Designing Sound

Mid-range
Treble
Bass
250−350
Upper
400 − 600 
Lower
Mid
Upper
Mid
2k − 4k
80 − 250
600 − 2k
40−80
Octave 1
Bass
Mid-range
Bass range
Sub
3.15k'>20 − 40
sence
Pre−
4k − 6k
6k − 10k
Top
Air/Sizzle
above 10k
1.6k
3.15k
12.5k
10k
10k
8k
8k
6.3k
6.3k
5k
5k
4k
4k
3.15k
2.5k
2.5k
2k
2k
1.6k
16k
12.5k
20k
16k
20k
24k
22k
22k
1.25k
1k
800
1k
800
630
500
630
500
400
400
315
315
250
250
200
200
160
160
125
125
100
100
80
80
63
63
50
50
40
40
31
31
25
25
20
1.25k
Figure 6.2
Common descriptions for ranges within the sound spectrum.

---

6.1 Perceiving Sounds
85
Resolution
Because the cochlea is formed from a finite number of hair cells there is a limit
to the resolution of frequencies. However, there is not a one-to-one correspon-
dence between hair cells and possible frequencies we can hear, which would only
allow about 18
,
000 discrete frequencies. Instead we combine two kinds of infor-
mation: timing information where the neurons fire on each cycle of a waveform,
and location information where a group of several neurons in a critical band
resonate because of where they are in the cochlea. The neurons can only fire up
to a certain speed (estimated by some to be up to 1kHz). Although an individ-
ual neuron may only fire at a certain rate, the output of several neurons may be
combined later on, giving a better resolution. This process is not linear by any
means. At the low end we have no problem hearing the difference between 100Hz
and 105Hz, a difference of only 5Hz. These frequencies are easily distinguish-
able. But at the top end the same difference between 16000Hz and 16005Hz is
not distinguishable. So we say these frequencies are
unresolvable
. When hearing
these two high frequencies together, we perceive a beating tone of 5Hz, which
is easily encoded by the neuron timing, so we know there is more than one
frequency in this range. It isn’t clear, though, whether these might be 16000Hz
and 16005Hz, or 16000Hz and 15995Hz, since both pairings will give a 5Hz
beating pattern; thus there is ambiguity in perception. By the time we get up
to 20kHz, available to a healthy youngster, the critical bandwidth is so large
that 20kHz and 21kHz stimulate the same area, but the beat difference is too
fast to encode with timing. At this point all frequencies are unresolvable, even
though they may create a sensation. So, hearing employs several channels of
information. When the timing information from multiple neurons is combined
with the location information plus our ability to use beating between critical
bands to disambiguate frequencies, the resolution of the ear is quite remarkable.