Octave Illusion 錯覺實驗 Part 1

Diana Deutsch 的 Musical Illusions and Phantom Words 這本書以 Octave Illusion 的錯聽例子作為開頭,建議以耳機聆聽。

左右兩個聲道皆由一個高音與一個低音交錯所組成,兩邊訊號是一樣的,只是高低音的時間是錯開的,如圖示(註1,黑色代表高音,白色代表低音):





如果您還沒有做過有趣的聽覺實驗,請點此測驗:

https://forms.gle/1Tse4hgb9CYLHDPb7






(防雷頁)























有些人聽到的跟音檔實際上的一致,但有不少人聽到的是這樣(同註1,黑色代表高音,白色代表低音):


高音都在右邊,低音都在左邊;或是相反,低音在右邊,高音在左邊:


有極少數人則是右邊聽到高音,左邊聽到高低音間隔,也就是跟音檔一致,如下圖:



可以再聽一次音檔做實驗,試試看只聽左耳或只聽右耳,再比較兩耳一起聽的差異。




這個實驗用的是單純的正弦波,在頻率域上我們只會看到一個突起的頻段:

當訊號是單純的正弦波時,左右耳將高低音分開的錯覺很容易察覺,當波形修改成鋸齒波等含有諧波 (Harmonics) 組成的波形時,效果變得不明顯了。此時較多人兩耳都能聽到高低音均衡地在跑,變成像是高音和低音兩條平行線ㄧ樣,或是至少有一耳能聽出與實際音檔的相同。


從圖上可以看到,頻譜的部分會出現二倍頻、三倍頻等基頻整數倍頻的東西,這就是所謂的諧波 (harmonics)。



一般樂器除了基本頻率之外,還有如上圖不同倍頻的成分,在音樂上常稱為泛音 (overtones),它們以不同比例組成各樂器之特有的音色。各種樂器的音色聽起來不同,也就是波形不同,就是因為波形是由這些倍頻以不同的比例相加所組成。


從這個實驗可以知道,這樣的錯覺在日常生活中和一般的音樂中無法被查覺,是因為通常我們不會聽到如此單純的正弦波,因爲諧波組成每個聲音特有的音色,我們的聽覺感知會有其他的機制避開這樣的錯覺,會在之後的文章中討論。


除此之外,一些受過音樂訓練的人如作曲家、指揮家、演奏家、錄音師等,可以透過更仔細的聆聽技巧,破解這個錯覺而發現這個聲音訊號真正的樣子。這證明了聽覺是可以被訓練的,受過訓練的人可自由選擇地將聽到的聲音拆解,也可以將他們重組在一起,其實被訓練到的不是耳朵,而是大腦。




註1:Deutsch, Diana. Musical Illusions and Phantom Words (p. 25). Oxford University Press. (2019)

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