Глава 11

ПСИХО АКУСТИК А

На протяжении всей истории психоакустики слу­ховая система рассматривается как измерительное устройство, преобразующее звуковой сигнал в набор величин, указывающих значения сигнала по так называемым субъективным признакам (высота, громкость, длительность и т. д.).

Психоакустика ставит своей целью изучение этого измеритель­ного устройства начиная с определения его формальных характе­ристик и кончая разработкой функциональной модели, т. е. выявлением принципов работы устройства и его логической структуры, определением параметров отдельных блоков.

Историю психоакустики принято разделять на два этапа, различающихся по техническим средствам и методам исследова­ния. Рубеж между ними проходит в 20-х годах нашего века.

На первом этапе был накоплен ряд весьма ценных наблюде­ний относительно особенностей восприятия довольно разнооб­разных сложных звуковых сигналов. Однако эти наблюдения имели преимущественно качественный характер, так как в то время еще не существовало возможностей точного измерения звука и точного управления его параметрами в широком диапазоне. Кроме того, сама достоверность наблюдаемого эффекта не под­вергалась статистической проверке. В роли наблюдателя выступал, как правило, сам экспериментатор, описывающий, как он слышит данный сигнал и как изменяется его восприятие при изменении сигнала. Основным теоретическим достижением первого этапа развития психоакустики является выдвижение Гельмгольцем (Helmholtz, 1863) гипотезы о том, что улитка работает как анали­затор, звуковых частот (звуковой спектрометр) с оТрантённой разрешающей способностью?

Второй этап в психоакустике начинается с работ Флетчера (Fletcher, 1929) и его сотрудников и характеризуется использо­ванием точной электроакустической аппаратуры для создания звуковых сигналов и для их измерения. Другой важнейшей осо­бенностью этого этапа является то, что для исследования восприя­

308

тия стал применяться психоакустический эксперимент по разли­чению и обнаружению сигналов. Выводы исследователя*относи­тельно восприятия сигналов стали основываться не на его соб­ственных слуховых ощущениях, а на анализе отношений между свойствами сигналов и статистическими характеристиками реак­ций испытуемых на эти сигналы. Такой подход позволил в даль­нейшем не ограничивать психоакустические исследования взрос­лым человеком, но распространить их на маленьких детей и на животных.

Первоначально основным направлением психоакустических исследований было определение формальных характеристик слуха, т. е. установление диапазона частот и интенсивностей звуков, воспринимаемых слухом, определение различительной (дифферен­циальной) чувствительности к различным физическим параметрам звукового сигнала. Необходимость измерения этих характеристик диктовалась не только тем, что они нужны для создания теории работы слуховой системы. Развитие психоакустики в огромной мере определялось и сейчас определяется практическими потреб­ностями техники, в частности техники связи, телефонии и радио­вещания. Прикладная цель измерения формальных характеристик слуха состояла в выяснении технических требований, которым должна удовлетворять аппаратура для передачи, приема и вос­произведения сигналов, адресуемых к слуху (речь, музыка и т. д.).

Определение на большом статистическом материале формаль­ных характеристик слуха позволило также сформулировать понятие «нормального слуха», необходимое медицине.

В отношении теории основная часть психоакустических работ продолжала разработку спектральных представлений, выдвинутых Гельмгольцем. Наибольшее распространение получила функцио­нальная модель, представляющая собой гребенку фильтров со связанными с каждым из фильтров нелинейными преобразова­телями и последующими интеграторами. Технические устройства, имеющие такую структуру, называются анализаторами парал­лельного типа, они широко применяются, в частности для анализа речевых сигналов (см. главу «Восприятие речи»). Принимая такую структуру модели, многие исследователи пытались различными экспериментальными психоакустическими методами определить параметры входящих в эту модель блоков, т. е. найти частотные характеристики фильтров (добротность, ширину полосы), харак­теристики нелинейного преобразователя, постоянную времени интегрирования. Наиболее последовательная трактовка психо­акустических данных с позиций такой спектральной модели содержится в работах Цвизлоцкого (Zwislocki, 1965), а также Цвикера и Шарфа (Zwicker, Scharf, 1965).

Естественно, что такая модель не может описать всего процесса восприятия не только сложных, например речевых сигналов, но и чистых тонов. Измерение высоты тона с помощью модели

309

логически предполагает дополнение ее блоком, осуществляющим выбор фильтра, на выходе которого наблюдается наибольший сигнал.

Для измерения громкости тональной посылки с помощью этой модели ее нужно дополнить пиковым прибором, считываю­щим максимальное значение сигнала на выходе интегратора.

Поэтому в лучшем случае такая спектральная модель может соотноситься только с начальными этапами обработки сигнала в слуховой системе.

Наиболее существенное изменение классических представле­ний о слухе как спектральном приборе произошло в результате работ Схоутена (Schouten, 1940с) и ряда других авторов, про­должавших и развивших начатое^ Схоутеном направление. Эти работы рассматриваются в разделе, посвященном механизмам восприятия высоты звука. Полученные результаты доказывают, что слуховая система использует информацию о тонкой времен­ной структуре сигнала, сохраняющуюся после фильтрации коле­баний в механических системах улитки. На основании этой инфор­мации принимается решение о высоте сложного звука.

В настоящее время считается общепризнанным, что слуховая система осуществляет какую-то комбинацию спектрального и временного (измерение периодичности) анализа звуковых коле­баний. Вопрос о том, как сочетаются эти два метода и каковы пределы действия каждого из них, пока остается открытым.

Характерной для психоакустики последнего десятилетия является концентрация внимания на исследовании восприятия сложных сигналов. Во-первых, стало очевидным, что сложные сигналы более удобны для исследования механизмов работы слуха, так как у них можно в значительной мере независимо изменять различные параметры. Во-вторых, исследование восприятия слож­ных сигналов приобрело прикладной интерес, так как появи­лась задача моделирования процесса распознавания слуховых образов (автоматическое распознавание речи, подводных шумов и т. д.). В-третьих, что очень существенно, использование вычи­слительных машин обеспечило как возможность синтеза слож­ных звуковых сигналов с произвольными и точно воспроизво­димыми характеристиками, так и возможность осуществления любой обработки (анализа) сложных сигналов. Это заставляет думать, что в настоящее время происходит переход к новому, третьему этапу в истории психоакустики, характеризующемуся использованием вычислительных машин для синтеза и анализа звуковых сигналов, а также для проверки различных гипотез (моделей) относительно работы слуховой системы.

В этих новых условиях опять оживляется интерес к природе психоакустического эксперимента. Для выбора наиболее удачной формы эксперимента и для анализа получаемых данных исследо­вателю необходимо понимать отношения, существующие между

310

слуховыми образами сигналов и внешними регистрируемыми в эксперименте реакциями на эти сигналы. Этот вопрос о связи между сенсорным образом сигнала и внешней реакцией рассма­тривается теорией психологических измерений.

Так как теория психологических измерений представляет собой достаточно самостоятельную, сложную и бурно развиваю­щуюся область психологии, изложение ее в рамках настоящей главы не представляется возможным. Мы вынуждены ограни­читься описанием только самых основ подхода и наиболее элемен­тарных моделей, с помощью которых можно пояснить такие важнейшие понятия психоакустики, как абсолютный и дифферен­циальный порог, субъективное равенство, субъективное расстоя­ние. Подробнее познакомиться с данной областью можно по сле­дующим работам, вышедшим на русском языке (Fraisse, Piaget, 1963; Галунов, 1969).

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ПСИХОАКУСТИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

В любом психоакустическом эксперименте иссле­дователь имеет дело с процессом отображения множества сигна­лов на множество наблюдаемых внешних реакций испытуемого (словесный ответ о звуке, двигательная реакция). В простейшем случае от испытуемого требуют (его обучают) реагировать на каж­дый единичный сигнал. В других случаях реакция связывается с определенным отношением между двумя последовательно предъ­являемыми сигналами. Например, испытуемый совершает одну реакцию, когда второй звук в паре громче первого, и совершает другую реакцию, когда второй звук в паре тише первого. В еще более сложном случае от испытуемого требуется реагировать на определенные отношения между двумя парами сигналов. Например, испытуемый должен определять, в какой из двух пар сигналов звуки больше отличаются друг от друга.

Модель, способная описать поведение испытуемого в психо­акустическом эксперименте, должна состоять по меньшей мере из двух звеньев. Первое звено обеспечивает преобразование сигнала в его слуховой образ, второе звено обеспечивает переход от слухового образа (или последовательности слуховых образов) ответной внешней реакции.

' Теория психологических измерений не занимается вопросами конкретной природы признаков, измеряемых слуховой системой, — это дело психоакустики. Постулируется, что такие признаки существуют и что результат измерения предъявленного звука по каждому отдельному признаку можно представить числом, отсчетом по некоторой шкале. Так как таких шкал (признаков) несколько, полный слуховой образ должен соответствовать набору чисел* и его можно представить как точку в многомерном про-

Ж

странстве. Предполагается, что шкала, соответствующая каж- дому признаку, является непрерывной.

Очень важное положение, принимаемое теорией, состоит в том, что значения сигнала по субъективным признакам флюкту- ируют, изменяются от одного предъявления сигнала к другому. Эти флюктуации отражают случайные ошибки слухового изме-

рения «внутренние шумы» слуховой системы как измеритель-

ного устройства. В ре- зультате каждому звуко- вому сигналу со строго постоянными физическими свойствами будет соответ- ствовать некоторое распре- деление его возможных значений по субъективным признакам. Обычно при- нимается, что по каждому из признаков значения сигнала образуют нормаль- ное-распределение и, сле- довательно, для описания этого распределения доста- точно узнать среднее зна- чение и дисперсию.

Рис. 109. Распределения зна- чений сигналов 5_Х и S₂ по субъективному признаку.

Z, — среднее значение сигнала по признаку Z. Оно соответствует среднему из всех тех значений Z, которые были бы получены в результате очень большого числа предъявлений S_lt и является наиболее вероятным значением Z при предъявлении сигнала Si; — сред­нее значение сигнала S₂ по признаку Z; остальные объяснения в тексте.

Реакции на единичные сигналы. Различение. Рассмотрим простой случай, когда человеку (или животному) предъявляются два различных сигнала 5_Х и 5₂; на первый из них он должен отвечать реакцией R_v на второй — реакцией Т?₂. Будем для про­стоты считать, что эти два сигнала различаются только по одному субъективному признаку Z и что дисперсии для обоих сигналов одинаковы. На рис. 109 показаны соответствующие этим сигна­лам распределения для случаев, когда 5₂ сильно отличается от *$_х и когда S ₂ приближен к 5_Х.

По условиям эксперимента испытуемый обязан в ответ на сиг­нал осуществить или реакцию Я_х или Л₂, т. е. на основании полученного им при слуховом измерении значения Z он должен выбрать или 7?_х или /?₂. Очевидно, что единственное разумное 312

поведение в такой ситуации будет заключаться в том, чтобы принять некоторое критическое значение а на оси Z и, если Z^a, выбирать Н_1? а если Z >* а, выбирать /?₂. Правило, опи­сывающее переход от измеренного значения сигнала к реакции, называется решающим правилом, а критическое значение (а) называется критерием.

Модель, включающая переход от и S ₂ к значениям Z и пере­ход от Z к R _t и R ₂, является полной моделью, так как результаты ее испытания получаются в такой же форме, как и результаты эксперимента на человеке или животном. Для каждого фиксиро­ванного значения S_x и 5₂ экспериментально определяются зна­чения четырех вероятностей: p_1]L— вероятность осуществления R_t при действии сигнала р₁₂ — вероятность осуществления R ₂ при действии 5_1? р₂₁ —- вероятность осуществления при действии 5₂ и р₂₂ — вероятность осуществления R₂ при действии 5₂.

В рассматриваемой модели вероятность р_±1 интерпретируется как вероятность того, что значение Z, полученное при действии сигнала окажется меньше величины а. Эта вероятность соо­тветствует заштрихованной площади под левой кривой рис. 109, А. Вероятность р₂₂ определяется как вероятность того, что при действии 5 ₂ значение Z будет больше а.

Суммарная вероятность правильного ответа вычисляется как ■у (Ры+Ргг)* Если сигналы 5₁ и S₂ так далеки друг от друга, что соответствующие им распределения не перекрываются, модель как и человек, не будет совершать ошибок, т. е. р₁₂ и р₂₁ будут равны нулю.

При сближении Сигналов появятся ошибки. Каково будет распределение этих ошибок, зависит от положения критерия. Если критерий расположен на равном расстоянии от Z_x и Z₂, Р12=Ф21- Достоверное расхождение р₁₂ и р₂₁ говорит о том, что критерий сдвинут. Эта ситуация иллюстрируется рис. 109, Б, Ее следует ожидать в том случае, если R_r и R₂ имеют для орга­низма разную ценность, например, если ошибка, выражающаяся в выборе реакции R ₂ при действии 5_1? приводит к более неприят­ным последствиям, чем ошибка, выражающаяся в выборе R_t при действии S₂.

На рис. НО показана теоретическая зависимость вероятности правильного ответа от нормированного расстояния между сиг­налами по оси Z для случая, когда критерий располагается на равном расстоянии от Z_x и Z₂.

Обработка данных эксперимента по различению начинается с того, что исследователь строит график зависимости частоты правильных ответов от расстояния между сигналами по физи­ческому признаку. Для того чтобы аппроксимирующая кривая, проведенная по экспериментально определенным точкам, совпа­

313

Дала по форме с кривой рис. НО, необходимо правильно выбрать масштаб по шкале физического признака. Он должен быть таким, чтобы расстояние между сигналами по физическому признаку и нормированное расстояние по субъективному признаку были связаны близкой к линейной зависимостью. В том случае, если удобный масштаб заранее неизвестен, исследователь сам пытается найти такой масштаб, при котором полученная им кри­вая наиболее близка к теоретической. Для сокращенного опи­сания полученной зависимости вероятности правильного ответа от расстояния между сигналами используется величина, извест­ная под названием дифференциального порога. За дифференциаль­ный порог обычно принимается такое

1.0V расстояние между сигналами по физи-

^09- ческому признаку, которому соответ-

/ ствует вероятность правильного ответа,

J равная 0.75. Согласно рассмотренной

1°^ / |

0.6 -/ i

0-5^ gg Рис. НО. Теоретическая зависимость вероят-

_ ^ч' ' иости правильного ответа от нормированного расстояния между сигналами по субъектив­ному признаку.

По оси абсцисс — (Z₂ — где Z_b Z₂ — средние значения сигналов и S₂ по приз­наку Z„ а — стандартное отклонение сигнала по признаку Z; (Z₂ — Z^/a является безраз­мерной величиной; по оси ординат — ~ (р_п -4- р₂₁), равная ~ (Z<a) pg₂ (Z > а)],

где p₍g_i (Z < а) — вероятность того, что при предъявлении сигнала Si значение Z ока­жется меньшим величины a; pg₂ (Z^a) — вероятность того, что при предъявлении сиг­нала S₂ значение Z окажется большим или равным величине а.

выше модели, это физическое расстояние соответствует нормиро­ванному расстоянию между сигналами, равному 1.34 (рис. 110).

Так как в качестве дифференциального порога могут выби­раться и другие меры, а разным процедурам эксперимента соот­ветствуют различные модели, в работе обязательно должно быть указано, что автор принимал за порог и какую процедуру его определения он использовал.

Для физиолога, изучающего влияние разного рода факторов на дифференциальную и абсолютную чувствительность слуха, особенно важно помнить, что определенные им вероятности правильного ответа зависят не только от субъективного расстоя­ния между сигналами, но и от положения критерия/ Обратившись снова к рис. 109, легко понять, что максимальная вероятность правильного ответа будет наблюдаться в том случае, если критерий расположен на равном расстоянии от Z_t и Z₂. Значительный сдвиг критерия вправо или влево может привести к тому, что веро­ятность правильного ответа приблизится к 0.5. Поэтому рекомен­дуется выбирать такие варианты эксперимента, которые позво­

314

ляют разделить эффекты, связанные с изменением субъективного расстояния между сигналами, от эффектов, связанных с поло­жением критерия.

Реакции на единичные сигналы. Обнаружение. Традиционные методы определения обнаружимости сигнала в тишине и в усло­виях шума достаточно просты.

Метод постоянных стимулов состоит в том, что испытуемому предъявляется ряд близких к ожидаемому порогу сигналов, определяется вероятность реакции в зависимости от интенсив­ности звука. За порог принимается та интенсивность, которой соответствует вероятность реакции, равная 0.5. Метод границ состоит в том, что испытуемому предъявляются серии постепенно возрастающих и постепенно убывающих по интенсивности сиг­налов. Определяется та граничная интенсивность сигнала, кото­рой соответствует появление или исчезновение ответов. Порог определяется как среднее из этих двух границ (определенных несколько раз).

Приведенные методы измерения очень удобны быстротой измерения порога. Они хороши в том случае, когда небольшая возможная ошибка, связанная с положением критерия, является допустимой и нет оснований ожидать, что общее состояние испы­туемого изменяется на протяжении измерений. При исследова­нии влияний на абсолютную Слуховую чувствительность таких факторов и воздействий, которые принципиально могут сказы­ваться также и на положении критерия, необходимо использовать иные варианты эксперимента. Они хорошо разработаны и под­робно описаны в ряде работ, посвященных применению теории обнаружения в психоакустике (Tanner, Birdsall, 1958; Swets, 1959). Идея методов состоит в том, чтобы учитывать не только ответы испытуемого на сигнал, но и его ответы, когда сигнала реально нет. Учитывая ошибки двух родов (пропуск сигнала и ложную тревогу), можно определить величину, характеризу­ющую различимость сигнала, и величину, характеризующую положение критерия. Экспериментально показано, что, изменяя «денежное» вознаграждение за правильное обнаружение сигнала и штраф за ложную тревогу, можно управлять положением критерия.

Реакции на отношение между сигналами. Уравнивание сигналов по признакам. Описанные выше методы не используют никаких допущений о структуре субъективных признаков. При этом информация, которую можно получить с их помощью, весьма ограничена. Установив, что некоторые два сигнала различаются организмом друг от друга, ничего нельзя сказать о том, на осно­вании каких именно измерений (какой обработки) устанавливается эта разница. Более того, нельзя даже определить, отличаются ли эти два сигнала только по одному или одновременно по несколь­ким субъективным признакам.

3.15

В основе методов, описываемых в настоящем разделе, лежит дополнительное допущение, что человек способен производить сравнение сигналов по заданному субъективному признаку (высоте, громкости и т. д.), отвлекаясь от остальных признаков, по кото­рым сигналы различны. Это допущение специально не проверя­ется, однако однозначность поведения различных испытуемых и достаточно высокая точность получаемых результатов позво­ляет считать, что допущение оправдывается.

Основные представления о механизмах измерения высоты и громкости звуков получены именно с помощью этих методов.

Используются два варианта метода: метод постоянных стиму­лов и метод установки.

При методе постоянных стимулов испытуемому предъявляю­тся в случайном порядке пары АХ, где А — стандартный сигнал с заданными и постоянными в течение эксперимента характери­стиками, X — тестирующий сигнал, принимающий одно из ряда дискретных значений в диапазоне от X_min до Х_тах. Относительно каждой пары испытуемый решает, в какую сторону от А отли­чается X — был он громче или тише А, выше или ниже.

По полученным данным строится зависимость частоты ответов предпочтения (громче, выше) от значения тестирующего сигнала по физическому признаку. Она обычно аппроксимируется плавной кривой, известной под названием психометрической функции. Значение сигнала, соответствующее 50% ответов предпочтения, называется точкой субъективного равенства. В качестве меры точности используется половина интервала значений стимула, ограниченного снизу точкой, соответствующей 25% ответов предпочтения, а сверху — точкой, соответствующей 75% ответов предпочтения.

Модель, используемая при трактовке результатов такого экс­перимента, достаточно проста. Предполагается, что и стандарту и тестирующему сигналу с фиксированным значением по физи­ческому признаку соответствуют нормальные распределения зна­чений по шкале субъективного признака. Так как диапазон от Xmin Д° Хпах обычно довольно узок, можно считать, что диспер­сия тестирующего сигнала (о^) сохраняется в ’этом диапазоне постоянной. Вероятность ответа предпочтения должна быть равна вероятности того, что разность между значением тестирующего сигнала и значением стандарта по субъективному признаку окажется больше нуля. Эта разность также распределена нор­мально со средним (Z_T — Z_c) и дисперсией с?2 = с^_^_а2—2ро_то_с, где Z_T и Z_c — средние значения по субъективному признаку для тестирующего сигнала и стандарта, и — дисперсии, ар — коэффициент корреляции. На интервале от X_min до У_гаах а* не меняется, а разность (Z_T — Z_c) принимает ряд значений, отрица­тельных и положительных. Точка субъективного равенства соот­

316

ветствует условию Z_T — Z_c — 0. Вероятности ответа предпочте­ния, равные 0.25 и 0.75, должны наблюдаться при (Z_T— Z_c)/a = = —0.67 и (Z_T-Z>_p = 0.67.

Другой широко распространенный метод известен под назва­нием метда установки. В этом случае испытуемый сам управляет параметром тестирующего сигнала. Задача его состоит в том, чтобы найти такое значение тестирующего сигнала, при котором он совпадает со стандартом. Важное методическое условие опыта состоит в том, чтобы исключить возможность использования испытуемым посторонних, в частности визуальных, признаков. В экспериментах по уравниванию громкости это, например, достигается тем, что в канале тестирующего сигнала использу­ются два магазина затуханий. Одним из них управляет экспери­ментатор, устанавливающий каждый раз новое, неизвестное испытуемому значение. Вторым магазином управляет испыту­емый. Полной математической модели поиска, осуществляемого испытуемым в этом эксперименте, пока нет. Несомненно, что человек использует информацию не только о знаке (направлении) различия, но и о его величине. Об этом говорит то, что величина шага изменения параметра уменьшается прц приближении тести­рующего сигнала к стандарту. Так как время поиска по условиям эксперимента ограничено, естественно ожидать, что испытуемый использует какие-то критерии достаточности сходства, позво­ляющие считать поиск законченным.

Метод установки удобен тем, что для обычно требуемой точ­ности достаточно сравнительно малой статистики (10—30 изме­рений). Это позволяет получать большой материал за короткое время. Обработка данных сводится к вычислению средних зна­чений и стандартных отклонений. Среднее значение принимается за значение субъективного равенства. Стандартное отклонение используется в качестве меры точности.

Оба описанных метода применяются также для определения дифференциальных порогов. В этом случае стандарт совпадает с одним из значений тестирующего сигнала. За дифференциаль­ный порог при методе постоянных стимулов принимается поло­вина интервала, ограниченного точками, соответствующими веро­ятностям предпочтения 0.25 и 0.75. За дифференциальный порог при методе установки принимается стандартное отклонение.

Методы шкалирования. Группа методов шкалирования исполь­зует предположение, что человек способен как-то определять величину различия между двумя сигналами и давать ей числен­ную оценку, или судить, больше она или меньше величины раз­личия между двумя другими сигналами. Предполагается, что такое определение «субъективного расстояния» возможно не только для сигналов, различающихся друг от друга по одному субъектив­ному признаку, но и для сигналов, различающихся по ряду признаков. Для ^интерпретации результатов, получаемых этими

317

методами, используется достаточно разработанная математичек кая модель (Thurstone, 1928; Torgerson, 1958). Однако так как эти методы пока не нашли широкого применения в психоаку­стике, мы не будем на них останавливаться (см. обзоры: Reuchlin, 1963; Галунов, 1969).

Другая группа методов, достаточно широко применяемых в психоакустике, использует еще более сильное допущение о спо­собности человека оценивать, во сколько раз один сигнал громче (тише) или выше (ниже) другого. Эти методы, известные как мето­ды прямой численной оценки, развиваются и используются преимущественно С. С. Стивенсом (Stevens, 1961) и его последо­вателями при исследовании громкости.

Один вариант метода состоит в том, что испытуемому предла­гается эталон, с которым соотносится число (чаще 10 или 100), и переменные сигналы, которым испытуемый должен припи­сывать числа, соответствующие отношению их громкости к гром­кости эталона.

Другой вариант метода состоит в том, что испытуемый сам подбирает такую интенсивность сигнала, при которой он в задан­ное число раз (обычно в 2) отличается по громкости от эталона.

Результаты, получаемые этими методами, дают очень большой разброс данных у одного и того же испытуемого и от испытуемого к испытуемому (Pieron, 1963). Существенным недостатком метода является невозможность проверить, в какой мере даваемые чело­веком оценки отражают его жизненный опыт и знания, а не прямо слуховое восприятие.

АБСОЛЮТНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ СЛУХА

Чувствительность слуха оценивается минимальной интенсивностью звука, при которой человек может отличить звук от постоянно существующего фона собственных шумов тела. Интенсивность, при которой звук обнаруживается с вероятностью 0.5, называется порогом слышимости или абсолютным порогом для данного звука.

Физической мерой интенсивности звука является акустиче­ская мощность или, точнее, плотность потока акустической энер­гии, измеряемой в системе СИ в дж. м“²’сек^-1 или вт«м“². В связи с тем что прямое измерение интенсивности звука затруднительно, непосредственно измеряемой в эксперименте величиной обычно яв­ляется звуковое давление, из которого легко может быть вычис­лена интенсивность звука. В физиологической акустике слуховую чувствительность определяют через минимально воспринимаемое звуковое давление. Единицей измерения звукового давления является микробар (мкб), значение которого в системе СИ со­ставляет Ю"¹ н/м².

318

В связи с тем что диапазон звуковых давлений, восприни­маемый ухом человека, очень широк (от 0.0002 мкб до 200 мкб), удобно пользоваться логарифмической шкалой и выражать звуко­вое давление в децибелах ¹ (дб) от некоторого условно принятого уровня отсчета, обычно 2.10 “⁴ мкб=2.10 ~⁵ н/м². Выраженная в децибелах интенсивность звука равна 7V (дб) = 10 lg, где о /₀ — условно принятый уровень отсчета интенсивности звука.

Для обозначения высчитанной таким образом величины приме • няется термин «уровень интенсивности». Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, отноше­ние интенсивности двух звуков может быть заменено отношением квадратов их давлений

1 Р% Р\

N (дб) = 10 lg _т = 10lg ™ = 20lg -р-\.

¹0 ^Г0

Таким образом, п — кратное увеличение интенсивности звука — дает повышение уровня интенсивности на 10 lg п, а п — кратное увеличение давления — на 20 1g п.

Звуковое давление, вычисленное в децибелах относительно условно принятого уровня отсчета (/\)=2.10^’ мкб), называется абсолютным уровнем звукового давления. Иногда уровень зву­кового давления высчитывается относительно порога восприятия данного испытуемого; в этом случае для обозначения полученной величины применяется термин «уровень ощущения».

Пороговое звуковое давление измеряется либо в свободном звуковом поле, либо как звуковое давление в слуховом канале у барабанной перепонки. В последнем случае звуковое давление подводится, как правило, к одному уху посредством плотно прижатого телефона.

При измерении порогового звукового давления в свободном звуковом поле, звуковое давление создается плоской волной, одним или множеством источников и измеряется в отсутствии слушателя в точке, где должна находиться голова исследуемого. Использование давления в свободном звуковом поле в качестве меры порога сопряжено с определенными погрешностями. Когда голова испытуемого помещается в точку поля, где было произве­дено измерение, звуковая волна искажается и давление у входа в слуховой проход становится не равным ранее измеренному давле­нию в свободной волне. Изменения давления будут различаться в зависимости от того, где находится источник звука, от формы головы и ушных раковин исследуемого.

На рис. 111 приведены средние значения порога слышимости чистых тонов как функции частоты звукового стимула.

¹ Этот уровень можно записать также с помощью натуральных логариф­мов. Единица измерения уровня звукового давления в натуральных логариф­мах обозначается непером (1 неп=8.68 дб).

319

Из рис. Ill видно, что при всех Способах измерения отчетливо проявляется зависимость величины абсолютного порога от ча- стоты стимулов. При этом минимальное звуковое давление, изме- ренное на частоте 1000 гц в свободном звуковом поле, приблизи- тельно соответствует принятому нулевому уровня отсчета децибел. На рис. 111 также видно, что на всех частотах имеется определен- ная разница между порогами слышимости чистых тонов, определен- ными по давлению в свободном звуковом поле и по давлению в слу- ховом проходе. Если для звуков высокой частоты эта разница мо- жет быть отнесена за счет резонанса слухового прохода, то для ча- стот ниже 1000 гц существует необъяснимая разница в 5—10 дб

(см.: Wiener, Ross, 1946; Feldtkeller,

Zwicker, 1956; Beranek, 1949). Влияние эффекта резонанса во внешнем слуховом проходе, вы- зывающего повышение звукового давления у

Рис. 111. Пороговые зву- ковые давления (по: Si- vian, White, 1933).

1 — монауральное слушанье, давление создается телефоном и измеряется у барабанной перепонки; 2 — бинауральное слушанье, давление создается множеством источников, беспорядочно расположенных в горизонтальной плоскости вокруг головы слушателя;

3 — бинауральное слушанье, давление создается одним источником, находящимся перед слушателем, на некотором от него расстоянии (волнистость кривой з вызвана диффракцией звука вокруг головы слушателя). За нулевой уровень принято 2 «Ю^-6 н/м².

барабанной перепонки на частоте 3000 гц в среднем на 10 дб, по сравнению с давлением у входа в слуховой канал (см. на рис. 47).

Порог слышимости для посылок чистого тона зависит от его частоты. При этом величина порога слышимости на различных частотах определяется главным образом передаточными характери­стиками уха на соответствующих частотах.² Соотношение между величинами пороговой чувствительности и передаточными харак­теристиками уха на различных частотах приведено на рис. 112, А. Сплошной линией обозначены величины порогов слышимости, измеренные в свободном звуковом поле, средние данные из резуль­татов трех работ, в которых источник звука помещался прямо впереди исследуемого (Sivian, White, 1933; Fletcher, 1953; Zwi- slocki, 1957). Прерывистая линия обозначает передаточные ха­рактеристики уха. Она построена частично по теоретическим расчетам, частично по экспериментальным данным (см. Zwislocki, 1965). Если бы передаточные характеристики уха полностью опре­

² Подробное изложение передаточных характеристик наружного, сред­него и внутреннего уха см. в главе «Механика и физиология наружного, среднего и внутреннего уха млекопитающих».

320

деляли абсолютную чувствительность, то кривые на рис. 112, А совпадали или шли параллельно. Однако в области низких ча­стот мы видим, что пороговая кривая лежит значительно выше, чем можно было бы ожидать, исходя из величины передаточных

характеристик уха на этих частотах. В области высоких частот абсолютная чувствительность уха значительно выше (пороговая кривая соответственно ниже), чем это определяется передаточными ха- рактеристиками уха.

Есть основание предполагать, что рас- хождение кривых на рис. 112, А опреде- ляется неравномер- ной плотностью ган-

Рис. 112. Соотношение между величинами поро- гов слышимости на раз- личных частотах и пере- даточными характери- стиками уха (Л), а также плотностью ганглиоз- ных клеток вдоль бази- лярной мембраны (Б).

02,5 125 250 500 1000 2000 0000 8000 16000 32000гц

На А: сплошная линия — величина порогов слышимости в свободном звуковом поле (по: Sivian, White, 1933; Fletcher, 1953; Zwislocki, 1957), прерывистая линия —передаточные характеристики уха (по: Zwislocki, 1963). По оси абсцисс — частота в гц; по оси орди­нат — звуковое давление в дб от условного уровня отсчета.

На Б: I — количество ганглиозных клеток на 1 мм базилярной мембраны (по: Schuknecht, 1960); 2 — величина порогов слышимости в свободном звуковом поле (по: Sivian, White, 1933). По оси абсцисс — частота в гц; по оси ординат — звуковое давление в дб-над уров­нем 0.0002 дин/см² (слева) и ганглиозных клеток на мм базилярной мембраны (справа).

глиозных клеток вдоль базилярной мембраны. Соотношение между пороговой чувствительностью на различных частотах и плот­ностью ганглиозных клеток на соответствующих участках бази­лярной мембраны приведены на рис. 112, Б. Из рисунка видно, что количество ганглиозных клеток на 1 мм длины базилярной мембраны меньше у вершины улитки (в низкочастотной области); соответственно и величина порогов слышимости в этой области частот значительно выше, чем на других частотах. Плотность ганглиозных клеток возрастает в среднем завитке улитки (области

21 Сенсорные системы 321

частот 1—3 кгц), а затем незначительно падает в базальном за­витке. Соответственно наименьшие пороги зарегистрированы в области частот 1—3 кгц — оптимальной зоне слуха человека.

На основании сопоставления абсолютных порогов для чистых тонов различной частоты с передаточными характеристиками уха для тех же частот Цвизлоцкий (Zwislocki, 1965) высказал пред­положение, что передаточные характеристики уха являются не единственным фактором, определяющим абсолютную чувстви­тельность для чистых тонов. Другими факторами являются плот­ность ганглиозных клеток на участках мембраны, имеющих мак­симальную амплитуду отклонения на исследуемой частоте, и закономерности временной суммации в нервной системе.

Результаты измерений порогов слышимости показывают, что слуховая чувствительность значительно варьирует у разных лю­дей. В связи с этим в различных странах проведены массовые обсле­дования больших групп людей. В СССР такая работа была вы­полнена на группе в 2000 человек, молодых людей в возрасте 18—25 лет без заметных дефектов слуха (Шейвехман и др., 1955). Измерения были проведены монаурально с помощью электро­динамических телефонов. Для каждого исследованного определя­лось не пороговое звуковое давление, а пороговое напряжение на зажимах телефонов при разных частотах. Для определения эквивалентного звукового давления производились измерения частотных характеристик отдачи телефона на устройстве «искус­ственное ухо», и в некоторых случаях на естественных ушах ме­тодом равной громкости (описание методов измерения отдачи телефонов см. Beranek, 1949). Авторы измерили среднюю величину абсолютных порогов в диапазоне от 100 до 7000 гц (рис. 113, 5). Проверка распределений полученных данных показала, что в слу­чае выражения пороговых уровней интенсивности в децибелах эти распределения подчиняются нормальному закону. Мера дисперсии пороговых величин (о) составляет на средних частотах 4 дб, а на крайних (высоких и низких) около 9 дб.

... На рис. ИЗ показаны кривые абсолютных порогов слуха как функции от частоты стимулов по результатам массовых обследо­ваний, выполненных в разных странах. Кривая 1 на рис. ИЗ построена по результатам измерений, проведенных во Франции, кривая 2 — в ФРГ, кривая 3 — в Англии и кривая 4 — в США (Weissler, 1968). Данные измерений, проведенных в каждой стране, объединены, так как выполнены на стандартной для данной страны аппаратуре (комбинации соответствующего типа телефона и искусственного уха).

Результаты измерений показывают удивительно хорошее совпа­дение, несмотря на большую разницу в условиях, в которых про­водились измерения (контингент обследованных, критерии опре­деления порогов, процедура измерения, использованная аппара­тура и другие условия были различными).

322

Большое отклонение величин порогов от всех остальных получено только в работе Шейвехмана с соавт. (1955), особенно на частотах ниже 1000 гц, что, по-видимому, связано с конструк­цией супраауральной заглушки.

Пороги слышимости для левого и правого уха, как правило, немного отличаются. Бинауральный порог близок к величине

Частота в г ц

Рис. 113. Пороги по эквивалентному звуковому давлению в «искусственном ухе ИУ-3», измеренные на больших группах людей в различных странах.

1 — во Франции, 2 — в ФРГ, 3 — в Англии, 4 — в США, 5 — в СССР (данные Шейвехмана и др., 1955). Кривые 1—4 построены на основании величин, приведенных ъ работе Вейслера (Weissler, 1968).

монаурального порога для более чувствительного уха. В случаях, когда оба уха одинаковы по чувствительности, бинауральный порог ниже монаурального, однако для большинства исследован­ных различие между монауральным и бинауральным порогами меньше 3 дб (Pollack, 1948а).

Прием исследования слуховой чувствительности к чистым тонам принято называть аудиометрией по чистым тонам. Хотя ухо человека способно воспринимать диапазон частот от 16 гц до 20 кгц, однако при аудиометрии по чистым тонам обычно используют тоны в диапазоне от 100 гц до 6—8 кгц.

21*

323

Средние пороги, определенные на очень больших группах прак­тически здоровых молодых людей, были приняты за стандартный нормальный порог, аудиометрический нулевой уровень, от кото­рого считается потеря слуха при патологии. Во всех используемых в настоящее время типах аудиометров состояние слуха у иссле­дуемых характеризуется величиной потери слуха на различных частотах, которая определяется как отношение величины реаль­ного абсолютного порога слуха у данного исследуемого к величине порога слуха, принимаемого за нормальный порог согласно принятому аудиметрическому стандарту. В настоящее время действует международный аудиометрический стандарт, принятый в 1964 г. (ISO-R-389, Weissler, 1968). Рекомен­дуемый ISO-R-389 нулевой уровень отсчета основан на результатах 15 исследований по определению порогов слышимости, проведен­ных в 5 странах (Франция, ФРГ, Англия, США и СССР). В связи с тем что каждая из пяти стран имеет свою стандартную аппаратуру (тип телефона и искусственного уха), группа Международного комитета, разработавшего стандарт, провела большую работу по измерению и расчету корректировочных коэффициентов, необ­ходимых для приведения данных, полученных при измерении поро­гов с помощью различной аппаратуры, к общей основе. Аудиометрический нулевой уровень, соответствующий среднему нормальному порогу слышимости (при измерениях звукового давления, использующих стандартную в СССР аппаратуру: комбинацию электродинамического телефона ТД-6 с заглушкой типа ИС-57 и искусственное ухо типа ИУ-3) выражается для раз­личных частот в величинах, приведенных в табл. 8. Необходимые Таблица 8 Международный аудиометрический нулевой уровень (ISO-R-389) Частота, в гц	Звуковое давление в стандартном искус­ственном ухе ИУ-3, дб относительно ЗЛО"5 н/м2	Частота, в гц	Звуковое давление в стандартном искус­ственном ухе ИУ-3, дб относительно 2-Ю-5 н/м2
125	55	2000	9
250	33	3000	10.6
500	14.5	4000	11.5
1000	8.5	6000	18.5
1500	8.5	8000	9.5

условия и процедуры аудиометрических измерений подробно описаны в ряде исследований (Hirsh, 1952; Гершуни, 1959).

Наиболее распространенные в нашей стране клинические ау­диометры основаны на измерении слуха на фиксированных часто­

324

тах. Исследуемый при подаче серии звуковых сигналов одинаковой частоты, но убывающей интенсивности отмечает словесной реак-

100 200 300 МО 500 1000 2000 3000 5000 10000гц

Рис. 114. Аудиограммы, измеренные на фиксированных частотах (Z) и способом непрерывной аудиометрии (II).

I — аудиограмма нормально слышащего человека (А) и больного с хроническим оти­том (Б). 11 — аудиограммы, полученные предложенным Бекеши (Bek£sy, 1947) мето­дом непрерывной аудиометрии; верхняя — у больного с поражением звукопроводящего аппарата, нижняя — у больного с поражением нервно-рецепторных элементов улитки внутреннего уха. По оси абсцисс — частота в гц; по оси ординат — потеря слуха в дб от нулевого стандартного уровня.

цией или нажатием на кнопку момент исчезновения звука, а затем при подаче серии сигналов возрастающей интенсивности — мо- мент появления звука. Изменение интенсивности звука произво­дится экспериментатором,

325

Порог определяется как такая интенсивность стимула, которая дает вероятность правильных ответов в 50% случаев. За величину порога принимается медиана, или среднее из результатов ряда измерений. Так как величины порогов обычно распределены по нор­мальному закону, то при достаточно большом количестве изме­рений медиана и среднее близки по значению. Пороги слышимости при аудиометрическом исследовании, как видно из рис. 114, /, выражаются в децибелах потери слуха на фиксированных часто­тах.

Широкое распространение в настоящее время получил автома­тический самопишущий аудиометр Бекеши (Bekesy, 1947), в ко­тором испытуемый сам устанавливает свой слуховой порог. За­дача испытуемого состоит в том, чтобы нажимать кнопку в то время,, когда он слышит звук и отпускать ее, когда звук исчезает. Кнопка связана с устройством автоматического управления уровнем ин­тенсивности звука. Когда она нажата, уровень сигнала постепенно* уменьшается, когда она отпущена — уровень растет. Благодаря, такой системе управления, включающей испытуемого, уровень интенсивности звука, подаваемого на телефоны, колеблется около порога.

Автоматическая запись этого уровня как функции от частоты тона (она медленно изменяется, непрерывно или дискретно, на про­тяжении измерений) позволяет прямо получить кривую слуховой чувствительности испытуемого (рис. 114, II). Приведенный метод, очень удобен быстротой измерения порога.

При использовании аудиометра Бекеши за величину порога обычно принимают среднюю точку на линии, соединяющей вершину и основание аудиометрической кривой (Jerger, 1960). Другие авторы считают, что пороги слышимости лежат на линии, соединяющей нижние точки аудиометрической кривой (Corso, 1957). Использо­вание аудиометра Бекеши позволяет установить не только ве­личину порога слышимости, но и интервала неопределенности, соответствующего количеству децибел между крайними точками аудиометрической кривой. Величина интервала неопределенности является важным дифференциально-диагностическим признаком между глухотой, связанной с нарушением проведения звука, и заболеванием рецепторно-нервного аппарата улитки.

Данные тональной аудиометрии основываются обычно либо на словесном отчете исследуемого, либо на произвольной двига­тельной реакции: нажатии на кнопку, рычаг и т. д. В большинстве случаев эта методика дает вполне достоверные результаты для количественной оценки чувствительности слуха. Однако она предполагает четкое понимание инструкции, способность к кон­центрации внимания и возможность адекватной ответной реакции. Поэтому в некоторых случаях, например при исследовании детей в возрасте до 10—15 лет, при ряде заболеваний центральной нерв­ной системы, а также при симуляции глухоты, необходимо про­

326

ведение аудиометрическйх исследований по некоторым непроиз­вольным реакциям.

Возможность использования и удельный вес различных реак­ций для исследования слуха у человека подробно рассмотрены в работах Гершуни (Гершуни, 1955, 1959). Для измерения чув­ствительности слуха с успехом были применены выработанная на болевом подкреплении условнорефлекторная кожногальвани­ческая реакция, вегетативные зрачковая и сосудистая реакции, условнорефлекторная мигательная реакция, а также реакция угнетения альфа-ритма, выработанная в результате сочетания звука с сильным засветом глаз или болевым раздражением кожи (Гершуни и Короткий, 1947; Кожевников, 1951; Кристостурьян, 1952; Авакян, 1955; Марусева, 1956; Perl et al., 1953; Pollock, 1967). Однако использование указанных выше реакций в клини­ческих условиях и при массовых обследованиях встречает опреде­ленные затруднения вследствие необходимости предварительной выработки условных рефлексов и, следовательно, удлиняет период обследования. Существенным недостатком методики яв­ляется также необходимость болевого подкрепления. Несомненно большое значение для аудиометрии должны иметь такие реакции, которые не требуют предварительной выработки. В настоящее время детально разработана аудиометрия по вызванным ответам, использующая медленные корковые ответы, которые по месту их отведения назвали вертекс-потенциал (У-потенциал). Авторы широко используют эту методику для определения порогов слуха у детей в возрасте от 4 до 15 лет (Davis, 1968). Результаты одновре­менного исследования порогов слуха по вызванным ответам (У-потенциал) и обычной аудиометрии у детей старшего возраста различаются в среднем на 2.5 дб.

В некоторых случаях, в частности для диагностики поражений центральной нервной системы, желательно определение порогов слуха не по одной, а по комплексу реакций (Гершуни, 1959).

Следует отметить, что при проведении аудиометрических иссле­дований при помощи большинства из описанных выше методик, главным образом по словесному отчету и произвольной двигатель­ной реакции, возможна небольшая ошибка в определении порога, связанная с тем, что критерий, которым пользуется исследуемый, остается невыясненным. Между тем, как указывалось в преды­дущем разделе настоящей главы «Модели и методы психоакусти­ческого эксперимента», величина порогов в известной мере зависит от положения критерия слушателя.

Установлено, что значительные изменения критерия сдвигают величину порога не больше чем на 6 дб (Pollack, 1948b). Именно эта степень надежности (точности) принята при определении по­рога в клинической аудиометрии. При этом методе исследования нет оснований ожидать значительных изменений общего состояния исследуемого на протяжении измерений, вызывающих такое

327

смещение положения критерия, которое могло бы оказать более существенное влияние на результаты измерения пороговой чув­ствительности.

Порог неприятных ощущений. При уровне интенсивности звука, превышающем НО дб для слышимого диапазона, у человека возникает ощущение неудобства и боли. Существуют три различ­ных верхних порога для чистых тонов: порог неприятного ощуще­ния, порог осязания и порог боли. Эти пороги мало зависят от ча­стоты воздействующего тона и лежат на уровнях 110, 132 и 140 дб над уровнем 2.10^-5 н/м². При длительном воздействии громких шумов пороги неприятных ощущений сдвигаются на 10 дб вверх. Верхние пороги для широкополосных шумов составляют 90, 112 и 120 дб соответственно (Silverman, 1947 — цит. по: Licklider, 1951; см. также: Beranek, 1949).

ЧАСТОТНО ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СЛУХА

Все современные представления исходят из того, что входные акустические сигналы вначале анализируются слу­ховой системой. При этом предполагается, что анализирующая часть слуха может быть представлена в виде набора большого количества взаимно расстроенных и работающих параллельно частотно избирательных элементов, фильтров. Из литературы из­вестны многочисленные попытки определить различными психоаку­стическими методами характеристики этих элементов.

Используя определенные временные или спектральные свойства избирательных элементов и делая некоторые предположения отно­сительно принципов измерения слуховой системой сигналов на их выходах, возможно, не измеряя непосредственно сигналы на вы­ходах фильтров, определить основные их параметры.

Рассмотрим вначале некоторые из свойств изолированных изби­рательных элементов, с тем чтобы затем перейти к рассмотрению реакций на различные сигналы анализатора, составленного из большого числа таких элементов.

Для примера возьмем обычный резонансный контур, зависи­мость амплитуды колебаний на выходе которого от частоты / вы­ражается следующим образом:

1

где Q и /о — постоянные. Временнйе и частотные свойства избирательных элементов, имеющих другой характер зависимости амплитуды от частоты (другие амплитудно-частотные характери­стики), будут проявляться в такой же мере, как и свойства резо­нансного контура, и будут отличаться от аналогичных свойств

328

резонансного контура только видом функциональной зависимости того или иного параметра от частоты или времени.

Одним из основных свойств резонансного контура является его свойство накапливать и сохранять в себе энергию колебаний вполне определенных частот. Свойство это проявляется в тем большей степени, чем меньше необратимые преобразования энер­гии в контуре, потери. Контур, в котором совершенно отсутствуют потери, один раз возбужденный, будет продолжать колебаться бес­конечно долго. Чем больше потери в контуре, тем быстрее погаснут возбужденные в нем колебания. С тем чтобы можно было сравни­вать между собой контуры, настроенные на различные частоты, мерой колебательной способности контура принято считать не аб­солютную величину потерь, а относительную, называемую зату­ханием; величина, обратная затуханию, называется добротностью контура.

Амплитуда свободных колебаний, возбужденных в контуре, уменьшается по экспоненциальному закону, и аналитически связь между отношением амплитуд двух соседних периодов колебаний и добротностью выражается следующим образом:

А/ тс

6 л — coast,

где Q — добротность контура.

Измеряя каким-то способом величину, на которую уменьши­лась амплитуда возбужденных колебаний за некоторое наперед заданное число периодов, можно вычислить значение добротности контура. Это свойство контура использовалось для определения величины добротности избирательных элементов слуха в основном первыми исследователями, которые исходили из представления о резонансной форме амплитудночастотных характеристик избира­тельных элементов органа слуха.

В результате экспериментов с восприятием предельной частоты прерываний тональных сигналов (Mayer, 1874) было показано, что максимальная частота прерываний увеличивается с частотой тонального сигнала, причем число периодов, попадающих на один период прерывания, оказывается примерно одинаковым. Гельм­гольц (Helmholtz, 1863) использовал эти данные для расчета доб­ротности избирательных элементов слуха, произвольно предпо­ложив, что за время, когда прерывания перестают восприниматься, амплитуда колебания в резонаторах затухает в 10 раз. Из этих расчетов следовало, что добротность избирательных элементов слуха на различных частотах примерно одинакова и равна 13.7.

Основная трудность определения величины добротности этим способом заключается в том, что в психоакустических эксперимен­тах очень трудно определить величину, на которую уменьшилась амплитуда колебания в процессе восприятия, поскольку длитель­ность этого процесса мала,

329

В сравнительно недавнем исследовании Памфри и Голда (Pump­hrey, Gold, 1947) также использовалось вышеупомянутое свойство контура для определения добротности избирательных элементов органа слуха. Авторы исходили из предположения, что избира­тельные элементы имеют резонансную форму частотной характе­ристики и что для каждого резонатора имеется вполне определен­ная амплитуда колебаний, необходимая для производства слыши­мого ощущения. В этом случае, если известна пороговая амплитуда стационарного тона и если известна добротность резонатора Q, можно вычислить порог слышимости для тональной посылки, состоящей из определенного числа периодов и, наоборот, опреде­лить Q, зная пороговое число периодов тональной посылки. Ве­личина добротности, определенная этим способом, оказалась равной 50 на частоте 1 кгц и 200—350 на частотах от 2.5 кгц до 10 кгц.

Основным недостатком этого эксперимента является допущение авторов, что пороговая амплитуда стационарного сигнала совпа­дает с пороговой амплитудой изменяющегося во времени сигнала. Это предположение не подтверждается работами других авторов (Zwislocki, 1960; Zwicker, 1954), показавших, что для синусои­дальных сигналов средних и высоких частот в диапазоне длитель­ностей от 10 до 100—200 мсек, порог определяется не амплитудой, а энергией сигналов.

Другим недостатком этого способа определения добротности избирательных элементов органа слуха является то, что для его использования необходимо предварительное знание вида амплитуд­ночастотной характеристики избирательных элементов; в зависи­мости от того, какую форму частотной характеристики избиратель­ных элементов допускает исследователь, будут получены различ­ные величины добротности этих элементов. Поэтому методы, позво­ляющие определить форму амплитудночастотных характеристик избирательных элементов слуха, представляют для психоакустики основной интерес.

Определение формы амплитудно-частотных характеристик из­бирательных элементов. Кривые маскировки. Поскольку пси­хоакустика не имеет возможности измерять амплитудночастот­ные характеристики непосредственно, т. е. измерять амплитуды колебаний на выходе канала анализатора в зависимости от ча­стоты входного сигнала, для этой цели используются косвенные методы. Наиболее эффективным из них является метод маскировки.

Если на вход анализатора, состоящего из большого количества взаимно расстроенных и параллельно включенных избиратель­ных ^контуров, подать тональный сигнал, то вследствие взаим­ного перекрытия частотных характеристик в ответ на него возбудится не только .• контур, настроенный в резонанс на данную частоту, но и соседние с ним контуры. Нетрудно за­метить, что зависимость величин амплитуд на выходах кон­

330