Perceptual Fusion of Noise and Complex Tone by Means of Amplitude Modulation

This report investigates pulse-synchronised amplitude modulation as a method for perceptual fusion of noise and tone. It is shown that when the noise is amplitude modulated by the waveform envelope of the tone, higher amplitude modulation depth yields stronger fusion. In addition, the evidence suggests that fusion remains constant for tone frequencies from 150 to at least 600 Hz. Sammanfattning Det är numera välkänt att olika former av brus är en väsentlig del av klangfärgen hos de flesta akustiska instrument, vilket ofta förbises vid konstruktionen av elektroniska och digitala musikinstrument. Forskning inom detta område har visat att bruset tillför en ökad realism till syntetiserade instrument, men också att det inte är tillräckligt att bara mixa en ton med vitt brus för att vi skall uppfatta de båda komponenterna som en sammansatt klang – en lyckad sammansmältning eller perceptuell fusion kräver att bruset och tonen är korrelerade. Ett sätt att åstadkomma detta är att amplitudmodulera bruset med tonens frekvens. Detta är ett fenomen som uppstår naturligt i bl a röst, blåsoch stråkinstrument. Denna uppsats behandlar dels hur modulationsdjupet påverkar fusionen, dels hur fusionen varierar med tonens frekvens. En enkel modell av ett instrument med en bruskälla skapades, där tonens frekvens och ljudnivå, brusets ljudnivå och modulationsdjupet kunde variera. För att pröva hypoteserna 1) fusionen ökar med modulationsdjupet och 2) fusionen minskar med frekvensen, gjordes lyssnartest vid frekvenserna 150, 300 och 600 Hz. Deltagarnas uppgift var att rangordna fem ljud producerade av modellen ovan. De fem ljuden hade modulationsdjupen 0, 25, 50, 75 och 100%. I genomsnitt rankades 0% modulationsdjup lägst vid alla frekvenser, 50% modulationsdjup högst vid 150 Hz och 75% modulationsdjup högst vid 300 och 600 Hz. En analys av rangordningarna gjordes med Friedmans test som visade signifikanta* skillnader vid 300 Hz och signifikanta*** skillnader vid 600 Hz, vilket innebär att försökspersonerna med stor sannolikhet kunde särskilja mellan olika modulationsdjup. Detta stöder den första men inte den andra hypotesen, eftersom det inte verkar vara svårare att höra skillnader vid högre frekvenser, vilket troligen gäller även när hänsyn tagits till den inlärning som eventuellt förekom. Tidigare studier har visat att fusion är ett resultat av synkroniseringen mellan tonens och brusets vågformer, vilket skulle betyda att fusionen minskar med ökande frekvens då synkroniseringen blir svårare att uppfatta. Då denna undersökning inte stöder att fusionen minskar mellan 150 och 600 Hz, finns det anledning att ifrågasätta detta antagande. Fler studier är nödvändiga för att klarlägga mekanismerna bakom fusion av ton och brus.