Слуховой последовательный образ
Многих исследователей всегда интересовала проблема слухового последовательного образа, аналогичная той же проблеме в области зрения. Наиболее сравнимым явлением при этом является звон в ушах, то есть неприятное ощущение, которым часто сопровождается воздействие оглушающих звуков; однако длительный звон, не прекращающийся целые часы, является патологическим по природе и в области слуха может быть сравнен скорее с точками перед глазами, чем с истинным последовательным образом.
Фиг. 26. Характеристика слухового последействия. А - зависимость последующего эффекта от продолжительности и интенсивности предварительного слухового стимула; В - чтобы создать, постоянную длительность последействия . эффекта (2 сек), интенсивность и продолжительность предварительного стимула (140 гц) должны быть взаимосвязаны так, как показано на кривой (по Розенблиту и др., 1947).
Последовательный образ как последующий эффект акустического стимула, наблюдаемый Розенблитом и др. (1947), представляет собой большой интерес, хотя, вероятно, не с технической точки зрения. После восприятия на слух в течение нескольких секунд ряда коротких импульсов (ср. фиг. 2,С) слушающий обнаруживает, что знакомые ему шумы становятся иными. Они. начинают звучать слитно или приглушенно, как если бы они были промодулированы необыкновенным образом. Это явление наблюдается после прекращения действия импульса, и действие его сохраняется в течение нескольких секунд (фиг. 26, А) в зависимости от интенсивности и длительности импульсов. При наличии акустического стимула данное явление не обнаруживается, но оказывает свое действие почти на все известные звуки. Свойства, которые должен иметь звук, содержащий этот "последующий эффект", еще не ясны, но установлено, что звук должен иметь сравнительно сильные высокочастотные компоненты и что общее звуковое давление должно подвергаться внезапным изменениям около 100 раз в секунду.
Биения, слуховые гармоники и комбинационные тоны
Если мы производим слуховое раздражение уха двумя синусоидами одинаковой интенсивности и постепенно увеличиваем расстояние между ними по шкале частот, то обнаруживаем, что звук проходит четыре стадии (Уивер, 1929). Сначала слышится одинарный "субъективный" звук, громкость которого возрастает и убывает. Когда разница между частотами достигает 6-7 гц, мы перестаем различать эти усиления и ослабления: звук приобретает перемещающийся пульсирующий характер, подобно вибрациям скрипки. При разнице 25 гц мы не различаем больше отдельных вибраций и звук приобретает оттенок шотландского картавого звука "эр". Эта третья стадия длится до тех пор, пока две синусоиды разделены частотным интервалом Df, показанным на фиг. 19 кривой, обозначенной "биения", которая нанесена согласно данным Мейера (1894). В четвертой, и последней, стадии испытуемый слышит два ровных тона, и если синусоиды интенсивны, то он слышит смесь различных гармоник и комбинационных тонов.
Согласно широко принятой теории Гельмгольца, мы слышим биение только потому, что механизм улитки обеспечивает несовершенный частотный анализ. Основным условием для возникновения биения является то, что два частотных компонента стимулов воздействуют на перекрывающие Друг друга участки основной мембраны. В области перекрывания два колебания накладываются одно на другое и форма вибрации будет, идентична показанной на фиг. 3. С другой стороны, за пределами области перекрывания колебания в основном являются характерными для одинарного частотного компонента.
Вопросы биения и разностные тоны всегда рассматривались как явления, тесно связанные друг с другом, поскольку они характеризуются той жe самой частотой периодичности (ср. Боринг, 1942). Тем не менее процессы, лежащие в их основе, совершенно различны.
Биения происходят всякий раз при перекрытии двух тонов. Комбинационные тона (из которых разностные тона образуют подгруппу) наблюдаются только тогда, когда два тона перекрывают друг друга в нелинейной Системе. Таким образом, при рассмотрении разностных тонов мы подходим к общему вопросу нелинейных эффектов слуха (см. гл. XXVI).
Характерно, что на выходе нелинейной цепи имеются частотные компоненты, не присутствующие на входе. Это показано на фиг. 27, где видно, что вход представляет собой тон одной частоты: на выходе имеются частоты, которые являются целыми множителями частоты на входе. Последние называются гармониками или обертонами. Когда вход состоит из двух бьющихся тонов, то выход включает не только две входные частоты; но и их гармоники и компоненты, частоты которых представляют собой суммы и разности входных частот и их целых множителей.
Фиг. 27. Нелинейное искажение в звукопередающем аппарате уха. Путем проецирования точек входной волны на кривую характеристики; а затем на соответствующее месторасположение (во времени) в графике выхода мы устанавливаем, что синусоидальный сигнал на входе трансформирован в сложный сигнал на выходе. Последний можно разложить на устойчивый компонент (пунктирная линия 0) и гармоники входной частоты (пунктирные линии 1, 2, 3).
Периферийный слуховой механизм является нелинейным тогда, когда он возбуждается колебаниями большой амплитуды. Как оказалось, нелинейность по своему типу является такой же, какая показана на фиг. 27. Поэтому следует ожидать, что, когда интенсивность акустического стимула станет достаточной, чтобы "возбудить" систему в криволинейном участке, резонансный механизм разложит сложный сигнал на составляющие, и это даст возможность слышать высоты звуков, соответствующие перемноженным комбинационным частотам стимулов.