Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
Недавно оценка ширины СФ из данных по маскировке тона шумом с гребенчатым спектром была произведена с помощью аналитического описания формы СФ (Glasberg et al., 1984). Хотя эквивалентная ширина прямоугольного фильтра оказалась несколько больше, чем
50
А
\ в
.0
I
ТС
го
б
50
30
ТС
го
0 Ч в 12
_1---------------1______________1—
0.5 1.0 1.5
it работе Хаутгаста, ее выводы были подтверждены. В режиме ППМ но сравнению с ОМ ширина фильтра сужалась и появлялись тормозные зоны с обеих сторон от зоны положительных коэффициентов передачи. Ширина СФ испытуемых, оцененная методами маскировки тона двумя тонами, шумом со спектральным провалом или шумом с гребенчатым спектром, оказалась примерно одинаковой (Glasberg et al., 1984).
Осуществлены и первые попытки использования маскера с гребенчатым спектром для оценки ширины СФ у больных с нейросенсорной тугоухостью (Pick et al., 1977). Как и следовало ожидать, у этих Гюльных различия ПМ в максимумах и минимумах спектра оказались резко сниженными.
Профильный анализ
Своеобразное место в исследовании маскировки занимают работы по так называемому профильному анализу, проводимые главным образом в лаборатории Д. Грина (Green, Kidd, 1983: Green et al., 1!)83, 1987). Проблему выделения ТС на фоне сложных широкополосных М эти авторы трактуют как проблему анализа спектральных профилей, т. е. как глобальный процесс, в который входит и распределение возбуждения по всему диапазону частот. Мы уже отмечали, что при трактовке некоторых данных по маскировке приходилось допускать осуществление слуховой системой таких операций, как нычисление разности сигналов на выходе нескольких СФ или, наоборот, суммацию выходов нескольких СФ для улучшения отношения сигнал/шум. Подход группы Грина сводится к тому, что процесс обнаружения ТС определяется не столько сравнением энергий на мыходе СФ, сколько сравнением профилей возбуждения, обусловливающих тембральную окраску звука в целом.
Представляемые в пользу этой гипотезы аргументы довольно весомы. Они сводятся главным образом к тому, что добавление большого числа компонент М, значительно удаленных по частоте от ТС, снижает порог обнаружения ТС или (что исследовалось значительно подробнее) его приращения. Например, при исследовании порога обнаружения приращения амплитуды составляющей частотой 1.0 кГц добавление к тону 1.0 кГц еще десяти компонент, ближайшая из которых отставлена от частоты ТС больше, чем на ширину (’Ф, снижало ПМ (Green et al., 1983). Здесь мы вновь имеем дело «•• ситуацией, когда определение понятия маскировки становится не ииолне правомерным: добавление сигналов приводит не к ухудшению, а к улучшению обнаружения. Если гармонический комплекс !ишимал фиксированный диапазон частот 0.2—5.0 кГц, то минимальный порог обнаружения приращения компоненты частотой 1.0 кГц наблюдался для 21 составляющей/Еще большее увеличение числа компонент приводит к росту маскировки СФ, где осуществляется анализ ТС, что и обусловливает повышение порога (Bernstein, Green, 11)87).
Для 21-компонент11ого комплекса порог обнаружения приращения амплитуды центральной компоненты почти не зависит от среднего уровня сигнала, его длительности и наличия вариаций уровня от одной пары к другой (Green et al., 1987). Более того, порог повышается весьма незначительно, даже если в каждой паре уровень комплекса варьирует в динамическом диапазоне до 30 дБ, так что различие сигналов в паре сводится только к относительному приращению центральной компоненты (Green et al., 1983).
Результаты работ по профильному анализу весьма ярко демонстрируют роль памяти в разработке проблемы маскировки и неадекватность простой энергетической модели этого явления.
Подводя итоги, напомним, что традиционный подход к эффекту маскировки, связанный с концепциями Флетчера и Цвикера, состоял в том, что порог маскировки определяется соотношением сигнал / шум в фиксированных частотных поддиапазонах — так называемых критических полосах. К настоящему времени ясно, что подобная концепция не полностью отражает реальную структуру слуховой системы, хотя и удобна для ряда инженерных приложений. Модифицированная концепция, развиваемая в большинстве современных работ, допускает, что слуховая система содержит набор из очень большого числа перекрывающихся фильтров. При этом, однако, часто сохраняют неизменной основную предпосылку гипотезы о критических полосах — предположение, что ПМ определяется тем из СФ, в котором отношение сигнал / шум наивысгаее. Такая позиция также оказывается излишне упрощенной. Рассмотренный материал совершенно явно демвнстрирует, что слуховая система обладает очень высокой степенью адаптивности к сигналу. Человек, решая задачу обнаружения звука, может выбирать разные пути анализа, оптимизируя их как в спектральной, так и во временной области.
Для обнаружения ТС или, приближаясь к конкретной постановке психофизического эксперимента, для выделения одного из пары интервалов в режиме вынужденного выбора слуховая система может использовать множество признаков. Укажем лишь на некоторые из них: 1) энергетический максимум на выходе любого из СФ, 2) максимум разности энергий в разных СФ, 3) максимум разности флюктуаций мощности спектра огибающей в разных СФ, 4) энергетический максимум на выходе любой комбинации СФ. При этом энергетические оценки могут осуществляться путем интегрирования с постоянными времени от единиц миллисекунд до секунды. В настоящее время психофизические исследования маскировки начинают весьма активно сопоставляться с результатами физиологического изучения структуры и функции слухового пути. И все же поиски реального соответствия нейрональных реакций и психофизических данных только начинаются. Уже давно отмеченное Бекеши (Bekesy, 1960] излишнее сосредоточение исследователей слуха только на проблеме спектрального анализа все еще явно имеет место, причем к нсихофи зике это относится в большей степени, чем к физиологии, где вмяв-
