Вопрос 9. Восприятие высоты звука. Высота

Как следует из главы 12, высота тона — это субъективный психологический па­раметр слуха, определяющий то, насколько высоким или низким он кажется слу­шателю. Высота тона преимущественно зависит от частоты, но не только от нее. Как правило, высокочастотные звуки воспринимаются как высокие, а низкочастот­ные — как низкие. Однако между частотой звука и его высотой нет простой линей­ной зависимости.

Шкала количественной оценки высоты звуков (мел). Связь между высотой звука и его частотой была определена с помощью внесистемной единицы высоты звука, названной мел, и специального психофизического метода шкалирования, известного под названием метода фракционирования. По определению неким стандартом ощущения высоты звука принято ощущение, вызываемое тоном с частотой 1000 Гц и уровнем интенсивности 40 дБ, высоте ко­торого присвоено численное значение 1000 мел. Метод фракционирования, ис­пользующий стандарт с частотой 1000 Гц, заключается в следующем. Испытуемо­му поочередно предъявляют два тона, интенсивность звучания которых постоянна во времени, что же касается частоты этих тонов, то фиксированное значение имеет частота только одного из них. Испытуемый изменяет частоту второго звука до тех пор, пока его высота не будет восприниматься им как равная какой-то части высо­ты звука с зафиксированной частотой, например его половине. Поскольку высота звука с частотой 1000 Гц равна 1000 мел, частота звука, который кажется наблюда­телю в два раза менее высоким, оценивается в 500 мел. Аналогичным образом вы­сота звука, который воспринимается как в два раза более высокий, чем звук с ча­стотой 1000 Гц, оценивается в 2000 мел, а того, который кажется в три раза более высоким, — в 3000 мел. Распространение этой процедуры на другие частоты и экстра­поляция результатов приводит к построению шкалы частота — высота, представ­ленной на рис. 13.4 и показывающей, сколько мел соответствуют той или иной ча­стоте. Обратите внимание на то, что единственный тон, для которого численные значения частот и мел равны, — это звук с частотой 1000 Гц (по определению).

Рис. 13.4. Зависимость высоты тона от его частоты

Высота выражена в мелах, а частота - в герцах.

Кривая показывает, как изменение частоты звука влияет на восприятие его высоты. Обратите внимание на неравномерность возрастания высоты тона при увеличении его частоты: в диапазоне частот до 1000 Гц воспринимаемая высота тона растет быстрее, чем для частот более 1000 Гц. Шкала частот - логарифмическая.

Шкала количественной оценки высоты, единицей которой является мел, сви­детельствует об отсутствии линейной зависимости между частотой и высотой. Известно, что высота тонов с частотой менее 1000 Гц возрастает быстрее, чем час­тота, а высота тонов с частотой более 1000 Гц — медленнее, чем частота Иными словами, для звуков с частотой более 1000 Гц требуется более существенное изме­нение частоты для того, чтобы изменилась высота, чем для звуков с частотой ме­нее 1000 Гц. Как видно из рис. 13.4, тоны, высота которых равна 500,2000 и 3000 мел и которые воспринимаются: первый как в два раза менее высокий, второй как в два раза более высокий, а третий как в три раза более высокий, чем стандартный тон с частотой 1000 Гц, имеют частоты, равные примерно 400,3000 и 10 000 Гц соответ­ственно. (Хотя шкала, единицей которой является мел, и полезна, поскольку по­зволяет упрощенно выразить взаимосвязь частоты и высоты относительно простых звуков, в музыкальной практике она не очень эффективна.)

Высота и интенсивность

Влияние интенсивности на высоту относительно чистых тонов поддается измере­нию. Стивене с помощью одного наблюдателя, прошедшего специальную подготов­ку, провел ставшее классическим исследование, в котором определил влияние ин­тенсивности на высоту тонов 11 частот в диапазоне от 150 до 12000 Гц (Stevens, 1935). Он последовательно предъявлял наблюдателю два тона, частоты которых отличались лишь незначительно, и наблюдатель таким образом подбирал интен­сивность одного из них, чтобы они воспринимались как равные по высоте. Таким образом, у наблюдателя была возможность компенсировать разницу в частотах По мере возрастания частоты (для тонов с частотой 3000 Гц и выше) высота тона поддерживалась постоянной за счет снижения его интенсивности. Напротив, по мере возрастания частоты тонов с частотой 500 Гц и ниже их высота поддержива­лась на постоянном уровне за счет увеличения интенсивности. Характер зависи­мости высоты звука от его частоты, выявленный этими разными способами, таков: При увеличении интенсивности высота высокочастотных тонов возрастает, а низ­кочастотных — снижается. Влияние интенсивности на высоту тонов со средними частотами (в диапазоне 1000-2000 Гц) минимально (см. также Gulick, 1971).

Прежде чем завершить специальное обсуждение громкости и высоты, стоит подчеркнуть различие между физическими и психологическими параметрами аудиального стимула. Важно не путать физические свойства звука — его интенсив­ность (или амплитуду) и частоту (и сложность) — с такими его психологическими свойствами, как громкость и высота (и тембр). Это совершенно разные характери­стики звука. Более того, несмотря на то что между интенсивностью и громкостью, так же как и между частотой и высотой звука, существуют важные зависимости, у нас была возможность убедиться в том, что эти зависимости отнюдь не просты. Например, двукратное увеличение интенсивности не удваивает громкости, а дву­кратное увеличение частоты не удваивает высоты звука. Далее, как следует из кон­туров равной громкости (рис. 13.3), изменение частоты звука сказывается не толь­ко на его высоте, но, возможно, и на его громкости. Данные о физических и психологических свойствах звука, а также о единицах их измерения обобщены в табл. 13.1.