Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
ла: А и 7?. Сигнал А содержал НЧ гармоники с основной частотой /0 и ВЧ гармоники с основной частотой /„ + б/. В сигнале В /„ и/„ + + 6/ были изменены местами. Иснытуемым поочередно предъявляли сигналы А и В и просили производить суждения о том, какой из них имеет большую высоту. При малых /с сигнал А всегда воспринимался как более высокий; при больших /с, напротив, большую высоту имел сигнал В. Граничное значение /с, при котором происходила смена суждений, зависело от испытуемого. При /о — 100 Гц оно составляло /с.кр = 400—700 Гц, при /0 = = 200 Гц — /г.кр = 800—1400 Гц, а при /„ = 400 Гц — /с.кр = = 800—2000 Гц. Этот результат означает, что наличие всего четырех гармоник частоты/„ (гармоники с номерами п^> 4 принадлежали частоте /0 + б/) обусловливало суждение о высоте звука в целом, соответствующее /„. Иными словами, в данном эксперименте НЧ гармоники, число которых было значительно меньшим числа ВЧ гармоник, песомненно доминировали по отношению к восприятию высоты звука в целом.
Этот факт представляется несколько загадочным с точки зрения временного механизма извлечения периодичности. В самом деле, с повышением номера гармоник все большее их число входит в полосу пропускания фильтров частотного анализатора слуха,
и, как следствие, искомый период колебаний на выходах этих фильтров становится все более выраженным (см. рис. 73). Напротив, первые четыре НЧ гармопики принадлежат области достаточно уверенного разрешения их частотным анализатором (спектральное представление сигнала в этой области характеризуется четкими максимумами и минимумами распределения амплитуд вдоль набора фильтров).
Во втором эксперименте было установлено, что НЧ компоненты доминируют, даже если их амплитуды уменьшены (до значений, превышающихнекоторый пороговый уровень, составляющий приблизительно 10 дБ).
В третьей серии экспериментов Ритсма попытался еще более уменьшить число компонент, принадлежащих доминирующей части спектра. В одном изТопытов основная частота составляла 200 Гц. Оказалось, что необходимо наличие по меньшей мере двух из трех компонент с частотами 600, 800 и 1000 Гц для того, чтобы эти компоненты доминировали.
Итак, на основании изложенных экспериментов можно сформулировать следующий принцип доминантности', при восприятии
высоты широкополосного сигнала доминирует та область спектра (тот участок основной мембраны), которая соответствует частотам, в 3—5 раз превышающим значение высоты.
8. Прерываемый белый шум. У большинства сигналов невозможно изменять временную структуру без соответствующего изменения спектрального состава. Имеется лишь одно исключение: прерываемый белый шум. Энергетический спектр шума можно строго определить лишь в статистических терминах — для белого шума средняя мощность, приходящаяся на единичный частотный интервал, одинакова для всех частот. При включении и выключении белого шума, производимом, например, с частотой 100 раз в секунду, спектр, определенный в таком смысле, остается неизменным.
При больших частотах переключения ухо пе способно отличить прерываемый шум от обычного шума. При очень малых частотах переключения, например 1 раз в секунду, мы легко слышим соответствующие скачкообразные изменения громкости шума (а само явление принадлежит к области исследования ритмической структуры сигнала, рассматриваемой нами в гл. VIII). При промежуточных значениях частот прерывания (100—200 Гц) наблюдаются интересующие нас здесь явления высотного восприятия: частота прерывания шума идентифицируется испытуемыми как высота звука [206]. Это явление служит одним из наиболее прямых данных в пользу выделения при восприятии высоты временной структуры (прерывистости) сигнала. Попытки его спектрального объяснения нам неизвестны.
9. Двойные импульсные последовательности. Явление восприятия высоты двойных импульсных последовательностей впервые описано в [207]. Эксперимент проводили следующим образом. Испытуемому предъявляли тон с частотой 1000 или 5000 Гц, прерываемый 100 раз в секунду. Назовем эти сигналы соответственно сигналами 1000/100 и 5000/100. Спектр каждого такого сигнала симметричен относительно частоты тона (несущей частоты). Высота сигнала определялась путем сравнения с чистым тоном и оказалась равной 100 Гц.
Образуем теперь два сигнала 1000/100 и 1000/100,2 и сложим их. Как видно из обозначения, частота прерывания второго сигнала несколько повышена по сравнению с таковой первого сигнала. В некоторый момент времени сумма двух сигналов представляет собой двойную импульсную последовательность, схематически изображенную на рис. 78. (На этом рисунке импульсы изображены прямоугольными^ фактически же они представляют собой колебания с частотой несущей.) Со временем импульсы одной из последовательностей (например, В) сдвигаются относительно другой последовательности (А), причем через 5 с картина, изображенная на рисунке, повторяется. Экспериментально установлено [207],
6 II. В. Нознп в др.
что в таком сигнале можно выслушать высоту, связанную с временным отставлением (задержкой) т импульсов А и В. С постепенным ростом т высота падает. С момента, когда т принимает значение, равное половине периода Т импульсных последовательностей, высота "повышается. Наименьшая высота соответствует, разумеется, удвоенной частоте повторения импульсов (в данном случае 200 Гц). По своим звуковысотным характеристикам данный сигнал
