Фантастические частоты высоты тона человеческого голоса

Часть первая: С чего всё началось

Меня зовут Дамир. Я саундпродюсер продакшн-студии "Рекламофон" тратящий свой талант рабочее время на рекламу. Жизненные пути привели меня к тому, что я сначала увлёкся музыкой, а затем и звуком, как общим понятием, частным случаем которого является музыка. Играл на скрипке, затем на бас-гитаре, после пришёл к более глобальному: созданию и обработке звука, и сейчас своё увлечение воплотил в профессиональное занятие. Повезло в жизни, мало кто может заниматься любимым делом и называть это работой. Но, только после рождения дочки этой весной, я осознал, что оказывается есть вещи и поважнее, да и поприятнее. Дочурку назвал Дилярой и с удовольствием с ней вожусь, таскаю на руках, нянчусь - и в эти счастливые моменты надо нас видеть - улыбаемся друг другу, как сумасшедшие :)

Фантастические частоты высоты тона человеческого голоса!

Всё бы ничего, но заметил я за Дилярой Дамировной одну особенность. (пардон, читатель, но это мой первенец, сравнивать не с кем, и потому рассуждаю с позиций уникальности момента :) Частенько, дочурка для привлечения внимания, выражения недовольства или просто от удовольствия, что с ней играют, издавала визги, и, порой, эти визги были столь пронзительны, что приводили ко звону в ушах. Охотно верю, читатель, что эти моменты вполне рядовые, но в данном случае звёзды сошлись в уникальную комбинацию:

  • у визжащего ребёнка в качестве папаши был неуёмный придурок любознательный естествоиспытатель по духу
  • сей муж был профессиональным звукарём и ему делать нехер было стал очень интересен частотный спектр этого визга. Всё таки годы и даже десятилетия занятия звуком сильно развивают аналитические способности слуха, то что не услышал бы обыватель на моём месте, я отметил для себя , что издаваемый вопль по спектру был необычно высокочастотный и это резало уши в прямом смысле слова.
  • у меня было чем записать визг для последующего его измерения и анализа.

 

Часть вторая: человеческий голос, спектр, особенности - теория вопроса коротко

Коллеги звукари могут сразу перейти к третьей части, но для читателей слабо разбирающихся в тонкостях звука коротенечко дам общую инфу. Частотный спектр (АЧХ) голоса это совокупность всех составляющих частот. Есть некая базовая основная частота генерируемая связками человека + его обертоны (гармоники), затем все остальные резонирующие в теле и голове человека "полости" добавлющие свои частоты + обертоны. Плюс к этому конфигурация и взаиморасположение языка, губ, зубов модулируют этот спектр + добавляют свист, шипение, цыкание и прочие звуки дикции из которых формируется окончательное звучание произносимого человеком.

Т.е. можно разделить звук голоса человека на 2 части - 1)тональная генерация связками+резонаторы 2) и дикционные артикуляционные шипелки-цикалки. Кстати, вы это всё и так знаете - в школе проходили же звонкие и глухие согласные? Вот это они и есть. Те согласные где говорится с "грудной поддержкой" связками "Д", "В", "Ж", "Г" и т.д. - звонкие. А те которые произносятся без "грудного голоса" (связки +резонаторы), а только артикуляционными шумами - глухие "Т" "Ф" "Ш" "К" и т.д. Произнесите их попарно, и вы поймёте в чём дело. Правда всё просто? :)

Вот так и получается, что сам по себе голос человека имеет довольно таки небольшой спектр частот. А какой именно то? Можно конечно утонуть сейчас в цитатах из википедии и диаграммах АЧХ с примерами, но давайте по-простому.

Основная часть работ нашей студии это медиа контент, даже для иностранцев под маркой russian voiceover, но помимо этого выполняем ещё и заказы для сотовых и просто телефонных компаний по записи телефонных голосовых приветствий, меню и прочих "бродилок" (как они сами называют все эти "для нужного отдела нажмите клавишу ...") Так вот например когда изготавливаем такой проект, то по спецификации например Билайна сужаем спектр частот голоса диктора в рамках "300-3400 Гц". Вы наверняка как минимум раз в день слышали "Ваш звонок важен для нас" или "абонент недоступен или находится вне зоны действия сети". Конечно басов в голосе недостаток ощутимый, а вот с верхним пределом всё неплохо - ведь разборчивость высокочастотных цыкалок достигается даже на этих несчастных 3.5кГц. Вот вам и примерные (очень грубые) ориентиры диапазона спектра звуков издаваемых связками. Почему только связками? А потому что мы сравниваем то с младенцем у которого не только речи нет, но и даже зубов! Ему нечем издавать высокочастотную часть, которая у взрослых артикуляцией достигается, да и не может он пока это делать. Всё что он может сформировать это звук связок в виде вопля переходящего в визг. Если проводить аналогию со взрослыми - это женский вокал колоратурное сопрано - визг на фальцете, вики пишет что это нота (основной тон) примерно килогерц - 1000гц. К этому прибавить ещё 3-4 гармоники которые на синусе (оперный вокал округлый как звук синуса) очень быстро спадают. в итоге получаем слышимые обертоны на 8 кГц в лучшем случае, ну хрен с ним 16 кГц максимум. И это, напомню, чрезвычайно, уникально встречающийся у людей (сколько таких обладателей например на 15ти миллионную Москву? 2-3?) тембр "колоратурное сопрано". В обычных случаях основной тон в 2-3 раза ниже. Например нота Ля первой октавы 440 Гц. Ну да ладно, это голос, теперь слух.

Принято считать, что спектр воспринимаемых частот человеческим ухом в диапазоне от 20Гц до 20 000Гц. Говорят есть уникумы которые слышат аж 22кГц, но обычно слышат до 17-18кГц, с возрастом слух ухудшается вплоть до 11-12 кГц. А в эпоху наушников так и ещё хуже, ну и глохнут ещё плюс ко всему. Так и будем считать, что слышим до 20кГц. Не зря же стандарт индустрии звукозаписи на десятилетия выбрал эту цифру + запас в 2 кГц и стандарт СД-Аудио в 22.050 стал массовым. Но избыточность его для масс людей с неидеальным слухом привела к появлению форматов сжатия, типа MPEG который сейчас все слушают в виде файлов mp3. Если посмотреть на спектр то он как правило обрубается на 16 кГц. И ничего - народ доволен :)

И вот с этими цифрами спектра голоса и спектра восприятия частот ухом человека мы и будем сравнивать то что у нас получится далее.

 

А далее:

Часть третья: запись "исследуемого сигнала".

Я, как человек профессионально занимающийся звуком, был рад заниматься хернёй, а то работать влом подвернувшимся под руку возможностью эксперимента в звуке, так сказать в быту, в прикладном применении.Тем более оцифровать и проанализировать вопли дочурки (страшно представить чем занимаются в семье папаши химики или физики). Визг этот был ежедневен, и времени подумать над его частотными (и особенно амплитудными) свойствами было предостаточно. Подобно встревоженному соседу снизу , любопытствующему "да что у вас тут за рок концерт в 11 часов ночи!", я влекомый жаждой познаний решил таки выяснить: нутром чуял, что визг был по спектру таким с чем я ещё не сталкивался ни разу в жизни, профессиональный слух указывал на "задранные верха в этом миксе" - и вот в очередной раз одурев от удара по ушам один прекрасный момент, я решил инструментально выяснить: прав я был в своих догадках насчёт спектра, или всё дело было просто в громкости? (а громкость там была тоже ого-го!). Имеющийся в студии парк широкомембранных микрофонов (тем более ламповых - у них ламповый каскад сам как очень мягкий фильтр ВЧ) под это дело мало подходил. Всё дело как раз в широкой (большой по площади) мембране. То что хорошо для чувствительности съёма звуковой волны со всей палитрой нюансов, плохо для ВЧ составляющей. Масса. Большая мембрана - это большая масса - а масса эта инерция. И в какой то момент мембрана не может колебаться с большей частотой чем даёт ей инерция. А вот с мелко, или даже крохотно мембранным микрофоном результаты должны быть лучше. И как раз таковой девайс на студии есть: это портативный рекордер Zoom H6 способный оцифровывать сигнал в формате 96кГц\24бит\стерео. Производитель почему то не даёт спектр микрофонов. Но да ладно - сколько намеряем - всё наше будет.

Начинаем запись. Вот первая попытка.

Очевидно, что визг очень громкий и при записи его сигнал клипует. Клипованный сигнал нас не устроит ибо он искажает спектр, вместо натурального спектра визга мы будет слушать спектр искажений, а мы не баловством заняты а полной дурью почти научным экспериментом.

Отходим назад, пробуем. Перегруз, ещё назад, опять клипует. И вот удача, дубль записан, перегруза нет.

Теперь сливаем это в комп, нормализуем под 0 по пику и анализируем.

 

Часть четвёртая: анализ звука и чествование чемпиона :)

Блин надоело уже писать надо закругляться

Открыв в редакторе этот звуковой файл, выбрав нужное место с крещендо визга и посмотрев на него анализаторами спектра были сделаны поразительные открытия - посмотрите сами:

Фантастические частоты высоты тона человеческого голоса!

 

Основной тон на 4кГц, а обертоны его вплоть до почти 50кГц! Это невероятно! В 2 раза больше (дальше) предела чувствительности уха! Конечно это пик - самая высокая нота в вопле. Чтобы проследить визг в динамике вот вашему вниманию спектр во времени:

 

Фантастические частоты высоты тона человеческого голоса!

 

Посмотрите как развивался крик: время идёт вверх, выше - раньше. стрелочками показано восходящее и через коротенькую паузу нисходящее глиссандо тона визга. Красными стрелочками показан основной тон, а стрелочкой сбоку показаны обертоны (гармоники) визга которые простираются вплоть до 50кГц!

 

Фантастические частоты высоты тона человеческого голоса!

 

Ещё более впечатляющая картина будет если посмотреть на график спектроанализатора не в логарифмической а линейной шкале.

В зависимости от алгоритма и интерфейса программы показываются чуть результаты разной степени информативности

 

Фантастические частоты высоты тона человеческого голоса!

Но то что остаётся неизменным - это пик основной (опорной) частоты и пики обертонов.

 

 

Спектр человеческого голоса

 

Вот этот скрин, пожалуй, самый наглядный из всех остальных.

Какие можно сделать выводы?

1) Микрофоны портативного рекордера Zoom H6 оказывается МОГУТ! Могут писать звук вплоть до половины частоты дискретизации в 96кГц что составляет "акустические" 48кГц!. Это поразительно.

2) Дочурка моя тоже МОЖЕТ! Может, да так что не только оглохнешь но и комаров всех поубивает ультразвуком! Да каким! вот сами посмотрите:

3) Гармоники вплоть до отсечки имеют внушительную энергию и затухание формант происходит не так уж и быстро! т.е. энергия вопля не только в основном тоне и ближайших гармониках но и в далеко уходящих ввысь.

4) Очевидно что ультразвуковая вакханалия на 50кГц не заканчивается и наверняка там полно ещё пиков и более 50кГц

5) на графике хорошо видны глазом различия между чётными и нечётными гармониками. Для контуженного отца конечно всё равно, а вам приятно лишний раз глянуть на график :)

 

Все эти измерения вы можете проделать и сами. Вот тут лежит тот самый визг в формате 96\24

В общем, подводя итоги, - ребята, я впечатлён. Это удивительно - всего то третья нечётная гармоника (пятая в общем зачёте) - УЖЕ ЗА ПРЕДЕЛАМИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО СЛУХА!

Такая классная у меня Диляра Дамировна! :) Только вот визги очень уж напрягают :)))

 

 

P.S. для задротов теоретиков

Да, мне известно что сужая длительность импульса (резкий щелчок) можно достичь большей широты спектра и при достаточно коротком импульсе (щелчке) можно расширить спектр хоть до гигагерца. НО!

 

Теория

0) уменьшая длительность импульса, перво-наперво расширяем спектр АЧХ и уже как следствие расширения спектра у нас получаются высокие частоты, но это имеет два последствия:

а) ширина спектра импульса расширяется НЕ ТОЛЬКО ВВЕРХ, НО И ВНИЗ!. В итоге мы получаем вместо узких пиков гармоник опорной частоты как в примерах выше, широкие полосы - а это совсем другая картинка спектроанализатора

б) чем короче частота импульса - тем БОЛЬШЕ в нём частот, и в конечном итоге для такого короткого щелчка спектрограмма будет иметь вид очень частой расчёски практически линейной по АЧХ, или даже равномерно заполненного спектра всё больше походящего на белый\розовый шум.

в) для якобы щелчка уходящего в ультразвук, его длительность должна быть очень короткой, например для опорной частотоы 4.27 кГц должна быть длительность 1с\4270гц = 2.34 миллисекунд. Никак не больше, и ведь прекрасно видно, длительность того самого высокочастотного визга на спектре в развитии по времени носит продолжительный характер и никак не щелчок и не короткий импульс.

 

Практика

1) А далее самое очевидное - в записаном звуке попросту НЕТ щелчка :), убедитесь сами:

Частота голоса

Коль анализатор спектра якобы измерил спектр щелчка а не сигнала, то этот щелчок должен был бы доминировать над сигналом неприлично "торча" на осцилограмме - но как видим его нет.

 

2) Грудному ребёнку 4 месяцев от роду попросту нечем издавать щелчки

 

3) Продолжающие выковыривать из носа конспирологию думать что щелчок в записи был издан не ребёнком а например (цитирую) "щелчки пальцами или хлопки в ладоши" могут заново пройти медобследование у психиатра послушать запись ещё раз и слушать до тех пор пока лечение в диспансере не даст положительные результаты не убедятся, что там действительно нет посторонних щелчков.

Надеемся, вам наша статья понравилась и была полезной:

Дамир

 ПРОЧТИТЕ ЕЩЁ НАШИ СТАТЬИ

Уникальный ламповый студийный прибор TotalTube

Комментарии

помогите определить человеческий ли голос на видео или просто глюк записи https://yadi.sk/d/C1FkCR7p3GmBP9 за ранее спасибо

Колян08.04.2017ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Спасибо за отзыв. Рад что мои эксперименты были не только развлекательным экспериментом, но и послужили науке ) С интересом глянул бы вашу работу.

Дамир11.09.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Тоновый диапазон голоса зависит от частоты колебаний голосовых связок. Поэтому его называют также частотным. Чаще всего частота голоса человека колеблется в пределах от 64 до 1300 Гц. Но его можно расширить с помощью специальных вокальных упражнений.

Ева07.09.2017ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Незадолго до Второй мировой войны, в 1936 году, министр нацистского движения и тайный лидер в управлении массами П.Й.Геббельс пересмотрел стандарт на 440 Герц частоту, которая сильнее всего воздействует на мозг человека и может быть использована для управления большим количеством людей и пропагандой нацизма

Зепур05.04.2017ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Чрезвычайно необходимый и полезный для моего исследования по певческому звуку практический материал о слышимом-неслышимом в голосе. Сделаю на Вас ссылку в статье, после опубликования могу прислать координаты статьи. Спасибо, Дамир, Вам и Вашей дочурке! Татьяна Гордеева, к. философских наук, Казань

Татьяна Гордеева11.09.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Да, вы правы, действительно не тот файлик. Исправил, залил нужный 96\24

Дамир11.06.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Благодарю. Крайне интересный материал

В19.08.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Это все, конечно, безумно интересно, но хотелось бы "пощупать" оригинальную запись, без сжатия, а то как-то несолидно говорить о "формате 96\24", а на деле выдавать по ссылке файл "vizg0.mp3" с 256 kbps.
Но все равно спасибо

В09.06.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Даже материнский инстинкт надо стимулировать! Природа позаботилась...

Романыч13.05.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Лет десять назад, когда мне было 38 лет, - здоровый в расцвете лет и сил бугай, - со мной приключилась следующая хрень!
Я ехал с работы, вошел в метро, ступил на эскалатор, едущий вниз. А на соседнем эскалаторе, - метрах в четырех-пяти ниже меня также вниз ехала парочка - парень с девушкой. Рядом стоящий пацан "зацепил" парочку. Слово за слово, - всего в секунду, - из ничего "взорвалась" драка.
Я вяло все это и безразлично наблюдал.
И тут девка КАК ЗАВИЗЖИТ!!!
Меня в мгновение - просто парализовало! Не силой звука, - а частотой, наверное! Как вбило в макушку, сквозь позвоночник, - колом в землю! Полнейший паралич! Не страх, не испуг, не неожиданность, - я ж наблюдал все от начала до конца, - а именно "отказ систем каких-то организма". Не через слух, - нет, - действие ну абсолютно непонятное! Какое-то не поддающееся никакому контролю ни мозгом, ни мышцами!
Длилось буквально секунду, и мгновенно отпустило, -легко, без всяких последствий там типа звона в ушах, всплеска адреналина или чего-то еще, - как будто ничего и не было только что.
Такое было раз в моей жизни, - и теперь к возможностям звука я отношусь ну очень-очень уважительно!!!

Кондрат28.04.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Такая же ситуация. Моя внучка Настя визжит так, что мы (взрослые) даже на расстоянии метров 5-6 испытываем реальную боль в ушах. И примечательно, что, судя по всему, делает она это без малейшего напряжения и с видимым удовольствием!

Анатолий06.01.2016ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*

судя по концовке видимо достали придирками )

аудиомен12.03.2015ответить#

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*

Добавить комментарий

Имя
Комментарий
Показать другое число
Контрольное число*
Калькулятор стоимости online

C помощью калькулятора вы можете рассчитать приблизительную стоимость изготовления аудиоролика продолжительностью до 30 секунд (до 60 слов).

Категория аудиоролика что это?

Хронометраж

Диктор что это?

Второй диктор

Третий диктор

Итого: 0 р.

online рассчёт хронометража

Вы можете рассчитать примерный хронометраж для вашего текста. Помните - каждая цифра это тоже слово.

Итого: примерно 0 секунд

интересное от студии
  • баннер 1
  • баннер 2
  • баннер 3
А в помощь вам наши статьи
Принимаем к оплате все способы