В акустике ритм — это интерференционная картина между двумя звуками слегка разных частот , воспринимаемая как периодическое изменение громкости , скорость которого равна разнице двух частот.
С помощью настроечных инструментов, которые могут воспроизводить устойчивые звуки, можно легко распознать ритмы. Настройка двух тонов в унисон даст своеобразный эффект: когда два тона близки по высоте, но не идентичны, разница в частоте порождает биение. Громкость меняется, как в тремоло , поскольку звуки попеременно мешают конструктивно и деструктивно. По мере того, как два тона постепенно приближаются к унисону, ритм замедляется и может стать настолько медленным, что станет незаметным. По мере того, как два тона становятся все дальше друг от друга, их частота биений начинает приближаться к диапазону восприятия высоты звука человеком, [1] биения начинают звучать как нота, и образуется комбинированный тон .
Это явление наиболее известно в акустике или музыке, хотя его можно обнаружить в любой линейной системе: «По закону суперпозиции два звука, звучащие одновременно, накладываются очень простым способом: складывают их амплитуды». [2] Если нарисовать график, показывающий функцию , соответствующую общему звуку двух струн , можно увидеть, что максимумы и минимумы больше не являются постоянными, как при воспроизведении чистой ноты, а изменяются со временем: когда две волны сдвинуты по фазе почти на 180 градусов, максимумы одной волны компенсируют минимумы другой, тогда как, когда они почти совпадают по фазе, их максимумы суммируются, увеличивая воспринимаемую громкость.
С помощью тригонометрического тождества суммы к произведению можно доказать (см. Список тригонометрических тождеств ), что огибающая максимумов и минимумов образует волну, частота которой равна половине разницы между частотами двух исходных волн. Рассмотрим две синусоидальные волны единичной амплитуды : [3]
Если две исходные частоты достаточно близки (например, разница примерно в двенадцать герц ), [4] частота косинуса правой части приведенного выше выражения, то естьж 1 - ж 2/2, часто слишком низкий, чтобы его можно было воспринимать как слышимый тон или высоту тона . Вместо этого это воспринимается как периодическое изменение амплитуды первого члена в приведенном выше выражении. Можно сказать, что косинус с более низкой частотой является огибающей для более высокочастотного, т.е. его амплитуда модулируется. Частота модуляцииж 1 - ж 2/2, а несущая или средняя частота равнаж 1 + ж 2/2. Можно отметить, что каждый второй пакет в шаблоне модуляции инвертируется. Каждый пик сменяется впадиной и наоборот. Однако, поскольку человеческое ухо не чувствительно к фазе звука, а только к его амплитуде или интенсивности, слышно только величину огибающей. Таким образом, субъективно частота огибающей кажется вдвое большей частоты модулирующего косинуса, что означает, что слышимая частота биений равна: [5]
Это можно увидеть на соседней диаграмме.
Бинауральный ритм — это слуховая иллюзия, воспринимаемая , когда две разные синусоидальные волны чистого тона с разницей между ними менее 40 Гц или около того подаются слушателю дихотически (по одной через каждое ухо ).
Например, если чистый тон 530 Гц подается в правое ухо субъекта, а чистый тон 520 Гц — в левое ухо субъекта, слушатель услышит биение с частотой 10 Гц, как если бы эти два тона были представлено моноурально, но избиение также будет иметь элемент бокового движения.
Восприятие бинауральных ритмов происходит в нижних холмиках среднего мозга и верхнем оливковом комплексе ствола мозга , где слуховые сигналы от каждого уха интегрируются и выделяют электрические импульсы по нервным путям через ретикулярную формацию вверх по среднему мозгу к таламусу , слуховой коре . и других областях коры. [6]
Согласно систематическому обзору 2023 года, исследования изучали некоторые из заявленных положительных эффектов в области когнитивной обработки, аффективных состояний (например, тревоги), настроения, восприятия боли, медитации и релаксации, блуждания ума, творчества, но методы не были сопоставимы. и результаты были неубедительными. [7]
Музыканты обычно объективно используют интерференционные ритмы для проверки настройки в унисон , идеальную пятую часть или другие простые гармонические интервалы. [8] Настройщики фортепиано и органа используют метод, включающий подсчет долей, стремясь к определенному числу в течение определенного интервала.
Композитор Элвин Люсье написал множество произведений, в которых основное 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 произведениях, таких как скрипичные соло Xnoybis (1964) и L'âme ailée / L'âme ouverte (1973). ), в которых они выделяются (Счелси рассматривал и отмечал каждую струну инструмента как отдельную партию, так что его скрипичные соло фактически представляют собой квартеты из однострунных инструментов, где разные струны скрипки могут одновременно играть одну и ту же ноту с микротональными сдвигами , так что создаются интерференционные картины). Музыка композитора Фила Ниблока целиком основана на биении, вызванном микротональными различиями. [9] Компьютерный инженер Тосо Панковски изобрел метод, основанный на избиении слуховых помех, для проверки участников онлайн-аудиальных исследований на наличие наушников и дихотического контекста (независимо от того, смешаны ли стереоканалы или полностью разделены). [10]
Учебные материалы, связанные с битом (акустикой), в Викиверситете
