Тон Шепарда и другие слуховые иллюзии

Все мы хорошо знакомы с оптическими иллюзиями. Встретить их можно в изобразительном искусстве, кино, видеоиграх и даже архитектуре. В то же время существуют направленные на обман других органов чувств иллюзии, которые известны гораздо менее широко. В этой статье мы хотели бы рассказать о примерах слуховых иллюзий.

Одним из наиболее часто упоминаемых примеров слуховых иллюзий является тон Шепарда. Назван он по имени создавшего ее в 1964 году американского психолога Роджера Шепарда, занимавшегося исследованиями в области когнитивистики.

Данная иллюзия представляет собой бесконечно повышающуюся последовательность тонов. Создается она путем наложения двух синусоидальных волн, которые разделены октавой, то есть отличаются друг от друга по частоте в два раза. Для достижения эффекта необходимо, чтобы громкость звуков верхней октавы по мере движения вверх постепенно уменьшалась, а нижней – повышалась. Нижняя октава таким образом незаметно подменяет собой верхнюю, после чего верхняя октава перемещается вниз и продолжает свое восходящее движение, медленно нарастая в громкости. При постоянном повторении эта последовательность воспринимается слушателем как бесконечный подъем высоты тона. По аналогичному принципу возможно создать и иллюзию бесконечно понижающегося тона.

Французский композитор Жан-Клод Риссе, известный своей работой в области акустики и компьютерной музыки, создал позже вариант лада Шепарда с непрерывным, а не ступенчатым, как в оригинале, изменением высоты тона, названный глиссандо Шепарда-Риссе.

Его авторству принадлежит и еще одна иллюзия, под названием ритм Риссе, при прослушивании которой у слушателя возникает ощущение бесконечного ускорения или замедления темпа. Так же, как и тон Шепарда, эта иллюзия использует методику поочередной подмены друг другом двух последовательностей звуков, но уже с отличающимся в два раза темпом.

Практическое применение тона Шепарда можно найти сразу в нескольких фильмах Кристофера Нолана, которого можно считать фанатом этой иллюзии. Она использовалась при написании музыки к фильмам «Престиж» и «Дюнкерк» и при создании звука двигателя для мотоцикла Бэтмена в фильмах трилогии о Темном Рыцаре.

Среди других известных примеров использования эффекта можно отметить композицию Echoes прогрессив-рок-группы Pink Floyd, а также первую и последнюю песни альбома A Day at the Races группы Queen. В ставшей уже классической игре Super Mario 64 тоном Шепарда сопровождается восхождение по бесконечной лестнице, преграждающей путь к финалу.

Множество слуховых иллюзий принадлежит авторству британско-американского психолога Дайаны Дойтч, проводившей исследования в направлении психологии музыки. Одна из обнаруженных ей иллюзий, основанная опять же на тоне Шепарда, называется парадокс тритона. Для ее создания используется чередование двух тонов Шепарда, которые воспроизводят ноты, отличающиеся по высоте на музыкальный интервал тритон. Хотя высота тонов остается неизменной, слушатели воспринимают их чередование как нисходящее или восходящее движение, причем то же направление сохраняется и при последующих прослушиваниях.

Большую практическую ценность представляет иллюзия отсутствующей или фантомной основной частоты, с которой мы сталкиваемся регулярно в повседневной жизни. Эта иллюзия позволяет слышать низкочастотную составляющую музыкального звука, даже когда фактически она отсутствует, например при прослушивании музыки через небольшие динамики или наушники-вкладыши. Работает она за счет того, что мозг достраивает отсутствующую основную частоту на основе ее более высоких призвуков. На этой иллюзии построена работа эффектов для обработки звука, предназначенных для адаптирования записи к воспроизведению на широком наборе устройств.