Wirtualne boisko

Wirtualna wysokość to wysokość złożonego tonu (wibracja fizyczna, którą można rozłożyć na częściowe lub czyste składowe tonu). Wirtualny ton odpowiada w przybliżeniu podstawowej serii harmonicznej, która jest rozpoznawana wśród słyszalnych składowych. Wirtualny ton może być postrzegany, nawet jeśli postrzegany wzór jest niekompletny (w szczególności, jeśli brakuje podstawy) lub źle dostrojony. Pod tym względem postrzeganie tonu wirtualnego jest podobne do innych form rozpoznawania wzorców. Odpowiada to zjawisku polegającemu na wydobywaniu przez mózg tonów z codziennych sygnałów (w tym mowy) i muzyki , nawet jeśli części sygnału są maskowane przez inne dźwięki. Wirtualny ton kontrastuje z tonem widmowym, który jest tonem czystego tonu lub składowej widmowej. Wirtualna wysokość dźwięku nazywana jest „wirtualną”, ponieważ nie ma akustycznego korelatu przy częstotliwości odpowiadającej wysokości: nawet jeśli wirtualna wysokość odpowiada fizycznie obecnej podstawowej (lub pierwszej harmonicznej), jak to często ma miejsce w codziennych harmonicznych złożonych tonach, dokładna wirtualny ton zależy od dokładnych częstotliwości wyższych harmonicznych i jest prawie niezależny od dokładnej częstotliwości podstawowej.

Termin ten został ukuty przez profesora Ernsta Terhardta z Uniwersytetu Technicznego w Monachium w 1970 roku.

Teoria

Wirtualny skok to eksperymentalnie ustalone zjawisko u ludzi, które można opisać matematycznie. W swojej podstawowej formie, biorąc pod uwagę serię czystych tonów, których częstotliwości odpowiadają szeregowi harmonicznemu, usłyszymy wirtualną wysokość w pobliżu częstotliwości podstawowej , nawet jeśli nie ma czystego tonu na tej częstotliwości. Percepcyjna wyrazistość (przejrzystość, prawdopodobieństwo zauważenia) wirtualnej wysokości dźwięku zależy od tego, jak blisko słyszalne częściowe pasują do niższych harmonicznych nad wirtualnym boiskiem. W algorytmie tonu Terhardta wirtualne tony są przewidywane poprzez poszukiwanie zbieżności subharmonicznych między słyszalnymi częściami w tonie złożonym - innymi słowy, poprzez poszukiwanie brakujących podstawowych tonów.

Wirtualny ton można zwizualizować w dziedzinie czasu, dodając do siebie fale sinusoidalne odpowiadające harmonicznym danej podstawy i usuwając podstawę. Powstała fala ma okres odpowiadający częstotliwości podstawowej, niezależnie od ich stosunku fazowego. Jednak w teorii Terhardta dźwięk wirtualny nie zależy od tego okresu. Zamiast tego zależy to od relacji między wysokościami widmowymi.

Terhardt odrzucił ideę okresowości wysokości tonu, ponieważ nie była ona zgodna z danymi empirycznymi dotyczącymi percepcji wysokości tonu, np. pomiarami stopniowego przesuwania wirtualnej wysokości tonu złożonego z brakującą częścią podstawową, gdy składowe były stopniowo przesuwane. Zamiast tego Terhardt podzielił percepcję wysokości tonu na dwa etapy: analizę częstotliwości słuchowej w uchu wewnętrznym i rozpoznawanie harmonicznych wzorców wysokości tonu w mózgu. Ucho wewnętrzne skutecznie przeprowadza bieżącą analizę częstotliwościową przychodzących dźwięków - w przeciwnym razie nie bylibyśmy w stanie usłyszeć widmowych tonów w złożonym tonie. Fizjologicznie, każdy ton widma zależy zarówno od aspektów czasowych, jak i widmowych (tj. okresowości kształtu fali i pozycji wzbudzenia na błonie podstawnej), ale w podejściu Terhardta sam ton widma jest parametrem czysto empirycznym, a nie parametrem fizycznym: jest to wynik psychoakustycznego eksperymentu, w którym świadomy słuchacz odgrywa aktywną rolę. Pomiary i modele psychoakustyczne mogą przewidywać, które składowe są „istotne percepcyjnie” w danym złożonym tonie; są percepcyjnie istotne, jeśli można usłyszeć różnicę w całym dźwięku, jeśli zmieni się częstotliwość lub amplituda częściowej). Ucho ewoluowało, aby oddzielać częstotliwości widmowe, ponieważ z powodu odbicia i superpozycji w codziennym środowisku częstotliwości widmowe są bardziej niezawodnymi nośnikami informacji o środowisku niż amplitudy widmowe, które z kolei są bardziej niezawodnymi nośnikami informacji istotnych dla środowiska niż zależności fazowe między składowymi (kiedy są postrzegane monofoniczny). Na tej podstawie Terhardt zasugerował, że tony widmowe – czyli to, czego słuchacz doświadcza podczas słuchania częściowych dźwięków (w przeciwieństwie do samych fizycznych częściowych dźwięków) – są jedyną informacją dostępną dla mózgu w celu wyodrębnienia wirtualnych tonów. Proces „wydobywania tonu” obejmuje następnie rozpoznawanie niekompletnych wzorców harmonicznych i odbywa się w sieciach neuronowych.

Zobacz też

• Entropia harmoniczna
• Brak podstawowych

Linki zewnętrzne

• „Co to jest boisko wirtualne?”
• „Aplet java z wirtualnym boiskiem”
• „Wirtualny boisko autorstwa Ernsta Terhardta”