2. Близко расположенные нейроны могут объединяться в группы
так, что нейроны в группе работают поочередно со сдвигом во време
ни, равным периоду сигнала.
Это положение, выдвинутое американским физиологом Е. Уиве-ром, получило название "теории залпов". Физиологи установили, что число поочередно работающих нейронов не может быть большим (по-видимому, их не больше десяти). Таким образом, работая последовательно-параллельным унитарным кодом, группа нейронов может обслужить диапазон частот примерно до 3...4 кГц. При более высоких частотах сигнала высота тона кодируется только координатой максимума бегущей волны в основной мембране. Этим объясняется пологий участок сенсорной характеристики на рис. 3.5; при частотах более 3.. .4 кГц высота тонов различается плохо и тем хуже, чем выше частота сигнала.
Можно сделать вывод, что при слушании звуковых программ существенно само присутствие спектральных составляющих с частотами выше 4 кГц v[ менее важно, какое положение на оси частот они занимают: тональная чувствительность слуха в этой области низкая. Допустимо при обработке сигнала сместить частоты верхних спектральных компонент вниз, т.е. сжать по оси частот верхнюю часть спектра, сформировать тем самым сравнительно узкополосный сигнал и при этом создать иллюзию его широкополосности.
3. При восприятии несинусоидальных колебаний высота тона мо
жет определяться не по частотам спектральных составляющих, а по
периодичности выбросов, т.е. абсолютных максимумов сигнала, если
46
Рис. 3.11. Сигнал с отсутствующим основным тоном
частота этих максимумов лежит в слышимом диапазоне. Сделанная оговорка необходима, потому что медленные выбросы приведут, очевидно, к колебаниям громкости. Положение о периодичности выбросов подтверждается многими экспериментами с искусственными сигналами (рис. 3.11) и наблюдениями над восприятием реальных сигналов, причем во всех спорных случаях доказано, что ухо следит именно за периодичностью выбросов, а не за частотой субъективного разностного тона. Достаточно сказать, что ощущение высоты тона сохраняется и для тихих звуков, когда нелинейность слуха уже не проявляется. К объяснению того, как ухо использует периодичность выбросов для определения высоты тона еще вернемся после рассмотрения кодирования интенсивности звуковых стимулов.
Интенсивность стимулов кодируется в слуховой системе только параллельным унитарным кодом, и ощущение громкости зависит от числа
нейронов, одновременно занятых передачей сигнала от кортиева органа к головному мозгу. Кодирование сигналов по частоте и интенсивности поясняют графики на рис. 3.12; графики суммарных процессов описывают звуковой образ, в слуховом нерве таких сигналов нет. Из графиков видно, что чем больше амплитуда стимула, тем большее число нейронов одновременно отвечает на этот стимул. Пусть на сигнал могут ответить несколько нейронов с порогами
. На слабый
сигнал ответит только самый чувствительный нейрон с порогом р\, на более сильный — два или три нейрона с порогами pi, р? или pi, р?, рз, а на еще более сильный — большее число нейронов. Если сигнал синусоидальный, то частота импульсов во всех нейронах одинакова. Если же форма сигнала подобна графику на рис. 3.11, то частота импульсов в нейронах с разными порогами будет различной. Наименьшей она окажется в нейронах с самыми высокими порогами, которые возбуждаются лишь выбросами сигнала. Можно заключить, что если информация о
47
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.