Вопрос 13. Монауральные и бинауральные признаки локализации источника звука.

Примечание: краткий конспект. Цитата из Википедии приведена по причине запутанности и сложности объяснения в учебнике. Курсив – комментарии конспектирующего, от которых она, к сожалению, все же не удержалась.

Для того, чтобы точно определить местоположение источника звука, надо определить его направление и удаленность. Источники это информации – монауральные и бинауральные признаки.

Монауральные признаки

- восприятие стимула только одним ухом

- полезно для приблизительной оценки удаленности (возможна также некая рудиментарная форма локализации звука)

Признак удаленности – интенсивность звуковой волны (громкость): громче звук – ближе источник; из двух звуков ближе тот, который громче; звук затихает – источник удаляется (вы неподвижны)

Оценка удаленности движущегося источника звука зависит, приближается он или удаляется. Сложный звук, издаваемый приближающимся объектом, кажется нам более громким, чем аналогичный по громкости звук, издаваемый удаляющимся объектом.

Громкие (менее удаленные) звуки имеют большее перцептивное значение, чем слабые (Нейхофф). Приближающийся источник звука скорее чем удаляющийся может нести биологически релевантную информацию (опасность, еда, рок-н-ролл).

Эффект Доплера. Признак изменения расстояния между неподвижным наблюдателем и движущимся источником звука – изменение частоты и высоты звука.

«Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн» Википедия

Как определить направление звука, если вы – Ван Гог

Если звук повторяется или звучит довольно долго, вы можете повертеть головой. Чем ближе ваше бесценное ухо к источнику звука, тем он громче и наоборот.

Бинауральные признаки

- восприятие стимула обоими ушами

- использование аудиальной системы физического различия, которое возникает из-за того, что уши находятся в разных точках пространства (сравнение звуков, получаемых от одного источника и стимулирующих оба уха)

Информации, получаемой в результате бинауральной стимуляции, присущи признаки, помогающие локализации:

• Интерауральное различие во времени

Небольшая разница во времени, возникающая вследствие того, что звук достигает одного уха раньше, чем другого (если источник латерально смещен). Если источник звука равноудален от обоих ушей, интерауральное различие равно 0 и такая стимуляция называется дихотической. Различие во времени может быть ничтожно мало (даже 0,0001с или менее), но его как правило хватает для локализации. В основе этого явления скорее всего лежит нервный механизм, так как различие слишком мало, чтобы два индивидуальных звука были сознательно восприняты как два разных стимула (подтвердил Розенцвейг в экспериментах с кошками; связано с активностью в полушариях).

• Эффект предшествования

Тенденция слышать только единичный звук, локализация которого определяется временем прибытия первого звука. Звук от стационарного источника достигает ушей различными путями, непосредственно или после отражения от поверхностей и объектов. Несмотря на все эхо, создаваемые единственной волной, мы слышим один звук. Звуки, прибывшие позднее, вообще могут подавляться аудиальной системой, так как первый звук точнее укажет местоположение источника.

• Различие фаз

Длина низкочастотных волн превышает диаметр головы. Огибая голову, такие волны могут разойтись по фазе – волны стимулирующие правое и левое ухо могут находится в разных стадиях цикла компрессия-разрежение. При локализации звуков, частота которых превышает 1000 Гц, расхождение по фазе значения не имеет.

• Интерауральное различие в интенсивности

Преодолевая разные расстояния до левого и правого уха, звук не только стимулирует ближайшее ухо в первую очередь, но и стимулирует его интенсивнее, поскольку голова является препятствием и «экранирует звук». Влияние экранирующего эффекта возрастает по мере возрастания волновой частоты (уменьшения длины волны).

Таким образом, локализация низкочастотных звуков базируется преимущественно на различии во времени, а высокочастотных – на различии в интенсивности. Высокочастотные сложные звуки, содержащие различные гармоники, также могут быть локализованы на различии во времени.

В реальности низкочастотные и высокочастотные сложные звуки могут возникать одновременно (как правило), значит, успешная пространственная локализация звуков зависит от обоих механизмов (различие по времени и различие по интенсивности). Мы не ощущаем ни того, ни другого – в основе локализации звуков лежит скорее последовательность нейронных сигналов, чем сознательная оценка.

Интерауральное различие в интенсивности и симуляция глухоты

Когда оба уха стимулируются одном тоном, но стимуляция одного уха более интенсивная, человеку кажется, что звук приходит только со стороны уха, которое стимулируется сильнее. На этом основан тест на проверку симуляции глухоты.

Человек утверждает, что глух на левое ухо. Мы даем ему наушники, в правый подаем менее интенсивный звук, чем в левый. При нормальном слухе человеку будет казаться, что звук идет только из правого наушника. Действительно глухой на левое ухо человек будет слышать только негромкий звук из правого наушника, симулят же будет жаловаться что ничего не слышит.

Стереофонический эффект

Чтобы записать акустическую картину, точно воспроизводящую активное бинауральное звуковосприятие, нужно два диктофона поместить как можно ближе к слуховому каналу каждого уха (звуки сохранят все слышимые бинауральные различия). Записи воспроизводятся с помощью специальной аппаратуры через стереонаушники.

Современная стереофония основана на записи звуков, улавливаемых несколькими микрофонами (потом распределяется на два канала). Стереостимуляция создается почти исключительно за счет разности в интенсивности.

Движения головы

При бинауральной стимуляции с локализацией по горизонтали проблем не возникает. Сложности появляются, если источник звука расположен выше или ниже, особенно если он попадает на срединную плоскость (воображаемая вертикальная плоскость, проходящая посередине тела). Стимуляция в таком случае может иметь одинаковые интерауральные временные и интенсивностные различия (оба уха стимулируются одновременно). Эта проблема решается движениями головы вверх и вниз (как уже было показано в случае с монауральными признаками на примере Ван Гога). И вообще, хотите понять, откуда звук – двигайтесь.