Разностные пороги
Разностный порог представляет собой величину, обратно пропорциональную величине различительной способности. Он позволяет ответить на вопрос: каково должно быть изменение стимула по величину, которое мог бы воспринять обычный наблюдатель? Данный вопрос имеет большое значение, поскольку коммуникация осуществляется при помощи изменяющихся сигналов.
Разностный порог для интенсивности. Сначала рассмотрим изменения в интенсивности звука. На первый взгляд может показаться, что для определения порога интенсивности процедура, применяемая Кнудсеном (1923), вполне надежна: тоны внезапно переключались с одного уровня интенсивг ности на другой и испытуемые сообщали, заметили ли они изменения или нет. Степень интенсивности менялась до тех пор, пока испытуемые отмечали изменение. Величина различия интенсивности принималась за разностный порог. Однако мы уже видели, что интенсивность тона невозможно изменить без распределения энергии по всему диапазону частот.
Мы можем задать вопрос: что именно отмечается испытуемым, изменение интенсивности или распределение энергии по шкале частот? Постановкой такого вопроса нельзя обойти имеющуюся проблему, но можно попытаться свести к минимуму трудность изменения интенсивности таким образом, чтобы обеспечить возможно меньшее распределение энергии по шкале частот. В 1928 г. Риз изменял интенсивность путем добавления к установившемуся тону второго тона, отличающегося по частоте от первого на 3 гц. Второй тон иногда усиливает первый, а иногда частично затемняет его, введя периодические вариации амплитуды 3 раза в 1 сек. На надпороговых уровнях эти изменения вызывают ощущение биения (см. фиг. 3). Результаты; получейные Ризом, представлены на фиг. 8. Едва заметное приращение интенсивности как функции частоты и интенсивности */Уровнем чувствительности к звуку является интенсивность звука в децибелах над уровнем абсолютного порога/ стандартного тона, к которому добавляется приращение, отмечается верхней поверхностью изображенного графика. Важно отметить, что разностный порог исчисляется в децибелах. Разностный порог в децибелах равен 10 log (1+DІ/І), где I измеряется в единицах энергетического потока.
Фиг. 8. Трехразмёрная поверхность, иллюстрирующая разностный порог интенсивности как функцию частоты и интенсивности стандартного тона. Порог представлен как разность в децибелах между стандартной интенсивностью и стандартом плюс приращение. Следуя, например, за контурами линий 1000гц и 30 дб, мы видим, что от уровня 30 дб сверх порога до первого отмеченного наблюдателем изменения интенсивность тона в 1000гц должна повыситься на 1,0 дб. Если мы начнем с уровней 60 или 70 дб сверх порога, мы обнаружим, что увеличение (приращение) составит менее 0,5 (по Ризу, 1928).
Разностный порог для частоты. Понятие об изменениях порога для частоты ставит нас перед теми же трудностями, какие имелись при разностном пороге для интенсивности. В данном случае также невозможно изменить любой из параметров чистого тона, оставив неизменной его частоту.
При быстром переключении генератора с 1000 до 1003 гц создается не две частоты, а бесконечно большое число частот. Затруднение представляет то обстоятельство, что мы как бы пытаемся пользоваться "языком времени" и "языком частоты" в одном и том же предложении, а это очень трудно сделать правильно.
Несмотря на имеющиеся затруднения, вопрос частотного различения изучался различными методами в течение многих лет (Боринг, 1940). Наилучшим методом, вероятно, было бы плавно (синусоидально) передвигаться по шкале генератора между двумя частотными делениями и таким образом определять пределы того участка, где происходят "изменения", отмечаемые испытуемым. Получаемые изменения будут представлять собой синусоидальную частотную модуляцию, преимуществом которой является то, что при ней легко определить как форму колебаний, так и спектр частотномодулированного тона.
Процедура исследования, применяемая Шауэром и Бидальфом (1931), почти совпадала с описанной, хотя и не полностью. Они модулировали частоту так, как если бы шкала осциллятора перемещалась синусоидально от одной частоты к другой, причем перед движением в обратном направлении делалась небольшая задержка. При исследовании различных скоростей модуляции они обнаружили, что наиболее резкие различения наблюдались тогда, когда частота изменялась в сторону уменьшения и увеличения по скорости около двух изменений в секунду. Затем они определяли у испытуемых разностный порог при различной интенсивности и различных частотах монаурально, бинаурально и через костную проводимость. Результаты, полученные монаурально, показаны на фиг. 9.
Фиг. 9. Трехразмерная поверхность, иллюстрирующая разностный порог частоты как функцию частоты и интенсивности стандартного тона. Частотное различение слабо выражено на уровнях интенсивности близ абсолютного порога (задняя сторона фигуры) и на высоких частотах (правая часть фигуры). Однако на уровнях чувствительности свыше 30 дб и при частотах ниже 1000 гц можно обнаружить изменения примерно около 3 гц (по данным Шауэра и Бидальфа 1931).
Важно отметить, что на фиг. 9 по вертикали расположены абсолютные изменения частоты DF. Данный метод воспроизведения подчеркивает то обстоятельство, что при уровнях чувствительности свыше 30 дб абсолютный разностный порог является примерно постоянным около 2-3 гц в диапазоне от 60 до 1000 гц, за пределами которого он быстро увеличивается. Свыше 1000 гц относительный разностный порог (DF/F) приблизительно постоянен.
Факторы, влияющие на разностный порог для интенсивности и для частоты. Как мы увидим при исследовании временных и бинауральных явлений в области слуха, величина разностного порога в некоторой мере зависит от продолжительности действия стимула и от того, подается ли он на одно ухо (см. фиг. 8 и 9) или на оба. На разностный порог может также указывать влияние характер перехода между стандартными и сопоставляемыми тонами. Родон Смит и Гриндли (1935) представили последнее обстоятельство путем предъявления испытуемому тона, который по интенсивности периодически "подскакивал" вверх, а затем медленно падал до исходного уровня. Субъективно кажется, что звук становится еще громче: разностные пороги ниже для резкого, чем для плавного перехода. Интервалы тишины между стандартными и сравниваемыми тонами делают разностные пороги больше, а Хэррис (1948) нашел, что испытуемые могут удивительно точно различать частоту с интервалами до 25 сек.
В заключение нужно отметить, что, как и следовало ожидать, испытуемый может дать более точные различения в том случае, когда он сам управляет включением аппарата, кэторый вводит приращение, подлежащее оценке, нежели в том случае, когда у него нет возможности концентрировать свое внимание в нужный момент.