В психоакустике чистый тон — это звук с синусоидальной формой волны ; то есть синусоида с постоянной частотой , сдвигом фазы и амплитудой . [1] В более широком смысле, при обработке сигналов одночастотный тон или чистый тон — это чисто синусоидальный сигнал (например , напряжение). Чистый тон обладает свойством — уникальным среди действительных волновых форм — что его волновая форма не изменяется линейными инвариантными во времени системами ; то есть между входом чистого тона такой системы и ее выходом изменяются только фаза и амплитуда.
Синусоидальные и косинусоидальные волны могут использоваться в качестве базовых строительных блоков более сложных волн. Поскольку дополнительные синусоидальные волны с разными частотами объединяются , форма волны преобразуется из синусоидальной в более сложную форму. При рассмотрении как части целого спектра чистый тон также может называться спектральным компонентом .
В клинической аудиологии чистые тоны используются для тональной аудиометрии , чтобы охарактеризовать пороги слуха на разных частотах. Локализация звука часто более затруднена с чистыми тонами, чем с другими звуками. [2] [3]
Чистые тона использовались физиками 19-го века, такими как Георг Ом и Герман фон Гельмгольц, для поддержки теорий, утверждающих, что ухо функционирует способом, эквивалентным анализу частот Фурье . [4] [5] В акустическом законе Ома , позже доработанном Гельмгольцем, музыкальные тона воспринимаются как набор чистых тонов. Восприятие высоты тона зависит от частоты наиболее выраженного тона, а фазы отдельных компонентов отбрасываются. Эту теорию часто обвиняли в создании путаницы между высотой тона, частотой и чистыми тонами. [6]
В отличие от музыкальных тонов , которые состоят из суммы ряда гармонически связанных синусоидальных компонентов, чистые тоны содержат только одну такую синусоидальную волну. При представлении в изоляции и когда ее частота относится к определенному диапазону, чистые тоны вызывают единое восприятие высоты тона, которое можно охарактеризовать его частотой. В этой ситуации мгновенная фаза чистого тона изменяется линейно со временем. Если чистый тон вызывает постоянное, устойчивое восприятие, то можно сделать вывод, что его фаза не влияет на это восприятие. Однако, когда одновременно предъявляются несколько чистых тонов, как в музыкальных тонах, их относительная фаза играет роль в результирующем восприятии. В такой ситуации воспринимаемая высота тона определяется не частотой какого-либо отдельного компонента, а соотношением частот между этими компонентами (см. missing fundamental ).
