Снижение линейности восприятия высоты тона на частотах выше 2 кГц связано с частотным ограничением нервных волокон, по которым осуществляется передача преобразованного акустического сигнала в кору головного мозга. Амплитудно-частотная характеристика слухового нерва близка к АЧХ низкочастотного фильтра второго порядка с частотой среза 2 кГц. Поэтому субъективное разрешение по частоте падает на частотах выше 2 кГц с наклоном 12 дБ на октаву.
Если ввести единицу ощущения высоты тона, назвать ее «мел» и положить, что в полосе до 500 Гц она приблизительно соответствует частоте (в частности, частоте 440 Гц адекватно значение 440 мел), то окажется, что, к примеру, частоте 16 000 Гц соответствует не 16 000, а всего лишь 2400 мел.
Интересная ситуация возникает в связи с тем, что большинство основных тонов музыкальных инструментов попадают в линейную область, а некоторые из их гармоник оказываются в логарифмической зоне. Именно в этом парадоксе заключается ответ на вопрос: «Почему слишком высокие обертоны отказываются "гармонировать" с основным тоном несмотря на то, что между ними укладывается целое число чистейших октав, гармоничная природа которых неоспорима и заложена в европейский музыкальный ряд?».
А каков механизм оценки высоты многотоновых сигналов? Ответ на поставленный вопрос достаточно сложен. Давайте разбираться по порядку. Вначале попытаемся охарактеризовать одиночный звук какого-либо инструмента, для чего введем понятия тембра.
|