Маскировка и усталость
Когда мы говорим, что мы слышим сразу два тона, то это свидетельствует о том, что акустический стимул разлагается на составные части, ибо, сотя колебания воздуха, действующие на барабанную перепонку, являются слиянием звуковых волн, идущих из двух различных источников, они в то же время физически представляют собой не два звука, а один. Примечательно и то, что наш слуховой механизм может разлагать составной акустический стимул на компоненты и что мы можем описать громкость, высоту звука или локализацию одного компонента, игнорируя при этом другие.
Такой анализ не является, однако, совершенным. Слабый звук будет слышим в тихой комнате, а не в шумной, где он маскируется этим шумом. Таким образом, маскировка представляет собой явление, обратное анализу. Она затрудняет выделение слухом отдельных звуков и различение между отсутствием и присутствием одного из них.
Степень, до которой один компонент звука маскируется другим, обычно определяется путем измерения двух порогов. Назовем маскирующую часть первичным компонентом, а маскируемую - вторичным. Сначала определяем интенсивность, при которой вторичный компонент только едва слышим в присутствии первичного; это - порог маскировки. Затем определяем интенсивность, при которой вторичный компонент начинает прослушиваться, когда он звучит один. Она и определит величину абсолютного порога.
Отношение этих двух интенсивностей, выраженное в децибелах и представляемое как сдвиг порога, будет принято как мера маскировки.
Маскировка чистых тонов чистыми тонами. Вегель и Лэйн (1924) изучали процесс маскировки одного чистого тона другим. В основном они работали с одним испытуемым, но исследовали широкий диапазон частот я интенсивностей. Результаты их работы показаны на фиг. 14 и 15. На фиг. 14 видно, что происходит, когда первичный тон, 1200 гц, 80 дб над порогом, маскирует вторичный тон другой частоты и интенсивности. Когда вторичный тон выше своего порога маскировки, то ощущение не может быть описано как два тона, оно осложняется присутствием биений, субъективных гармоник и комбинационных тонов. Более подробные результаты проиллюстрированы на фиг. 15, где показано, насколько сдвигается порог вторичного тона при включении первичного тона.
Фиг. 14. Различия в чувствительности, вызванные двухкомпонентным тоном. Первичный компонент представляет собой синусоиду 1200 гц, 80 дб над порогом; вторичный компонент представляет синусоиду изменяющейся частоты, а уровень чувствительности откладывается по оси ординат. Когда вторичный компонент опускается ниже жирной кривой, он маскируется. Когда, однако, вторичный компонент находится выше своего порога маскировки, то слуховая чувствительность может быть очень сложной, как это видно из надписей в различных частях графика (из Флетчера, 1929; по данным Вегеля и Лэйна, 1924).
Относящиеся к маскировке основные положения, представленные на фиг. 14 и 15, следующие: 1. Маскировка, относящаяся к тонам средних частот, имеет тенденцию больше увеличиваться для тонов соседних частот, чем для тонов, которые значительно удалены на шкале частот. 2. Низкочастотные тоны эффективно маскируют высокочастотные, в то время как последние менее эффективны для маскировки низкочастотных тонов. 3. Скорость возрастания эффекта маскировки по мере повышения интенсивности маскирующего тона зависит от частот тонов. Когда в одно ухо направлен маскируемый тон, а в другое - маскирующий, то эффект маскировки при этом очень незначителен (Вегель и Лэйн, 1924). Данное обстоятельство объясняется в основном рассеянием маскирующих колебаний вокруг головы слушающего (Бекеши, 1948).
Маскировка чистых тонов белым шумом. Как мы уже видели (см. фиг. 2, E), белый шум включает компоненты всех звуковых частот, звучащий одновременно. Когда чистый тон звучит на фоне белого шума, он сразу же маскируется маскирующими тонами (Вегель и Лэйн). Следует ожидать, конечно, что последовавшая маскировка является функцией частоты маскирующего звука в значительно меньшей степени, чем маскировка, произведенная одним чистым тоном.
Фиг. 15. Маскировка вторичных компонентов первичными. Частота первичного компонента Fp указана для каждого графика, а частота вторичного компонента указана на каждой кривой. Увеличение эффекта маскировки по мере повышения интенсивности Fp выражается почти линейно только тогда, когда оба компонента приблизительно равны по частоте (из Флетчера, 1929; по данным Вигеля и Лэйна, 1924).
Данное положение подтверждается результатами экспериментов Хокинса и Стивенса (1950), представленными на фиг. 16. Самый нижний контур представляет собой кривую абсолютного порога, а монауральные пороги чистых тонов, слышимые на фоне белого шума, показаны другими контурами. Параметром в данном случае является интенсивность шума, выраженная в единицах - уровень шума за один период. Уровень шума за один период, или спектральный уровень, как он часто называется, представляет собой количество звуковой энергии в небольшой части шумового спектра, который лежит между двумя частотами, отстоящими друг от друга на 1 период. Поскольку диапазон шума был однородным в пределах частоты, опре-деляемой наушниками, общая энергия шума равняется уровню на 1 гц, умноженному на общую ширину полосы.
Фиг. 16. Порог маскировки для чистых тонов на фоне белого шума. По оси ординат - звуковое давление, которого должна достичь синусоида, чтобы быть слышимой на фоне беспорядочных шумовых флуктуации. Уровень шума указан в качестве параметра.
Фиг. 17. Зависимость между маскировкой, создаваемой белым шумом, и эффективным уровнем шума. Эффективный уровень представляет собой количество шумовой энергии в узкой полосе частот - критической полосе (см. текст), группирующейся около частоты маскируемой СИНУСОИДЫ. Он выражается в децибелах по отношению к абсолютному порогу (в единицах энергии) при указанной частоте. Когда интенсивность дается в эффективных уровнях, тогда функция, показанная на графике, не зависит в основном от частоты маскируемой синусоиды (по Хокинсу и Стивенсу, 1950).
Так как маскировка представляет собой сдвиг порога, вызванный маскирующим звуком, то из фиг. 16 можно понять, в какой мере белый шум заданной интенсивности маскирует чистый тон заданной частоты, если учесть смещение контуров порога маскировки и абсолютного порога. На фиг. 16 видно, что смещение начинается в левой стороне графика, увеличиваясь к центру. Однако, независимо от того, какова частота маскируемого звука, с увеличением интенсивности звука степень маскировки возрастает почти с постоянной скоростью. Зависимость, между маскировкой и интенсивностью шума показана на фиг. 17.