¿Cómo puede el tono percibido de un sonido fuerte diferir de su valor predicho solo por su frecuencia?

Notas chispeantes

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Respuesta de Quora del Sr. Kennan Hye BS (Ingeniería), MEng. (Acústica) :

El tono a veces se define como la frecuencia fundamental de una onda de sonido (es decir, generalmente, la frecuencia más baja en una onda de sonido dada). Para la mayoría de los propósitos prácticos, esto está bien, y el tono y la frecuencia pueden considerarse equivalentes. Por otro lado, para la mayoría de los propósitos prácticos, la amplitud puede considerarse como volumen.

Sin embargo, técnicamente, el tono (y el volumen) son percepciones humanas. Por lo tanto, nuestra percepción del tono y el volumen no se basa únicamente en la frecuencia y la amplitud respectivamente, sino que se basa en una combinación de ambos (e incluso de otros factores). La abrumadora frecuencia dicta el tono percibido, pero la amplitud también tiene un pequeño, pequeño efecto en nuestra percepción del tono, especialmente cuando es muy grande. Por ejemplo, un sonido muy fuerte puede tener un tono percibido diferente al que predeciría solo por su frecuencia.

Habiendo dicho todo eso, por lo general estos efectos son insignificantes, y el tono puede considerarse equivalente a la frecuencia fundamental.

Por favor explique elementalmente; Nunca estudié ciencias naturales.

Todavía no acepto intuitivamente cómo la Amplitud puede afectar el tono. ¿Se pueden ejemplificar las oraciones en negrita con algo simple? El ejemplo en mi mente son los cantantes de ópera: el canto fuerte de uno competente no debería afectar la frecuencia, porque entonces sonará desafinado.

Respuestas (2)

La sección que ha resaltado se ocupa de la psicoacústica , una rama de la psicofísica . Entonces, el problema no implica que la amplitud haga que cambie la frecuencia de la onda. Implica que la amplitud haga que la percepción mental del tono cambie (por lo general, percibimos tonos más bajos).

¡Tenga en cuenta que este cambio es bastante pequeño! En la quinta edición de Introducción a la psicología de la audición de Brian CJ Moore, revisa la literatura existente para sugerir que este cambio en la percepción del tono para tonos entre 1kHz y 2kHz es inferior al 1% (es decir, 10 - 20 Hz).

Considere esto en términos de su cantante de ópera: cantar una C a 1047 Hz. Incluso con una disminución a 1037 Hz, todavía estaría bastante lejos de la B por debajo de 987,8 Hz, y probablemente sería difícil para ella darse cuenta de que ha cambiado mucho.

En general, concluye que "en la actualidad no existe una explicación generalmente aceptada para los cambios de tono con el nivel". Ambas teorías rechazadas tienen que ver con las células ciliadas de la cóclea. La más prometedora tiene que ver con la fatiga auditiva debido a la exposición a un sonido fuerte, lo que podría causar un cambio en la excitación de los diminutos vellos de la cóclea hacia el lado del órgano con un tono más bajo (basal). Estos pelos basales vibran con frecuencias entrantes más bajas. Por lo tanto, un mecanismo propuesto para el cambio de tono percibido.

Una falla del 1% en una nota se puede escuchar fácilmente por encima de 1kHz, particularmente en un acorde. Esa es una cifra interesante, porque a menudo los cantantes y los afinadores de piano utilizan la desafinación deliberada para establecer ritmos con otras notas en acordes o con las otras cuerdas en la misma nota (las notas por encima de 1 kHz tienen tres cuerdas cada una en un piano). Presumiblemente, sin embargo, el cambio de tono inducido por amplitud sonaría bastante diferente, porque no induciría latidos (que son físicos, en lugar de psicofísicos).

Me pregunto si esto podría ser el resultado de una falacia lógica (afirmar el antecedente) que sucede en tu cerebro, a nivel del instinto. Confundir causa con efecto -

Mi conjetura: sabemos que "Loudness Contour" es algo real en los amplificadores estéreo "Hi-Fi", donde aumentan los graves y los agudos cuando desea escuchar su música a un nivel de escucha silencioso, para que no solo escuche la gama media Probablemente porque tus oídos (no tu cerebro) son menos sensibles a los altibajos.

¿Qué pasaría si su cerebro supiera automáticamente acerca de esta pérdida de volumen percibido de altos y bajos, tal vez aprendida a medida que se acerca y se aleja de los parlantes mientras se mueve por una habitación o su casa mientras escucha música de espectro completo a lo largo de los años? y trata de compensarlo?

Así que ahora, cuando escuchas música más baja, tu cerebro trata de "aumentar" tu percepción de los altibajos, para que no te pierdas lo que estás escuchando. En realidad, su cerebro siempre está buscando diferencias de lo que espera escuchar, por lo que ajusta las expectativas para que los cambios inesperados se destaquen.

Pero, ¿y si tu cerebro se confunde con la causa y el efecto? Centrémonos en las frecuencias bajas por debajo del rango medio, digamos 20-500 Hz. (Las frecuencias más altas por encima del rango medio tendrían el efecto contrario al que voy a decir). La verdad es que a un volumen general bajo, las frecuencias más bajas tienen un volumen percibido más bajo que en los niveles de escucha normales (debido a una menor sensibilidad). en la física del oído interno). En estos bajos niveles de escucha, las frecuencias más bajas provocanmenor volumen en un sentido. Pero su cerebro puede pensar que, en cierta medida, un volumen más bajo también provoca una frecuencia más baja. Todo lo que "sabe" es que existe una correlación entre una frecuencia más baja y un volumen más bajo. Así que ahora, cuando ajustas la amplitud de una nota baja, tu cerebro puede esperar que la frecuencia cambie con ella, y cuando no cambia como se esperaba, tu cerebro percibe un cambio "inesperado" en la frecuencia que en realidad no está ahí. los físicos. Entonces, cuando una nota baja sube en amplitud (física), tu cerebro espera que la frecuencia suba también. Cuando no es así, esa es una nota que es inesperadamente "plana", que es lo que usted (al menos yo) escucho: que la nota cambia a la plana a medida que sube el volumen.

Un tema tan interesante. Tengo más preguntas que respuestas. Pero lo que he escrito aquí podría probarse simplemente: haga que un sujeto escuche diferentes notas y ajuste el volumen él mismo para que todas tengan el mismo volumen. Luego pídale que haga lo mismo cuando usted varía una nota en volumen: pídale que ajuste el tono para que sea el mismo tono para él. Luego intente enseñarle a su cerebro la compensación de volumen opuesta: reproduzca música de espectro completo más suave y más fuerte, mientras compensa en exceso los altos y bajos, y luego ejecute las pruebas nuevamente para ver si los resultados se ven afectados. Eso probaría que se trata de un efecto aprendido, y no de la física que ocurre en los pelos que vibran en el oído interno.

Por cierto, esos cabellos tienen una física exótica: los cabellos en el agua deberían estar muy húmedos, pero suenan como pequeñas campanas. Esto se debe a que tienen una retroalimentación positiva con moléculas musculares incorporadas que compensan la amortiguación del agua y la queratina para que vibren más como el acero en el aire que el cabello en el agua. Freeman Dyson habla sobre la investigación que hizo con Tommy Gold sobre esto en un momento dado. Busque "Freeman Dyson Hearing" y mire el artículo de edge dot org.

En cuanto a volver a entrenar su percepción musical, he podido volver a aprender las relaciones armónicas al escuchar música que he cambiado (no escalado) en frecuencia, que inicialmente suena como golpear botes de basura, pero con el tiempo (varios minutos) vuelve a sonar musical, armónico. Luego, escuchar la música original suena inicialmente como botes de basura nuevamente, pero gradualmente mejora de nuevo a la percepción natural del sonido. Entonces, si nuestra anomalía de tono de volumen es un comportamiento aprendido, podemos remodelarlo y mostrar que eso puede ser al menos una parte de por qué algunas personas escuchan un cambio de frecuencia con amplitud cambiante.