Высота звука

Эта статья о физическом термине. О музыкальном звуке см. отдельную статью

Высота звука — свойство звука, определяемое человеком на слух и зависящее в основном от частоты звука, то есть от числа колебаний среды (обычно воздуха) в секунду, которые воздействуют на барабанную перепонку человека. С увеличением частоты колебаний растёт высота звука. В первом приближении субъективная высота звука пропорциональна логарифму частоты — согласно закону Вебера-Фехнера.

Основные сведения

Высота звука — субъективное качество слухового ощущения человека, наряду с громкостью и тембром, позволяющее располагать все звуки по шкале от низких к высоким. Для чистого тона (то есть для гармонических колебаний) она зависит главным образом от частоты (с ростом частоты высота звука повышается), но при субъективном восприятии — также и от его интенсивности — при возрастании интенсивности высота звука кажется ниже. Высота звука со сложным спектральным составом зависит от распределения энергии по шкале частот.

Высоту звука измеряют в мелах — шкале высот, разность между которыми слушатель воспринимает как равную. Тону с частотой 1 кГц и звуковым давлением 2⋅10⁻³ Па (40 дБ) приписывают высоту 1000 мел; в диапазоне 20 Гц — 9000 Гц укладывается около 3000 мел.
Для удобства использования была также введена еще одна субъективная единица измерения высоты звука — барк. 1 барк = 100 мел.

Измерение высоты произвольного звука основано на способности человека устанавливать равенство высот двух звуков или их отношение (во сколько раз один звук выше или ниже другого).

Интересные факты

Во всём диапазоне значений высот их получить можно с помощью интервалов между короткими импульсами, например, одиночными отсчётами интенсивности в дискретном времени t = n·dt, где dt = 5,2 мкс, что соответствует частоте дискретизации 192 000 Гц. Воздействие на слуховую систему дискретное, а восприятие высоты непрерывное.

В любом тональном звуке можно понижать его высоту путём уменьшения усиления либо в чётных, либо в нечётных периодах. При усилении, равном нулю, высота звука понизится в два раза. Для дальнейшего понижения высоты можно увеличивать интервал между периодами.

Менять высоту звука в широких пределах можно различными интервалами между моментами изменения фаз давления колеблющегося воздуха, то есть между пиками временной функции сигнала.

Звук с кажущейся постоянно повышающейся или понижающейся высотой — один из видов акустических иллюзий — называется тоном Шепарда.

Частотные сигналы сложного спектра без основной частоты (первой гармоники в спектре) называются резидуальными. Восприятие высоты частотного сигнала совпадает с восприятием высоты резидуальной версии такого же сигнала.

См. также

• тон, полутон, цент
• Музыкальный звук
• Музыкальный строй

Литература

• Высота звука // Музыкальная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1973. — Т. 1. — С. 849—850. — 1072 с.
• Haynes B., Cooke P.R. Pitch // The New Grove Dictionary of Music and Musicians. London; New York, 2001.