Η Φυσική της Μουσικής Τ.Ε.Ι. Ιονίων Νήσων Διάλεξη 8 Αντιληπτό ύψος καθαρού τόνου Απόλυτο ύψος
Ανασκόπηση της Διάλεξης 7 Το αν ένας ήχος είναι ακουστός ή όχι εξαρτάται κυρίως από την έντασή του και τη συχνότητα. Οι κρίσιμες ζώνες μετρούν το μέγεθος της περιοχής της βασικής μεμβράνης που ταλαντώνεται ως απόκριση σε ένα καθαρό ήχο. Ο πρώτιστος σκοπός της δίωτης ακοής είναι ο εντοπισμός της πηγής του ήχου. Διαφοροποιήσεις στο συγχρονισμό (χαμηλές συχνότητες) και στην ένταση (υψηλές συχνότητες) είναι τα κύρια στοιχεία. Η αντιληπτή ηχηρότητα ενός καθαρού τόνου εξαρτάται κυρίως από τη στάθμη ηχητικής πίεσης, αλλά επηρεάζεται επίσης από τη συχνότητα και τη διάρκεια του ήχου. 2
Αντίληψη του Ύψους για Καθαρούς Τόνους Το αντιληπτό ύψος ορίζεται πρωτίστως από το ρυθμό επανάληψης της διαταραχής του αέρα που παράγει ένας ήχος. Για καθαρούς τόνους, αυτό αντιστοιχεί στη συχνότητά τους. Για ένα πεπλεγμένο μουσικό τόνο, όπου πολλές ανώτερες συνεισφέρουν ταυτόχρονα, η αντίληψη του ύψους είναι περισσότερο πολύπλοκη: αυτό θα καλυφθεί στην επόμενη διάλεξη. 3
Βαθμοί Αντίληψης του Ύψους Εύκολα μπορούμε να διακρίνουμε τις μουσικές νότες μεταξύ τους (π.χ., τη A και τη A # ), αλλά με πόση ακρίβεια μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ τους υποδιαιρέσεις ενός μουσικού ημιτόνου (λόγος συχνοτήτων περίπου 1 : 1.06); Στα επόμενα παρουσιάζεται ένα παράδειγμα ομάδων τόνων στα 1000 Hz. Για κάθε ζεύγος τόνων, καταγράφηκε αν ο δεύτερος τόνος ήταν (A) υψηλότερος ή (B) χαμηλότερος από τον πρώτο τόνο: Μετά από κάθε ομάδα 4 ζευγών, η διαφορά στη συχνότητα μεταξύ των τόνων μειώνεται. 4
1000Hz Ομάδα 1 10 Hz A B A A Ομάδα 2 9 Hz A B B B Ομάδα 3 8 Hz B A A B Ομάδα 4 7 Hz B A A B Ομάδα 5 6 Hz A B A B Ομάδα 6 5 Hz A B A A Ομάδα 7 4 Hz B B A A Ομάδα 8 3 Hz A B A B Ομάδα 9 2 Hz B B B A Ομάδα 10 1 Hz B A A B 60 Hz 5
Source: The Science of Sound, Fig 5.10, Rossing, Moore & Wheeler, 3rd ed. Ο ψυχοφυσικός όρος για τη μικρότερη διαφορά στα αισθητικά ερεθίσματα που μπορεί να αναγνωριστεί είναι μόλιςαξιοσημείωτη-διαφορά (ΜΑΔ). Η ΜΑΔ μεταβάλλεται με τη συχνότητα ενός καθαρού τόνου με τον ίδιο τρόπο όπως το πλάτος της κρίσιμης ζώνης, υποδεικνύοντας ότι οι ταλαντώσεις της βασικής μεμβράνης παίζουν σημαντικό ρόλο. 6
Η ΜΑΔ ενός μέσου ανθρώπου στα 1000 Hz είναι 4 5 Hz. Η ΜΑΔ είναι περίπου το 1/30 ο της κρίσιμης ζώνης, ή περίπου το 1/12 ενός ημιτόνου πάνω από τα 1000 Hz. Το τυπικό ακουστικό εύρος καλύπτεται από περίπου 5000 ΜΑΔ. Συγκρίνοντας με την όραση: το ορατό φάσμα καλύπτεται από περίπου 128 ΜΑΔ. (Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να διακρίνουμε μόνο 128 διαφορετικά χρώματα;) 7
Αντιληπτό Ύψος και Στάθμη Πίεσης Πώς εξαρτάται η αντίληψή μας για το ύψος ενός καθαρού τόνου από τη στάθμη πίεσης; Συγκρίνοντας το ύψος ήχων σε κάθε μια από 6 ζεύγη τόνων (σιγά, ηχηρά) διαφορετικών συχνοτήτων (200, 500, 1000, 2000, 3000, 4000 Hz) καταγράφηκε αν οι δυνατοί (ηχηροί) ήχοι ακούγονται υψηλότερα ή χαμηλότερα στο ύψος από τους αδύνατους (σιγανούς) σε κάθε περίπτωση. 8
Αντιληπτό Ύψος Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούν ότι το αντιληπτό ύψος αυξάνει με τη στάθμη πίεσης στις ψηλές συχνότητες, αλλά μειώνεται στις χαμηλές συχνότητες. Υψηλή συχνότητα Αληθές ύψος Χαμηλή συχνότητα Ένταση Ήχου 9
Αντιληπτό Ύψος και Διάρκεια του Ήχου Πόσο πρέπει να διαρκεί ένας ήχος ώστε να αναγνωρίσουμε το ύψος του; Ένας κύκλος ενός ήχου στα 1000 Hz διαρκεί μόνο 1 ms, αλλά κατ αρχάς έχει καλά καθορισμένο ύψος. Είναι αυτό αρκετό; Πόσοι κύκλοι απαιτούνται για να δημιουργηθεί η αίσθηση του ύψους του ήχου; 10
Απόλυτο Ύψος Απόλυτο ύψος (ή τέλειο ύψος) είναι η ικανότητα αναγνώρισης ή παραγωγής ενός συγκεκριμένου ύψους χωρίς τη χρήση τόνου αναφοράς. Σε σύγκριση με την όραση: οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να αναγνωρίσουν το φασματικό χρώμα κόκκινο. Η εξαίρεση είναι προσεγγιστικά 2% του πληθυσμού (κυρίως άνδρες) οι οποίοι πάσχουν από αχρωματοψία. Πόσοι άνθρωποι μπορούν να αναγνωρίσουν ένα μέσο C με τον ίδιο τρόπο; Αυτή είναι πολύ σπάνια ικανότητα που έχουν λιγότεροι από 1 στους 10,000. 11
Φύση ή Εκπαίδευση; Δεν υπάρχει ακόμα ομοφωνία για την προέλευση της ικανότητας αναγνώρισης του τέλειου ύψους: είναι κληρονομική ή επίκτητη ή και τα δύο; Η ικανότητα αναγνώρισης του τέλειου ύψους συνοδεύεται μερικές φορές από συναίσθηση: την έμφυτη συσχέτιση των ήχων με τα χρώματα. 12
Σχετικό Ύψος Αν και μερικοί άνθρωποι μπορούν να αναγνωρίσουν την απόλυτη συχνότητα ενός ήχου, οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να αναγνωρίσουν σχετικά ύψη (δηλ., μουσικά διαστήματα) και αυτή η ικανότητα μπορεί να βελτιωθεί με εκπαίδευση. Αυτή είναι από μόνη της μια αξιοσημείωτη ικανότητα που δεν έχουμε για την όραση. Δε μπορούμε να αναγνωρίσουμε φασματικά χρώματα των οποίων οι συχνότητες είναι σε συγκεκριμένη αναλογία, π.χ., 4:3 (μια τέλεια τετάρτη). 13
Περίληψη Το αντιληπτό ύψος ενός καθαρού τόνου εξαρτάται κυρίως από τη συχνότητά του, αλλά επίσης και από τη την ένταση του ήχου και τη διάρκεια. Το μέσο εύρος συχνοτήτων της ακοής καλύπτεται από περίπου 30 κρίσιμες ζώνες και περίπου 5000 μόλιςαξιοσημείωτες-διαφορές (ΜΑΔ). Οι περισσότεροι άνθρωποι αντιλαμβάνονται το σχετικό ύψος με αρκετή ακρίβεια αλλά όχι και το απόλυτο. Αυτό δε συμβαίνει με την όραση, όπου οι περισσότεροι άνθρωποι αντιλαμβάνονται την απόλυτη συχνότητα (χρώμα) με ακρίβεια αλλά όχι τη σχετική συχνότητα. 14
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο "Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα του ΤΕΙ Ιονίων Νήσων" έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.