Психоакустика. Высота

19 Февраля в 20:27 647 0


Высота звуковых сигналов является субъективным признаком их частоты или периодичности. Высота тона определяется методами численного шкалирования. При пропорциональном шкалировании за единицу высоты тона был принят мел. Высота в 1000 мел соответствует высоте тона частотой 1000 Гц при определенной интенсивности над порогом слышимости.

Дифференциальные пороги по частоте
Дифференциальные пороги по частоте.
По оси абсцисс - частота тона, на которой проводятся измерения (Гц); по оси ординат - значение дифференциального порога в Гц

Различение частоты тонов характеризуется ДП по частоте, который зависит от частоты звука. При средних частотах звуковых сигналов человек способен их различить, если они отличаются всего на 1-2 Гц. При увеличении интенсивности звука ДП по частоте уменьшается.

Исследование восприятия высоты звуковых сигналов человеком позволило обнаружить феномен абсолютного слуха. Под ним понимают способность человека к абсолютному узнаванию высоты, обозначенной каким-либо знаком (например, числом или нотным обозначением), в отсутствие звука сравнения. Наличие абсолютного слуха у человека рассматривается как свидетельство его высокой музыкальной одаренности.

Все изложенное касалось восприятия высоты чистых тонов. Между тем, в процессе жизнедеятельности человеку и животным приходится анализировать сложные по спектру сигналы. Некоторые особенности их оценки представляют существенный интерес, так как свидетельствуют об ограниченности представлений о частотном анализе в слуховой системе только по принципу "места".

Еще в середине XIX в. был сформулирован акустический закон Ома. Он гласит, что слуховая система осуществляет разложение сигнала, состоящего из многих частот, на ряд отдельных составляющих частот, каждой из которых соответствует свой субъективный коррелят высоты. Поэтому многокомпонентный сигнал воспринимается как многовысотный, если составляющие его частоты не имеют гармонических отношений (т.е. отношений целых чисел) и достаточно далеко отставлены друг от друга.

Если же частоты сложного сигнала связаны гармоническим отношением, то воспринимается высота, соответствующая самой низкой его частоте, т.е. его первой (основной) гармонике. Акустический закон Ома и послужил основой для разработки принципа "места" в частотном анализе, преложенного Г. Гельмгольцем.

В дальнейшем было установлено, что закон Ома не распространяется на многокомпонентный сигнал, если его составляющие сравнительно близки по частоте и не выходят за пределы определенной полосы частот, получившей название критической полосы. В случае, если частоты многокомпонентного сигнала находятся в пределах критической полосы, его субъективная высота определяется некоторой средней частотой.

Кроме того, при исследовании восприятия высоты сложных звуков был обнаружен еще один феномен, который не мог быть объяснен с точки зрения принципа "места". Этот феномен проявляется при восприятии ряда периодических сигналов - например, серии импульсов, амплитудномодулированных синусоидальных сигналов, шума с определенной частотой прерывания. При действии таких сигналов воспринимаются частоты, соответствующие частоте 1/T1 или 1/T2, хотя в физических спектрах сигналов таких частот нет.



Эти факты привели к предположению о том, что слуховая система измеряет периодическую составляющую сигнала, не имеющего физического эквивалента в его спектре, что, несомненно, противоречит принципу "места". По-видимому, такого рода измерение осуществляется в центральных отделах слуховой системы, где существует возможность синхронизации деятельности нервных элементов с частотой звуковых колебаний.

Факт субъективного восприятия периодичности (определенной высоты) сигнала при отсутствии в его спектре физически тональных составляющих обозначается не очень удачным термином "резидуе", являющимся обозначением при русском написании английского слова "residue" ("остаток"), а высота таких периодических сигналов получила название "высота периодичности" (английский термин - "periodicitypitch").

Отметим еще один феномен, наблюдающийся при предъявлении многокомпонентных тональных сигналов. В данном случае речь идет о прослушивании испытуемым одним ухом (т.е. монаурально) двух тонов, слегка отличающихся по частоте (например, тонов 1000 и 1004 Гц, соответственно тонов с частотами f1 и f2).

Особенность такого двухтонового стимула состоит в том, что такие два тона периодически либо будут совпадать по фазе, либо выходить из этого совпадения по фазе с частотой, равной разности между ними (f2-f1), т.е. в нашем примере это произойдет четыре раза в секунду.

Совпадение и несовпадение по фазе создаст циклические изменения уровня звукового давления и особенности восприятия таких двух тонов как субъективное периодическое изменение громкости сигнала. Это периодическое изменение качества восприятия получило название биений.

Кроме того, при изменении частотного соотношения между двумя тонами (f1 и f2) и соотношения уровня их интенсивности наблюдатель начинает воспринимать дополнительные гармоники (тоны, высота которых отличается от предъявленных тонов, в целое число раз) и комбинационные и разностные тоны (напр., тоны с частотой f1+f2, f2-f1, 2f1-f2 и др.).

Такое искажение восприятия происходит в результате нелинейности внутреннего уха как анализатора частот. Более подробные сведения об этой нелинейности и ее проявлениях можно найти в специальной психоакустической литературе.

Я.А. Альтман, Г. А. Таварткиладзе
Похожие статьи
  • 24.02.2013 36880 15
    Тональная пороговая аудиометрия

    Тональная пороговая аудиометрия осуществляется при помощи аудиометров, которые производятся многими фирмами и отличаются друг от друга по функциональным возможностям и по возможностям управления. В них предусмотрен набор частот 125, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, и 8000 Гц (в...

    Аудиология
  • 24.02.2013 24365 7
    Тимпанометрия

    Первые работы, посвященные тимпанометрии, содержали описание отдельных тимпанограмм, характерных для той или иной патологии (Terkildsen, Thomsen, 1959; Brooks, 1968; 1969). Позднее были разработаны классификации тимпанограмм, из которых наибольшее распространение получили взаимно дополняющие...

    Аудиология
  • 20.02.2013 7054 10
    Слуховые вызванные потенциалы. Часть 1

    Исследование этого класса реакций определяется возможностью неинвазивной (т.е. с поверхности черепа) регистрации суммарной электрической активности слуховых центров у человека и животных. В виду малой амллитуды реакций при таком способе регистрации и значительного уровня помех за счет других...

    Аудиология
показать еще
 
Оториноларингология