Анализ, синтез и восприятие речи - Джеймс Л. Фланаган
Скачать (прямая ссылка):
Последовательность импульсов, использованная при моделировании уха на вычислительной машине (рис. 4.27), представляет собой также чередование положительных и отрицательных импульсов, но с частотой основного тона 100 гц. Эта частота лежит в переходной области между диапазонами, в которых высота звука определяется либо частотой следования импульсов, либо частотой компоненты основного тона. Из рис. 4.27 видно, что амплитуда первой гармоники частоты основного тона, выделяемой ухом, относительно мала у вершины мембраны, тогда как частота следования импульсов четко отражается смещениями мембраны у основания. Можно предположить, что в этом случае информация о высоте звука, заключенная в частоте следования импульсов, и восприятие высоты звука неоднозначны. Это подтверждается измерениями субъективного восприятия.
Если изображенный в среднем столбце рис. 4.32 сигнал с частотой основного тона 200 гц пропустить через фильтр верхних частот с достаточно большой частотой среза, то восприятие высоты звука определится только смещениями мембраны у основания. В качестве примера в третьем столбце рис. 4.32 изображены смещения мембраны от сигнала, прошедшего через фильтр верхних частот (ФіВЧ) с частотой среза 4 кгц. Если рассматриваемые здесь соображения справедливы и в данном случае, подобная фильтрация должна привести к изменению восприятия высоты звука. Вместо высоты, соответствующей частоте основного тона, должно происходить восприятие высоты,
СУБЪЕКТИВНОЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ
147
соответствующей частоте следования импульсов. Причиной тому служит высокая разрешающая способность по времени части мембраны, расположенной у основания, так что импульсы разделяются здесь вне зависимости от их полярности. Эта гипотеза в действительности подтверждается результатами психоакустических измерений (Фланаган и Гуттман).
Несколько более сложное явление имеет место при использовании фильтра верхних частот, подавляющего небольшое число гармоник, например только первую гармонику с частотой основного тона. При некоторых условиях мембрана может колебаться с разностной частотой. Если воздействующий сигнал содержит четные и нечетные гармоники, возможно восприятие звука, высота которого соответствует частоте основного тона, даже если гармоника с частотой основного тона в принимаемом сигнале отсутствует.
4.3.3. Бинауральная локализация
Другим аспектом восприятия является бинауральная локализация звука. Этот эффект заключается в способности при прослушивании через наушники локализовать звуковой образ в некоторой определенной точке внутри головы. Если идентичные щелчки (импульсы звукового давления) создаются одновременно у каждого уха, слушатель обычно воспринимает звуковой образ, который локализован точно в центре его головы. Если щелчок у одного уха создается несколько раньше или несколько большей интенсивности, то звуковой образ сдвигается к этому уху. Сдвиг увеличивается при увеличении разности времен прихода или различий интенсивностей до тех пор, пока образ не сдвинется полностью на одну сторону. В конечном счете наступает разделение образа. У .каждого уха слышатся свои щелчки.
Напрашивается предположение, что субъективно воспринимаемое положение образа определяется путем расчета совпадений нервных возбуждений, которые создаются в периферической части слуховой системы и передаются по синапсам к высшим центрам. Сигнал от самого раннего возбуждения продвигается и достигает некоторой точки нервной системы, в которой происходит совпадение с сигналом более позднего возбуждения. Создается субъективный образ с соответствующим смещением от центра. Поскольку различия интенсивности могут приводить к сдвигу положения образа, должно иметь место преобразование, по крайней мере частичное, интенсивности во временные характеристики возбуждения. Как и в случае восприятия высоты звука, при исследовании бинаурального эффекта
148
УХО И СЛУХ
встречается ряд проблем, для решения которых полезно использовать описанную в разделе 4.2 модель, дающую количественное описание физиологических реакций и связывающую их с субъективным ощущением. Одна из таких проблем заключается в исследовании влияния фазовых соотношений и маскировки на бинауральную локализацию щелчков.
Если у барабанной перепонки создается импульс разрежения давления, барабанная перепонка сначала смещается наружу. Стремечко в первый момент также выдвигается наружу, а мембрана поднимается. Смещения стремечка и мембраны (по данным, полученным на модели), возникающие при воздействии импульса разрежения длительностью 100 мксек, изображены в виде функций .времени в правой части рис. 4.33. Здесь пока-
та
P(V
x(t)
Г
I г
г~
I
I
I УвооМ
УіЮ і------
Р(Щ
О J 2 3 ¦ S врекя^сек.—»¦
Рис. 4.33. Реакции базнлярной мембраны в точках с резонансными частотами 2400, 1200 и 600 гц на импульс разрежения давления длительностью 100 мксек. Реакции измерялись на электрической модели, представленной на рис. 4.23. Соотношение амплитуд сохранено
