2.2.5. Высота

Механизм восприятия высоты как психологического коррелята частоты звука до настоящего времени остается одним из наименее четко установленных разделов психоакустики. Методом сравнения составлены шкалы, в которых высота определяется как функция частоты. Высота выражается в единицах, называемых мелами: 1000 мел равны высоте тона 1000 Гц на уровне 40 фон. Частота, звучащая в два раза выше, имеет высоту 2000 мел, тогда как частота, воспринимаемая наполовину ниже, имеет высоту 500 мел. Взаимоотношения между частотой звука и воспринимаемой высотой имеют нелинейный характер. Так, весь слышимый диапазон частот (до 20 кГц) имеет величину всего лишь около 3500 мел. Однако если сравнить высоту звука в мелах, а длину базилярной мембраны внутреннего уха принять за функцию частоты звука, то между тем и другим обнаруживается соотношение. Показано, что ширина критической полосы равняется примерно 150 мел. Прямая оценка высоты показывает, что самая низкая частота, поддающаяся ощущению высоты, равна приблизительно 20 Гц. Шкала высоты в мелах не совпадает с музыкальной шкалой высоты, которая делит частотный диапазон в таких субъективных интервалах, как октава (соотношение 1:2), квинта (соотношение 2:3) и т.д.

В отношении изменения интенсивности высота остается постоянной для тонов в диапазоне 1000 — 3000 Гц и незначительно изменяется с ростом интенсивности для тонов выше- и нижележащей частот.

Высота комплексных звуков, содержащих две или более частоты, определяется более сложными закономерностями. Восприятие высоты, основывающееся не на частоте, а на временных факторах, таких, как периодичность огибающей комплексной волны стимула, получило название высоты периодичности, резидуальной (разностной) высоты, высоты повторений и т. п. Если высокочастотный тон периодически прерывать, ухо воспринимает высоту, соответствующую частоте с периодом, равным ритму прерываний. Другими словами, начинает восприниматься высота тона, на частоте которого физическая энергия в ухе отсутствует. Различные подходы к изучению этого феномена до настоящего времени находят ему объяснение в особенностях функции центральных отделов слухового анализатора.

2.2.6. Бинауральное восприятие

Бинауральное слуховое восприятие отличается от монаурального по многим аспектам. При слушании в звуковом поле бинауральный порог для различных стимулов (тоны, шум, речь) приблизительно на 3 дБ ниже монауральных. Такое преимущество бинаурального слуха получило название бинауральной пороговой суммации. Измерения уровня громкости показывают, что на околопороговом УЗД звук воспринимается бинаурально примерно в два раза громче, чем монаурально (3 дБ отражают удвоение мощности). С повышением уровня интенсивности бинауральное преимущество нарастает от 6 дБ при уровне ощущения 35 дБ и остается таким на более высоких уровнях. Дифференциальная чувствительность для бинаурального слуха и по интенсивности, и по частоте лучше, чем при слушании одним ухом.

В повседневной жизни звуки, поступающие в оба уха, не полностью идентичны, однако в слуховой системе они сливаются в единый воспринимаемый образ. Этот процесс называется бинауральным слиянием. При исследовании через наушники слившийся слуховой образ латерализуется в центре головы по средней линии. Для бинаурального слияния слухового образа наиболее важны частоты ниже 1500 Гц, особенно в диапазоне 300 — 600 Гц. Два высокочастотных тона, значительно отличающиеся по частоте и предъявленные раздельно в каждое ухо, будут восприниматься как два раздельных сигнала. Если оба тона модулировать одним и тем же низкочастотным тоном, то исследуемый начнет воспринимать слившийся слуховой образ. Таким образом, для бинаурального слияния слуховая система использует низкочастотные огибающие тоны.

Когда в одно ухо подается тон определенной частоты, а в другое — тон, отличающийся от первого на несколько герц, в слившемся слуховом образе появляются биения. Бинауральные биения возникают при центральном взаимодействии возбуждения от каждого уха, так как в этом случае исключается прямое акустическое взаимодействие сигналов. Когда различие в частоте между тонами, предъявляемыми в каждое ухо, превышает 200 Гц, слившийся в центре головы слуховой образ расщепляется на два однородных тона, а затем, с дальнейшим увеличением разницы в частоте, восприятие каждого тона перемещается в соответствующее ухо.

Наиболее важным свойством бинаурального слуха является способность локализовывать источник звука в пространстве. Бинауральная локализация звуков основывается на межушных различиях стимулов по времени (по фазе) и интенсивности. Решающее значение имеет «акустическая тень» головы, создающая разницу в сигналах, приходящих в каждое ухо. С учетом длины волны звука и «акустической тени» головы низкие частоты локализуются за счет возникающих между ушами различий во времени или фазе, тогда как локализация высоких частот зависит от возникающих различий в интенсивности поступающих сигналов. Минимально различимый угол при локализации в горизонтальной плоскости выявляется при расположении источника звука сбоку от головы (когда создаются наибольшие межушные различия в сигналах) и при наличии высокочастотной энергии или переходных процессов в сигнале.

В акустической ситуации, когда звуковые волны отражаются от стен, в уши помимо прямого сигнала от источника звука приходят отраженные идентичные сигналы. Отраженные звуки достигают ушей с некоторой задержкой по времени и идут из разных направлений. Однако слуховая система локализует источник звука в направлении прямого, а не отраженного звука. В зависимости от времени прибытия отраженные звуки определяются как реверберация или как эхо. Локализация источника звука в этих условиях основывается на так называемом эффекте предшествования. Если выразить мысль кратко, то эффект предшествования заключается в том, что в пределах определенного отрезка времени наше суждение об услышанном выделяет сигнал, прибывший первым, несмотря на наличие последующего. Величина временной задержки между ранее и позже прибывшими сигналами отражается как на локализации источника звука, так и на разборчивости сложных сигналов, таких, как речь.