Физиология речи. Восприятие речи человеком - Чистович Л.А.
Скачать (прямая ссылка):
В случае стационарных сигналов под амплитудной характеристикой преобразователя можно понимать зависимость между энергией сигнала на входе преобразователя за достаточно большой интервал времени и суммарной величиной импульсации за это же время.
Прямых методов измерения требуемой характеристики не существует. Подходы к ее определению основаны на рассмотрении полных моделей, осуществляющих различение или оценку сигналов. Подбирается такая амплитудная характеристика преобразо-
250
вателя, при которой достигается согласие результатов психоакустического эксперимента и эксперимента на модели.
Как будет показано в главе 11, модель, обнаруживающая неравномерности на огибающей стимула, должна включать преобразователи с близкой к логарифмической характеристикой. Вместе с тем характеристика преобразователей в модели, вычисляющей громкость звука, описывается степенной функцией [145].
Правильный выбор амплитудной характеристики важен не столько для вычислений g(z), сколько для моделирования процесса выделения признаков g(z). В настоящее время работа в этом направлении только начинается. Были опробованы как логарифмическая характеристика так и степенная «функция громкости» [313]. Какая из них лучше, пока сказать нельзя.
10.2.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОГО СПЕКТРА
Наиболее известный метод основан на измерении маскировки стимулом тональных сигналов, предъявляемых на фоне этого стимула.
Принимается, что за обнаружение тона ответствен только тот частотный канал, который настроен на данный тон. Прибавление тона к стимулу вызывает приращение «текущей» энергии, попадающей в этот канал. Приращение обнаруживается (человек слышит тон), если оно в к раз превышает значение «текущей энергии», попадающей в данный канал в отсутствие тона. Таким образом, зная энергию тона, соответствующую порогу его обнаружения на фоне стимула, и зная k(z) [145], легко вычислить ту энергию, которая была в канале, когда тон отсутствовал — действовал один маскирующий стимул.
Произведя измерения порогов обнаружения тонов во всем частотном диапазоне, мы получаем эквивалентный спектр стимула, т. е. уровень энергии стимула в канале, как функцию z — частоты, на которую настроен канал.
Принципиальные ограничения практической применимости этого метода связаны с тем, что мозг человека обнаруживает не только медленные изменения огибающей g(t) в частотном канале периферической слуховой системы, отражающие изменения «текущей энергии», но и достаточно быстрые изменения (см. главу 11). Присоединение тестирующего тона к такому, например, стимулу, как гласный звук, приводит к возникновению биений между тоном и гармоническими составляющими гласного. Эти биения, естественно, отражаются во флюктуациях огибающей g(t) в частотных каналах. Так как обнаружение этих флюктуации огибающей g(t) зависит от их частоты (частоты биений), полученная зависимость маскировки от частоты тестирующего тона оказывается чрезвычайно сложной.
251
По этой причине этот метод реально не применяется для экспериментального измерения эквивалентного спектра любого произвольного сигнала. Он был применен для определения кривых маскировки, вызываемых полосовыми шумами с шириной полосы, равной «критической» (см. главу 7). По полученным кривым маскировки были построены «образцы возбуждения» (см. ниже), используемые для вычисления эквивалентного спектра произвольного стимула по значениям его энергетического спектра [6М].
Прямой экспериментальный метод измерения эквивалентного спектра, применимый для любых стационарных стимулов, был недавно предложен Хоутгастом [301' 302]. При этом методе испытуемому предъявляется последовательность, составленная из чередующихся посылок исследуемого стимула и тестирующего тона. Метод основан па допущении, что если огибающая плотности импульсации в частотном канале, соответствующем частоте тона, не изменяется на переходе от стимула к тону, то человек слышит непрерывный тон, на фоне которого воспринимаются посылки стимула. Если плотность импульсации является большей на протяжении тестирующего тона, то человек слышит пульсации тона.
В эксперименте определяется порог пульсаций, т. е. такой максимальный уровень интенсивности тестирующего тона, при котором, согласно принятому допущению, плотность импульсации во время тона еще практически не отличается от таковой во время стимула.
На рис. 10.1 приведен эквивалентный спектр (порог пульсаций) стимула, представляющего собой 10 равных по интенсивности гармоник частоты 250 Гц. Можно видеть, что если нижние гармоники представлены самостоятельными максимумами на эквивалентном спектре, то выделение верхних гармоник на кривой уже затруднительно. Из рис. 10.1 видно также, что порог пульсаций на частотах гармоник во многих случаях ниже уровня интенсивности гармоник, т. е. тон (гармоника), действующий в составе сложного звука, оказывается как будто бы менее эффективным, чем тот же тон, действующий изолированно (тестирующий тон).
Основным результатом работ Хоутгаста [300' 302] является обнаружение этого эффекта подавления и установление ряда его свойств. Автор показал, что по своим характеристикам эффект весьма напоминает так называемое двухтоновое торможение, наблюдавшееся впервые в ответах одиночных волокон слухового нерва [456' 457]. Природа этого эффекта до сих пор остается невыясненной. Для нас существенны два обстоятельства, отчетливо показанные Хоутгастом. Во-первых, эффект обеспечивает увеличение контрастности изображения, подчеркивает разницу между минимумами и максимумами на спектре. Во-вторых, наблюдаемые закономерности таковы, как если бы подавление осуществлялось за счет уменьшения коэффициента передачи в соответствующем частотном канале анализатора. Если это так, то методом одновременной маскировки этого эффекта принципиально нельзя обнаружить. Нечувствительность метода одновременной маски
