Войти
Виртуальная высота звука - это высота звука на отсутствующей основной гармонике сложного гармонического тона. Это соответствует феномену, при котором мозг извлекает тона из повседневных сигналов (включая речь) и музыки, даже если части сигнала маскируются другими звуками. Виртуальная высота тона противопоставляется спектральной высоте тона, которая является высотой чистого тона или спектрального компонента. Виртуальная высота звука называется «виртуальной», потому что на частоте, соответствующей высоте звука, отсутствует акустическая корреляция: даже когда виртуальная высота звука соответствует физически присутствующей основной гармонике (или первой гармонике), как это часто бывает в повседневных гармонических сложных тонах, точная виртуальная высота звука зависит от точных частот высших гармоник и почти не зависит от точной частоты основной гармоники.
Термин был введен профессором Эрнстом Терхардтом из Мюнхенского технического университета в 1970 году.
Виртуальный шаг - это экспериментально установленное явление у людей, которое можно описать математически. В его базовой форме, учитывая серию чистых тонов, частоты которых соответствуют гармонической серии, можно услышать виртуальную высоту звука около основной частоты, даже если на этой частоте нет чистого тона. Перцептивная значимость (ясность, вероятность обнаружения) виртуальной высоты звука зависит от того, насколько близко слышимые частица соответствуют более низким гармоникам над виртуальной высотой звука. В алгоритме высоты тона Терхарда виртуальные высоты звука предсказываются путем поиска субгармонических совпадений между слышимыми частями в сложном тоне - другими словами, путем поиска недостающих основ.
Виртуальный шаг может быть визуализирован во временной области путем сложения синусоидальных волн, соответствующих гармоникам данной основной гармоники, и удаления основной гармоники. Результирующая волна имеет период, соответствующий основной частоте, независимо от их фазового соотношения. Однако в теории Терхардта виртуальный шаг не зависит от этого периода. Напротив, это зависит от отношений между спектральными тонами.
Терхардт отверг идею периодичности высоты тона, поскольку она не соответствовала эмпирическим данным о восприятии высоты тона, например измерения постепенного сдвига виртуального тона сложного тона с отсутствующей основной гармоникой при постепенном сдвиге парциальных тонов. Вместо этого Терхардт разделил восприятие высоты тона на два этапа: анализ частоты слуха во внутреннем ухе и распознавание гармонических паттернов высоты тона в мозгу. Внутреннее ухо эффективно выполняет текущий частотный анализ поступающих звуков - в противном случае мы не смогли бы услышать спектральные высоты звука в сложном тоне. Физиологически каждый спектральный шаг зависит как от временных, так и от спектральных аспектов (то есть периодичности формы волны и положения возбуждения на базилярной мембране), но в подходе Терхардта сам спектральный шаг является чисто экспериментальным параметром, а не физическим параметром: это результат психоакустического эксперимента, в котором сознательный слушатель играет активную роль. Психоакустические измерения и модели могут предсказать, какие частичные слова являются «релевантными для восприятия» в данном сложном тоне; они актуальны для восприятия, если вы можете слышать разницу во всем звуке, если частота или амплитуда части изменяется). Ухо эволюционировало для разделения спектральных частот, потому что из-за отражения и наложения в повседневной среде спектральные частоты являются более надежными носителями информации об окружающей среде, чем спектральные амплитуды, которые, в свою очередь, являются более надежными носителями экологически значимой информации, чем фазовые отношения между частичными сигналами ( моноаурально). Исходя из этого, Терхардт предположил, что спектральные высоты тона - которые испытывает слушатель, когда слышит частичные звуки (в отличие от самих физических частиц) - являются единственной информацией, доступной мозгу для извлечения виртуальных звуков. Затем процесс «извлечения основного тона» включает распознавание неполных гармонических паттернов и происходит в нейронных сетях.
