О музыкальных аускультативных симптомах: почему они звучат музыкально?

Слушать и анализировать звук сердца — дело занятное и полезное, но…

Но дело в том, что звук сердца все же довольно глухой и не выразительный.  Думаю потому, что занимает сравнительно узкий частотный диапазон.  Однако иногда некоторые аускультативные симптомы звучат «по музыкальному»: писки, визги, вскрики, резонирующий гул и прочее.  Я писал не раз про такие симптомы, например тут и тут.

Что придает звуку музыкальный характер?  

Пойдем от обратного: противоположность музыке есть шум.  Самый простой шум — белый шум.  Он состоит из хаотических колебаний, равномерно растянутых по всему слышимому спектру.  Как можно сгенерировать такой совершенный хаос я не знаю, знают технари и догадывается родное правительство.  К слову, белый шум могут генерировать многие современные музыкальные синтезаторы.  Он используется для синтеза звуков ударных и разных звуковых эффектов, например шума ветра.    Аудиофрагмент ниже представлен сначала белым шумом, за которым следует тот же шум, но с вырезанными частотами выше 2000 колебаний в секунду (громкость частот постепенно затухает от 1000 до 2000 Гц).  Это заметно меняет характер звучания оригинального фрагмента белого шума.  Однако все равно это шум.

На спектрограмме этого аудиофрагмента хорошо видно распределение громкости по частотам.  Обратите внимание: звук в стерео-формате, поэтому спектрограмм две.

А теперь проанализируем, как звучит музыка. 

На аудиофрагменте ниже я, как сумел, сыграл на трех музыкальных инструментах.  Первый — рояль, последний — электропианино, а между ними синтезатор.  Электропианино производит звук посредством удара молоточков по струнам, только снимается и обрабатывается звук особым образом (тут добавлено несколько эффектов, в частности эхо), поэтому звук сильно отличается от звучания рояля.  Послушайте:

А вот спектрограмма этого фрагмента:

Обратите внимание, что звуковые колебания занимают узкие частотные диапазоны.  Тонкие полосочки.  Это характерно для каждого из трех музыкальных инструментов.  К слову, математическое соотношение частот этих полосочек и определяет гармоничность и красоту звучания.

И еще.  В промежутках, где стоит знак # играется только одна нота.  И тем не менее, полос одновременно много, то есть одна нота вызывает колебания во множестве узких спектрах.  Эти множественные колебания называются обертонами или гармониками.  Чем больше гармоник, тем богаче звучание.

Отсюда видно, что делает звук музыкальным: преимущественная концентрация колебаний в узких частотных диапазонах и наличие обертонов.

Звук сердца так же может содержать музыкальные звуки.  Часто такое бывает при аортальном стенозе.  Вот Вам пример:

Похоже на скрип или хрюканье.  А вот спектрограмма:

Хорошо видны множественные гармоники, формирующие шум.

О чем говорит музыкальный характер шума?

Думаю о том, что его формирует не кровь, а некая анатомическая структура.  Для того, чтобы образовались звуковые колебания с фиксированной частотой узкого диапазона, необходимо физическое колебание объекта, который имеет собственную такую же частоту колебания.  Кровь не имеет формы и фиксированного веса, поэтому на такое не способна.

В этом случае возможен резонанс и неадекватно мелкому масштабу гемодинамического события громкий звук, который может дезориентировать.  О таком интересном случае я написал здесь.