Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
лено уже весьма много специализированных систем анализа признаков сложных звуков. Наиболее сложные из этих систем основаны на совместном анализе временных и спектральных характеристик (см.: Бибиков, 1987). Несомненно, что результаты такого анализа должны проявляться и в явлениях маскировки одного звука другим, особенно если и маскируемый, и маскирующий сигналы являются достаточно сложными и поведенчески важными для слушателя. Фактически будущая теория маскировки должна явиться составной частью более общей теории признакового описания сигнала слуховой системой.
1.5. ВРЕМЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ВОСПРИЯТИЯ И АДАПТАЦИЯ
Временная суммация. Этим термином принято обозначать способность слуховой системы накапливать во времени сведения о звуковых сигналах. Так, при увеличении длительности звуковых стимулов временная суммация проявляется в снижении порогов слышимости в тишине и при маскировке, в изменении восприятия гром-
Рис. 45. Порог звукового импульса как функция длительности звукового
сигнала.
По оси абсцисс — длительность сигнала, мс; по оси ординат — звуковое давление, дБ, от условного уровня. За нулевой уровень отсчета (в дБ) принято пороговое звуковое давление сигнала длительностью 1000 мс. Звуковое давление от условного уровня (по: Бару, 19726).
кости, а также в изменении дифференциальных порогов по частоте и интенсивности.
Рассмотрим вначале пороговую временную суммацию, т. е. изменение порогов слышимости при изменении длительности звуковых сигналов. Теоретическое обоснование временной пороговой суммации было проведено в работах Звислоцкого и Цвикера (Zwislocki, 1960; Zwieker, 1975). Пороговая временная, суммация определяется как зависимость между абсолютным порогом слышимости и длительностью (в некоторых пределах) звуковых стимулов. Обычно эта зависимость изображается на графиках, оси которых имеют логарифмический масштаб. Пример такого графика приведен на рис. 45. Из приведенных данных следует, во-первых, что по мере увеличения длительности звукового сигнала пороги слышимости заметно снижаются до определенной длительности звукового сигнала (порядка .'Ю0 мс). Во-вторых, в представленной кривой (рис. 45) могут быть выделены условно два прямых отрезка, разделяющих процесс суммации на два участка: снижение порога слышимости при увеличении
до определенных пределов длительности стимула; отсутствие этого снижения при дальнейшем увеличении длительности сигнала. Время, после которого дальнейшее увеличение длительности сигнала не вызывает снижения порогов слышимости, получило название критической длительности или критического времени суммации (на рис. 45 обозначено как tKV).
Предложена следующая формализация эффекта временной суммации (Zwicker, 1975).
При обозначении разности порогов слышимости при больших [Ьт (со)] и малых [L'i (TV)] длительностях сигнала как b.Li получаем
ALrr —
т) — ^Т t00)'
где Т — длительность сигнала. При больших длительностях сигнала, за пределами критического времени суммации (Тт >> 500 мс),
Ш\-
достигается «нормальный» порог и разность ALt, согласно уравнению, равна нулю. Если же длительность сигнала меньше критического времени суммации, разность LT (Тт)—Lt (со) становится отрицательной и для достижения порога слышимости требуется больший уровень интенсивности. Другими словами, при длительности сигнала, меньшей критического времени суммации, порог повышается, о чем и свидетельствуют данные рис. 46. Порог слыши-1- мости при длительностях сигнала, равных примерно 200 мс (ДLT), возрастает на 10 дБ, если длительность стимула уменьшается в 10 раз.
В связи с этим для узкополосных по спектру звуков, включая тоны, изменение порога слышимости, по предложению Цвикера, может быть выражено уравнением
ALT = LT (Тт) - LT (оо) = 10 [g l/'(l - етт/200 мс) дБ<
которое при коротких длительностях сигнала может быть упрощено:
'0.2 0.5 1 2 5 Ю
Рис. 46. Зависимость субъективной оценки длительности тона от частоты тональных сигналов (по: Zwicker, 1975).
По оси абсцисс — частота сигнала, «Гц; по оси ординат — длительность стимула, мс. На графике — «ривые субъективно воспринимаемой равной длительности сигнала.
Д?,„
200 мс 10 lg ----Tf,--- дЬ.
Из приведенных данных следует, что слуховая система действует как интегратор энергии в определенном временном окне (критическое время суммации). Для достижения восприятия звукового сигнала в пределах этого временного окна энергия может быть воспринята или за счет большой интенсивности звука в течение короткого промежутка времени, или при более низкой его интенсивности за счет большего времени экспозиции слуховой системы к временному
сигналу. По данным разных авторов, это временное окно варьирует в пределах 175—225 мс (см. обзоры: Zwislocki, 1960; Zwicker, 1975). Для простоты постоянная времени интеграции звуковой энергии слуховой системой принята за 200 мс, как это следует из вышеприведенных формул.
Необходимо отметить, что при использовании формулы, предложенной Цвикером, кривая пороговой временной суммации носит пологий характер, и в ней трудно четко выделить два участка, демонстрируемых кривой рис. 45. Частота сигнала также определенным образом влияет на ход кривой временной суммации: при более высоких частотах стимула критическое время суммации меньше, чем при более низких частотах (см. обзор: De Boer, Dreschler, 1987).
