Высота звука — это субъективное восприятие частоты звукового колебания, чем выше частота, тем выше звук:
Однако, поскольку сложные (т.е. практически все) звуки могут состоять из огромного количества спектральных компонентов — гармонических колебаний разной частоты, не совсем понятно, о какой именно частоте идет речь. Поэтому более корректно будет сказать, что в качестве высоты звука мы воспринимаем частоту его наиболее заметного спектрального компонента — основного тона.
При этом субъективная высота звука будет зависеть не только от частоты его основного тона, но и от соотношения интенсивности всех частотных компонентов (т.е. тембра), а также от его общей громкости — при возрастании амплитуды колебаний воспринимаемая высота звука слегка понижается.
Область восприятия звуковых колебаний
Условно считается (пренебрегая индивидуальными и групповыми особенностями), что ухо человека воспринимает колебания волн частотой от 16 до 20000 Гц (от 12-24 до 18000-20 000 Гц). Частота колебаний выше 20000 Гц относится к области ультразвуков, ниже 16 — инфразвуков. У детей верхняя граница слуха выше и достигает 22 000 Гц.
Легенда о 20 Гц и 20 кГц. Почему такой диапазон?
У многих животных верхняя граница слуха выше, чем у человека. Например, у собак она доходит до 38 000 Гц, у кошек — 70 000, у летучих мышей — 100000 Гц.
Основную звуковую информацию человеческий мозг получает в области частот до 4 кГц. Это оказывается вполне логичным, если учесть, что все основные жизненно необходимые человеку звуки (голоса людей, животных, шум воды, ветра и пр.) находятся именно в этой спектральной полосе. Частоты выше 4 кГц являются для человека вспомогательными, что подтверждается многими опытами. Например, можно легко убедиться в том, что человек почти не способен разобрать речь и другие природные звуки, если из этих звуков “удалить” частоты от 0 до 4 кГц, оставив только более высокие частотные составляющие. Одновременно с этим слышимость частот выше 4 кГц, как дополнение к основным частотам, создает у человека ощущение более качественного звучания. Поэтому принято считать, что низкие частоты “ответственны” за разборчивость и ясность аудиоинформации, а высокие частоты — за субъективное качество звука.
(здесь нижние частоты могут быть вообще не слышны — это связано с характеристиками акустической системы обычного компьютера.)
Восприятие инфразвука и ультразвука
Когда мы говорим диапазоне воспринимаемых частот, речь идет именно о способности слухового аппарата. Частоты ниже 20-30 Гц (инфразвук) человек также способен воспринимать, но только уже не ухом, а всем телом, как вибрации.