7. Физические и психологические параметры звука. Шкала децибел и сонов.

Ухо человека реагирует на механические воздействия, связанные с изменениями атмосферного давления. Колебания давления воздуха, следующие с определенной частотой и характеризующиеся периодическими появлениями областей высокого и низкого давления, воспринимаются нами как звуки определенной высоты и громкости. Существует специальная физическая единица, посредством которой оценивается частота колебаний воздуха в секунду, — герц, численно равная одному колебанию, совершаемому за секунду. Чем больше частота колебаний давления воздуха, тем выше воспринимаемый нами звук. Человек обладает способностью слышать звуки, при которых частота колебаний давления воздуха находится в пределах диапазона от 20 до 20 000 Гц. Субъективно воспринимаемая человеком высота звука зависит не только от частоты колебаний давления воздуха. На нее оказывает влияние и сила звука, или его интенсивность, т.е. разность давлений между самой высокой и самой низкой точками, отражающими величину давления воздуха. Более сильный звук иногда воспринимается как более высокий, и наоборот. Для оценки субъективной громкости воспринимаемого звука также предложена специальная шкала, единицей которой является децибел. Субъективная единица ощущения – сон (единица условной шкалы громкости, которая выражает субъективную оценку сравнит. громкости чистого тона). Шкала сонов – шкала субъективной громкости. 1 сон = 40 дБ при частоте 1000 Гц. Шкала физ. громкости и шкала суб. громкости связаны: увеличение громкости на 10 дБ увеличивает величину субъек. громкости в 2 раза. Это степенная ф-ция. Полученные экспериментальным способом оценки показывают, что громкость возрастает как кубический корень из интенсивности звука, то есть зависимость психологической оценки громкости ( ) от физической интенсивности (мощности) звука ( ) описывается формулой: , где   — коэффициент, зависящий от частоты. 

8. Основные положения теории обнаружения сигналов. Кривые рхп. Понятие чувствительности и коэффициента правдоподобия.

В психологии понятие «абсолютный порог» относится к минимальной интенсивности какого-либо процесса, при которой данный процесс может быть обнаружен. В когнитивной психологии термин «интенсивность стимула» определяется как его энергия, достаточная для распознавания стимула. Но если бы сенсорные пороги были «чистыми» и дискретными, методики совершенными, а абсолютный порог существовал бы в прямом смысле слова, то 0% вероятность обнаружения сигнала, дойдя до определенной точки интенсивности стимула, сразу бы достигла 100%. Однако происходит постепенное увеличение вероятности ответа испытуемого, следовательно, кривая зависимости вероятности от интенсивности имеет S-образную форму. Поэтому встала проблема обнаружения абсолютного порога. Договорились определять его как уровень стимуляции, при котором обнаружение происходит в 50% случаев. Но и ниже этого порога также могут быть обнаружены раздражители. Есть некоторый интервал значений, где испытуемый не может определить интенсивность ощущений => не абсолютный, относительный, подвижный порог. Испытуемый сам устанавливает порог. Это может зависеть от стратегии испытуемого. Значит, появляется задача прямого учета поведения наблюдателя в ситуации принятия решения об обнаружении сигнала. Для решения этих задач создана была теория обнаружения сигнала (ТОС). Начинается с устранения понятия порога ощущения. Ставится вопрос о несенсорных факторах: 1) мотивация для обнаружения сигнала, 2) усталость, 3) ожидание, 4) мнительность, 5) ошибка в определении сигнала (спутать) и пр. ТОС вводит понятие шума. Фехнер и Стивенс не учитывают внесредовых факторов. Всегда имеет место взаимодействие ощущений: сигнал на фоне шума, раз-ль на фоне других раз-лей. Даже в случае сенсорной депривации есть шум, на нервную систему будет действовать спонтанная сенсорная активность. Если сигнал слаб, то шум может повлиять на его обнаружение.

Основные положения: 1) Сигнал, подлежащий обнаружению, появляется всегда на фоне шума, уровень которого случайно меняется во времени. 2) Так же, случайным образом во времени меняется и эффективность (интенсивность) сигнала. 3) Сигнал – значимый стимул, который наблюдателю необходимо обнаружить, тогда стимулами будут служить как сигнал, так и шум. 4) Предъявление стимулов полностью рандомизировано (случайно), и каждое очередное предъявление независимо от предыдущих. 5) Случайные процессы присутствия и отсутствия сигнала имеют свою вероятность и могут быть представлены кривыми нормального распределения. 6) Чтобы получить результат действия сигнала, надо сложить распределение эффектов, производимых только фоновым шумом и только одним сигналом (поскольку сигнал никогда не может появиться без шума).

ТОС – субъективная психофизика, т.к. основана на принятии решения. При любой пробе возможны четыре исхода ответов: 1) Попадание – когда сигнал был на самом деле и испытуемый его обнаружил, 2) Пропуск – когда на самом деле сигнал был, а испытуемый его не обнаружил, 3) Правильное отрицание – когда сигнала не было, и испытуемый на него не отреагировал, 4) Ложная тревога – когда сигнала не было, а у испытуемого возникло ощущение, что сигнал был.

Одна из наиболее важных задач испытуемого – необходимость различать сигнал и шум, т.е. установить некоторый критерий – критерий принятия решения. Не может быть критерия, обеспечивающего абсолютное идеальное решение. Критерий А₁ – «решительный» - расположен так, что испытуемый всегда сообщает о сигнале, т.е. максимизирует число попаданий, но и ложных тревог. Критерий А₃ – «осторожный» - испытуемый никогда не дает ложных тревог, но одновременно пропускает почти половину сигналов, имевших место. Критерий А₂ – «компромиссный» - испытуемый обнаруживает большую часть сигналов, допуская иногда ложные тревоги, и правильно сообщает также о большинстве проб, где сигнал отсутствует, но иногда пропускает сигналы.

Анализ результатов обнаружения сигнала проводится путем построения рабочей характеристики наблюдателя (РХН) – зависимости вероятности попадания от вероятности ложной тревоги. Диагональ представляет собой ситуацию, когда ошибки и попадания равновероятны, и тогда чувствительность равна 0. При наличии сигнала вероятность положительного ответа будет больше для проб сигнал+шум, чем для шума. Кривая РХН всюду выше диагонали. Форма кривой РХН отражает до некоторой степени чувствительность человека к сигналу и может быть использована как ее мера. Чувствительность (мера обнаружения сигнала) можно определить как расстояние между РХН и диагональю. Уровень (степень) чувствительности – соотношение вер-ти попаданий от вер-ти ложных тревог. Чувствительность в каждый момент времени одинакова. Чем выше интенсивность сигнала, тем легче его распознать, тем больше попаданий.

Каждому положению критерия принятия решения однозначно соответствует отношение правдоподобия. Соотношение вероятностей попадания и ложной тревоги выражается в коэффициенте правдоподобия. Он характеризует то, во сколько раз реальнее ситуация, что испытуемый примет решение о наличие сигнала, если он присутствовал на самом деле, по сравнению с ситуацией принятия решения в случае отсутствия сигнала (только при шуме).