Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Fric. 74. Высота негармонических сигналов [202].
сти от того, каков был исходный гармонический комплекс (jig = = 10 или f/g — 11). В этой области проявляется неоднозначный характер высотного восприятия.
Схоутеп и др. [203] повторили эксперименты де Бура с негармоническими сигналами па более простых комплексах, содержащих всего три частотные компоненты (амплитудная модуляция — AM — несущей / топальвым модулирующим сигналом^”g). Они
---\-?— .1_cJ_____Is I ул______И I I *_______________|_Г_____________
1200 то 1600 1800 2000 2200 2400
Несущая частотами.
Рис. 75. Высота АМ-комплексов. Частота модуляции 200 Гц [203].
подтвердили наличие описапных выше высотных сдвигов. На рис. 75 изображены результаты их экспериментов: зависимость высоты р от центральной частоты / комплекса.
5. Объяснение феномена сдвига высоты при восприятии негармонических комплексов. Тонкая временная структура. Обратимся теперь к вопросу о том, каким образом временной механизм извлечения периодичности может объяснить наличие высотных сдвигов в негармонических комплексах. Для этого сопоставим форму волны сигнала для гармонического (рис. 76, а) и негармонического (рис. 76, б) случаев. Для простоты рассмотрим случай тональной амплитудной модуляции. Огибающая колебаний на рис. 76 отмечена штриховой линией. Тонкая структура волны (заполнение огибающей) па рис. 76, а в точпости повторяется через период, отмеченный стрелками. Период самой волны, естественно, совпадает здесь с периодом огибающей. На рис. 76, б изображена форма волны негармонического сигнала (несущая сдвинута от своего гармонического значения). Огибающая (отражающая неизменную частоту модуляции) осталась той же; изменилась лишь тонкая
структура. Отметим, как и ранее, стрелками «псевдопериод» волны (временпой интервал между наибольшими пиками тонкой временной структуры). Легко видеть, что этот «псевдопериод»
уменьшается с повышением частоты несущей /. Таким образом, если временной механизм осуществляет измерение этого «псевдопериода» и оценка высоты производится по результату этого измерения, то такой механизм будет качественно соответствовать результатам изложенных выше экспериментов.
Рассмотрим подробнее количественные предсказания временного механизма, основанного на измерении «псевдопериода». Пусть вариации несущей частоты б/ имеют место вблизи гармонического значения (/ — ng). На периоде огибающей llg в гармоническом случае укладывается п периодов 1// частоты несущей /. В негармоническом
В)
1'ис. 76. Форма волны гармонического (а) и негармонического (б) АМ-комплексов.
случае п периодов
/ + 8/
¦ новой частоты несущей (/ + б/) составят
значение «псевдопериода» Тп
Тп — п-
\
/ + «/ *
Соответствующая оценка высоты р:
1 / + 6/ / . 6/
Т.
¦ = -L.+. it '
-g + У-
® 1 п
Таким образом, временной механизм предсказывает пропорциональную зависимость значения высотного сдвига Ьр негармонического сигнала от частоты несущей:
8р
g
Ы
(7.1)
Это предсказание изображено на рис. 75 штриховой линией. Как видно, во всех случаях (особенно для больших п) высотные сдвиги, наблюдаемые экспериментально, превосходят сдвиги, полученные согласно оценки (7.1). Величина высотного сдвига, удовлетворяющая (7.1), была названа 1-м эффектом сдвига высоты, а эксперимен-
тально обнаруженное отклонение сдвига ог значения (7.1) — 2-м эффектом.
Можно показать теоретически, что наличие 2-го эффекта влечет за собой зависимость высоты не только от частоты несущей (в ситуации / = var, g = const), по и от частоты модуляции (при / = const, g — var). Действительно, предположим в общем случае,
что высота 3-х компонентного AM—комплекса f — g, f, f + g
зависит как от /, так и от g:
Р = Р (/. ?)• (7-2)
Поскольку для гармонического комплекса высота равна частоте модуляции, то
Р (ng0, g0) => g0- (7-3)
Пусть теперь fug отклоняются от гармонического случая на б/ и 8g соответственно. Разложим функцию (7.2) в ряд в окрестности точки (/, g) = (/„, g0) и ограничимся линейной частью разложения
Р = Р (fo, So) + abf — Ъ б g
или
бр = р — р (/о, go) = abf — Ь бg (7.4)
(8р — величина высотного сдвига).
Если
8f = n'8g, (7.5)
то сигнал остается гармоническим, поскольку
/ = /о + Д/ = п (go + бg).
Прй этом в соответствии с (7.3)
P (п (So + 6g), go + $g) = ?o + 6g
8p = 6 g. (7.6)
