Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты проведенных экспериментов позволили сформулировать две основные закономерности восприятия ритмической структуры:
1) При выделении ритмического рисунка в зашумленном сигнале необходимо присутствие в последовательности ударных моментов чистых, незашумленных интервалов.
2) При описании ритмического рисунка человек пользуется двумя параметрами: а) целочисленным описанием отношений длительности долей; б) степенью выраженности отдельных ударных моментов, зависящей от соотношения длительностей долей в ритмическом рисунке.
§ 2. Модельные представления о восприятии ритма
1. Блок-схема модели системы восприятия ритма. В соответствии с приведенными выше закономерностями и предлагаемой модели выделены подсистемы, выполняющие операции:
а) определения ударных моментов сигнала;
б) выделения ритмического рисупка из шума;
в) классификация ритмического рисупка.
Определение последовательности интервалов между ударными моментами с и г-н а л а. Эта операция является подготовительной для работы следующих подсистем модели. Рассмотрим гипотетическую
модель системы выделения последовательности интервалов между ударными моментами. В соответствии с результатами гл. V считаем, что звуковой сигнал на этапе предварительной обработки подвергается следующим преобразованиям: полосовая фильтрация, детектирование, сглаживание с постоянной времени т = 10 — 12 мс.
Если одна из частотных компонент будет изменять свою интенсивность с частотой 10 Гц и ниже, то в соответствующем частотном канале появится модулирующий сигнал. Для выделения ударных моментов па интервале времени 200 мс отыскивается частотный канал, в котором колебания огибающей максимальны. В сигнале с выбранного канала фиксируются моменты времени, соответствующие максимальной интенсивности. На следующих временных интервалах эта операция повторяется. Найденные моменты времени и определяют ритмический рисунок. Такой алгоритм позволяет выбирать те частотные каналы, в которых информация о ритмическом рисунке сигнала в меньшей степени подвержена влиянию шума. Пусть, например, ритмический сигнал образован за счет изменения интенсивности высокочастотного сигнала. Тогда предлагаемая система сможет отслеживать изменения этой частоты. Кроме того, если на сигнал наложен шум, то на каждом интервале времени будет отыскиваться канал, содержащий информацию о ритмическом рисунке, который в данный момент меньше всего подвержен влиянию шума.
Подсистема выделения ритмического рисунка из шума. Из результатов психофизических экспериментов следует, что в процедуре, лежащей в основе операции выделения из шума, важную роль должно играть наличие чистых, незашумленных интервалов. Это должна быть некая процедура, выполнение которой становится невозможным, если пезатумлен-ные интервалы отсутствуют. Такой процедурой является построение гистограммы межимпульсных интервалов.
Обратимся к рис. 104, на котором справа изображена корреляционная функция и гистограмма сигналов, прослушиваемых испытуемыми. Видно, что в первом случае (рис. 104, а), когда в сигнале St имеются незашумлешше интервалы, на гистограмме присутствует максимум, соответствующий периоду ритмического сигнала. Во втором случае отсутствует максимум, соответствующий большему периоду, а в третьем отсутствует максимум, соответствующий периоду сигнала. Вследствие этого было выдвинуто предположение, что при восприятии ритмического рисунка в оперативной памяти производится построение гистограммы межимпульс-пых интервалов, и операция выделения ритмического рисунка выполняется с помощью следующих трех блоков (рис. 105):
1) построение гистограммы,
2) подчеркивание максимумов гистограммы,
3) выделение интервалов, соответствующих интервалам между ударными моментами.
Остановимся подробнее на каждом из этих блоков, работу которых поясняет рис. 106. В системе выделения ударных моментов
Рис. 105. Блок-схема модели выделения и классификации ритма, включающая в себя три подсистемы: I — определения ударных моментов, II — выделения ритмического рисунка из шума, III — классификации ритмического рисунка.
звуковой сигнал преобразуется в последовательность стандартных импульсов. При наличии шума часть этих импульсов будет соответствовать действительным ударным моментам, часть — ложным. Кроме того, некоторые импульсы окажутся сдвинутыми относительно истинного положения ударного момента.
Построение гистограммы полученной последовательности импульсов производится следующим образом.
При появлении каждого конкретного интервала Т* величина, запоминаемая в соответствующей точке оси интервалов Т, увеличивается на 1, причем устанавливается некоторая постоянная времени т забывания этой величины, т. е. если этот интервал не появляется в течение времени Зт, то след от появления интервала Т* полностью исчезает. Величина т определяет длительность переходных процессов в модели. В соответствии с результатами психофизических экспериментов (см. § 2, п. 3) выбранное значение т составляет величину, равную 3—5 периодам. Устанавливается также ограничение на максимальную величину Т*, равную 5 с.
