Äänenkorkeus

Äänenkorkeus on suure, jolla kuvataan aistittua äänen korkeutta. Sillä tarkoitetaan myös usein äänen taajuutta, vaikka koettu äänenkorkeus riippuu myös monesta muusta tekijästä. Äänenkorkeuden ilmaisemiseksi on kehitetty monia asteikkoja, jotka pyrkivät muodostamaan yhteyden äänenkorkeusaistimuksen ja äänen taajuuden välille.

Kokeelliset äänenkorkeusasteikot

Kokeellisesti määritellyissä äänenkorkeusasteikoissa käytetään yleensä yksinkertaisia yhden ääneksen ääniä. Monimutkaisempien äänten käsittely kuuloaivokuorella on myös monimutkaisempaa, jolloin aistittuun äänenkorkeuteen vaikuttaa monta muuta seikkaa.

Mel-asteikko

Mel-asteikko taajuuden funktiona.

Mel-asteikko (myös meli-asteikko) on subjektiivisilla testeillä määritelty asteikko, jonka tekemisessä koehenkilöitä on pyydetty kertomaan milloin äänenkorkeus kuulostaa esimerkiksi kaksinkertaiselta. Keskiarvoistamalla on päädytty mel-asteikkoon. Taajuuden kaksinkertaistuminen vaikuttaa äänenkorkeuden kaksinkertaistumiseen aina vajaaseen 1 000 hertsiin asti, jonka jälkeen melien suhde hertseihin muuttuu logaritmiseksi eli taajuuden kaksinkertaistuminen ei enää kaksinkertaista mel-määrää. Mel-asteikkoa approksimoi kaava (f on taajuuden arvo hertseinä):

$M=2595\log _{10}(1+f/700)$

Bark-asteikko

Bark-asteikon kriittiset kaistat

Bark-asteikossa on lähdetty kriittisen kaistan käsitteestä ja päädytty asteikkoon, joka muodoltaan muistuttaa paljon mel-asteikkoa — 1 Bark on noin 100 meliä. Bark-asteikkoa approksimoi kaava (f on taajuuden arvo hertseinä):

$B=7\ln[f/650+{\sqrt {(1+(f/650)^{2})}}]$

Professori Karl Eberhard Zwicker Münchenin teknillisen yliopiston sähköakustisesta instituutista määritteli Bark-asteikon The Journal of the Acoustical Society of American (1961) artikkelissaan Subdivision of the audible frequency range into critical bands.

ERB-asteikko

ERB-asteikko on uusin suosittu äänenkorkeusasteikko, joka perustuu korvan basilaarikalvon resonointipaikan ja äänenkorkeuden suhteeseen. ERB-asteikko on mel- ja Bark-asteikkoja tarkempi lähinnä korkeilla taajuuksilla, joilla äänenkorkeutta on vaikeampi havainnoida. ERB-asteikkoa approksimoi kaava (f on taajuuden arvo hertseinä):

$E=21,3\log _{10}(1+f/228,7)$

Koenig-asteikko

Koenig-asteikkoa approksimoi kaava (f on taajuuden arvo hertseinä):

$K=0.002f$, f ≤ 1000,
$K=(4.5log_{10}f)-11.5$, 1000 < f ≤ 10000

Puolisävel-asteikko

Musiikissa käytetään yleensä sävelkorkeusasteikkoa, joka on suurin piirtein logaritminen koko taajuusalueella. Puolisävel-asteikkoa approksimoi kaava (f on taajuuden arvo hertseinä, Y riittävän suuri puolisävelarvo (st-arvo), jotta kaavasta saatavat arvot pysyvät Hz-alueessa positiivisina):

$St=Y+12\log _{2}(f/440)$

$Y$ vastaa 440 hertsin puolisävelarvoa. Esim. 880 hertsin st-arvo on $Y+12$ ja 220 hertsin st-arvo on $Y-12$. Eli taajuuden hertseinä kaksinkertaistuessa puolisävelet lisääntyvät määrällä 12 ja taajuuden hertseinä puolittuessa puolisävelet vähenevät määrällä 12.

Puolisävel-asteikko on tasavälinen asteikko. Kromaattinen asteikko on puolisävelasteikko.

Katso myös

• Kuuloaisti
• Eberhard Zwicker
• Puheanalyysi

Lähteet

• Karjalainen, Matti: Kommunikaatioakustiikka. (Suomenkielinen oppikirja, 237 sivua) Espoo: TKK, Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio, 1999. ISBN 951-22-4412-8
• Sundberg, Johan: The Science of Musical Sounds, Academic Press, 1991, ISBN 0-12-676948-6.

Kirjallisuutta

• Pulkki, Ville & Karjalainen, Matti: Communication Acoustics – An Introduction to Speech, Audio and Psychoacoustics. (430 sivua) New York: John Wiley & Sons, Ltd, 2015. ISBN 978-1-118-86654-2 [2] [3]
• Rossing, Thomas D. & Moore, Richard F. & Wheeler, Paul A.: The Science of Sound. Pearson Education Limited, Third Edition, 2014. ISBN 1-292-03957-4