¿Por qué podemos distinguir diferentes tonos en un acorde pero no diferentes tonos de luz?

Question

En la música, cuando dos o más parcelas se jugaron juntos en el mismo tiempo, forman un acorde. Si cada tono tiene un correspondiente frecuencia de la onda (pura o fundamental, de tono), las parcelas jugado juntos hacen una superposición de la onda, que se obtiene por simple adición. Esta onda ya no es una onda sinusoidal pura.

Por ejemplo, cuando tocas una nota baja y una alta nota en el piano, el sonido resultante tiene una onda que es la matemática de la suma de las ondas de cada nota. Lo mismo es cierto para la luz: cuando enciendes una 500nm de longitud de onda (luz verde) y 700 nm de longitud de onda (luz roja) en el mismo punto en una superficie blanca, la reflexión será una superposición de formas de onda que es la suma de verde y rojo.

Mi pregunta es acerca de nuestra percepción de estas combinaciones. Cuando escuchamos los acordes de un piano, somos capaces de discernir las notas que forman el acorde. Somos capaces de "elegir" que hay dos (o tres, etc) las notas del acorde, y algunos de nosotros que somos musicalmente inclinado incluso son capaces de cantar cada nota, e incluso el nombre. Se podría decir que somos capaces de descomponer una Serie de Fourier de sonido.

Pero parece que no podemos hacer esto con la luz. Al brillar la luz verde y rojo juntos, la reflexión parece ser de color amarillo, un "tono puro" de 600nm, en lugar de una superposición de color rojo y verde. No podemos "elegir" los colores individuales que se combinan. ¿Por qué es esto?

Por qué no podemos ver dos tonos de luz de la misma manera que somos capaces de escuchar a dos alturas de sonido? Es esta una característica de la psicología humana? La fisiología de los animales? O esto es debido a una característica fundamental del electromagnetismo?

Answer 1

Esto es debido a las diferencias fisiológicas en el funcionamiento de la cóclea (de audiencia) y la retina (para la percepción del color).

La cóclea separa un solo canal de complejo de señales de audio en sus frecuencias componentes y produce una señal de salida que representa la descomposición.

La retina en lugar exhibe lo que se llama el metamerismo, en el que sólo tres tipos de sensores (para R/G/B) se utilizan para codificar una señal de salida que representa todo el espectro de posibles colores como variable combinaciones de los niveles de RGB.

Answer 2

Nuestros órganos de los sentidos para la luz y el sonido funcionan de manera muy diferente en un nivel fisiológico. El tímpano directamente reacciona a las ondas de presión, mientras que los fotorreceptores en la retina son sólo senstive a un rango estrecho alrededor de las frecuencias asociado con el color rojo, verde y azul. Todas las frecuencias de luz entre la parte excitar a estos receptores y la impresión de ver por ejemplo el amarillo surge debido a que el verde y el rojo de los receptores está saliendo con ciertas intensidades relativas. Es por eso que usted puede falsificar el espectro de color con sólo 3 colores diferentes en cada píxel de la pantalla.

A ver el color en este sentido es también más de un útil ilusión de dirigir la detección de las propiedades físicas. La mezcla de colores en el centro del espectro visible se conserva una buena aproximación de la frecuencia media de la mezcla de luz. Si los colores de los bordes del espectro son mixtos, es decir, el rojo y el azul, el cerebro inventa el color púrpura o rosa para hacer sentido de que la entrada sensorial. Sin embargo, esto no corresponde a la media de las frecuencias (lo que resultaría en un color verdoso) ni tampoco se corresponden a las frecuencias de la luz. Lo mismo va para ver blanco o cualquier tono de gris, ya que estos corresponden a todos los receptores que se activa con la misma intensidad.

Mamíferos ojos también se convirtió en una manera de distinguir la intensidad en lugar de color, ya que la mayoría de los mamíferos son criaturas nocturnas. Pero no estoy seguro de si la capacidad de ver en color fue establecido recientemente, esa sería la pregunta para un biólogo.

Answer 3

Esto es debido principalmente a la fisiología. Hay una diferencia fundamental en la forma en la que percibimos el sonido vs luz: Para el sonido podemos sentido real de la forma de onda, mientras que la de la luz se puede sentir solo en la intensidad. Elaborar:

• Las ondas de sonido de entrar en su oído causar sincrónico vibraciones en la cóclea. Las diferentes regiones de la cóclea tienen pequeños pelos que vibran en una frecuencia de manera selectiva. Las vibraciones de estos cabellos se convierten en señales eléctricas que se transmiten al cerebro. Debido a la selectividad de frecuencia de los cabellos, la cóclea esencialmente realiza una transformada de Fourier, es por eso que podemos percibir superposiciones de las olas.

• La luz tiene una alta frecuencia de la que casi nada puede resolver el real de la forma de onda (incluso el estado del arte de la electrónica de hoy en día no puede hacer esto). Todo lo que podemos medir efectivamente es la intensidad de la luz, y esto es todo lo que los ojos pueden percibir así. Conocer la intensidad de un haz de luz no es suficiente para determinar su contenido espectral. E. g. una superposición de dos ondas monocromáticas pueden tener la misma intensidad como una pura onda monocromática de una frecuencia diferente.

  Podemos diferenciar superposiciones de luz de una manera limitada, debido al hecho de que los ojos perciben tres canales de color (aproximadamente RGB). Esta es la razón por la que podemos distinguir la igualdad de intensidad de luz roja y azul. Las personas con daltonismo tiene un defecto del receptor, y así combinaciones de colores que la mayoría de los seres humanos pueden distinguir parecen idénticos a ellos.

  No todos los colores que percibimos corresponden a un color de una luz monocromática de onda. Como es sabido, hay toda una "línea de violetas", que no representan ningún tipo de luz monocromática de onda. Así que para las personas capacitadas en la distinción de los colores púrpura, que en realidad se puede diferenciar superposiciones de las ondas de luz en una forma limitada.

  

Answer 4

La varilla (1 tipo) más de cono (3 tipos), las neuronas en el ojo que le ofrecen el potencial para el 4-D de la sensación. Desde la barra de señal es casi redundante a la totalidad de las señales de cono, efectivamente es un 3-D de la sensación.

Coclear (aproximadamente 3500 "tipos" simplemente debido a 3500 diferentes interior de pelo posiciones), las neuronas en el oído que le ofrecen el potencial para 3500-D de la sensibilidad, para oídos entrenados pueden potencialmente reconocer la simulatenous amplitudes de miles de frecuencias.

Así que, para responder a su pregunta, ojos, simplemente no evolucionaron para tener muchos tipos de conos. Una mejora, sin embargo, es visto a través de los ojos de camarón mantis (con el potencial para el 16-D de la sensación). Aviso el trade-off entre espaciales de la resolución de la imagen y la percepción del color (y que el audio resolución espacial fue menos importante en la evolución, y más difícil debido a la mayor longitud de onda).

Answer 5

El pelo forma una 1D-matriz a lo largo del eje de frecuencia, mientras que los bastones y los conos y bastones forman un espacio 2D de la matriz. Además, que en 2D matriz tiene 4 canales (varillas y 3 tipos de conos). Así que el 2 orejas tienen una resolución espacial de los pobres, mientras que los ojos tienen una pobre resolución de frecuencia.

Usted puede imaginar un ojo con muchos más tipos de conos, dando una mejor resolución de frecuencia. Sin embargo, eso significaría que los conos de un solo color sería más espaciadas, la limitación de resolución espacial. En el final, que es una compensación evolutiva. La física nos dice que no se puede tener ambas cosas al mismo tiempo, pero la biología es la razón por la que terminamos con este resultado en particular.