Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сенсорные и перцептивные процессы. Учебное пособие
.pdf
Измерение и расчёт некоторых характеристик стимула 121
Амплитуда звуковых (механических) колебаний – это давление p, со-
здаваемое звуковой волной, которое измеряется в паскалях
1
(Па) или
динах на кв. сантиметр (дин/см
2
); 1 Па = 10 дин/см22. Обычно уровень
звукового давления N, определяющий громкость звука, выражают в спе-
циальных логарифмических единицах – децибелах
3
(Дб):
N = 20 log
p
p
0
,
где p
0
– давление 20 мкПа, примерно равное нижнему абсолютному порогу синусоидального тона частотой 1000 Гц. Уровень звукового давления
может быть измерен прибором, называемым шумомером. В настоящее
время распространены доступные по ценам цифровые шумомеры, обеспечивающие приемлемую точность измерений.
Рисунок 3.11: стандартные кривые равной громкости чистых тонов при прослушива-
нии в условиях свободного звукового поля
1
В честь Блеза Паскаля (1623–1662) – великого учёного, изобретателя, философа и литератора.
2
Это устаревшая единица, тем не менее она встречается даже в сравнительно современной
психологической литературе (напр., [27]).
3
Единица измерения бел названа в честь А. Г.Белла. См. сноску к 2.1.4.
122 Методический справочник
Субъективная громкость измеряется в сонах, уровень громкости –
в фонах. Эти единицы были предложены Стивенсом и получили широкое
распространение, хотя и не были включены в Международную систему
единиц (СИ). Фон – относительная единица, привязанная к Дб, смысл её
заключается в учёте особенностей чувствительности слуховой системы
к разным частотам. Перевод Дб в фоны нетривиален; он регламентируется ГОСТ Р ИСО 226 – 2009 и может осуществляться по кривым равной
громкости (рис. 3.11
1
).
Сон связан с интенсивностью звука законом Стивенса:
J = kI
1
3
,
где k – зависящий от частоты коэффициент, I – интенсивность, или сила, звука. Известны формулы для перевода фонов в соны и обратно [29,
с. 207].
В свою очередь интенсивность звука является энергетической величиной и характеризует мощность, передаваемую через участок плоскости,
перпендикулярной направлению распространения звуковых волн. Интенсивность I измеряется в ваттах на кв. метр (Вт/м
2
) и может быть вы-
ражена как
I =
p
2
Z
S
,
где Z
S
– удельное акустическое сопротивление упругой среды, выражае-
мое в паскаль-секундах на метр (Па·с/м). Удельное сопротивление можно рассчитать как произведение значения плотности среды на скорость
звука в среде (напр., [24]). Z
S
является табличной величиной.
Коротко обозначим проблемы, с которыми может столкнуться исследователь при работе со звуковым оборудованием. Во-первых, звуковые
карты современных ПК могут давать довольно существенную (по опыту авторов, до секунды) случайную задержку при выводе сигналов; вовторых, во всех звеньях звуковоспроизводящего тракта могут иметь место амплитудно-частотные искажения. Задержка критична, например,
при регистрации слуховых вызванных потенциалов; в этом случае удобно использовать внешние средства синхронизации ЭЭГ и стимуляционной последовательности, в частности, микрофоны, сопряжённые с каналом синхронизации ЭЭГ-усилителя. Амплитудно-частотные искажения,
1
Рисунок из [28, с. 8].
Некоторые психофизические методы и исследовательские приёмы 123
накладываясь на частотную чувствительность человеческого слуха, могут сделать невозможным проведение аудиометрического исследования
и т. д. Как правило, определяющий вклад в их формирование вносит звуковоспроизводящее устройство – колонки или наушники. В случае, если
амплитудно-частотная характеристика устройства известна, можно вносить коррективы в амплитуду звука, основываясь на ней, однако доверять
заявленным производителем данным следует с большой осторожностью.
При наличии соответствующей аппаратуры (как минимум, шумомера),
надёжней будет выполнить калибровку. Клинические системы калибруют обычно с использованием профессиональных инструментов типа «искусственное ухо» и «искусственный мастоид». Для калибровки аудиосистем, предназначенных для научных исследований и выдающих звук на
колонки, можно использовать системы типа «искусственная голова».
3.4 Некоторые психофизические методы
и исследовательские приёмы
3.4.1 Классические пороговые методы
В «Основах физиологической психологии»1[30] Вундт в числе основ-
ных методов «психических измерений» чувствительности выделяет ме-
тоды градации, подробно рассматривая метод минимальных изменений,
метод средних градаций и метод средних ошибок. Вундтовское описание
психофизических методов сохраняет актуальность по сей день, и мы передаём его здесь в упрощённой форме, но с сохранением некоторых особенностей авторского изложения. Для лучшего понимания этого сложного
материала мы рекомендуем читателю также ознакомиться с введением
к гл. II практикума под ред. Крылова и Маничева [31, с. 33–39].
Метод минимальных изменений
Второе название этого метода, использовавшееся во времена Вунд-
та, – «метод едва заметных различий» (такое название ему дал Фехнер).
Вундт рассматривал данный метод как одновременно наиболее простой
1
Впервые на русском языке эта книга увидела свет в 1912 г.
124 Методический справочник
и наиболее универсальный, поскольку он позволяет найти «всѣ другия
величины, необходимыя для знанiя соотношенiй въ этой области, какъ
точку равенства двухъ ощущенiй и точку, гдѣ различiе ихъ считается
болѣе, чѣм едва замѣтнымъ» [30, c. 223].
Суть метода заключается в следующем: устанавливается такое
изменение интенсивности раздражителя, которое способствует возникновению изменения ощущения, едва достигающего границ восприятия.
Для этого незаметное различие постепенно увеличивают до тех пор,
пока оно не станет заметным, и наоборот – уменьшают заметное различие интенсивности раздражения, пока оно не станет незаметным. При
этом разностным порогом считается изменение раздражения, которое
приходится на центр между этими заметной и незаметной разностями,
полученное как среднее значение при многократном повторении опыта.
Применение метода в основном сводится к следующему:
1. Если назвать раздражение, для которого нужно найти порог различения, нормальным раздражением r, а переменное раздражение,
сравниваемое с нормальным, – сравниваемым раздражением r
, то-
гда величину r
усиливают до тех пор, пока она не начнёт восприниматься большей, чем r. Полученная точка отмечается, и, после повторного усиления r
, величину раздражения начинают уменьшать
до r
= r, затем немного перейдя за эту точку равенства. Таким об-
разом, получают две величины (r
o
и r
o
)1и рассчитывают их средний
показатель ro=
r
�
o
+r
��
o
2
.
2. После этого от точки равенства r
= r постепенно уменьшают r, до
тех пор, пока она не начнёт восприниматься меньшей, чем r (получим величину r
u
), а затем «возвращаются назад», получая, по анало-
гии с пунктом 1, величину r
u
. Среднее арифметическое полученных
величин также вычисляется: r
u
=
r
�
u
+r
��
u
2
.
3. Получают величины верхнего Δr
o
= ro− r и нижнего Δru= ru− r
порогов различения.
Чтобы устранить постоянные ошибки (возникающие вследствие из-
менения положения раздражителей: в пространстве и времени – в опы-
1
В формулах Вундт использовал сокращения «o» и «u» – от нем. ober и unter. Здесь и в последующих разделах мы будем придерживаться обозначений, используемых Вундтом, при необходимости
давая пояснения.
Некоторые психофизические методы и исследовательские приёмы 125
тах над зрением и осязанием; во времени – в опытах над слухом), такие
серии опытов для получения порогов для каждого r нужно проводить
многократно. Согласно Вундту, «гдѣ возможны различныя положенiя въ
пространствѣ или времени, тамъ слѣдуетъ отдѣльно опредѣлять какъ r
o
,
такъ и r
u
для каждаго положенiя въ пространствѣ и времени, а затѣмъ
изъ всѣхъ этихъ опредѣлений выводить среднее» [30, c. 225]. Если вследствие положения во времени возникает ошибка, заключающаяся в субъективном ощущении неравенства r и r
(при их объективном равенстве),
то следует так изменить метод, чтобы при каждом положении во времени
начинать измерения с точки субъективного равенства (которую каждый
раз предварительно определяют).
Если полученные верхний и нижний пороги различения остаются постоянными и равны друг другу по величине – это означает постоянство
абсолютной разностной чувствительности. Если же их величины изменяются с увеличением r, при этом немного отличаются для отдельного r, то
изменение разностной чувствительности оказывается столь ничтожным,
что его можно считать средним порогом различения: Δr =
Δro+Δr
u
2
. То-
гда величина оценки раздражения рассчитывается следующим образом:
R = r
o
− Δr, а величина разности оценок – по формуле Δ = R − r =
0, 5(Δro− Δru); если величина Δ является положительной, то выража-
ет слишком высокую оценку раздражителя, отрицательная же говорит
о слишком низкой его оценке.
При условии значительного различия величин верхнего и нижнего разностных порогов, например, при их возрастании в геометрической прогрессии, следует воспользоваться следующими формулами:
R =
√
ro· ruи Δ =√ro· ru−r. Таким образом, в данном случае должен
учитываться закон, по которому происходит изменение чувствительности.
Если измерения проводились многократно в постоянных условиях,
можно рассчитать их стандартное отклонение A
m
1
: при количестве
измерений n, средней величине Δ и отдельных величинах измерений
Δ
1
, Δ2, Δ3, . . . Δ
n
Am=
(Δ−Δ1)2+(Δ−Δ2)2+...+(Δ−Δn)
2
n−1
.
1
От нем. Abweichung – отклонение и Mittel – среднее. Обычно в наше время выборочную оценку
стандартного отклонения обозначают s.
126 Методический справочник
Для снижения влияния на исследование ошибки ожидания (заключающейся в более вероятном предположении о разности ощущений исходя из
уже известной разности раздражений), следует, по мнению Вундта, выбирать адекватную определяемому разностному порогу величину ступеней
в измерениях (не слишком большую и не слишком маленькую). Если абсолютный порог различения остаётся неизменным, можно использовать
одну и ту же их величину. В ином случае эту величину варьируют пропорционально порогу различения: если при постоянстве относительного
порога для исходного раздражения r
1
выбрана величина ступени δ1, то
раздражителю r
2
должна соответствовать δ2=
r
2
r
1
и т. д. [30].
Метод средних градаций
Суть метода средних градаций, называемого также методом вполне
заметных различий, по мнению Вундта, более всех остальных методов
психических измерений подходит к практическим попыткам оценки чувствительности. Например, пока человек оценивает два возникших ощущения, он может только определить, насколько одно из них (сильно либо
слабо) отличается от другого. Если же требуется сравнить три ощущения, то в таком случае легко различить, ближе ли «центральное» ощущение (находящееся между более сильным и более слабым по интенсивности) к одному из оставшихся, либо оно является «равноудалённым».
Чтобы определить данную «точку» ощущения, оценивают раздражение, ощущение которого находится существенно ниже центрального, «поднимают» до середины и повторно усиливают, затем, возвращаясь
назад, ищут повторно центральное положение. После этого рассчитывают среднее значение из полученных двух оценок и проверяют
результат путём многократных повторений эксперимента. При нескольких начальных раздражениях таким образом можно определить шкалу
раздражений, а также ощущений, «отдѣльные члены которой отдѣлены
другъ отъ друга равными промежутками» [30, с. 229].
В целом, можно говорить о том, что рассматриваемым методом определяется ряд отношений раздражения и, следовательно, измеряются эти
отношения, которым соответствуют равноценные различия в ощущениях (
r
1
r
2
,
r
2
r
3
,
r
3
r
4
. . .). Из трёх раздражений (r1, r2, r3) постепенно, действуя
по аналогии с методом минимальных изменений, варьируют r
2
для того,
Некоторые психофизические методы и исследовательские приёмы 127
чтобы найти точку, где данное раздражение будет занимать центральное
положение между двумя прочими.
Как вариации данного метода Вундт описывает методы неправильных
изменений среднего раздражения и двойных раздражений.
1. Метод неправильных изменений среднего раздражения заключается
в предъявлении (в восходящей и нисходящей последовательностях)
трёх раздражений r
1
, r2, r3; только второе из них варьируется, причём в произвольном порядке, в пределах, обозначенных остальными
двумя раздражениями. Если оценки r
2
«выше центрального значения» обозначать o, «ниже» – u, а «посередине» – m, то все ответы
можно разделить на два типа: o
= o +
m
2
и u= u +
m
2
. При этом
середина «между ощущенiями при раздраженiяхъ r
1
и r2будетъ со-
отвѣтствовать раздраженiю r
m
, для котораго изъ большого числа
наблюденiй получится o
= u=
n
2
, если черезъ n обозначить общее
число оцѣнокъ» [30, с. 230]. Величину r
m
при этом можно рассчитать
по формуле
r
m
=
ra(
n
2
−u
�
b
)+rb(u
�
a
−
n
2
)
u
�
a
−u
�
b
,
где r
a
и rb– величины r2, образующие минимальный интервал, со-
держащий r
m
; u
a
и u
b
– величины uдля raи rb.
2. Методом двойных раздражений ищут такое раздражение R
1
при исходном раздражении R, которое вызывает вдвое более сильное ощущение. Величину R
1
находят методом минимальных изменений, при
этом испытуемый основывает свои оценки на прежних сенсорных
впечатлениях. Например, если ощущения E
1
и E2связаны с раздра-
жениями R
1
и R2, и для испытуемого E1/E2= 1/2, то для двух
других ощущений он может при неизвестности соответствующих им
раздражений сформировать такие же отношения. Вундт рекомендует использовать этот метод с большой осторожностью и указывает
на то, что многие наблюдатели вообще не могут уверенно судить
о «двойных ощущениях» [30, с. 231]
1
.
1
Логика метода двойных раздражений приближает его к методам прямой оценки, которые,
в частности, применял Стивенс.
128 Методический справочник
Метод средних ошибок
Метод средних ошибок1, называемый также методом установления
равенства, основан на положении о том, что чем меньше разность между
раздражениями, которые уж´е заметны в ощущении, тем меньше разность
между раздражениями, которые в ощущении уже незаметны. Из этого
тезиса исходит предположение, согласно которому точность, с которой
изменяется второе раздражение для установления его равенства с первым, обратно пропорциональна величине порога различения, а также
среднему отклонению отдельных измерений. А так как эта точность будет
тем выше, чем меньше разница в ощущениях, то и разностная чувствительность будет обратно пропорциональна допущенной ошибке.
Величины, которые указывают на размер наблюдаемой ошибки, можно получить только при многократном повторении опыта, поскольку, по
мнению Вундта, результат каждого отдельного случая зависит от множества факторов, в том числе от постоянно изменяющегося состояния
сознания испытуемого.
Полученное из многократно проведённых опытов среднее значение
всех ошибок является средней ошибкой, которую можно представить двумя составными частями: постоянной средней ошибкой (зависит от положения сравниваемых ощущений в пространстве и времени и имеет положительную или отрицательную величину) и переменной средней ошиб-
кой (состоит из равных по величине положительной и отрицательной
ошибок). Разностная чувствительность обратно пропорциональна переменной средней ошибке, поэтому её можно вычислить из общей средней
ошибки путём исключения величины постоянной ошибки (т. е. влияния
положения раздражения в пространстве и времени).
Обоснование процедуры установления равенства заключается в следующем. Если нужно найти раздражение r
, субъективно равное эталон-
ному r, то следует понимать, что величина r
окажется больше или меньше r, соответственно, сделанная ошибка будет иметь положительную или
отрицательную величину: F = r
− r. При n опытах из ряда сделан-
ных ошибок F (F
1
, F2, F3. . .) вычисляется как среднее арифметическое
общая средняя ошибка F
n
, причём знаки ошибок не учитываются. От-
1
Этот метод предполагает использование двух стимулов – эталонного и подстраиваемого под
эталон – и на профессиональном жаргоне исследователей называется «подравниваниями».
Некоторые психофизические методы и исследовательские приёмы 129
дельные переменные ошибки рассчитываются по формулам f1= Fn−F1,
f
2
= Fn−F2, f3= Fn−F3и т. д. Среднее арифметическое из получивших-
ся значений будет являться переменной средней ошибкой f
n
. Её величина обратно пропорциональна разностной чувствительности. Постоянная
средняя ошибка C
n
вычисляется по формуле среднего арифметического
из разностей r− r, в этом случае с учётом знака.
Полученная постоянная средняя ошибка C
n
, в свою очередь, включает
в себя две составные части: кажущуюся постоянную ошибку C
s
(может
быть исключена через комбинацию измерений при разном положении во
времени и пространстве, т.к. возникает, по сути, из этого положения)
и действительно постоянную ошибку C, которую можно получить путём вычитания C
s
из найденной Cn. Действительно постоянная ошибка,
по утверждению Вундта, показывает, насколько преувеличена/преуменьшена оценка r: «она соотвѣтствуетъ полученной при методѣ минимальныхъ измѣненiй разности оцѣнокъ Δ, но при этомъ вслѣдствiе различныхъ условiй опыта должна быть меньше Δ» [30, c. 233].
Варьирование переменного раздражителя может осуществляться
в двух вариантах – «иррегулярном» (без строгой системы) и «регулярном» (как в методе минимальных изменений).
3.4.2 Методы современной психофизики
и парадигма взаимодействия
Психофизическая теория обнаружения сигнала (напр., [32]) су-
щественно расширила методический арсенал исследователя сенсорных
и перцептивных процессов. Среди неклассических методов, нашедших
применение в современной психофизике, довольно часто используются
метод двухальтернативного вынужденного выбора, метод «Да – нет»
и его модификация – метод оценки. Теоретические предпосылки использования этих методов несколько отличаются от тех, на которых
строилось классическое психофизическое исследование: считается, что
испытуемый выступает в роли активного субъекта принятия решения
о наличии или отсутствии полезного сигнала, а не в роли простого
приёмника с фиксированным порогом срабатывания (по [33]).
130 Методический справочник
Перед испытуемым ставится задача обнаруживать требуемый признак в потоке предъявляемых стимулов: каждое предъявление испытуемый относит к одному из вариантов – есть признак / нет признака, –
через установление соответствия («правило принятия решения») между особенностями ощущения, возникающего при предъявлении стимула,
и выбираемым решением. Соответствие может быть скорректировано как
под влиянием предварительно данной субъекту информации о частоте
последующих предъявлений сигнальных / пустых стимулов, так и через
обратную связь как оценку правильности решений, принимаемых испытуемым (по [33]).
Вышеперечисленные методы имеют и свои особенности, которые мы
кратко обозначим здесь. Обращаем внимание читателя на то, что для
полноценного знакомства с методами следует как минимум обратиться
к источникам [32, 33].
1. В методе «Да-Нет» используют значимый и незначимый стимулы.
Их предъявляют один за другим через определенные временн ´ые
интервалы, постоянные или случайно варьируемые. При обнаружении сигнала респондент отвечает «да», если не обнаружил – «нет».
Предъявление стимулов осуществляется также в случайном порядке. Это означает, что каждое последующее стимульное предъявление может быть как пустым, так и сигнальным вне зависимости от
предыдущего. Обработка результатов возможна, в частности, на основе анализа четырехклеточной матрицы ассоциации, в которую экспериментальные исходы могут быть сгруппированы. Так, поля матрицы будут заполнены частотами ответа «да», если сигнал был; «да»,
если сигнала не было; «нет», если сигнал был; «нет», если сигнала
не было.
2. Метод оценки очень похож на «Да-Нет» с тем существенным отличием, что после каждого предъявления вместо «да» или «нет» респондент сообщает о степени его уверенности в отсутствии либо наличии
сигнала («уверен, что сигнал был», «не могу определить», «уверен,
что сигнала не было», «скорее не было, чем был» и т. д.).
3. Метод двухальтернативного вынужденного выбора предполагает
предъявление стимулов парами, следующими одна за другой, либо
единовременно, но с пространственным разделением. Респондент
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]