Каким словом описывается звук инструмента, основанный на форме волны его звука?

Мне интересно узнать, как люди воспринимают качества звука.

Мы знаем, что человеческое ухо слышит звук, когда воздух вибрирует против барабанных перепонок с разной частотой и амплитудой. Частота и амплитуда, пожалуй, два самых основных свойства звуковой волны.

Я также понимаю, что у звука есть качество, называемое тембром, которое описывает разницу в качестве звуков одинаковой частоты и амплитуды. Кажется, я ошибся, но у меня была ссылка, которая объясняет, что тембр является результатом «обертонов», которые представляют собой более мягкие, высокочастотные звуки, сопровождающие частоту, воспринимаемую человеческим ухом, которая называется «основной частотой». Википедия объясняет, что математический метод, называемый «преобразованием Фурье», можно использовать для вычисления частот различных обертонов звука. Я планирую изучить это более подробно в ближайшие дни.

Однако есть кое-что, чего я не понимаю в отношении тембра.

Мне кажется, что определение тембра, использующее «обертоны» для описания качественных различий между звуками одной частоты и амплитуды, не учитывает форму волны.

Вот ссылка на видео на YouTube, демонстрирующее разницу в звуке, создаваемом синусоидальной, прямоугольной и пилообразной волной.

В восприятии эти звуки имеют одинаковую частоту и одинаковую амплитуду, но звучат совершенно по-разному. Я не вижу, как в демонстрации присутствуют какие-либо обертоны какой-либо частоты, кроме основной частоты, поэтому мне кажется, что в дополнение к обертонам на воспринимаемое качество звука должна также влиять форма самой формы волны. .

Если не тембр, то какое слово описывает качество звука в зависимости от формы его волны?

Квадратные волны и треугольники по определению содержат все возможные обертоны на очень высоких уровнях, и именно это определяет форму волны. И дело не только в обертонах. Также необходимо учитывать начальные переходные процессы; например, царапающий звук смычка скрипки или щелчок медиатора гитары.
@ user207421 Пилообразные волны содержат все обертоны на уровнях 1/n (где n — номер обертона, т. е. 1, 1/2, 1/3, 1/4...). Прямоугольные волны содержат только обертоны с нечетными номерами на уровнях 1/n. Треугольные волны содержат только обертоны с нечетными номерами на уровнях 1/n^2 (т.е. 1, 1/9, 1/25, 1/49...).
"обертоны, которые мягче, более высокочастотные звуки" - не обязательно мягче. Нижние ноты фортепиано практически не имеют основной частоты. Мы воспринимаем низкий тон из-за сочетания более громких гармоник.

Ответы (4)

Мне кажется, что определение тембра, использующее «обертоны» для описания качественных различий между звуками одной частоты и амплитуды, не учитывает форму волны.

Форма волны отличается из-за различий в уровнях обертонов.

Или, другими словами, форма волны — это представление звука, наблюдаемого во временной области . Частотное содержание (с точки зрения обертонов) представляет собой представление звука в частотной области .

Поиграйте с https://meettechniek.info/additional/additive-synchronous.html . Вы увидите (и услышите), что по мере изменения уровней обертонов форма волны и слышимый тембр звука также меняются. Три вещи (тембр, форма волны и обертоны) связаны между собой.

Я не вижу, как в демонстрации присутствуют какие-либо обертоны какой-либо частоты, кроме основной частоты.

Прямоугольная волна и пилообразная волна имеют обертоны. Поищите, например, «обертоны прямоугольной волны» (или «гармоники прямоугольной волны»). Именно наличие этих обертонов заставляет их звучать по-разному.

Опять же, просто для ясности - прямоугольная волна не имеет обертонов, «так же как» является квадратной; обертоны - причина , по которой он квадратный.

Если не тембр, то какое слово описывает качество звука в зависимости от формы его волны?

«Тембр» — неплохое слово, но я не думаю, что оно зависит конкретно от формы волны — на самом деле человеческое ухо разделяет звук по частоте, поэтому оно больше слышит обертоны, чем форму. Может быть, лучше сказать, что следующие вещи связаны :

  • Тембр – субъективное качество звука, воспринимаемое слушателем.
  • Форма волны - поведение звука во временной области.
  • Гармоническое содержание/Обертоны/Спектральное содержание - «сигнатура» звука в частотной области.
Возможно, форманты также являются полезным свойством при описании тембра. Восприятие пиков и спадов в определенных частотных диапазонах, возможно, является более реалистичным способом описания того, как мы различаем разные голоса и инструменты, чем восприятие форм волн или отдельных гармоник.
Ага. OP может быть сбит с толку, потому что форма волны является прямым следствием обертонов и содержания гармоник . Хорошо написан. Возьми мой +1!
Я только что исправил отсутствующую ссылку на YouTube.
Вот чего я не понимаю. Если я посмотрю на пилообразную волну A4 440 Гц, я увижу, что 440 гребней достигают моего слуха каждую секунду. Если я правильно понимаю, сказать, что есть "обертоны", значит сказать, что в волновой форме есть волна какой-то более высокой частоты, но я не вижу возможности, чтобы более 440 гребней попали мне в ухо. каждую секунду. Ты можешь мне это объяснить?
@DanielAllenLangdon - По сути, только синусоида не имеет обертонов. Все остальные звуковые волны создаются путем сложения некоторого количества (возможно, бесконечного) синусоидальных волн с разными частотами. Период объединенных волн определяет частоту результирующей ноты. Вы можете легко получить ноту с частотой 440 Гц, сложив вместе волну с частотой 440 Гц и волну с частотой 880 Гц — результирующая форма волны по-прежнему составляет 440 Гц, несмотря на то, что она выглядит более волнистой. Компонентная волна 880 Гц называется обертоном .
@DanielAllenLangdon Прямые стороны треугольной волны в той мере, в какой они отличаются от синусоидальной волны, состоят из сумм пиков обертонов. Вот почему это не похоже на синусоиду.
  • Причина того, что вы видите только одну частоту в этих синтезированных волновых формах, заключается в том, что все обертоны являются целыми кратными основной частоты, поэтому каждый кадр одного периода основной частоты выглядит точно так же, как и любой другой. Тип обертонов (нечетные или четные) и их мощность по отношению к основному тону определяют форму. Если вы просматриваете форму волны, в которой обертоны не являются целыми кратными основной гармоники, или амплитуды обертонов затухают с разной скоростью (например, у струнного инструмента), форма волны будет меняться со временем, и ни один кадр не может охарактеризовать форма волны.
  • Человеческое ухо непосредственно воспринимает амплитуду каждого обертона, но (в отличие от анализа Фурье) не может определить относительные фазы обертонов, поэтому некоторые формы сигналов звучат одинаково, но на осциллографе выглядят совершенно по-разному.

Может быть полезно понять, что прямоугольные волны (и треугольные волны) — это идеализированные явления, которые не могут возникать на самом деле. Для идеального результата потребуется суммировать бесконечное количество синусоид.

Таким образом, может быть полезно взглянуть на приблизительные значения. Там вы можете более легко увидеть все частоты. Вот достойный набор от Mathworld:

введите описание изображения здесь

По мере того, как они добавляют больше обертонов, каждое приближение становится все ближе и ближе к прямоугольной волне. И чем больше обертонов, тем больше неровностей.

В этом ответе отсутствует слово «сумма».
@TobiaTesan Ваш комментарий немного неясен. Ты это имеешь ввиду? (см. редактирование)

Я полагаю, что вы ищете переходные процессы атаки и распада. Переходные процессы затухания, в частности, составляют звуковые сигнатуры, которые мы распознаем как различные музыкальные инструменты.

Переходные процессы составляют большую часть воспринимаемого тембра, но они не обязательно являются чем-то отдельным от обертонов — вы также можете учитывать переходные процессы в частотной области.
Каким словом описывается звук инструмента, основанный на форме волны его звука?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v