Вопрос Основные физические характеристики звука и соответствующие им сенсорные качества
 Скачать 1.75 Mb.
|
Вопрос 13. Монауральные и бинауральные признаки локализации источника звука.Примечание: краткий конспект. Цитата из Википедии приведена по причине запутанности и сложности объяснения в учебнике. Курсив – комментарии конспектирующего, от которых она, к сожалению, все же не удержалась. Для того, чтобы точно определить местоположение источника звука, надо определить его направление и удаленность. Источники это информации – монауральные и бинауральные признаки. Монауральные признаки- восприятие стимула только одним ухом - полезно для приблизительной оценки удаленности (возможна также некая рудиментарная форма локализации звука) Признак удаленности – интенсивность звуковой волны (громкость): громче звук – ближе источник; из двух звуков ближе тот, который громче; звук затихает – источник удаляется (вы неподвижны) Оценка удаленности движущегося источника звука зависит, приближается он или удаляется. Сложный звук, издаваемый приближающимся объектом, кажется нам более громким, чем аналогичный по громкости звук, издаваемый удаляющимся объектом. Громкие (менее удаленные) звуки имеют большее перцептивное значение, чем слабые (Нейхофф). Приближающийся источник звука скорее чем удаляющийся может нести биологически релевантную информацию (опасность, еда, рок-н-ролл). Эффект Доплера. Признак изменения расстояния между неподвижным наблюдателем и движущимся источником звука – изменение частоты и высоты звука. «Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн» Википедия Как определить направление звука, если вы – Ван Гог Если звук повторяется или звучит довольно долго, вы можете повертеть головой. Чем ближе ваше бесценное ухо к источнику звука, тем он громче и наоборот. Бинауральные признаки- восприятие стимула обоими ушами - использование аудиальной системы физического различия, которое возникает из-за того, что уши находятся в разных точках пространства (сравнение звуков, получаемых от одного источника и стимулирующих оба уха) Информации, получаемой в результате бинауральной стимуляции, присущи
Небольшая разница во времени, возникающая вследствие того, что звук достигает одного уха раньше, чем другого (если источник латерально смещен). Если источник звука равноудален от обоих ушей, интерауральное различие равно 0 и такая стимуляция называется дихотической. Различие во времени может быть ничтожно мало (даже 0,0001с или менее), но его как правило хватает для локализации. В основе этого явления скорее всего лежит нервный механизм, так как различие слишком мало, чтобы два индивидуальных звука были сознательно восприняты как два разных стимула (подтвердил Розенцвейг в экспериментах с кошками; связано с активностью в полушариях).
Тенденция слышать только единичный звук, локализация которого определяется временем прибытия первого звука. Звук от стационарного источника достигает ушей различными путями, непосредственно или после отражения от поверхностей и объектов. Несмотря на все эхо, создаваемые единственной волной, мы слышим один звук. Звуки, прибывшие позднее, вообще могут подавляться аудиальной системой, так как первый звук точнее укажет местоположение источника. 
Длина низкочастотных волн превышает диаметр головы. Огибая голову, такие волны могут разойтись по фазе – волны стимулирующие правое и левое ухо могут находится в разных стадиях цикла компрессия-разрежение. При локализации звуков, частота которых превышает 1000 Гц, расхождение по фазе значения не имеет.
Преодолевая разные расстояния до левого и правого уха, звук не только стимулирует ближайшее ухо в первую очередь, но и стимулирует его интенсивнее, поскольку голова является препятствием и «экранирует звук». Влияние экранирующего эффекта возрастает по мере возрастания волновой частоты (уменьшения длины волны). Таким образом, локализация низкочастотных звуков базируется преимущественно на различии во времени, а высокочастотных – на различии в интенсивности. Высокочастотные сложные звуки, содержащие различные гармоники, также могут быть локализованы на различии во времени. В реальности низкочастотные и высокочастотные сложные звуки могут возникать одновременно (как правило), значит, успешная пространственная локализация звуков зависит от обоих механизмов (различие по времени и различие по интенсивности). Мы не ощущаем ни того, ни другого – в основе локализации звуков лежит скорее последовательность нейронных сигналов, чем сознательная оценка. Интерауральное различие в интенсивности и симуляция глухоты Когда оба уха стимулируются одном тоном, но стимуляция одного уха более интенсивная, человеку кажется, что звук приходит только со стороны уха, которое стимулируется сильнее. На этом основан тест на проверку симуляции глухоты. Человек утверждает, что глух на левое ухо. Мы даем ему наушники, в правый подаем менее интенсивный звук, чем в левый. При нормальном слухе человеку будет казаться, что звук идет только из правого наушника. Действительно глухой на левое ухо человек будет слышать только негромкий звук из правого наушника, симулят же будет жаловаться что ничего не слышит. Стереофонический эффект Чтобы записать акустическую картину, точно воспроизводящую активное бинауральное звуковосприятие, нужно два диктофона поместить как можно ближе к слуховому каналу каждого уха (звуки сохранят все слышимые бинауральные различия). Записи воспроизводятся с помощью специальной аппаратуры через стереонаушники. Современная стереофония основана на записи звуков, улавливаемых несколькими микрофонами (потом распределяется на два канала). Стереостимуляция создается почти исключительно за счет разности в интенсивности. Движения головы При бинауральной стимуляции с локализацией по горизонтали проблем не возникает. Сложности появляются, если источник звука расположен выше или ниже, особенно если он попадает на срединную плоскость (воображаемая вертикальная плоскость, проходящая посередине тела). Стимуляция в таком случае может иметь одинаковые интерауральные временные и интенсивностные различия (оба уха стимулируются одновременно). Эта проблема решается движениями головы вверх и вниз (как уже было показано в случае с монауральными признаками на примере Ван Гога). И вообще, хотите понять, откуда звук – двигайтесь. Вопрос 14. Эхолокация и система ориентации в пространстве у слепых. 1. Эхолокация Благодаря необходимости эффективно прокладывать себе путь в условиях плохой видимости (ночь, глубь океана), у некоторых животных (летучие мыши, дельфины, киты, некоторые мелкие грызуны) развилась способность к восприятию эха их собственных звуков, возникающих при отражении последних от окружающих объектов. Улавливая эти звуки, животные почти мгновенно получают информацию об удаленности и направлении движения разных объектов, так же возможно о скорости их перемещения, траектории, размере, форме, текстуре и принадлежности к определенному виду. Использование организмом акустического сигнала, возникшего в результате отражения генерированного им звука, для получения подобной биологически релевантной информации называется эхолокацией. Основной объект изучения эхолокации – летучие мыши, их основная сенсорная модальность – слух. Они перемещаются в пространстве и ловят добычу с большой точностью благодаря тому, что генерируют упругие ультразвуковые импульсы – звуковые волны, крики, чириканье, частоты которых лежат за пределами человеческого слуха и нередко превышают 100 кГц, а так же воспринимают звуки, возникающие в результате отражения этих импульсов от окружающих объектов. Стоит учитывать, что высокочастотные звуки при отражении рассеиваются в меньшей степени, чем низкочастотные. Отражение звука зависит от соотношения между длиной окружающейся звуковой волны и величиной того объекта, от которого она отражается. Чтобы, отразившись от объекта, вернуться к своему источнику с полезной для него информацией, звуковая волна должна иметь длину, меньшую, чем объект, в противном случае она обогнет его. Эхолокация предполагает оценку вернувшегося отраженного звука. Когда возникает импульс, частота которого изменяется во времени, звуки, отраженные от объектов, находящихся на разных расстояниях от источника импульса, возвращаются в разное время, вследствие чего воспринимаются как звуки разной частоты. Если же частотно модулированное возвращающееся эхо сначала достигает одного уха, а затем другого, оно каждым ухом воспринимается с разной частотой. Принцип эхолокационных механизмов летучей мыши: генерирование коротких ультразвуковых чириканий, или импульсов, и их сравнение уникальной аудиальной системой летучей мыши с возвращающимися отраженными звуками. Это сравнение предполагает оценку временнЫх и частотных различий между генерированным импульсом и вернувшимся эхом, а так же оценку различий их интенсивности. Подтверждается, что способность летучих мышей к эхолокации имеет нейронную основу. Та часть мозга летучей мыши, которая обрабатывает аудиальную информацию, образована особыми нейронами, избирательно настроенными на обработку временнОго интервала (времени задержки) между генерированием летучей мышью импульса и приему ею его эха. Эти нейроны назвали нейронами, настроенными на восприятие временнОго интервала между импульсом и отраженным звуком. То есть разные нейроны реагируют на разные интервалы. Отраженные звуки с непродолжительным временным интервалом (от объектов по близости), активируют нейроны, отличные от тех, которые активируются отраженными звуками от более удаленных объектов. Группы таких нейронов активируются одновременно, за счет этого у летучей мыши создается «акустический образ» того, что находится в пространстве. 2. Система ориентации в пространстве у слепых Незрячие люди способны обнаруживать близлежащие препятствия и избегать столкновения с ними. Существует несколько теорий невизуальной локализации объектов людьми. 1 – у некоторых незрячих людей настолько хорошо развиты тактильные ощущения и восприятие температуры, что они способны чувствовать воздушные потоки, обтекающие объекты, которые находятся поблизости, которая получила название теории «лицевого зрения». Вторая теория основана на аудиальных признаках в форме эха и отражений от объектов. Эхолокация у человека. Были проведены эксперименты, где тестировали слепых и зрячих людей с завязанными глазами. Испытуемый должен был пройти по коридору, сообщить, когда ему казалось, что он приближался к стене, и подойти к ней как можно ближе, но не столкнуться с ней. Если роль аудиальных признаков была существенно снижена, т.е. если испытуемые шли в носках по толстому ковру, надевали наушники, то способность избегать столкновений с объектами значительно снижалась или вовсе пропадала. Плохая ориентировка в пространстве тогда, когда потенциальная информация о воздушных потоках абсолютно доступна, свидетельствует о том, что одного лишь «лицевого зрения» недостаточно для дистанционного восприятия препятствий. Следовательно, в том, что незрячие люди способны избегать столкновений с препятствиями, решающую роль играет такой источник информации, как звук. То же подтверждает эксперимент, в ходе которого были исключены все сенсорные модальности, кроме одной – слуха. Испытуемых, находившихся в звуконепроницаемом помещении, попросили оценить приближение экспериментатора к препятствию по звуку его шагов. Этот звук улавливался микрофоном, помещенным на уровне уха экспериментатора, и передавался с помощью усилителя в наушниках испытуемых. Оказалось, что приближение экспериментатора к препятствию смогли зафиксировать все испытуемые. Менее эффективными испытуемые оказались при выполнении задания, когда сами приближались к препятствию. Итог – незрячие люди способны воспринимать препятствия на основании отраженной аудиальной информации (на основании самогенерируемого эха), но также и о том. Что при обнаружении препятствия аудиальная информация и необходима, и достаточна. Когда трость слепого человека касается различных поверхностей, она извлекает из них необходимую ему пространственную информацию, но так же и сами звуки от трости могут могут дать нужную инфу. Пример – слепая от рождения наездница, победительница соревнований. Ее способность огибать углы и вписываться в крутые повороты трассы во время соревнования основана на восприятии отраженных звуков, источниками которых являются звуки, производимые ее лошадью. В другом исследовании сравнивалось выполнение определенных заданий по пространственной локализации слепыми и зрячими с завязанными глазами. Испытуемым разрешалось издавать любые звуки, эхо которых помогало им в локализации. Келлог установил, что незрячие испытуемые способны эффективно извлекать информацию об удаленности и размере с помощью самогенерируемых звуков, а результаты зрячих скорее носят случайный характер. Незрячие могли также различить поверхности с разными текстурами, как металл, стекло, дерево, хлопчатая ткань и бархат. Вывод – опыт, приобретаемый незрячими в использовании эха самогенерируемых звуков, не только позволяет избегать препятствий, но и дает информацию для различия объектов. Не следует думать, что зрячие неспособны использовать отраженные звуки в качестве источников пространственной информации. На это есть много примеров: только по звуку могут определить длину падающих деревянных досок на твердую поверхность, могут определить форму предмета из определенного материала при ударе молотком. Решающее значение в использовании отраженных звуков для локализации препятствий имеет изменение высоты эха самогенерируемых звуков со средней частотой. Чем выше частота звука, тем короче звуковая волна, а коротковолновые звуки, отражаясь от различных объектов, образуют более эффективное эхо. Как говорилось выше, длина звуковой волны, отражающаяся от объекта, должна быть меньше, чем он сам. Но низкочастотные обтекающие звуки, которые воспринимаются индивидуумом при ходьбе в замкнутом пространстве, могут быть полезны для его локомоции. Тут не написано каким образом! Визуальный опыт и невизуальная пространственная навигация. Определенную роль может играть возраст, в котором чел. Лишился зрения. Те. Кто успел приобрети визуальный опыт, могут более успешного справляться с некоторыми задачами, чем слепые от рождения. Происходит это из-за того, что благодаря визуальному опыту слепой человек приобретает способность лучше понимать пространственные связи и мысленно создавать картины окр. обстановки. Но есть опыты, противоречащие данной точки зрении. Слепые от рождения лучше, чем люди с завязанными глазами, справляются с задачами, требующие ориентации в пространстве. Индивидуальная система ориентации, представляющая собой невизуальное навигационное вспомогательное средство. Она основана на использовании звука для информирования индивидуумов о том, где они находится в данный момент, для их ориентации относительно объектов, находящихся в близости от них. Управляемое компьютером устройство воспринимает визуальные сигналы о расположении объектов вблизи индивидуума, преобразовывает их в направленные звуковые сигналы и направляет последние индивидууму через бинауральные наушники. Они характеризуются различиями во времени прибытия и интенсивности, которые были бы свойственны источнику звука, находящемуся в той же точке пространства, что и данный объект, что позволяет ему на основе «звуковой карты» создать «пространственную карту». Станет ли какой-либо определенный вариант индивидуальной системы ориентации надежным стандартным средством увеличения подвижности незрячих людей, зависит от технологии его изготовления и результатов испытаний. Вопрос 15. Восприятие музыки: основные параметры музыкальных тонов. Параметры музыки Октавы. Простая числовая связь между музыкальными звуками, на которой базируется западноевропейская звуковая система (пифагоров строй. — Примеч. пер.), была открыта древнегреческим математиком и философом Пифагором (472- 497 гг. до н. э.). В акустике единица частотного интер вала, равная интервалу между двумя частотами с соотношением 2:1, называется октавой; о двух частотах, из которых одна в два раза более другой, также говорят, что они разделены октавой. Итак, интервал между любыми двумя тонами, частота одного из которых ровно в два раза больше частоты другого, называется октавой. Следовательно, чтобы тон стал на октаву выше, достаточно удвоить его частоту. Например, тон, частота которого равна 880 Гц (т. е. А5 в соответствии с современ ным нотным письмом, описанным ниже), на одну октаву выше, чем тон с частотой, равной 440 Гц (А,). Нотное письмо (нотация). В западноеврпейской нотации тон обозначается буквой, определяющей его положение в данной октаве, и цифрой, указывающей, какой именно октаве он принадлежит. Так, для обозначения положения тона внут ри октавы используются буквы С, D, Е, F,G,A,D ив обратном порядке вплоть до С. Номер октавы, которой принадлежит данный тон, обозначается арабской цифрой, например С3% D4, Е5. Такие тоны, как С3 и С4, а также С4 и С5, отделены друг от друга одной октавой и оказывают на слушателя весьма сходное психологическое воздействие. Так, в выше приведенном примере, хотя тон с частотой 880 Гц (Л5) воспринимается как более высокий, он все же по своему звучанию очень похож на тон с частотой 440 Гц (Л5). Эквивалентность октав, высота тона и тональный хроматизм. Отношение каж дого тона данной октавы к любому другому тону данной октавы для всех октав оди наково. Это значит, что в то время, как Е4 звучит примерно так же, но несколько ниже, чем Е5. соотношение между Е4) D4 и Р4такое же, как между Е5> D5 и F3. Перцептивное сходство тонов, отстоя щих друг от друга на расстоянии октавы, например сходство Е4 с Е5, D4 с D5, называ ется эквивалентностью октав и подчерки вает то обстоятельство, что в музыкальном контексте тон должен оцениваться не толь ко с точки зрения его высоты. Это можно проиллюстрировать с помощью необычной фигуры, аналогичной старомодной тради ционной вывеске цирюльника — шесту, окрашенному по спирали в красный и бе лый цвета, превращенной в винтовую (ге ликоидальную) спираль (рис. 14.6 Вертикальный параметр, называемый высотой тона, характеризует результиру ющую высоту звука (т. е. ощущение высо ты звука) и зависит от частоты стимула. На горизонтальных плоскостях, являющихся виткам спирали, представлен параметр, на зываемый тональным хроматизмом и отра жающий относительное положение данно го тона внутри данной октавы. Один полный виток спирали соответствует одной октаве. Звуки, принадлежащие разным октавам и отстоящие друг от друга на расстоянии одной октавы (например, G2, G3 и G4)t лежат на одной оси и близко примыкают друг к другу. |