Слух и восприятие звуковых сигналов, страница 6

В слуховых отделах ствола головного мозга, т.е. в улитковых ядрах, оливах и т.д., происходит первичная обработка звуковых сигналов: определяется высота тона, громкость и некоторые признаки тембра. В слуховой коре идут сложные процессы обработки сигнала, многие из которых нельзя считать врожденными, наследственны­ми; они формируются в общении с людьми и природой, начиная с раннего детства. Алгоритмы обработки сигналов в слуховой коре изучены мало. Установлено, одна­ко, что у большинства людей (95 % правшей и 70 % левшей) в левом полушарии выделяются и обрабатываются смысловые признаки акустической информации, а в правом — эстетические. Этот факт подтверждается опытами по диетическому (раз­двоенному) восприятию речи и музыки. При подведении разных речевых сигналов к левому и правому уху, например при слушании левым ухом одного, а правым -другого набора цифр, слушатель отдает предпочтение тому из них, который слышит

34


Здесь (j измеряется в сонах, р3в — в паскалях, / — в ваттах на ква­дратный метр. Степенная зависимость 6'(р3в) или G(I] называется за­коном С. Стивенса.

Из закона Стивенса следует, что в средней части звукового диапа­зона частот громкость пропорциональна звуковому давлению или на­пряжению в электрической части звукового тракта в степени 0,6 или интенсивности звука (или электрической мощности сигнала на входе громкоговорителя) в степени 0,3. Для приближенной оценки считают, что громкость пропорциональна кубичному корню из мощности.

Семейство изофон рассматривают как совокупность частотных ха­рактеристик слуховой системы, измеренных " по выходу" . При'подобных измерениях величину выходного сигнала (в данном случае громкость) поддерживают постоянной и регистрируют частотную зависимость ве­личины входного сигнала. Из кривых, приведенных на рис. 3.6, видно, что частотные характеристики слуха неравномерны, и эта неравномер­ность тем больше, чем меньше уровень громкости. Наибольшая чув­ствительность слуха отмечается в окрестности частоты 3000 Гц: там находится резонанс слухового прохода.

Еще лучше частотные и высотные свойства слуха иллюстрируют­ся кривыми, изображенными на рис. 3.8. Они построены по графи­кам рис. 3.5-3.7 и представляют собой частотные характеристики слу­ховой системы "по входу", т.е. зависимость величины выходного сиг­нала (громкости) от высоты тона или частоты при постоянной величи­не входного сигнала (звукового давления, интенсивности). На рис. 3.8 каждый из двух сигналов определен в своих естественных параметрах: входной — в физических (уровень интенсивности — частота), выход­ной — в психоакустических (громкость — высота тона).

3.4. Преобразование сигналов слуховой

системой

При изложении материала этого раздела будем придерживаться ги­дродинамической теории слуха, за разработку которой Дьердь Бекеши, американский акустик венгерского происхождения, в 1961 г. удостоен Нобелевской премии. Наружное и среднее ухо в совокупности предста­вляют собой линейный преобразователь акустических колебаний в ме­ханические колебания стремени, которые в свою очередь приводят к пе­репадам давления по обе стороны основной мембраны, что равносильно одностороннему действию на нее избыточного давления. В жидкостях внутреннего уха волновые процессы отсутствуют, так как во всем слы­шимом диапазоне частот длина волны в этих жидкостях много больше длины улитки. Можно считать, что к основной мембране по всей ее длине приложено одно и то же избыточное давление.

41