¿Nuestros oídos (o cerebro) solo perciben perturbaciones periódicas?

Después de un poco de tiempo usando editores de sonido para esto y aquello, me di cuenta de que si toco cualquier nota musical 440 veces por segundo, escucho una A, cuya frecuencia es de 440 Hz. Luego probé con sonidos muy no periódicos, incluso largos como una canción completa, los aceleré y los reproduje repetidamente a 440 Hz y funcionó. No tan sorprendente, pero un poco confuso. Confuso porque, en primer lugar, cualquier onda periódica tiene un número infinito de períodos: posiblemente uno más pequeño, y luego todos sus múltiplos. Entonces, ¿cuáles escuchamos? Supongo que la noción de armónicos tiene algo que ver allí (con lo que estoy familiarizado como músico, aunque nunca tuve una verdadera comprensión de ellos). Confuso también porque, de hecho, cualquier onda no periódica juntada varias veces se vuelve periódica, incluso una nota musical seguida de un silencio, repetido,

Ahora, finalmente, aquí está mi pregunta real: cuando escuchamos una nota que consiste en un sonido aleatorio repetido a alta frecuencia, ¿qué sucede si lo escuchamos durante un solo período, y si ese período en sí no está hecho de una señal periódica?

Puedo reformular más matemáticamente: si la presión del aire en el punto donde está mi oído es la función pecado ⁡ ( 2 π ⋅ 440 t ) Escucho una A, pero ¿qué pasa si la escucho por 1 440 de un segundo?

Mis propios experimentos mentales me inclinan a decir que no lo percibimos y formular la teoría de que solo escuchamos algo que tiene una frecuencia. En otras palabras, si tocara una cuerda de guitarra y pudiera silenciarla la primera vez que volviera a su posición de reposo, no la escucharía. De lo contrario, no tendría sentido no escuchar algo más bajo que el umbral humano de 20 Hz solo porque tiene una frecuencia y escuchar algo que no tiene frecuencia.

1. ¿Qué quieres decir con "tocar una nota musical 440 veces por segundo"? 2. ¿Conoces la propiedad de modulación de la transformada de Fourier?
Puedes escuchar ruido blanco. Tenemos un generador de ruido en el trabajo, y desearía no poder escucharlo.
@The Photon: lo que quiero decir con tocar una nota 440 veces por segundo significa que toco la nota 440 veces por segundo, por lo que en un segundo obtenemos 440 veces la secuencia "nota/silencio". Cualquiera que sea la nota que se toca, produce una A
Si escucha un ciclo de una nota de 440 Hz, escuchará un golpe o un clic. En general percibimos los sonidos aperiódicos como golpes, golpes o chasquidos si no se prolongan en el tiempo o como silbidos o murmullos si lo son. Obviamente, no he podido definir estos términos (así que esto es un comentario, no una respuesta), pero el hecho de que tengamos estas palabras, y que los tambores existan como instrumentos musicales, le dice que sí detectamos un sonido aperiódico.
Pero incluso los sonidos de batería y los clics tienen frecuencias, ¿no es así? Aunque no escuchamos muchos de ellos debido a la corta exposición. ¿No es esto cierto?
Todo sonido se propaga como una onda, que tiene una longitud de onda (inversa a la frecuencia). "Aunque no escuchamos muchos de ellos debido a la corta exposición. ¿No es cierto?" - no, esa parte no es verdad. Es posible que no los escuchemos porque el volumen no es suficiente para estimular los nervios conectados a los cilios de nuestros oídos, pero las estimulaciones breves siguen siendo estimulaciones.
"solo escuchamos algo que tiene una frecuencia": todo sonido está compuesto de ondas, que tienen una frecuencia.

Respuestas (4)

Lo que percibes como sonido es solo la interpretación de tu cerebro de los cambios de presión en el oído interno detrás del tímpano. Cuando una perturbación del aire hace que el tímpano se mueva y la presión en el otro lado cambie, su cerebro lo "escucha".

Cualquier movimiento del tímpano se "escucha" de esta manera como un "sonido". Ondulado o no y periódico o no.

Pero es posible que no quieras llamarlo sonido. Preferirías llamarlo ruido . Si alguna vez ha estado parado en una habitación "silenciosa" (con todas estas puntas de espuma puntiagudas en las paredes), se dará cuenta de que en su vida diaria escucha ruido constantemente. Constantemente hay alguna perturbación en el tímpano.

Si escucha una perturbación periódica , sonará más ordenada. Sonará como sonido real y no como ruido. Si solo escucha un período durante un cuatrocientos cuarentavo de segundo, entonces no puede reconocerlo o distinguirlo de ninguna manera y lo llamaría ruido junto con todas las demás perturbaciones aleatorias en la presión del aire.

Definir si lo que escuchas es sonido o ruido depende de la persona, y no creo que haya una definición oficial específica que indique si se requiere una cantidad específica de tiempo para llamarlo sonido. El grado de ordenación y periodos suficientes para notarlo como una perturbación periódica es subjetivo.

Creo que la palabra "tono" podría ser más apropiada que "sonido". Estás haciendo una distinción entre ruido y sonido que parece completamente arbitraria y no está de acuerdo con ninguna definición real. en.wikipedia.org/wiki/Noise cualquier distinción entre sonido y ruido sería completamente subjetiva y no estaría realmente de acuerdo con lo que dijo. Desde un punto de vista técnico, no estoy seguro de si sería ruido o sonido, ya que no es una vibración real (aunque eso no impide que "oigas" como explicaste).
Desearía poder editar mi pregunta, puedo ver por qué y dónde no está claro. Todavía entendiste mejor lo que quise decir, agradezco los esfuerzos de todos y ahora necesito decir: si se percibe CUALQUIER perturbación (incluso cuando no es periódica), ¿cómo es que tenemos un umbral mínimo de 20 Hz? Quiero decir, si una perturbación es periódica con un período inferior a 20 Hz, ¿por qué debería ser más difícil de escuchar que una sola pieza de "unidad" de esa señal?
@JMac Entiendo que la palabra "sonido" puede estar un poco fuera de lugar. La distinción entre ruido y sonido o tono es de hecho subjetiva, que es lo que traté de explicar.
@JamenWell En realidad, puede editar su pregunta; debe haber un botón de edición justo debajo de él. Cuando digo que se percibe cualquier perturbación, entonces, naturalmente, todavía hay alguna limitación. Al igual que las yemas de sus dedos ultrasensibles no pueden sentir una aspereza que es simplemente demasiado pequeña, y sus ojos pueden ver un cabello de unos pocos micrómetros de grosor pero no pueden ver moléculas de unos pocos nanómetros de grosor, entonces su cerebro no puede detectar cambios de presión que son demasiado pequeña. Todos los métodos de detección tienen sus propias limitaciones.
"¿Cómo es que tenemos un umbral mínimo de 20 Hz?" -- porque solo hay cilios de ciertas longitudes en los oídos. Las longitudes determinan qué longitudes de onda estimulan los nervios unidos a los cilios. Parece bastante confundido acerca de la longitud de onda del sonido frente a la frecuencia con la que se repite un sonido.

Nuestra audición se basa principalmente en la frecuencia. En particular, nuestros cerebros suelen estructurar su concepto de "sonido" en torno a la llamada "frecuencia fundamental". Los sonidos se pueden descomponer en muchas frecuencias que a menudo se organizan como armónicos. El tono más bajo en esta serie armónica es la frecuencia "fundamental" de ese sonido. Nuestros cerebros luego proscriben el carácter de ese sonido en función de los sobretonos.

Hay algunos lugares donde esto puede fallar. Un gran ejemplo es el canto de garganta de Tuvan. En este arte, uno canta un zumbido y luego manipula los sobretonos con la forma de la boca para resaltar un solo sobretono. Cuando escuchamos esto con nuestros oídos, escuchamos los armónicos normales del hecho y pensamos "esa es una voz", pero el sobretono resaltado es demasiado fuerte para caber en esa distribución. Es mucho más fuerte que los armónicos cercanos. Por lo tanto, nuestro cerebro elige tratarlo como "una segunda voz", ¡y tenemos la ilusión de que los cantantes de garganta de Tuvan en realidad están cantando dos notas diferentes al mismo tiempo!

También capturamos información transitoria que no es de frecuencia con fines de ubicación espacial. Si aplaudo desde una dirección, puedes saber de dónde vino el aplauso porque estás midiendo la diferencia de tiempo entre la señal que llega a tu oído derecho y la misma señal que llega al izquierdo. Podemos demostrar que esta información es esencial con lo que considero un divertidísimoconfiguración de prueba. Pon a alguien en una habitación con paredes duras con dos altavoces, los llamaremos A y B. Empiezas a reproducir un tono del altavoz A (cualquier tono, el rango medio es el mejor). Inicialmente, sus oídos escucharán los efectos transitorios de este altavoz cobrando vida y asociará el sonido al altavoz A. Sin embargo, con todas esas paredes duras, muy pronto perderá el rastro de esos transitorios. Todo con lo que tendrá que trabajar es con datos de frecuencia. En este punto, cambiamos el sonido de A a B, variando la potencia usando una curva exponencial. Esta transición hace que sea muy difícil para el oído detectar que el altavoz A ahora está en silencio y que el altavoz B está reproduciendo. Por lo tanto, realmente escuchará el sonido proveniente del altavoz A. Este efecto puede ser tan desconcertante que, incluso cuando le digan que está escuchando el altavoz B, puede ser imposible convencerse a sí mismo.desconecte el altavoz A. ¡Seguirá escuchando el sonido del altavoz A, aunque esté desenchufado! ¡Truco de magia!

Así que tenemos herramientas en nuestro maravilloso cerebro blando para reconocer facetas del audio que no sean solo la frecuencia. Sin embargo, evolutivamente hablando, las señales que podían ser bien captadas por frecuencias han sido muy importantes, por lo que la mayoría de nuestro procesamiento las utiliza.

Con respecto a la pregunta del título: ¿Solo escuchamos sonidos con frecuencia?

Los sonidos audibles tienen (formas de onda en) frecuencias en aproximadamente el rango de 20 Hz a 20000 Hz. Los sonidos que se perciben con una frecuencia/tono dominante se denominan tonos.

Para citar a Wikipedia: El tono es una propiedad perceptiva de los sonidos que permite ordenarlos en una escala relacionada con la frecuencia.

Decimos que un sonido tiene cierto tono porque tiene en gran medida las propiedades de una onda sinusoidal de la frecuencia asociada. Es decir, hay una frecuencia dominante y es la que asociamos a ese tono.

si toco cualquier nota musical 440 veces por segundo, escucho un A, cuya frecuencia es de 440Hz.

Cuando tomó un tono con un cierto tono y lo aceleró para tocar en la frecuencia de A, simplemente obtuvo un tono A (cuyas desviaciones de la función sinusoidal ideal fueron determinadas por el tono original). Porque el tono está determinado por su frecuencia/tono.

... ¿qué sucede si lo escuchamos durante un solo período, y si ese mismo período no está hecho de una señal periódica?

Esto me confunde, espero que puedas mejorar esa parte de tu pregunta ahora.

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Espero no haber dicho algo incorrecto ;)

Gracias, justo antes de leer el enlace de los armónicos, creo que no lo aclaré: no aceleré la señal para obtener una A, la aceleré para escuchar la nota en cuestión golpeada 440 veces por segundo. E incluso si acelera CUALQUIER sonido de tal manera que lo escuche 440 veces por segundo, obtiene una A. Si tiene un software que lo hace, puede grabarse leyendo un poema completo, acelerarlo para escucharlo 440 veces por segundo y produce un billete A firme. :)
Lo siento, eso es lo que estaba tratando de explicar! Hz significa "veces por segundo", 440 Hz es la frecuencia de A, por lo que si produce un sonido a esa frecuencia, obtendrá un tono A.
Pensé que pensabas que había estirado o comprimido una señal periódica para cambiar su período a 440 Hz, por ejemplo, estirando tres veces una señal de 1320 Hz

si la presión del aire en el punto donde está mi oído es la función pecado ⁡ ⁡ ( 2 π ⋅ 440 t ) Escucho una A, pero ¿qué pasa si la escucho por 1 440 de un segundo?

Si tiene una muestra "suficientemente larga", entonces la frecuencia se vuelve bien definida. Puedes imaginarte haciendo una transformada de Fourier en la muestra y obtendrás un buen pico en la frecuencia dominante ( 440 Hz en tu ejemplo).

A medida que reduce la muestra, aumenta la incertidumbre en la frecuencia. Un solo "pulso" no tiene ningún contenido periódico. Si toma la transformación, obtendrá una salida de frecuencia muy amplia. Los armónicos creados al pasar de la salida cero a su señal, y luego volver a cero en poco tiempo, pueden excitar una variedad de sensores de frecuencia diferentes (como los que están en sus oídos).

Como ejemplo, intente tomar uno o dos segundos de un tono puro, luego hágalo más pequeño en un programa de audio como audacity. A medida que lo hace más y más corto, se pierde el tono real del sonido. El comienzo y la parada repentinos abruman el tono y lo hacen sonar como un ruido. Esto introduce una señal que no está presente en su 20 Hz tono y permite que se perciba.

¿Nuestros oídos (o cerebro) solo perciben perturbaciones periódicas?
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