Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
Дадим наиболее распространенное определение понятия «высота». Высота звука есть субъективное качество слухового ощущения, позволяющее располагать звуки по шкале от низких до высоких. Она зависит главным образом от частоты, но также от интенсивности и длительности звука.*
Хотя исследования высоты насчитывают уже многолетнюю историю, многие аспекты зтой проблемы до недавнего времени оставались невыясненными (Люблинская, 1972; de Boer, 1976; Plomp, 1976; Позин и др., 1978; Колоколов, 1985).
В данном разделе будет рассмотрена только часть вопросов, относящихся к данной проблеме, а именно:
— высота простого (чистого) тона;
— дифференциальные пороги по высоте;
— высота сложного тона;
— модели высоты.
1.3.1. МЕХАНИЗМЫ ОЦЕНКИ ВЫСОТЫ ЧИСТОГО ТОНА
Вопрос о высоте чистого (длительного синусоидального) тона интересует ученых со времен Галилея. Исторически существуют две конкурирующие гипотезы (теории) о способе кодирования высоты чистого тона в слуховой системе: временная теория, основанная на предположении, что слуховая система отслеживает временную периодичность стимула и использует эту информацию для формирования высоты, и спектральная теория (теория места), основанная на допущении, что ухо. действует как спектральный анализатор, причем каждый чистый тон возбуждает ограниченную область основной
* Это определение высоты, как будет видно из дальнейшего, годится только для полосовых шумов и чистых тонов: сложные тоны, кроме собственно высоты, характеризуеотся еще н тональностью.
мембраны улитки. Против временной теории свидетельствуют различные аномалии высоты тона, т. е. те случаи, когда высота не является монотонной и однозначной функцией частоты. К ним относятся: различие высот одного и того же тона на левом и правом ухе (бинауральный диплакузис); сдвиг высоты с ростом звукового давления
тона и сдвиг высоты при маскировке (Burns, 1982).
Рассмотрим эти аномалии подробнее. Результаты многих авторов, обобщенные Бернсом (Burns, 1982), показывают незначительное (до 4 %), но достоверное изменение высоты тона при изменении звукового давления на 80 дБ, причем при частотах ниже 1 кГц наблюдается
переоценка высоты с ростом звукового давления, а при частотах
выше 1 кГц — ее недооценка
(«правило Стивенса»). Изменения характеризуются большими индивидуальными различиями как в величине сдвига высоты, так
Рис. 22. Сдвиги высоты чистого тона при маскировке (по: Hesse, 1987).
По оси абсцисс — разность уровней тестового тона и порога маскировки Li—м, дБ; по оси ординат — относительный сдвиг высоты тона Vn=(.fop—/т) /т, %¦ Усредненные данные для 5 испытуемых. Для каждого испытуемого уровень маскировки был на 40 дБ выше порога слышимости. Средние частоты треть-октавных шумов /ш и частоты тестовых тонов /т имели следующие сочетания: 1 — /ш = =315 Гц, /х=700 Гц; 2—/„.=900 Гц, /Т = =1500 Гц; 3 — /ш=2800 Гц, /Т=5000 Гц; 4 —/ш=2000 Гц,/т=3300 Гц, 5 — /ш =315 Гц, /т = 250 Гц.
и в его направлении. «Правило Стивенса» может быть объяснено как нелинейностью базилярной мембраны, так и особенностями импульсации в слуховом нерве. Так, нелинейность, наблюдавшаяся Роде (Rhode, 1971) при измерении смещений базилярной мембраны у обезьяны, может быть причиной сдвига максимума смещений высокочастотных тонов к основанию улитки и низкочастотных тонов (ниже 1 кГц) — к вершине улитки, с ростом звукового давления.
Третья аномалия высоты чистого тона заключается в сдвиге высоты тона при действии различных маскеров — чистых тонов, сложных тонов и различных шумов, предъявляемых одновременно с тестовым тоном (Webster et al., 1952; Webster, Muerdter, 1965; Terhardt, Fasti, 1971; Stoll, 1985). В зависимости от частоты и звукового давления тестового тона и маскера высота может измениться до 15 %. В опытах Столла (Stoll, 1985) сдвиг высоты чистых тонов 600, 800 и 1000 Гц измерялся при действии шума, прошедшего через фильтр нижних частот с частотой среза 600 Гц и спадом спектра шума к высоким частотам 48 дБ/окт. Было найдено, что при частотах 600 и 800 Гц этот сдвиг имеет наклон в пределах 0.54-1-0.60 % на 10 дБ изменения УЗД шума. При частоте 1000 Гц вследствие большей удаленности
по шкале частот сигнала от маскера сдвиг составляет всего 0.3 % на каждые 10 дБ изменения УЗД шума.
Наиболее полно сдвиги высоты под влиянием различных тональных и шумовых маскеров исследованы в работе Гессе (Hesse, 1987). Измерены сдвиги высоты тонов с частотами от 250 до 5000 Гц при действии в качестве маскеров чистых тонов и широкополосных равномерно маскирующих шумов и 1/3-октавных шумов с различными центральными частотами. Пример полученных результатов приведен на рис. 22. Сдвиг высоты, характеризуемый как
иМ = (/ср— ^Т)/^Т|
где/т — частота тестового тона, /ср — частота тона сравнения, равновысокого тестовому тону, может достигать 7 % при маскировке узкополосным шумом, лежащим 'ниже частоты тестового тона, и 3 % при расположении тестового тона ниже полосы шума. Если бы была верна временная теория высоты, т. е. высота полностью определялась бы периодичностью нервных залпов, отражающих период тона на частотах выше 4-|-5 кГц, то сдвигов (аномалий) высоты, т. е. достоверных различий между периодичностью нервных разрядов и периодом тона, не должно было быть.
