เส ยงความถ ม ลฐานท ไม ม อ งกฤษ missing fundamental suppressed fundamental phantom fundamental เป นเส ยงฮาร มอน กท ไม ม จ

เสียงความถี่มูลฐานที่ไม่มี (อังกฤษ: missing fundamental, suppressed fundamental, phantom fundamental) เป็นเสียงฮาร์มอนิกที่ไม่มีจริง ๆ แต่จะได้ยินเมื่อเสียง overtone คือเสียงฮาร์มอนิกที่มีความถี่สูงกว่าความถี่มูลฐานนั้น แสดงนัยว่า มีเสียง เพราะสมองไม่ได้รับรู้เสียงว่าสูงต่ำเท่าไรโดยขึ้นกับความถี่มูลฐานของมันเท่านั้น แต่จะขึ้นกับภาวะเป็นคาบที่เสียงฮาร์มอนิกระดับที่สูงกว่าแสดงนัยด้วย เราจึงอาจได้ยินเสียงที่ความถี่มูลฐาน (โดยอาจมีน้ำเสียงต่างจากเสียงจริง) แม้เสียงที่ความถี่นั้นจะไม่มีจริง ๆ

คลื่นเสียงด้านล่างไม่มีความถี่มูลฐานที่ 100 เฮิรตซ์ และไม่มีฮาร์มอนิกที่สองคือ 200 เฮิรตซ์ แต่ภาวะเป็นคาบก็ยังเหมือนกับคลื่นด้านบนที่มีฮาร์มอนิกครบสมบูรณ์

ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเสียงโน้ตดนตรีที่ไม่ใช้เสียงทุ้มแหลมบริสุทธิ์มีเสียงสูงต่ำที่ 100 เฮิรตซ์ มันก็จะมีองค์ประกอบความถี่ซึ่งเป็นพหุคูณของเสียงสูงต่ำนั้น ๆ เช่น 100, 200, 300, 400, 500.... เฮิรตซ์ แต่ลำโพงเล็ก ๆ อาจไม่สามารถสร้างเสียงความถี่ต่ำได้ ดังนั้น ในตัวอย่างของเรา เสียงที่ความถี่ 100 เฮิรตซ์อาจไม่มีจริง ๆ อย่างไรก็ดี เราก็ยังจะได้ยินเสียงที่ความถี่มูลฐาน 100 เฮิรตซ์อยู่ดี

คำอธิบาย

ความถี่ของฮาร์มอนิกทั้งหมด จะมีตัวหารร่วมมากเท่ากับความถี่มูลฐาน (เส้นประ)

เสียงทุ้มความถี่ต่ำ (low pitch) สามารถได้ยินเป็นบางครั้งแม้จะไม่มี ดังนั้น ในภาษาอังกฤษ จึงเรียกเสียงนี้ด้วยว่า pitch of the missing fundamental (เสียงทุ้มแหลมที่ความถี่มูลฐานซึ่งไม่มี) หรือ virtual pitch (เสียงทุ้มแหลมเสมือน) การรับรู้เสียงทุ้มที่ไม่มีมาจากการตีความรูปแบบซ้ำ ๆ ของเสียงที่มีอยู่ของสมอง

เคยเชื่อว่า ปรากฏการณ์นี้เกิดจากความเพี้ยนเสียงเนื่องจากลักษณะทางกายภาพของหู แต่การทดลองปี พ.ศ. 2497 กลับแสดงว่า เมื่อเพิ่มเสียงเพื่ออำพรางความเพี้ยนเสียงเช่นนี้ถ้ามี ผู้ฟังก็ยังได้ยินเสียงทุ้มแหลมที่ความถี่มูลฐานซึ่งไม่มี นักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันจึงเชื่อว่า สมองแปลข้อมูลจากเสียง overtone ให้เป็นเสียงที่ความถี่มูลฐานซึ่งไม่มี

รายละเอียดว่าสมองทำอะไรยังเป็นเรื่องที่ยังไม่ยุติ แต่การประมวลผลดูเหมือนจะอาศัยการหาสหสัมพันธ์อัตโนมัติ ที่เกี่ยวกับช่วงเวลาระหว่างอิมพัลส์ประสาทในโสตประสาท แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ได้ให้ข้อสังเกตมานานแล้วว่า กลไกทางประสาทที่สามารถหน่วงเวลา (ซึ่งจำเป็นในการหาสหสัมพันธ์อัตโนมัติ) ยังไม่เคยพบ มีแบบจำลองอย่างน้อยหนึ่งแบบที่แสดงว่า การหน่วงเวลาไม่จำเป็นในการหาสหสัมพันธ์อัตโนมัติเพื่อรับรู้ความทุ้มแหลมของเสียง โดยอ้าง การเปลี่ยนเฟสระหว่างตัวกรอง/ฟิลเตอร์ของคอเคลีย

อย่างไรก็ดี ยังมีงานก่อนหน้านั้นอีกที่แสดงว่า เสียงบางอย่างที่ให้ค่าสูงสุดโดยฟังก์ชันสหสัมพันธ์อัตโนมัติของพวกมัน ก็ไม่ได้ทำให้ได้ยินเสียงทุ้มแหลมที่สมกันดังที่พยากรณ์โดยสมมติฐาน และเสียงบางอย่าง ที่ไม่ได้ให้ค่าสูงสุดจากฟังก์ชันกลับทำให้รับรู้เสียงที่ไม่มีอีกด้วย ดังนั้น สมมติฐานสหสัมพันธ์อัตโนมัติ อาจยังไม่ครอบคลุมพอเพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้

เสียงสูงต่ำของความถี่มูลฐานที่ไม่มี ซึ่งปกติจะเป็นตัวหารร่วมมากของความถี่ฮาร์มอนิกที่มีทั้งหมด ก็ไม่ใช่ว่าทุกคนจะได้ยิน งานวิจัยที่มหาวิทยาลัยไฮเดิลแบร์กได้แสดงว่า ภายใต้สถานการณ์จำกัดที่เร้าด้วยฮาร์มอนิกจำนวนน้อย ประชากรมนุษย์ทั่วไปสามารถแบ่งเป็นผู้ที่สามารถรับรู้ความถี่มูลฐานที่ไม่มีและผู้ที่ได้ยินแต่เสียง overtone เป็นหลัก ซึ่งตรวจโดยให้ผู้ร่วมการทดลองตัดสินทิศทางของเสียง (ขึ้นหรือลง) ของทำนองเพลง นักวิจัยได้ใช้เครื่อง MRI และ MEG เพื่อแสดงว่า การได้ยินเสียงความถี่มูลฐานที่ไม่มีมีจะสัมพันธ์กับการทำงานโดยเฉพาะในสมองซีกซ้าย เทียบกับการรับรู้เสปกตรัมของเสียงจริง ๆ ซึ่งจะสัมพันธ์กับการทำงานโดยเฉพาะของสมองซีกขวา และคนที่มักจะรับรู้อย่างหลังมักจะเป็นนักดนตรี

ตัวอย่าง

กลองทิมปานีจะผลิตโดยปรับการสั่นให้สร้างเสียงฮาร์มอนิก**(สีแดง)** ฮาร์มอนิกของเสียงทุ้มแหลมที่ได้ยิน **(สีน้ำเงิน)** ฮาร์มอนิกของกลองโดยหลัก

ตัวอย่างออนไลน์ที่เปรียบเทียบเสียงสูงต่ำแบบบริสุทธิ์กับแบบซับซ้อน และเปรียบเทียบเสียงซับซ้อนกับเสียงความถี่มูลฐานที่ไม่มี สามารถดูได้ที่นี่

กลองทิมปานีมีเสียง overtone ธรรมชาติที่ไม่เป็นฮาร์มอนิก แต่จะผลิตและปรับให้ทำเสียง overtone ใกล้ ๆ ระดับฮาร์มอนิกต่าง ๆ เพื่อให้เกิดความถี่มูลฐานที่ไม่มี เมื่อตีตามปกติ (ตรงกลางหรือประมาณ 3/4 จากตรงกลางไปยังขอบ) เสียงที่ความถี่มูลฐานของกลองจะดังน้อยมาก เทียบกับเสียง overtone ของฮาร์มอนิกที่สองจนถึงห้า เช่น กลองอาจจะปรับให้สร้างเสียงดังที่สุดที่ 200, 302, 398, และ 488 Hz เพื่อให้ได้ยินเสียงความถี่มูลฐานที่ไม่มีที่ 100 Hz โดยมีความถี่มูลฐานที่ไม่มีโดยฟังไม่ค่อยดังจริง ๆ ที่ 170 Hz

ความถี่พ้องของทั้งอากาศภายในไวโอลินและตัวไวโอลินเองปกติจะอยู่ในระหว่าง 250-300 Hz ความถี่ของของสาย G3 จะต่ำกว่า 200 Hz ทั้งในไวโอลินปัจจุบันและในอดีตโดยมาก ดังนั้น โน้ตต่ำสุดของเครื่องจะมีความถี่มูลฐานที่เบามาก แม้ผู้ฟังจะไม่ค่อยสังเกตว่าเป็นเช่นนี้

ความถี่มูลฐานที่ไม่มีปกติจะไม่ได้ยินจากกีตาร์โปร่ง กีตาร์คลาสสิก หรือเครื่องดนตรีสายอื่น ๆ ที่สายข้างหนึ่งเหนี่ยวอยู่กับสะพานยึดสาย ซึ่งจะอยู่ต่ำและรั้งสายติดกับกระดานเสียง ในกรณีเช่นนี้ การสั่นของสายในแนวข้างจะไม่มีผลอะไรที่สะพาน เพราะสะพานจะตอบสนองต่อแรงตึงของสาย ซึ่งมีความถี่ทวีคูณของความถี่แนวข้าง ในเครื่องดนตรีเช่นนี้ คนฟังจะได้ยินเสียงฮาร์มอนิกแรกสุดเป็นโน้ตต่ำสุด แต่กีตาร์ไฟฟ้าจะไม่เป็นอย่างนี้ แต่ละสายจะทำให้ได้ยินเสียงความถี่มูลฐานที่ไม่มี เพราะการสั่นในแนวข้างจะทำให้ตัวแปลแรงสั่นเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ คือ Pickup ตอบสนอง

ส่วนโทรศัพท์ทั่วไปไม่สามารถสร้างเสียงต่ำกว่า 300 Hz แม้เสียงความถี่มูลฐานโดยเฉลี่ยของชายจะอยู่ที่ประมาณ 150 Hz. แต่เพราะปรากฏการณ์นี้ ความถี่มูลฐานของเสียงผู้ชายก็ยังสามารถได้ยินได้ผ่านโทรศัพท์

ปรากฏการณ์นี้ บางครั้งใช้ในเครื่องเสียงเพื่อให้ดูเหมือนจะส่งเสียงต่ำกว่าที่จริง ๆ จะทำได้ เช่น ในกล่องเอฟเฟกต์หรือโปรแกรมเสริม จะมีฟิลเตอร์ Audio crossover ตั้งค่าที่ความถี่ต่ำแต่ยังเหนือระดับซึ่งระบบเสียงสามารถสร้างได้จริง ๆ และเสียงดนตรีที่ความถี่อยู่เหนือกว่าค่าที่ตั้ง ก็จะส่งโดยตรงไปที่เครื่องขยายเสียง ส่วนความถี่ที่ต่ำกว่าระดับที่ตั้งจะส่งไปยังวงจรซึ่งสร้างฮาร์มอนิกต่าง ๆ เหนือโน้ตความถี่ต่ำสุด แล้วก็จะรวมส่งสัญญาณที่ว่านี้ไปยังเครื่องเสียง ซึ่งทำให้ได้ยินเสียงความถี่ต่ำที่เครื่องเสียงไม่สามารถสร้างได้ กระบวนการสังเคราะห์ในเครื่องเสียงเช่นนี้ สามารถใช้ลดเสียงความถี่ต่ำจริง ๆ ที่จะสามารถได้ยินผ่านกำแพง หรือที่ทำของมีค่าซึ่งบอบบางให้แตกเสียหาย

เครื่องออร์แกนแบบท่อบางเครื่อง จะใช้กระบวนการนี้เพื่อสร้างเสียงเบสที่ไม่มีจริง ๆ ด้วยท่อซึ่งเล็กกว่าท่อที่ต้องมีหากจะสร้างเสียงจริง

การประมวลสัญญาณเสียง

ดูเพิ่ม

เชิงอรรถ

เสียง overtone เป็นเสียงที่ความถี่สูงกว่าความถี่มูลฐาน คือเป็นเสียงฮาร์มอนิกซึ่งสูงกว่าและเกิดพร้อมกับเสียงความถี่มูลฐาน เพราะเหตุเครื่องดนตรีต่าง ๆ

อ้างอิง

Schnupp, Jan; Nelken, Israel; King, Andrew (2011). . MIT Press. ISBN . คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 18 March 2012. สืบค้นเมื่อ 3 September 2021.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
Clark, John; Yallop, Colin; Fletcher, Janet (2007). An Introduction to Phonetics and Phonology. Blackwell Publishing. ISBN .{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
Christopher, J Plack (2005). Pitch: Neural Coding and Perception. Springer. ISBN .
Todd, Peter M; Loy, D Gareth (1991). Music and Connectionism. MIT Press. ISBN .{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
Cariani, P.A.; Delgutte, B. (September 1996). "Neural Correlates of the Pitch of Complex Tones. I. Pitch and Pitch Salience" (PDF). Journal of Neurophysiology. 76 (3): 1698–1716. PMID 8890286. สืบค้นเมื่อ 13 November 2012.
de Cheveigné, A.; Pressnitzer, D. (June 2006). "The case of the missing delay lines: Synthetic delays obtained by cross-channel phase interaction" (PDF). Journal of the Acoustical Society of America. 119 (6): 3908–3918. Bibcode:2006ASAJ..119.3908D. doi:10.1121/1.2195291. PMID 16838534. สืบค้นเมื่อ 13 November 2012.
Kaernbach, C.; Demany, L. (October 1998). "Psychophysical evidence against the autocorrelation theory of auditory temporal processing". Journal of the Acoustical Society of America. 104 (4): 2298–2306. Bibcode:1998ASAJ..104.2298K. doi:10.1121/1.423742. PMID 10491694.
Pressnitzer, D.; de Cheveigné, A.; Winter, I.M. (January 2002). "Perceptual pitch shift for sounds with similar waveform autocorrelation". Acoustics Research Letters Online. 3 (1): 1–6. doi:10.1121/1.1416671.
Burns, E.M.; Viemeister, N.F. (October 1976). "Nonspectral pitch". Journal of the Acoustical Society of America. 60 (4): 863–869. Bibcode:1976ASAJ...60..863B. doi:10.1121/1.381166.
Fitzgerald, M.B.; Wright, B. (December 2005). "A perceptual learning investigation of the pitch elicited by amplitude-modulated noise". Journal of the Acoustical Society of America. 118 (6): 3794–3803. Bibcode:2005ASAJ..118.3794F. doi:10.1121/1.2074687. PMID 16419824.
Schwartz, D.A.; Purves, D. (May 2004). (PDF). Hearing Research. 194: 31–46. doi:10.1016/j.heares.2004.01.019. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 8 December 2012. สืบค้นเมื่อ 4 September 2012.
Schneider, P.; Sluming, V.; Roberts, N.; Scherg, M.; Goebel, R.; Specht, H.; Dosch, H.G.; Bleeck, S.; Stippich, C.; Rupp, A. (August 2005). (PDF). Nature Neuroscience. 8 (9): 1241–1247. doi:10.1038/nn1530. PMID 16116442. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 9 August 2017. สืบค้นเมื่อ 16 February 2018.
Howard, David M.; Jamie Angus (2006). Acoustics and Psychoacoustics. Focal Press. pp. 200–3. ISBN .
Moore, Guy D. (PDF). McGill University. Physics Department. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 24 September 2015. The sequence 1; 1:51; 1:99; 2:44; 2:89 is almost 1; 1:5; 2; 2:5; 3 which is the harmonic series of a missing fundamental
Decker, Jr, John A (22 February 2007). "Guitar acoustics 101-from a talk to the Seattle University Physics Club". guitarmasterworks.com. สืบค้นเมื่อ 21 September 2015.
Mather, George (2006). Foundations of perception. Taylor & Francis. p. 125. ISBN . สืบค้นเมื่อ 11 May 2010.
"MaxxBass Bass Enhancement Technology". Waves Car Audio.
US Method and system for enhancing quality of sound signal 5930373
. ProSoundWeb. LAB: The Classic Live Audio Board. June 28–29, 2008. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 21 May 2011. สืบค้นเมื่อ 16 February 2018.{{}}: CS1 maint: date format ()

แหล่งข้อมูลอื่น

Pitch Paradoxical 13 สิงหาคม 2003 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
Structural and functional asymmetry of lateral Heschl's gyrus reflects pitch perception preference - abstract of the Heidelberg research, as published in Nature Neuroscience 8, 1241-1247 (2005) ; downloading the full article requires payment
How do you hear tones? 13 ธันวาคม 2013 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน - discussion forum thread about the Heidelberg research, with a link to a sound file used in the research so that readers can determine whether they are fundamental or overtone hearers

[overtone-1] เสียง overtone เป็นเสียงที่ความถี่สูงกว่าความถี่มูลฐาน คือเป็นเสียงฮาร์มอนิกซึ่งสูงกว่าและเกิดพร้อมกับเสียงความถี่มูลฐาน เพราะเหตุเครื่องดนตรีต่าง ๆ

[2] Schnupp, Jan; Nelken, Israel; King, Andrew (2011). . MIT Press. ISBN . คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 18 March 2012. สืบค้นเมื่อ 3 September 2021.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()

[3] Clark, John; Yallop, Colin; Fletcher, Janet (2007). An Introduction to Phonetics and Phonology. Blackwell Publishing. ISBN .{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()

[plack-4] Christopher, J Plack (2005). Pitch: Neural Coding and Perception. Springer. ISBN .

[5] Todd, Peter M; Loy, D Gareth (1991). Music and Connectionism. MIT Press. ISBN .{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()

[6] Cariani, P.A.; Delgutte, B. (September 1996). "Neural Correlates of the Pitch of Complex Tones. I. Pitch and Pitch Salience" (PDF). Journal of Neurophysiology. 76 (3): 1698–1716. PMID 8890286. สืบค้นเมื่อ 13 November 2012.

[7] Cheveigné, A.; Pressnitzer, D. (June 2006). "The case of the missing delay lines: Synthetic delays obtained by cross-channel phase interaction" (PDF). Journal of the Acoustical Society of America. 119 (6): 3908–3918. Bibcode:2006ASAJ..119.3908D. doi:10.1121/1.2195291. PMID 16838534. สืบค้นเมื่อ 13 November 2012.

[8] Kaernbach, C.; Demany, L. (October 1998). "Psychophysical evidence against the autocorrelation theory of auditory temporal processing". Journal of the Acoustical Society of America. 104 (4): 2298–2306. Bibcode:1998ASAJ..104.2298K. doi:10.1121/1.423742. PMID 10491694.

[9] Pressnitzer, D.; de Cheveigné, A.; Winter, I.M. (January 2002). "Perceptual pitch shift for sounds with similar waveform autocorrelation". Acoustics Research Letters Online. 3 (1): 1–6. doi:10.1121/1.1416671.

[10] Burns, E.M.; Viemeister, N.F. (October 1976). "Nonspectral pitch". Journal of the Acoustical Society of America. 60 (4): 863–869. Bibcode:1976ASAJ...60..863B. doi:10.1121/1.381166.

[11] Fitzgerald, M.B.; Wright, B. (December 2005). "A perceptual learning investigation of the pitch elicited by amplitude-modulated noise". Journal of the Acoustical Society of America. 118 (6): 3794–3803. Bibcode:2005ASAJ..118.3794F. doi:10.1121/1.2074687. PMID 16419824.

[12] Schwartz, D.A.; Purves, D. (May 2004). (PDF). Hearing Research. 194: 31–46. doi:10.1016/j.heares.2004.01.019. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 8 December 2012. สืบค้นเมื่อ 4 September 2012.

[13] Schneider, P.; Sluming, V.; Roberts, N.; Scherg, M.; Goebel, R.; Specht, H.; Dosch, H.G.; Bleeck, S.; Stippich, C.; Rupp, A. (August 2005). (PDF). Nature Neuroscience. 8 (9): 1241–1247. doi:10.1038/nn1530. PMID 16116442. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 9 August 2017. สืบค้นเมื่อ 16 February 2018.

[H&A-14] Howard, David M.; Jamie Angus (2006). Acoustics and Psychoacoustics. Focal Press. pp. 200–3. ISBN .

[15] Moore, Guy D. (PDF). McGill University. Physics Department. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 24 September 2015. The sequence 1; 1:51; 1:99; 2:44; 2:89 is almost 1; 1:5; 2; 2:5; 3 which is the harmonic series of a missing fundamental

[16] Decker, Jr, John A (22 February 2007). "Guitar acoustics 101-from a talk to the Seattle University Physics Club". guitarmasterworks.com. สืบค้นเมื่อ 21 September 2015.

[Mather_2006-17] Mather, George (2006). Foundations of perception. Taylor & Francis. p. 125. ISBN . สืบค้นเมื่อ 11 May 2010.

[18] "MaxxBass Bass Enhancement Technology". Waves Car Audio.

[19] US Method and system for enhancing quality of sound signal 5930373

[20] . ProSoundWeb. LAB: The Classic Live Audio Board. June 28–29, 2008. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 21 May 2011. สืบค้นเมื่อ 16 February 2018.{{}}: CS1 maint: date format ()