Ha a hangzó anyag magasabb mintavételi frekvenciával és nagyobb bitmélységgel rendelkezik, mint például a CD-lemezek, akkor beszélünk nagy felbontásról. A magasabb mintavételi frekvencia lehetővé teszi a nem hallható hangösszetevők (20 kHz felett) reprodukálását, amelyeket az alacsony felbontású hanganyagok levágnak. A nagy felbontású hanganyaggal kapcsolatos korábbi tanulmányok főként az ilyen nagyfrekvenciás komponensek hatására összpontosítottak. Ismert, hogy az emberi elektroencefalogramban (EEG) az alfa-sáv teljesítménye nagyobb, ha a nem hallható nagyfrekvenciás komponensek jelen vannak, mint amikor azok hiányoznak. Hagyományosan az alfa-sáv EEG-aktivitást az arousal szinttel hozták összefüggésbe. Korábbi tanulmányok azonban nem vizsgálták, hogy a nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó hangzás befolyásolja-e a hallgatók arousal szintjét.
Az „arousal” jelentése: éberség, agyi aktiváció, a külvilág ingereire adott általános felkészültségi és éberségi reakció az agyban, amely érzelmi, fizikai és mentális állapotunkat is befolyásolja.
A nagy felbontású hang, az információs és kommunikációs technológiák legújabb fejlődésének köszönhetően, a közelmúltban jelent meg a digitális zenei piacon. A hagyományos, alacsony felbontású hanganyagokhoz, (például a CD-lemezekhez képest) magasabb mintavételi frekvencia és nagyobb bitmélység miatt a valódi analóg hanghullámok pontosabb reprodukálását biztosítja. A mintavételi frekvencia az analóg-digitális átalakítással egy hangforrásból másodpercenként vett minták számát jelenti. A bitmélység az egyes mintákban lehetséges értékek száma, és kettő hatványaként fejezik ki. A magasabb mintavételi frekvencia pontosabbá teszi a hang digitalizálását az idő-frekvencia tartományban, míg a nagyobb bitmélység növeli a hang felbontását. A nagyfrekvenciás komponenseket megőrző nagy felbontású hangfelvétel előnyben van a hasonló és megkülönböztethetetlen digitális forrásokkal szemben, amelyekben az ilyen komponenseket mesterségesen levágták, ami arra utal, hogy a nem hallható nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó nagy felbontású hang ellazult figyelmű állapotot indukál tudatos figyelem nélkül. Fiziológiai, viselkedési és szubjektív mérések bizonyítják, hogy a nagy felbontású hang tudatosság nélkül is befolyásolja az emberi pszicho-fiziológiai állapotot.
A magasabb mintavételi frekvencia lehetővé teszi a magasabb frekvenciájú hangösszetevők reprodukálását, mivel a mintavételi frekvencia fele határozza meg a reprodukálható frekvenciák felső határát (ahogyan azt a Nyquist–Shannon mintavételi tétel is előírja). A hagyományos digitális hanganyagokban azonban a mintavételi frekvenciát általában korlátozzák, így a 20 kHz feletti hangokat, a fájlméret csökkentése érdekében levágják. A hagyományos digitális felvételi eljárással ellentétben a nagy felbontással felvett zene megőrzi a nagyfrekvenciás összetevőket, ami befolyásolja az emberi elektroencefalográfiai aktivitást. Ezt a hatást gyakran „hiperszonikus” hatásnak nevezik. Viszont az elkészített tanulmányok sugallják, hogy nehéz tudatos értelemben különbséget tenni a nem hallható magas frekvenciájú komponenseket tartalmazó és nem tartalmazó hangok között. Sok zenehallgató nem képes különbséget tenni a digitális felbontású hangzások között, és a hangminőség szubjektív értékelésében sem találnak szignifikáns különbséget. A megkülönböztetés a hangforrások típusától és az egyénektől függ.
Milyen előnye van a nem hallható nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó nagy felbontású hangnak? Továbbra sem világos, hogy a nagy felbontású hang milyen pszicho-fiziológiai állapotokat idéz elő, valamint milyen az alfa- és béta-sávú EEG-tevékenységek növekedése. A Hirosimai Egyetem 22 önkéntes hallgatója részt vett egy vizsgálatban. A Hirosimai Egyetem Bölcsészettudományi Doktori Iskolájának Kutatásetikai Bizottsága jóváhagyta a kísérleti protokollt, miszerint a kísérletet kettős vak módszerrel végezték. Nyolc résztvevőnek volt néhány éves hangszertanulási tapasztalata, de egyikük sem volt hivatásos zenész. A feladat végrehajtása során a 400 másodperces zenei részlet két változatát hallgatták meg (nagyfrekvenciás komponensekkel vagy anélkül). Minden részlet meghallgatása után a résztvevők egy 10 pontból álló hangminőségi kérdőívet töltöttek ki, majd hangulati állapotukat jelentették.
A hangokat egy TEAC AI-501DA (TEAC Corporation, Tokió, Japán) erősítette, amelyet egy laptopon futó, erre a célra szolgáló szoftver vezérelt. Kettő, magassugárzókkal felszerelt (Bowers & Wilkins – PM1; Worthing, Anglia) felszerelt hangsugárzót helyeztek el 1,5 méterrel a hallgatási pozíciótól előtt. A hangnyomásszintet körülbelül 70 dB(A)-re állították be. A hallgatási pozícióban végzett kalibrációs mérések biztosították, hogy a teljes tartományú részlet bőséges nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazzon, és hogy a magas vágású részlet (azaz a 20 kHz feletti komponensek) nagyfrekvenciás teljesítménye ne térjen el a háttérzaj teljesítményétől.
J. S. Bach Francia szvitjének első 200 másodperces részét (csembalón, 24 bites kvantálás, 192 kHz-es A/D mintavételezés) választották ki. Az eredeti (teljes tartományú) részlet gazdag nagyfrekvenciás komponensekben. A részlet magas vágású változatát úgy állították elő, hogy ezeket a komponenseket egy nagyon meredek lejtésű alul-áteresztő, véges impulzusválaszú digitális szűrővel eltávolították (határérték = 20 kHz, meredekség = –1,673 dB/oktáv). Ez a lineáris fázisú szűrő nem okoz fázistorzulást.
A résztvevők hangulati állapotának átlagpontszámai, a kétféle zenei részlet között, szignifikáns különbséget csak az inaktív kellemességi pontszámok esetében mutattak. A résztvevők a teljes tartományú részlet alatt magasabb inaktív kellemességi pontszámokat adtak, mint a magas vágású részlet alatt. A „nem hallható” nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó nagy felbontású hangzás a valódi hangok pontosabb másolata, mint a hasonló és megkülönböztethetetlen hangok, amelyekben ezeket a komponenseket mesterségesen levágták. Tehát világos, hogy milyen előnyökkel járhat a nagy felbontású hang az ember számára. A kutatások, amelyekben a résztvevők nyugalmi körülmények között hallgattak nagy felbontású zenét, kimutatták, hogy az alfa és alacsony béta EEG-teljesítmény nagyobb volt egy nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó részlet esetében, mint egy komponensek nélküli részlet esetében. Bár a hatás mérete kicsi, a kapott eredmények alátámasztják azt a nézetet, hogy a nagy felbontású, nem hallható nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó hanganyag agyi aktivitásra gyakorolt hatása egy tudatos figyelem nélküli, ellazult figyelmű állapotot tükröz. Ezért a „nem hallható” magasfrekvenciás komponenseket tartalmazó, nagy felbontású hangzás a fokozott agyi aktivitás szempontjából előnyösebb egy hasonló digitális hanganyaghoz képest, amelyből ezek a komponensek eltávolításra kerültek.
A nem hallható nagyfrekvenciás komponenseket tartalmazó nagy felbontású hanganyagoknak vannak előnyeik. Még tudatos figyelem nélkül is, a valódi hangok frekvenciaszerkezet tekintetében való pontosabb másolása úgy tűnik, hogy a zene nagyobb potenciális hatását hozza ki az emberi pszicho-fiziológiai állapotra és viselkedésre. A hangzás ellazult állapotot idéz elő. A „nem hallható” nagyfrekvenciás hangösszetevők hatásának egyik mechanizmusaként feltételezzük, hogy az agy tudat alatt felismerheti a nagy felbontású hangokat, amelyek őrzik a nagyfrekvenciás komponenseket, természetesebbek, mint a hasonló hanganyagok, amelyekből ezeket a komponenseket eltávolították. Mivel a nagyfelbontású hangok jobban reprodukálják a valódi hanghullámokat, természetesebbnek hangoznak (legalábbis tudatalatti szinten), és elősegíthetik a zenével kapcsolatos pszicho-fiziológiai válaszokat. A nem hallható nagyfrekvenciás komponensek hatásához kellően hosszú expozíció szükséges. A nem hallható nagyfrekvenciás komponensek és a hallható alacsony frekvenciás komponensek kombinációja lehet a jelenség egyik kulcsfontosságú oka. A nagy felbontású hangot nemcsak a nem hallható nagyfrekvenciás komponensek reprodukálásának képessége jellemzi, hanem a pontosabb mintavételezés és kvantálás (azaz a magasabb mintavételi frekvencia és a nagyobb bitmélység) is. Ha a valós hangok pontosabb reprodukálásából származó természetesség befolyásolja az EEG-tevékenységeket, akkor a mintavételi frekvencia és a bitmélység is ezt teszi, függetlenül attól, hogy a valós hangok tartalmaznak-e nagyfrekvenciás komponenseket.
Az eredményeknek vannak bizonyos korlátai, de a jövőbeli kutatások profitálhatnak majd más, különböző kognitív tartományokat és folyamatokat igénylő feladatok használatából. A jövőbeli kutatások feladata a hatás időbeli lefolyásának pontosabb meghatározása.
