3.3. Звуковой анализатор человека

3.3.1. Характеристики звукового анализатора

Звуковой анализатор характеризуется тремя характеристиками:

1. Громкость А

2. Частота f

3. Фаза  (тембр)

Порог чувствительности составляет от 16 Гц до 20 кГц.

Разрешающая способность f=23 Гц при интенсивности звука I₀=30 дБ. Относительная величина дифференциального порога:

на средних частотах (2001600Гц).

Дифференциальный порог чувствительности

(2001600Гц).

Временной порог звуковой чувствительности от 1 мс и более, f=1000 Гц, A=30 дБ.

При уменьшении громкости увеличивается временной порог.

3.4. Закон Вебера-Фехнера

В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Так, чтобы два предмета воспринимались как различные по весу, их вес должен различаться на 1/30, для различения яркости двух источников света необходимо, чтобы их яркость отличалась на 1/100 и т. д.

На основе этих наблюдений Г. Фехнер в 1860 году сформулировал «основной психофизический закон», по которому сила ощущения R пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя I:

,

где I₀ — граничное значение интенсивности раздражителя: если I < I₀, раздражитель совсем не ощущается.

Рис. 15. К закону Вебера-Фехнера. Кривая изменения величины реакции в зависимости от величины стимула

Итак, закон Вебера–Фехнера – эмпирический психофизиологический закон, который можно сформулировать следующим образом: интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула.

Так, люстра, в которой 8 лампочек, кажется нам настолько же ярче люстры из 4-х лампочек, насколько люстра из 4-х лампочек ярче люстры из 2-х лампочек. То есть, количество лампочек должно увеличиваться в разы, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. И наоборот, если прирост яркости постоянен, нам будет казаться, что он уменьшается. Например, если добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости. В то же время, одна лампочка, добавленная к люстре из двух лампочек, даёт значительный кажущийся прирост яркости.

Иначе закон Вебера–Фехнера можно сформулировать следующим образом. Отношение приращения стимула к его абсолютной величине сохраняется постоянным, т. е. для больших значений абсолютного стимула нужен большой порог различения (дифференциальный порог).

Закон Вебера–Фехнера можно объяснить тем, что константы скорости химических реакций проходящих при рецептировании нелинейно зависят от концентрации химических посредников физических раздражителей или собственно химических раздражителей.

4. Некоторые сведения из теории информации и инженерной психологии

4.1. Количество информации

Количество информации можно определить как меру неопределенности, снятую во время акта передачи информации.

Пусть x₁, x₂, …x_n – возможные события.

Р. Хартли в 1928 году предложил измерять количество информации с помощью энтропии Н, которую следует вычислять по формуле:

Н=log(m) ,

т.е. как логарифм от количества m возможных исходов.

Клод Шеннон предложил эту формулу модифицировать с учетом различных вероятностей P₁, P₂, …P_n возможных исходов:

,

где вероятности исходов подчиняются нормирующему правилу: .

Количество информации – это разность между энтропией, которая

была до акта передачи, и той энтропией, которая осталась после него:

J = H₁ – H₂

В том случае, когда после акта передачи информации неопределенность полностью снята, т.е. при Н₂=0

J=Н_1.