Nehmen unsere Ohren (oder unser Gehirn) nur periodische Störungen wahr?

Was Sie als Schall wahrnehmen, ist nur die Interpretation Ihres Gehirns von Druckänderungen im Innenohr hinter dem Trommelfell. Wenn eine Luftstörung dazu führt, dass sich das Trommelfell bewegt und sich der Druck auf der anderen Seite ändert, „hört“ Ihr Gehirn dies.

Jede Bewegung des Trommelfells wird auf diese Weise als „Ton“ „gehört“. Welle oder nicht und periodisch oder nicht.

Aber Sie möchten es vielleicht nicht als Sound bezeichnen. Man würde es eher Lärm nennen . Wenn Sie schon einmal in einem "stillen" Raum (mit all diesen spitzen Schaumstoffspitzen an den Wänden) gestanden haben, werden Sie feststellen, dass Sie in Ihrem täglichen Leben ständig Geräusche hören. Es gibt ständig eine Störung Ihres Trommelfells.

Wenn Sie zufällig eine periodische Störung hören, klingt es geordneter. Es wird als tatsächlicher Ton und nicht als Rauschen klingen . Wenn Sie während einer vierhundertvierzigstel Sekunde nur eine Periode hören, dann können Sie sie in keiner Weise erkennen oder unterscheiden und würden es zusammen mit all den anderen zufälligen Störungen des Luftdrucks als Rauschen bezeichnen.

Die Definition, ob das, was Sie hören, Ton oder Geräusch ist, hängt von der Person ab, und ich glaube nicht, dass es eine bestimmte offizielle Definition gibt, die angibt, ob eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist, um es als Ton zu bezeichnen. Der Grad der Ordnung und genügend Perioden, um es als periodische Störung zu bemerken, ist subjektiv.

Unser Gehör ist in erster Linie frequenzbasiert. Insbesondere strukturiert unser Gehirn typischerweise sein Konzept eines „Klangs“ um eine sogenannte „Grundfrequenz“. Klänge können in viele Frequenzen zerlegt werden, die oft als Harmonische organisiert sind. Der niedrigste Ton in dieser harmonischen Reihe ist die "Grundfrequenz" dieses Tons. Unser Gehirn schreibt diesem Klang dann aufgrund der Obertöne einen Charakter zu.

Es gibt ein paar Stellen, wo das kaputt gehen kann. Ein großartiges Beispiel ist der tuwinische Kehlkopfgesang. Bei dieser Kunst singt man einen Bordun und manipuliert dann die Obertöne mit der Form seines Mundes, um einen einzelnen Oberton hervorzuheben. Wenn wir dies mit unseren Ohren hören, hören wir die normalen Obertöne des Done und denken „das ist eine Stimme“, aber der hervorgehobene Oberton ist zu laut, um in diese Verteilung zu passen. Es ist viel lauter als die nahen Harmonischen. Daher entscheidet sich unser Gehirn dafür, es als "eine zweite Stimme" zu behandeln, und wir bekommen die Illusion, dass tuwinische Kehlkopfsänger tatsächlich zwei verschiedene Töne gleichzeitig singen!

Wir erfassen auch einige transiente Nicht-Frequenz-Informationen zum Zweck der räumlichen Lokalisierung. Wenn ich aus einer Richtung klatsche, können Sie erkennen, woher das Klatschen kam, weil Sie den Zeitunterschied zwischen dem Signal messen, das Ihr rechtes Ohr erreicht, und demselben Signal, das das linke erreicht. Wir können zeigen, dass diese Informationen wesentlich sind, was ich für urkomisch halteVersuchsaufbau. Stellen Sie jemanden in einen Raum mit harten Wänden und zwei Lautsprechern, wir nennen sie A und B. Sie beginnen, einen Ton aus Lautsprecher A zu spielen (beliebiger Ton, Mitteltöner ist am besten). Anfangs werden Ihre Ohren die Transienteneffekte dieses Lautsprechers lebendig werden hören und Sie werden den Sound mit Lautsprecher A in Verbindung bringen. Bei all diesen harten Wänden werden Sie jedoch ziemlich bald den Überblick über diese Transienten verlieren. Alles, womit Sie arbeiten müssen, sind Frequenzdaten. An diesem Punkt verschieben wir den Ton von A nach B und variieren die Leistung mit einer Exponentialkurve. Dieser Übergang macht es für das Ohr sehr schwer zu erkennen, dass Lautsprecher A jetzt stumm ist und Lautsprecher B jetzt spielt. Daher hören Sie tatsächlich den Ton von Lautsprecher A. Dieser Effekt kann so beunruhigend sein, dass es unmöglich sein kann, sich selbst zu überzeugen, selbst wenn Ihnen gesagt wird, dass Sie Lautsprecher B hören.Trennen Sie Lautsprecher A. Sie hören weiterhin den Ton aus Lautsprecher A, obwohl er nicht angeschlossen ist! Zaubertrick!

Wir haben also Werkzeuge in unserem wunderbaren Squishyware-Gehirn, um andere Facetten von Audio als nur die Frequenz zu erkennen. Evolutionär gesehen waren die Signale, die gut von Frequenzen erfasst werden konnten, jedoch sehr wichtig, sodass der Großteil unserer Verarbeitung sie verwendet.

Zur Frage im Titel: Hören wir nur Töne mit Frequenz?

Hörbare Töne haben (Wellenformen in) Frequenzen in etwa im Bereich von 20 Hz bis 20000 Hz. Klänge, die als dominant wahrgenommen werden, werden als Töne bezeichnet.

Um Wikipedia zu zitieren: Die Tonhöhe ist eine Wahrnehmungseigenschaft von Klängen, die ihre Anordnung auf einer frequenzbezogenen Skala ermöglicht.

Wir sagen, dass ein Ton eine bestimmte Tonhöhe hat, weil er weitgehend die Eigenschaften einer Sinuswelle der zugehörigen Frequenz hat. Das heißt, es gibt eine dominante Frequenz, und das ist diejenige, die wir mit dieser Tonhöhe assoziieren.

Wenn ich 440 Mal pro Sekunde eine Musiknote spiele, höre ich ein A, dessen Frequenz 440 Hz beträgt.

Wenn Sie einen Ton mit einer bestimmten Tonhöhe nehmen und ihn beschleunigen, um in der Frequenz von A zu spielen, erhalten Sie einfach einen A-Ton (dessen Abweichungen von der idealen Sinusfunktion durch den ursprünglichen Ton bestimmt wurden). Weil der Ton durch seine Frequenz/Tonhöhe bestimmt wird.

... was passiert, wenn wir es nur während einer Periode hören und wenn diese eine Periode selbst nicht aus einem periodischen Signal besteht?

Das verwirrt mich, hoffentlich könnten Sie diesen Teil Ihrer Frage jetzt verbessern.

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• https://music.stackexchange.com/questions/3849/how-do-harmonics-work
• https://sound.stackexchange.com/questions/28163/whats-the-shortest-sound-perceptible-to-the-human-ear
• Und vielleicht die Beispielkapitel hier: http://whyyouhearwhatyouhear.com/subpages/sample.html

Ich hoffe ich habe nichts falsches gesagt ;)

wenn der luftdruck an der stelle meines ohres ist ist das die funktion$\sin⁡(2π⋅440t)$Ich höre ein A, aber was passiert, wenn ich es höre?$\frac{1}{440}$von einer Sekunde ?

Wenn Sie ein "ausreichend langes" Sample haben, wird die Frequenz gut definiert. Sie können sich vorstellen, eine Fourier-Transformation an der Probe durchzuführen, und Sie erhalten einen schönen Peak bei der dominanten Frequenz ($440 \text{Hz}$in deinem Beispiel).

Wenn Sie die Probe verkleinern, nimmt die Unsicherheit in der Frequenz zu. Ein einzelner "Impuls" hat keinen periodischen Inhalt. Wenn Sie die Transformation vornehmen, erhalten Sie eine sehr breite Frequenzausgabe. Die Oberwellen, die erzeugt werden, indem Sie vom Nullausgang zu Ihrem Signal und dann in kurzer Zeit wieder auf Null gehen, können eine Reihe verschiedener Frequenzsensoren (z. B. die in Ihren Ohren) anregen.

Versuchen Sie beispielsweise, ein oder zwei Sekunden eines reinen Tons zu nehmen und ihn dann in einem Audioprogramm wie Audacity kleiner zu machen. Wenn Sie es immer kürzer machen, geht der eigentliche Klang verloren. Das plötzliche Starten und Stoppen überwältigt den Ton und lässt ihn wie Rauschen klingen. Dies führt ein Signal ein, das in Ihrem nicht vorhanden ist$20\text{Hz}$Ton und lässt ihn wahrnehmbar werden.