El tono virtual es el tono de un tono complejo (una vibración física que puede descomponerse en componentes de tono parciales o puros). El tono virtual corresponde aproximadamente a la fundamental de una serie armónica que se reconoce entre los parciales audibles. Se puede percibir un tono virtual incluso si el patrón percibido está incompleto (en particular, si falta el fundamental) o mal sintonizado. En ese sentido, la percepción del tono virtual es similar a otras formas de reconocimiento de patrones. Corresponde al fenómeno por el cual el cerebro extrae tonos de las señales cotidianas (incluido el habla) y la música., incluso si partes de la señal están enmascaradas por otros sonidos. El tono virtual se contrasta con el tono espectral, que es el tono de un tono puro o componente espectral. El tono virtual se llama "virtual" porque no hay correlación acústica en la frecuencia correspondiente al tono: incluso cuando un tono virtual corresponde a un fundamental físicamente presente (o primer armónico), como suele ocurrir en los tonos complejos armónicos cotidianos, el tono exacto El tono virtual depende de las frecuencias exactas de los armónicos más altos y es casi independiente de la frecuencia exacta de la fundamental.
El término fue acuñado por el profesor Ernst Terhardt de la Universidad Técnica de Munich en 1970. [1]
Teoría
El tono virtual es un fenómeno establecido experimentalmente en humanos que puede describirse matemáticamente. En su forma básica, dada una serie de tonos puros cuyas frecuencias corresponden a una serie armónica, se escuchará un tono virtual cerca de la frecuencia fundamental , incluso si no hay tono puro en esa frecuencia. La prominencia perceptiva (claridad, probabilidad de darse cuenta) del tono virtual depende de qué tan cerca los parciales audibles coinciden con los armónicos más bajos por encima del tono virtual. En el algoritmo de tono de Terhardt, los tonos virtuales se predicen buscando coincidencias de subarmónicos entre parciales audibles en un tono complejo, en otras palabras, buscando los fundamentos que faltan.
El tono virtual se puede visualizar en el dominio del tiempo sumando ondas sinusoidales correspondientes a los armónicos de un fundamental dado y eliminando el fundamental. La onda resultante tiene un período correspondiente a la frecuencia fundamental, independientemente de su relación de fase. Sin embargo, en la teoría de Terhardt, el tono virtual no depende de este período. En cambio, depende de las relaciones entre los tonos espectrales.
Terhardt rechazó la idea del tono de periodicidad porque no era coherente con los datos empíricos sobre la percepción del tono, por ejemplo, las mediciones del cambio gradual del tono virtual de un tono complejo con un fundamental faltante cuando los parciales se desplazaron gradualmente. En cambio, Terhardt dividió la percepción del tono en dos pasos: análisis de frecuencia auditiva en el oído interno y reconocimiento de patrones de tono armónico en el cerebro. El oído interno realiza de forma eficaz un análisis de frecuencia de los sonidos entrantes; de lo contrario, no podríamos escuchar los tonos espectrales dentro de un tono complejo. Fisiológicamente, cada tono espectral depende de aspectos tanto temporales como espectrales (es decir, la periodicidad de la forma de onda y la posición de excitación en la membrana basilar), pero en el enfoque de Terhardt, el tono espectral en sí es un parámetro puramente experiencial, no un parámetro físico: es el resultado de un experimento psicoacústico en el que el oyente consciente juega un papel activo. Las medidas y modelos psicoacústicos pueden predecir qué parciales son "perceptualmente relevantes" en un tono complejo dado; son perceptualmente relevantes si puede escuchar una diferencia en todo el sonido si se cambia la frecuencia o amplitud de un parcial). El oído ha evolucionado para separar frecuencias espectrales, porque debido a la reflexión y la superposición en los entornos cotidianos, las frecuencias espectrales son portadoras de información ambiental de manera más confiable que las amplitudes espectrales, que a su vez son portadoras más confiables de información ambientalmente relevante que las relaciones de fase entre parciales (cuando se perciben monoauralmente). Sobre esta base, Terhardt propuso que los tonos espectrales, que son lo que experimenta el oyente al escuchar parciales (a diferencia de los parciales físicos en sí), son la única información disponible para el cerebro con el fin de extraer tonos virtuales. El proceso de "extracción de tono" implica el reconocimiento de patrones armónicos incompletos y ocurre en redes neuronales.