耳蜗中波至脉冲转换处的音高与音色辨别

本文提出一种音乐音高的新定义。采用耳蜗的有限差分时域(FDTM)模型，计算由 Tone 复合音与一段录制的古典吉他音所引起的脉冲序列。所有谐波 Tone 复合音（即音符）均在其各自基频处呈现出窄带峰间间隔(ISI)模式。然而该基频不仅出现在承载此基频最佳频率的 bark 频带中，而是出现在所有由该 Tone 复合音各分音所驱动的 bark 频带中。这是由相应频带中基本规则、周期性的脉冲序列出现丢失（drop-out）所致。这些丢失由波形中的能量分布引起，其中低能量时段无法驱动脉冲。基频周期性在所有 bark 频带中的存在可解释为音高。与音高相反，音色表现为跨 bark 频带的不同 ISI 的宽泛分布。该音高定义亦适用于残基音(residue pitch)。波形低能量时段的脉冲丢失还会引起下音(undertone)，即周期性的整数倍细分，但绝不会出现上音(overtone)。这或可解释小调音阶——Hugo Riemann 早在 1880 年便提出其由下音引起，但至今尚无此类下音的任何物理实现之认知。