Cs.Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 67. Hanglétra

A hangmagasság ugyanúgy szubjektív élmény, mint a hangosság. A hangforrások azonosítása sokkal inkább a hangmagasságon, mintsem a hangosságon alapul. A hangmagasság érzete pontosabb is, mint a hangosságé, különösen, ha összetett hangokról van szó. Már a hangerő esetén sem volt egyszerű a kapcsolat a hangossággal, a hangmagasság és a frekvencia viszonya még ennél is kevésbé egyértelmű; azonos frekvencia esetén is lehet eltérő az észlelt hangmagasság, és eltérő frekvencia is észlelhető azonos hangmagasságként.

hl02

Mielőtt a hangmagasság érzetéről volna szó, érdemes megnézni azt az ábrát, ami az egyes akusztikus hangszerek alaphangjainak frekvenciasávjait foglalja össze.

hl03

Meg azt is, ami az emberi hangét. A legmagasabb oktáv nem férne ki, ezért a 8va azt jelöli, hogy 8 hanggal magasabban van.

hl04

A tiszta hangok esetében viszonylag egyszerű a frekvencia és a hangmagasság közötti viszony, a komplex hangok esetében viszont meglehetősen bonyolult. Annak ellenére, hogy a komplex hangok gyakran teljesen egyértelmű hangmagasság élményt okoznak, nem világos, hogy a sok összetevő közül melyik szolgál a hangmagasság alapjául. Ráadásul vannak olyan hangok is, amelyeknek nincs határozott hangmagasságuk, inkább hangfekvésük, hangkarakterük van.

A hangmagasság a hallásnak az a jellemzője, amelynek alapján a hangok a mélyektől a magasakig sorba állíthatók, mégpedig – miként a hangosság is – egyetlen paraméterrel jellemezhetően.

Ha minden más körülmény azonos, a nagyobb frekvenciájú hangot alapvetően magasabbnak halljuk.

hl05

hl06

A hangmagasság skálák egyike a mel-skála. A skála elnevezése nem a cicire utal, hanem a melódiára, ezért melodikus skálának nevezzük. Az 1kHz-es tiszta hang 1 000 mel értékű, egy ennél kétszer magasabb hangé 2 000 mel, ami azonban nem 2 kHz frekvenciájú. Az 1 000 melhez képest fele olyan magas (mélyebb) hang magassága 500 mel.

Az egymáshoz képesti értékeket úgy állapították meg, hogy a kísérleti személyeknek meg kellett mondaniuk, melyik az a hangmagasság, ami kétszer akkora vagy feleakkora, mint egy másik.

A mélyebb hangok tartományában a vizsgálat hozta is a papírformát, vagyis pl. a 440 Hz-es (normál A) hang esetében 220 Hz környékét állították be fele olyan magasnak. 8 kHz-nél viszont nem 4 kHz-et, hanem 1,2 - 1,3 kHz-et.

Ezt a jelenséget egyébként régóta ismerik a muzsikusok, és oktávterpeszkedésnek hívják.

hl07

Ennek megfelelően, úgy hangolják a hangszereiket, hogy a valójában nem oktávnyi távolságban levő hangokat oktávnyira halljuk.

hl08

A fenti ábra bal oldalán a frekvencia tengely lineárisan, a jobb oldalán logaritmikusan lett skálázva. Láthatod, hogy összességében a hangmagasság érzete sem lineárisan, sem logaritmikusan nem függ a frekvenciától.

Bármilyen tetszetős is a melskála, sok gond van vele. A pszichoakusztikával foglalkozóknak be kellett látniuk, hogy a hagyományos, a zenei skála általában jobban használható.

hl09

A hangmagasság érzékelésének és feldolgozásának folyamata a csiga alaphártyáján, az idegi kapcsolatok helyén és az agykéregben történik.

A belső fülben az alaphártya frekvenciafüggő kimozdulása miatt a hang spektrum összetevőkre bomlik, így más és más neuronok aktiválódnak. Ennek a helyelméletnek nevezett cuccnak gyenge pontja, hogy a komplex hangok észlelését nehezen tudja magyarázni. A komplex hangok több frekvenciára bonthatók, az alaphártya több pontján is maximális kitérést hoznak létre, ezek közül viszont nem feltétlenül a legnagyobb csúcsra kitérő határozza meg a hangmagasságot.

Az idői elmélet a helyelmélettel szemben a hang magasságát a hang által kiváltott idegi aktivitás idői mintázatához kapcsolja, ami a hallóideg aktivitásának fázis-szinkronizációján alapul. A fázis-szinkronizáció azt jelenti, hogy a hallóideg a hang frekvenciájával, vagyis periódusával szinkronban sül ki.

A hallóideg fázis-szinkronizált aktivitása során a neuronok tüzelése valamilyen módon időben kapcsolódik a hang bizonyos fázisához, és így gyakorlatilag a periódusokkal együtt tüzel. A fázis-szinkronizáció lehetővé teszi, hogy a kisülések ne minden egyes periódusnál, hanem csak minden másodiknál vagy harmadiknál jelenjenek meg, így a szaporább frekvenciák kódolása is megvalósul, mert az idegrostok kisülése lassabb lehet.

A tiszta, szinuszos hangok hangmagasság-észlelése kapcsán is fontos kérdés, hogy mennyire tudjuk megkülönböztetni őket egymástól, vagyis milyen a különbségi küszöbük. A leggyakrabban alkalmazott módszerben továbbra is két egymást követő, eltérő frekvenciájú hangról kell eldönteni, hogy melyik volt magasabb – ez, ha még emlékszel rá, a klasszikus konstans ingerek módszere.

A tesztekben hangok sorrendjét változtatják, és a legkisebb észrevehető különbséget (vagyis a különbségi küszöböt) annál a frekvenciaeltérésnél határozzák meg, aminél a vizsgált személy legalább 75 százalékban helyesen válaszol.

A vizsgálatok általános eredménye az, hogy minél nagyobb frekvenciájú egy hang, annál nagyobb változásra van szükség ahhoz, hogy eltérő hangmagasságú hangot észleljenek a személyek. Ez a korábban ismertetett Weber-törvényre emlékeztet, miszerint minél nagyobb az inger kiinduló értéke, annál nagyobb inger kell ahhoz, hogy észleljük a változást.

  • 500 Hz-nél: 1 Hz,
  • 1 kHz-nél: 2 Hz,
  • 2 kHz-nél: 3 Hz,
  • 8 kHz-nél: 600 Hz eltérés kell ahhoz, hogy hangmagasság különbséget érzékeljünk.

A különbségi küszöb ilyen módon történő alakulása az alaphártya frekvenciaszelektív működésével, valamint a hallásiszűrő-elmélettel magyarázható. Az alacsony frekvenciákat feldolgozó hallási szűrők sávszélessége kisebb, mint a magas frekvenciákat feldolgozó szűrőké. A hangmagasság különbségi küszöbének változása a hallórendszer alapvető tulajdonságából származik: abból, hogy a magas frekvenciájú hangoknál az alaphártya felbontóképessége rosszabb, mint az alacsony frekvenciájú hangoknál.

A tiszta hangok esetében is van a hangmagasság észlelésében néhány olyan jelenség, amely miatt összetett és nem mindig egyértelmű a frekvencia és a hangmagasság közötti kapcsolat. Az egyik ilyen a hangerő hatása: a hangerő növekedésével megváltozik a hangmagasság élménye.

hl10

Nem biztos, hogy hallani fogod ezt a jelenséget, de reménykedjünk! Először egy mély hangnál próbáld ki!

hl11

aztán egy magasnál.

hl12

Egyelőre nincs általánosan elfogadott magyarázat a hangmagasság csúszkálására, ezt a hangmagasság észlelésének egyik elmélete sem magyarázza kielégítően. Ha Nobel-díjra hajtasz, ezen talány megfejtéséért biztosan adnak neked egyet, mert feltehetően teljességgel más alapokra fogod helyezni a pszichoakusztikát.

hl13

A hangmagasság észlelését a hang időtartama is befolyásolja. Ahhoz, hogy egy hang egyáltalán hangmagasságélményt váltson ki, bizonyos hosszúságúnak kell lennie. Szó volt már arról, hogy a nagyon rövid hangokat nem egy adott hangmagasságú hangnak, hanem csak egy kattanásnak halljuk. Többnyire már 10-15 milliszekundum hanghossz elég ahhoz, hogy észlelni tudjuk a hang magasságát, bár ez nagyban függ a hang frekvenciájától. A magas hangokat mindig rövidebb idő alatt tudjuk azonosítani. Ennek az lehet az oka, hogy a nagyobb frekvenciájú hangoknál rövidebb idő alatt is elegendő számú rezgési periódus alakul ki. Minél nagyobb frekvenciájú egy hang, a rezgési periódusok száma annál nagyobb.

 hl14