Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
\ -
Vf1 ГугТТКттг^
1
5 f-T
Рис. 5. Осциллограмммы (Л) и спектры (Б) одиночных импульсов и последовательности импульсов.
Т — длительность одиночного импульса, <„ — период повторения импульсов. Прерывистая линия — спектр одиночного импульса, вертикальные отрезки — спектральные составляющие последовательности импульсов, интервал между отрезками на шкале f-T равен f-tn.
накопленными за время Т среднеквадратичными значениями электрического напряжения на выходе каждого фильтра: й,.=
=^~У>/Г(1/Г) j u$(t)dt , где и{ — напряжение на выходе г-го фильтра,
о
Когда требуется высокая разрешающая способность анализа, применяют метод гетеродинирования. С помощью специального генератора (гетеродина) и нелинейного элемента получают электрическое напряжение с разностной /0—/г (или суммарной /с+/г) частотой, где /г — частота гетеродина, /с — частота сигнала. Единственный полосный фильтр шириной Д/п с крутыми склонами настроен при этом на некоторую фиксированную частоту/и. Меняя/г, добиваются, чтобы все частотные составляющие сигнала последовательно образовывали, с /с разностную частоту /п=/с—/Р. Зависимость напряжения на выходе фильтра от частоты дает амплитудно-частотный спектр звука.
Частотные спектры многих практически важных звуков (речь, звуки голосов животных, шумы машин и механизмов при изменении режима их работы) изменяются во времени. Чтобы проследить эти изменения, применяют частотно-временной, или сонографический,
анализ, при котором частотные спектры, полученные за последовательные интервалы времени, отображаются на специальной электро-чувствительной бумаге в координатах «частота—время». Степень почернения бумаги характеризует значение спектральной составляющей С (/) на данном интервале времени.
1.2. ГРОМКОСТЬ
1.2.1. ГРОМКОСТЬ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ
Под громкостью понимают субъективное восприятие интенсивности звука. Здесь мы будем говорить о громкости сигналов произвольного, но не меняющегося во времени спектра, т. е. сигналов достаточно большой длительности, превышающей длительность переходных процессов в слуховой системе, и не имеющих модуля-
Рис. 6. Кривые равной громкости (по: Цвикер, Фельдкеллер, 1971).
Ло оси абсцисс — частота тона, кГц; по оси ординат — УЗД, дБ; параметр — уровень громкости, фон.
ций. Такие сигналы можно считать сигналами установившейся или постоянной громкости.
Уровень громкости и громкость. Для суждения о громкости прежде всего используется сравнение с громкостью стандартного сигнала. В качестве стандартного в данном случае выбран тон частотой 1000 Гц.
Уровнем громкости произвольного сигнала называют уровень звукового давления равногромкого тона частотой 1000 Гц. Например,
если уровень равногромкого стандартно] шяет 40 дБ,
то — по определению — уровень громк< юго сигнала
равен 40 фон. На рис. 6 приведены кривые равной громкости чистых тонов, т. е. зависимости уровня тона от его частоты при постоянном уровне громкости (Цвикер, Фельдкеллер, 1971).
Абсолютный слуховой порог тона 1000 Гц в тишине, усредненный по большому количеству испытуемых, условно принят равным 3 дБ. Условность в данном случае состоит в том, что, проводя измерения с большей или меньшей тренировкой, изменяя заинтересованность слушателей в результатах опыта и используя различные экспериментальные процедуры, можно сдвигать пороговый уровень в ту или другую сторону. Нижняя кривая на рис. 6, соответствующая уровню громкости 3 фон, является частотной зависимостью абсолютного слухового порога. Эта кривая принята в медицине и технике за нормальную кривую слуховой чувствительности, или кривую абсолютного порога слышимости. Громкость тона с частотой и уровнем, соответствующими этой кривой, можно считать равной нулю.
При уровне интенсивности звука, превышающем 110 дБ для слышимого диапазона, у человека возникает ощущение неудобства и боли. Существуют три различных верхних порога для чистых тонов: порог неприятного ощущения, порог осязания и порог боли. Эти пороги мало зависят от частоты воздействующего тона и лежат на уровнях 110, 132 и 140 дБ над уровнем 2-10~5 Н/м2. При длительном воздействии громких шумов пороги неприятных ощущений сдвигаются на 10 дБ вверх. Верхние пороги для широкополосных шумов составляют 90, 112 и 120 дБ соответственно (Бару, 1972а).
Уровень относительного слухового порога в тишине называется уровнем ощущения. Для тона 1000 Гц уровни ощущения и громкости совпадают.
Зависимость громкости звуков от звукового давления L=L (р) может быть измерена и непосредственно: испытуемый слушает звук и сообщает числовую оценку громкости. Другой распространенный метод состоит в том, что испытуемый подбирает уровень звука, громкость которого, по его оценке, находится в заданном отношении к громкости стандартного звука (например, в 2 раза громче). Многократно повторяя эту процедуру с различными уровнями стандартного звука, получают достаточное количество точек для установления искомой зависимости. Различные экспериментальные методы при усреднении по многим испытуемым приводят к сходным результатам (Stevens, 1955; Heilman, Zwislocki, 1961; Heilman, 1976). Индивидуальные функции громкости могут существенно отличаться от средних (Schneider, 1981; Рыбин и др., 1983).
