首页 >
消失的基频
✍ dations ◷ 2025-04-03 12:13:01 #消失的基频
消失的基频(missing fundamental)是心理声学(psychoacoustics)领域常被谈论的现象。周期讯号的基频即为讯号的音高,但基频讯号的强度大小却不一定大过泛音强度大小,有时基频讯号的强度大小甚至为零,这种情形即为我们所谓的消失的基频。
在日常生活中,一般的乐器的声音均是由基频与倍频(泛音)组合而成,而基频就是影响声音音高的主要因素之一。然而,当我们将基频的强度以人为得方式调整为零时,会发现被调整过后的声音音高仍旧不变。
此一现象虽然让音高在频谱上的判别更加困难,但也被应用于讯号处理领域。这里有一个网站可以让各位听看看一些基频消失的例子 连结巴洛克时期威尼斯的小提琴家兼作曲家塔替尼(G. Tartini)就曾发现“消失的基频”这个现象,所以后人又称此现象为塔替尼效应(Tartini Effect)。
塔替尼在演奏小提琴时发现,当他用力演奏双音时,会听到一个低音,举个例子,A4(440Hz) + C#6(1100Hz) ,频率比为2:5,此时会听到A3(220Hz)的声音。一般而言,基频消失的情形常常发生在低音部分,但当这种情形发生后,为何我们听到的音高是基频的频率而不是泛音的频率呢?一般人会有一个迷思,认为是基频成分的强度远大过泛音所致,其实不然。由很多情形我们会发现基频的强度会小于泛音,甚至是基频的强度为零。那究竟是什么原因让我们听的到消失的基频呢?致今其实有很多不同的说法,部分学者说是源自于耳朵中的非线性扭曲(nonlinear distortion),然而这个说法却遭到质疑,因为有人作实验发现当我们加入一些噪声来让这些扭曲消失,但受测者仍然能感受到消失的基频。现在较为可信的说法是人类的大脑会对接收到的频率进行数学的运算,而这个运算方法学者普遍认为是借由自相关函数(Autocorrelation Function)来判断音高,
但由于目前研究结果尚未找到人类听觉神经系统中与时间延迟相关的机制,所以目前仍旧无法建立一个完整的学说。此方法为时域的方法自相关函数法的计算方式如下a
c
f
[
t
a
u
]
=
∑
t
=
0
n
−
1
−
t
a
u
s
[
i
]
s
[
i
+
t
a
u
]
{displaystyle acfleft=sum _{t=0}^{n-1-tau}sleftsleft}其中s(i)为某一个音框的讯号而tau为时间延迟量。我们的目的即是要找出能使 acf(tau) 产生极大值的tau值,便可借此计算出音高。
简单来说,自相关函数便是计算一个音框 s(i), i = 0, 1, 2, …, n-1 和本身的相似度。此方法为频域的方法借由时频分析得到的时频图(spectrogram)来分析,但若基频消失时,我们则无法在时频图上读到,此种情形则比较棘手,我们则必须使用泛音来推测出基频,可以取泛音频率的最大公因数(greatest common divisor)。但以上两种方法均适用在单音音乐,若是多声部(多乐器)的音乐则需要较复杂的算法。一般的市内电话较难传送频率300Hz以下的讯号,但成年男性的声音大多落在150Hz左右,但成年男性的声音并不会因为经由电话传输过后变得不像男生或是失去磁性。这是由于我们对音高的感知并不会因为基频消失而改变。管风琴为一个占空间的乐器,有时候会因为空间与成本的因素,将乐器最低的那个八度的琴键移除,若是要演奏那些被移除的音,则可以演奏该音的两个的泛音,此时聆听者即会听到那个低音,当然这算是幻觉。由于音响在低频部分的频率响应会有一个最低的截止频率,也就是无法输出比此频率还低的频率成分,然而我们可已使用“消失的基频”的概念产生低音,进而突破硬件设备的限制。
相关
- 呼吸系统疾病呼吸系统疾病 (Respiratory Diseases)。 是指局限于呼吸系统的疾病。从生理上分为两类:阻塞性肺病和限制性肺疾病。 从解剖学上可分为: 上呼吸道疾病,下呼吸道疾病,肺间质疾病和
- 糙皮病糙皮病又称癞皮病,是一种维生素缺乏性疾病,主要诱因是缺乏维生素B3(烟酸)和蛋白质,特别是含必需氨基酸色氨酸的蛋白质。色氨酸能被转化为烟酸,大约60mg色氨酸能被转化成1mg烟酸,过
- 生命演化史生命演化历程纪录地球上生命发展过程中的主要事件。本条目中的时间表,是以科学证据为基础所做的估算。生物演化指生物的族群从一个世代到另一个世代之间,获得并传递新性状的过
- 古生代古生代(Paleozoic,符号PZ)是地质时代中的一个代,开始于同位素年龄542±0.3百万年(Ma),结束于251±0.4Ma。古生代是显生宙的第一个代,上一个代是元古宙的新元古代,下一个代是中生代。
- 夏威夷独立运动夏威夷独立运动(英语:Hawaiian Independence Movement )是夏威夷部分原住民发起的争取夏威夷从美国分离,重建独立的夏威夷国家的运动。自1898年美国吞并夏威夷王国以来,部分土著
- 风能风能主要应用为风力发电,系利用风提供能量,以带动风力发动机运转;另可用于非电力应用,例如帆船、风车等。在电力应用普及以前,人们就懂得利用风能,例如在公元前人们就已经用帆船横
- 雪雪是降水形式的一种,是从云中降落的结晶状固体冰,常以雪花的形式存在。雪是由小的冰颗粒物构成,是一种颗粒材料(英语:granular material),它的结构开放,因此显得柔软。因为气温和湿
- 人工授精人工授精(Artificial insemination,AI)是指采用人工而非自然交配的方法,将精液输入雌性的子宫或子宫颈的授精过程。现代人工授精技术最早在乳牛业发展起来,用改良性状的公牛精液
- 迪纳厄斯第纳里乌斯(拉丁语:denarius,复数形式: denarii),又译第纳里、第纳留斯、狄纳留斯、第纳尔斯, 在古罗马货币系统中,是从公元前211年开始铸造的小银币。它是流通中最常见的硬币,它逐
- 文法语法(英语:Grammar),也称文法,在语言学中指任意自然语言中句子、短语以及词等语法单位的语法结构与语法意义的规律,本质上即音义结合体之间的结合规律。对于语法的研究称为语法学