Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Звук с синусоидальной волной
Sound with a sinusoidal waveform
В психоакустике чистый тон – это звук с синусоидальной формой волны, то есть синусоидальная волна постоянной частоты, фазы и амплитуды. В расширенном смысле, в обработке сигналов одиночный частотный тон или чистый тон представляет собой чисто синусоидальный сигнал (например, напряжение). Чистый тон обладает уникальным свойством – среди сигналов с действительными значениями – его форма волны не изменяется линейными стационарными системами; то есть, между входом чистого тона в такую систему и её выходом изменяются только фаза и амплитуда. Синусоидальные и косинусоидальные волны могут использоваться как базовые строительные блоки для более сложных волн. При комбинировании дополнительных синусоидальных волн с различными частотами, форма волны преобразуется из синусоидальной в более сложную. Рассматриваемый как часть полного спектра, чистый тон также может называться спектральной составляющей. В клинической аудиометрии чистые тоны используются для аудиометрии тональной пробы для определения порогов слуха на разных частотах. Локализация звука часто сложнее с чистыми тонами, чем с другими звуками.
In psychoacoustics, a pure tone is a sound with a sinusoidal waveform; that is, a sine wave of constant frequency, phase shift, and amplitude. By extension, in signal processing a single frequency tone or pure tone is a purely sinusoidal signal (e. g., a voltage). A pure tone has the property – unique among real valued wave shapes – that its wave shape is unchanged by linear time invariant systems; that is, only the phase and amplitude change between such a system's pure tone input and its output. Sine and cosine waves can be used as basic building blocks of more complex waves. As additional sine waves having different frequencies are combined, the waveform transforms from a sinusoidal shape into a more complex shape. When considered as part of a whole spectrum, a pure tone may also be called a spectral component. In clinical audiology, pure tones are used for pure tone audiometry to characterize hearing thresholds at different frequencies. Sound localization is often more difficult with pure tones than with other sounds.
Отношение к высоте и музыкальным тонам
Чистые тоны использовались физиками XIX века, такими как Георг Ом и Герман фон Гельмгольц, для обоснования теорий, утверждающих, что слух функционирует подобно частотному анализу Фурье. В законе Ома об акустике, впоследствии развитом Гельмгольцем, музыкальные тоны воспринимаются как набор чистых тонов. Восприятие высоты звука зависит от частоты наиболее выраженного тона, а фазы отдельных компонентов игнорируются. Эту теорию часто критикуют за создание путаницы между высотой звука, частотой и чистыми тонами. В отличие от музыкальных тонов, которые состоят из суммы нескольких гармонически связанных синусоидальных компонент, чистые тоны содержат только одну такую синусоидальную волну. При воспроизведении в изоляции, и когда их частота находится в определенном диапазоне, чистые тоны вызывают восприятие единственной высоты, которую можно охарактеризовать их частотой. В этой ситуации мгновенная фаза чистого тона изменяется линейно во времени. Если чистый тон вызывает постоянное, устойчивое восприятие, то можно заключить, что его фаза не влияет на это восприятие. Однако, когда одновременно воспроизводятся несколько чистых тонов, как в музыкальных тонах, их относительная фаза играет роль в формировании результирующего восприятия. В такой ситуации воспринимаемая высота звука определяется не частотой какой-либо отдельной компоненты, а частотными соотношениями между этими компонентами (см. иллюзия основного тона).
Pure tones have been used by 19th century physicists like Georg Ohm and Hermann von Helmholtz to support theories asserting that the ear functions in a way equivalent to a Fourier frequency analysis. In Ohm's acoustic law, later further elaborated by Helmholtz, musical tones are perceived as a set of pure tones. The percept of pitch depends on the frequency of the most prominent tone, and the phases of the individual components is discarded. This theory has often been blamed for creating a confusion between pitch, frequency and pure tones. Unlike musical tones that are composed of the sum of a number of harmonically related sinusoidal components, pure tones only contain one such sinusoidal waveform. When presented in isolation, and when its frequency pertains to a certain range, pure tones give rise to a single pitch percept, which can be characterized by its frequency. In this situation, the instantaneous phase of the pure tone varies linearly with time. If a pure tone gives rise to a constant, steady state percept, then it can be concluded that its phase does not influence this percept. However, when multiple pure tones are presented at once, like in musical tones, their relative phase plays a role in the resulting percept. In such a situation, the perceived pitch is not determined by the frequency of any individual component, but by the frequency relationship between these components (see missing fundamental).