Физиология речи. Восприятие речи человеком - Чистович Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
Необходимость использования для исследования восприятия речи анализаторов, по своим характеристикам близких к слуховому, в последнее время признается все большим числом специалистов [130' 211 ¦ 319' 543]. При этом в большинстве случаев, в принципе, нужна лишь функциональная модель, формально воспроизводящая слуховой спектральный анализ.
Если бы слуховой спектральный анализатор представлял собой линейную систему, описание такой функциональной модели можно было бы свести к указанию амплитудно-частотных и фазово-ча-стотных характеристик всех слуховых фильтров; при этом характеристикой каждого фильтра была бы сквозная характеристика ряда последовательно соединенных частотно-зависимых элементов реальной системы.
В настоящее время, однако, имеются достаточно убедительные свидетельства о том, что система слухового спектрального анализа является нелинейной и ее частотно-избирательные свойства изменяются с изменением интенсивности входных сигналов. При опи-
171
сании свойств такой системы представляется более целесообразным рассмотреть раздельно характеристики составляющих ее последовательно включенных элементов — систем наружного, среднего и внутреннего уха — тем самым, по возможности, локализовав нелинейность.
В дальнейшем мы будем пользоваться допущением, что выходными сигналами «фильтров» Слухового спектрального анализатора являются сигналы, существующие еще в аналоговой форме и логически предшествующие возникновению нервных импульсов. Вопрос о характеристиках преобразования этих аналоговых сигналов в нервную импульсацию будет рассмотрен в следующей главе.
7.1. СИСТЕМА НАРУЖНОГО УХА
К системе наружного уха принято относить (рис. 7.1) ушную раковину и наружный слуховой проход, который заканчивается барабанной перепонкой.
Свойства системы наружного уха при стационарном гармоническом входном воздействии могут быть описаны с помощью ампли-
Рис. 7.1. Схематическое изображение уха человека. По [1з7].
I — ушная раковина; г — наружный слуховой проход; 3, 4, 5 — слуховые косточки, соответственно стремечко, наковаленка и молоточек; в — наружное ухо; 7 — среднее ухо; 8 — внутреннее ухо; 9 — вестибулярный аппарат; 10 — слуховой нерв; 11 — улитка; 12 — круглое окно; 13 — овальное окно; 14 — барабанная перепонка.
тудно-частотной характеристики, ^)б(и))/Рвх(и)), связывающей амплитуду звукового давления у барабанной перепонки, Рб(»), с амплитудой звукового давления, РЕХ(ш), в свободном акустическом поле в точке, соответствующей центру головы испытуемого. Эту характеристику, выраженную в логарифмическом масштабе,
172
в свою очередь можно представить в виде суммы двух характеристик:
РсАш) РпМ РЛш)
201^ = 201^) + 20,?44, (1)
где Р0(ю) — амплитуда звукового давления в начале наружного слухового прохода.
Зависимость амплитуды звукового давления в начале наружного слухового прохода от частоты при постоянной амплитуде звукового давления Рвх(")) неоднократно измерялась [235 Ъ2Ц и приведена на рисунке 7.2 (кривая 1). Эта характеристика учиты-
-
- 3
- ___> и
- .1 і 1 1 1, 1 1 1 1 г 1 I 1 1 . г 111
0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 кГц
Рис. 7.2. Амплитудно-частотные характеристики системы наружного уха.
По [628].
По оси абсцисс — частота; по оси ординат — относительная амплитуда. 1 — амплитудно-частотная характеристика ушной раковины, определяемая как Р„ (ш)/РВх 2 — на~ ружного слухового прохода, Ра (ш)/Р„ (ш), з — всей системы наружного уха, Р(, (ш)/Рв1(ч)).
вает также дифракцию акустических волн вокруг головы. Необходимо отметить, что форма этой характеристики на высоких частотах несколько изменяется с изменением ориентации головы испытуемого относительно источника звука. Частотная характеристика Р(,{Ш)1Р0{Ш) также измерялась и представлена на рис. 7.2 (кривая 2). Кривая 3 показывает суммарную характеристику.
Система наружного уха линейна. Поэтому в большинстве встречающихся на практике случаев и, в частности, при моделировании процессов, происходящих в органе слуха при восприятии речевых сигналов, оказывается достаточным представить систему наружного уха в виде некоторого линейного четырехполюсника, имеющего ту же частотную характеристику, что и система наружного уха.
Ввиду того что частотная характеристика наружного уха обладает сравнительно малой неравномерностью, влиянием наружного уха на вид результирующей характеристики органа слуха нередко вообще пренебрегают [137].
173
7.2. СИСТЕМА СРЕДНЕГО УХА
К системе среднего уха (рис. 7.1, см. также [390, 392]) принято относить барабанную перепонку и три слуховые косточки: молоточек, наковаленку и стремечко, расположенные в костной полости, заполненной воздухом. Молоточек одним своим концом прикреплен к барабанной перепонке и через наковаленку и стремечко передает колебания барабанной перепонки мембране овального окна внутреннего уха; при этом образуется система рычагов с соотношением плеч, равным для уха человека 1.3 : 1. Поскольку при этом еще и эффективная поверхность барабанной перепонки примерно в 14 раз больше площади основания стремечка, это приводит, вследствие трансформации давления, к значительно лучшим условиям передачи энергии из воздушной среды в каналы улитки, заполненные жидкостью, чем если бы колебания передавались непосредственно по воздуху [287' 390]. Удаление слуховых косточек, однако, приводит к значительно большим потерям слуха, чем можно было бы ожидать исходя лишь из нарушения трансформации давления. Объясняется это тем, что колебания давления воздуха в этом случае подаются синфазно на оба (круглое и овальное) окна улитки и в результате вызывают значительно меньшие амплитуды колебания заключенной в улитке жидкости.
