В психоакустике чистый тон — это звук синусоидальной формы ; то есть синусоидальная волна постоянной частоты , фазового сдвига и амплитуды . [1] В более широком смысле, при обработке сигналов одночастотный тон или чистый тон представляет собой чисто синусоидальный сигнал (например, напряжение). Чистый тон обладает свойством – уникальным среди форм волн с действительными значениями – что его форма волны не изменяется линейными, инвариантными во времени системами ; то есть между входным и выходным сигналом такой системы изменяются только фаза и амплитуда.
Синусоидальные и косинусоидальные волны можно использовать в качестве основных строительных блоков более сложных волн. По мере объединения дополнительных синусоидальных волн, имеющих разные частоты , форма сигнала преобразуется из синусоидальной в более сложную. Если рассматривать чистый тон как часть целого спектра , его можно также назвать спектральным компонентом .
В клинической аудиологии чистые тона используются для чистотоновой аудиометрии для характеристики порогов слышимости на разных частотах. Локализация звука с чистыми тонами часто затруднена, 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 функции уха эквивалентны частотному анализу Фурье . [4] [5] В акустическом законе Ома , позднее развитом Гельмгольцем, музыкальные тоны воспринимаются как набор чистых тонов. Восприятие высоты звука зависит от частоты наиболее выраженного тона, при этом фазы отдельных компонентов отбрасываются. Эту теорию часто обвиняли в путанице между высотой звука, 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 форму волны. Когда чистые тона представлены изолированно и когда их частота относится к определенному диапазону, они порождают одновысотное восприятие, которое можно охарактеризовать своей частотой. В этой ситуации мгновенная фаза чистого тона изменяется линейно со временем. Если чистый тон порождает 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 конечном восприятии. В такой ситуации воспринимаемая высота звука определяется не частотой какого-либо отдельного компонента, а частотным соотношением между этими компонентами (см. «Отсутствующий фундамент» ).
