¿Primer armónico por encima del fundamental en la grabación de piano?

Actualmente estoy trabajando en un proyecto cuyo objetivo final es ver si se puede clasificar de qué instrumento proviene una grabación de sonido, observando la transformada de Fourier de una nota y comparando las intensidades de la frecuencia fundamental con las primeras. Armónicos. Si bien soy consciente de que, en general, la forma en que los humanos perciben el sonido es mucho más complicada que solo el espectro de frecuencias, en la recopilación de datos hubo algunos resultados un tanto extraños. Específicamente, en dos muestras grabadas de una nota de piano, que suenan indistinguibles cuando se escuchan de oído, se produjeron estas dos transformadas de Fourier muy diferentes.

Muestra de piano "normal"Muestra de piano "extraña"

Mirando más de cerca las formas de onda reales, hay alguna pista de por qué en el segundo caso vemos un segundo armónico dominante:

Forma de onda "normal"Forma de onda "extraña"

Parece que en el segundo caso, el primer armónico está casi "separado" como una onda independiente, mientras que en el primer caso está casi completamente "absorbido" en la fundamental. Ambos casos fueron grabados en el mismo instrumento con el mismo micrófono, y como se mencionó antes, suenan idénticos. Me preguntaba si alguien tenía alguna idea sobre las causas de este tipo de comportamiento o, potencialmente, cómo mitigarlo en la grabación/procesamiento.

Respuestas (1)

La razón obvia de los gráficos es que las amplitudes relativas de los dos armónicos son diferentes. Las fases relativas de los armónicos también cambiarán la forma de la onda, si las amplitudes son constantes.

Tenga en cuenta que dado que en un piano real los armónicos no están exactamente en la relación de frecuencia 2:1, las fases relativas cambiarán con el tiempo. Si traza la forma de onda durante un período de tiempo más largo, probablemente verá cambiar la "forma" de la onda.

Además, si estos "suenan indistinguibles" probablemente depende de quién está escuchando y de qué está escuchando. ¡Un técnico de piano profesional, o un pianista profesional, puede escuchar cosas que usted no escucha!

Ohh, ese es un muy buen punto sobre el cambio de las fases relativas, y explica por qué a veces obtienes uno u otro aparentemente al azar. También es un buen punto sobre escuchar la nota, hay una buena posibilidad de que alguien más pueda notar la diferencia, solo quería señalar que una nota no suena obviamente una octava más alta que la otra :)
Puede experimentar usted mismo con el efecto de los cambios de fase. Tomando las amplitudes del primer gráfico, trace las funciones 1.6 pecado ⁡ t + 0.5 pecado ⁡ 2 t y 1.6 pecado ⁡ t + 0.5 porque ⁡ 2 t Por ejemplo. (Luego intente cambiar el + señales a − para conseguir dos parcelas más...)
@Theo Si analizas a un cantante humano, dependiendo del sonido de la vocal que se cante, verás el 2 F 1 pico del analizador más fuerte que el fundamental, pero la "nota" que escuchas coincide con un tono generador de seno del fundamental ( F 1 ). La psicoacústica (cerebro+oído) es un tema fascinante.
Sin embargo, la fase relativa no afectaría la respuesta de frecuencia de magnitud como se muestra en el primer par de gráficos. Mi corazonada es que es más probable que una nota tocada más fuerte excite los armónicos, lo que explica por qué la segunda muestra tiene un espectro medido diferente.
¿Primer armónico por encima del fundamental en la grabación de piano?
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