายตัวสั้นๆ เป็นต้น หากคุณนึกภาพส่วนของส่วนที่อยู่กับที่ของเสียงนั้นยืดออกไปในระยะเวลาหนึ่ง คุณจะมองเห็นระยะได้ชัดเจน โครงสร้างของเสียง ระยะนี้มีความสำคัญโดยพื้นฐานสำหรับการกำหนดระดับเสียงดนตรี เนื่องจากระบบการได้ยินสามารถกำหนดระดับเสียงสำหรับสัญญาณเป็นระยะเท่านั้น และสัญญาณที่ไม่เป็นระยะจะถูกรับรู้ว่าเป็นสัญญาณรบกวน

ตามทฤษฎีคลาสสิกที่พัฒนาขึ้นตั้งแต่เฮล์มโฮลทซ์มาเกือบร้อยปีข้างหน้า การรับรู้ของเสียงต่ำขึ้นอยู่กับโครงสร้างสเปกตรัมของเสียง กล่าวคือ องค์ประกอบของเสียงหวือหวาและอัตราส่วนของแอมพลิจูด ผมขอเตือนคุณว่าโอเวอร์โทนเป็นส่วนประกอบทั้งหมดของสเปกตรัมที่อยู่เหนือความถี่พื้นฐาน และโอเวอร์โทนที่ความถี่อยู่ในอัตราส่วนจำนวนเต็มที่มีพื้นฐานเรียกว่า ฮาร์โมนิกส์.
ดังที่ทราบกันดีว่าเพื่อให้ได้แอมพลิจูดและเฟสสเปกตรัมจำเป็นต้องทำการแปลงฟูริเยร์ของฟังก์ชันเวลา (t) นั่นคือการพึ่งพาความดันเสียง p ในเวลา เสื้อ
เมื่อใช้การแปลงฟูริเยร์ สัญญาณเวลาใดๆ สามารถแสดงเป็นผลรวม (หรืออินทิกรัล) ของสัญญาณฮาร์มอนิก (ไซนูซอยด์) อย่างง่าย และแอมพลิจูดและเฟสของส่วนประกอบเหล่านี้สร้างแอมพลิจูดและเฟสสเปกตรัมตามลำดับ

ด้วยความช่วยเหลือของอัลกอริธึมดิจิทัลสำหรับการแปลงฟูริเยร์อย่างรวดเร็ว (FFT หรือ FFT) ที่สร้างขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา การดำเนินการกำหนดสเปกตรัมสามารถทำได้ในโปรแกรมประมวลผลเสียงเกือบทุกโปรแกรม ตัวอย่างเช่น โปรแกรม SpectroLab โดยทั่วไปเป็นเครื่องวิเคราะห์ดิจิทัลที่ให้คุณพล็อตสเปกตรัมของแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณเพลงในรูปแบบต่างๆ แบบฟอร์มการนำเสนอสเปกตรัมอาจแตกต่างกัน แม้ว่าจะแสดงผลการคำนวณเดียวกันก็ตาม

รูปแสดงสเปกตรัมแอมพลิจูดของเครื่องดนตรีต่างๆ (ออสซิลโลแกรมที่แสดงในรูปก่อนหน้านี้) ในรูปแบบของการตอบสนองความถี่ การตอบสนองความถี่แสดงถึงการพึ่งพาแอมพลิจูดของโอเวอร์โทนในรูปแบบของระดับความดันเสียงในหน่วยเดซิเบลบนความถี่

บางครั้งสเปกตรัมจะถูกนำเสนอเป็นชุดของเสียงหวือหวาที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งมีแอมพลิจูดต่างกัน สเปกตรัมสามารถนำเสนอในรูปแบบของสเปกโตรแกรม โดยที่ความถี่จะถูกพล็อตตามแกนตั้ง เวลาจะถูกพล็อตตามแกนนอน และแอมพลิจูดจะแสดงด้วยความเข้มของสี

นอกจากนี้ยังมีรูปแบบการแสดงในรูปแบบของสเปกตรัมสามมิติ (สะสม) ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง
ในการสร้างสเปกตรัมที่แสดงในรูปก่อนหน้า ช่วงเวลาหนึ่งจะถูกเลือกในส่วนที่อยู่กับที่ของออสซิลโลแกรม และสเปกตรัมเฉลี่ยจะถูกคำนวณในช่วงเวลานี้ ยิ่งเซ็กเมนต์นี้มีขนาดใหญ่เท่าใด ความละเอียดความถี่ก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกัน รายละเอียดส่วนบุคคลของโครงสร้างชั่วคราวของสัญญาณอาจสูญหายไป (ทำให้เรียบขึ้น) สเปกตรัมที่อยู่กับที่ดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะของเครื่องดนตรีแต่ละชนิดและขึ้นอยู่กับกลไกของการผลิตเสียงในนั้น

ตัวอย่างเช่น ขลุ่ยใช้ไปป์ที่ปลายทั้งสองข้างเป็นตัวสะท้อน ดังนั้นจึงประกอบด้วยฮาร์โมนิกคู่และคี่ทั้งหมดในสเปกตรัม ในกรณีนี้ ระดับ (แอมพลิจูด) ของฮาร์โมนิกจะลดลงอย่างรวดเร็วตามความถี่ คลาริเน็ตใช้หลอดปิดที่ปลายด้านหนึ่งเป็นตัวสะท้อน ดังนั้นสเปกตรัมจึงมีฮาร์โมนิกที่แปลกประหลาดเป็นส่วนใหญ่ ท่อมีฮาร์โมนิกความถี่สูงจำนวนมากในสเปกตรัม ดังนั้นเสียงต่ำของเครื่องดนตรีเหล่านี้จึงแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง: ขลุ่ยนุ่มอ่อนโยนคลาริเน็ตหมองคล้ำหมองคล้ำแตรสว่างและคม

งานหลายร้อยชิ้นทุ่มเทให้กับการศึกษาอิทธิพลขององค์ประกอบสเปกตรัมของเสียงหวือหวาบนเสียงต่ำ เนื่องจากปัญหานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งต่อการออกแบบเครื่องดนตรีและอุปกรณ์อะคูสติกคุณภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเสียงสูง- อุปกรณ์ Fi และ High-End และสำหรับการประเมินการได้ยินของแผ่นเสียงและงานอื่น ๆ ยืนอยู่หน้าวิศวกรเสียง ประสบการณ์อันยาวนานของวิศวกรเสียงที่ยอดเยี่ยมของเรา - P.K. คอนดราชิน, V.G. ไดโนวา อี.วี. Nikulsky, S.G. Shugal และอื่น ๆ - สามารถให้ข้อมูลอันล้ำค่าเกี่ยวกับปัญหานี้ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากพวกเขาเขียนเกี่ยวกับเขาในหนังสือสิ่งที่พวกเขาต้องการจะปรารถนา)

เนื่องจากมีข้อมูลจำนวนมากมากและมักขัดแย้งกัน เราจะขออ้างอิงเพียงบางส่วนเท่านั้น
การวิเคราะห์โครงสร้างทั่วไปของสเปกตรัมของเครื่องมือต่างๆ ที่แสดงในรูปที่ 5 ทำให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:
- ในกรณีที่ไม่มีหรือขาดเสียงหวือหวาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรีจิสเตอร์ล่างเสียงต่ำจะน่าเบื่อว่างเปล่า - ตัวอย่างคือสัญญาณไซน์จากเครื่องกำเนิด
- การปรากฏตัวในสเปกตรัมของฮาร์โมนิกห้าถึงเจ็ดตัวแรกที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่เพียงพอจะทำให้ได้ความสมบูรณ์ของเสียงต่ำและความสมบูรณ์
- การลดทอนของฮาร์โมนิกแรกและการขยายของฮาร์โมนิกที่สูงกว่า (จากที่หกถึงเจ็ดและสูงกว่า) ให้เสียงต่ำ

การวิเคราะห์สเปกตรัมแอมพลิจูดของเครื่องดนตรีต่างๆ ทำให้สามารถสร้างได้ (Kuznetsov "Acoustics of Musical Instruments"):
- การเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่นของซองจดหมาย (เพิ่มแอมพลิจูดของกลุ่มหวือหวาบางกลุ่ม) ในช่วง 200 ... 700 Hz ช่วยให้คุณได้เฉดสีของความสมบูรณ์ความลึก
- เพิ่มขึ้นในช่วง 2.5 ... 3 kHz ให้เสียงต่ำ, ความดัง;
- การเพิ่มขึ้นในช่วง 3 ... 4.5 kHz ให้ความคมชัดของเสียงต่ำการเจาะ ฯลฯ

หนึ่งในความพยายามที่จะจำแนกคุณภาพของเสียงต่ำขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสเปกตรัมของเสียงที่แสดงอยู่ในภาพ

การทดลองหลายครั้งด้วยการประเมินคุณภาพเสียง (และด้วยเหตุนี้ เสียงต่ำ) ของระบบเสียงทำให้สามารถกำหนดอิทธิพลของค่าสูงสุดต่างๆ ในการตอบสนองต่อความถี่ต่อการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเสียงต่ำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การมองเห็นนั้นขึ้นอยู่กับแอมพลิจูด ตำแหน่งบนมาตราส่วนความถี่ และปัจจัย Q ของจุดสูงสุด-ลดลงบนซองจดหมายของสเปกตรัม (เช่น การตอบสนองความถี่) ในช่วงความถี่กลาง ธรณีประตูของการมองเห็นพีค เช่น ความเบี่ยงเบนจากระดับเฉลี่ย คือ 2 ... 3 เดซิเบล และความสามารถในการสังเกตได้ของการเปลี่ยนแปลงของเสียงต่ำที่พีคจะมากกว่าที่จุดต่ำสุด ความกว้างที่ลดลงที่แคบ (น้อยกว่า 1/3 อ็อกเทฟ) แทบจะมองไม่เห็นกับหู - เห็นได้ชัดว่านี่เป็นการอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันแคบลงอย่างแม่นยำจนห้องแนะนำการตอบสนองความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงต่างๆ และ หูคุ้นเคยกับพวกเขา

การจัดกลุ่มของเสียงหวือหวาออกเป็นกลุ่มที่มีรูปแบบมีผลกระทบอย่างมากโดยเฉพาะในด้านความไวในการได้ยินสูงสุด เนื่องจากเป็นตำแหน่งของพื้นที่รูปแบบที่ทำหน้าที่เป็นเกณฑ์หลักในการแยกแยะเสียงพูด การมีอยู่ของช่วงความถี่รูปแบบ (กล่าวคือ เน้นเสียงหวือหวา) จึงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการรับรู้เสียงต่ำของเครื่องดนตรีและเสียงร้อง: ตัวอย่างเช่น เป็นหมู่คณะในชั้นที่ 2 ... ต่อเสียงและเสียงเพลงของไวโอลิน รูปแบบที่สามนี้เด่นชัดเป็นพิเศษในสเปกตรัมของไวโอลิน Stradivari

ดังนั้น คำกล่าวของทฤษฎีคลาสสิกจึงเป็นความจริงอย่างแน่นอนว่าเสียงที่รับรู้ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสเปกตรัม นั่นคือตำแหน่งของเสียงหวือหวาบนมาตราส่วนความถี่และอัตราส่วนของแอมพลิจูด สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการปฏิบัติหลายอย่างในการทำงานกับเสียงในด้านต่างๆ โปรแกรมเพลงสมัยใหม่ทำให้ง่ายต่อการตรวจสอบด้วยตัวอย่างง่ายๆ ตัวอย่างเช่น ใน Sound Forge โดยใช้เครื่องกำเนิดเสียงในตัว คุณสามารถสังเคราะห์เสียงต่างๆ ด้วยองค์ประกอบสเปกตรัมที่แตกต่างกัน และฟังว่าเสียงต่ำเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร

ข้อสรุปที่สำคัญมากอีกสองประการดังต่อไปนี้:
- เสียงต่ำของเสียงเพลงและคำพูดเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของระดับเสียงและความสูงในการเคลื่อนย้าย

เมื่อคุณเปลี่ยนระดับเสียง การรับรู้ของเสียงต่ำจะเปลี่ยนไป ประการแรก ด้วยการเพิ่มแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนของเครื่องสั่นของเครื่องดนตรีต่างๆ (เครื่องสาย เมมเบรน สำรับ ฯลฯ) เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นเริ่มปรากฏขึ้น และสิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มคุณค่าของสเปกตรัมด้วยโอเวอร์โทนเพิ่มเติม รูปภาพแสดงสเปกตรัมของเปียโนที่ระดับความแรงของการกระแทกที่แตกต่างกัน โดยที่เส้นประจะทำเครื่องหมายส่วนเสียงของสเปกตรัม

ประการที่สอง ด้วยการเพิ่มระดับเสียง ความไวของระบบการได้ยินต่อการรับรู้ของความถี่ต่ำและความถี่สูงจะเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นเมื่อระดับเสียงเพิ่มขึ้น (สูงสุด 90 ... 92 เดซิเบลที่เหมาะสม) เสียงต่ำจะเต็มอิ่มและสมบูรณ์กว่าเสียงที่เงียบ ด้วยระดับเสียงที่เพิ่มขึ้น การบิดเบือนที่รุนแรงเริ่มส่งผลกระทบต่อแหล่งกำเนิดเสียงและระบบการได้ยิน ซึ่งทำให้เสียงต่ำลง

การวางท่วงทำนองยังเปลี่ยนเสียงต่ำที่รับรู้ ประการแรกสเปกตรัมหมดลงเนื่องจากเสียงหวือหวาบางส่วนตกอยู่ในช่วงที่ไม่ได้ยินที่สูงกว่า 15 ... 20 kHz; ประการที่สอง ในพื้นที่ความถี่สูง เกณฑ์การได้ยินจะสูงกว่ามาก และเสียงหวือหวาความถี่สูงจะไม่ได้ยิน ในเสียงที่มีความถี่ต่ำ (เช่น ในอวัยวะ) เสียงหวือหวาจะถูกขยายเนื่องจากความไวที่เพิ่มขึ้นของการได้ยินเป็นความถี่กลาง ดังนั้นเสียงที่บันทึกต่ำจึงให้เสียงที่ไพเราะกว่าเสียงบันทึกระดับกลาง ซึ่งไม่มีการขยายเสียงดังกล่าว หวือหวา ควรสังเกตว่าเนื่องจากความโค้งของความดังที่เท่ากันตลอดจนการสูญเสียความไวในการได้ยินต่อความถี่สูงนั้นส่วนใหญ่เป็นปัจเจก ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในการรับรู้ของเสียงต่ำเมื่อเปลี่ยนระดับเสียงและระดับเสียงก็แตกต่างกันมากสำหรับแต่ละคน .
อย่างไรก็ตาม ข้อมูลการทดลองที่สะสมจนถึงปัจจุบันทำให้สามารถเปิดเผยค่าคงที่ (ความเสถียร) ของเสียงต่ำได้ภายใต้เงื่อนไขหลายประการ ตัวอย่างเช่น เมื่อเปลี่ยนทำนองเพลงตามมาตราส่วนความถี่ เฉดสีของเสียงต่ำจะเปลี่ยนไป แต่โดยทั่วไปแล้ว เสียงต่ำของเครื่องดนตรีหรือเสียงจะรับรู้ได้ง่าย: เมื่อฟัง เช่น แซกโซโฟนหรือเครื่องดนตรีอื่นผ่าน เครื่องรับวิทยุทรานซิสเตอร์ คุณสามารถระบุเสียงต่ำได้ แม้ว่าสเปกตรัมจะบิดเบี้ยวอย่างมาก เมื่อฟังเครื่องดนตรีชนิดเดียวกันที่จุดต่างๆ ในห้องโถง เสียงของเครื่องดนตรีจะเปลี่ยนไปด้วย แต่คุณสมบัติพื้นฐานของเสียงต่ำที่มีอยู่ในเครื่องดนตรีนี้ยังคงอยู่

ความขัดแย้งเหล่านี้บางส่วนได้อธิบายไว้บางส่วนภายในกรอบของทฤษฎีสเปกตรัมของเสียงต่ำแบบคลาสสิก ตัวอย่างเช่น แสดงให้เห็นว่าเพื่อรักษาคุณสมบัติหลักของเสียงต่ำในระหว่างการเปลี่ยนตำแหน่ง (ถ่ายโอนตามมาตราส่วนความถี่) เป็นสิ่งสำคัญโดยพื้นฐานที่จะต้องรักษารูปร่างของซองจดหมายสเปกตรัมแอมพลิจูด (เช่น โครงสร้างรูปแบบ) ตัวอย่างเช่น รูปภาพแสดงให้เห็นว่าเมื่อสเปกตรัมถูกถ่ายโอนไปยังอ็อกเทฟในกรณีที่โครงสร้างซองจดหมายถูกรักษาไว้ (ตัวแปร "a") การแปรผันของเสียงต่ำจะมีความสำคัญน้อยกว่าเมื่อสเปกตรัมถูกถ่ายโอนโดยคงอัตราส่วนแอมพลิจูดไว้ (ตัวแปร "b")

สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าเสียงของคำพูด (สระ, พยัญชนะ) นั้นสามารถรับรู้ได้โดยไม่คำนึงถึงระดับเสียง (ความถี่ของโทนเสียงพื้นฐาน) หากยังคงรักษาการจัดเรียงของภูมิภาครูปแบบที่สัมพันธ์กันไว้

ดังนั้นเมื่อสรุปผลลัพธ์ที่ได้จากทฤษฎีเสียงต่ำแบบคลาสสิกโดยคำนึงถึงผลลัพธ์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราสามารถพูดได้ว่าเสียงต่ำนั้นแน่นอนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสเปกตรัมเฉลี่ยของเสียงอย่างมีนัยสำคัญ: จำนวนเสียงหวือหวาตำแหน่งสัมพัทธ์ ในระดับความถี่ ในอัตราส่วนของแอมพลิจูด นั่นคือ รูปร่างสเปกตรัมซอง (AFC) หรือมากกว่า จากการกระจายสเปกตรัมของพลังงานมากกว่าความถี่
อย่างไรก็ตาม เมื่อการทดลองครั้งแรกในการสังเคราะห์เสียงของเครื่องดนตรีเริ่มขึ้นในยุค 60 ความพยายามที่จะสร้างเสียงโดยเฉพาะของทรัมเป็ตตามองค์ประกอบที่รู้จักของสเปกตรัมเฉลี่ยกลับกลายเป็นว่าไม่ประสบความสำเร็จ - เสียงต่ำ ต่างจากเสียงเครื่องทองเหลืองโดยสิ้นเชิง เช่นเดียวกับความพยายามครั้งแรกในการสังเคราะห์เสียง ในช่วงเวลานี้ขึ้นอยู่กับโอกาสที่ได้รับจากเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์การพัฒนาทิศทางอื่นเริ่มต้นขึ้น - การสร้างการเชื่อมต่อระหว่างการรับรู้ของเสียงต่ำและโครงสร้างชั่วคราวของสัญญาณ
ก่อนดำเนินการตามผลลัพธ์ที่ได้รับในทิศทางนี้ ต้องกล่าวต่อไปนี้.
อันดับแรก. เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าเมื่อทำงานกับสัญญาณเสียง การรับข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบสเปกตรัมก็เพียงพอแล้ว เนื่องจากสามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบชั่วคราวได้เสมอโดยใช้การแปลงฟูริเยร์ และในทางกลับกัน อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างการแสดงแทนชั่วขณะและสเปกตรัมของสัญญาณนั้นมีอยู่ในระบบเชิงเส้นเท่านั้น และระบบการได้ยินเป็นระบบที่ไม่เชิงเส้นโดยพื้นฐาน ทั้งที่ระดับสัญญาณสูงและต่ำ ดังนั้นการประมวลผลข้อมูลในระบบการได้ยินจึงเกิดขึ้นควบคู่กันทั้งในโดเมนสเปกตรัมและโดเมนเวลา

นักพัฒนาอุปกรณ์อะคูสติกคุณภาพสูงต้องเผชิญกับปัญหานี้อย่างต่อเนื่องเมื่อการบิดเบือนของการตอบสนองความถี่ของระบบอะคูสติก ที่ 20 Hz ... 20 kHz เป็นต้น) และผู้เชี่ยวชาญหรือวิศวกรเสียงกล่าวว่า "ไวโอลินฟังดูเย็นชา" หรือ "เสียงที่ทำด้วยโลหะ" เป็นต้น ดังนั้นข้อมูลที่ได้จากบริเวณสเปกตรัมจึงไม่เพียงพอสำหรับระบบการได้ยิน จำเป็นต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างชั่วคราว ไม่น่าแปลกใจที่วิธีการวัดและประเมินอุปกรณ์อะคูสติกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา - มาตรวิทยาดิจิทัลใหม่ได้ปรากฏขึ้น ซึ่งทำให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ได้ถึง 30 ค่าทั้งในเวลาและในบริเวณสเปกตรัม
ดังนั้น ระบบการได้ยินควรได้รับข้อมูลเกี่ยวกับเสียงต่ำของสัญญาณดนตรีและคำพูดทั้งจากโครงสร้างชั่วคราวและสเปกตรัมของสัญญาณ
ที่สอง. ผลลัพธ์ทั้งหมดที่ได้รับข้างต้นในทฤษฎีคลาสสิกของเสียงต่ำ (ทฤษฎีเฮล์มโฮลทซ์) อิงจากการวิเคราะห์สเปกตรัมนิ่งที่ได้รับจากส่วนที่อยู่กับที่ของสัญญาณด้วยค่าเฉลี่ยบางอย่าง แต่โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งสำคัญคือแทบไม่มีชิ้นส่วนคงที่คงที่ใน สัญญาณดนตรีและคำพูดที่แท้จริง ดนตรีสดเป็นไดนามิกที่ต่อเนื่อง เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และนี่เป็นเพราะคุณสมบัติที่ลึกซึ้งของระบบการได้ยิน

การศึกษาสรีรวิทยาของการได้ยินทำให้สามารถระบุได้ว่าในระบบการได้ยิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่สูงกว่า มีเซลล์ประสาทที่เรียกว่า "ความแปลกใหม่" หรือ "การรับรู้" จำนวนมาก กล่าวคือ เซลล์ประสาทที่เปิดใช้งานและเริ่มดำเนินการ การคายประจุไฟฟ้าก็ต่อเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสัญญาณ (การเปิด ปิด เปลี่ยนระดับเสียง ระดับเสียง ฯลฯ) ถ้าสัญญาณอยู่นิ่ง เซลล์ประสาทเหล่านี้จะไม่เปิด และเซลล์ประสาทจำนวนจำกัดจะควบคุมสัญญาณ ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน: หากสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลงก็มักจะหยุดสังเกต
สำหรับการแสดงดนตรี ความซ้ำซากจำเจและความคงเส้นคงวาถือเป็นการทำลายล้าง: ผู้ฟังจะปิดเซลล์ประสาทของความแปลกใหม่และหยุดรับรู้ข้อมูล (สุนทรียศาสตร์ อารมณ์ ความหมาย ฯลฯ) ดังนั้นจึงมีพลวัตในการแสดงสดอยู่เสมอ (นักดนตรีและนักร้องใช้สัญญาณที่หลากหลาย การมอดูเลต - vibrato, ลูกคอ ฯลฯ )

นอกจากนี้ เครื่องดนตรีแต่ละชิ้น รวมถึงเสียงพากย์ มีระบบการผลิตเสียงพิเศษ ซึ่งกำหนดโครงสร้างชั่วคราวของสัญญาณและการเปลี่ยนแปลงของการเปลี่ยนแปลง การเปรียบเทียบโครงสร้างชั่วคราวของเสียงแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างพื้นฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระยะเวลาของทั้งสามส่วน - การโจมตี ส่วนที่อยู่กับที่ และการเสื่อม - ระยะเวลาและรูปร่างแตกต่างกันไปสำหรับเครื่องดนตรีทั้งหมด เครื่องเพอร์คัชชันมีส่วนที่หยุดนิ่งสั้นมาก เวลาโจมตี 0.5 ... 3 ms และเวลาสลายคือ 0.2 ... 1 s; สำหรับคนที่โค้งคำนับเวลาโจมตีคือ 30 ... 120 ms เวลาสลายคือ 0.15 ... 0.5 s; สำหรับอวัยวะการโจมตีคือ 50 ... 1,000 ms และการสลายตัวคือ 0.2 ... 2 s นอกจากนี้ รูปร่างของซองจดหมายชั่วคราวนั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐาน
การทดลองแสดงให้เห็นว่าหากคุณลบส่วนหนึ่งของโครงสร้างชั่วคราวที่สอดคล้องกับการโจมตีของเสียงหรือย้อนกลับการโจมตีและการสลายตัว (เล่นในทิศทางตรงกันข้าม) หรือแทนที่การโจมตีจากเครื่องมือหนึ่งด้วยการโจมตีจากอีกเครื่องหนึ่ง เป็นไปไม่ได้ที่จะจำเสียงต่ำของเครื่องดนตรีนี้ ดังนั้น สำหรับการรู้จำเสียงต่ำ ไม่เพียงแต่ส่วนที่อยู่กับที่ (สเปกตรัมเฉลี่ยซึ่งเป็นพื้นฐานของทฤษฎีเสียงต่ำแบบคลาสสิก) แต่ยังรวมถึงช่วงเวลาของการก่อตัวของโครงสร้างชั่วคราวตลอดจนระยะเวลาของการสลายตัว (การสลายตัว) ด้วยเช่นกัน องค์ประกอบ

แท้จริงแล้วเมื่อฟังในห้องใด ๆ การสะท้อนครั้งแรกมาถึงระบบหูหลังจากการโจมตีและได้ยินส่วนเริ่มต้นของส่วนที่อยู่กับที่แล้ว ในเวลาเดียวกัน กระบวนการก้องกังวานของห้องถูกซ้อนทับบนความเสื่อมของเสียงจากเครื่องดนตรี ซึ่งปิดบังเสียงอย่างมีนัยสำคัญ และโดยธรรมชาติ จะนำไปสู่การปรับเปลี่ยนการรับรู้ของเสียงต่ำ การได้ยินมีความเฉื่อยบางอย่างและเสียงสั้น ๆ จะถูกมองว่าเป็นการคลิก ดังนั้น ระยะเวลาของเสียงต้องมากกว่า 60 มิลลิวินาที เพื่อให้สามารถรับรู้ระดับเสียงและระดับเสียงตามนั้นได้ เห็นได้ชัดว่าค่าคงที่ควรจะใกล้เคียงกัน
อย่างไรก็ตาม เวลาระหว่างจุดเริ่มต้นของการมาถึงของเสียงตรงและช่วงเวลาของการมาถึงของการสะท้อนครั้งแรกนั้นเพียงพอที่จะรับรู้เสียงต่ำของเครื่องดนตรีแต่ละชิ้น - แน่นอนว่าสถานการณ์นี้กำหนดค่าคงที่ (ความเสถียร) การรับรู้เสียงต่ำของเครื่องดนตรีต่างๆ ในสภาวะการฟังที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ทำให้สามารถวิเคราะห์รายละเอียดที่เพียงพอเกี่ยวกับกระบวนการสร้างเสียงในเครื่องดนตรีต่างๆ และเพื่อเน้นคุณลักษณะทางเสียงที่สำคัญที่สุดซึ่งสำคัญที่สุดสำหรับการกำหนดเสียงต่ำ

โครงสร้างของสเปกตรัมนิ่ง (เฉลี่ย) ของมันมีผลอย่างมากต่อการรับรู้ของเสียงต่ำของเครื่องดนตรีหรือเสียง: องค์ประกอบของเสียงหวือหวา, ตำแหน่งบนมาตราส่วนความถี่, อัตราส่วนความถี่, การกระจายแอมพลิจูดและรูปร่างของซองจดหมาย ของสเปกตรัม การมีอยู่และรูปร่างของพื้นที่รูปแบบ ฯลฯ ยืนยันบทบัญญัติของทฤษฎีเสียงต่ำแบบคลาสสิกที่กำหนดไว้ในผลงานของเฮล์มโฮลทซ์อย่างเต็มที่
อย่างไรก็ตาม ข้อมูลการทดลองที่ได้รับในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คงที่ในโครงสร้างของเสียง และด้วยเหตุนี้ กระบวนการของการเผยแผ่ในช่วงเวลาของสเปกตรัม อย่างแรกเลยคือ ในระยะเริ่มต้นของเสียงโจมตี

กระบวนการเปลี่ยนสเปกตรัมในเวลาสามารถ "มองเห็น" ได้อย่างชัดเจนเป็นพิเศษด้วยความช่วยเหลือของสเปกโตรแกรมหรือสเปกตรัมสามมิติ (สามารถสร้างโดยใช้โปรแกรมแก้ไขเพลงส่วนใหญ่ Sound Forge, SpectroLab, Wave Lab ฯลฯ ) การวิเคราะห์เสียงของเครื่องมือต่าง ๆ ทำให้สามารถเปิดเผยลักษณะเฉพาะของกระบวนการของสเปกตรัม "แฉ" ตัวอย่างเช่น รูปภาพแสดงสเปกตรัมสามมิติของเสียงกระดิ่ง โดยที่ความถี่ในหน่วย Hz ถูกพล็อตไปตามแกนหนึ่ง และเวลาเป็นวินาทีในอีกแกนหนึ่ง ประการที่สาม แอมพลิจูดในหน่วยเดซิเบล กราฟแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากระบวนการขึ้น ตก และตกในช่วงเวลาของเปลือกสเปกตรัมเกิดขึ้นได้อย่างไร

การเปรียบเทียบการโจมตีของโทน C4 สำหรับเครื่องมือไม้ต่างๆ แสดงให้เห็นว่ากระบวนการสร้างการสั่นสะเทือนสำหรับเครื่องมือแต่ละชิ้นมีลักษณะพิเศษเฉพาะของตัวเอง:

คลาริเน็ตถูกครอบงำด้วยฮาร์โมนิกแปลก ๆ 1/3/5 และฮาร์มอนิกที่สามจะปรากฏในสเปกตรัมช้ากว่าครั้งแรก 30 ms จากนั้นฮาร์โมนิกที่สูงขึ้นจะค่อยๆ "เรียง";
- สำหรับโอโบ การสร้างการสั่นเริ่มต้นด้วยฮาร์โมนิกที่สองและสาม จากนั้นครั้งที่สี่จะปรากฏขึ้น และหลังจาก 8 มิลลิวินาที ฮาร์มอนิกแรกเริ่มปรากฏขึ้น
- ฮาร์โมนิกแรกปรากฏในฟลุตในตอนแรก จากนั้นหลังจาก 80 มิลลิวินาที ฮาร์มอนิกทั้งหมดจะค่อยๆ เข้ามา

รูปภาพแสดงกระบวนการสร้างการสั่นสะเทือนสำหรับกลุ่มเครื่องดนตรีทองเหลือง ได้แก่ ทรัมเป็ต ทรอมโบน แตรฝรั่งเศส และทูบา

ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจน:
- ทรัมเป็ตมีลักษณะกะทัดรัดของกลุ่มฮาร์โมนิกที่สูงกว่า ทรอมโบนมีฮาร์โมนิกแรก จากนั้นเป็นอันแรก และหลังจาก 10 มิลลิวินาที จะเป็นเสียงที่สองและสาม สำหรับแตรทูบาและฮอร์นฝรั่งเศสนั้นสามารถมองเห็นความเข้มข้นของพลังงานในสามฮาร์โมนิกแรกได้

การวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการของการโจมตีด้วยเสียงขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพของการผลิตเสียงในเครื่องมือที่กำหนดอย่างมีนัยสำคัญ:
- จากการใช้ที่อุดหูหรือกกซึ่งแบ่งออกเป็นเดี่ยวหรือคู่
- จากท่อรูปแบบต่างๆ (เกจวัดแคบตรงหรือเกจทรงกรวยกว้าง) เป็นต้น

สิ่งนี้กำหนดจำนวนฮาร์โมนิก เวลาที่ปรากฏ ความเร็วของการจัดแนวแอมพลิจูด และดังนั้น รูปร่างของซองของโครงสร้างชั่วคราวของเสียง เครื่องดนตรีบางชนิด เช่น ขลุ่ย

ซองจดหมายในช่วงการโจมตีมีลักษณะชี้แจงที่ราบรื่น และในบางตัวอย่างเช่น บาสซูน จังหวะจะมองเห็นได้ชัดเจน ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุของความแตกต่างที่สำคัญของเสียงต่ำ

ในระหว่างการจู่โจม ฮาร์โมนิกที่สูงกว่าบางครั้งอาจอยู่เหนือระดับพื้นฐาน ดังนั้นความผันผวนของระดับเสียงจึงสามารถเกิดขึ้นได้ ระยะและดังนั้น ระดับเสียงของระดับเสียงทั้งหมดจะค่อยๆ เรียงกัน บางครั้งการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะเหล่านี้เป็นเสมือนการสุ่ม สัญญาณทั้งหมดเหล่านี้ช่วยให้ระบบการได้ยิน "รับรู้" เสียงต่ำของเครื่องดนตรีเฉพาะในช่วงเวลาเริ่มต้นของการฟัง

ในการประเมินเสียงต่ำ ไม่เพียงแต่ช่วงเวลาของการจดจำเท่านั้น (นั่นคือ ความสามารถในการแยกแยะเครื่องดนตรีหนึ่งจากอีกเครื่องหนึ่ง) แต่ยังรวมถึงความสามารถในการประเมินการเปลี่ยนแปลงของเสียงต่ำในกระบวนการแสดงด้วย ที่นี่ พลวัตของการเปลี่ยนแปลงในเปลือกสเปกตรัมในเวลามีบทบาทสำคัญในทุกขั้นตอนของการเกิดเสียง: การโจมตี ส่วนที่อยู่นิ่ง การเสื่อมสลาย
ธรรมชาติของพฤติกรรมของเสียงหวือหวาแต่ละอันในเวลายังมีข้อมูลที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับเสียงต่ำ ตัวอย่างเช่น ในการส่งเสียงระฆัง พลวัตของการเปลี่ยนแปลงนั้นมองเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษ ทั้งในองค์ประกอบของสเปกตรัมและในธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงในเวลาของแอมพลิจูดของหวือหวาแต่ละอัน: ถ้าในช่วงเวลาแรกหลังจากการนัดหยุดงาน , องค์ประกอบสเปกตรัมหลายสิบองค์ประกอบสามารถมองเห็นได้ชัดเจนในสเปกตรัม ซึ่งสร้างลักษณะที่มีเสียงดังของเสียงต่ำ จากนั้นหลังจากนั้นไม่กี่วินาที เสียงหวือหวาหลักหลายอย่างยังคงอยู่ในสเปกตรัม (โทนเสียงหลัก อ็อกเทฟ ดูโอเดซิมา และไมเนอร์ที่สามในสองอ็อกเทฟ) ส่วนที่เหลือจะผุกร่อนและทำให้เกิดเสียงต่ำที่มีสีพิเศษ

ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดของเสียงหวือหวาหลักในเวลาที่ระฆังแสดงอยู่ในรูป จะเห็นได้ว่ามันมีลักษณะเฉพาะโดยการโจมตีระยะสั้นและระยะเวลาการสลายตัวที่ยาวนาน ในขณะที่ความเร็วของการมาถึงและการเสื่อมของเสียงหวือหวาของคำสั่งต่างๆ และลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดเมื่อเวลาผ่านไปจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ พฤติกรรมของหวือหวาที่แตกต่างกันในเวลาขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องดนตรี: ในเสียงของแกรนด์เปียโน ออร์แกน กีตาร์ ฯลฯ กระบวนการเปลี่ยนแอมพลิจูดของโอเวอร์โทนมีลักษณะที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์เสียงด้วยคอมพิวเตอร์แบบเสริม โดยคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของการปรับใช้เสียงหวือหวาแต่ละรายการในเวลา ทำให้ได้เสียงที่ "สำคัญ" มากขึ้น

คำถามเกี่ยวกับพลวัตของการเปลี่ยนแปลงซึ่งเสียงหวือหวาที่มีข้อมูลเกี่ยวกับเสียงต่ำนั้นสัมพันธ์กับการมีอยู่ของแถบการได้ยินที่สำคัญ เยื่อเบซิลาร์ในโคเคลียทำหน้าที่เป็นตัวกรองแบนด์พาส ซึ่งแบนด์วิดท์จะขึ้นอยู่กับความถี่: สูงกว่า 500 เฮิรตซ์ จะอยู่ที่ประมาณ 1/3 ของอ็อกเทฟ ต่ำกว่า 500 เฮิรตซ์ คือประมาณ 100 เฮิรตซ์ แบนด์วิดธ์ของตัวกรองการได้ยินเหล่านี้เรียกว่า "แบนด์วิดธ์ที่สำคัญ" (มีหน่วยวัดพิเศษ 1 barc ซึ่งเท่ากับแบนด์วิดท์ในช่วงความถี่ที่ได้ยินทั้งหมด)
ภายในช่วงวิกฤต การได้ยินจะรวมข้อมูลเสียงที่ได้รับ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการปิดบังการได้ยินด้วย หากเราวิเคราะห์สัญญาณที่เอาท์พุตของตัวกรองเสียง เราจะเห็นว่าฮาร์โมนิกห้าถึงเจ็ดรายการแรกในสเปกตรัมเสียงของเครื่องดนตรีใดๆ มักจะตกอยู่ในแถบวิกฤตของมันเอง เนื่องจากในกรณีดังกล่าวอยู่ห่างกันมากพอ พวกเขาบอกว่าฮาร์โมนิก "แฉ" โดยระบบการได้ยิน การปล่อยเซลล์ประสาทที่เอาต์พุตของตัวกรองดังกล่าวจะซิงโครไนซ์กับช่วงเวลาของแต่ละฮาร์โมนิก

ฮาร์โมนิกที่อยู่เหนือระดับที่เจ็ดมักจะอยู่ใกล้กันมากพอในระดับความถี่ และฮาร์โมนิกหลายตัวไม่ได้ "ปรับใช้" โดยระบบการได้ยินภายในช่วงวิกฤตหนึ่ง และได้สัญญาณที่ซับซ้อนที่เอาต์พุตของตัวกรองการได้ยิน การปลดปล่อยเซลล์ประสาทในกรณีนี้จะซิงโครไนซ์กับความถี่ของซองจดหมายเช่น เสียงหลัก

ดังนั้น กลไกของการประมวลผลข้อมูลโดยระบบการได้ยินสำหรับฮาร์โมนิกที่ปรับใช้และไม่ได้ปรับใช้นั้นค่อนข้างแตกต่างกัน: ในกรณีแรก ข้อมูลจะถูกใช้ "ทันเวลา" ในครั้งที่สอง "เข้าที่"

ฮาร์โมนิก 15 ถึง 18 ตัวแรกมีบทบาทสำคัญในการจดจำระดับเสียง ดังที่แสดงในบทความก่อนหน้า การทดลองโดยใช้คอมพิวเตอร์สังเคราะห์เสียงสังเคราะห์แสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมของฮาร์โมนิกเฉพาะเหล่านี้มีผลกระทบที่สำคัญที่สุดต่อการเปลี่ยนแปลงของเสียงต่ำ
ดังนั้นในการศึกษาจำนวนหนึ่ง จึงเสนอให้พิจารณาขนาดของเสียงต่ำเท่ากับสิบห้าถึงสิบแปด และการประเมินการเปลี่ยนแปลงตามมาตราส่วนนี้เป็นหนึ่งในความแตกต่างพื้นฐานระหว่างเสียงต่ำและลักษณะดังกล่าวของการรับรู้ทางหู เป็นระดับเสียงหรือความดัง ซึ่งสามารถปรับขนาดได้ด้วยพารามิเตอร์สองหรือสามตัว (เช่น ระดับเสียง) ขึ้นอยู่กับความเข้ม ความถี่ และระยะเวลาของสัญญาณเป็นหลัก

เป็นที่ทราบกันดีว่าหากมีฮาร์โมนิกเพียงพอในสเปกตรัมสัญญาณที่มีตัวเลขตั้งแต่ 7 ถึง 15 ... 18 โดยมีแอมพลิจูดขนาดใหญ่เพียงพอเช่นสำหรับทรัมเป็ต, ไวโอลิน, ท่อกกของอวัยวะ ฯลฯ เสียงต่ำจะถูกมองว่าสดใสเปล่งเสียงแหลม ฯลฯ หากสเปกตรัมประกอบด้วยฮาร์โมนิกที่ต่ำกว่าเป็นหลักเช่นสำหรับทูบา, ฮอร์นฝรั่งเศส, ทรอมโบน, เสียงต่ำจะมีลักษณะเป็นสีเข้ม, หมองคล้ำ ฯลฯ คลาริเน็ตซึ่งมีฮาร์โมนิกแปลก ๆ ครอบงำในสเปกตรัม มีสีค่อนข้าง "จมูก" ฯลฯ
ตามมุมมองสมัยใหม่ บทบาทที่สำคัญที่สุดสำหรับการรับรู้ของเสียงต่ำคือการเปลี่ยนแปลงพลวัตของการกระจายพลังงานสูงสุดระหว่างเสียงหวือหวาของสเปกตรัม

ในการประมาณค่าพารามิเตอร์นี้ ได้มีการแนะนำแนวคิดของ "สเปกตรัมเซนทรอยด์" ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นจุดกึ่งกลางของการกระจายพลังงานสเปกตรัมของเสียง บางครั้งถูกกำหนดให้เป็น "จุดสมดุล" ของสเปกตรัม วิธีตรวจสอบคือคำนวณค่าของความถี่เฉลี่ยบางค่า:

โดยที่ Ai คือแอมพลิจูดของส่วนประกอบสเปกตรัม fi คือความถี่
สำหรับตัวอย่างที่แสดงในรูป ค่าเซนทรอยด์นี้คือ 200 Hz

F = (8 x 100 + 6 x 200 + 4 x 300 + 2 x 400) / (8 + 6 + 4 + 2) = 200

การเปลี่ยนเซนทรอยด์ไปสู่ความถี่สูงนั้นให้ความรู้สึกว่าเป็นการเพิ่มความสว่างของเสียงต่ำ
อิทธิพลที่มีนัยสำคัญของการกระจายพลังงานสเปกตรัมในช่วงความถี่และการเปลี่ยนแปลงของเวลาที่มีต่อการรับรู้ของเสียงต่ำอาจเกี่ยวข้องกับประสบการณ์ในการจดจำเสียงพูดโดยลักษณะรูปแบบ ซึ่งนำข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มข้นของพลังงานในภูมิภาคต่างๆ ของ สเปกตรัม (ไม่ทราบว่าอะไรเป็นหลัก)
ความสามารถในการได้ยินนี้มีความสำคัญเมื่อประเมินเสียงต่ำของเครื่องดนตรี เนื่องจากการมีอยู่ของบริเวณรูปแบบเป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องดนตรีส่วนใหญ่ เช่น ไวโอลินในภูมิภาค 800 ... 1,000 Hz และ 2800 ... 4000 Hz, 1400 .. . 2000 Hz สำหรับคลาริเน็ต ฯลฯ
ดังนั้นตำแหน่งและพลวัตของการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปจึงส่งผลต่อการรับรู้ถึงลักษณะเฉพาะของเสียงต่ำ
เป็นที่ทราบกันดีว่าการมีอยู่ของรูปแบบการร้องเพลงที่สูงส่งมีผลอย่างไรต่อการรับรู้เสียงต่ำของเสียงร้องเพลง (ในช่วง 2100… 2500 Hz สำหรับเบส, 2500… 2800 Hz สำหรับเทเนอร์ 3000… 3500 Hz สำหรับเสียงโซปราโน ). ในบริเวณนี้ นักร้องโอเปร่ามีสมาธิมากถึง 30% ของพลังงานเสียง ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงความดังสนั่นและการบินของเสียง การลบรูปแบบการร้องเพลงออกจากการบันทึกเสียงต่าง ๆ ด้วยความช่วยเหลือของตัวกรอง (การทดลองเหล่านี้ดำเนินการในการวิจัยของ Prof. VP Morozov) แสดงให้เห็นว่าเสียงต่ำจะทื่อทึบและเฉื่อยชา

การเปลี่ยนเสียงต่ำเมื่อเปลี่ยนระดับเสียงของการแสดงและการเคลื่อนย้ายในระดับเสียงจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของเซนทรอยด์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของจำนวนเสียงหวือหวา
ตัวอย่างของการเปลี่ยนตำแหน่งของเซนทรอยด์สำหรับเสียงไวโอลินที่มีความสูงต่างกันแสดงในรูปภาพ (abscissa แสดงความถี่ของเซนทรอยด์ในสเปกตรัม)
จากการศึกษาพบว่าเครื่องดนตรีหลายชนิดมีความสัมพันธ์ที่เกือบจะซ้ำซากจำเจระหว่างการเพิ่มความเข้ม (ความดัง) และการเปลี่ยนแปลงของเซนทรอยด์ไปยังบริเวณความถี่สูง เนื่องจากการที่เสียงต่ำจะสว่างขึ้น

เห็นได้ชัดว่าเมื่อสังเคราะห์เสียงและสร้างองค์ประกอบคอมพิวเตอร์ต่างๆ เราควรคำนึงถึงความสัมพันธ์แบบไดนามิกระหว่างความเข้มและตำแหน่งของเซนทรอยด์ในสเปกตรัมเพื่อให้ได้เสียงที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น
ในที่สุด ความแตกต่างในการรับรู้ของเสียงต่ำและเสียงจริงกับ "ระดับเสียงเสมือน" กล่าวคือ เสียง ความสูงของสมองที่ "สมบูรณ์" ตามเสียงหวือหวาจำนวนเต็มของสเปกตรัม (ซึ่งเป็นเรื่องปกติ ตัวอย่างเช่น สำหรับเสียงระฆัง) สามารถอธิบายได้ในแง่ของตำแหน่งของเซนทรอยด์สเปกตรัม เนื่องจากเสียงเหล่านี้มีค่าความถี่ของโทนเสียงหลัก กล่าวคือ ระดับเสียงอาจเท่ากัน และตำแหน่งของเซนทรอยด์จะแตกต่างกันเนื่องจากองค์ประกอบของเสียงหวือหวาต่างกัน ดังนั้น การรับรู้ของเสียงต่ำจะแตกต่างกัน
เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าเมื่อสิบกว่าปีที่แล้วมีการเสนอพารามิเตอร์ใหม่สำหรับการวัดอุปกรณ์อะคูสติกคือสเปกตรัมสามมิติของการกระจายพลังงานในความถี่และในเวลาที่เรียกว่าการกระจาย Wigner ซึ่งค่อนข้างใช้งานอย่างแข็งขัน โดยบริษัทต่างๆ เพื่อประเมินอุปกรณ์ เนื่องจากตามประสบการณ์ที่แสดง ช่วยให้คุณจับคู่คุณภาพเสียงได้ดีที่สุด เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติข้างต้นของระบบการได้ยินเพื่อใช้พลวัตของการเปลี่ยนแปลงในลักษณะพลังงานของสัญญาณเสียงเพื่อกำหนดเสียงต่ำ สันนิษฐานได้ว่าพารามิเตอร์ของการแจกแจงของ Wigner นี้มีประโยชน์สำหรับการประเมินเครื่องดนตรี

การประเมินเสียงต่ำของเครื่องมือต่าง ๆ นั้นเป็นอัตนัยเสมอ แต่ถ้าเมื่อประเมินระดับเสียงและความดัง เป็นไปได้บนพื้นฐานของการประเมินส่วนตัวเพื่อจัดเรียงเสียงในระดับหนึ่ง (และแม้กระทั่งแนะนำหน่วยการวัดพิเศษ "การนอนหลับ " สำหรับความดังและ "ชอล์ก" สำหรับระดับเสียง) การประเมินเสียงต่ำเป็นงานที่ยากกว่ามาก โดยปกติ สำหรับการประเมินอัตนัยของเสียงต่ำ ผู้ฟังจะนำเสนอคู่ของเสียงที่เหมือนกันในระดับเสียงและความดัง และพวกเขาจะถูกขอให้จัดเรียงเสียงเหล่านี้ในระดับต่างๆ ระหว่างลักษณะเชิงพรรณนาที่ต่างกัน: "สว่าง" / "มืด" "เปล่งออกมา" / "ทื่อ" เป็นต้น ... (เราจะพูดถึงการเลือกคำศัพท์ต่าง ๆ เพื่ออธิบายเสียงต่ำและคำแนะนำของมาตรฐานสากลในประเด็นนี้อย่างแน่นอน)
อิทธิพลที่มีนัยสำคัญต่อการกำหนดพารามิเตอร์ของเสียง เช่น ระดับเสียง เสียงต่ำ ฯลฯ เกิดขึ้นจากพฤติกรรมชั่วขณะของฮาร์โมนิกห้าหรือเจ็ดตัวแรก เช่นเดียวกับฮาร์โมนิก "ที่ไม่ได้ใช้งาน" จำนวนหนึ่งจนถึงลำดับที่ 15 . ..วันที่ 17..
อย่างไรก็ตาม ดังที่ทราบจากกฎทั่วไปของจิตวิทยา ความจำระยะสั้นของบุคคลสามารถทำงานพร้อมกันได้ไม่เกินเจ็ดหรือแปดสัญลักษณ์ ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่ามีการใช้คุณลักษณะที่สำคัญไม่เกินเจ็ดแปดอย่างในการจดจำและการประเมินเสียงต่ำ
ความพยายามที่จะสร้างสัญญาณเหล่านี้โดยการจัดระบบและหาค่าเฉลี่ยผลลัพธ์ของการทดลอง เพื่อค้นหามาตราส่วนทั่วไปซึ่งเราสามารถระบุเสียงต่ำของเครื่องดนตรีต่าง ๆ เพื่อเชื่อมโยงมาตราส่วนเหล่านี้กับลักษณะเฉพาะของเสียงชั่วขณะต่าง ๆ ได้ถูกสร้างขึ้นมาเป็นเวลานาน เวลา.

ผลงานที่มีชื่อเสียงที่สุดชิ้นหนึ่งคือผลงานของ Grey (1977) ซึ่งมีการเปรียบเทียบทางสถิติจากการประมาณลักษณะต่างๆ ของเสียงต่ำของเครื่องดนตรีประเภทเครื่องสายต่างๆ ไม้ เครื่องเพอร์คัชชัน ฯลฯ เสียงถูกสังเคราะห์บนคอมพิวเตอร์ซึ่ง ทำให้สามารถเปลี่ยนข้อกำหนดชั่วขณะและสเปกตรัมได้ การจำแนกประเภทของลักษณะเฉพาะของเสียงต่ำดำเนินการในพื้นที่สามมิติ (มุมฉาก) โดยที่รายการต่อไปนี้ได้รับเลือกให้เป็นเครื่องชั่งที่ใช้ทำการประเมินเปรียบเทียบระดับความคล้ายคลึงกันของลักษณะเฉพาะของเสียงต่ำ (ตั้งแต่ 1 ถึง 30)

มาตราส่วนแรกคือค่าของเซนทรอยด์ของสเปกตรัมแอมพลิจูด (สเกลแสดงการเปลี่ยนแปลงของเซนทรอยด์ นั่นคือ พลังงานสเปกตรัมสูงสุดจากฮาร์โมนิกต่ำไปสูง)
- ประการที่สองคือความบังเอิญของความผันผวนของสเปกตรัมเช่น ระดับของความบังเอิญของการแนะนำและการพัฒนาเสียงหวือหวาของสเปกตรัม
- สาม - ระดับของการปรากฏตัวของพลังงานเสียงความถี่สูงที่ไม่ใช่ฮาร์มอนิกที่มีแอมพลิจูดต่ำในช่วงระยะเวลาการโจมตี

การประมวลผลผลลัพธ์ที่ได้รับโดยใช้ชุดซอฟต์แวร์พิเศษสำหรับการวิเคราะห์คลัสเตอร์ทำให้สามารถเปิดเผยความเป็นไปได้ของการจำแนกประเภทเครื่องมือที่ชัดเจนโดยเสียงต่ำภายในพื้นที่สามมิติที่เสนอ

ความพยายามในการมองเห็นความแตกต่างของเสียงต่ำของเสียงเครื่องดนตรีตามการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมในช่วงการโจมตีได้ดำเนินการในผลงานของ Pollard (1982) ผลลัพธ์จะแสดงในรูป

พื้นที่โทนสีสามมิติ

การค้นหาวิธีการปรับขนาดเสียงต่ำหลายมิติและการสร้างการเชื่อมต่อกับลักษณะสเปกตรัมของเสียงกำลังดำเนินต่อไปอย่างแข็งขัน ผลลัพธ์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการสังเคราะห์เสียงของคอมพิวเตอร์ การสร้างองค์ประกอบดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ สำหรับการแก้ไขเสียงและการประมวลผลในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมเสียง เป็นต้น

เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าในตอนต้นของศตวรรษ Arnold Schoenberg นักประพันธ์เพลงผู้ยิ่งใหญ่แห่งศตวรรษที่ 20 ได้แสดงความคิดที่ว่า "... หากเราถือว่า pitch เป็นหนึ่งในมิติของเสียงต่ำ และดนตรีสมัยใหม่ก็ถูกสร้างขึ้นจากรูปแบบต่างๆ ของสิ่งนี้ มิติ ทำไมไม่ลองใช้มิติเสียงต่ำอื่น ๆ เพื่อสร้างองค์ประกอบ " แนวคิดนี้กำลังถูกนำไปใช้ในงานของนักแต่งเพลงที่สร้างเพลงสเปกตรัม (electroacoustic) นั่นคือเหตุผลที่ความสนใจในปัญหาของการรับรู้เสียงต่ำและการเชื่อมต่อกับลักษณะวัตถุประสงค์ของเสียงนั้นสูงมาก

ดังนั้น ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าหากในช่วงแรกของการศึกษาการรับรู้ของเสียงต่ำ (ตามทฤษฎีคลาสสิกของเฮล์มโฮลทซ์) มีการเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างการเปลี่ยนแปลงของเสียงต่ำและการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบสเปกตรัมของส่วนที่อยู่กับที่ของ เสียง (องค์ประกอบของเสียงหวือหวาอัตราส่วนของความถี่และแอมพลิจูด ฯลฯ ) จากนั้นช่วงที่สองของการศึกษาเหล่านี้ (ตั้งแต่ต้นปี 60) ทำให้สามารถกำหนดความสำคัญพื้นฐานของลักษณะสเปกตรัมและเวลาได้

นี่คือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเปลือกเวลาในทุกขั้นตอนของการพัฒนาเสียง: การโจมตี (ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจดจำเสียงต่ำของแหล่งต่าง ๆ ) ส่วนที่อยู่กับที่และการสลายตัว นี่คือการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกในช่วงเวลาของเปลือกสเปกตรัม รวมถึง การเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมเซนทรอยด์ เช่น การเปลี่ยนแปลงสูงสุดของพลังงานสเปกตรัมในเวลาเช่นเดียวกับการพัฒนาในช่วงเวลาของแอมพลิจูดของส่วนประกอบสเปกตรัมโดยเฉพาะอย่างยิ่งฮาร์โมนิก "ที่ไม่ได้เปิด" ห้าถึงเจ็ดรายการแรกของสเปกตรัม

ปัจจุบัน ระยะที่ 3 ของการศึกษาปัญหาเสียงต่ำได้เริ่มขึ้นแล้ว ศูนย์วิจัยได้ย้ายไปสู่การศึกษาอิทธิพลของคลื่นความถี่ ตลอดจนการใช้เกณฑ์จิตฟิสิกส์ในการจำแนกเสียงต่ำที่เป็นรากฐานของกลไกทั่วไปในการจดจำภาพเสียง (จัดกลุ่มเป็นสตรีม ประเมินความบังเอิญ ฯลฯ)

Timbre และสเปกตรัมเฟส

ผลลัพธ์ทั้งหมดข้างต้นในการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างเสียงต่ำที่รับรู้และลักษณะทางเสียงของสัญญาณสัมพันธ์กับสเปกตรัมแอมพลิจูด แม่นยำยิ่งขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในซองสเปกตรัม (โดยพื้นฐานแล้วการกระจัดของศูนย์กลางพลังงานของสเปกตรัมแอมพลิจูด- centroid) และเวลาแฉของเสียงหวือหวาแต่ละรายการ

มีงานทำมากที่สุดในทิศทางนี้และได้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจมากมาย ตามที่ระบุไว้แล้ว เป็นเวลาเกือบร้อยปี ความคิดเห็นของเฮล์มโฮลทซ์ที่ว่าระบบการได้ยินของเราไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงในความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างเสียงหวือหวาของแต่ละบุคคลในจิตอะคูสติก อย่างไรก็ตาม ข้อมูลการทดลองได้ค่อยๆ สะสมว่าเครื่องช่วยฟังมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างส่วนประกอบสัญญาณต่างๆ (ผลงานของ Schroeder, Hartmann เป็นต้น)

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พบว่าเกณฑ์การได้ยินเพื่อเปลี่ยนเฟสในสัญญาณสองและสามองค์ประกอบในความถี่ต่ำและปานกลางคือ 10 ... 15 องศา

สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนาลำโพงเฟสเชิงเส้นจำนวนมากในทศวรรษ 1980 ดังที่ทราบจากทฤษฎีทั่วไปของระบบ สำหรับการส่งสัญญาณที่ไม่บิดเบี้ยว จำเป็นต้องมีการสังเกตความคงตัวของโมดูลัสของฟังก์ชันการถ่ายโอน กล่าวคือ การตอบสนองความถี่ (ซองสเปกตรัมแอมพลิจูด) และการพึ่งพาเชิงเส้นของสเปกตรัมเฟสบนความถี่เช่น φ (ω) = -ωТ.

อันที่จริงถ้าขอบเขตแอมพลิจูดของสเปกตรัมยังคงที่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นการบิดเบือนของสัญญาณเสียงไม่ควรเกิดขึ้นในกรณีนี้ ข้อกำหนดสำหรับการรักษาความเป็นเส้นตรงของเฟสตลอดช่วงความถี่ทั้งหมด ดังที่แสดงโดยการวิจัยของ Blauert กลายเป็นว่ามากเกินไป พบว่าการได้ยินตอบสนองต่ออัตราการเปลี่ยนแปลงเฟสเป็นหลัก (เช่น อนุพันธ์ของความถี่) ซึ่งเรียกว่า " เวลาล่าช้าของกลุ่ม ": τ = dφ (ω) / dω.

อันเป็นผลมาจากการตรวจสอบอัตนัยจำนวนมาก เกณฑ์การได้ยินของการบิดเบือน GDT (กล่าวคือ การเบี่ยงเบนของ Δτ จากค่าคงที่ของมัน) ถูกสร้างขึ้นสำหรับสัญญาณเสียงพูด ดนตรี และสัญญาณรบกวนต่างๆ เกณฑ์การได้ยินเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความถี่และในพื้นที่ที่มีความไวต่อการได้ยินสูงสุดคือ 1 ... 1.5 ms ดังนั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในการสร้างอุปกรณ์อะคูสติก Hi-Fi พวกเขาจะได้รับคำแนะนำจากเกณฑ์การได้ยินดังกล่าวเป็นหลักสำหรับการบิดเบือนของความล่าช้าของกลุ่ม

ประเภทของรูปคลื่นที่อัตราส่วนเฟสต่างๆ ของเสียงหวือหวา สีแดง - หวือหวาทั้งหมดมีเฟสเริ่มต้นเหมือนกัน สีน้ำเงิน - เฟสจะถูกสุ่มแจก

ดังนั้น หากความสัมพันธ์ของเฟสมีผลกระทบต่อการตรวจจับระดับเสียง ก็อาจคาดว่าจะมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการจดจำเสียงต่ำเช่นกัน

สำหรับการทดลอง เสียงจะถูกเลือกด้วยโทนเสียงพื้นฐานที่ 27.5 และ 55 Hz และโอเวอร์โทนหนึ่งร้อยเสียง โดยมีอัตราส่วนแอมพลิจูดที่สม่ำเสมอตามแบบฉบับของเสียงเปียโน ในเวลาเดียวกัน โทนเสียงที่มีความหวือหวาที่กลมกลืนกันอย่างเคร่งครัดก็ถูกตรวจสอบเช่นกัน และด้วยลักษณะพิเศษที่ไม่สอดคล้องกันของเสียงเปียโนซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความตึงที่จำกัดของสาย สาย ความไม่สม่ำเสมอของเสียง การสั่นตามยาวและการบิดเป็นเกลียว เป็นต้น

เสียงที่อยู่ระหว่างการศึกษาถูกสังเคราะห์เป็นผลรวมของเสียงหวือหวา: X (t) = ΣA (n) บาป
สำหรับการทดลองทางหู เลือกอัตราส่วนต่อไปนี้ของเฟสเริ่มต้นสำหรับเสียงหวือหวาทั้งหมด:
- A - เฟสไซน์, เฟสเริ่มต้นถูกนำมาเท่ากับศูนย์สำหรับหวือหวาทั้งหมด φ (n, 0) = 0;
- B - เฟสทางเลือก (ไซน์สำหรับคู่และโคไซน์สำหรับคี่), เฟสเริ่มต้น φ (n, 0) = π / 4 [(- 1) n + 1];
- С - การกระจายแบบสุ่มของเฟส เฟสเริ่มต้นในกรณีนี้จะแปรผันแบบสุ่มในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 2π

ในการทดลองชุดแรก เสียงหวือหวาทั้งหมด 100 เสียงมีแอมพลิจูดเท่ากัน แต่เฟสต่างกันเท่านั้น (โทนเสียงพื้นฐาน 55 Hz) ในเวลาเดียวกัน เสียงที่ได้ยินกลับกลายเป็นแตกต่างออกไป:
- ในกรณีแรก (A) จะได้ยินช่วงเวลาที่ชัดเจน
- ในวินาที (B) ระดับเสียงต่ำและได้ยินอีกระดับหนึ่งสูงกว่าระดับแรก (แม้ว่าระดับเสียงจะไม่ชัดเจน)
- ในที่สาม (C) - เสียงต่ำกลายเป็นมากขึ้น

ควรสังเกตว่าเสียงพิทช์ที่สองนั้นได้ยินด้วยหูฟังเท่านั้น เมื่อฟังผ่านลำโพง สัญญาณทั้งสามจะต่างกันในโทนเสียงเท่านั้น

ปรากฏการณ์นี้ - การเปลี่ยนแปลงในระดับเสียงเมื่อเฟสขององค์ประกอบบางอย่างของสเปกตรัมเปลี่ยนแปลง - สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อวิเคราะห์แทนการแปลงฟูริเยร์ของสัญญาณประเภท B มันสามารถแสดงเป็นผลรวมของสองการรวมกันของเสียงหวือหวา : หนึ่งร้อยโอเวอร์โทนด้วยเฟสประเภท A และ 50 โอเวอร์โทนที่มีเฟสต่างกัน 3π / 4 และแอมพลิจูดจะมากกว่าใน √2 หูกำหนดระดับเสียงที่แยกจากกันให้กับกลุ่มของเสียงหวือหวานี้ นอกจากนี้ เมื่อย้ายจากอัตราส่วนของเฟส A ไปเป็นเฟสประเภท B เซนทรอยด์ของสเปกตรัม (พลังงานสูงสุด) จะเลื่อนไปทางความถี่ที่สูงขึ้น ดังนั้น timbre จึงสว่างขึ้น

การทดลองที่คล้ายคลึงกันกับการเปลี่ยนเฟสของเสียงหวือหวาแต่ละกลุ่มยังนำไปสู่การปรากฏตัวของระดับเสียงเสมือนเพิ่มเติม (ไม่ชัดเจน) คุณสมบัติของการได้ยินนี้เกิดจากการที่หูเปรียบเทียบเสียงกับตัวอย่างโทนเสียงดนตรีที่มีอยู่ และหากฮาร์โมนิกบางตัวหลุดออกจากซีรีส์ตามแบบฉบับของตัวอย่างนี้ การได้ยินจะเลือกเสียงเหล่านั้นแยกกันและกำหนดให้ สนามแยกต่างหาก

ดังนั้น ผลการศึกษาของ Galembo, Askenfeld และคนอื่นๆ ได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงเฟสในอัตราส่วนของเสียงหวือหวาแต่ละรายการนั้นค่อนข้างจะได้ยินชัดเจนเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของเสียงต่ำ และในบางกรณี - ในระดับเสียง

สิ่งนี้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฟังเสียงดนตรีที่แท้จริงของเปียโนซึ่งแอมพลิจูดของเสียงหวือหวาลดลงเมื่อเพิ่มจำนวนขึ้นมีรูปแบบพิเศษของซองจดหมายสเปกตรัม (โครงสร้างรูปแบบ) และความไม่ลงรอยกันที่เด่นชัดของ สเปกตรัม (กล่าวคือ การเปลี่ยนความถี่ของเสียงหวือหวาแต่ละรายการที่สัมพันธ์กับอนุกรมฮาร์มอนิก )

ในโดเมนเวลา การมีอยู่ของความไม่ลงรอยกันทำให้เกิดการกระจาย กล่าวคือ ส่วนประกอบความถี่สูงแพร่กระจายไปตามสตริงด้วยความเร็วสูงกว่าความถี่ต่ำ และรูปคลื่นของสัญญาณจะเปลี่ยนไป การปรากฏตัวของความไม่ลงรอยกันเล็กน้อยในเสียง (0.35%) จะเพิ่มความอบอุ่นและความมีชีวิตชีวาให้กับเสียง อย่างไรก็ตาม หากความไม่ลงรอยกันนี้มีขนาดใหญ่ขึ้น เสียงบีตและการบิดเบือนอื่นๆ จะได้ยินในเสียง

ความไม่สอดคล้องกันยังนำไปสู่ความจริงที่ว่าหากในช่วงเริ่มต้นเฟสของเสียงหวือหวาอยู่ในความสัมพันธ์ที่กำหนดขึ้นเอง เมื่อมีความสัมพันธ์เฟสจะกลายเป็นแบบสุ่มกับเวลา โครงสร้างสูงสุดของรูปคลื่นจะเรียบออก และเสียงต่ำจะสม่ำเสมอมากขึ้น - ขึ้นอยู่กับระดับของความไม่ลงรอยกัน ดังนั้น การวัดความสม่ำเสมอของความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างเสียงหวือหวาที่อยู่ติดกันในทันทีสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ระดับเสียงต่ำได้

ดังนั้นผลของการผสมเฟสอันเนื่องมาจากความไม่ลงรอยกันจึงปรากฏให้เห็นในการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการรับรู้ของระดับเสียงและเสียงต่ำ ควรสังเกตว่าเอฟเฟกต์เหล่านี้จะได้ยินเมื่อฟังใกล้กับเด็ค (ในตำแหน่งนักเปียโน) และใกล้กับไมโครโฟน โดยเอฟเฟกต์การได้ยินจะแตกต่างกันเมื่อฟังด้วยหูฟังและลำโพง ในสภาพแวดล้อมที่ส่งเสียงก้องกังวาน เสียงที่ซับซ้อนซึ่งมีปัจจัยพีคสูง (ซึ่งสอดคล้องกับระดับสูงของการทำให้ความสัมพันธ์เฟสเป็นมาตรฐาน) บ่งชี้ถึงความใกล้ชิดของแหล่งกำเนิดเสียง เนื่องจากเมื่อระยะห่างจากเสียงนั้น ความสัมพันธ์ของเฟสจะกลายเป็นแบบสุ่มมากขึ้นเนื่องจากการสะท้อนกลับใน ห้อง. เอฟเฟกต์นี้สามารถทำให้เกิดการรับรู้ที่แตกต่างกันของเสียงโดยนักเปียโนและผู้ฟัง เช่นเดียวกับเสียงต่ำที่บันทึกโดยไมโครโฟนที่ดาดฟ้าและที่ผู้ฟัง ยิ่งใกล้กันมากเท่าใด การปรับเฟสระหว่างเสียงหวือหวาและระดับเสียงที่แน่ชัดยิ่งสูง ยิ่งมากขึ้นเท่าใด ระดับเสียงที่สม่ำเสมอและระดับเสียงที่ไม่ชัดเจนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การประเมินอิทธิพลของความสัมพันธ์แบบเฟสต่อการรับรู้เสียงต่ำของเสียงดนตรีกำลังได้รับการศึกษาอย่างแข็งขันในศูนย์ต่างๆ (เช่น ที่ IRKAM) และผลลัพธ์ใหม่สามารถคาดหวังได้ในอนาคตอันใกล้

Timbre และหลักการทั่วไปของการรับรู้รูปแบบการได้ยิน

Timbre เป็นตัวระบุกลไกทางกายภาพของการสร้างเสียงด้วยคุณสมบัติหลายประการ ช่วยให้คุณเน้นแหล่งที่มาของเสียง (เครื่องดนตรีหรือกลุ่มเครื่องดนตรี) และกำหนดลักษณะทางกายภาพของมัน

สิ่งนี้สะท้อนถึงหลักการทั่วไปของการจดจำภาพการได้ยินซึ่งตามจิตวิเคราะห์สมัยใหม่นั้นขึ้นอยู่กับหลักการของจิตวิทยาเกสตัลต์ (geschtalt, เยอรมัน - "ภาพ") ซึ่งอ้างว่าสำหรับการแยกและการรับรู้ข้อมูลเสียงต่างๆ ระบบการได้ยินจากแหล่งต่างๆ ในเวลาเดียวกัน (การเล่นออร์เคสตรา การสนทนาของคู่สนทนาหลายคน ฯลฯ) ระบบการได้ยิน (เช่นเดียวกับภาพ) ใช้หลักการทั่วไปบางประการ:

- การแบ่งแยก- แบ่งออกเป็นสตรีมเสียงเช่น การเลือกแหล่งกำเนิดเสียงบางกลุ่มตามอัตวิสัย ตัวอย่างเช่น ด้วยเสียงโพลีโฟนีทางดนตรี หูสามารถติดตามการพัฒนาของทำนองในเครื่องดนตรีแต่ละชิ้น
- ความเหมือน- เสียงที่คล้ายคลึงกันในเสียงต่ำจะถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันและมาจากแหล่งเดียว ตัวอย่างเช่น เสียงพูดที่มีระดับเสียงใกล้เคียงของระดับเสียงหลักและเสียงต่ำที่คล้ายคลึงกันถูกกำหนดให้เป็นของคู่สนทนาคนเดียวกัน
- ความต่อเนื่อง- ระบบการได้ยินสามารถสอดแทรกเสียงจากสตรีมเดียวผ่านหน้ากากได้ ตัวอย่างเช่น หากแทรกเสียงสั้น ๆ เข้าไปในคำพูดหรือสตรีมเพลง ระบบการได้ยินอาจไม่สังเกตเห็น กระแสเสียงจะยังคงถูกมองว่าเป็น ต่อเนื่อง;
- "ชะตากรรมร่วมกัน"- เสียงที่เริ่มและหยุด ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดหรือความถี่ภายในขีดจำกัดบางอย่างพร้อมกันนั้นมาจากแหล่งกำเนิดเสียงเดียว

ดังนั้น สมองจึงจัดกลุ่มข้อมูลเสียงที่ได้รับตามลำดับ กำหนดการกระจายเวลาของส่วนประกอบเสียงภายในสตรีมเสียงเดียว และแบบคู่ขนาน โดยเน้นส่วนประกอบความถี่ที่มีอยู่และเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกัน นอกจากนี้ สมองจะเปรียบเทียบข้อมูลเสียงที่ได้รับอย่างต่อเนื่องกับภาพเสียงที่ "บันทึกไว้" ในกระบวนการเรียนรู้ในหน่วยความจำ จับคู่ กำหนดคุณสมบัติพิเศษบางอย่างให้พวกเขา (เช่น กำหนดระดับเสียงเสมือน เช่นเดียวกับเสียงระฆัง)

ในกระบวนการทั้งหมดนี้ การรู้จำเสียงต่ำมีบทบาทพื้นฐาน เนื่องจากเสียงต่ำเป็นกลไกโดยที่คุณสมบัติที่กำหนดคุณภาพของเสียงถูกดึงออกมาจากคุณสมบัติทางกายภาพ: พวกมันจะถูกบันทึกในหน่วยความจำ เปรียบเทียบกับเสียงที่บันทึกไว้แล้ว จากนั้นจึงระบุในบางส่วน พื้นที่ของเปลือกสมอง

พื้นที่การได้ยินของสมอง

Timbre- ความรู้สึกหลายมิติ ขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพหลายอย่างของสัญญาณและพื้นที่โดยรอบ ได้ดำเนินการเกี่ยวกับการปรับขนาดเสียงต่ำในพื้นที่เมตริก (มาตราส่วนมีลักษณะสเปกตรัมและเวลาที่แตกต่างกันของสัญญาณ ดูส่วนที่สองของบทความในฉบับที่แล้ว)

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีความเข้าใจว่าการจำแนกเสียงในพื้นที่รับรู้ตามอัตวิสัยไม่สอดคล้องกับปริภูมิเมตริกมุมฉากปกติ มีการจำแนกประเภทตาม "ช่องว่างย่อย" ที่เกี่ยวข้องกับหลักการข้างต้น ซึ่งไม่ใช่เมตริกหรือ มุมฉาก

โดยการแบ่งเสียงออกเป็นช่องว่างย่อยเหล่านี้ ระบบการได้ยินจะกำหนด "คุณภาพเสียง" ซึ่งก็คือเสียงต่ำ และตัดสินใจว่าเสียงเหล่านี้จะถูกกำหนดในหมวดหมู่ใด อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าทั้งชุดของซับสเปซในโลกเสียงที่รับรู้ทางอัตวิสัยนั้นสร้างขึ้นบนพื้นฐานของข้อมูลเกี่ยวกับสองพารามิเตอร์ของเสียงจากโลกภายนอก - ความเข้มและเวลา และความถี่จะถูกกำหนดโดยเวลาที่มาถึงของ ค่าความเข้มเท่ากัน ความจริงที่ว่าการได้ยินแยกข้อมูลเสียงที่ได้รับออกเป็นพื้นที่ย่อยเชิงอัตวิสัยหลายส่วนในคราวเดียวจะเพิ่มโอกาสที่ข้อมูลบางส่วนจะรับรู้ได้ อยู่ที่การจัดสรรพื้นที่ย่อยเชิงอัตวิสัยเหล่านี้ซึ่งการรับรู้ของเสียงต่ำและสัญญาณอื่น ๆ เกิดขึ้นซึ่งความพยายามของนักวิทยาศาสตร์ได้รับการชี้นำในปัจจุบัน

บทสรุป

เมื่อสรุปผลลัพธ์แล้ว เราสามารถพูดได้ว่าลักษณะทางกายภาพหลักที่กำหนดเสียงต่ำของเครื่องดนตรีและการเปลี่ยนแปลงของเวลาคือ:
- การจัดแนวแอมพลิจูดของเสียงหวือหวาในช่วงเวลาการโจมตี
- การเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างเสียงหวือหวาจากที่กำหนดเป็นแบบสุ่ม (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เนื่องจากความไม่สอดคล้องกันของเสียงหวือหวาของเครื่องดนตรีจริง)
- การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเปลือกสเปกตรัมในทุกช่วงเวลาของการพัฒนาเสียง: การโจมตีส่วนที่อยู่กับที่และการสลายตัว
- การปรากฏตัวของสิ่งผิดปกติในซองสเปกตรัมและตำแหน่งของเซนทรอยด์สเปกตรัม (สูงสุด

พลังงานสเปกตรัมซึ่งเกี่ยวข้องกับการรับรู้ของ formants) และการเปลี่ยนแปลงในเวลา

มุมมองทั่วไปของเปลือกสเปกตรัมและการเปลี่ยนแปลงในเวลา

การปรากฏตัวของการปรับ - แอมพลิจูด (ลูกคอ) และความถี่ (สั่น);
- การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเปลือกสเปกตรัมและลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในเวลา
- การเปลี่ยนความเข้ม (ระดับเสียง) ของเสียง เช่น ธรรมชาติของความไม่เชิงเส้นของแหล่งกำเนิดเสียง
- การแสดงสัญญาณเพิ่มเติมของการระบุเครื่องมือ เช่น เสียงคันธนูที่มีลักษณะเฉพาะ เสียงกระทบของวาล์ว เสียงลั่นดังเอี๊ยดของสกรูบนเปียโน เป็นต้น

แน่นอน ทั้งหมดนี้ไม่ได้ทำให้รายการคุณสมบัติทางกายภาพของสัญญาณที่กำหนดเสียงต่ำหมดลง
การค้นหาในทิศทางนี้ดำเนินต่อไป
อย่างไรก็ตาม เมื่อสังเคราะห์เสียงดนตรี ต้องพิจารณาคุณลักษณะทั้งหมดเพื่อสร้างเสียงที่สมจริง

วาจา (วาจา) คำอธิบายของ timbre

หากมีหน่วยวัดที่เหมาะสมสำหรับการประเมินระดับเสียง: จิตฟิสิกส์ (ชอล์ก), ดนตรี (อ็อกเทฟ, โทน, เซมิโทน, เซนต์); มีหน่วยสำหรับความดัง (เสียงพื้นหลัง) ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างมาตราส่วนดังกล่าวสำหรับเสียงต่ำได้เนื่องจากแนวคิดนี้มีหลายมิติ ดังนั้นพร้อมกับการค้นหาที่อธิบายข้างต้นสำหรับความสัมพันธ์ของการรับรู้ของเสียงต่ำกับพารามิเตอร์วัตถุประสงค์ของเสียงเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของเครื่องดนตรีใช้คำอธิบายด้วยวาจาเลือกตามสัญญาณตรงข้าม: สว่าง - ทื่อ, คม - นุ่ม ฯลฯ

ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ มีแนวคิดมากมายที่เกี่ยวข้องกับการประเมินเสียงต่ำ ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์คำศัพท์ที่ใช้ในวรรณกรรมทางเทคนิคสมัยใหม่ทำให้เราสามารถระบุคำศัพท์ทั่วไปที่แสดงในตารางได้ มีการพยายามระบุส่วนที่สำคัญที่สุดในหมู่พวกเขา และปรับขนาดเสียงต่ำตามสัญญาณที่ตรงกันข้าม รวมทั้งเชื่อมโยงคำอธิบายด้วยวาจาของเสียงต่ำกับพารามิเตอร์ทางเสียงบางอย่าง

คำศัพท์เชิงอัตวิสัยหลักสำหรับการอธิบายเสียงต่ำที่ใช้ในวรรณคดีทางเทคนิคระหว่างประเทศสมัยใหม่ (การวิเคราะห์ทางสถิติของหนังสือและนิตยสาร 30 เล่ม)

กรด - เปรี้ยว
เข้มแข็งขึ้น
อู้อี้ - อู้อี้
มีสติ - มีสติ (รอบคอบ)
โบราณ - โบราณ
หนาวจัด - หนาวจัด
อ่อน - มีรูพรุน
นุ่ม - นุ่ม
โค้ง - นูน
อิ่ม - อิ่ม
ลึกลับ - ลึกลับ
เคร่งขรึม - เคร่งขรึม
ชัดเจน - ชัดเจน
ฟัซซี่ - ขนยาว
จมูก - จมูก
แข็ง - แข็ง
เคร่งครัด - รุนแรง
โปร่ง-บาง
เรียบร้อย - เรียบร้อย
อึมครึม - มืดมิด
กัด กัด กัด
อ่อนโยน - อ่อนโยน
เป็นกลาง - เป็นกลาง
ดังก้อง - ดังก้อง
อ่อนโยน - อ่อนโยน
เหมือนผี - น่ากลัว
ขุนนาง - ขุนนาง
เหล็กกล้า - เหล็กกล้า
แผดเสียง - คำราม
แก้ว - แก้ว
nondescript - อึมครึม
เครียด - เครียด
สะดุ้ง - สะอื้นไห้
แวววาว-แวววาว
คิดถึง - คิดถึง
เคร่งขรึม - ส่งเสียงดังเอี้ย
หายใจเข้า - หายใจ
มืดมน - เศร้า
ลางร้าย - ร้ายกาจ
เข้มงวด - จำกัด
สดใส - สดใส
เม็ดเล็ก - เม็ดเล็ก
ธรรมดา - ธรรมดา
แข็งแกร่ง - แข็งแกร่ง
สดใส - สดใส
ตะแกรง - ส่งเสียงดังเอี้ย
ซีด - ซีด
อุดอู้ - อุดอู้
เปราะ - เคลื่อนย้ายได้
หลุมฝังศพ - จริงจัง
หลงใหล - หลงใหล
ถูกทำให้อ่อนลง - ถูกทำให้อ่อนลง
หึ่ง - หึ่ง
คำราม - คำราม เจาะ - เจาะ
ร้อนแรง - ร้อนแรง
สงบ - ​​สงบ
ยาก - ยาก
เจาะ - เจาะ
หวาน - หวาน
แบก - เที่ยวบิน
รุนแรง - หยาบ
หยิก - จำกัด
เปรี้ยว - พันกัน
ศูนย์กลาง - เข้มข้น
หลอน - หลอน
สงบ - ​​สงบ
ทาร์ตเปรี้ยว
เสียงดังกึกก้อง
หมอก - คลุมเครือ
คร่ำครวญ - คร่ำครวญ
ฉีกขาด - คลั่ง
ชัดเจน ชัดเจน - ชัดเจน
จริงใจ - จริงใจ
หนักหน่วง - หนัก
อ่อนโยน - อ่อนโยน
เมฆมาก - มีหมอก
หนัก-หนัก
ทรงพลัง - ทรงพลัง
ตึงเครียด
หยาบ - หยาบ
กล้าหาญ - กล้าหาญ
โดดเด่น - โดดเด่น
หนา - หนา
เย็น-เย็น
เสียงแหบ - เสียงแหบ
ฉุน - ฉุน
ผอม-บาง
สีสัน - สีสัน
กลวง - ว่างเปล่า
บริสุทธิ์ - บริสุทธิ์
ข่มขู่ - ข่มขู่
ไม่มีสี - ไม่มีสี
บีบแตร - บีบแตร (แตรรถ)
เปล่งปลั่งสดใส
คอหอย - คอหอย
เย็นเย็น
hooty - ฮัมเพลง
แหบ - แสนยานุภาพ
โศกนาฏกรรม - โศกนาฏกรรม
เสียงแตก - เสียงแตก
ฮัสกี้ - ฮัสกี้
แสนยานุภาพ - ก้องกังวาน
สงบ - ​​ผ่อนคลาย
พัง - พัง
หลอดไส้ - หลอดไส้
reedy - เจาะ
โปร่งใส - โปร่งใส
ครีม - ครีม
เฉียบคม
กลั่น - กลั่น
ชัยชนะ - ชัยชนะ
ผลึก - ผลึก
ไม่แสดงออก - ไม่แสดงออก
รีโมท - รีโมท
tubby - บาร์เรล
ตัด - คม
เข้มข้น - เข้มข้น
รวย - รวย
ขุ่น - ขุ่น
มืด - มืด
ครุ่นคิด - เชิงลึก
กริ่ง - กริ่ง
ขี้ขลาด - ร่าเริง
ลึก - ลึก
ร่าเริง - สนุกสนาน
แข็งแกร่ง - หยาบคาย
ไม่โฟกัส - ไม่โฟกัส
ละเอียดอ่อน - ละเอียดอ่อน
อิดโรย - เศร้า
หยาบ - ทาร์ต
ไม่สร้างความรำคาญ - อ่อนน้อมถ่อมตน
หนาแน่น - หนาแน่น
แสง - เบา
กลม - กลม
ปกคลุม - ปกคลุม
กระจาย - กระจาย
กระปรี้กระเปร่า - โปร่งใส
ทราย - ทราย
นุ่มนิ่ม - นุ่มนิ่ม
หดหู่ - ห่างไกล
ของเหลว - เป็นน้ำ
อำมหิต - ดุร้าย
กระฉับกระเฉง - สั่นสะเทือน
ห่างไกล - แตกต่าง
ดัง - ดัง
กรี๊ด - กรี๊ด
สำคัญ - สำคัญ
เพ้อฝัน - เพ้อฝัน
ส่องประกายแวววาว
เยือกเย็น - แห้ง ยั่วยวน - เขียวชอุ่ม (หรูหรา)
แห้ง - แห้ง
เขียวชอุ่ม (ฉ่ำ) - ฉ่ำ
สงบ สงัด - สงบ
วาน - ทื่อ
น่าเบื่อ - น่าเบื่อ
โคลงสั้น ๆ - โคลงสั้น ๆ
เงา - แรเงา
อบอุ่น - อบอุ่น
จริงจัง - จริงจัง
มหึมา - มหึมา
เฉียบคม
น้ำ - น้ำ
ปลื้มปิติ - ปลื้มปิติ
มีสมาธิ - ครุ่นคิด
ระยับ - ตัวสั่น
อ่อนแอ - อ่อนแอ
ไม่มีตัวตน - ไม่มีตัวตน
เศร้าโศก - เศร้าโศก
ตะโกน - ตะโกน
อ้วน - เฮฟวี่เวท
แปลกใหม่ - แปลกใหม่
กลมกล่อม - นุ่ม
โหยหวน - ครวญคราง
ขาว-ขาว
แสดงออก - แสดงออก
ไพเราะ - ไพเราะ
เนียน - เนียน
ลมแรง - ลมแรง
อ้วน-อ้วน
ข่มขู่ - ข่มขู่
สีเงิน - เงิน
ตัวเล็ก - ผอม
รุนแรง - ยาก
เมทัลลิก - เมทัลลิก
ร้องเพลง - ไพเราะ
ไม้ - ไม้
หย่อนยาน - หย่อนยาน
misy - ไม่ชัดเจน
ร้ายกาจ - ร้ายกาจ
โหยหา - น่าเบื่อ
เน้น - เน้น
คร่ำครวญ - คร่ำครวญ
หย่อน - หลวม
ห้าม - น่ารังเกียจ
สกปรก - สกปรก
เนียน-เนียน

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักคือไม่มีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับคำศัพท์ส่วนตัวต่างๆ ที่อธิบายถึงเสียงต่ำ คำแปลที่ให้ไว้ในรายการไม่สอดคล้องกับความหมายทางเทคนิคที่ฝังอยู่ในแต่ละคำเสมอไปเมื่ออธิบายแง่มุมต่างๆ ของการประเมินเสียงต่ำ

ในวรรณคดีของเรา เคยมีมาตรฐานสำหรับคำศัพท์พื้นฐาน แต่ตอนนี้สิ่งต่าง ๆ ค่อนข้างน่าเศร้าเนื่องจากไม่มีงานใดที่จะสร้างคำศัพท์ภาษารัสเซียที่เหมาะสมและมีการใช้คำศัพท์หลายคำในความหมายที่แตกต่างกันบางครั้งตรงกันข้ามโดยตรง
ในการนี้ เมื่อพัฒนาชุดมาตรฐานสำหรับการประเมินแบบอัตนัยของคุณภาพอุปกรณ์เครื่องเสียง ระบบการบันทึกเสียง ฯลฯ AES เริ่มให้คำจำกัดความของคำศัพท์ส่วนตัวในภาคผนวกของมาตรฐานและเนื่องจากมาตรฐานถูกสร้างขึ้นในคณะทำงานที่รวมถึง ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำจากประเทศต่าง ๆ นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญมาก ๆ นำไปสู่ความเข้าใจที่สอดคล้องกันของคำศัพท์พื้นฐานสำหรับการอธิบาย timbres
ตัวอย่างเช่น ฉันจะอ้างอิงมาตรฐาน AES-20-96 - "คำแนะนำสำหรับการประเมินอัตนัยของลำโพง" - ซึ่งให้คำจำกัดความที่ตกลงกันของคำศัพท์เช่น "การเปิดกว้าง" "ความโปร่งใส" "ความชัดเจน" "ความตึงเครียด" "ความรุนแรง" เป็นต้น
หากงานนี้ดำเนินต่อไปอย่างเป็นระบบ บางทีข้อกำหนดหลักสำหรับคำอธิบายด้วยวาจาของเสียงต่ำของเครื่องดนตรีต่างๆ และแหล่งกำเนิดเสียงอื่นๆ อาจมีคำจำกัดความที่ตกลงกันไว้ และผู้เชี่ยวชาญจากประเทศต่างๆ จะเข้าใจอย่างแจ่มแจ้งหรือค่อนข้างใกล้เคียงกัน