Cao độ âm nhạc

Cao độ là đặc điểm của âm thanh cho phép phân biệt các âm thanh theo mức độ tần số dao động, tức là âm thanh có thể được mô tả bằng mức 'cao' hay 'thấp' dựa trên tần số của nó. Tần số càng cao thì âm thanh càng được coi là 'cao' và ngược lại. Cao độ, cùng với trường độ, cường độ và âm sắc, là bốn thuộc tính chính của âm thanh có tính nhạc.

Cao độ có thể được đo lường bằng tần số, nhưng nó không chỉ là một thuộc tính vật lý khách quan mà còn là một đặc điểm chủ quan trong tâm lý học âm thanh. Nghiên cứu về cao độ và nhận thức về nó đã từng là một phần quan trọng trong tâm lý học âm thanh và được sử dụng để kiểm nghiệm các nguyên lý về âm thanh và quá trình xử lý trong hệ thống thính giác.

Cảm thụ âm thanh

Độ cao và tần số

Cao độ là cảm giác thính giác cho phép người nghe phân biệt âm thanh theo các vị trí tương đối trên một thang đo, chủ yếu dựa vào tần số dao động. Mặc dù có sự liên quan chặt chẽ giữa cao độ và tần số, chúng không hoàn toàn tương đương. Tần số là một yếu tố khoa học khách quan, còn cao độ là khái niệm chủ quan. Sóng âm bản thân không có cao độ; cao độ được não bộ tạo ra từ tần số của sóng âm, hình thành cảm nhận chủ quan.

Cao độ thường được xác định bằng tần số (số dao động trong một giây hoặc hertz) bằng cách so sánh với các âm đơn giản như sóng sin. Phương pháp này cũng có thể áp dụng để xác định cao độ của sóng âm phức tạp và không tuần hoàn. Trong nhiều trường hợp, cao độ của âm thanh phức tạp như giọng nói hoặc nốt nhạc gần giống với tần số của âm thanh có chu kỳ hoặc gần chu kỳ.

Cao độ của âm thanh phức tạp có thể được cảm nhận mơ hồ, nghĩa là cảm nhận về sự khác biệt giữa các nốt nhạc có thể thay đổi tùy vào người nghe. Dù tần số cơ bản thực tế của âm thanh có thể được đo lường, cảm nhận về cao độ vẫn có thể khác biệt do sự ảnh hưởng của các bồi âm, sóng hài hoặc các yếu tố khác. Hệ thống thính giác của con người đôi khi gặp khó khăn trong việc phân biệt các tần số khác nhau trong một số tình huống nhất định.

Cao độ có thể bị ảnh hưởng bởi cường độ âm thanh (sự lớn nhỏ của âm), đặc biệt là khi tần số nằm dưới 1000 Hz và trên 2000 Hz. Khi âm lượng tăng, cảm giác về cao độ của âm trầm sẽ trở nên thấp hơn. Ví dụ, một âm thanh 200 Hz sẽ có cảm giác cao độ thấp hơn khi nghe ở mức âm lượng lớn so với khi nghe ở âm lượng vừa phải. Ngược lại, ở tần số trên 2000 Hz, cao độ cảm nhận sẽ cao hơn khi âm lượng lớn hơn.

Ngưỡng phân biệt

Ngưỡng phân biệt (just-noticeable difference/jnd) là mức thay đổi tần số mà tai có thể nhận ra. Đối với tần số dưới 500 Hz, ngưỡng phân biệt khoảng 3 Hz cho sóng sin và 1 Hz cho âm thanh phức tạp. Khi tần số vượt quá 1000 Hz, ngưỡng phân biệt của sóng sin là khoảng 0.6% (khoảng 10 cent). Việc thử nghiệm ngưỡng phân biệt thường được thực hiện bằng cách phát hai âm liên tiếp để kiểm tra khả năng phân biệt cao độ của người nghe. Ngưỡng phân biệt nhỏ hơn khi hai âm được phát đồng thời, nhờ vào khả năng phân biệt phách. Tổng số cao độ mà con người có thể cảm nhận trong phạm vi nghe là khoảng 1400, với 120 nốt nhạc trong âm giai điều hòa từ 16 đến 16000 Hz.

Cao độ: sự phân biệt giữa cao và thấp

Theo Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ, cao độ là thuộc tính thính giác cho phép âm thanh được phân loại trên một thang đo từ thấp đến cao. Cao độ liên quan chặt chẽ đến tần số dao động của sóng âm, không bị ảnh hưởng bởi cường độ hoặc biên độ sóng. Cao độ 'cao' biểu thị tần số dao động nhanh, trong khi cao độ 'thấp' biểu thị tần số dao động chậm. Dù vậy, trong nhiều ngôn ngữ, 'cao độ' thường được miêu tả bằng các đặc ngữ liên quan đến 'độ cao' của âm thanh. Có bằng chứng cho thấy con người cảm nhận được nguồn âm thanh phát ra từ vị trí cao hơn hoặc thấp hơn theo chiều không gian thẳng đứng khi tần số âm thanh thay đổi.

Ghi chú

Tài liệu tham khảo

• Moore, B.C. & Glasberg, B.R. (1986) Ngưỡng nhận diện các phần bị lệch trong tổ hợp hài hòa. J. Acoust. Soc. Am., 80, 479–483.
• Parncutt, R. (1989). Harmony: Một cách tiếp cận tâm lý âm học. Berlin: Springer-Verlag, 1989.
• Plack, Christopher J. (2005). Pitch: Mã hóa và Nhận thức. Andrew J. Oxenham, Richard R. Fay, biên tập. Springer. ISBN 0-387-23472-1.
• Schneider, P.; Sluming, V.; Roberts, N.; Scherg, M.; Goebel, R.; Specht, H.-J.; Dosch, H.G.; Bleeck, S.; Stippich, C.; Rupp, A. (2005): Đối xứng cấu trúc và chức năng của nhú Heschl bên ngoài phản ánh sự ưu tiên cảm nhận cao độ. Nat. Neurosci. 8, 1241-1247.
• Terhardt, E., Stoll, G. và Seewann, M. (1982). Thuật toán trích xuất cao độ và độ nổi bật của cao độ từ các tín hiệu âm thanh phức tạp. Journal of the Acoustical Society of America, 71, 679-688.

Các liên kết hữu ích

• Công cụ tạo bảng tần số âm giai 12 âm
• Hướng dẫn trực tuyến về Cao độ và Khóa nhạc Lưu trữ 2013-04-25 tại Wayback Machine