Ощущение и восприятие Шиффман Х.

500 Глава 12. Слуховая системаРис. 12.7. Колебание струны музыкального инструментаОдновременно с колебанием всей струны целиком, которое создает ее основной тон, возникают и такназываемые гармоники, генерируемые отдельными участками струны - строго определенными долямиее общей длины. В данном примере речь идет о колебании участков струны, равных половине и однойтрети струныВ сложных звуковых волнах, создаваемых музыкальными инструментами, проявляетсяважное свойство источников звуковых колебаний Как правило, любойисточник сложных звуковых колебаний одновременно создает звуковые волны сразными частотами. Самые низкие частоты, называемые фундаментальной частотой(или первой гармоникой), определяют высоту сложного звука Задетая скрипичнаяили гитарная струна колеблется как единое целое, вызывая чередованиесжатий и разрежений окружающего ее воздуха Однако колебания создает не тольковся струна целиком (что является источником фундаментальной частоты), одновременнозвуковые волны генерируются и отдельными участками струны, представляющимисобой строго определенные доли ее общей длины (рис. 12.7).Эти дополнительные колебания с частотами, кратными фундаментальной частоте,называются гармониками (или обертонами). Иными словами, фундаментальнаячастота представляет собой самую низкую частоту сложной звуковойволны; все более высокие частоты, кратные частоте фундаментальной волны, представляютсобой гармоники последней. Роль фундаментальной частоты и ее гармоникбудет рассмотрена ниже, в разделе, посвященном патологии слуха.Сложные волны и анализ Фурье. Несмотря на то что сложный звук не можетбыть представлен в виде одной синусоидальной волны, его можно представитьнесколькими синусоидами. Вспомните то, что было сказано про анализ Фурье вглаве б при обсуждении анализа сложных визуальных сцен их разложением напростые синусоидальные волны. Аналогичным образом анализируются и звуковыеволны. Не вдаваясь в детали, можно сказать, что, согласно теореме Фурье, любаясложная периодическая волна может быть представлена в виде суммы ряда простыхсинусоидальных волн, каждая их которых имеет свои собственные частоту иамплитуду. Разложение сложной волны любой формы на компоненты, имеющиесинусоидальную форму, называется анализом Фурье. Синтез волн, имеющихсложные формы, из простых синусоидальных волн называется синтезом Фурье.В качестве примера синтеза сложной волны рассмотрим рис. 12.8. Источникомприблизительно такой квадратной волны, полный цикл которой представлен в правомнижнем углу рис. 12.8, бывают некоторые сирены. Анализ этого звука, выполненныйпо методу Фурье, показал, что он образован пятью компонентами, представленнымив левой колонке рис. 12.8. Правая колонка — сложные волны, образу-