Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Спектральная Временная обработка обработка
Фильтры Выделители характерных точек
Рис. 90. Влок-схема механизма высотного анализа, сочетающего спектральный и временной методы.
Так же как и в п. 6, поясним работу модели на примере двухтонового комплекса. Пусть двухтоновый комплекс состоит из 3-й и 4-й гармоник некоторой частоты g:
fi = 3g, ft = 4g
и они находятся в разрешаемой части спектра. После спектральной обработки этого сигнала на выходах фильтров, настроенных на частоты /г и /2, возникнут колебания с частотами соответственно /г и /2 (рис. 91, а, в). Отклики остальных фильтров могут быть подавлены, например, за счет введения латеральных тормозных связей. Пусть блоки временной обработки выделяют точки, соответствующие максимумам первой производной (т. е. точки максимальной положительной крутизны во временной форме сигнала). Тогда на выходах блоков временной обработки получим последовательности импульсов, изображенные на рис. 91, б иг, которые выделяют периодичности сигналов в частотных каналах и /2. Легко убедиться, что характерные точки сигналов в каналах /х и/2 будут совпадать через интервал времени T0 = \fg (см. рис. 91, д), который определяет высоту двухтонового комплекса Д, /2.
При обработке негармонических двухтоповых комплексов точное совпадение характерных точек происходить не будет и для
оценки высоты необходимо задать критерий совпадения. Таким критерием может быть, например, условие, что характерные точки совпадают с некоторой выбранной точностью АТ.
В конкретном варианте модели, реализованном па ЭВМ, величина АТ была выбрана равной 0,15jfv Кроме того, было введено ограничение па минимальный интервал совпадения характерных точек: если этот интервал был меньше
5 мс, то одна из точек вычеркивалась. Результаты расчета высоты двухтонового комплекса в диапазоне 600—2000 Гц приведены па рис. 92. Для сравнения штриховыми линиями показаны результаты [психофизических экспериментов, приведенные в [215]. Так же как и для временных методов, расчетные кривые идут ниже. Однако необходимо учесть, что расчетные кривые рис. 92 получены
в предположении, что спектральный анализ производится без нелинейных искажений. Добавление комбинационных i тонов (так же как и в п. 6 для метода гармонизации) приведет'к увеличению высотных сдвигов, и величина их будет зависеть от степени нелинейных искажений спектра.
а)
3)
"WW
I_I_I ¦ I.
Гис. 91. Иллюстрации работы снект-рально-врамениого механизма.
Если компоненты двухтопового комплекса не разрешаются слуховым анализатором, то временная обработка производится всего в одном частотном канале, ответившем на сигнал с максимальной амплитудой. Информация о высоте в этом случае может быть извлечена путем исследования тонкой временной структуры отклика выделенного частотного капала в соответствии с временными методами, рассмотренными в § 2.
8. Восприятие высоты: временной или спектральный механизм? Изложенная в §§ 2, 3 интерпретация психоакустических данных о восприятии человеком высоты сложных звуков показывает, что существует две группы теорий восприятия высоты — временная и спектральная. В настоящее время, по-видимому, нет оснований утверждать, что имеются неопровержимые доказательства справедливости той или иной группы теорий. Действительно, мы уже убедились, например, что явление сдвига высоты при восприятии негармонических комплексов, первоначально описанное с точки зрения временной теории измерения периодичности, находит свое объяснение и в рамках спектральной теории обработки субъективного спектра, имеющегося на выходе частотного анализатора слуха. Явление восприятия высоты «временного отставлепия» — эксперименты с двойными импульсными последовательностями (п. 9 § 2) — также допускают спектральную трактовку [221].
Исходная периодическая импульсная последовательность с периодом Т, использованная в этих экспериментах, имеет спектр, состоящий из множества частотных компонент п/Т (п = 1, 2, 3, . . .) с приблизительно одинаковыми амплитудами. Добавление второй импульсной последовательности, сдвинутой относительно первой на время т, приводит к усилению одних и ослаблению других частотных компонент. Можно показать, что огибающая спектра двойной импульсной последовательности имеет максимумы на частотах к/х, к = 0,1, 2,. . ., и минимумы на частотах (2& + 1)/2т, к = 0, 1, 2, . . . (рис. 93, а). При изменении полярности второй импульсной последовательности огибающая спектра имеет максимумы па частотах (2к + 1)/2т и минимумы на частотах /с/т (включая и нулевую частоту, рис. 93, б). Таким образом, по поведению огибающей спектра неинвертироваппую двойную импульсную последовательность можно уподобить гармоническому звуку (частоты максимумов огибающей к/х образуют гармонический ряд); в этом смысле инвертированная последовательность соответствует негармоническому звуку. Согласно предположению о «гармонизации» (п. 6 § 3), при восприятии инвертированной последовательности, подбирается «ближайшая» к ней нсинвертированная последовательность, «основная частота» которой (частота первого максимума огибающей спектра) отождествляется с высотой звука.
