chharvey
2018-12-01 08:08:42 UTC
W muzyce, gdy dwie lub więcej wysokości są grane jednocześnie, tworzą one akord. Jeżeli każdy dźwięk ma odpowiednią częstotliwość fali (czysty lub podstawowy ton), to odgrywane razem wysokości tonu tworzą przebieg superpozycji, który jest uzyskiwany przez proste dodawanie. Ta fala nie jest już czystą falą sinusoidalną.
Na przykład, kiedy grasz na fortepianie niski i wysoki dźwięk, powstały dźwięk ma falę, która jest matematyczną sumą fal każdej nuty. To samo dotyczy światła: kiedy oświetla się fale o długości 500 nm (światło zielone) i 700 nm (światło czerwone) w tym samym miejscu na białej powierzchni, odbicie będzie przebiegiem superpozycji, który jest sumą zieleni i czerwieni.
Moje pytanie dotyczy naszego postrzegania tych kombinacji. Kiedy słyszymy akord na fortepianie, jesteśmy w stanie rozróżnić wysokości składające się na ten akord. Jesteśmy w stanie „wychwycić”, że w akordzie są dwie (lub trzy itd.) Nuty, a niektórzy z nas, którzy są skłonni do muzyki, potrafią nawet zaśpiewać każdą nutę, a nawet ją nazwać. Można powiedzieć, że jesteśmy w stanie rozłożyć serię dźwięków Fouriera.
Ale wydaje się, że nie możemy tego zrobić za pomocą światła. Kiedy świeci się jednocześnie zielonym i czerwonym światłem, odbicie wydaje się być żółte, „czysty odcień” 600 nm, a nie nakładka czerwieni i zieleni. Nie możemy „wyłowić” poszczególnych kolorów, które zostały połączone. Dlaczego tak się dzieje?
W Dlaczego nie możemy zobaczyć dwóch odcieni światła w ten sam sposób, w jaki słyszymy dwie wysokości dźwięku? Czy jest to cecha charakterystyczna ludzkiej psychologii? Fizjologia zwierząt? Czy jest to spowodowane podstawową cechą elektromagnetyzmu?
Ściśle powiązane pytania [tutaj] (https://physics.stackexchange.com/questions/270600/why-do-we-perceive-a-mixture-of-blue-and-yellow-paint-as-green/) i [tutaj] (https://physics.stackexchange.com/questions/122601/why-does-adding-red-light-with-blue-light-give-purple-light).
Krótka odpowiedź brzmiałaby: nasze oczy odbierają o wiele więcej informacji na sekundę.Słyszenie dźwięków jest sporadyczne, możesz sobie pozwolić na ich dobrą interpretację, ponieważ jest to przydatne, aby wiedzieć, co nadchodzi.Jednak rozkładanie pikseli co 24 fps wymagałoby tak wielu zasobów, że po prostu nie jest tego warte, nie otrzymasz też naprawdę przydatnych informacji.
Dwie wiązki świateł o różnych kolorach nie nakładają się na jedną falę, tak jak robi to dźwięk.Jedna to fala elektromagnetyczna, druga to po prostu ciśnienie przemieszczające się w powietrzu.
W czasach dinozaurów ssaki były typowo nocne, dlatego łatwo ulegają oparzeniom słonecznym i mają wąsy.Tylko naczelne mają wzrok RGB, delfiny widzą tylko kolor zielony, a większość ssaków nie widzi czerwieni.Oczy mają fotoreceptory zmysłowe o trzech długościach fali, a uszy mają tysiące ciągłych nerwów zmysłowych długości fali w stożkowej spiralnej rurce.Przy okazji fotony nie łączą się, ale ciśnienie akustyczne tak.
@MadHatter - słynie z tego, że fale EM nakładają się na siebie, powodując konstruktywne / destrukcyjne zakłócenia, jak pokazano w [eksperymencie z podwójną szczeliną] (https://en.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment)
To prawda, ale nie zmieniają częstotliwości, aby wytworzyć nową energię.To znaczy.możemy zobaczyć czerwony i niebieski jako żółty, ale nie dlatego, że energia fali zmieniła się, aby mieć swoją częstotliwość.
Nie zapominajmy o potrzebach narzuconych przez nasze narządy zmysłów siłami ewolucji.Umiejętnością przetrwania jest posiadanie bardzo dobrej rozdzielczości kierunkowej dla przynajmniej jednego ze zmysłów.Wizja stała się jedyną, ponieważ pomaga tam mała długość fali.W oku nie ma miejsca na czujniki, które mogłyby przeprowadzić pełną analizę Fouriera w pożądanej wysokiej rozdzielczości.Ucho, OTOH ma problemy z rozwiązywaniem danych kierunkowych (potrzeba stereo, aby mieć jakiś pomysł), ale dostępna przestrzeń czujników może być użytecznie (przynajmniej do komunikacji) wyposażona w dekompozycję częstotliwości.
W uchu znajduje się harfa z wieloma strunami, z których każda jest wrażliwa na określoną częstotliwość.Oko zawiera trzy rodzaje receptorów - czerwony, zielony i niebieski.Inne kolory niż te są „odgadywane” na podstawie oceny względnej intensywności trzech kolorów.
W tomie jest fajny rozdział.1 z wykładów Feynmana na temat [Mechaniki widzenia] (http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_36.html).Porusza również kwestię percepcji dźwięku na końcu rozdziału o harmonicznych w części zatytułowanej [odpowiedzi nieliniowe] (http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_50.html#Ch50-S6).Właśnie ponownie przeczytałem niektóre z tych sekcji, aby znaleźć tutaj fajną ciekawostkę, ale jak zwykle jego wyjaśnienie jest dość kompletną podróżą.Po prostu wskocz.
FGSUZ, ta odpowiedź jest zdecydowanie błędna.Układ słuchowy jest szybszy od układu wzrokowego o kilka rzędów wielkości.Istnieją fizjologiczne fakty, na które warto zwrócić uwagę, ale wystarczy powiedzieć, że częstotliwości próbkowania wideo wynoszą około 24 do 60 na sekundę, podczas gdy częstotliwości próbkowania dźwięku to zazwyczaj 44100 na sekundę.
@Matt74 można by argumentować, że oko jest _ ogromnie_ równoległe (każdy pręt / stożek jest oddzielnym czujnikiem - a oko jako całość nie ma _ "liczby klatek na sekundę" _), podczas gdy system słuchowy to para pojedynczych, indywidualnie szybszychczujniki o dużym zasięgu.Jeśli chcesz porównać dane - spójrz na względne rozmiary plików wideo i audio o tej samej długości.Porównanie nie jest szczególnie proste.
Nitpick: Właściwie, światło zielone + czerwone da żółty, który jest tylko odrobinę mniej nasycony niż czyste żółte światło.Chociaż możemy dopasować każdy odcień do kompozycji kolorów RGB, możemy dopasować tylko pełne nasycenie trzech podstawowych kolorów, których używamy (zakładając, że te podstawowe kolory są emitowane przez lasery).Wszystkie inne odcienie będą wyglądać na lekko wyszarzone ze względu na mieszankę częstotliwości.
@Matt74 Nie, to nie jest do końca poprawne.Nie „próbujemy” gwałtownych zmian ciśnienia… postrzegamy częstotliwości i ich wzajemne relacje.Okazuje się, że możemy to zrobić tylko około 40-60 razy na sekundę ... tak jak ze zmianami wizualnymi.
@chharvey Jedną rzeczą do rozważenia jest to, że w przypadku dźwięku wiele z tego, co słyszymy, to harmoniczne, które są oktawami na zewnątrz.Nie mamy nawet pełnej oktawy zakresu światła widzialnego.Pomijając różnice fizjologiczne, podejrzewam (ale właściwie nie wiem), że jest to jeden z powodów, dla których jest inny.
Rozważanie przez Brenta Weeksa tego samego pytania zrodziło wspaniałe powieści Światłonoścy.Wysoce rekomendowane.
Stwierdzenie: „Kiedy słyszymy akord na fortepianie, jesteśmy w stanie rozróżnić wysokości, które składają się na ten akord”.jest niekompletny.Kiedy uderzany jest akord na fortepianie, każda nuta w akordzie zaczyna się w innym czasie, a te różnice czasowe mówią słuchaczowi, że jest to akord złożony z wielu dźwięków, a nie pojedynczego złożonego brzmienia.(Można to łatwo zademonstrować za pomocą pianina elektronicznego i jego regulacji głośności).
@Baldrickk - tak, masz rację - porównanie nie jest proste.Nie sądzę jednak, aby rozmiar pliku był dobrą podstawą do porównań w tym przypadku.W przypadku mediów elektronicznych musimy reprezentować piksele równolegle.Gdybyśmy musieli to robić z dźwiękiem, z pewnością pliki musiałyby być większe.Ale system słuchowy robi to za nas, więc nie ma takiej potrzeby.Można też uczciwie powiedzieć, że układ słuchowy również działa równolegle, ponieważ istnieje około 3500+ wewnętrznych komórek rzęsatych, z których każda pseudo-niezależnie sygnalizuje odpowiadające im spiralne komórki zwojowe.
@Brad - nerw słuchowy może wiernie podążać za drobną strukturą akustyczną do około 4000 do 5000 razy na sekundę (Rose i in. 1968, Hearing mechanizmy u kręgowców), czyli dużo więcej niż 40-60 razy na sekundę.Ale może myślisz konkretnie o postrzeganiu zmiany z jednej częstotliwości na drugą?czy reprezentacja w korze?Nie jestem pewien co do ograniczenia prędkości.
@Matt74 Tak, dokładnie!Przykład tego w praktyce ... skompresowany dźwięk, taki jak MP3, działa w dziedzinie częstotliwości i ma minimalny rozmiar ramki wynoszący około 2 milisekund.Muzycy i uważni słuchacze mogą zauważyć różnicę między tym dźwiękiem a nieskompresowanym dźwiękiem, zwłaszcza w przypadku „rozmazania” przejść wyższych częstotliwości, ale dla większości ludzi poziom dokładności jest w porządku, o ile składowe częstotliwości są odtwarzane dokładnie.
Głosuję za zamknięciem tego pytania jako niezwiązanego z tematem, ponieważ dotyczy ono fizjologicznych reakcji na bodźce, a nie fizyki.
@KyleKanos,, proszę ponownie rozważyć.Nie wiedziałem o tym, kiedy zadałem pytanie i nie powinno być to karane ze względu na charakter poprawnej odpowiedzi.A ponieważ ma ponad 70 głosów za, społeczność zgodziła się, że to dobre pytanie.
@chharvey to nie jest „natura poprawnej odpowiedzi”, ale natura * pytania *.Pytasz, dlaczego ludzie nie mogą robić X, ale to nie jest kwestia fizyki, tylko biologiczna, dlatego jest nie na temat (a odpowiedzi * nie * tworzą pytania na temat lub poza tematem, samo pytanie także).Domyślam się, że to hit Hot Network Question i dlatego za takie bezwartościowe pytanie (IMO) naliczono absurdalną liczbę rep.