Beat (акустика) - Википедия - Beat (acoustics)

Эта статья про интерференцию между двумя звуками. Для использования в других целях см. Beat (значения).
График частоты биений

В акустика, а бить является вмешательство узор между двумя звуки немного разных частоты, воспринимается как периодическое изменение объем чья ставка разница двух частот.

С настройка инструменты, которые могут воспроизводить устойчивые тона, легко распознаются битами. Настройка двух тонов на унисон дадут особый эффект: когда два тона близки по высоте, но не идентичны, разница в частоте вызывает биение. Громкость варьируется как в тремоло поскольку звуки попеременно вмешиваются конструктивно и разрушительно. По мере того, как два тона постепенно приближаются к унисону, биение замедляется и может стать настолько медленным, что станет незаметным. По мере того, как два тона расходятся дальше, их частота ударов начинает приближаться к диапазону человеческого восприятия высоты тона,[1] биение начинает звучать как нота, а комбинированный тон производится. Этот комбинированный тон также можно назвать отсутствует фундаментальный, поскольку частота биений любых двух тонов эквивалентна частоте их предполагаемой основной частоты.

Математика и физика ритмов

Сумма (синий цвет) двух синусоид (красный, зеленый) показана по мере увеличения частоты одной из волн. Две волны изначально идентичны, затем частота зеленой волны постепенно увеличивается на 25%. Видны конструктивные и деструктивные помехи.

Это явление наиболее известно в акустике или музыке, хотя его можно найти в любой линейной системе: «Согласно закон суперпозиции, два одновременно звучащих тона накладываются очень простым способом: складываются их амплитуды ».[2] Если нарисован график, показывающий функция соответствует общему звуку двух струны можно видеть, что максимумы и минимумы больше не являются постоянными, как при игре чистой ноты, а меняются со временем: когда две волны составляют почти 180 градусов не в фазе максимумы одной волны нейтрализуют минимумы другой, тогда как, когда они почти совпадают по фазе, их максимумы суммируются, увеличивая воспринимаемый объем.

Это можно доказать с помощью тригонометрического тождества суммы к произведению (см. Список тригонометрических тождеств ) что конверт из максимумов и минимумов образуют волну, частота которой составляет половину разницы между частотами двух исходных волн. Рассмотрим два синусоидальные волны единицы амплитуда:[3]

Если две исходные частоты довольно близки (например, разница примерно в двенадцать герц ),[4] частота косинуса правой части выражения выше, то есть ж1 − ж2/2, часто слишком тихий, чтобы воспринимать его как слышимый тон или подача. Вместо этого это воспринимается как периодическое изменение амплитуды первого члена в приведенном выше выражении. Можно сказать, что косинусный член более низкой частоты - это конверт для более высокочастотного, т.е. его амплитуда модулирована. Частота модуляции равна ж1 + ж2/2, это средний двух частот. Можно отметить, что каждый второй пакет в шаблоне модуляции инвертируется. Каждый пик заменяется впадиной и наоборот. Однако, поскольку человеческое ухо не чувствительно к фазе звука, а только к его амплитуде или интенсивности, слышна только величина огибающей. Поэтому субъективно частота огибающей кажется в два раза больше частоты модулирующего косинуса, что означает слышимый частота биений:[5]

Это видно на диаграмме рядом.

Синусоидальная волна 110 Гц (пурпурный; первые 2 секунды), 104 Гц G♯ синусоида (голубой; следующие 2 секунды), их сумма (синий; последние 2 секунды) и соответствующая огибающая (красный)

Физическая интерпретация такова: когда

две волны находятся в фазе, и они вмешиваться конструктивно. Когда он равен нулю, они не совпадают по фазе и создают деструктивные помехи. Удары также встречаются в более сложных звуках или в звуках разной громкости, хотя математически их вычислить не так просто.[оригинальное исследование? ]

Чтобы человеческое ухо могло слышать феномен биений, соотношение частот должно быть меньше иначе мозг воспринимает их как две разные частоты[нужна цитата ].

Биение также можно услышать между нотами, которые находятся рядом, но не точно, гармонический интервал, из-за некоторых гармонический биения первой ноты с гармоникой второй ноты. Например, в случае идеальной квинты третья гармоника (то есть второй обертон) басовой ноты сочетается со второй гармоникой (первым обертоном) другой ноты. Так же, как и с расстроенными нотами, это также может произойти с некоторыми правильно настроенными равный темперамент интервалов из-за различий между ними и соответствующими просто интонация интервалы:[нужна цитата ] видеть Гармонический ряд (музыка) # Гармоники и настройка.

Бинауральные ритмы

Бинауральные ритмы
Чтобы испытать восприятие бинауральных ритмов, лучше всего прослушать этот файл с наушники на средней или слабой громкости - звук должен быть хорошо слышен, но не громкий. Обратите внимание, что звук кажется пульсирующим, только когда слышен через оба наушника. Продолжительность 10 секунд
Бинауральные ритмы Базовый тон 200 Гц, частота биений от 7 Гц до 12,9 Гц. Время продолжительности 9 минут.

Бинауральный ритм - это слуховая иллюзия воспринимается когда два разных чистых тона синусоидальные волны, оба с частоты ниже 1500 Гц, с разницей между ними менее 40 Гц, представлены в слушатель дихотически (по одному через каждый ухо ).

Например, если чистая частота 530 Гц тон подается в правое ухо субъекта, в то время как чистый тон 520 Гц передается в левое ухо субъекта, слушатель будет воспринимать слуховая иллюзия третьего тона в дополнение к двум чистым тонам, подаваемым в каждое ухо. Третий звук называется бинауральным ритмом, и в этом примере воспринимаемая высота звука коррелирует с частотой 10 Гц, которая представляет собой разницу между чистыми тонами 530 Гц и 520 Гц, подаваемыми в каждое ухо.[нужна цитата ]

Восприятие бинауральных биений берет свое начало в нижний бугорок из средний мозг и высший оливарный комплекс из мозговой ствол, куда слуховые сигналы с каждого ухо интегрированы и осаждаются электрические импульсы вдоль нервные пути сквозь ретикулярная формация до среднего мозга таламус, слуховая кора, и другие области коры.[6]

Некоторые потенциальные преимущества терапии бинауральных ритмов могут включать: стресс, уменьшенный беспокойство, повышенная концентрация, повышенная концентрация, повышенная мотивация, повышенная уверенность и более глубокая медитация. Однако нет никаких доказательств, подтверждающих выгодные претензии тех, кто продвигает предполагаемые выгоды.[7] Поскольку исследования не позволяют сделать окончательных выводов о клинических преимуществах бинауральной терапии, лучше не заменять традиционные методы лечения стресса и тревоги этим типом вмешательства до тех пор, пока не будут представлены убедительные доказательства. По состоянию на 2020 год, бинауральная ритмическая терапия не входила в стандартное лечение любого заболевания в Соединенном Королевстве.[8]

Использует

Музыканты обычно используют интерференционные биты для объективной проверки настройка на унисон, идеальный пятый, или другие простые гармонические интервалы.[9] Фортепиано и орган Тюнеры даже используют метод, включающий подсчет ударов, нацеливаясь на определенное число в течение определенного интервала.

В композитор Элвин Люсьер написал много пьес, в которых главное внимание уделяется интерференционным битам. Итальянский композитор Джачинто Счелси, чей стиль основан на микротональных колебаниях унисонов, широко исследовал текстурные эффекты интерференционных битов, особенно в своих поздних работах, таких как скрипичные соло. Xnoybis (1964) и L'âme ailée / L'âme ouverte (1973), которые выделяют их на видном месте (обратите внимание, что Шелси рассматривал и записывал каждую струну инструмента как отдельную часть, так что его скрипичные соло фактически представляют собой квартеты из однострунных, где разные струны скрипки могут одновременно играть на одной и той же струне. обратите внимание на микротональный сдвиг, чтобы образовались интерференционные картины). Композитор Фил Ниблок Музыка полностью основана на биении, вызванном микротональными различиями.[нужна цитата ]

Образец

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Левитин, Дэниел Дж. (2006). Это ваш мозг о музыке: наука о человеческой одержимости. Даттон. п. 22. ISBN  978-0525949695.
  2. ^ Винкель, Фриц (1967). Музыка, звук и ощущения: современная экспозиция, п. 134. Курьер. ISBN  978-0486165820.
  3. ^ "Интерференционные ритмы и тоны Тартини ", Physclips, UNSW.edu.au.
  4. ^ "Часто задаваемые вопросы по акустике ", UNSW.edu.au.
  5. ^ Робертс, Гарет Э. (2016). От музыки к математике: изучение взаимосвязей, п. 112. JHU. ISBN  978-1421419190.
  6. ^ Остер, Г. (октябрь 1973 г.). «Слуховые удары в мозг». Scientific American. 229 (4): 94–102. Bibcode:1973SciAm.229d..94O. Дои:10.1038 / scientificamerican1073-94. PMID  4727697.
  7. ^ Даннинг, Брайан (31 марта 2009 г.). "Скептоид № 147: Бинауральные ритмы: не цифровые наркотики". Скептоид. Получено 25 октября, 2020.
  8. ^ Смит, Лори; Гонсалес, Эндрю (30 сентября 2019 г.). «Что такое бинауральные ритмы и как они работают?». Медицинские новости сегодня. Брайтон, Великобритания: Healthline Media UK Ltd. Получено 25 октября, 2020.
  9. ^ Кэмпбелл, Мюррей; Greated, Clive A .; и Майерс, Арнольд (2004). Музыкальные инструменты: история, технология и исполнение инструментов западной музыки, п. 26. Оксфорд. ISBN  978-0198165040. «Прослушивание битов может быть полезным методом настройки унисона, например, между двумя струнами на лютне, ...»

дальнейшее чтение

  • То, Майкл Х. (2005). Ритм, музыка и мозг: научные основы и клиническое применение (1-е изд. В мягкой обложке). Нью-Йорк: Рутледж. ISBN  978-0415973700.
  • Бергер, Джонатан; Туров, Гейб, ред. (2011). Музыка, наука и ритмический мозг: культурные и клинические последствия. Рутледж. ISBN  978-0415890595.

внешняя ссылка