Du frågar om perception, så även om du frågar om "vad som händer på en fysisk nivå", verkar det som om din fråga i slutändan handlar om vad som händer i våra sinnen, inte vad som händer fysiskt.

För detta ändamål pekar jag på Bregmans Auditiv scenanalys (se även Wikipedia -sidan), den ledande teorin om hur auditiva system segregerar olika komponenter.

Som en kort sammanfattning diskuterar han några typer av lyssningsprocesser:

• En lyssningsprocess är genom att ofrivilligt känna igen inlärda scheman. Så här kan du till exempel höra ditt namn i ett trångt rum.
• En annan process är att frivilligt erkänna inlärda scheman. Ett exempel på detta kan vara att lyssna på ditt namn i en lista.

Han tar också lite tid att titta på annan forskning. I ett experiment (av någon annan) hölls en ton och under en viss tid spelades den högre. Om den högre varaktigheten var kort lät det som en andra ton som spelades utöver den första. Men om den högre varaktigheten var längre uppfattades den som en enda justerad ton.

Med en sådan forskning i åtanke införlivar Bregman ett antal Gestalt principer för att modellera hur vi uppfattar musik. Några exempel på dessa "preferensregler":

• Orelaterade ljud börjar eller slutar sällan exakt samtidigt.
• Ett ljud (eller en sekvens av ljud) ändrar dess egenskaper långsamt. . (Detta länkar ljud med liknande egenskaper tillsammans.)
• Ändringar påverkar alla ljudkomponenter på samma sätt samtidigt.

Med dessa principer, vi kan börja göra anspråk på varför vi hör vissa ljud som musik och andra ljud som ljud. Kort sagt, om dessa preferensregler inte kan hjälpa oss att tydligt separera hörselströmmarna, är vi mer benägna att höra det som "buller".

Vad händer på en fysisk nivå när många toner / ljudvågor interagerar med varandra samtidigt?

Detta beror på var du frågar jag om. Vad som händer i pianot är att en massa strängar sätts i rörelse som sedan får en stor bit trä att vibrera vilket får luften runt träet att vibrera som sedan sprider sig som en våg i öronen som får din trumhinna att vibrera får dig att cochlea vibrerar vilket stimulerar små hårstrån som skickar nervimpulser till din hjärna som avkodar pulserna och skapar en känsla av musik.

Alla frekvenser som genereras av vanliga pianokord är relaterade till varandra på ett ganska enkelt matematiskt sätt. Varje ton består av frekvenser som är heltalsmultiplar av den lägsta frekvensen. Då är ackordets övriga toner relaterade till i allmänhet enkla frekvensförhållanden som 3/2 och 5/4. De flesta av de enskilda frekvenserna i ett stort komplicerat ackord överlappar varandra, så även med en enorm symfoniorkester som alla spelar ett större ackord, spelas det i allmänhet bara 20-30 olika frekvenser som är hörbara, och igen, alla är nära besläktade med var och en andra.

Våra öron och hjärnor är otroligt bra på att upptäcka och avkoda dessa frekvenser.

Vad är fysiken bakom ljudvågor som kombinerar för att skapa musik?

Ljudvågor kombineras precis som havsvågor, men när de är relaterade till varandra som i musik skapar de fortfarande en övergripande periodisk hörsignal. Alla periodiska signaler kan avkodas igen till sina rena komponentfrekvenser, vilket är exakt vad snäckan och hjärnan gör med musikaliskt ljud.

Vilken fysisk process händer när två ljud inträffar samtidigt?

När två eller flera ljud inträffar samtidigt, är deras ljudvågor (ofta avbildade som ett diagram) ökar och minskar lufttrycket) överlagras i en sammansatt vågform genom "vågaddition". För varje litet ögonblick i tiden är lufttrycket summan av vad det skulle ha varit från varje instrument ensam.

Wave-tillägg är hur högtalaren i din hörlurar kan spela bas och gitarr samtidigt ( och trummor, röst, etc). Om vågorna som läggs till är identiska ändras inte signalen utan blir bara högre. Ännu mer ovanligt, när signalerna läggs till noll kan de orsaka tystnad. Detta är extremt ovanligt med riktiga instrument, men det är vad som orsakar "beats" när två instrument spelar samma ton bara lite i linje med varandra.

Varför blir vissa kombinationer musik men inte andra?

Tja, om kombinationen har förmågan att kommunicera till lyssnaren en musikalisk idé, så är det musik. Om det finns för mycket buller för lyssnaren att skilja vad som spelas, eller om det inte riktigt skickas några idéer hör du inte musik.

Några vanliga musikidéer är melodi, harmoni, och rytm, liksom "färg", imitation och stämning.

Hur är det med övertoner och övertoner?

När två frekvenser låter bra tillsammans säger vi de är "konsonant", i motsats till "dissonant". Verkliga instrument producerar inte ett enda frekvensljud utan ett sortiment av frekvenser ("övertoner") som alla läggs samman fysiskt och som är mer eller mindre relaterade matematiskt till tonhöjden (eller grundfrekvensen) som instrumentet spelar. p>

Matematik och fysik har identifierat en sekvens av frekvenser som kallas "övertoner" (eller "vibrationssätt") som i allmänhet låter bra tillsammans. Dessa är kända för alla mässingspelare (dvs trumpet, trombon) eftersom sekvensen av toner som spelas med samma fingrar går från låg till hög.

När ett instrument eller en ljudmakare har ett kompositljud som mestadels består av de tidiga övertonerna i sekvensen säger vi att den har ett "sött" ljud (eller söt klang), som en klocka. Det är lätt att kommunicera musikaliska idéer som melodi och harmoni med söta ljud .

När överlagrade toner (som en out-of-tune ensemble eller lägen för ett objekts vibration) innehåller starka frekvenser som är dissonanta kan vi kalla ljudet "surt". Surhet döljer melodi och harmoni genom att göra den avsedda grundfrekvensen tvetydig för lyssnaren och förgiftningskonsonansen.

Akkorden består främst av toner i den harmoniska sekvensen från någon grundläggande frekvens, och många komplexa ackord avviker fortfarande inte från denna regel, även om de kan innehålla högre övertoner. Om ett ackord inte relaterar tillräckligt bra till någon grundläggande frekvens (eller "tonic") via den harmoniska serien, låter det surt eller dissonant; men detta är inte nödvändigtvis dåligt: ​​komplex musik använder ofta dissonans för att producera spänning eller andra önskade kvaliteter.

Instrument

Med klassiska instrument, grundfrekvensen är mycket högre än de andra frekvenserna. De näst högsta frekvenserna är närliggande övertoner, som låter i överensstämmelse med grundfrekvensen, med de högre övertonerna mer eller mindre tystare. Du vet att B och C är dissonanta, men eftersom volymen för varje nästa överton är mindre än den föregående är ett klassiskt instrument som spelar C inte dissonant med ett spelande E, även om B hörs som en överton av E ... B är mindre högt.

Slaginstrument som cymbaler producerar så många olika frekvenser att en person inte uppfattar en grundläggande frekvens. Dessa instrument kan kommunicera vilken musikalisk idé som helst som inte beror på ton (dvs. melodi eller harmoni).

Ytterligare läsning på övertoner

Röst◄

Beroende på vilken bokstav en person uttalar kan en persons röst vara söt eller sur. Till exempel är de korta vokalerna A och O (som i " a wesome" och " o afish") väldigt söta. Men konsonanterna själva (B, C, D, F etc.) har ingen grundläggande frekvens och skulle göra ett surt ljud om de upprätthölls. Det är därför som det inte rekommenderas att hålla R-ljudet för sångare.

Intressant är att U som i u mbrella (kallad / ɜː / av lingvister) har en stark överton en oktav högre än den starka övertonen på E som i fr ee (/ iː /).

Ytterligare läsning på röst

Vad är musik?

Detta har utan tvekan behandlats någon annanstans. Men jag skulle formulera det så här: Musik är när en person använder ljud för att kommunicera idéer som är andra än språk.

Ordning och symmetri

Ordning och symmetri fungerar som bärvågar så att lyssnare uppfattar de idéer som musiker försöker kommunicera.

Ren symmetri och perfekt ordning är tråkiga men omedelbart igenkännligt i ljudet. Musiker initierar lyssnarens erkännande genom ordning och symmetri; sedan placeras vad musiken vill kommunicera ovanpå ordningen och symmetri för att märkas omedelbart .

Lägg till Todd Wilcox och Elliot Svenssons svar, ta en titt på den här videon. Det förklarar förhållandet mellan anteckningarna i en triad. Detta är en bra information som många människor som studerar och spelar musik länge inte ens vet om.

Det visar att ljudvågorna från en naturlig major triad möts under regelbundna perioder ( aka consonance), som ses i den här bilden (extraherad från videon):

Triaden i bilden är den naturliga major (D₄, F♯₄, A₄), och du kan se att när D₄-vågen går igenom två hela perioder, går F♯₄ genom 2,5 perioder och A₄ genom 3 perioder. Efter samma tid kommer de att träffas om och om igen.

Slumpmässiga toner / spelade ljud kommer antagligen att ha mycket dissonans, vilket innebär att deras frekvenser inte möts med jämna mellanrum, så de stör varandra så att det resulterande ljudet (sammansatt våg) inte "låter bra" i öronen och inte identifieras som "musik".

Fysiken bakom musik kan förklaras med begreppet "Fourier Series":

https://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_series

Varje ljud kan sönderdelas som summan av enkla sinusvågor med olika frekvenser. Huvudfrekvenserna som finns i denna sönderdelning är de huvudsakliga övertonerna för det ljudet.

Spela sedan två ljud tillsammans i ett harmoniskt sammanhang (dvs. en grundtangent), om deras övertoner fysiskt "passar" ihop, öron känns de två ljuden musikaliskt "rätt".

Så det finns en fysisk förklaring till vad vi uppfattar som "musikalisk". Musikalisk harmoniteori förklarar reglerna för vad som låter bra för oss och använder begrepp som tonic key, dominant key, cirkel av fiths etc.