Ha a che fare con gli armonici e con il modo in cui il nostro cervello elabora i segnali.
Quando una sorgente di un suono ha degli armonici, c'è una relazione matematica tra ciascuna delle frequenze dei toni. Se comprendi la relazione, puoi semplificare l'elaborazione suddividendola in un'unica frequenza e una codifica della relazione degli armonici.
A quanto pare, la frequenza più naturale da scegliere è la più bassa frequenza nella maggior parte dei casi. Perché? È in una posizione unica per descrivere al meglio la sequenza. Considera un esempio di corda vibrante, in cui scelgo di pensare alla corda come una singola nota e alcune armoniche, ma scelgo diverse frequenze fondamentali. Nella prima colonna scelgo la frequenza più bassa e nella seconda scelgo la terza (scelta arbitraria):
Frequenze: 400800 1200 1600 2000 2400 ... multiplex di 400 multipli di 1200400 1 1/3 800 2 2/3 1200 3 1 1600 4 4/3 2000 5 5/3 2400 6 2
Come puoi vedere, la matematica sembra molto più semplice se consideriamo la frequenza fondamentale della nota come la frequenza più bassa! Questo particolare esempio è per una stringa, che è diversa, diciamo, da un tubo aperto, ma la storia è la stessa. Le equazioni sono semplicemente più naturali se si pensa alla frequenza più bassa.
I nostri cervelli sono piccoli processori intelligenti. L'hanno capito miliardi di anni fa, prima ancora che fossimo mammiferi! Quindi, quando tu ed io sentiamo cose, sentiamo naturalmente questo pattern disaccoppiato: sentiamo la "frequenza fondamentale" che definisce la nota e sentiamo il "carattere" del suono come un insieme di informazioni codificate separatamente per quanto riguarda gli armonici.
Un'interessante rottura di questo modello si verifica con il canto in gola. Meglio conosciuto nel canto con la gola di Tuvan, questo è un modo per cantare due note contemporaneamente. La tecnica è un brillante abuso di questa elaborazione che fa il nostro cervello. Praticamente in tutti gli strumenti reali, la maggior potenza (cioè l'energia trasmessa, in senso scientifico) arriva nelle frequenze più basse, più vicine alla fondamentale. Nel canto di gola, si regola attentamente la forma della bocca per evidenziare un armonico, facendolo risuonare molto più degli altri. Quando l'ascoltatore elabora questo, il suo cervello vede un suono che non rientra nel loro modello abituale, il che presuppone che per una singola sorgente sonora ci sarà sempre meno potenza in ciascuno degli armonici. Quindi parte dal presupposto che non ci sia una sorgente sonora ma due! Quindi, quando sentiamo cantare la gola di Tuvan, sembra che stiano cantando contemporaneamente sia la linea di basso che la melodia sibilante. In effetti, stanno cantando una nota, ma con una precisione brillante e complicata che fa sì che noi inventiamo una nuova "nota più bassa" nella nostra testa con cui portare la melodia!