Текст
ЙЕНС БЛАУЭРТ
ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ СЛУХ
Перевод с немецкого И. Д. Гурвицв
МОСКВА -ЭНЕРГИЯ» 1979
ББК 32 87
Б 68
УДК 681,842
RAUMLICHES HOREN VON JENS BLAUERT
mit 174 Abblldungen
MONOGRAPHIEN DER NACHRICHTENrECHNlK
S- H1RZEL VERLAG STUTTGART. 1974.
Блауэрт П.
Б 68 Пространственный слух: Пер. с нем. — М.:
Энергия, 1979. — 224 с. с ил.
I р. 40 к.
В книге рассматриваются вопросы восприятия авука от одного и
нескольких источников. Дается определение слухового ощущения и
объемности звучания, поясняются свойства акустических сигналов
н звуковых полей. Доктор Иене Блауэрт является научным
сотрудником Института электросвязи в Аахеле (ФРГ) и заведующим кафедрой
электроакустика Университета в Бохуме.
Книга предназначена радиолюбителям, интересующимся
высококачественным мутаннеаг, ж может быть полезна специалистам в облает
электроакустики.
30401-246 _ ББК 32.87
Б 247-79. 2402030000
051(01)-79 6Ф2.7
© 1974 by S. Hlrzel Verlag Stuttgart
Die Ubersetzunjr In die russische Sprache erfolgte mlt Ge-
nehmlgunc des S. Hirzel Veilages, Stuttgart Der Dbersetziin^
der 1. Auflage 1974 der deutschen Ausgabe ist der wissenschaft-
liche Stand von 1972 zugrundegelegt
© Перевод на русский язык. сЭнергня», 1979.
■""***ЩР
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Основная цель любых электроакустических н звукотехннческих устройств,
каково бы пи было их назначение, сложность и стоимость,— псредвча
звуковой информации человеку. Естественно, что характеристики и свойства
электроакустических приборов должны быть рассчитаны с учетом свойств слухового
аппарата человека. Поэтому изучение этих свойств приобретает для
конструктора первостепенное значение.
Свойствам уха как приемника звуковой информации посвящена книга
Э. Цвнккерв н Р. Фельдкеллера «Ухо как приемник информации», вышедшая
в 1971 г. на русском языке вторым изданием. Однако и ней совершенно не
затрагиваются проблемы каправленнык свойств слуха. Между тем сегодня
умение правильно оценивать свойства слухового аппарата человека разделять и
различать звуки, приходящие по разным направлениям, н находить решении»
обеспечивающие оптимальное качество звучания, приобретает особое значение.
Обусловлено это, с одной стороны, тем, что широкий круг специалистов н
радиолюбителей все чаще стремится к созданию стереофонических н
квадрафонических систем, воспроизводящих не только основные, простейшие отлпчпя
первичных сигналов, но и тонкие нюансы пространственных звуковых картин,
я с другой — все чаще применяются головные телефоны для прослушивания
художественно-музыкальных программ, содержащих не только смысловую, ко
н эстетическую информацию.
Именно этим проблемам посвящена книга известного исследователя
нэ ФРГ Иснса Блауэрта, в которой последовательно описываются методика и
результаты экспериментов по изучению направленных свойств слуха в
открытом пространстве и в закрытых помещениях.
В данной книге рассматриваются вопросы пространственного слуха.
Однако отсутствие сколько-нибудь сложных математических выкладок, подробность
описания, разъяснение используемых базисных понятий делают книгу
доступной н интересной для широкого круга читателей, в который, как нам кажется,
войдут не только радноспециалисты н квалифицированные радиолюбители, но
и специалисты-акустнкн, профессиональные музыканты, любители музыки,
врачн-отологи, архитекторы и многие другие.
Одна нэ характерных особенностей книги — ее обширная библиография.
К сожалению, в ней почти полностью отсутствуют работы наших
соотечественников. Чтобы как-то восполнить этот пробел, в конце кпнги приведен
небольшой, отнюдь не претендующий на полноту, перечень основных отечественных
работ, затрагивающих те же вопросы.
Много хлопот причинила переводчику и редакторам принятая автором
терминология. Необходимость точного перевода понятий, отсутствие в ряде
случаев адекватных русских терминов нередко заставляли отыскивать
компромиссные варианты. В частности, это относится к таким нашим терминам, как
«ушные сигналы», «медианная плоскость», «локализация внутри головы» я т. п.
Насколько удачными они окажутся, судить читателю.
Нам же остается выразить надежду, что книга И. Блауэрта заинтересует
читателя, окажется ему полезной.
Ваши отзывы н пожелания о книге следует направлять по адресу: 113114,
Москва, М-114, Шлюзовая наб., Ю, иэд-во «Энергия», редакция Массовой
радиобиблиотекн.
Редакция
1*
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предварительная подгот* п ч ииформацн i, ее обработка и и редача в
пространстве н времени глл i с р д| а паченне техники свя i Она окно
чает в себя н частую но не ю п i {ую з дачу — дать человеку сред Too для
восприятия событий пр сх > inn i n другое время, в другом ие тс С этой
целью в конце цегш п реда * 1 н кп i мо формировать сигналы которые до
носили бы до адресата аукопую I t] >рм цио
Чтобы со дать у человека 1ллк i н пр ут тоня при событии н уча тия в
нем, необходимо также воз ожно б ic тот во произвести направление на
источник сигнала и иллюзию удален 1Я от него слушателя. Это означает, что
ниженеры-связисты должны кпубоко вин l n i роблемы субъективного
восприятия человеком акустических сигнале и я iuctih тн восприятия их прост
ранствениых при паков или Kopoi 'оиорн при трап тпенно о слуха
Проблемами простран тв пи го с, уха iri мается пя там х разных днец in
> пи. как пенхоюгня, и нхофнзмка, нсдщпца, с одной стороны и физика и
сорил музыки с другой. В первую из упомянутых групп вх дят естествен
иые науки, объектом исследования которых иэлаыльи служи ч ловек как
существо, сознательно воспринимающее окружающий мир Различия между
психологией, психофизикой н физиологией с этой точм! зрения носят только
методический характер. Е ли психология н психофизика изучают процессы,
пронеходящн в организм ie/j нека до нача7л акустического восприятия, во
время н после него то фнзнол гня исследует сами эти процессы. Медицина
использует оба метода, но интересу тся прежде всего аномалиями явлении
и пределами отклонений i ouitc i-ho принятых норм. Интерес медицины к
пространственному слуху определятся главным образом поиском методов
лечения-
Науки, о тавляющис дру ую р пну ра силтр тают челопска как
конечное приемное звено цени связи В инженерных науках явление пространст
венного слуха изучается и используется прежде всего в технике связи, но
находит применение также в измерительной технике н при поиске решений
проблем борьбы с шумами. Физика как основа архитектурной акустики
связана с пространственным слухом постольку, поскольку только человек —
конечная инстанция оценки акустики» помещения Наконец, музыкальную
пауку интерес) ет взаимосвязь между архитектурно пространственными
условиями при НСП01НСННИ произведения н его музыкальным во действием» на
слушателя. Здесь следует скл1ать ч > все жанры совр меииой музыки широ
ко используют эффекты пр стран твенного слуха для усиления художествен
ного воздействия.
Из сказанного ясно, что кру вопросов, свя аниыл с пространственным
слухом, весьма широк н в поли м объеме едва лн доступен специалисту в
области одной науки. Весьма немногочисленные обзоры н работы по у кнм
специальным вопросам (в приведенном списке литературы они обвдна i ны
звездочкой) со ержат анализ отдельных проблем, рассмотренных с и энцн'1
лишь той наук!. к которой данная проблема относится.
Настоящая работа является попыткой систематизировать прем иные
знания в области пространственного слуха н дать читателю осиппша пред
ставления о проб еие во всей ее широте. Многочисленные ссыми ни лн
4
i p турные источники и комментарии по ним в тексте книги позволяют бы
тро найти нужные работы по отдельным проблемам.
Изложение основано главным образом на работах по психологии,
психофизике, отолярннгологнн, технике связи н физике. Физиологические
вопросы детально не рассматриваются. Кроме того, в книге опущены
подробности, касающиеся электроакустических систем передачи» поскольку литера*
тура по нки весьма обширна. В тексте приведены соответствующие ссылки.
Исследования пространственного слуха основаны на субъективных
экспериментах с участием людей н качестве экспертов. Прн этом складывается
неправильная, по крайней мере для инженеров н физиков, ситуация: то, что
слышат эксперты, становится достоянием экспериментатора не
непосредственно, а по словесный описаниям. К тому же очень часто описания группы
экспертов отличаются одно от другого, даже при абсолютно одинаковых
условиях эксперимента. Для того, чтобы вес таки получить количественные
результаты, пепхологн и психофизики разработали специальные, так
называемые «психометрические* методы измерений. Этн методы и лежащие в
ил основе модельные представления кратко оппсаны в вводной части. Кроме
того, там же приведены некоторые замечания по теории испытательных
сигналов н звуковых полей. Инженерам связи н физикам они знакомы,
читателям же других профессий оии помогут разобраться в фнзнко-акустнческнх
аспектах пространственного слуха.
Звуковые сигналы у каждого уха — основные физические факторы
пространственного слуха. Можно было бы, очевидно, рассматривать
пространственный слух исходя только нэ этих сигналов и делить материал книги на
главы с позиций теории сигналов. Однако результаты соответствующих
экспериментов получены только для некоторых специальных классов сигналов и в
первую очередь таких, которые прн пространственном восприятии звуков
существуют в свободном звуковом поле н в закрытых помещениях. По этой причине в
книге сохранено традиционное деление материала по числу источников
сигнала. Благодаря близости к реальным условиям такой подход имеет свои пре-
i иущества.
В течение многих лет автор проводил теоретические н экспериментальные
исследования пространственного слуха в Институте электросвязи Технического
университета в Аахеве. Он выражает сердечную благодарность своему
глубокоуважаемому учителю профессору доктору В. Ашофу, иного лет бывшему
директором института и активно способствовавшему проведению работ и
написанию книги.
Автор благодарит также профессоров Берлинского технического
университета Л. Кремера и Е. Р. Бергера, которые прочитали рукопись и помогли
внести в нее иного существенных поправок. Автор благодарит н своих
сотрудников доктора П. Лавса н инженера Р. Хартнана, которые оказывали по-
ношь в работе н высказывали свои критические замечания, инженера
X П. Платтке, обработавшего массу экспериментальных данных, Л. Биллера.
подготовившего графический материал> и мадам Р. Ыаврат, которая
перепечатала рукопись.
Я. Блауэрт
Аахен, август 1972 г.
1. ВВЕДЕНИЕ
В предлагаемой книге излагаются результаты слуховых экспериментов,
т. с. экспериментов, в ходе которых исследуются слуховые ощущения,
возникающие в определенных условиях. Под ощущением, или восприятием, здесь н
далее понимаются только осознанные ощущения. Исследования ощущений
проводятся разными науками и под различными углами зрения. В принципе
различают две постановки вопроса: философскую (что такое ощущение
вообще?) н научно-техническую (как возникают ощущения?).
Первый вопрос касается сущности восприятий, и ответ на него дает
представление о взаимоотношениях воздействия и вызываемого ни ощущения.
Ответ гласит— воздействию противостоит ощущение осознашюго его
восприятия. Если воспринимающего назвать обычным понятием «субъект», а
предмет восприятия «объект», то коротко ответ на первый вопрос можно
сформулировать так: «восприятие есть взаимосвязь субъекта с объектом* (Лунг-
внтц, 1923, 1933; Бензе, 1961). Не существует ощущения без субъекта, как
нет его н без объекта.
Второй вопрос связан с условиями возникновения ощущений. Поскольку
ощущения обусловлены физиологическими процессами в организме субъекта,
то более широко этот вопрос можно сформулировать так: какие процессы
должны происходить в организме н какими должны быть внешние условия
для того, чтобы у субъекта появилось ощущение объекта. Именно дайной
проблеме н посвящена книга.
Исследуемый организм — это человек, участвующий в слуловых
экспериментах. Для краткости будем называть его экспертом. Внешние условия —
воздействии (раздражения, преимущественно — звуковыми енгиалаин), ко*
торым подвергались эксперты. То, что слышит человек, н есть интересующее
нас восприятие.
1.1. СЛУХОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ И АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО
Человек—существо видящее. По сравнению со зрением другие его
органы чувств (слух, осязание н т. д.) развиты значительно слабее. Именно
поэтому многие чисто акустические понятия в основе своей содержат
определения из мнра зрительных ощущений. Мы говорим: «звук окрашен», но никак
не наоборот — «краска звучит» н т. д. Такие заимствованные определения
широко используются в научно-технических работах.
Стандарт ФРГ ДИН-1320 (1959 г.) определяет понятие «звук» как
«механические колебания н волны в упругой среде, преимущественно в
слышимом человеком диапазоне частот (16—20 000 Гц)» и описывает тем самым
физически измеряемые смещения зрительно воспринимаемых объектов. То,
что человек слышит, т. е. его акустическое восприятие, в данном определении
участвует лишь косвенно в виде дополнительного указания ев слышимом
человеком диапазоне частот».
Для строго научного описания слуховых экспериментов пеоблодиио
подробнее проанализировать основные положения приведенного определения.
Исходным в нем является то наблюдение, что человек со здоровым слухом,
находясь в среде, в которой происходят колебательные, или волновые,
процессы с частотой в диапазоне 16—20 000 Гц, как правило, что-то слышит
6
Однако это отнюдь не означает, что слышимое идентично колебаниям и волнам.
Ьслн человек в такой среде на время закроет ушные раковины, то, хотя он
и перестает слышать, колебания среды продолжатсн и могут быть восприняты
им (например, косвенно с помощью физических измерительных приборов).
Для терминологической четкости мы, как это было предложено ранее,
будем обозначать дополнительным словом «звуковой» от
стандартизованного «звук» только то, что относится к физической стороне слухового процесса,
в первую очередь — «звуковой объект*- Сюда же относятся и такие понятия»
как: «источник звука», «звуковой сигнал», «звухован волна» и т. д.,
характеризующие физическую сущность признаков звукового объекта. Акустически
воспринимаемое, или слышимое, будем характеризовать дополнительным
словом «слуховой», имея в виду в основном слуховой объект.
Распространена точка зрения, будто слуховой объект вызывается только
звуковым возбуждением. Известно, однако, что слуховые объекты (ощущения)
могут возникнуть и при отсутствии явных механических колебапнй, или волн.
Например, слуховые галлюцинации (музыка, шумы) у людей с нарушениями
слуха, нлн слуховые объекты, вызываемые искусственным раздраженней
слухового нерва. Тот факт, что не при каждом звуковом возбуждении
возникает слуховое ощущение и не каждому слуховому ощущению
предшествует обязательно звуковое возбуждение, опровергает мнение, что одно
вызывается только другим. То обстоятельство, что зрение человека — более
дифференцированное, чем слух,— делает видимый мир богаче инра звуков, только
иллюстрирует упомянутую точку зрения, но не подтверждает се.
Более строго следовало бы говорить, что определешшс точно оговоренные
звуковые возбуждения и слуховые объекты при определенных точно оговорен-
ных условиях существуют одновременно, нлн происходят одно за другим
(Блауэрт, 1969). Утверждают также, что звуковые возбуждения н слуховые
ощущения связаны между собой, ассоциируются между собой нлн
соподчинены друг другу.
Звуковые и слуховые объекты наряду со специфическими параметрами
характеризуются временными и пространственными признаками (Лунгвнтц,
1933). Они возникают в определенном месте, в определенное время н имеют
определенные свойства. В этой связи становится ясным понятие «пространст-
пенный слух». Его смысл именно в том и состоит, что слуховые объекты
определяются в пространстве. В этом понятии можно усмотреть и определенную
тавтологию, поскольку «непосредственного слуха» не существует. В узком
смысле понятие «пространственный слух» объединяет взаимосвязи между
пространственным распределением слуховых объектов и другими параметрами.
Прежде всего речь здесь идет об особенностях звуковых объектов, но
учитываются н прочие факторы (например, психофизиологические).
Локалнзуемость * слуховых объектов более нлн менее точна. Так, на*
пример, задать точно протяженность н положение звукового объекта
«непрерывный тон» в гулком помещении невозможно. Звук воспринимается
диффузным, т. е. приходящим со всех сторон. И наоборот, источники импульсных
звуков (щелчков) в заглушённой камере воспринимаются точно
локализованными и имеющими четкие пространственные границы. Локалнэуеиость
слуховых объектов характеризуют их координатами и размерами относительно
других объектов, воспринимаемых как органами слуха, так и другими органа*
мн чувств н в первую очередь органами зрения.
Слуховые объекты могут вызываться звуковыми событиями в местах,
которые зрению недоступны, например, внутри собственного организма, в
прозрачных телах, за непрозрачными экранами, стенами, строениями, громкими
звуками за горизонтом, в темноте н т. д. В отличие от видимых объектов они
воспринимаются не только в поле зрении, но во всем пространстве вокруг
эксперта. Этим же слуховые ощущения отличаются от осязания, обоняния и
1 Чтобы исключить возможные терминологические недоразумения, про-
странствеиность восприятий мы называем «локалнзуемостью», а ие
«локализацией» (Блауэрт, 1966). Высвободившееся при этом слово «локализация»
будем использовать в другом смысле (си, гл. 2.1).
других ощущений. Множество точек, где могут располагаться слуховы
объекты, образует акустическое пространство. Слово пространство понимается
здесь в математическом смысле — как множество точек, разделенных
конечными интервалами,
В литературных источниках можно встретить утверждение о том что
локализуемое^ не может быть изначальным признаком слуховых объектов,
что этот признак возник в ходе исторического развития человека, который,
накапливая опыт, научился приписывать слышимым звукам правильные
места», т. с. места расположения источника звука. Эта точка зрения
построена на предпосылке, будто в «нигде» могут существовать слуховые объекты,
дожидающиеся своего адреса, который к тому же может быть определен
только обладающими определенным опытом. На ошибочность такой точки
зрения указывал еще Хорнбостель в 1926 г. В действительности дело
заключается в том, что по мере индивидуального развития человека дифференцируется
и инр его слуховых ощущений. Диффузные поначалу слуховые объекты с те'
ченнеи времени приобретают более четкке пространственные границы,
уточняются и их связи со зрительными объектами н ощущениям п других органов
чувств-
Далее. Справедливо, очевидно, правило, что положение слухового объекта
в пространстве часто совпадает с местом нахождения колеблющегося тела
(источника звука). Однако утверждать и связи с этим, что положение
источника звука и есть «правильное место» слухового объекта, по меньшей мере
сомнительна И источник звука, н слуховой объект относятся к категории
воспринимаемого. Если нх места различны, то вопрос о том, какое нз них
неправильно, теряет всякий смысл.
Для специалиста связи наибольший интерес представляют как раз тс
случаи, когда положении слухового объекта и источника звука не совпадают.
Его задача состоит в том, чтобы, используя как можно меньше источников
звука (например, громкоговорителей)* искусственно рассредоточить слуховые
объекты вокруг эксперта в помещении на приемной стороне так, как они
рассредоточены в помещении на передающем конце электроакустического
тракта. Другими словами, при воспроизведении должна быть предусмотрена
возможность обеспечения слуховых объектов в тех местах где нет громко*
говорителей
1.2. ИССЛЕДОВАННАЯ СИСТЕМА
Слуховой эксперимент, как правило, состоит в том, что эксперт, помещен'
ный в определенные условия, подвергается звуковому воздействию известной
пространственной и временной структуры и, находясь непосредственно в этих
условиях, описывает по интересуемым признакам свои слуховые ощущения.
Таннмн признаками в нашем случае служат место н протяженность одного
нлп нескольких слуховых объектов. Показать свои ощущения эксперт может
не только словами, но н жестами, нажатием сигнальных кнопок и т. д. Важно
лишь, чтобы это описание позволяло делать количественную оценку признаков
слухового объекта или объектов.
Существуют два основных способа слуховых экспериментов — саионссле-
дованне и исследование, проводимое наблюдателем (посторонним лицом).
В первом случае сам эксперт является н наблюдателем. Этот способ
используют главным образом прн проведении предварительных, оценочных
исследований. Во втором случае эксперт и наблюдатель-экспериментатор не являются
одним и тем же лицом. В такой ситуации звуковой объект эксперта
существует для экспериментатора лишь в вкде описания. Экспериментатор
получает от эксперта описание, которое с определенной степенью вероятности по
зволяст судить о том, что перед экспертом находится нлн находился слуховой
объект. Непосредственный доступ экспериментатора к слуховому объекту эк
сперта исключен. Если исходить из того, что для эксперимента оров не
являющихся психологами или медиками, процессы, происходящие в живом
организме, как правило, не поддаются наблюдению, то объект исследования
(как это делают в теории цепей) условно можно представить в вп с черного
ящикаэ, который в простейшем впде имеет два выхода и один вход (pic I)
5i
©■
г т '
■^
I
I
Г
I
J
Рис I Простая эквивалентная
схема замещения эксперта в
слуховых экспериментах
t ь «черный ящик» служит лишь условным изображением функциональных
вязей н не может рассматриваться как физиологическая модель исследуемого
сперта.
Пусть на исследуемый объект воздействует звуковой объект с ннтере-
ующни нас признаком Sq Тогда выходной величиной будет слуховой объект
пространственным признаком ftD. Слуховой объект располагается на
соответствующем месте в акустическом пространстве и лишь в исключительных
случаях (см. § 2.3-2) непосредственно внутри эксперта.
Слуховые объекты доступны для непосредственного наблюдения только
в экспериментах, проводимых методом санонсследовання. Выходная величипа
2 на условной схеме — это описание
экспертом своего ощущения, выражаемое
признаком fc0. Показанные на рисунке
пунктирными линиями два звена внутри
черного ящика» указывают лишь на то.
что выходные величины Ас и Ъ нсиден-
тнчны.
Если экспериментов иного и
проводятся они с участием одного пли
нескольких экспертов, то можно выделить
следующие множества входных и вы-
одиых величин: / — множество
признаков звукового объекта S0t образованное
элементами so, 2 — множество прнзиа -
ков слухового объекта И0г образованное
сментанн Ло; S — множество признаков
писания Во* образованное элементами Ь*.
Эти множества (впредь будем их называть основными множествами)
связны между собой зависимостями: Нс->/(S*). В*«/(//ф) и £*=/(5ф). Цель
слуховых экспериментов состоит в количественных оценках данных
соотношений или соотношений для подмножеств. Для достижения этой цели
необходимы некоторые промежуточные действия. Прежде всего количественные
оценки предполагают проведение измерений.
Измерения — это придание объектам численных значений по
установленным правилам (Кэмпбел. 1938; Стнвенс, 1951): численные значения придают
так, чтобы определенным азаииоевнзям между признаками объекта соответ-
твовапн такие же взаимосвязи между их числовыми выражениями- D каждом
конкретном случае прежде всего необходимо найти множество чисел,
пригодное для распределения по признакам основного множества или его
нодмн жества, чтобы каждому рассматриваемому элементу
соответствовало определенное число. Такое множество чисел называется шкатой,
деления шкалы — числовые выражения признаков элементов основного
множества.
В теории измерений различают шкалы нескольких уровней, номинальные»
i орядковые, интервальные и относительные. Различие между ними состоит в
используемом свойстве чисел: тождественность (каждое число тождественно
только самому себе), иерархия (числа определяют отношение в данном
порядке), аддитивность (подчиненность правилам сложения).
Номинальные шкалы используют только свойство тождественности чисел
4iело здесь—некий ярлык, который можно было бы придать группе одинаковых
но признакам элементов основного множества. Другого значепин число здесь
не имеет. Звуковые объекты можно, например, разделить на группы 1 и 2 по
характеру сигнала —импульсы или чистый тон.
Порядковые шкалы наряду с тождественностью используют еще н
иерархичность чисел. Так. например, л слуховых объектов можно упорядочить в виде
последовательности чисел от I до п по признаку расстояния от эксперта.
Тогда каждому большему числу соответствовало бы и большее расстояние,
хотя равные интервалы между числами не означают, что одинаковы и
характеризуемые нин интервалы расстояния. Другими словами, порядок шкалы не
обязательно должен быть эквидистантным.
Интервальные шкалы требуют, чтобы образующие нх числа
удовлетворяли условиям тождественности, последовательности и аддитивности
интервалов. Онн не требуют, чтобы исчезал признак элемента, которому
соответствует нуль шкалы. Иначе говоря, интервальным шкалам не нужна точка саб-
солютного нуля». Характерным примером такой шкалы может служить
широко известная шкала температур Цельсия-
Наконец, относительные шкалы—это шкалы, у которых все три
перечисленных свойства чисел должны распространяться н на признаки элементов
множества. Например* расстояние между двумя слуховыми объектами прннн-
*-*м
Jv^to)
**~*М
h^{h)
J**=*(A>)
s=f[b)
-u"
****{*)
Рнс. 2. Соотношении между основными множествами (а) н шкалами (б) в
слуховых экспериментах.
мается за нуль, если оно нсчезающе мала Расстояние, характеризуемое
числен 2t в 2 раза больше расстояния, характеризуемого числом 1, н т. д.
Относительные шкалы лежат в основе аодавлнющего большинства физических
измерительных приборов.
Класс шкалы, выбранный для данного измерения, определяет
математические действия, которые могут быть использованы при оценке результатов
измерений (Гилфорд, 1954; Знгель, 1968; Снкстл, 1967).
Для измерения трех основных множеств, фигурирующих на эквивалентной
схеио замещения эксперта (рнс I), могут быть построены три следующие
шкалы: шкала звуковых объектов S с элементами (числами) s; шкала
слуховых объектов И с элементами (числами) Л; шкала описаний В с элементами
(числами) fc.
Три основных множества н соответствующие им шкалы изображены на
рнс 2 в виде ограниченных областей плоскости. Показаны также взаимосвязи
между элементами разных множеств:
1. Функции шкалообразоваиия служат руководством в измерениях,
указывающим, как устанавливается соответствие между признаками элементов
множества н делениями (числами) шкалы.
2. Психофизические функции показаны вертикальными линиями н
отражают взаимосвязи между элементами основных множеств по
рассматриваемым признакам или взаимосвязи между результатами измерений.
Результат измерения в принципе имеет конечную точность. Это значнтг
что число, которое согласно методике измерения соответствует признаку
элемента основного множества, может быть указано только как принадлежащее
к определенной области значений.
Кроме того, если провести серию одних н тех же измерений, можно
видеть» что результаты в большей клн меньшей степени различаются, т. е. повто-
10
Рве. 3. Схема измерения
психофизической функции ft=/(s).
/ — измерительный прибор: 2 — воспрпнв-
ыающнй элемент евстемы; J —опнсывакн
пшв мемеит системы.
рнсмость результатов ограничена. Для слуховых экспериментов вопросы
точности измерений и повторнемости результатов имеют особое значение. Для
пояснения рассмотрим рис 3. Пусть, например, требуется найти
психофизическую функцию ft=((s), т. е. взаимозависимость, между результатами
измерений определенных признаков звукового и слухового объектов.
Для измерения поступающих на вход признаков звукового объекта^ не-
пользуется физический измерительный прибор, отвечающий заданной
зависимости S=^(s<j). Признак слухового объекта По, нолучаеиыЙ на выходе,
непосредственному измерению не поддается. Он измеряется косвенно следующим
образом: схема замещения эксперта
представляется состоящей как бы из
двух последовательно соединенных
элементов. Первый из них назовем
воспринимающим элементом,
второй — описывающим- Эксперт
согласно предварительной договоренности
либо сам дает показания по
интересующему признаку в виде чисел, либо
описывает свои ощущении так, что
по ним можно получить числовые
знамения. Методы, позволяющие этого
достичь, рассмотрены в $ 1-3-1.
Описывающий элемент схемы должен
обладать такими свойствами, чтобы
описания Ь0 не его выходе являлись
численными описаниями Ло, т- е. что*
бы представляли собой результаты
измерений. Отсюда можно записать
Ъо=п. Таким образом, эксперт
одновременно служит и объектом исследования, подвергающимся измерению
(воспринимающий элемент системы), н ныполияет функции психофизического
измерительного прибора. Если проанализировать такое измерение в отношении
точности и повторяемости результатов, то обнаруживается следующее.
При измерении h-*f{s) погрешность измерений необходимо учитывать
дважды. Во-первых, погрешность, присущую физическому прибору, и, во-вторых,
независимую от первой — погрешность психофизических измерений. Дважды
при этом будет сказываться и ограниченная повторяемость результатов
измерений. Она проявляется в разбросе показаний и по признакам
звукового объекта и по признакам слуховых ощущений. Этн разбросы
взаимосвязаны между собой, потому что рассматриваемые признаки связаны
между собой как входные н выходные параметры каждого данного
эксперта. При изменении s0 соответствующим образом изменяется и ho. От
эксперимента к эксперименту изменяется, как правило, и сам
воспринимающий элемент системы, независимо от того один эксперт участвует в
нескольких последовательных экспериментах, или несколько экспертов
одновременно участвуют в групповом эксперименте. Отсюда следует, что показания h0
изменялись бы н при постоянных So.
Обработка этих вэаииосвиэей на практике упрощается благодаря
следующим допущениям.
1. Повториемость параметров звуковых возбуждений н точность кх
измерения настолько велики, что на вреин слухового эксперимента 50 может
считаться неличиной постоянной.
2. Методика психофизических измерений такова н эксперты
инструктируются так, что психофизический измерительный прибор может считаться
инвариантным по отношению к повторным экспериментам н сиене экспертов.
После таких допущений колебания признаков слуховых объектов и
разброс результатов нх измерений можно уже объяснить изменениями
воспринимающего звена схемы замещения эксперта.
Этн изменении часто не поддаются предварительному учету и не зависит
от условий эксперимента. Следовательно, на результаты измерений наклады-
11
Таблица 1
Физические ттроцессы или яаледвл,
признаки которых рвесыатрнваются
Участвующие органы чувств
Наввавне теорий
Делеык теорий по категории!
Звук в воздухе у одной или обеих
барабанных перепонок
Орган слуха (одно
ухо)
Монауральные воз
душные
Бипауральные различия ушных
сигналов
Орган слуха (оба уха)
Звук в воздухе у барабанных
перепонок и костный звук
Звук в воздухе у барабанных пере*
попок и свет на сетчатке глаз
Орган слуха
Бинауральные
воздушные 1
Костные
Органы слуха и зрения
Зрительные
Звук в воздухе у барабанных
перепонок и в вестибулярном аппарате
Орган слуха и вести
булярный аппарат
Звук в воздухе у барабанных
перепонок и у осязательных рецепторов
Движения головы и обусловленные
ими изменения звуковых сигналов а
воздухе у барабанных перепонок
Орган слуха н орган
осязания
Вестибулярные
Осязательные
Орган слуха и вести*
булярный аппарат» а
также рецепторы
напряжений, положения,
направления, орган зрения
Моторные (теории
поворота)
I
*
О
О
с
о
I
+
I
з
в*
О
Я
о
и
О
1
*
ID
Я
Ей
}
плются случайные ошибки, что всегда надо учитывать. Для систематизации
результатов измерений используют обычные средства статистики, а для
интерпретации— методы оценки и проверки взвешивающей статистики (си.
Гилфорд, 1950; Зигель, 1956; Граф-Хенпнг-Штанге. 1966; Кройсцнг, 1967 н др.).
Статистические методы обработки данных построены иа предпосылке того,
что полученные результаты измерений представляют собой выборки из
заданной совокупности, отобранные по случайному закону и независимо один от
другого. Поэтому и выбор экспертов для слуховых экспериментов должен
также быть случайным. Однако это требование обычно полностью не
удовлетворяется, так как руководитель эксперимента часто прибегает к услугам экс*
пертов-добровольцев н уже из их числа отбирает наиболее подходящих —
обладающих нормальным слухом. Необходимо иметь в виду, что нарушение
указанных предпосылок ограничивает общий характер результатов измерений.
Другой принципиальный вопрос: можно лн вообще обобщать
(«объективизировать*) результаты измерений, полученные по высказываниям экспертов.
При измерениях физическими истодами обычно предполагают, что получаемые
результаты независимы от экспериментатора и, следовательно, в принципе
всегда верны и «объективны». Такое утверждение объясняется слособностью
большинства люден совмещать положение стрелки с меткой на шкале прибора,
или считывать цифровые показания без вносимых различий. Более глубокий
анализ показывает, однако, что н эти показания люден сугубо индивидуальны.
Следовательно, физические н психофизические измерения не отличаются тем,
что первые в принципе объективны, а вторые — субъективны. Различие
между ними состоит лишь в степени совпадения результатов, даваемых разными
лицами. Поэтому в практике психофизически* измерении принят специальный
коэффициент, характеризующий степень этого совпадения, — коэффициент
объективности (Гилфорд, 1954; Снкстл, 1967). Полная объективность
соответствует совпадению результатов двух измерений, будь то результаты,
полученные одним экспертом в нескольких последовательно проведенных
экспериментах или несколькими экспертами в одном групповом эксперименте. Можно
также сказать, что полная объективность достигается в случае, когда исследуемые
процессы обладают статистическим свойством эргодичности. Результаты
исследовании пространственных свойств слуха, имеющиеся в литературе, очень
редко сопровождаются расчетом объективности, поэтому построенные иа их
основе теории вызывают серьезные сомнения.
При построении схемы замещения эксперта (см. рис. I—3) было принято,
что входными величинами являются признаки звуковых объектов. Будем
считать далее, что множество возможных входных величии относится ко всем
признакам физических явлений н процессов н определенным образом корре*
лнруется с положением слухового объекта в акустическом пространстве. Для
обнаружения таких явлений н процессов целесообразно исходить из вопроса
о том, какие органы чувств человека участвуют в создании физиологического
состояния мозга, вызывающего слуховое ощущение. Тогда в качестве
коррелируемых можно рассматривать прнзпакн, связанные с органами чувств, лру-
1ими словами, признаки, на которые как на сигналы реагируют органы
чувств—принимают их, обрабатывают н передают дальше (так называемые
адекватные раздражения).
В табл. I приведены психофизические теории пространственного слуха,
физические явления н процессы, корреляция которых с ощущением положения
слухового объекта либо уже доказана, либо предполагается. «Воздушные*
теорнн названы основными (базисными), потому что любая теория
пространственного слуха основана на анализе звуковых колебаний в воздухе у
барабанных перепонок. Только в тех случаях, когда звуковые сигналы у
барабанных перепонок неоднозначно связаны с ощущением места его происхождения,
к анализу дополнительно привлекают другие физические признаки
(дополнительные теории). По числу органов чувств, участвующих в слуховом
процессе, теорнн слуха можно разделить на одиосеисорные н многосенсорные.
Наконец, признаком деленкя теорий иа статические и моторные служит состояние
головы эксперта: неподвижность или обязательные рефлекторные движения.
13
1.3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
В предыдущей главе были рассмотрены некоторые основные вопросы
психофизических измерений. Показано, что объект исследований (эксперт) в
процессе слухового эксперимента выполняет две роли. Он одновременно и
объект исследований и измерительный прибор. Функции эксперта как
измерительного прибора состоят в том, чтобы по заранее оговоренным правилам
давать количественную оценку своим ощущениям слухового объекта (например,
направление на источник звука или расстояние до него), т. с. выдавать
численные данные измерений. Разработаны специальные методы, позволяющие
экспертам давать свои показания с максимально возможной точностью. Неко-
г*- Рис. 4. Система координат для слухо-
* выя экспериментов (г—радиус; ср —
р=0 азимут; б — угол возвышения)
0 I — фронтальная плоскость; 3 —
медианная плоскость: 3 — направление назад:
4 — направление вперед; S —
горизонтальная плоежость
торые из них, используемые в изучении пространственных свойств слуха,
кратко рассмотрены далее.
Очень кратко рассмотрены также некоторые основные свойства сигналов
н акустических полей. Один из параграфов посвящен специальным
измерительным приемникам звука, предназначенным для измерения звукового
давления в слуховом канале н ушных раковинах. Укажем, кстати, что при
исследовании пространственных свойств слуха параметры локализации (положение
слухового объекта, место расположения источника звука, точка, в которой
проводятся измерения, и т. д), как правило, задаются системой сферических,
отсчитываемых относительно головы эксперта координат. Это означает, что
при любом смещении головы система координат смещается вместе с ней
Поскольку человек не может менять положение своих ушей относительно
головы, то «привязка* системы координат к голове одновременно является н
«привязкой* к ушам.
Впредь (если не будет особых оговорок) будем пользоваться системой
координат и направлениями отсчета углов» показанными иа рис. 4. Начало
координат помещено в середину отрезка между верхними точками входов
слуховых наналов.
Верхние границы слуховых каналов и нижние границы глазниц лежат в
горизонтальной плоскости (принятая в международном масштабе «черепная
горизонталь*). Фронтальная плоскость проходит через верхние точки слуховых
каналов н перпендикулярна горизонтальной плоскости. Медианная плоскость
перпендикулярна н к фронтальной и к горизонтальной плоскостям. Все три
плоскости пересекаются в начале координат. Если считать, что череп имеет
симметричную форму, то медианная плоскость будет н плоскостью симметрии
1.3.1. Психометрические методы
Методы измерений психофизики н психологии (так называемые
психометрические методы) можно разделить на две группы:
I. По роду оценки измеряемого параметра, требуемой от эксперта. В
соответствии с четырьмя видами шкал различают методы оценки по номинальной,
порядковой, интервальной и относительной шкалам.
14
2. По способу предъявления эксперту входной величины, причем здесь
имеются два варианта.
Первий основан на предположении, что оцениваемый признак физической
велнчнни плавно изменяется. Это изменение осуществляется в процессе
эксперимента, н эксперт фиксирует выполнение заранее оговоренного требования.
Само регулирование здесь играет второстепенную роль. Его может "проводить
и экспериментатор и сам эксперт нлн, наконец, автоматическое устройство.
Методы* в основу которых положен этот принцип, можно назвать методами
восстановлении, или уравнивания. Они особенно целесообразны, когда
слуховые эксперименты проводятся сериями с участием одного н того же эксперта.
Обяистъ Воспринимаемы*
интенсиЪностсй
звука
Громкость А
i ' i *
I * ' \
"0% есть 50% больше \ больше одинаково, 50% нет
50% mm 50% меньше) чем неодинаково 50% да
75% меньше 75% больше 50% одинаково
25% больше 25% меньше 50 % неодинаково
Рнс. 5. Определение порогов восприятия, порогов различения н точек одина
нового восприятия.
Второй вариант состоит в том, что эксперту для оценки предлагается вход*
пая величина, интересующий признак которой в течение всего времени оценки
остается постоянным. Из набора заранее оговоренных оценок эксперт
выбирает одну наиболее подходящую с его точки зрения. Эксперимент повторяет*
ся несколько раз при измененной входной величине. Получаемые от эксперта
оценки статистически обрабатываются по специальной методике. Закон
изменения входной величины эксперту неизвестен (чаще всего изменения
случайны). Эти истоды можно назвать методами постоянства, опроса идн оценки.
Их целесообразно использовать для слуховых экспериментов, в которых
одновременно участвует несколько экспертов.
Мы рассмотрим только некоторые из этих методов, используемых при
слуховых экспериментах. Подробно н наиболее полно психометрические методы
измерений оннсаны в книгах Фехнера» I860; Стнвенса, 1951; Гилфорда, 1954;
Снкстля, 1967; Робинсона н Джексона* 1972. Поскольку результаты
субъективных (с участием эксперта) измерений определенным образом зависят от
выбранного метода измерений, то его всегда следует указывать в протоколе
измерений. Для субъективных измерений преимущественно используют методы»
основанные на оценке номинальных и порядковых значений. Именно эти
методы позволяют измерять пороги восприятия, пороги различимости и
устанавливать точки одинакового восприятия. Пояснение этих понятий дается на рнс. 5,
Для примера рассмотрим слуховой эксперимент по исследованию
взаимосвязи между интенсивностью звука н громкостью слухового объекта. Шкалы
значений лрн таких измерениях имеют одно измерение. Это шкалы
интенсивности звукового объекта и громкости слухового объекта.
Порогами восприятия в нашем примере будут две точки /»■■ и /кию
на шкале интенсивности, которые ограничивают область воспринимаемых ни*
15
тенснвностей, т. е, область, в пределах которой существуют слуховые объекту.
От эксперта требуют давать слуховому объекту поминальные оценки «да»
(слышно) нлн «нет* (не слышно). Точно иа пороге восприятия обе этн оценки
будут даваться с одинаковой вероятностью (0,5).
Пороги различимости имеют на шкале ннтенсивностей вид отрезков,
соответствующих минимально воспринимаемым различиям громкости, например
A(/i)MHH н А (/г) «и*- От эксперта требуют номинальных или порядковых
оценок. Если для оценки громкости используют номинальные понятия
«одинаково» нлн «неодинаково», то порог различимости займет участок от начальной
точки /i до точки на шкале нитеиенвностен, вероятность оценки «неодинаково»
которой равно ОД Если же принята оценка «больше» или «меньше», то
крайние точки ннтсненвностей, по которым с вероятностью 0,75 даны
соответственно обе оценки, будут ограничивать участок шкалы* вдвое больший порога
различимости1.
Точками одинакового восприятия для рассматриваемого примера будут
точки /Экн 'эк* П0Т0МУ чт0 нм соответствуют звуковые объекты одинаковом
громкости. Для примера будем рассматривать два источника звука,
излучающих непрерывные тону частотой соответственно 100 и 200 Гц Пусть,
например, громкость обоих сигналов оценивается как одинаковая в случае, когда
интенсивность тона 100 Гц равна 10 дБ, а тона 200 Гц равна 15 дБ1. От
эксперта требуются порядковые оценки. Если требовать оценки только
«больше» и «меньше», то в точке одинакового восприятия обе оценки будут
равновероятны (по 0,5).
К методам восстановления, используемым для измерения порогов
восприятия, порогов различения и точек одипакового восприятия, можно отнести
методы средних ошибок и минимальных изменений. Между собой они различаются
тем, что в одном из инх (метод средних ошибок) сам эксперт изменяет
признак звукового объекта на входе до тех пор, пока ошушенне не достигнет
заранее заданной субъективной оценки, и то время как в другом (метод
минимальных изменений) признак звукового объекта малыми ступенями
изменяется экспериментатором до тех пор, пока эксперт не скажет, что достигнутое
ощущение отвечает заранее оговоренной оценке. Затем, многократно повторяя
эксперимент, получают кривую распределения результатов измерения по
изменяемому признаку. Как правило, она имеет вид нормального распределения.
В зависимости от направления изменения признака — от больших значений к
меньшим нли наоборот — меняется положение кривой относительно оси
абсцисс. По полученным в результате двум кривым расчетным путем получают
кривую распределения средних значении (рис. 6). Для измерения порога
восприятия сначала изменяют уровень звука, например, от меньших значений к
большим до тех пор, пока эксперт не даст оценку «звук воспринимается»,
затеи это же измерение проводят при изменении уровня звука от больших
значений к меньшим до получения оценки «не воспринимается». В качестве
порогового принимается значение в вершине кривой распределения средних
зкачекнй»
Для измерений порога различимости и точек одинакового восприятия
эксперт дает соответственно оценки «одинаково», «неодинаково» пли «больше»
и «меньше». Одним из вариантов метода восстановления является
автоматический метод балансного регулирования (уравнивания), предложенный
Бекеши в 1947 г. (см. § 2.2.3).
Для измерения порогов п точек одинакового восприятия методом
постоянства экспертам предъявляется несколько входных величии, в которых
интересующий экспериментатора признак выражен по-разиоиу и меняется в неизве-
стпой для эксперта последовательности. Так, например, если требуется
измерить порог восприятия, то эксперты должны давать оценки только
1 В зависимости от метода оценки измеренные пороги различимости могут
оказаться разными. В литературе нет единого мнения о более
предпочтительном методе.
г Здесь следовало бы говорить об уровне интенсивности- — Прим* ред.
16
«воспринимается», «не воспринимается». Разумеется, что последовательность
входных величин должна бить подобрана в предварительных экспериментах
таким образом, чтобы область изменений интересующего признака, в которой
ожидается порог, перекрывалась более равномерно. После многократного
предъявления ряда входных величин получают кривые распределения обеих
оценок в функции входного признака. Примерный вид этих кривых показан
на рнс. 7t о.
%о
51
ii w
V'K
/ / /
#-
г
,'S / a+J,
v3
\
\ \
\\\
X^-
I b Шкала признаков
\fy Входной величины
Рнс. 6. Оценка результатов измерении, проводимых
методом восстановления.
I — результат первого измерения при увеличении входной
величины; 2 — среднее значение 1.2: 5 —результат второго
измерения при уменьшении входной величины; 4— порог или точка
одинакового восприятия.
ЕЙ
Пород
Восприятия
*)
Точка одинакового
Восприятия
Точка одинакового
Восприятия
Двойная область
порога различения
Шкала признаков Входной величины
б)
Двойная оЪласть
порога различения
В)
Рис, 7. Оценка результатов измерений, проводимых методом постоянства.
аЙ б —номинальные опенки; а —порядковые оценки.
Точка с ординатой 0,5 иа обеих кривых определяет значение порога. Для
измерения порогов различения н точек одинакового восприятия эксперту
должны одновременно нлн поочередно предлагаться по меньшей мере две
входные величины. Одна нз инх (эталон) остается неизменной при всех
предъявлениях» другая от предъявления к предъявлению изменяется. В зависимости
от типа выбранных оценок «одинаково»—«неодинаково» или «больше» —
«меньше» в результате серии экспериментов получают кривые распределения.
приведенные на рис. 7,бнв. На графике показан также способ определения
порогов различения н точек одинакового восприятия. Разновидность метода
постоянства представляет собой истод «сравнения тройки»: эксперту для
2-810
17
оценки предлагают трн входные величины, из которых две сохраняются не*
нзненныни, а третья изменяется. Задача эксперта состоит в идентификации
изменяемой величины.
Перечисленные методы не позволяют, однако, без дополнительных
приемов сопоставить точкам шкалы восприятий конкретные значения входной
величины н наоборот. Другими словами, они не дают возможности поточечно
строить соответствие между этими двумя шкалами. Относительно просто эту
задачу можно решить с помощью методов измерений t основанных на
субъективной оценке интервалов н отношений. Некоторые варианты этих методов
можно также назвать методами восстановления нлн постоянства. Подробно
рассматривать эти методы мы здесь не будем; их сущность должна стать
понятной из сказанного ранее.
Методы, которые рассматриваются далее, отлнчаютсн от описанных тем,
что эксперт в процессе эксперимента дает оценки непосредственно в виде
заранее оговоренных значений, поэтому эти методы называют также методами
прямых измерений.
При измерениях методом, основанным на оценке интервалов» эксперту
предлагают обращать внимание на различия между восприятиями.
Восприятие, интересующий признак которого оценивается как «два>, должно отли-
чатьсн от восприятии с оценкой «единица» ровно настолько, насколько оно
отличается от восприятия с оценкой стри>. Особенно хорошую повторяемость
результатов дают два метода измерений. Одни из них называется методом
равных интервалов. Эксперту одновременно нлн поочередно предъявляют
несколько входных величин, н он должен систематизировать свои восприятия в
группу последовательных категорий. Категории задаются таини образом,
чтобы на шкале восприятия они были эквидистантными. Другой истод
называется методом деления пополам. Эксперт должен отрегулировать входную
величину по нптересующену признаку таким образом, чтобы соответствующее
восприятие располагалось точно в середине между двумя фиксированными
значениями на шкале восприятий.
В основу метода оценки отношений положена мысль о том, что эксперт
в состоянии ощущать отношение двух интересующих признаков восприятия.
Схему измерений по этому методу можно представить в следующем виде:
эксперту предлагают прослушать входную величину и говорят, что по
интересующему признаку его восприятие соответствует оценке сединица». Затеи
ему предлагается входная величина с измененным признаком, н он должен
ответить на вопрос, какое во втором случае значение признака восприятия.
Вместо этого можно также спросять, во сколько раз или на сколько процентов
увеличился или уменьшился интересующий признак. Задачу оценки можно
облегчить, предложив эксперту оценивать отношение по интересующему при*
знаку так, чтобы сумма числителя и знаменателя дроби была равна 100. Так,
например, отпошенке 1:1 выразится числами 50:50, а отношение 4:1 —числами
80:20 (метод постоянных сумм). При измерениях методом восстановления
эксперт, варьируя входную величину, должен добиться, чтобы по
интересующему признаку впечатление о входной величине было во сколько-то раз
больше (нлн меньше) одновременно или поочередно предлагаемого эталона.
В заключение общего обзора психометрических методов посмотрим, как
можно их применить для измерении пространственных признаков слуховых
объектов. Пространственным признаком нвляетсн положение слухового
объекта, или (если объект имеет большие размеры) все положения внутри н на
ограничивающих его поверхностях.
В гл. 1.1 уже отмечалось, что положение объекта невозможно указать
абсолютно. Оно определяется только расстоянием и направлением
относительно другого объекта. При этом направление описывается углом к
некоторому заданному направлению. Следовательно, измерять следует не
положения, а расстоиння и углы. Для того, чтобы полностью определить
положение объекта» необходима пространственней (трехиернан) система координат.
Такая система показана на рис. 4. Шкалы на осях такой системы (шкалы
дистанции и углов) относятся к уровню относительных. Это зпачит, что к ним
можно применить все четыре класса оценок (поминальные, порндковые. ни-
18
тервальные н относительные) и, следовательно, использовать во всех
рассмотренных методах измерений.
Прн измерении пороговых значений углов к дистанций нецелесообразно
отдельно рассматривать пороги восприятии и различения, так как каждан нэ
этих величин с помощью преобразования коорднпат всегда может быть
преобразована в другую. Иногда говорят о пороге разлнчепня положепия,
направлении нлн удаления, что не совсем точно, потому что в действительности
имеются в виду минимальные измерения рассматриваемого признака входной
величины, вызывающие изменении в восприятии положения слухового
объекта. Позднее (гл. 2.1) для таких порогов будет введен специальный термин
сразнытость локализации». Для их измерения можно, например,
использовать два источника звука, которые попеременно излучают одинаковые
сигналы и могут смещаться относительно друг друга. Важно прн этом, чтобы
эксперты давали оценку только пространственным признакам слухового
объекта и не обращали внимания на изменения громкости, тембра и т. д.
Дли измерения точек одинакового восприятия пространственных
признаков объектов преимущественно применяют так называемые «векторные
методы*. Задвча эксперта состоит в построении вектора, стрелка которого
указывала бы точно па слышимый объект, а длина соответствовала расстоянию
до объекта. Векторы могут быть также зрительными и осязательными. Метод
акустического вектора состоит в том, что эксперт изменяет положение
источника звука — указатели так, чтобы соответствующий ему слуховой объект
совпал с положением исследуемого слухового объекта. Если в эксперименте
использовать источник света и сравнивать положение слухового объекта с
положением зрительно воспрннииасиого объекта, то прн этом получим
оптический вектор. Он же получается и в случаях, когда эксперт указывает на
слышимый объект рукой или указкой.
Пример получения осязательного тактильного вентора опнеан Бекеши в
1930 г. Он состоит в следующем. Из сопла на лоб эксперта направляется
тонкая струя воздуха. Находя точки равного восприятия, можно определить
тс изнепеннн взаимного положения источников звука или источников звука
с источниками света, которым соответствует одинаковое восприятие
исследуемого пространственного признака. Однако этим методом невозможно
установить взаимосвязь между положением слухового объекта и источника звука.
Так, только по одним указательным движениям эксперта нельзн судить о
направлении к слуховому объекту. Это стало бы возможно, если была бы
известна связь между физически измеренным направлением вектора и
направлением зрительного ощущения «вектор». Часто это обстоятельство не
учитывается.
Непосредственно установить, как связаны положения слуховых объектов
(углы, удаление) с признаками звуковых объектов, можно, используя методы
оценки интервалов и отношений. Наиболее распространенным является метод,
прн котором эксперту предлагают передвигать источник звука так, чтобы
ощущение направления к слуховому объекту и расстояние до него совпали
с наперед заданными, нлн ему ставнтсн задача оценить количественно
ощущение направления нлн удалении слухового объекта. Другой метод состоит
в том, что слуховые объекты распределяются по заранее оговоренным
интервалам углов н расстояний. Все эта методы позволяют более или менее точно
определять положение слухоных объектов в пространственной системе
координат.
1.3Л. Сигналы и звуковые поля
Пусть эксперт в процессе слухового эксперимента подвергается
воздействию звука. Это воздействие состоит в том, что одни или несколько
источников звука, рассредоточенных определенным образом в пространстве,
излучают одинаковые нлн разные звуковые сигналы, которые, распространяясь в
виде звуковых волн в окружающей среде (как правило, в воздухе), доходят
до барабанной перепонки уха. Сигналы у барабанной перепонки могут быть
описаны временной функцией звукового давления. Вяд функции звукового
2* 19
дав7ения р{1) для данного эксперта зависит от параметров пространственной и
временной структуры звуковых полей: от вида, количества и расстанопкн
источников звука; от характера сигналов, излучаемых источниками звука. Для
слуховых экспериментов в принципе могут быть использованы звуковые поля
любой сложности. Однако из-за невозможности учета всех параметров
сложные поля не пригодны для систематизированных исследований
пространственных свойств слуха. В слуховых экспериментах стараютсн использовать
звуковые поля возможно более простой временной и пространственной стр\к-
туры, стремясь при этом к тому, чтобы результаты измерений можно было
распространить н на более сложные поля. Некоторые соображения по выбору
сигналов и источников звука поля рассмотрены ниже. Более глубоко теория
Ф)
1*М
5"1
If
'ли*
Амоса
пропускания
измерительное
фильтра
'«.
£'
Ct21E*
Mt№
И
3)
9
'.
S)
3)
Кл
***
0Д5
*. /
L
В)
*»,L
Рнс, 8. Элементарные сигналы н нх спектры энергии и мощности (кривые в-
нижнем риду построены в двойном логарифмическом масштабе).
сигналов изложена в книгах Лп, i960; Кюпфмюллера, 1968; Фишера, 1969;
Унбсхауэна, 1960. Вопросы теории источников звука рассмотрены в книгах
Скучнка, 1954; Майера н Ноймана. 1967; Райхардта, 1968; Кремера, 1971.
Любой сигнал x(t)t являющийся функцией времени, например звуковое
давление, колебательная скорость, напряжение и т. д., ыожет быгь разложс/f
в ряд элементарных спгналов, которые обычно и используются в качестве
измерительных сигналов в слуховых экспериментах. Так, любую функцнго-
врсмеин можно разложить на множество очень коротких пмпульсов. В основу
анализа положен так называемый интеграл свертки
x(t) = J х(т)б(*-тЫт, (1>
где б(/—т)—тан называемая единичная функция (дельта-функция Дирака)
в момент времени L Единичный импульс — это воображаемый импульс,
площадь которого равна 1, а длительность при неизменной площади стремится к
0. Достоинство короткого импульса в качестве элементарного измерительного
20
сигнала состоит в том, что его энергия целиком приходится на определенный
момент временя и при этом равномерно распределена по всем частотным
составляющим. Временная диаграмма распределении спектральной
плотности энергии (энергии, лрнходящейен на полосу частот шириной
1 Гц) очень узкого прямоугольного импульса показана на рис. 8, д.
Достаточная для практических целей равномерность распределения плотности энергии
в области звуковых частот (16 Гц—16 кГц) достигается уже при длительности
импульса менее 25 мкс.
Кроме того, любую функцию времени x(t) можно разложить в ряд
гармонических колебаний (непрерывных тонов). Это делают с помощью
интеграла Фурье:
*(/)■= fx(f)eWdh (2)
здесь X(t) — комплексная спектральнан характеристика рассматриваемого
сигнала. Вещественная часть величины с'2^' представляет собой
гармоническое колебание с частотой / н амплитудой, равной 1. Энергии
элементарного колебания, используемого в качестве измерительного сигнала, точно
характеризуется по шкале частот н не определяется на временной оси, так
как длительность непрерывного тона бесконечна. На рис. 8, б представлены
характеристики непрерывного тона и его спектра. Вследствие бесконечной
длительности непрерывного тона бесконечно велика и его энергия, а понятие
плотности энергии теряет смысл. В связи с этим будем оперировать спектром
плотности мощности, принимая за плотность мощности отношение мощности
сигналв на выходе фильтра с конечной шириной полосы к ширине полосы
(т. е, мощность, приходящуюся на полосу частот шириной 1 Гц)-
Непрерывные топы используют в качестве измерительных сигналов в тех
случаях, когда энергию сигнала желательно сосредоточить в бесконечно узкой
полосе частот, а импульсы — в тех случаях, когда эпергшо сигнала жела*
тельпо сосредоточить в бесконечно узком временном интервале.
Существует бесконечное множество элементарных составляющих, на
которые ыожно разложить сигнал как функцию времени. Здесь справедливо
следующее общее правило: чем больше эпергин требуется сконцентрировать
в данный момент времени, тем более широкополосным должен быть сигнал
в частотной области, и наоборот: чем больше энергии должно быть соерс*
доточено в данной частотной полосе, тем более протяженным должен быть
сигнал во времени. Оптимуму этих двух требований удовлетворяет так на*
эываемый гауссов тональный нмпульс (рис. 8, а). Поэтому его часто приме
няют в слуховых экспериментах.
Гауссов нмпульс и его спектр определяют выражениями:
x(t) = Ae * Л1 ' Refe*2*1); (3)
здесь А — максимальная амплитуда заполняющего тона; Д/— ширина
равновеликого прямоугольного импульса той же амплитуды. Можно показать что
Если требуется создать широкополосное возбуждение, например
возбуждение во всем диапазоне звуковых частот, то согласно сказанному в качеству
возбуждающего сигнала следует использовать короткий нмпульс. Правда,
энергия, которую при этом можно сообщить CHCTCMet будет ограниченной, по*
тому что максимальная амплитуда звукового давления не может превысить
некоторый предел, за которым появляется опасность повреждения источника
или приемника звука (органа слуха). Этого ыожно избежать, использовав
вместо одиночного импульса бесконечную последовательность коротких им*
21
*</) =
пульсов* полярность н частота следования которых случайны. Полагая, что
любые интервалы следования импульсов и их полярности равновероятны,
приходим к понятию «белого шума». Его энергия не ограничена, поскольку не
ограничена длительность. Плотность мощности белого шуыа одинакова на
всех частотах. Плотность вероятности, с ноторой мгновенное значение белого
шума принимает определенные значения, описывается норыальпой функцией
распределении (рис. 9).
С помощью линейной фильтрации нз белого шуыа можно получить
случайные сигналы любой полосы частот п с любым спектром плотности мощно-
Рис, 9. Плотность вероятности w'(x) Рнс. Ю. Типичные спектры плотяое-
нгновенных значений белого шума тн мощности речи и музыки.
х(0-
стн. Используя такие сигналы, можно исключать резонансы возбуждаемой
системы, например образование в помещении стончнх ноли. Шум можно не-
пользовать н дли имитации речи и ыузыки (по крайней мере по спектру плог-
иостн мощности). Типичные спектры речи (2) н Музыки (J) приведены на
рнс. 10 (по Скучику, 1954).
Спектры плотности мощности, которые при определенных условиях
являются и спектрами плотности энергии, можно изучать с помощью фильтров,
с перестраиваемой полосой пропускания. В акустике для этой цели
используют фнльтры двух типов: с постоянной шириной полосы прн любой
центральной частоте (A/=const — фнльтры с постоянной абсолютной шириной илн
фильтры скользищего тона) и с постонниой относительной шириной полосы
пропускании (&//fo=const)—трсть-октавные или октавиые. Если построить
зависимости уровней мощности на выходе фильтра от центральных частот
полосы пропускании, то эти зависимости для обоих типов фильтров
получаются различными. На рнс. 11 для примера приведены такие зависимости
для случаи белого шума н так называемого срозового шума». В случае
белого шума мощность, приходящаясн на полосу частот постоянной ширины, не
зависит от частоты. Прн розовом шуме независимой от частоты оказывается
мощность, приходящаяся на относительную полосу частот. Поскольку органы
слуха человека в процессе формирования ощущения громкости разлагают
сигнал на составляющие с почти постоянной относительной шириной полосы,
то длн слуховых экспериментов в качестве измерительного сигнала очень
удобно использовать розовый шум.
На некоторые свойства пространственного слуха оказывают влияние
огибающие сигналов. Функции времени x(t) (без постоянных составляющих, что
для звука всегда справедливо) могут быть записаны в виде
Способ пересчета описан в книге Б. Фолькера, 1966.
В общем виде x(t) представлнет собой колебание с непрерывно
изменяющейся амплитудой н фазовым углом (т. е. частотой и фазой). На рнс. 12 по-
22
казан график такого сигнала. Функция А (/) — огибающая. Она показаиа на
рис. 12 штриховой лннней.
Подобно тоыу, как люб&н функции времени может быть разложена на
элементарные сигналы, так и любое звуковое поле может быть разложено на
элементарные звуковые полн. Один из возможных способов разложения
основан на принципе Гюйгенса н Френеля, согласно которому каждую точку
волнового поля можно рассматривать как источник сферической волны.
Наложением таких элементарных волн определяют колебательный процесс в
любой точке измеряемого поля.
Рис. 11. Спектры мощности белого
н розового шумов.
Q — МОЩНОСТЬ, ПРНХОДЯЩЖЯСЯ ИВ ПОЛОСУ
частот постоянной абсолютной ширины
<эдесь 60 Гц): б—мощность,
приходящаяся па полосу частот постоянной отпоен-
тельноЁ ширены (здесь третьоктдва); / —
крутизна парастянкя 3 дБ/окт: 2 —
крутизна спада 3 дБ/окт.
20
sit D
!« ^-70 -
1'—
0,1250,25 0,5 1 2 *
В 16
кГц
Рнс- 12 Рис 13
Рнс. 12. К пояснению понятия «огибающей*.
Рнс 13. Звуковое давление, колебательная скорость н интенсивность звука
в ближней н дальней поле сферического излучателя нулевого порядка.
/ — спад колебательной скорости в ближнем поле пропорционален I/г* <прн удвоенна
расстояния до излучателя составляет 12 дБ): 2 — спад звукового давления
пропорционален |/г <прн удвоении расстояния до излучателя составляет В дБ); 3 —спад янтененв*
ностя пропорционален ]/г* (ори удвоеинн расстояния составляет G дБ): 4 — спад
колебательной скорости в дальнем поле пропорционален 1/г (при удвоения расстояния равен
6 дБ); 5 — область ближнего поля; 6 — область дальнего поля.
Сферическая волна — волна, обладающая центральной симметрией, т. е\
волна, параметры которой зввисят только от расстояннн до источника и не
зависят от направления. Источники звука, излучающие сферические волны*
называются сферическими нзлучателяын нулевого порндка, элеыентарныыа
излучателями, или пульсирующими шараын. Название пульсирующий шар она
получили потому» что источник сферических волн сан должен ныеть
сферическую форыу. Кроме того, его поверхность должнв колебаться так, чтобы все
ее точки (есля смотреть из центра шара) синфазно перемещались по раднусу
23
в обоих направлениях. Таким образом, шар как бы раздувается и
стягивается, или спульсирует».
Звуковое поле пульсирующего шара испытывают двумя уравнениями:
J2"/Po е/2я/# 4*-/Э№Д| .
p(t,r)=Rc Icon:
lt,r) = Re (const {^- + ±] *W *-** A} .
(6)
(7)
где po — плотность среды. Видно* что амплитуда звукового давления
изменяется пропорционально 1/г, т.е. с увеличением расстонння от центра сферы
Рис. 14. Внд сферической волны, образованной любым
пульсирующим излучателем звука, размеры которого
малы по сравнению с длиной волны (на больших
расстояниях от излучателя волна становится плоской).
амплитуда давления уменьшается, причем при каждом удвоений расстояния
амплитуда уменыпаетсн вдвое. Эта зависимость в двойном логарифмическом
масштабе показана па рис. 13.
Амплитуда колебательной скорости на больших (г»2л/Д расстояниях
от источника спвдает также пропорционально 1/г. Вблизи сферы (г<;2пгД)
амплитуда уменьшается пропорционально 1/г3. На больших расстояниях от
сферы звуковое давление и колебательная скорость енпфазны. Отношение
p(t)iv(t) представляет собой чисто активное сопротивление, принимающее
значение характеристического сопротивления среды zo=PoC-
Уравнения поля сферической волны с достаточной степенью
приближении справедливы не только для пульсирующих сфер, по н для пульсирующих
излучателей другой формы, в том числе н для случаев колебания отдельных
частей поверхности излучателя (рис. 14). Такое приближение возможно, если
точка намерений достаточно удалена от излучателя и размеры излучателя
малы по сравнению с длиной волны.
Первое условие удовлетворяется легко, второе — сложнее. Закрытый ящик
громкоговорители обычных размеров (болыпан сторона равна около 30 см)
может считаться сферическим излучателем только для частот не выше
нескольких сотен герц. На более высоких частотах излучение в разных направлениях
различно. Однако длн верхних частот условия сферического излучателя могут
быть восстановлены, если к громкоговорителю через специальную камеру
присоединить одним конном отрезок трубы. Тогда противоположный (откры-
24
тый) конец трубы будет представлять собой «пульсирующий» излучатель,
раз у еры которого определяют диаметроы трубы. Эта возможность моделнро-
ваннн небольших сферических излучателей была использована Мнллсоы, 1938,
Шоу н Теранишн, 1967.
С увеличением расстояния от любого излучателя можно считать
излучаемую волну вес более плоской.
Звуковое давление н колебательная скорость становятся практически
синфазными, н искривление фронта волны в пределах препятствия конечных
размеров становится все менее заметным. Даже для обычных громкоговорителей
уже на расстоянии 3 м разность измеряемых микрофоном уровней при его
смещении перпендикулярно оси излучателя на ±9 см (размер головы
человека) не превышает 1 дБ. Таким образом, микрофон перемещается практи-
Рпс- 15. Фронт отраженной волны,
представленный как фронт
зеркально-отображенного источника.
/ — первыА фронт волны; 2— второй
Отряженный) фронт волны: 3 —точке
приема; 4— реальный источник звуке: Б —
зеркальпо-отобрвнсенпыД источник звуке.
чески в плоскости одинакового звукового давлении. Искривление фронта
волны становится малозаметным, мы ныееы поле почти плоской волны.
Звуковое поле источника перед плоской отражающей стеной ыожет быть
представлено как результат наложения неискаженного собственного поля н
предполагали ого зеркально расположенного источника (рис. 15). Это
значительно облегчает объяснение свойств пространственного слуха в закрыты*
поыещениях. В га 3 будет показано, что в закрытых помещениях решающее
для слухового восприятия значение имеет фронт волны, поступающий к органу
слуха первым, распространение первых фронтов легко может быть
прослежено на модели с зеркально-отображенным нсточпиком звука.
В заключение рассмотрим головной телефон (наушник), который в
качестве источника звука широко применяют в слуховых экспериментах. Головные
телефоны используют в тех случаях, когда для целей измерений необходимо
исключить явлении днфракцнн, затенения, резонанса наружного ухал взаимное
влияние сигналов у обоих ушей, т.е. псе явления, которые имеют место а
свободном звуковой поле. По типу конструкции различают
телефоны-вкладыши н телефоны воздушной и костпой проводимости.
Первые плотно вставляются в слуховой канал, вторые охватывают
ушную раковину, прилегая к голове, третьи более или менее плотно
прижимаются к ушной раковине.
До енх пор считалось, что головной телефон создаст одинаковое звуковое
давление во всей присоединенной объеме, т.е. что он нагружен как бы иа
камеру давления. Это мнение не соответствует действительности и отчасти
является причиной того, что некоторые свойства пространственного слуха дол-
го оставались необъяснимыми. Если учесть объем замыкаемого телефоном
пространства, то можно видеть, что на частотах выше 1 кГц процессы следует
рассматривать как волновые (Б. Внллчур, 1969). Именно эта область частот,
т. с. область выше 1 кГц, особенно важна для пространственного слуха.
1.3.3. Акустические зонды
Важнейшими дли эксперта входными величинами в слуховом
эксперименте являются звуковые сигналы у барабапной перепонки. Длн того чтобы
измерять эти сигналы или хотя бы сигналы в слуховом канале близ перепонок,
25
i
о--^
v
к -
*£
1
i
Рис. 16. Акустический зонд для измерений звукового давления в слуховом
канале.
J — ынхрофонпмй капсюль тина Брюэль щ Кьер 4134; 1 — упдотимтелыюе кольцо: 3 —
ковусвыА мреюдвнк; 4 —ыеыбрмш.
необходимы специальные звукопрнемные устройства. Они должны
удовлетворять следующим требованиям: их присутствие в слуховом канале не должно
заметно искажать поле, должны позволять проводить измерении параметров
сигналов во всем диапазоне звуховых
частот, должны быть безопасными
ллн эксперта.
Этим условиям удовлетворяют
так называемые акустические зонды.
Акустический зонд представляет
собой конденсаторный микрофон, к ко-
торому присоединена тонкая трубка.
Такая система есть не что ниое, как
приемник звукового давления: иа
выходе микрофона развивается
электрическое напряжение,
пропорциональное звуковому давлению на
входе трубки. Правда, коэффициент
пропорциональности вследствие ре*
зонансных ивленнй н затухания в
трубке зонда сильно зависит от
частоты. Акустические зонды имеют
круговую характеристику
направленности, т. е. онн одинаково
чувствительны к звукам, приходящим по
всем направлениям. Это можно
пояснить на основании закона
обратимости. Если бы такой
преобразователь звука работал в режиме нзлу-
Рис. 17, Акустический зонд в работе чатеяя (что для конденсаторного
26
Wk
Л* Яь 55
',» Я£л 177
US 75*. 365
T'ff Vyg5gT
Рис. IB. Электрическая схема корректирующего операционного усилителя
МС 1439 (фнрыы Моторола). (Сопротивлении резисторов указаны в омах,
индуктивности катушки в генри, емкости конденсаторов в фарвдах).
ынкрофона вполне возможно), то выход трубки, размеры которой малы пэ
сравнению с длиной волны, был бы сфернческны излучателем нулевого
порядка (су. § 1.3.2).
Э-5Й
Рнс. 19. Частотные
характеристики
(действительная составляющая
коэффициента передачи)
акустического зонда до
н после норрекцнн н
эквивалентные уровни
мешающего шума.
1 — после коррекции: 3 —
до коррекции; 3 — уровень
папроженм шут в
широкой полосе; 4 — уровпеграы-
щ гоуна в третьоЕтавных
полосах.
SSI
-W
-20
-3D
0,063 0,1250,25 0,5 12 4 8 №Гц
Для измерений в слуховой канале прныеняют акустические зоиды с дна-
ыетроы трубки от 1 до 2 мм. Длн того, чтобы можно было проводить
измерении непосредственно у барабанной перепонки, на трубку одевают насадку на
мягкого пластика. Звуковое поле прн этом искажается незначительно, в чем
можно убедиться, введи в слуховой канал вторую зондирующую трубку н
наблюдай, как изменяется напряжение на выходе первого зонда. Резонансы
трубки зонда могут быть либо эадеыпфнрованы минеральной пли металлической
ватой, либо скорректированы электрически.
27
Литературный обзор по вопросам измерений с использовании
акустических зондов приведен в гл. 2.2. Здесь рассмотрим только один специальный
микрофон, разработанный Лоусом в 1972 г. и лрнменяеыый автором книги во
многих нэыеренпнх. Размеры этого микрофона приведены на рис. 16. В основу
конструкции положены элементы набора зондов фирмы «Брюэль и Кьер»
(Копенгаген). Трубка зонда изогнута так, что позволяет измерять звуковое
давление на расстоянии 0,5 см от входа слухового канала н при надетых
головных телефонах (внешний диаметр трубки зонда — 1 мм, внутренний — 0,6 мм).
На рис. 17 показано крепление микрофона, впдно также устройство для
фиксации положении головы эксперта.
Особенность этого микрофона состоит в том, что с помощью специального
корректирующего усилителя (рис. 18) неравномерность частотной
характеристики в слышимом диапазоне частот можно уменьшить до ±1 дБ. На рнс.
19 приведены частотные характеристики микрофона-зон да до и после
коррекции. Кроме того, здесь же приведен измеренный с помощью треть-октавных
фильтров уровень электрических шумов на выходе цели, в которую включен
микрофон, катодный повторитель, предварительный усилитель и
корректирующий каскад. Электрические шумы эквивалентны широкополосному
акустическому шуму на входе микрофона с уровнем громкости от 50 до 55 фон1.
Полученный относительный уровень помех совершенно недостаточен для
высококачественной передачи музыки, по вполне удовлетворителен для
большинства измерений.
2. ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ СЛУХ В СЛУЧАЕ ОДНОГО ИСТОЧНИКА
Анализ физических и психофизических свойств пространственного слуха
целесообразно начать с простейшего с физической точки зрения случая —
наличие одного источника звука. Зная физику формировании звуковых сигналов
у барабанной перепонки при одном источнике, произвольно расположенном
относительно эксперта, можно на основании принципа суперпозиции
распространить полученные выводы на любые комбинации источников, поскольку
уравнения звукового поля существенно линейны.
С точки зрении психофизической дело обстоит гораздо сложнее, поскольку
органы нервной системы, участвующие в оценке ушных сигналов и выработке
ощущения положения слухового объекта в пространстве, не могут
рассматриваться как линейные системы. Хотя в принципе психофизические параметры
пространственного сдуха при одном источнике справедливы и для нескольких
источников, но специфика явлений в последнем случае требует некоторых
существенных дополнений.
Говоря о седннственном» источнике звука, будет понимать источник
звука в свободном звуковом поле, где нет отражений. Отраженный звук может
1 Впредь будем оперировать тремя понятиями уровня.
1. Уровень звукового давления L, дБ:
р
L=20 log—, где ро=20 мкНм~2.
2. Относительный уровень звукового давления Lt в дъ:
£=20 log-^,
р*
где рш — порог слышимости исследуемого звукового объекта.
3. Уровень громкости Л в фопах:
Pi, кГц
A=201og — ,
Рш
где ро=20 мкНм-2; ри кГц —уровень звукового давлении тона с частотой
1 кГц в месте расположения эксперта, в случае когда субъективные громкость
этого тона и исследуемого звукового объекта одинаковы (см. стандарт ДИН-
131В. 1969 г.).
28
рассматриваться как зв>к ыннмого зеркально-расположенного источника. Этот
случай описан в разд. 3. Свободные звуковые поля существуют в природе,
это, к прныеру, поле источника звука, установленного на вершине холма, hj
заснеженной нлн заросшеы высокой травой поле. В лабораторных условиях
свободное звуковое поле достаточно точно ыожно создать в заглушённой
камере.
Много исследований пространственных свойств слуха проведено с нсполь-
зованнеы головных телефонов. Их результаты рассмотрены в настоящей главе
(§ 2-3-2, 2-4.3) в той степени, в какой они касаются пространственных свойств
слуха при паличии одного источника.
IX ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ЕЕ РАЗМЫВАНИЕ
В последующих главах подробно рассыотрены пространственные свойства
слуха, сделана попытка раздельно проанализировать свойства и функции
физических и психофизических элсыентов и выяснить их значение для системы
в целом. Однако перед тем, как приступить к рассмотрению деталей,
целесообразно обсудить общие возможности и свойства системы. Другими словами,
перед тем, как рассматривать роль, которую в формировании слуховых
ощущений играют, например, ушные раковины, целесообразно поставить более
общий вопрос: насколько «хорошо» человек вообще ощущает лространственность
звуков?
Для этого сначала определим два понятия: локализацию и размывание
локализации.
Локализация — правила н законы соотнесения ощущаемого положения
слухового объекта в пространстве с определенным признаком или признаками
звукового или другого возбуждении, коррелируемого со слуховым
ощущением. Примеры: взаимосвязь между воспринимаемым положением слухового
объекта и местом расположения источника, между ощущением направлении на
объект (ориентацией) н бинауральнымп различиями уровня звукового
давления, между ощущением направления на слуховой объект и поворотом головы
и т. д.
Размывание локализации — минимальное изменение данного признака или
признаков звукового возбуждения, которое вызывает ощущение смещения
слухового объекта в пространстве (по направлению или удаленности).
Размывание локализации — свойство локализации. Примеры: размывание четкого
ощущения направлении на слуховой объект при боковых смещениях источника
звука; размывание ощущения расстояния между слушателем и слуховым
объектом при изменениях спектрального состава сигналов. И для случая
одного источника звука, н для более общего случая нескольких источников с этими
понятиями связаны два частных вопроса: где располагается слуховой объект
при данном положении реального источника (вопрос локализации); каким
должно быть минимальное изменение положения источника звука для того,
чтобы вызвать минимально заметное ощущение смещении слухового объекта
(вопрос размывания локализации).
В употрсблиемом нами смысле слова локализация — это показатель
(оператор) отображения точек пространства источников звука в точки
пространства слуховых объектов. Оба пространства не идентичны, и положения
источников звука н слуховых объектов не всегда совпадают. Локализация может
зависеть не только от положения источника звука, но нот характера
излучаемого сигнала, а также от предыстории звукового события. В некоторых
условиях эта зависимость может быть многозначной, т. е. один источник звука
может вызвать ощущение нескольких слуховых объектов. Кроме того, в
определенных пределах локализация меняется н от экспертв к эксперту. Она под-
вержена также временным колебаниям, которые практически не поддаются
учету.
Явление размывания локализации свидетельствует о том, что слуховое
пространство в меньшей степени дифференцируемо, чем пространство
источников звука. Объемная разрешающая способность слуха оказывается мень-
29
шей, чеы разрушающая способность физических приборов. Реальный точечный
источник звука ощущается как объект с раэыытымн в слуховой пространстве
границами. Кроме того, как было указано выше, размыванию локализации
свойственны колебания во времени.
Впредь под размыванием локализации будем понимать такие изменения
расположении источников звука, которые вызывают соответствующие ннпк-
мально заметные ощущении у 50% экспертов (см. § 1.3.1).
Заимствованные из литературных источников данные, основанные на
других определения к пороговых ощущений, по возможности пересчитывали» с
учетом нормального закона распределения результатов измерений.
Теперь следует поставить вопрос о том, какова вообще доступная слуху
точность пространственной локализации, нлн, говоря более точно, каково
минимальное раэмывапне локализации в оптимальных условиях. Было
установлено, что область максимальной пространственной остроты слуха
расположена по направлению вперед или вблизи этого направления, н в пределах
згой области наибольшие изменения положения слуховых объектов
вызываются боковыми смещениями источников звука.
На этом основании во многих работах раэмывапне локализации
направлений на источники эвукв под малыми углами фиВ1 считается максимальной
пространственной разрешающей способностью слуха. В табл. 2 приведены
результаты некоторых измерений. Видно, что абсолютный нижний предел
размывания локализации составляет около 1°.
Таким образом, разрешающая способность слуха почти на два порядка
меньше, чем зрения, так как глаз способен распознавать изменения
направления, составляющие менее одной угловой минуты.
Из табл. 2 видно, что прн нзмеренннх с узкополосными сигналами
(например, тоны п гауссовы импульсы) данные по размыванию локализапии
имеют заметный разброс. Тщательный анализ показал также наличие
характерной зависимости размывания от частоты сигнала. Результаты
соответствующих измерений приведены иа рис. 20. Оин получены методом, прн котором
эксперты давали один из двух возможных ответов. Сначала эксперту сигнал
для оценки подавался точно спереди, а затем — от источника, смещенного
Автор, гад
Клемм, 1920
Кинг н Лэйрд. 1930
Стевенс и Ньюмен, 1936
Шмидт н др., 1953
Сандель н др., 1955
Мнллс, 1958
Штнллср, 1960
Бергер, 1965
Гарднер, 1968
Перро. 1969
Блауэрт, 1970
Хаусштейн и Ширмер, 1970
Приысчаияе. Посколып
Вид сигнала
Щелчок
Последовательность щелч-
IfAQ
кив
Непрерывный тон
То же
з »
» »
Узкополосные шумовые
ныпульсы, коеннус-квадратные
импульсы
Гауссовы импульсы
Речь
Тональные импульсы
различной крутизны фронтов н
частоты
Речь
Широкополосный шум
г данные получены при измерения
Таблица 2
Размывание
локализации
0,75—2°
1,6°
4.4°
1°
1,1-4°
1,0-3. Г*
1,4—2,8°
0.8—3.3*
0.9°
1,8—11,8е
1,5°
3,2°
ж разными методами.
то даются ссыдкв не источники.
1 q)«0 н В«0 (сы- рис. 4). — Прим. редт
30
сюд некоторым углом. Эксперт должен был лишь отмечать, левее или правее
первого звучит второй сигнал. При такой методике смещение источника звука
считалось установленным при совпадении 75% положительных ответов. Это
среднее значение между Б0% одинаковых ответов (равновероятность, т- е.
случай, когда предполагается, что нн один нз экспертов не заметил бокового
смещения источника) н 100% одинаковых ответов (когда все эксперты это
смешение заметили). } -
Для дальнейшего анализа про- I Явт
странствениых свойств слуха
рассмотрим три частных случая: у^ |В0,7
J"
Л{у-0)мии
287,6*
Направление на
слулойой объект
Ряс. 20 Рве Si
Рис. 20. Зависимость размывании локализации Д(ф=-0)нн от частоты
сигнала для случая боковых смещений источника звука.
крквжя а —в случае непрерывного тона <Миллс, 1958, Э эксперта, уровень звукового
давления Б0 дБ, положение головы вафихсироввно); кривая б — в случае тональных
гауссовых нывульсов с полосой в одну частотную группу (Бергер, 1965, 4—7 экспертов.
уровень громкости сигнала от Б0 до 60 фон. голова неподвижна).
Рис. 21. Разыыванне локализации Афння н локализации^ н горизонтальной
плоскости (измерительный сигнал — белый шум, уровень громкости 70 фон,
положение головы зафиксировано). Направление прихода звука показано
стрелкой.
1. Разыыванне локализации и локализация направления прихода звуков
при разных направлениях на источник в плоскости, горизонтальной к источнику
^направленность слуха» а горизонтальной плоскости;.
2. Размывание локализации н локализация направлении прихода звука
при разных углах возвышения в ыеднанной плоскости («направленность слуха*
в ыеднанной плоскости).
3. Размывание локализации и локализация в зависимости от расстояния
до источников («локализация по глубин»).
Итак, первый вопрос — направленность слуха в горизонтальной плоскости.
Ранее (табл. 2, рис. 20) ыы видели, что разыыванне локализации ынниыальво
в узкой растворе углов вблизи переднего направления. Если угол прихода
звука спереди увеличивать влево или вправо до 90° (звук точно сбоку),
разыыванне локализации увеличивается относительно начального значения в 3—
10 раз (Политцер, 1В76; Блок, 1В93; Перскалнн, 1930; Ван-Гильзе и Роэлофс,
1937; Стивене и Нейыан^ 1936: Тоннинг* 1970 и др.). При дальнейшем
увеличении угла до 1В0* (звук сзади) разыыванне локалнэапнн уменьшается до
значения вдвое больше начального.
На ряс. 21 приведены результаты ыассовых слуховых экспериментов,
описанных Прайбиш-Эфсибергероы (1966)t Хаусштейноы и Ширыероы (1970).
Они проводились с уластнеы 600—900 экспертов, не имевших никакой
специальной подготовки. Измерялись разыыванне локализации н локализации н
горизонтальной плоскости. Сначала эксперты поворачивали подвижный гроыко-
31
говоритель до совпадения направления прихода звука с неподвижным
источником— указателем, а затем так, чтобы по слуховому ощущению он
располагался точно спереди, слева, справа н сзади). В этих экспериментах осталось
неясным, ке является ли отклонение показаний для углов 0, 30, 180 н 270°
целиком нлн частично систематической ошибкой экспертов в оценке направления
прихода звука. Такие же отклонения наблюдались Феером (1957) п Вилькен-
сом (1972).
Приведенные на рнс. 21 результаты слуховых экспериментов справедливы
для случая, когда в качестве измерительных звуков использовали шумовые
импульсы длительностью ЮОмс. Сигналы другой длительности н с другими
Рис. 22 F>»c. 23
Рнс. 22. Отличия направлений прихода длительных тонов (нлн гауссовых
импульсов с полосой в одну частотную группу) н широкополосного шума
(показал стрелкой) при совпадении направлений к вызываемым ими слуховым
объектам. Сплошная линия — непрерывный тон (по Занделю н др., 1955,
уровень звукового давления 35 дБ, 6 экспертов, положение головы зафвкси*
ровано). Пунктирная линия — импульсы Гаусса (по Бергеру, 1965, уровень
громкости 50—60 фон, 4—7 экспертов, положение головы зафиксировано).
Рнс. 23. Аномалия локализации, часто наблюдаемая в случае узкополосных
сигналов: направления на слышимый объект (tit) симметричны
относительно слуховой оси с направлениями действительного прихода звука (St),
спектрами приводят к большему разбросу пгжазапнй. Так, например, из работ
Церлина (1959), Тобнаша н Церлннв (1959), Хаутгаста н Пломла (1968)
можно предположить, что при длительностях измерительного сигнала до 700 мс
размывание локализации уменьшается. Это предположение в определенной
степени подтверждается работой Дубровского н Черняка (1971).
Когда в качестве измерительного сигнала используют непрерывный тон,
размывание локализации увеличивается так же, как н в случае
широкополосного сигнала при смещениях источника в сторону от передней оси (Шмидт н
др., 1953). Кроме того, наблюдалась спльная зависимость размывания
локализации от частоты сигнала, в том числе н дли источников, расположенных точно
спереди, причем в боковых направлениях появляются дополнительные
минимумы размывания (Галгинайтнс, 1956; Миллс, 1958).
Локализация непрерывных тонов и других узкополосных звуков отлична
от широкополосных сигналов. На рнс. 22 показано, какими должны быть
смещения источника непрерывного тона, нлн гауссовых импульсов, относитсль-
32
но источника широкополосного сигнала для того, чтобы совпали напранленпя
к вызываемый ими слуховым объектам. Приведены три случая, когда источник
звука (громкоговоритель) помещали относительно эксперта под углом <р=
=320. 0 н 40°.
По этим результатам видно, что сигналы, включающие в себя несколько
узкополосных составляющих (последовательности тональных импульсов нлн
музыкальные звуки), могут вызвать ощущение нескольких слуховых объектов,
расположенных в разных местах н слышимых одновременно или со сдвигом во
времени. Так, например. Хорнбостель (1926) пишет, что звуки, издаваемые
неподвкжно сидящей певчей птицей, всегда ощущаются приходящими из раз-
Рис, 24 рНСв 25
Рис. 24. Размывание локализации Дбшш н локалкзацня в медианной плоскости
знакомого голоса. Направление прихода звука показано стрелкой.
Рис. 25, Траектории перемещения слухового объекта в зависимости от
основной частоты узкополосного шума, излучаемого источником нз
произвольной точки медианной плоскости (1 эксперт, положение головы зафиксировано).
ных направлений. Другой пример. Если на громкоговоритель подать
синусоидальное напряжение, вызывающее незначительную перегрузку так, чтобы boi-
ннклн гармонические составляющие, обусловленные искажениями, и изменять
частоту сигнала, то у слушателя создастся впечатление, что несколько
слуховых объектов перемещается в разных направлениях.
Высота тона слышимых объектов определяется частотами основного сн-
нусоидальнего сигнала и высших гармонических составляющих. Другая
«аномалия» локализации, особенно часто наблюдаемая на узкополосных
сигналах, состоит в том, что слуховые объекты могут слышаться по направлениям,
симметричным относительно слуховой осн — прямой, проходящей через оба
уха в длиной полуплоскости, направлениям на действительные источники
звука (Релей, 1877: Перекалин, 1930; Стивене и Нейман. 1936; Фишер н
Фридман, 1968 и т.д.). В горизонтальной плоскости звук, приходящий под углом
<р=30% слышится под углом 150° (рнс. 23). Позже будет покачано, что
информацию о том, по какому из двух симметричных к слуховой осн
направлений воспринимается объект, слух извлекает из спектра поступающих
сигналов. В случае узкополосных нлн «неестественно» искаженных сигналов эта
информации либо отсутствует, либо искажена.
Есдн эксперту предоставлена возможность свободно поворачивать голову
и длительность сигнала такова, что он успевает ориентировать голову на
звук, то подобные эффекты практически не наблюдаются. После нескольких
движений головой эксперт всегда слышит объект с того направления, откуда
звук в действительности приходит (подробнее об этом см. § 2.5.1). Псленга-
рующие движения головой играют важную роль во всех случаях аномальной
локализации.
Направленные свойства слуха в медианной плоскости значительно
отличаются от свойств в горизонтальной. Причина состоит в том, что в медианной
3—810 33
плоскости звуки, доходящие до у шеи, не имеют бинауральных раипчпй, на
которые слух мог бы реагировать.
Размывание локализации Д(0=О)ннп при изменениях угла возвышения
фронтально расположенного непрерывно говорящего не in а к ом ого (диктора)
составляет 17° (20 экспертов, уровень громкости 35 фон, Блауэрт, 1970)? а в
случае, когда голос диктора знаком, — около 9° (7 экспертов, уровень
громкости 65 фон, положение головы зафиксировано, Д«1Маске п Вагенер, 1%9),
для бадого шума это составляет около 4° (2 эксперта, уровень ipuMKULTir 60
фон, Ветшурск, 1971). В работах Дамаске н Вагенера приведены также
данные о локализации и размывании локализации (речь, знакомый голос) и
для некоторых других направлений медианной плоскости. Представление об
этом дает рис- 24 (см. также Резер, 1969).
Рис. 26. Расстояние слухового
объекта в зависимости от
расстояния до источника звука
для разных речевых сигналов
в случае прихода звука
спереди.
i — крик: 2 — пор мальм я речь;
3 — шепот.
В своей работе Плеиге п Dpjinnen (1971) указывали, что при очень
коротких импульсных звуках наблюдается тенденция смещения слухового
объекта в тыльную медианную полуплоскость. Если эксперт прослушивает
измерительный сигнал незадолго до начала измерения, то этот эффект отсутствует.
Таким образом, для направленных свойств слуха медианной плоскости имеет
значение н фактор ознакомления эксперта с измерительным сигналом. На узконо-
лосных сигналах (ширина полосы частот меньше одной-двух терций) явления
локализации и размывания локализации е медианной плоскости не обнарч
жены. Для таких сигналив направление на слуховой объект зависит не от па-
правления на действительный источник звука, а только от частоты (Блауэрт,
1968). Закономерных взаимосвязей между направлениями к источнику звука
и к слуховому объекту не обнаружено. На рис. 25 показаны траектории
перемещения слухового объекта при шмененни основной частоты узкополосного
шума, приходящего к эксперту от источника, расположенного в произвольной
точке медианной плоскости.
Укажем здесь, что все направления в медианной поскостн симметричны
относительно слуховой otn. Наблюдаемое в горизонтальной плоскости на
некоторых сигналах несовпадение направлений к источнику зпука и к
слуховому объекту, которые оказываются расположенными симметрично
относительно слуховой оси, имеет место н в меднатшн плоскости и может изучать-
«я, так сказать, в «чистом виде»
Несколько общих замечании к «дистанционным» свойствам слуха. Для
правильной оценки удаленности слухового объекта большую роль играет
фактор предварительного ознакомления эксперта с измерительным сигналим.
Для сигпалов, хорошо знакомых эксперту, например для речи с пормальной
громкостью, расстояния до слухового объекта и действительного источника
звука достаточно хорошо совпадают. Но они становятсн различными даже
тогда, когда меняется просто манера речи. На рис. 26 приведены крпвые
зависимости локализации трех вариантов речевых сигналов — нормальная речь,
крик и шепот на расстоянии от 3 до 7,5 м. Эти данные получены Гарднером
U969, 10 экспертов).
34
Так>ю же отчетливую корреляцию межд^ расстояниями от источника звука
до слухового объекта, которую Гарднер обнаружил для речевых сигналов.
Хаусштейн (1969) подтвердил н для импульсных звуков. Правда, до начала
эксперимента эксперту давали прослушать измерительные сигналы (щедчкн*
уровень громкости 70 фон) при разных расстояниях до источника.
Полученные в этих экспериментах данные также позволяют обнаружить явление
размывания локализации дистанций, хотя результаты усреднены не но серии
данных одного эксперта, а только по показаниям 20 экспертов (положение
головы зафиксировано) в одном эксперименте (рис. 27). Здесь следует указать
также, что по методике опроса экспертов интересовало не расстояние
непосредственно до слухового объекта, а предположительпое расстояние до
источника звука (на рисунке показано жирной линией). Для незнакомых эву-
11н 275м **,бм 6,6м 8,6м
i \ * i i .-
I f—о—* -i о ) 1 о 1 о (—) о 1
0 1,3м 2,7 м Ь,6м 5,7м 5,9 М г ^
±0 27 ±С,** ±0,53 +0,50 ±С,** '
О—
Рис. 27. Размываипе локализации ЛгМнн и расстояния до источника звука и
слухового объекта и случае прихода звука спереди (расстояние до
источника 4 м).
ков (громкость которых неизвестна эксперту ни при каких расстояниях до
источника) локализация по расстоянию очень неопределенна. Хотя слуховой
объект четко локализуется по направлению, при расстояниях от источника
звука 3 м и более (для узкополосных шумов и меньше 3 м) локализации по
глубине не зависит от расстояния до источника звука, а определяется только
громкостью. Для широкополосных сигналов при небольшом (меньше 3 м)
удалении источника и для незнакомых звуков обнаружена тенденция ощущать
слуховые объекты в непосредственной близости от головы hjh даже ннутрн нее.
Отдельные вопросы вдухового восприятия удаленлости источников
рассмотрены в § 2.3.2.
Как отмечено выше, пространственные свойства слуха в профильной
плоскости, в особенности глубинная локализация, сопровождаются явлениями
адаптации, таким образом, локализация изменяется и зависимости от времени.
Укажем здесь еще на одип «временной» эффект пространственных свойств
слуха — инерционность. Под инерционностью понимают свойство слуха
реагировать на изменения в положении источника не мгновенно, а с определенной
задержкой во времени. Это необходимо учитывать всегда, когда речь идет о
бистро перемещающихся источниках звука.
В 1963 г. было опубликовано сообщение Ашоффа о слуховом
эксперименте, при котором эксперты располагались в центре окружности, образованное
18 громкоговорителями. Каждый громкоговоритель поочередно излучал
шумовой енгнал. Громкоговорители переключались с помощью контактора, Пря
медленном переключении экспертам показалось, что источник шума вращается
вокруг головы. С увеличением частоты переключения громкогопорителей
слуховой объект уже не представлялся вращающимся, а воспринимался то справа,
то слева от эксперта. Наконец, при дальнейшем увеличении частоты
переключения слуховой объект становился днффузно локализуемым и, сохраняя объем,
ощущался в центре головы.
В более поздних экспериментах (Блауэрт, 1968; Плат и др., 1970) нам
удалось показать, что при перемещении источника звука справа — налево
3*
35
инерционность слуха оказывается меньшей, чем прн перемещениях вперед-
назад в медианной плоскости. Дли того, чтобы слуховой объект успевал
следовать за источником сигнала, перемещение нстоявика нэ одного крайнего
положения в другое должно осуществляться в первом случае за время, равное
J72 мс, в во втором — 233 мс (белый шум, громкость 50—60 фон, №
экспертов). Эту зависимость инерционности слуха от плоскости перемещения
источника звука следует объяснить тем, что во втором случае звук поступает
почти без бннауральных различий*
Функциональные нарушения слуха, в особенности тугоухость, всегда
вызывают изменения и пространственных его свойств. Много раз делались по*
100
%
75
25
1
I
1
1
1 1
1 1
1
1
1
1
■
I
r-U
г
—г—|
i
1 Л.
i
Рис. 28. Зависимость размывания
локализации Афкп в передней
горизонтальной полуплоскости от
возраста. По ординате отложено
относительное число случаев, когда
различие направлений на источник звука
н слуховой объект не превышает
7,5°.
ю го зо чо so so ?омт
пытки измерить н диагностически интерпретировать эти изменения па
отоларингологических больных. В последнее время такие исследования
проводились Резером (1965, 1966), Прайбиш-Эффеибергером (1966), Штейнбергом
(1957), Платом, Блауэртом, Клеппером (1970). Однако ни один из
предложенных методов измерений и диагностики до настоящего времени не получил
широкого распространения (по крайней мере в медицинской практике). И вез-
таки мы хотели бы здесь остановиться иа двух замечаниях нз области
медицины, которые представляют интерес с точки зрении пространственных свойств
нормального слуха. Во-первых, при симметричной тугоухости (потеря до 30—
40 дБ) локализация и размывание локализации нарушаются весьма
незначительно (Резерв 1965). В особенности малы нарушения пространственных
Рис. 29. Размывание локализации
Афк«я н локалнэапня в
горизонтальной плоскости прн
левосторонней полной глухоте и здоровом
правом ухе (Прайбнш-Эффенбер-
гер, 1966, импульсы белого шума
длительностью 100 м, уровень
громкости 70 фон, 32 эксперта,
положение головы
зафиксировано.)
свойств слуха (по крайней мере аэныутальиаи локализация в горизонтальной
плоскости) при возрастной тугоукостн. Иа рис. 28 прнведепа зависимость
размывания локализации от возраста человека (белый шум, уровень громкости
70 фон, 428 экспертов). Во-вторых, прн Асимметричности тугоухости
размывание локализации меньше, чем прн нормальном слухе, и локализация
изменяется. Даже при полной односторонней потере слуха у людей обнаруживаются
петпточные явления размывания локализации и определенная способность
яг,
к локализации (Блох, 1893; Ангель и Фите, 1901; Клемм, 1913; Аллерс и Бе-
неси, 1922; Раух. 1922; Брунцлов, I925f 1939; Ван Гильзе, 1928; Файтс, 1936;
Гюттнх, 1937; Мейер Готесбергер, 1940; Кленш, 1949; Ионгкис н Феер, 1958:
Батье, 1967). Н
На рис. 29 представлены результаты измерений, проведенных на 32
экспертах. Кроме того, Ангель и Фите (1901), Резер (1965), Псрро н Эленер
(1968) и др. показали, что при несимметричном нарушении слуха или
односторонней глухоте размывание локализации по мере привыкания больных к
дефекту слуха становится меньше, а способность локализации улучшается
настолько, что направления на источник звука (показаны отрезком с
кружочком в центре) и слуховой объект (показаны стрелкой) совпадают все точнее
(сведения прнведепы в работах Гюттнха, 1937 н Ленхардта, i960).
Прострапственные свойства слуха людей с односторонней глухотой
представляют интерес для изучат и нормального слуха потому, что ирн таком
недостатке исключена оценка слухом бниауральных различий ушных сигналов.
Пространственные свойства слуха людей, страдающих односторонней глухотой,
аналогичны свойстваы здорового слуха прн восприятии звуков в медианной
плоскости.
2.2. ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ У ОБОИХ УШЕЙ
На рис. 30, с лриведепа возможная схема цепи звукопередачи. В оба уха
эксперта VPy введены акустические зонды, которые реагируют на звуковое
давление у входа в слуховой канал. Электрические сигналы микрофонных
зондов записывают на магнитную ленту. Затем эти же сигналы прослушивают
Корректор
Рис. 30. Система звукопе|ч-дачн, обеспечивающая правильное
воспроизведение первоначального направления иа слуховой объект.
п — запись сигналов в слуховых квнвлвэс эксперта; б — запись сигналов от «искусствен
nofl головы».
сами эксперты через головные телефоны. Включенный в цепь звукопередачн
усилитель-корректор позволяет прн воспроизведении сохранить на входе
слухового капала значения н фазы звукового давлении почти такими же, какимн
онн были до записи. И при записи и прн воспроизведении голова эксперта
неподвижна, помещение затемнено.
С помощью такой установки можно искусственно воссоздать слуховой
объект с такими же признаками (направление и дистанпия), как при записи.
37
Это соответствие обеспечивается, несмотря па дополнительные помехи в
воспроизводимых сигналах, обусловленных собственным шумом микрофонных
зондов.
На рис. 30,6 приведена схема цепи звуконередачн, в которой звук
принимается двумя микрофонами, помещенными в «искусственной голове». Вопросы
использования так называемой «искусственной головы», в той или ршой мере
имитирующей естественную, часто рассматриваются в литературе (например*
Файрстон, 1930; Де-Боер и Фермельс, 1939; Де-Боср, 1949: Кок, 1950; Низе,
1956/1957; Вендт, 1963; Нордлунд и Лндеи. 1963; Харрнс, 1964; Мертенс,
1965; Шпрмер, 1966; Торнк н др., 1968; а также более новые работы —
Дамаске и Вагсиер, 1969; Кюрср, Пленге и Внлькенс, 1969; Дамаске, 1971;
Внлькенс, 1971/1972 и Миллерт, 1972), причем и в этом случае для
воспроизведения используют головные телефоны, а при необходимости предусматривается
возможность электрической коррекции.
Вместо головных телефонов для воспроизведения можно нспотьэонать
громкоговорители, по тогда для устранения взаимного влияпни каналов
воспроизведения необходимо специальное устройство компенсации (Бауэр, 1961;
Атал н Шредер, 1966). Один из способов компенсации, так называемый способ
«Траднс», кратко описан в гл. 3.3 (Дамаске н Меллерт, 1969/1970, 1971;
Дамаске, 1971).
В результате многих исследовании, проведенных с «искусственной
головой», было установлено, что воспроизвести исходное слуховое пространство
без искажении не удается. Наименьшие искажения звукопередачи вносит
«искусственная голова», имитирующая не только форму головы, но и ушные
раковины, слуховые каналы, барабанные перепонки.
Из сказавшего можно сделать два вывода:
1. Звуковые сигналы в елчховых каналах (ушные сигналы} являются
определяющими дли пространственных свойств стула.
2. Даже незначительные искажения ушных сигналов могут вызвать
заметные искажения пространственных свойств слуха.
Таким образом, дли того» чтобы понять процессы формирования прост-
ранстренных слуховых ощущений, необходимо прежде всего тщательно
изучить своистпа ушных сигналов. Рассмотрение! ушных сигналов, анализ занлен-
мостей свойств от места расположении источника звука будут освещены
дальше. Предварительно дадим самые общие сведения по анатомии уха
(Бергер, 1952; Собота и Бехср, 1963; Справочник но отолярппгологин, 1965; Мернке
н Мергенталер, 1959; Плат, 1969; Клннке, 1972).
Различают наружное, среднее н внутреннее ухо. Наружное ухо состоит
пЬ ушноЬ раковины it наружного слухового капала. Среднее ухо — пз
барабанной перепонки, барабанной полостп с находящимися в пей слуховыми ко-
сточками (наковальня, молоточек, стремя), мышечными тканями и связками,
а таюке евстахиевой трчбы, соединяющей среднее ухо с носоглоткой. Во
внутреннем ухе (лабиринте) находятся как слуховые нервные окончании,
представленные кортневым органом, расположенным в улитке, так н
вестибулярный аппарат — статолиты, расположенные п преддверии, и ампульные
органы в трех полукружных каналах, вестибулярные ампулы. На рис. 31
схематически показано анатомическое строение уха. Нас будет интересовать
преимущественно звуковое поле в наружном ухе, т. е. поле на участке до
барабанной перепонки. Рассмотрим поэтому но ч роб нес основные части уха.
Ушная раковина расположена между челюстным суставом и отростком
височной ностн. Она огибает пход счухового канала и паклонена к плоскости
черепа под углом от 25 до 45е, Ушная раковина состоит из хрящевидиого
остова, туго обтянутого кожей. Она имеет характерные очертания и рельеф с
четко выраженными индивидуальными признаками. Долгие годы не
признавалась роль ушных раковни для слуха, нм препнсывались только защитные
функции (Хеннсберг, 1941). Теперь *ш знаем, что ушные раковины
выполняют весьма важную задачу в формировании пространственных свойств слуха
н, кроме того, они могут демпфировать возникающие у головы ветровые
шумы (Фельдман н Штсимац, 1968). Особенностей формы ушных раковин мы
коснемся несколько ниже.
38
Нар) жни Л счуховой канал —это стегка пзогнлтая покрытая кожей
трубка, начинающаяся у центральной полости раковины и чаканчивающаясн у
барабанной перепонки. Наружнан треть капала образована соединительной
тканью и хрящом (хрящевой слуховой канал), дальше кожное покрытие
примыкает непосредственно к барабанной перепонке (костный слуховой кана'О.
Средняя длина всего сл>хового канала — 25 мм. Длина стенок канала
различна (передней стенки — 27 мм, задней — 22 мм, верхней —21 мм и нижней —
26 мм). Среший диаметр слухового канала — 7—8 мм, сечение его может
Рис 31_ Анатомическое строение
>ха (но Мёрнкс и ЭДергенталеру,
1959).
В— полукружные квналы; 5 — улитке;
М — связки СарвЛяииой перепонки;
£ — евстахиева трубе; С — ушная
раковина; G — ы&р>жиый слуховой
Kauai; Т — Оарвбаиння перепонка. И —
мо лотом ек-
быть кр\1 тьгч пли слегка овальным. Сечение отверстия на входе канала имеет
диаметр 5—7 мм. далее п хрящевой части канал расширяется до 9—II мм н
затем в ьостнон части опять сужается то 7—9 мм.
Наружный слуховой канал заканчивается на барабапной перепопке,
которая приставляет собой тонкую кожан\ю мембрану почти крупой или слегка
овальной формы (большая ось—10— И мм, меньшая — 8,5—9 мм, толщина —
около 0,1 мм). Барабанная перепонка наклонена к слуховому каналу под
углом 40—50°. Колебания барабанной перепонки, вызываемые изменяющимся
звуковым давлением в канале, через цепочку слуховых косточек передаются
во внутреннее \хо. Соединенная со слуховыми косточками часть барабанной
перепонки имеет н.-юшадь около 0.55 см3 (по Бекеши, 1941)- Таким обратом,
барабанная перепонка акустически нагружена на цепочку сл>ховых косточек
и впутрсинее ухо, Крпадс того, она колеблется на подушке, образуемой вол-
духом в барабанной полости н других нрнмыкаюпшх к перепонке полостях.
Статическое давление воздуха в полости регулярно уравнивается с
атмосферным чав^еннем. когда при глотательных яппженнпх н зевках на короткое
время открывается евстахиева труба D нормальном состоянии евстахиева труба
плотно закрыта, благодаря чему закрыта н воздушная полость внутреннего
vxa. Ко j да та в лепи е па барабанной перепонке превышает определенное
значение (больше 90 дБ), рефлекторио расслабляются мышца между евстахиевой
трубой и молоточком (связка барабанной перепонки) и другие мышцы
внутреннего уха. Этот процесс называется акустическим рефлексом. Акустический
рефлекс вызывает натяжение барабаппой перепонки и прнподит к уменьшению
чувствительности >ха. К этому эффекту мы вернемся ниже.
2.2.1. Распространение звука в слуховом канале
Наружный слуховой канал заканчивается барабанной перепонкой. Звук
в слуховом канале вызывает колебания барабанной перепонки, которые
передаются среднему и внутреннему уху. Таким образом, п отпошени» наружного
уха барабанная перепонка представляет собой приемник щука. Другой способ
звукопрнсма во пнешнем слуховом канале, а именно во^ждение его стеиок
39
и передача колебаний на внутреннее ухо височной костью (костная
проводимость), в пйрмальпых условиях имеет второстепенное значение
Барабанная перепонке — это мембрана. Для того, чтобы вызвать ее
колебание, необходимо приложить силу. Эта сила определяется как разность
звукового давления по обепм сторонам мембраны н может быть выражена
в виде
где 5»фф — эффективная площадь мембраны. Звуковое давление за
барабанной перепотей определяется внешним звуковым нолем лишь в той мере, в
какой от него зависит звуковое давление перед мембраной. Иначе (т. е. без
барабанной перепонки) воздушная полость внутреннего уха при нормально
закрытой евстахиевой трубе была бы недоступва для внешнего звукового
поля. Таким образом, в выражении (8), определяющем силу Л единственной
переменной величиной является ре, следовательно, практически
F пропорционально Рс# (9)
Приемник звука, у которого действующая на одну сторону мембраны сила
зависит только от звукового давления, называется приемником давления
(Райхврдт, 1968; Ашофф, 1968; Кремер, 1971). В этом смысле барабанная
перепонка представляет собой приемник давления. Воспринимаемой (входной)
величиной н адекватному этой величине раздражению органа слуха при
приеме звука, распространяющегося по воздуху, служит звуковое давление у
барабанной перепонки Рб(*)-
Б ара банная перепонка как приемник звука помещается в конце слухового
канала. Если приближенно представить слуховой канал в виде трубы
равномерного диаметра, имеющей акустические жесткие стенки, то
распространение звуковой волны внутри нее можно описать уравнениями длинной линии.
Для случаи линнн с малыми потерями, на вход которой подастся
синусоидальный сигнал» уравнении принимают вид:
где /?б и се — соответственно звуковое давление и объемная скорость на на*
грузке линии, т. е. в нашем случае — в эквивалентной плоскости барабанной
перепонки (рис. 32}. Из-за небольшого наклона барабанной перепонки
положение плоскости определяется с точностью ±2 мм;
Zy— акустическое волновое сопротивление лнвин, определяемое
формулой
^*Zx=-J-t (12)
где 2q — характеристическое сопротивление воздуха; S — площадь сечении
воздушного столба;
Z* — акустическое сопротивление нагрузки, т. е. отношение среднего
сопротивления барабанной перепонки к площади сечення линии;
Р* рб
2б = " -=г- (13)
- qp VpS
Уравнения длинной линии в приведенном виде справедливы для случая,
когда вдоль трубы может распространяться только плоская волна. Верхняя
граничная частота, для которой удовлетворяется это условие при диаметре
40
I;
z (zA} g(i)\ *'
— I
I
■Л-
-'УУУУ/
j* г -
-г
TV-T?
S) -
трубы 8 мм, рассчитана Ску-
чикоы (1954) н равна 23 кГц.
Таким образом» условие, при
котором уравнение
справедливо, лежит выше интересующего
нас диапазона частот.
Предполагаем далее, что стенкн
слухового канала обладают
акустическими свойствами. Согласно
Бекеши (1932) акустическое
сопротивление кожного
покрытия приблизительно
соответствует сопротивлению
поверхности воды. Новейшие
исследования подтвердили этот
вывод (Крюкель, 1972). Поэтому
можно считать, что
коэффициент отражения звука от стенок
слухового канпда
приблизительно равен единице Более
подробные сведения об
отражающих свойствах стенок
слухового канала приведены в
книге Метиа (1946). Затухания
волны в слуховом канале из-
за влияния волос невелики.
Поэтому в уравнениях (10) н (11) они не учтены.
Уравнения (10) и (И) показывают, что распределение давления, а также
объемной или колебательной скорости звука в трубе зависит только от
нагрузки. Функцию передачи звукового давления от данной точки капала до
барабанной перепонки можно представить в виде
Рб I
A{f) = -=zr = - 5 (14)
S
(2Л)
Рис. 32. Слуховой капал (а), эквивалентная
труба (б) я схема электрического
аналога (в)
Pit)
chY/ + VTshV*
И наоборот, по заданной функции ^(/) можно, естественно, рассчитать
полное сопротивление барабанной перепонки. Предполагая, что звук
распространяется без потерь, выражение (14) можно упрощенно записать в виде
PC I
*(/> = -^г = т ; (15)
Р(')
cos p/ + I — sin p/
2б
здесь вместо комплексного коэффициента распространепия у фигурирует
волновое число р=2л/Л.
Таким образом, если известно полное сопротивление барабанной
перепонки, то с помощью уравнения (IS) можно рассчитать функцию передачи
звукового давления от входа слухового канала до барабанной перепонки.
Кроме того, расчетным путем можно определить входное полное сопротивление
слухового канала, являющееся сопротивлением нагрузки ушной раковины.
Для полного сопротивления линии без потерь в какой-либо точке имеем:
Зо + zz, tgp/
Z(') = ——% ■ <I6)
Измерения полного сопротивлении барабанной перепонки широко осие-
шены в литературе (Трегер, 1930; Геффкеп, 1934; Ветцман и KaiiCc, I936;
41
Канб I93(i, Б к шн, 1936; Мсти, 1946 1951- Морюн я Ионе 1956. Звнслоц
кн 1957; Моллер, 1959 I960; Онхн, 1961, Звнслоцки, 1962 фишлср и др
1966!
Живой интерес к сопротивлению барабанной перепонки вызван тем что
зная его, можно судить о функциях внутреннего уха непосредственно при
мыкающего к барабанной перепонке, а это имеет уществепное значение для
медицинской диагностики слуха Имеющиеся в литературе результаты
измерений ограничены областью нижних частот (приблизительно до 3 кГц)-
Исключение составляют лишь резутьтаты, приведенные Онхн н Фпш.тером и др
Они охватывают область частот до 10 кГц п получены при намерениях на
анатомически препарированном ухе. Поэтому в 1972 г. Лове и Блауэрт л я
получения дополнительных данных провели специальные измерения.
Прежде чем приступить к анализу результатов, рассмотрим кратко
некоторые методы измерений полного сопротивления барабанной перепонки.
Часть из них может быть использована также для измерения сопротивления
нагрузки головных телефонов. Обзор литературы по этому вопросу, не
являющемуся предметом данной монографии, можно найти у Дсланн (1964).
Подробный обзор методов намерений акустических сопротивлений приведен
в книге Беранека (1949).
Метод непосредственного измерения полного сопротивления барабанной
перепонки состоит в том. что на перепонке и меряются звуковое давление п
колебательная скорость. Звуковое давление легко может быть измерено с
i го мощью акустического онда (впервые этот епособ предложил Куль в 1939 г)
Намерение колебательной скорости связано с определенными трудностями, но-
вместо нее можно определять смещепие, продифференцировав которое по вре
менн получаем колебательную скорость. Измерять смещение перепонки можно
с помощью емкостпых акустических зондов (Бекеши 1941: Фишлср и др.
1966)—миниатюрного зеркальца, наклеиваемого па барабанную перепонк)
(Бекеши, 1936), а также новыми методами с помошью лазерного
интерферометра (Топдорф и Кхана, 1970). основанными па эффекте Месбауэра (Гнтад
и др., 1967) Па людях подобны измерения до настоящего времени не про
водщнсь
Другой группой методов, оенппапной на и мс ренин сопротивления бара
банной перепонки как сопротивлении нагрузки длинной лнппп, можно
определить, например, распределение вдоль лннпн максимумов и минимумов
звукового давчення (Трегер, 1930). Однако для таких измерений потребовались
бы 1НПНИ длиной в несколько длин волн, которые трудно поддаются
согласованию Кроме того, сопротивление барабанной перепонки как функция часто
ты должно измеряться по точкам. Другая возможность состоит в измерении
, модуля и фазы функции передачи звукового давления между двумя
определенными точками линии. Затем с помощью уравнения (15) по полученным ре
зу-штатам можно рас читать сопротивление нагрузки линии
Акустическое полное сопротивление можно определить, подключая изме
рнемыи обект к источнику звука с исходной объемной скоростью qo=v S
и известным внутренним с противлением Zj п измеряя звуковое давление Р
на нагрузке Z* (Зяпслоскп, 1957 Моллер, 1959, 1960). Искомое полное
сопротивление рассчитывают но форм\дс
Рх%1
z* -^— (|7>
Зтот метем поясняется рис. 33 на котором изображены акустическая си
ст ма i схема зпектрпческого апавдга. Если выбрать Z£ очень большим то
полу 1пм источник постоянной объемной скорости. Тогда Z*™/W9 Опр
делить q ц Z неизвестного источника звука можно, измерив р* на двух аведе
мо и вестиых сопротивлениях При этом получим два уравнения р =
1 Здесь имеются в виду комплексные сопротивления. — Прим. ред.
=Q \Zi\\Zx\, Ux=/ \Zt\Zx\, нз которых можно определить £ u_£ На рис 34
хематически показан метод, который применял автор. Анал гнчный метод
был применен в 1961 г Онхи. Он подключал к источнику постоянного
звукового давлении цепочку из двух последовательно соединенных р нсторов
Сопротивление одного резистора известно, а другого — нет. По вековому дав-
ченпю па резнет р неизвес иого сопр ти влепи я можно быю найти это
сопротивление
Еще ищи метод который быт использован Бекеши (1936) и Метцом
{1946 1951), о новап на нрнм нении а >стического моста, прел Ли
-и
Чс I
I
П™31
ft Jpj umI0 Г
Li
h
1
J
Wi
t
Рис 33, Измерение полного акустического сопротивления с п мощью
источника звука с пэвестпымн параметрами.
.женного в 1936 Шу тером- Принт и работы такого моста проиллюстрирован
на рис 35 В одно пчечо моста вкчючают измеряемое (2), в другое
регулируемое эта онние сшротипл ни (3) Ч мбрана (/) возбуждает плечи моста
в протнвофа с. Когда измеряем е сонротш еше тановнтся равный эта1 н-
ному нгналы в лросл\шивасм А диагонали моста (1) пн нмно компенч/ру-
PlC.
* Ъ.
34 Метод
(El ~ Ex) Eh
и меренпн и iho о входного сопро ивлении
слухового канала
я искусе в иное ухо б — эксперт.
ют я. Практ 1чсская эффектней ть метода определяет я в основном качеством
п р менноги та тонною сопротивления
Трудности акустпческой батапепровкп можпо обойти с помошью ыикрофо-
нов. предварительно измерив звуковое давление перед искомый п эталонным
сопротивлениямп и затем электрическим способом сбатапенровав выходные
напряжения микрофонов (электроакустический мост). Балансные (мостовые)
методы измерения полного сопротивления барабанной перепопки все более
широко прпмсняют в отолярннголошп.
Применяя некоторые из упомянутых методов, м жио измерять не само
с протнвл нпс барабанной перепонки, а входное полное сопротивление слухо
вого канапа. Затем, нспотъзуя уравнение (16), можпо найти искомое сопро-
43
тпвлеине барабанной перепонки. Часто для расчетов используют не уравнения
длинной линии, а считают объем воздуха между головкой измерительного
прибора и барабанной перепонкой — элементом акустической упругости (Граи,
1968). Если в качестве допустимой считать ошибку 10%, то принятое
приближение оказывается справедливым в диапазоне частот приблизительно до
1500 Гц. Точное значение граничной частоты зависит от положения головки
измерительного прибора в слуховом канале
п
id
Рис. 35. Принцип работы акустического измерительного моста.
На рис. 36, а приведены результаты измерений полного сопротивления)
барабанной перепонки, полученные разными авторами. Данные,
приводимые Звислоцки (1962), обобщают результаты, приведенные больший,
группой исследователей ио измерениям, проведенным на 120
экспертах (Трегер, 1930; Геффекеп, 1934; Ветцмап и Кайбс, 1936; Бекеши, 1936;
Метц, 1946; Моллер. i960; Мортои н Иопес, 1956)- Измерения проводились-
у самого входа слуховых каналов илп ка небольшой их глубине- Кривые,
приведенные Онхп (1961), получены на анатомических препаратах. Измерн
тельпые зонды помещались непосредственно у барабанной перепонки с обеих
сторон. Различия результатов, полученных Звислоцки и Онхп, самими
авторами объясняются по-разному. Минимумы н максимумы в области высоких
частот иа кривых ОнхИ подтверждены работами Фишлера и др. (1966).
Правда, эти авторы измеряли только модуль полного сопротивления барабанной
перепонки также на анатомических препаратах.
На рис 36,6 показаны результвты контрольных измерений (Лаве. 1972;
Блаузрт, 1972}, проводимых методом, показанным на рис 34. Иа графики
нанесены значения, усредненные по показаниям И экспертов, отмечены также
некоторые среднеквадратпческие отклонения. Результаты наших
измерений иа порядок меньше, чем полученные Оихи. Порядок величии
достигнутых иамн результатов дополнительно проверялся и был подтвержден
измерениями импульсным методом, проведенными иа пяти экспертах. Можно, по-
видимому, утверждать, что полное акустическое сопротивление барабанной
перепонки людей и анатомических препаратов сравнивать нельзя. Для
нахождения частотной характеристики полного акустического сопротивления
барабанной перепонки человека на частотах выше I кГц были проведены
дополнительные измерения. Результаты измерений, показанные иа рис. 36,6, близки
к данным, полученным Звислоцки в 1962 г. при измерениях иа электрической
аналоговой модели среднего уха.
Наконец, на рис. 37 приведены результаты измерений функции передачи
звукового давления на участие от входа слухового капала до барабанной
перепонки. По ординатам отложены разности уровней звукового давления
20 log [£(f) | и lpynnonoc время задержки trp=db}d27zf [см. уравнение
(42)]. На рисунках приведены результаты прямых измерений с помошью
акустических зондов, а также расчетные значения сопротивления барабанной
перепонки (расстояние между точкой зондирования и барабанной перепонкой
принято равным 21 мм)* В принципе общий ход измеренных кривых
совпадает с теоретическими предсказаниями Бекеши в 1932 г.
44
В заключение напомним еще раз о явлении, обусловленном влиянием
сопротивления барабанной перепонки,— о так называемой вкустическоы
рефлексе. Акустический рефлекс — это сокращение мышц уха (с задержкой по
времени), которое ведет к уменьшению гибкости в цепи звукопередачи
среднего уха и тем самым к уменьшению чувствительности слуха.
Одновременно увеличивается почти вдвое полное сопротивление
барабанной пер^поннн (Метц, 1951; Моллер, 1962; Фельдман и Звислопкн, 1965; Росс,
0,25-
-ftf-ltn
D,1 0,2 0,5 1 хл2 J S] W 20
о) | *гц
-0,15
Рис, Э6
Рис. 36, Результаты измерении полного акустического сопротивления
барабанной перепопки.
о —по Звнслоцкя (19621 и Онхи (1961); б —полученные автором при намерениях
методом, понизанным на рис. 34 (сплошной линией показе и ж активная, а пунктирной —
реактивная составляющая^
Рис, 37. Частотные характеристики передачи звукового давления роп/р(/) —
=М1) на участке от барабанной перепонки до входа слухового канала (на
глубине 4 ыы).
о—.расчеты по Онхн ([961); б^расчеты автора, || меспертов; в —измерения Винера ■
Росса (1946), 6 мспертов: г— измерения Яна (i960). В экспертов.
1968; Мюллер, 1970), Акустический рефлекс начинает проявляться при
уровнях звукового давления от 80 до 90 дБ (по измерениям с чистыми тонаяч
нлн шумами в свободном звуковом поле) и достигает максимума при
уровня* больше 100 дБ. При изменении сопротивления барабанной перепонки,
вызываемом акустическим рефлексом, изменяются н полное входное
сопротивление слухового капала п. следовательно, нагрузка на ушные раковины
[уравнение (16)].
2.2.2. Ушные раковины и влияние формы головы
Открытый торец наружного слухового канала выходит в главную полость
ушной раковины. Такнм образом, ушная раковпна связана иепосредствепно
со слуэсовым капалом и нагружена на его акустическое сопротивление. По
45
своему акустическому действию ушная раковина представляет собой лияей-
лын фильтр, характеристика передачи которого зависит от направления па
щеточник звука и расстояния до него. Таким образом, внося в принимаемые
знаковые сигналы линейные искажения, зависящие от направления прихода и
удаленности источника, ушные раковины выполняют как бы функцию
преобразования пространственных признаков звукового поля во временные. В этом
и состоит их роль в формировании пространственных свойств слуха
Акустическое действие ушных раковин основано на разных физических
явлениях: отражении, затенении, рассеянии, дифракции, интерференции н
резонансе. И здесь, как н в случае слухопого канала, можно исходить из того,
что волновое сопротивление ушиых раковин очень нелнко по сравнению с
сопротивлением воздуха.
Первые эксперименты по выяснению функции ушных раковин исходили
из предположения об их «звукособнрателыгом» действии. В 1684 г. Шелька-
мер, экспериментируя на ухе животного, считал, что звук направляется в
слуховой канал в результате ряда отражений- Путь звуковой волны он
полагал возможным определить по заколам i еометрнческой оптики (Штеинауэр.
1877, 1878). Аналогичные представления, но уже в отношении уха человека
высказывал Петри (1932). Он считал, что звуки, которые приходят не со
стороны самого раструба раковпны, отражаются и в слуховой канал не
пола дают. Это ошибочное представление было построено на необоснованной
аналогии прямых и отраженных звуков с оптическими лучами. Такая
аналогия была бы возможной, если бы речь шла об отражающих поверхностях,
размеры которых велики по сравнению с длинами волн. В отношении же
ушных раковин человека и длин волн звукоиых сигналов дело обстоит не так.
Поэтому в действительности не отражения и затенении имеют здесь
значение, а явления дифракции и рассеяния, которые из-за неопределенности
формы раковины и ее индивидуальных особенностей математическому анализу
лока не поддаются.
Противоположное «лучевому» и тоже ошибочное представление о роли
ушных ракояпи до недавнего времени было широко распространено в
отоларингологии (Резер, 1965; Медицинский справочник, 1905). На том
основании, что ранмерн ушиых раковин малы по сравнению с длиной волны сиг-
палов средних -туковых частот (речь), делался вывод, что, кроме функций
чисто механической защиты, другого значения ушные раковины ие имеют.
При этом не учитывалось, что ушные раковины человека имеют характерные
полости, в которых звук распространяется «направленно». Явления решнанса
могут наступать в том случае, когда размеры полости соизмеримы с
четвертью длины полны эвуковото колебания.
Представление об ушных раковинах как об отражателях звука вотро-
ЛИлось в недавнем прошеном в несколько измененном виде (Батье, 1967, 1968).
Б своих рассуждениях Батье учитывал интерференцию меж чу прямым и
отряженным от угон их раковин звуком- Зависимость функции передачи звука
в раковинах от направления на нсточипк звука и расстояние от пего он
объяснял меняющимися различиями в длине путей прямого и отраженного звуков.
Отражения, по мнению Батье. в основном возникают иа бугорках раковин;
другим элементам он также приписывал вполне определенные функции
Схематически эти представления изображены на рис. 38. Если рассматривать
источник звука в горнюитальной плоскости, то согласно схеме па рис. 38, а
получим два отражения. Для этого случая справедлива экгшвалситная схема
на рис 38, ff. Переходная характеристика раковины описывается уравнением
*(/)=в(0 f at6(t~T)-ha26(t-^)t (18)
ii функция передачи в этом случае имела бы вил:
A (/) = ] + ^е^^Ч- а2 е-****. (19)
Для того, чтобы проверить гипотезу Батье, нужно найти такие значения
<*i. а3ш т, и т3т при которых функция A(f) совпадает с функцией передачи
звука, реально измеренной на естественном ухе. Решение зядачп в таком
виде пока неизвестно.
4G
В остальном для модели Батье, как н для всех моделей, в основу
которых положено отражение звука, в силе остается главное затруднение: размеры
отражающих поверхностей малы по сравнению с длппамп волн. Наряду с
отражениями (илп вместо) возникает и рассеяние, следовательно, я отражен*
ных сигналов с различными временными 1адержками будет множество. Сам
Батье отдавал себе отчет в этом и для расчета функнпп передачи
рассматривав систему с бесконечным множеством параллельных линии задержки, в
резулыате чего получил выражение
£(/)= $h{t)e-W*dtt (20)
Рис 38. Модель ушной раковины
(а), электрическая эквивалентная
схема модели для случая
источника звука в горизонтальной
плоскости (б) я
I — детектор угла возвышения; 2—
сдвоенный рефлектор для
детектирования удаленности источника; 3
—детектор азимута; 4 — вход слухового
капала.
которое представляет собой преобразование Фурье1 для переходной функции,
справедливое для всех линейных систем. Любая лннеПная система может
рассматриваться как цепь с бесконечным множеством параллельных линий
задержек. Так, попытка Батье просто объяснить влияние ушных раковин,
исходя из их переходной функции (т. е. во временной области) успеха не
имела.
Ряс, 39- Установка для модельных
исследований звуковых процессов в
ушной раковине
/ источник сферической волны. 2— зонд;
Э — основание: 4 — жесткая перегородка.
Другим путем для исследования процессов в ушных раковинах, а именно
рассмотрением их свойств в частотной области, пошли Шоу н Тераннчн
(1968). В тщательных экспериментах, проведенных на модели наружного
уха и на живом ухе, они с помощью акустических зондов измеряли функцию
передачи звукового давления при разных условиях прихода звуковой волны.
Им удалось установить происхождение пиков и провалов частотной
характеристики коэффициента передачи (правда, только для случая прихода звука
по направлению слуховой оси). На этой работе следует остановиться
подробнее.
На рис. 39 показана схема установки (по Шоу и Тераннчн 1968), которую
использовали для некоторых измерении на модели ушной раковины. Модель
Вместо преобразования Фурье Батье применял преобразование Лапласа.
47
была сделана из резины н закреплена на основании, в котор ы имелась
полость, имитировавшая слуховой канал уха. Перегородка в конце полости
была съемной и выполнялась из разных материалов. На схеме показан вариант
с жесткой перегородкой С помощью акустического зонда можно было
измерять звуковое давление в любом месте слухового канала. Источнн »ом
звука служила трубка диаметром I смт расположенная на расстоянии 8 см от
схода слухового канала. Противоположным концом трубку подключат к
источнику звука Звуковое давление иа выходе трубки поддерживали
постоянным на всех частотах.
*G f(№ '« ft* -f01
^Зк ц **$кГц шд* ц ъ* 11 кГц **15кГц
Рис. 40 Распределение давления на резонансных частотах в модели
наружного уха с отражвющей перегородкой. Пунктиром показаны узловые поверх-
стк звукового давления.
Важнейший результат исследовании Шоу —Тераннчн состоял в том, что
им удалось обнаружить па модели несколько резоиансов. Первые пять
резоиансов схематически приведены на рис. 40. Частоты резоиансов совиадают с
максимумами иа частотной характеристике коэффициента передачи звука на
участке от источника до входа в слуховой кана* (или до барабанной пч_рс*
понки). Возникновение этих макспмумов объясняется обнаруженными резо-
наисаын системы Первая собственная частота около 3 к1ц — это,
по-видимому, частота четвертьволнового резонанса трубки, закрытой на одном конце
жесткой перегородкой. Эффективная длина трубки оказывается равной 30 мм.
что иа Уз больше слухового капала модели Следовательно, акустически
ушная раковина действует как удлинитель слухового канала. Свое влияние
оказывает н так называемый «эффект сужения».
На второй резонансной частоте {fat 5 кГц) область максимума
давления простирается па всю осиовиую полость ушиой раковины. Распрелелеиие
давления оказывается почти таким же, как при полиостью заглушённом
входе слухового канала, закрытом заглушкой
Шоу н Тсраничн назвали резонанс па частоте /и четвертьволновый
резонансом «глубины* главной полости ушной раковины. Около половины
эффективного значения глубины они приписывали эффекту сужении, указывая, что
атот первый резонанс главной полости вызывает синфазные колебания иа
всех поверхностях, граничащих со звуковым полем- Таким образом, резонанс
демпфируется большим акустическим сопротивлением излучения, и
резонансная кривая тлновится шире. Тот факт, что максимум коэффициента передачи
4S
на частоте 5 кГц действительно обусловлен резонансом главной полости,
подтвержден и автором настоящей работы. В экспериментах с засолы ииеч
полости пластилином было установлено, что провал в частотной характернее
тике коэффициента передачи появляется именно в этой области час т. Это
подтвердили также в своих работах Яыагуши п Сухи в (1956).
На более высоких частотах (/оз=9 кГц, /о*=11 кГц, /os=*I3 кГц) резоиап*
сы обусловлены стоячими волнами в продольном направлении. Узловые
поверхности звукового давления разделяют главную полость ушной раковины
иа участки* Добротность резонаисов более высоких частот оказывае я боль-
Рис. 41- Звуковое давление в
модели наружного уха со звукоотражаю-
щей перегородкой иа частоте 10 кГц
при приходе звука под угламп <р=0"
и <р=18(Г.
/«-слуховой камл; 2 —гл аяяя полость
ушной ръховнны.
♦0 5Q мм
шей» чем добротность иа частоте /oi- Это объясняется худшими условиями
согласования и, следовательно, меньшими потерями излучения.
Шоу и Тераннчи в дополнение к экспериментам па модели провели
измерения на шести ушных раковинах п еще раз доказали существование
первых двух резонапсов (/oi; Да). Следующие резоиансы (иа частотах / з. Дц и
/оъ) также проввились на характеристике коэффициента передачи
относительно шнрокнын плоскими участками. Положение резонаисов па ося частот
оказалось нныы, чем у модели, что можно понять, если учесть различия гсо*
метрических размеров модели и уха, а также иные параметры вкустпческоЙ
нагрузки в плоскости барабанной перепоикн-
После того, как были доказаны резонансные явления, вызывающие
выбросы частотной характеристики коэффициента передачи уха при падение
звуковой волны вдоль слуховой оси, оставалось выяснить, чем вызвана эавич
снмость функции передачи ушных раковин от места расположения
источника звука. Шоу и Тераннчп измерили эту зависимость, но полного
объяснения ей ие дали. Объяснение получил только острый минимум характеристики
коэффициента передачи в окрестности 8 кГц, который зависел от угла возвьь
шеипп источника. Его объясняли как следствие интерференции. По-внднмомуч
здесь свою роль сыграли также явлении рассеяния и огибания, о которых
упоминалось выше. Подтверждение этому предположению автор получил в
1967 г, в результате экспериментов на модели Шоу и Тераннчи (за исключен
ипем параметров искусственного слухового канала).
В этих экспериментах исследовалась зависимость характеристики
передачи ушных раковин от направления прихода звука в горизонтальной мое-
кости. Было установлено, что выброс характеристики в области 5 кГц,
обусловленный резонансом в основной полоств раковины, имеет одинаковые
значения для углов прихода звука между 0 и 90°. При изменении угла от 90
до 110° выброс спадвет иа 15—20 дБ и сохраняет это значение вп оть до
угла ф 18(г-
Таким образом, резонанс проявляется сильнее тогда, когда звук
приводит из направления перед слуховой осью, и слабее — из направлений за
слуховой осью. Было установлено также, что иа некоторых частотах па
характеристике звукового давления вблизи ушной раковины появляется
неравномерность, зависящая от направления прихода звука. В слуховом же канале»
этого явлеиня нет. На рис, 41 эта зависимость показана для частоты 10 кГц,
т. е. для частоты лежащей в области резонапсов foj, fa (по оси ординат
отложен спад звукового давления, а по оси абсцисс — расстояние / от барабан*
4—810
49
иои перепонки до оси слухового канала). В случае привода звука под углом
<р—О* волнистости характеристики звукового давлении в основной полости
ушной раковины вообще нет, ио она сильно проявляется при приходе звука
под углом <р=180". Это явление также указывает на различные условия
возбуждения главной полости при изменении направлении прихода звуковой
волн и.
Попытка объяснения акустических свойств ушных раковин по их частот
ным характеристикам позволяет сделать следующие общие выводы: ушная
раковина вместе со слуховым каналам образует единую акустическую резо-
нансную систему. Возникновение каждого резонанса системы зависит от
направления на источник звука и расстояния до него. Более точные данные пока
отсутствуют-
Мы рассмотрели распространение звука в системе, образуемой слуховым
каналом и ушной раковиной. При этом мы не учитывали, что этн элементы
органа слуха находятся не в свободном пространстве, а па акустически
жестком теле (голова человека). Голова, однако, представляет собой ощутимую
преграду на пути распространения звука. Вызываемые ею нарушения
звукового поля существенно влияют на звуковые сигналы в ушной раковине к
слуховом канале.
Для исследования влияния головы на звуковом поле ее обычно
представляют в виде шара таких же размеров (Хартли н Фри, 1921; Файрстол. 1930;
Кнтц, 1953; Вудворт п Шлосбсрг, 1954; Мертеис. I960; Ашофф. 1963; Вепдт,
1963; Резер, 1965), Строгий расчет звукового поля на поверхности звукоот-
ражаюшего шара впервые произвел РеллеГг в 1904 г. Позднее такие расчеты
были проделаны Стюарт, 1911. 1914, 1916; Баяантайи, 1928; Штенцель, 1938;
Швари, 1943-
Рассмотрпм кратко принцип расчета. Пусть точечный источник звука,
находящийся достаточно далеко от шара, излучает синусоидный звуковой
сигнал, поле которого в окрестности шара можно считать плоским. Тогда
звуковое давление в данной точке воображаемой шаровой поверхности в
отсутствие шара (невозмущенпая плоская звуковая волна) равно:
Po(t)-Pe(p0ef2:lfi). {21}
Поскольку дифракция представляет собой линейный процесс, то звуковое
давлеппе в той же точке в присутствии шара (плоская возмущенная волна)
р(0-^(ре'(2я"+*>). (22>
Выражение
л
Р Р
А> л л
представляет собой так называемое дифракционное отношение с
коэффициентами р!ро н Ф или 6, Для расчета коэффициентов дифракции необходимо
определить граничные условия. Возмущенное звуковое ноле должно
удовлетворять следующим условиям: на больших расстояниях or шара оно должно
иметь свойства плоской неискаженной волны; нормальная составляющая
вектора колебательной скорости на поверхности шара должна быть равна нулю.
Для решенпя нснользуют прницнн Гюйгенса — Френеля, согласно которому
поле любой волны можно разложить па сферические волны. Решение имеет
вид (по Морзе, 1948):
* j (л тл \
■^=|— Л —^Lrit{-coS4,)e '; (24)
m=0
50
I
I
i
6Z50
5600
> 5000
n, |3610
\j 3100
- 2500
1870
1250
6ИП4
Рис. 42. Зависимости отношения (в децнбеллах) звукового давления у левого
уха и в центре воображаемого шара от направления прпхода звука (углы
ориентации левого уха ф=100°, 6=0°).
дБ
-35
-3D
го tog Aft)
-25-
Рпс 43- Бнпауральная разность звукового даиреиня в функции угла прихода
звука. Рассчитано для шара диаметром 19,5 см п углов ориенташш уха
Ф=100°, ф=2б0° при 6=0° (горизонтальная плоскость).
51
Рис 44.
Бинауральиая фазовая задержка
на рис. 43).
(для шара, изображенного
Рис. 45,
Бннауральное групповое время задержки (для шара,
изображенного на рис. 43).
Фт и Dm определяются из выражений
{2т+1}Отт*ъ=- у ~1
лпЛ'™—i/i | —-—J +
+ (т+\)#яуь
т
(25)
(26)
где tm(Ztt An(Z). Nm{Z) — соответственно функции Лежандра, Бесселя, Ной-
ыана rn-го порядка. Такой комплексный ряд обладает плохой сходимостью, и
его расчет очень трудоемок. Необходимые таблицы приведены у Шварца
(1943).
Рис. 46. Зависимости бинауральных
различий уровня звукового давления
от расстояния до источника звука
на частоте I860 Гц.
-20
-3D-
-40
tr зо
150° 180'
Результаты расчетов для других случаев представлены на рис. 42—45.
Диаметр шара, имитирующего голову человека, был принят равным 17,5 см.
Предполагалось, что уши расположены иа поверхности шара в горизонталь*
ной плоскости под углом 100° к переднему иапрапленпю-
На рис 42 приведен график зависимости разности уровней звуковых
давлений неискаженного плоского поля п поля у левого уха для случая, когда
звук приходит в горизонтальной плоскости под угламк IO0°^ip^28O*.
Примечательно, что в случае прихода звука к уху сзади звуковое давление у уха
оказывается большим, чем давление свободного звукового поля. Несмотря на
то, что шар помещен точно между источником звука и ухом, он оказывает не
ослабляющее, а усиливающее действие.
С точки зрения пространственных свойств слуха особенный интерес
представляют также бппауралъные (от уха к уху) различия сигналов, т- е.
отношение
(рлрва/Рл») **Ф — (Лфав/Лвд ) е~&-
(27)
Соответствующие зависимости для шара приведены на рис. 43—45.
Принималось, что к источнику звука обращено левое ухо. На рис. 43 показаны
графики зависимости бинауральных различий звукового давленая, на рис. 44—
бинауральных фазовых задержек b/2nf и на рис. 45 — бинауральных
различий группового времени задержки db/d-2nf Во всех случаях (за
исключением случая ф=0° и ф=180°) звук достигает противоположного уха позже и с
ослаблением. При ирнходе звука под углом 90° в бннауральиом затухании
наблюдается интерференционный провал. Следует ожидать, что для реальной
головы он будет выражен слабее, чем для шара из-за влияния шеи человека.
Если и точечный источник звука приблизить настолько, что поле у
головы уже нельзя считать плоским, то бниауралмгые различия сигналов
значительно изменяются. Для шара зависимость коэффициентов дифракции от
расстояния до источника звука была рассчитана Стюардом в 1914 г., * Хартли
53
ы Фрей в 1921 г. определили бииауральные различия уровней звукового
давления и фазы. Графики зависимостей приведены па рис. 46- Хартли и Фрсй в
1921 г. показали, что в области частот до lt86 кГц бииауральные различия
уровней звукового давленая енлыю зависят от расстояния до источника
звука, d различия фазы и группового времени задержки зависят от расстояния
намного слабее пли не зависят совсем*
Как было уже показано, функция передачи зрукового давления на
участке от источника до барабанной перепонки формируется пт составляющих,
которые зависят от полного акустического сопротивления барабанной перенон-
Рнс. 47. К расчету бинауральных различий сигналов.
а плоская звуковая волна; б, в — точечные источник звука вблизи головы.
кн, сопротивления слухового капала, процессов в ушных раковинах и у
головы. Точный расчет функции передачи уожст быть проведен только с \ четом
всех этих факторов, В литературе имеется ряд упрощенных методов, в
особенности для расчета бннауральных различии сигналов. Кратко рассмотрим
эти методы.
Самый простои метод был предложен Хорнбостелем и ВертхаЙмсром в
1920 г. Принималось, что расстояние между ушами составляет 21 см.
Влияние головы не учитывалось совсем. В случае прихода звука к у шум
параллельными путями (плоская волна) возникает разность хода ASW отсюда би-
ийуральпое различие времени приходя звука определяется выражением
AS = к sin <р, (28)
где х=21 см.
Этому так называемому «еннусоцдальпому» закону направленности
слуха придавалось большое значение в литературе 20-х годов. Поскольку
значение >с=21 не соответствует диаметру головы и в выражении не учтено
влияние затенения, вносимого головой, то позже была введена эмпирическая
поправка н выражение получило вид:
AS^Dx'sinip, (29)
где D — диаметр головы, а коэффициент х=1,2-з-1,3.
Более точные выражения, учитывающие огибание звуком головы, Пыли
получены де-Боером (1940); Китпем (1953); Вудвартом н Штосбергом
(1954); Вендтом (1963) и Резером (1965t I966); Будварт н Шлосберг, как
н Рсзерч в своих выкладках рассматривали случаи точечного источника
звука, расположенного вблизи jxa.
54
Полученные выражения имеют вид:
для случая плоской чпу-копой волны (параллельные «лучи»), т. с. когда
r»D/2 (рпс. 47, а)
Д5
D
(qj — sirup);
(30)
для случая точечного псточпика звука, расположенного вблизи головы
таким образом, что дпук достигает ушей только за счет дифракции, т. е
когда *>in<D*2 (рис. 47,6):
AS^Dy; (31
для случая точечного источника звука, расположенного около головы
так, что прямой звук приходит к одному уху, т. е. когда sinq;>D/2
(рис. 47,о):
Д5 =
* [(■+-*-)
cosc + —(ф + е) —
_|/п« n.,-L_|n +
1
где
D
п=—5—; e-an-sin(— j
arcsin I —) .
11 + 2л'
(32)
Зависимости бпнауралыюп разности пути звука от азимута ф для разных
расстояний до источника звука были рассчитаны по этим формулам Резсром
(l965t 1066}. Результаты расчетов приведены па рпс. 48.
Расчет по приближенным формулам в некоторых случаях дает
результаты, близко совпадающие с экспериментальными- Об этом свидетельствует
рпс. 49. на котором приведены результаты расчетов по (30) бинауральдых
различи» сдвига фазы т=Л5/с (с — скорость звука), а также данные
измерений, проведенных двумя авторамп. Измерялось премя запаздывания первого
фронта импульсов, т. с, приближенно — среднее бинауральное групповое
время задержки. Лив логичные результаты получил также Пордлунд в 1962 г.
МКС
800
Ц00
200 ~
Ух
_
р
да*
Б0°
а?1
Ряс- 48
Рис. 48. Зависимость бмиауралыюй разности путп от расстояния до
источника звуке.
Рис. 40. Зависимость блнауральнои разности времени прихода фронтоп
коротких прямоугольных импульсов от угла падения звуковой волны (кружочком
отмечены результаты измерений по Всндту 1963, крестиком—по Федерсену
и др., 1957).
55
2Л.З. Функции передачи наружного ужа
В двух предыдущих параграфах рассмотрено влияние головы к этемен-
тов внешнего уха иа звуковые сигналы, воспринимаемые слухом. Здесь мы
этот же вопрос рассмотрим в более общем виде. Не вдаваясь в детали, будем
интересоваться линейными искажениями сигналов на пути к барабанной
перепонке и их зависимостями от направления прихода звука я расстояния до
его источника.
Линейные искажения сигналов в линейной системе могут быть описаны
функцией передачи системы. Применительно к наружному уху существуют
три следующих определения функпни передачи: функция передачи по
свободному полю, монзуральная и бипауральная функции передачи. Рассмотрим
каждую из них в отдельности.
/. Функция передачи по свободному полю.
Эта функция характеризует связь звукового давления в данной точке
слухового канала (преимущественно у барабатюй перепонки) со звуковым
давлением, которое тот же источник, не меняя расположения, создавал бы
в центре головы (начало координат) в отсутствие эксперта.
2. Монауралъная функция передачи
Эта функция характеризует взаимосвязь между звуковым давлением в
данной точке слухового канала при любом направлен mi и расстоянии до
источника звука п давлением, создаваемым в этой же точке опорным
источником звука, расположенным под определенным углом п на определенном
расстоянии от эксперта. (Обычно в качестве эталонного используют источник
плоской волны с углами прихода ф=0° и 6 = 0"-)
3. Бипауральная функция передачи.
Отношение звуковых давлений в одинаковых точках обоих слуховых
каналов. В качестве нормировочного служит звуковое давление в ухе,
обращенном к источнику звука.
Д1Ч всех трех определений справедливо выражение
Л2л//-Н*(П]
А (/) = — = \А [f)\ e-f* . (33)
где ро, Фо(/)—параметры звукового поля, относительно которого нормирует
ся Mf).
В каждом конкретном случае должно указываться, о какой функции
передачи идет речь, какой источник звука используют при измерениях, под
каким углом п на каком расстоянии он установлен, какое поле служит
опорным. Вместо \Mf) | впредь будем подставлить разность уровней AL=201og
\Mf)\9 вместо фазового коэффициента £(/)— групповое время задержки
TrP(f)=d£(f)d-2n/. Величина тГр содержит всю информацию о b(f)t за
исключением постояипой интегрирования, которая определяется фазовым
коэффициентом на любой частоте [см уравнение (42)]. Другая используемая
величина — фазовая задержка тф—*(/) -2nf.
Измерения функции передачи по свободному полю, как правило, проводят
у барабанной перепонки эксперта. Техника таких измерений полностью
отработана и при правильном проведении безвредна для человека. Вводить
акустический зонд к барабанной перепонке уха рекомендуется с участием врача-
отолярннголога, так как только врач, как правило, владеет техникой рефлек-
тосконнц слухового капала. Поскольку функция передачи давления слухового
канала ие зависит от источника звука п его расположения, то точку для
измерений можно выбрать ие непосредственно у барабанной перепонки, а у
входа в слуховой канал (на глубине не менее 5 мч). По полученным данным
можно рассчитать фуккцпю передачи п до барабанной перепонки, учитывая
56
значения функции передачи соответствующего участка слухового канала
(см. данные рис. 37). При измерениях на входе слухового капала большое
значение имеет точность повторных вводов эопда в требуемое место (Джап.
1958; Джап и Фогельэаиг, 1959).
Для измерения моиауральной функции передачи зонд можно
располагать непосредственно у входа в слуховой канал, так как опорная волна
проходит и по самому капалу. Если требуется знать только абсолютную
величину функции передачи, или разность уровней, то вместо измерений с акус-
1НЧССКИМ зондом можно проводить субъективные измерения, поскольку (как
показал Джаи, 1958) каждому значению звукового давления у барабанной
перепонки всегда соответствует определенная субъективная громкость
(влияние акустического рефлекса должно быть исключено, т. е- уровни звукового
давления при эксперименте должны быть меньше 80—90 дБ).
Существуют два метода психометрических измерений: измеряют порог
восприятия в фуикцпи частоты при разиых условиях прихода звука, которые
и исследуют (метод слухового порога}; в функции частоты измеряют точку
равной субъективной громкости исследуемого н опориого звуков сигналов
(метод сравнения громкостей).
Модель моиауральной функции передачи находится как разность
значении кривых равной громкости пли слухового порога, найденных при
исследуемых условиях, н значение соответствующих кривых, полученных с опорным
источником.
Эти эксперименты проводят методом балансирования, предложенным
Бекеши в 1947 г. (см. книгу Цвикере и Фельдкеллера «Ухо как приемник
информации». Связь, 1971). Данный метод относится к группе так
называемых методов восстановления. Он состоит в следующем. С помощью
автоматического устройства плавио укеличнвается уровень звука, восприятие кото*
рого исследуется, В момент, когда уровень достигает определенного
значения, эксперт нажимает кнопку п начинается спад уровня до момента, когда
эксперт опять нажмет кнопку, после чего уровсиь снова начинает
возрастать.
Такое балансирование повторяют несколько раз. Ее in в эксперименте
определяют слуховой порог, то эксперт нажимает кнопку всякий раз в момент,
когда звук по его впечатлеппю начинает ощущаться плп исчезать. Если в
эксперименте проводят сравиеиие громкости, то эксперт соответственно
нажимает киопку в моменты, когда исследуемый звук становится то громче, то
тише эталонного. Очевидно, что прп таком манипулировании уровень звука,
предлагаемого эксперту для прослушивания, все время колеблется около
искомого порога.
Используя самоппсец уровня, эти колебания можно зарегистрировать на
скользящей частоте. Затем, усредняя регнетрограммы, получают крквую
искомого порога в функции частоты.
Рассмотрим теперь методы измерения бииауральпой функции передачи.
Строго говоря, по этпм методам измерения следует проводить одновременно
в обоих слуховых каналах. При измерениях с участием большого числа
экспертов можно счптать в среднем, что голова эксперта симметрична. Сделав
такое допущение, бннауральную функцию передачи можно рассчитать как
по моиауральной функции, так и по функции передачи по свободному полю.
Ее получают как обратное отношение функции передачи уха» обращенного к
источнику, к функции того же уха. получающего звук по зеркальному
относительно медианной плоскости направлению:
d tfЬояаур ф=330»
й. *"монаурф—30*
Подробные сведения о функции передаче наружного уха и ее
зависимости от иаправлеипя прнходв звука pi расстояния до источника представляют
интерес не только для изучения пространственных свойств слуха, но н при
решении проблем борьбы с шумом. Этим объясняется большое число иссле-
Б7
ел
00
Лвтир* год
Трсгср 1930
Онвнян н Уайт,
1933
Винер и Росс,
144G
Внн^р, 1947
Филеем, Сан-
дель. Тис н
Джеффри, 1957
Условия измерений
Ото ухо, горизонтальная ii-jockoltl 09^ф€^
<3fiO*. Слуховые эксперименты (сравнение
громкости и эта-юппым звуком) при ф = 0 Измерения
в дальней зоне свободного поля
Одно ухо, ггфнчоптальпая плоскость (Р^ф<
^360°. Слуховые эксперименты (пороговые
измерения). Громко! оворитсль на расстпяннн ] м в
заглушённой камере
Одно ухо, измерения с акустическим зошом в
разных точках слухового канала, модуль
звукового давления относительно свободного поля.
Горизонтальная плоскость гр = 0, 45. 90*.
Заглушённая камера, удаление громкоговорителя не указано
Одно ухо, акустический зонд в слуховом
канале. Звуковое давление измерялось относительно
свободного поля. Горизонтальная плоскость ф =
= 0. 45, 90, 135, 180, 225, 270, 316е. Заглушённая
камера, источник звука на расстоянии 140 см
Два уда, акустический зонд в слуловом канале,
бинауралыгое различие уровней звукового
давления и бипауральпое сгрупповос время задержки»
(см рис. 49). Горизонтальная плоскость №<ц<
^180*. Расстояние до громкоговорителя—околи
2 м. Характеристики помещения не привечены
Измерительны/! звук
Тоны
Топы
Тоны
Тоны
Топы и короткие
импульсы
т
Измерительная
частота, kJ ц
0,2: 0.4; 0,6; 0.8;
1,0; 2.5
0.3; 0,5; 1.1; 2.2:
3 2; 4 2: 5, 6,4; 7,6;
10; 12; 15
Скользящая
частиц] от 0,2 до 8
Скольлпщля
частота от 0,2 до 6
0,2; 0.5. I; 1.8;
2,5; 3; 4; 5, 6
' я б л II ц а 3
Колнчргтво
экспертов
1
3
6-12
6
й
Джап и Фогсль-
занг, 1959
(предварительные
работы Джаиа, 1958)
Робинзон и
Уайтл, 1460
Шнрмер, 19G3
Шоу, 1966
Блауэрт, 1969
Одно ухо, акустический зонд у барабанной
перепонки, измерялся модуль звукового давления
относительно Ф=0°, 5=0°, для 0*<ф<36(Р при
5=0, 30, 60, 90°, заглушённая камера, плоская
волна
Одно ухо, акустический зонд в главной полости
ушной раковины, горизонта-пытая, медианная и
фронтальная плоскости ступенями по 10е (ф h б).
Модуль звукового давления относительно Ф = 0°,
5=0°, заглушённая камера, громкоговоритель па
расстоянии около I м
Одно уд о, акустический зонд у барабанной
перепонки. Итмерялось звуковое давление
относительно Ф=(Р, 5=0* для 0*<ф<360о, при fl =
= 15, 30, 45, 60, 90, —15, —30, — 60*.
заглушённая камера, громкоговоритель на расстоянии 1,5 м
Одно ухо, акустический зонд на входе
слухового канала, измерялось звуковое давление относи*
тельпо свободного поля. Горизонтальная плоскость
Ф=0, 45, 90, 180, 270, 315°, заглушённая камера,
громкоговоритель па расстоянии ] м
Одно ухо, акустический зонд на входе слухового
капала, горизонтальная плоскость ф=0, ISO9,
измерялся модуль звукового давления ф=180*
относительно давления при ф —0е, заглушённая
камера, плоская волна
То же в медианной плоскости: модуль
звукового давления при fl = 9(F относительно 6=0*
Третьоктавныс
шумы
Узколплоеные
шумы
Третьоктавные
шумы
Тоны
Третьоктавные
шумы
Третьоктавные
шумы
От 0,9 до 1,14;
от 2 до 2,56
1,6; 2,5; 4; 6,4;
8; 10
0,7; 3,5; 5
Скользящая
частота от 0,2 до Iе»,
иногда от 0,2 до 8
От 0,125 до 16
третьоктавпымн
ступенями
2
16—20
20
10
10
g Продолжение табл. 3
Автор, гид
Харрнсон н Да-
>ни, 1970
Унлкене, 1971,
1972
Блауэрт, Харт-
май и Лаве, 1971
1
УсЛивия нэмереинй
Два уха, акустические зонды па входах
слуховых каналов. Бннауральпая разность уровня
звукового давления — 90*<ф^+90°.
Громкоговоритель на расстоямнн 90 см на высоте GO см наг:
звукоотражаюшей поверхностью, введения о
помещении не приведены
Одпо ухо, слуховой эксперимент (сравнение
громкости) относительно ф=0°. Горизонтальная
плоскость 0°<ф<360° ступенями по 30е н ф=45*>
наглушенная камера на расстоянии 2 м
Акустический зонд у барабанной перепонки ф
= 0й, 6=0°, остальные условия прежние
Два уха, акустические зонды на входах
слуховых каналов. Модуль звукового давления и
групповая задержка при ф=0° (громкоговоритель на
расстояпня 25 см) относительно ф = 0° при
расстоянии 3 м. А также при ф= 180° при расстоянии
3 м, относительно ф=0° и при расстоянии 3 м.
Бинаурвльиая интененвностная и временная
разности (3 м, ф = 0, 30, 60, 90, 120, 15(f),
заглушённая камера
Измерительный эпук
Тоны
Узкополоспый
шум (/«100 Гц)
Томы
Тоны
Измерительная
частота, кГц
4
0,25; 0,5; 0,7; 1;
2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5;
6; 7; 8.2; 10; 12; 14
От 0,2 до 15
От 0,1 до 16. irp
только от 0,5 до 10
Колнчы тво
экспертов
3
2
- "л;
5-12
Меллерт, 1972
Лаве, 1972
Данная работ4
Одно ухо, пороговые измерения функция
передачи по свободному полю при 9=90*. 6 = 0°
Одно ухо, html рения порогов разности
относительно 1р*=0°, расстояние 3 м. Расстояния
громкоговорителя при ф = 0* 25 см, 50 см, 1 и, 2 м.
Измерения акустическим зондом на входе слух о*
вого капала: уровень эаукового давления и
групповая задержка относительно <р=0° н 3 м при
расстоянии громкоговорителя 25 см, 60 см, I м,
2 м (при расстояниях 50 см, 1 м, 2 м групповое
нречн задержки отсутствует). Заглушённая
камера
Одно ухо, акугтншнкнй аипд в слухиьоч каиа-
u Горизонтальная илисмить, уровень звукового
давления, групповое н фазовое время задержки
относительно Ф=0* для 6 = 30, 60, 120, 150, 180,
210, 240, 270, 300, 330°, заглушённая камера гром-
КОГОВПрНТС lb ltd РЭПГОЯШШ 2 V
Топы
Тоны
Пмпулыи
От 0,5 до Ю
Слуховые
эксперименты: 0,2—16,
скользящая
частота. Измерения с
акустическим
зондом: 0,1 — 16. ТГр
только на частотах
от 0,5 до 10
Ог0,5ди 16
17
3-12
\2
25
дованпн. Те, к которым автор имел доступ, сведены в табл. 3- Там же
помещены и краткие сведения о программе измерений. Кроме того, Кессель (1882);
Брунцлоп (1925, 1939) и Клснш (1948ч 1949) приводят и качественные
характеристики направленных свойств наружного уха.
На рис. 50 показала схема установки, использованной автором для
измерения мензуральных н бинауральных функциГ! передачи наружного уха.
Эксперименты проводились в заглушённой камере, эксперты сидели на
вращающемся стуле, поза была зафиксирована, причем зафиксировано было ие
только положение головы, но и верхней части туловища. Эта мера оказалась
необходимой после измерений времени групповой задержки (Лаве, 1972).
Источником звука служил громкоговоритель, установленный па расстоянии
3 м от эксперта н создавший звуковое поле, которое с достаточным
приближением можно было считать плоским. Измерения проводились двумя
методами.
1. Обычный метод. С помощью звукового генератора и самописца
регистрировалась разность уровней. Для измерения времени групповой
задержки ярименялн спепиальлын прибор, созданный Лавсом, в основу которого
была положена идея Нвнквиста и Бразда (1930).
2. Импульсный метод (метод отчетов). Экспертам предлагался для
прослушивания короткий звуковой импульс. Принятый импульс дпекретнанро-
вался с частотой 40 кГц, вводился в устройство памяти на феррптовых сер
дечннках и записывался на перфоленту. Затем с помощью ЭВМ рассчитывали
функцию передачи 1.
Несколько замечаний к операции сканирования сигналов. Для тогоР что*
бы определить функцию передачи A[f) липейной системы, можно
использовать импульсные измерительные сигналы, которые с помощью
преобразования Фурье могут быть представлены в виде ряда гармоник. Функцию A[f)
получают как отношение преобразований Фурье для временных выходной и
входной функций. Схема такой системы показана на рис. 51.
При выборе входной временной функции необходимо учитывать, что в
ее частотном спектре не должно быть нулевых составляющих в
интересующем диапазоне, так как в противном случае функция передачи была бы
неопределенной. Наиболее подходящими для этих измерений являются
прямоугольные импульсы длительностью до 25 мкс. Приближенно можно считать»
Оконечный
каскад
Генератор
импульсов
Корректор
Аналого-
цифровой /
преобразователь
Измеритель
групповой
задержки
Самописец
уровня
Устройство
памяти Перфоратор
Звуковой ^-Модулятор AMf
генератор 55 Гц
Рис. 50. Установка для измерения функции передачи наружного уха с
помощью акустических эоидов.
1 Расчеты проводились па ЭВМ СД-6400 в вычислите^'-чим центре Поли
технического института н Аахене.
62
что в области частот от 0 до 16 кГц спектральные составляющие такого
импульса имеют почти одинаковые амплитуды (—2,4 дБ на частоте 10 кГц).
Поскольку преобразование Фурье осуществляется на ЭВМ, то
временные функции на входе и выходе системы должны быть представлены в виде
последовательностей чисел. Для этой цеди it требуется лнекретиэнровать
входную и выходную функции. Согласно теореме Шеннона ■ (1949) временная
функции, спектр которой ограничен сверху частотой JlVt полностью
определяется выборками с интервалами отсчетов т——— Спектр дискретной флнкццн
2/гр -
чисто формально можно представить на оси частот и пернодпческоГ! форме-
Полученную периодическую зависимость можно разложить в ряд Фурье. При
этом ппл\'чим:
-Vp (f)
ГЛе
V аг11е~'^т\ (35)
1
т -~
1
\
2frp '
гр
I
а
т
2/rp J -
хР w*
PnfmX
-/,
гр
df.
(36)
Рис. 51. Схема для измерений
импульсным методом.
Обратное преобразование Фурье даст исходную временную функцию
+/гр
*(/)- Г XWcWdf. (37)
Рис. 52. Функции передачи но
свобод now у полю, намеренные па
входе слухового капала (на гл>
бнне около 5 мм). Звук приходит
спереди (<Г=0*. 6=0*), плоская
волна в задушенной камере,
метод измерения —обычный-
кривые а - пп Винеру (19471. 6
экспертов; б —по Джапу (J9G0). б экспертов;
в —по Шоу 11966}, 1С экспертов: г —
измерения автора, J2 экспертов
-70
-0,5 - -
-7,0
0*1 0,2
1 До Шеннона н независимо от него ма теорема была доказана В. А. Ко-
тслышковыч. — Прим. perl.
63
Fl
UL
1
1
1 ' 1
|
2 \
1 1
I
1
1
1
7,0
0,5
Ю П**
o,i
0,2
0,5
f)
-4
/\
1 1
1
г 1
1
1 1
<
\ A-
У
1
i
■* w—
\
ii
i
i
i
i ■■- -■
r t
J
7*
i
<
10 S
кГц
Рис. 53. Монауральная функция передачи.
а —звук спереди (а*—СГ, б—О*), громкоговоритель на расстоянии 25 см. показаны также
пределы разброса средних значении для у—95; б —звук сзади (ф—180*. б—0е), громкого*
норнтель на расстоянии 3 м, кривые иорннровеиы относительно источника заука,
расположенного спереди па расстоянии 3 м, 12 экспертов, Еаглушенная камера, метод
измерения обычный. Кривые: I — по измерениям автора и Левее (1972 г.): 2— по измерениям
Ширмера (1963, 20 экспертов); Л —по измерениям Шоу (1966. 10 экспертов); 4 —по
измерениям Блауэрта (1968, 10 экспертов).
10
о
-10
-го
[al
I
^
I
-43
" \\ * %
1
1 1
Т)г
i
И
i
1
t
-го
1
1 Ж ■ 1 А
1 P*W
i
i
1 1
i
1
J» —
! 1
' ^
-0,5
071 0,2 0,5 1 2 5 10 15 0,7 0,2 0,5 1 2 5 10 15
а) кГц 6) кГц
Рбс. 54. Монауральная функция передачи левого уха.
а-*-углы прихода звука ф—90\ б—(Г; громкоговоритель на расстоянии 3 м: б — углы
прихода звука ф—270°. б—(Г; громкоговоритель ив расстояния Э м. В обоих случаях
результаты нормированы относительно сигнала, приходящего спереди от
громкоговорителя, расположенного на расстоянии 3 м; заглушённая к■ мера, метод измерения
обычный. Кривые: /—го Винеру (1№. б мспергов): 2— по Шоу (1966, 10 злетертов); J —
но Шнрмеру (1963. 20 экспертов): 4 — измерения автора (Б экспертов); б —результаты
расчета для сферы (согласно рис. 43).
64
-го
о
Д5
-10
-20
Т ' 1—
--4 -Д-"
tp=SO° j
' 1
i i
' 1
] 1
1
\ 4
г \ _Ч
1 1
Л
I > 1
4 /1 /,
ll?f ^ ^Р^ Т
0,7 0,2 0,5 7 2
70 Tff
К Гц
0
us
мс
7,0
0,5
1
1
1 А
1 /\ ^|
! i
1
i
1
=50°
г
1 '
■- . ■■■ ■■■
■ 1
г
1
1 V
1 1
■^^^^™ Л|
0,7 0,2 0,5
Рис, 55, Бинауральная функция передачи для нескольких направлении
прихода звука в горизонтальной плоскости- Загаушенная камера, метол измерения
обычный, громкоговоритель на расстоянии 3 м, 5 экспертов.
о —результаты расчета функции для сферы согласно рис. 43; 6 — результаты нзмеренн!
Шоу (I'JGG. 10 экспертов*.
o-t;o
Рис. 56. Монауралыше функций передачи левого уха для нескольких
направлений приходе звука в горизонтальной плоскости, нормированные
относительно звуковой волны* падающей спереди (<р=0*, 6=(Г), Заглушённая камера,
1ромкоговорптель па расстояппп 2 м, импульсный метод измерений, 25
экспертов, усреднено.
В точках /tit выражения Ощ и х(/)
совпадают с точностью до постоянного
коэффициента Таким образом,
коэффициенты Фурье a»k определяют как
функцию Xp(jj, так н функцию X{f).
Следовательно, преобразование Фурье даппой
временной функции может быть
рассчитано но дискретным отсчетам послелпен.
11рнведенныс соотношения лишь
приближенно справедливы для сигналов,
ограниченных во времени, отображаемых
конечным числом отсчетов. Ошибка
аппроксимации может Сыть сколь угодча
уменьшена выбором достаточно высокой
частоты дискретизации (Шлюсдер, 1958).
Преобразование Фгрьс по отсчетам
временной функции рассчитывается по
удобному для ЭВМ алгоритму—так
называемому быстрому преобразованию
Фурье (Б. Kvjii и Тюкн. 1965; Гольд н
Радер, 1959; Геринг, 1971).
На рис, 52—57 приведены
результаты измерений функции передачи
наружного уха, проведенных разными
авторами при разшчных условиях лросдутшь
вання сигналов одного |ромкоговорпт&
ля. Анализируя эти результаты, следует
иметь в виду, что они усреднены по
показаниям группы экспертов и не
обязательно характеризуют индивидуальные
свойства каждого. 11ндивн дуальные
кривые отличаются от усредненных
прежде всего четко выраженными
максимумами н более глубокими мпннму
мамн. Для каждого в отдельности
снимались кривые рачностн уровнен и ipyn-
повой задержки. Затем по ним
получались средние кривые раэнпсти vpoBHel
и средние кривые rpynnoBuff задержки.
В акустике такой способ усреднения кв-
ляется обычным. Сопоставление
индивидуальных кривых с усредненными
приведено в работе Шоу (1966)
Кривые, приведенные на рис 56—57.
получены в результате преобразования
Фурье для усредненных по времени им-
пульсов на входе исследуемой системы
В частотной области ^иллу методу
соответствуют раздельное усреднение
действительной н мнимой составляющих
индивидуальных функций передачи и
последующий расчет средних кривых
разности уровней и кривых групповой
задержки. Только такой метод усреднения
можно считать теоретически правильным,
хотя получаемые в некоторых случаях
результаты имеют шачптельныП разброс
67
Рнс. 57. Бннауральные функции передачи, рассчитанные по кривым рис. 56
(25 экспертов, импульсный метод измерений).
2.3. ОЦЕНКА ИДЕНТИЧНЫХ УШНЫХ СИГНАЛОВ
В гл. 22 было показано» что на пути к барабанной перепонке звуковые
сигналы претерпевают лнпсГшыс искажения, которые зависят от места
расположения источника. Было также установлено, что сигналы у барабанных
перепонок — один из факторов оценки слухом места расположения источника
звука и что можно привести много случаев, когда места расположения
реального источника звука н слухового объекта в большей нлн меньшей
степени совпадают.
Итак, бинауральные сигналы содержат признаки, характеризующие
место расположения источника звука, а слух, оценивая их, формирует ощущение
места слухового объекта Хотя совпадение в пространстве мест
расположения источника звука и слухового объекта — очень частое явление, но отнюдь
не единственно возможное. Нередко бывает н так, что места слухового
объекта н источника звука совершенно противоположны. Следовательно,
высказанное выше предположение оказывается справедливым не всегда. Задачей
настоящего и'последующих разделов как раз н будет более подробный
анализ этих взаимосвязей.
У человека со здоровым слухом функционируют оба уха Анализируя
поступающие к ним сигналы, следует различать два класса признаков:
I. Признаки сигналов, для приема которых в принципе достаточна работа
68
одного уха Эти признаки ryi быть прння ы чел в ком с олностор инен
потерей слуха. Очень часто такие признаки кратко называют монауральнымн
2. Прн цакп различия или отношения сигналов для приема которых в
при! mine нужны два уха Их называют бниаурадьлымн.
Для исследования роли монауральных н биначратьных признаков
сигналов в процессе формирования слуховых ощущепшг и их влинния на со петва
слуха необходимо, чтобы в ходе экспериментов прн изменении одних
признаков другие оставались неизменными, и наоборот. Отдояыго нсследоват
плняние на слух бипаурачьных признаков в свободном (на открытом позду
хе) звуковом ноле невозможно, потому что при пзмснеппп расположения и- -
точннка звука вместе с бннауральнымн
ней бежно изменяются н монауральные
прн паки. Поэтому в слуховых
экспериментах по исследованию бунаураяьных
признаков применяют способ днхотнче
скойг подачи звука эксперту, осущес
вли MOff с помощью головных телефонов
0
1*00
Ър 1
-x^^^l/^-s
1
1
.
' 1
ъ
Е
о
tr
Ът
tK
с*
Hj
3)
tj
fc>
*z
E
СЭ
53%
■ 'н' -
тУУ*ш$л*
л л f ^ *"У
'У-уУ-
*'*&А
'J Г _ У
^ -V-" *■
.*.- J*■ ■ ' 1
НА _^-
г Н Н
* ' + 1 +
1 ^ Г
V г
* 1 *
г J f *
J _ > -
ftf
41 +
-л
. .'Л
+ *
j
+ + ' I y
J J- " " J*
,-/ ■ +
^
lA
*%
шт
W
0.5
S W 20
кГц
0 0,2* 09Zm-Qy W-QJET 0ffi°-CFfi
Амплигпцдь оЗорогпа гвдобь
Рис. Б8
Рис Б9
Рис 58. Срелнеквадратическне отклонения бннауральных разностей уровня
н групповой задержки от нуля в случае прихода звука точно спереди
(<р=0°1 6 0°), 10 экспертов-
Рис 59. Относительная частота амплитуд движения головы при слушании
шумов спереди и сзади (10 экспертов, по каждому направлению 20 замеров
положение головы механически ие зафиксировано, средний угол поворота
головы х 0.22°).
Бо се подробно способы подачи звука эксперту опн апы в гл. 2 4.
В экспериментах с монотическнм способом подачи сигналов также
можно использовать головные телефоны Но это должны быть специальные лио-
тическис» телефоны, которые позволяют с большой точностью обеспечить
идентичность двух сигналов для того чтобы в них ие было бннауральных
при паков.
Последнее требование хотя и приближенно может быть удовлетворено
и в своболном акустическо пространстве, например, когда источник звука
расположен в медианной плоскости Если форму головы человека считать
1 Различают три способа подачн звука с помощью головных телефонов
(Штумпф, 1905): моиотический — сигнал включается только на Один наушник;
днотическнй— один и тот же сигнал включается на оба наушника; днхотн-
ческнй — на два наушника включаются разные сигналы.
69
симметричной, то ушные сигналы в этом случае оказываются одинаковыми.
Еслп источник звука (громкоговоритель) меняет место расположения но
остается в медианной плоскости, то изменяются только монаурадьные п^лн-
накн сигналов, бннауралытыс же остаются неизменными л равными О
Если источник звука находится в медианной плоскости или если
одинаковы сигналы на обоих ушах, то слуховой объект, как правило, также
располагается в медианной плоскости. Для более точного определения места
слухового объекта в медианной плоскости по оценке сигналов на обоих ушах
слухом используют только монауральиые признаки. Таким образом*
пространственный слух в медианной плоскости или аналогичный ему случай, когда оба
\ха получают одинаковые сигналы, особенно интересен для экспериментро~
вання, поскольку позволяет сделать выводы о том, как оцениваются
пространственным слухом мензуральные признаки сигналов. Рассмотрим в этом
аспекте данный случай более подробно.
Основная предпосылка для получения одинаковых сигналов от
источника звука в медианной плоскости симметричность формы головы, т. с.
отсутствие бнпауральных различий сигналов. Результаты контрольных измерений
приведены на рнс. 58.
Па десяти экспертах измерялись стандартные отклонения бипауральпыч
различий но уровню и групповому временп задержки от теоретических
пулевых значений.
Если сравнить эти данные с данными табл. 4 и 5, то можно видеть, что
\inrjT быть случаи, когда воспринимаемые различия оказываются выше
слухового порога. Значит, предположен не. что в случае прихода звука от
источника в медианной плоскости ушные сигналы абсолютно идентичны, -*о*кно
считать только прнбчиженным
Вторая предпосылка исследования пространственных свойств сл\.\а при
поступлении звуковых сигналов от источника в медианной плоскости состоит
в том, что во время подачи сигнала эксперт смещает голову незначительно.
Это условие всегда удовлетворяется для сигналов длительностью не более
200—300 мс, поскольку, как показал Внльмовски (I960), от момента
включения сигнала до поворота головы (он может быть вызван сигналом) должно
пройти определенное, так называемое «мертвое» время, в среднем 350 мс.
Вудворт и 1Шосберг (1954) назвали интервалом моторной реакции
промежуток в 250 мс. Tyfvioo и Мергснер (1970) не обнаружили изменении п
размыкании локализации источника звука при фиксированном н свободном поло*
женин головы при длительности сигнала 300 мс
Если предлагаемые эксперту звукп имеют большую длительность, то
возможные движения головы уже необходимо учитывать. Известны два
исследования, в которых учитывались непроизвольные движения, когда эксперт
заранее получал указания держать голову сабсплютпо» неподвижно (Кёпиг н Зус-
маи, 1966: Блауэрт, 1969). Методика измерений в обоих случаях была одной
и той же. На голове эксперта крепилось небольшое зеркальце, отражавшее на
измерительную шкалу направленный на него луч света. По перемещениям
зайчика по шкале рассчитывали угол поворота головы эксперта п градусам.
Глаза эксперта во время эксперимента были закрыты. Кен и г и Яусман сообщают
об обнаруженных синхронных с импульсами небольших движениях головы в
пределах до 5 угл. миц и значительных перемещениях до 5 град, которые
совершал эксперт через нерегулярные интервалы времени вплоть до нескольких
секунд.
Блауэрт (1969) в своих экспериментах предлагал экспертам для
прослушивания шумы длительностью I с. Зв>к поступал точно спереди и сзади.
Регистрировались амплнтудпые значения поворота головы независимо от
направления. Результаты эксперимента приведены на рнс. 59в Статистическая
обработка результатов показывает, что вероятность поворота головы более чем на
1 град не превышает 5%.
Из этих исследований можно сделать следующий вывод: если проводятся
слуховые эксперименты с источником звука в медианной плоскости, то при
длительности звуков до 1 с принимать специальные меры «о фиксации
положения головы, если эксперта заранее просили не поворачивать голову, не тре-
70
Суется Если же эксперименты проводятся с более длительными сигналами пли
если один н тот же эксперимент повторяется много раз, то для того, чтобы
исключить необходимость каждый раз заново ориентировать голову,
рекомендуется использовать простой подголовник. Как правило, более сложное
фиксирующее устройство не нужно.
2.3.1. Направленность слуха в медианной плоскости
Под попятнем «направленность слуха в медианной плоскости» понимают
взаимосвязи между направлениями к слуховому объекту в этой плоскости и
признаками других величин, коррелируемыми с этими направлениями, и в
первую очередь особенностями признаков звуковых объектов. В этом
параграфе мы остановимся только на взаимосвязи места расположения источника
звука с признаками сигналов на обоих ушах. Другие взаимосвязи будут
рассмотрены в 1л- 2.5.
Существовавшие ранее представления, а также результаты некоторых
исследований по этому вопросу описаны в работах Прайера. 1887; Урбанчича,
1889; Криса. 1890; Блоха, 1893; СеЙшора. 1899; Пирса. 1905; Маперса, 1914;
Гехта, 1922; Ксрстена и Селипджсра, 1922; Хорнбостсля, 1926-
Остановимся кратко на современных трактовках. Раньше считалось, что
направленность слуха в медианной плоскости — специальный сяучай, для
которого бинауральиые различия ушных сигналов как признаки, оцениваемые
слухом, отсутствуют, В экспериментах по исследованию направленных свойств
слуха было замечено также, что в случаях, когда источник звука
располагался в медианной плоскости, очень часто направление к слуховому объекту не
совпадало с направлением па источник звука. Было замечено далее, что
частота появлении этой ошибки локализации зависит от вида звукового сигнала.
Расхождении между направлениями па источник звука и слуховой объект
возникали ис как случайные явления, тенденция появления характерных
«ошибок» наблюдалась при экспериментах с определенными видами сигналов. Так,
в случае широкополосных измерительных енгпалов, в особенности когда они
длнтвдьны или многократно повторялись, совпадение направлений на источник
звука н слуховой объект оказывалось довольно хорошим. При изменении
направления на источник звука размывание локализации в профильной плоскости
было значительным (в 3 раза больше, чем для горизонтальной плоскости).
Урбанчич в экспериментах, проведенных днотнческим способом, во время
которых повторявшиеся речевые сигналы от камертонов подавались эксперту
через два связанных Т-образных звукопровода, заметил, что положение
«субъективного слухового поля» зависит от частоты сигнала. Однако он не
связывал это явление с направленными свойствами слуха в профильной плоскости.
Позже возникло предположение о том, что направления на Суховой объект
каким-то образом связаны с искажениями звуковых сигналов у головы п
ушных раковин. Описаны, например, случаи, когда громкие звуки ощущаютсн в
передней медианной полуплоскости чаще, чем тихие. Манере у удалось
показать, что если в звуке, состоящем из четырех гармонических составляющих,
изменять интенсивность верхних составляющих* то меняется направление к
слуховому объекту, т- е ощущение направления зависит от спектра сигналов.
Блох, Керстек и Селннджер описывают следующий эксперимент. Если
источник широкополосного звука установить перед экспертом и предложить ему
прикрыть руками ушп так, чтобы раскрытые ладони были обращены назад, то
слуховой объект сразу же переместится назад. Такой же эффект имеет место
и в обратном случае, когда источник звука расположен сзади, а уши
прикрыты руками так, что ладони обращены вперед. Слуховой объект в этом случае
будет восприниматься спередн.
Большое значение для направленности слуха в меднаппой плоскости
придавалось фактору тренировки. Оказывается, что после определенной трениров-
кн эксперт может точно определять направление к источнику звука в профиль-
HOff плоскости, если источник излучает непрерывный достаточно
широкополосный сигнал. При этом, однако, не ясно, по какому признаку эксперт определи-
71
ет положение источпика — по тембру звука или но расположению слухового
объекта. Без достаточного теоретического обоснования предполагалось, что
впечатление о месте слухового объекта в медиа пион плоскости формируется
по оценке тембральных признаков звука. Хорибостель (1926), например,
считаем что направленные свойства слуха в медианной плоскости определяются
только фактором привыкания: «... если эксперименты неоднократно
повторяются, то в конце концов эксперт по опыту узнает, какие звуки из каких
направлений приходят*. Положение слухового объекта в таких рассужлениях
вообще не участвует.
Дальнейшие исследования направленных свойств слуха в медианной
плоскости оказались затруднительными, поскольку раньше не было источников,
позволявших получать звуковые сигналы с точно контролируемыми свойствами.
Оставался неясным также вопрос о том, можно ли, произвольно меняя
параметры выбранных сигналов, предопределять результаты локализация (Крис),
т. е. создавать слуховой объект в определенном направлении медианной
плоскости, подбирая соответствующим образом параметры ушных сигналов.
Для анализа исследований, проведенных в последнее время (начиная
приблизительно с 1930 г.), целесообразно разделить всю проблему «направленные
свойства слуха в медианной плоскости» на несколько более узких:
1. Роль линейных искажений звуковых сигналов у головы и в наружном
ухе.
2. Вопрос о том, прн каких видах сигналов направления к источнику
звука и к слуховому объекту совпадают и при каких ист.
3. Роль опыта, адаптации, знакомства с сигналом н т. п.
4. Вопрос о специфических признаках сигналов, корректированных с
направлением на слуховой объект, т. е. оцениваемых олухом.
С течением времени дальнейшее подтверждение подучило предположение
и роли линейных искажении звуковых сигналов у головы и в ушных раковп-
нял, В J930 г_ Перекалил провел эксперименты, исключив влияние ушнил ра-
копнн Для этого п сцухпныс каналы экспертов вставляли короткие резиновые
трубочки. Эксперимент состоял в сравнении локализации направления ка
слуховой объект в нормальных условиях прн использовании указанных трубок.
Он установил, что при использовании трубок направления на источник звук*
и слуховой объект совпадали значительно реже, чем без них. Аналогичный
результат был получен в эксперименте, прн котором ушные раковины отгибались
вперед под углом 90° к височной кости. При этом часто найдюдалнсь инверсии
локализованных направлений — источник звука, установленный перед
эксперты, слышался сзади и наоборот.
Такие же эксперименты в последующие голы проводили Китц (1952,1953)
п Тариочн (1958). Правда, они исследовали лишь случаи размещения источив*
та только спередк или только сзади, сузив, таким образом, вопрос до так
называемого ощущения «спереди—сзади». Эксперимент проводился следующий
образом. В заглушённой камере (Китц) или в свободном пространстве (Тао-
ночи) в случайной очередности в направлениях <р=0° и ф=18о1 (при 6*0)
излучался широкополосный измерительный шум. Ушные раковины экспертов
модифицировались, как показано на рис 60: о — ушные раковины в
нормальном состоянии; б— в слуховые каналы вставлены короткие (3 см) латунные
трубки; в — на трубки надеты миниатюрные рупоры, имеющие форму
раскрытой ладони; г — на латуппые трубки надеты рупоры из гипса (Китц) или
пластилине (Тариочн), пмнтнровавшле ушные раковины. Рупоры моглп
поворачиваться, занимая нормальное положение, вперед или пазад (только на
модели Тарночн)-
Эксперимепты показали, что когда ушные раковины открыты (рис. 60 о),
направления к источнику звука и слуховому объекту, как правило, совпадают»
даже если измерительные сигналы эксперту незнакомы.
После введения латунных трубок (с рупорами илп без) большинству
экспертов звук казался приходящим сзади, независимо от направления к
действительному источнику (позже это явление было подтверждено Блауэртом,
1969), Когда вместо рупоров на трубки надевали имитаторы ушнык раковин,
восприятие направлений к источнику звука и слуховому объекту становилось
72
о
ч>0?
Рис. 60. Модификации ушных раковин
в экспериментах оценки направлений
сспередн — сзади».
таким же, как в случае (рис. 60, а). При повороте имитатора ушиых раковин
назад слуховой объект регулярно ощущался нз направления,
противоположного действительному направлению прихода звука.
Другой вариант эксперимента, позволивший полиостью исключить
ошибки, возможные в экспериментах Кнтца п Тарночн, был проведен автором
(Блауэрт, 1969, 1969/1970). Фильтрами служили ушные раковины экспертов,
что позволило отказаться от применения имитаторов. Эксперимент проводили
следующим образом (см. рис. 30, а): эксперту (спереди и сзади) предлагались
для прослушивания определенные звуки (шумы, речь, музыка), и в это время
ькустическнм зоилом принимали
и записывали на магнитную
ленту сигналы у входов слуховых
каналов. Затем записанные
сигналы воспроизводили п опять
предлагали эксперту.
Воспроизводящее устройство
были откорректировано так, что
сигналы на входе сяуховых
каналов получались такими же, как
при записи. Несмотря на то, что
громкоговорители при
воспроизведении били другими, эксперты
всякий раз оценивали направления
прихода звука так же, как при
записи. Эксперимент проводили с
десятью экспертами, и он всегда
удавался. Так была подтверждена
роль искажений сигналов у
головы и наружного уха. После этого можно было приступить к
систематизированному изучению второго вопроса: при каких типах сигналов направления к
источнику звука и слуховому объекту уверенно совпадают. Де.ю в том, что
фильтрующее действие головы и наружных ушей при узкополосных сигналах
может сказаться только на уровне сигналов, Б случае же широкополосных
сигналов фильтрующее действие может привести к изменениям как значения
функции передачи, так и соотношения фаз спектральных составляющих
между собой и, следовательно, к сдвигам моментов времени прихода
составляющих сигнала барабанной перепонки. На этом основании можно
предположить, что воспринимаемый каждым ухом широкополосный ушной сигнал
может содержать больше информации о месте расположения слухового
объекта, чем сигнал с узкой полосой частот. Соответственно и совпадение
направлений к источнику звука и слуховому объекту должно быть более
частым для широкополосных сигналов. Имеетси цедый ряд работ, которые
подтверждают это предположение.
Стевенс и Ньюмэи (1936) установили, что направления сспередн—сзади»
часто изменяются на обратные в случае чистых тонов, особенно когда в ходе
эксперимента постоянно изменяется уровень измерительного сигнала. Бургер
(1958), использовавший для исследования совпадений направлений «спереди—
сзади» шумовые импульсы октавной ширины, часто (около 35%) обнаруживал
полную инверсию направлений к источнику звука н слуховому объекту. Свои
эксперименты он проводил на 15 экспертах. Зависимость направления иа
слуховой объект от уровня звука он не обнаружил. Фраиссеи (I960) показал, что
если в экспериментах по локализации направлений «спереди—сзади»
использовать тональные посылки прямоугольной формы, то направления к источнику
звука и слуховому объекту совпадают приблизительно в 85% случаев (для
одного эксперта). Обнаружено, что большое значение при этом имеет
крутизна нарастапня и спада импульса (широкополосность). Об обнаруженной
зависимости направления иа слуховой объект от ширины полосы измерительного
сигнала в своей работе сообщает Тул (1969).
Тщательные исследования угла возвышении слухового объекта с
использованием сигналов разных типов провели Роффлср и Батлер (1968), исследо-
73
вапня локализации сгпередн—сзади»— Блауэрт (1969), В результате этих
исследований установлено, что направления на источник звука и слуховой
объект в медианной плоскости, как правило, совпадают, если прослушиваемый
сигнал удовлетворяет следующим требованиям.
1. flo углу возвышения (Роффлер н Батлер): сигналы должны быть
широкополосными н содержать составляющие выше 7 кГц. При изменении
направления на источник звука размывание локализации уменьшается в этом
случае до 4° (для сравпеиня см. гл. 2.1).
2. По направлениям «спереди—сзади* (Блауэрт): сигналы должны быть
широкополосными, например, шум на выходе фильтра верхних частот среза
от 2 до 8 кГц,
Если шум низкочастотный (фильтр нижних частот), то направление
оказывается инвертированным, появление инверсий стабильно зависит от верхней
граничной частоты шума. На очень коротких сигналах (например, щелчках
длительностью 0,5 мс) явления инверсии направлений наблюдаются довольно
часто. Здесь, очевидно, длительность сигнала недостаточна для того, чтобы
слух успел его оценить.
Следующий частный аспект пространственного слуха в медпанной
плоскости— роль, которую в формировании ощущения направления на ыухопой
объект играет предыстория звукового события. Однако перед теп как
приступить к обсуждению результатов экспериментальных исследований, прове-
лем чисто умозрительный анализ проблемы.
Известно* что в одном и том же эксперименте эксперту можно ставить две
разные задачи локализации: оцепить направление па слуховой объект («где
находится то, что Вы слышите?*) п паправлепне на источник звука («где
находится источник звука?»). Кслн при ответе па первый вопрос показания
эксперта основываются на опенке исключительно положения слухового
объекта, то во втором случае наряду с местом расположения объекта могут
оцениваться совершенно другие критерии, например тембр звука.
Что касается предыстории звукового события, то зависимость от нес
должна означать, во-первых, что впечатление направления на слуховом
объект, относящееся к данному сигналу, приходящему из данного направления,
может быть различным. Это значит, что локализация как таковая должна
быть рарнантной во времени, что она может меняться или уточняться в
результате адаптации и тренировки. Во-вторых, адаптация или тренировка
означает, что эксперт заранее настроен на восприятие определенных звуков из
определенных направлений и запоминает распределение звуков по
направлениям. В литературе эти два взгляда на адаптацию раздельно не рассмотрены
Поэтому додать окончательные выподы о шаченнн предыстории для
пространственного служа в медианной плоскости преждевременно. Однако некоторые
соображения высказать можно-
ч
/
у
/
\100%
I
(50
«
И
-dr<
Рис. 61- Направленность слуха в медианной плоскости; знакомый п
незнакомый голос, 10—20 экспертов. Нанесена относительная частота, с которой
«сигнал» после предварительного прослушивания слышался из определенною
направления.
71
Ознакомление с ей i налом до эксперимента не для всех типов сигналов
является условием совпадения направлений к источнику звука и слуховому*
объекту. Так, например, Китц (1962) сообщает, что в экспериментах по
исследованию восприятия папрацлешш «спереди—сзади» эксперты часто давали
совпадающие показания направлений к источнику звука и к слуховому
объекту и в тех случаях, когда измерительные сигналы для предварительного
сшыкомленпя ие предлагались. Измерительными сигналами служили ударь)
различными предметами о дерево или металл. Кстати говоря, автор книги
провел аналогичные эксперименты иа 140 экспертах, использовав короткие
импульсы белого пли розового шума. Направления иа четко локализуемый
ся>ховой объект и иа источник звука совпадали у 90% экспертов. С другой
стороны, можно показать, что для многих видов сигналов место источника
звука достаточно точно локализуется экспертами н тогда, когда они заранее
ознакомлены с измерительным сигналом.
Количественные данные по этим вопросам приводят Батье (1967), Плен*
же и Бруншен (1971). Батье в своих экспериментах использовал макет
наружного уха, а вместо барабанной перепонки — микрофон. Сигнал от
микрофона с помошью пары головных телефонов без искажений монотическн
подавался для прослушивания экспертам, которые должны били определить
направление на источник звука относительно макета уха. Измерительным
сигналом служили импульсы белого шума. Поодс серии нэ шести
экспериментов, в каждой in которых было получено 36 показании, средняя «ошибка»
шести участвовавших экспертов значительно уменьшилась. Результат показал,
что у людей с односторонней потерей слуха способность правильно
локализовать направления к источнику звука со временем восстанав-швастся
(см. гл 2.1).
Плен же и Бруншен (1971) разместили в верхней медианной полуплоскости
пить громкоговорителей, через которые эксперты слушали речевые фрагменты
(логатомы) знакомых и незнакомых годосов. Знакомые голоса перед
экспериментом дополнительно прослушивали по 40 раз поочередно из всех
нити направлении, перед каждым предварительным прослушиванием
эксперту сообщалось, какой громкоговоритель включен. Незнакомые голоса
предварительно не прослушивались, более того — фрагменты (логатомы)
произносились вперемежку. Эксперт в этом эксперименте должен был
отвечать иа вопрос: «in какого направления слышалась речь?» Некоторые
результаты эксперимента приведены на риг. 6L Четко видно, что в случае знакомою
голоса совпадение кажущихся и действительных направлений на источник
звука намного лучше (сплошная линия), чем для незнакомого (пунктирная),
Нешакомый голос иногда локализуется сзади. Кстати, ряд других авторов
также сообщает, что когда эксперт не уверен в своем ошущеннп, то в его от»
ветах преобладает оценка «сзади» (Баллах, 1938; Тарночн, 1959 и Др.)*
Бекеши в 1930 г. п экспериментах с головными телефонами наблюдал, что
при одном и том же сигнале эксперт может давать противоположные оценки
(«спереди—сзади») в зависимости от психологического состояния (ожидания*
желания и т. д.). Здесь, однако, следует учитывать, что при использовании
головных телефонов исключено фильтрующее действие ушных раковин, н
поэтому сигналы, воспринимаемые обоими ушами, как прежде не содержат
никакой информации о месте расположения источника звука. Эту способность
человека локализовать один н тот же слуховой объект то спереди, то сзади
Бекеши сравнивает с эффектом оптического обмана, показанным па рис 62
(см. также Кленш, 1940). Произвольную инверсию локализуемых направлений
оп объясняет способностью человека сосредоточивать свое внимание па
определенных признаках в ущерб другим, т. е. в конечном счете — эффектом
адаптации.
Современные представления по данному вопросу сводятся, таким образом,
к следующему. Для многих типов ей гнал on направление па слуховой объект
и медианной плоскости иногда совпадает с направлением иа источник звука
и тогда, когда эксперту данный звук ранее был незнаком. Степень
расхождения действительных и кажушихся направлений к источнику звука и,
возможно, к слуховому объекту может уменьшаться после привыкания эксперта к
75
условиям эксперимента или в результате специальной тренировки- Это зна-гпт*
что при появлении в ушлых сигналах противоречивых признаков эксперт по
истечении некоторого отрезка времени учитывает только те из них, которые
позволяют сделать правильную оценку. Это предположение приводит к
последнему из рассматриваемых частных аспектов проблемы пространственных
свойств сауха в медианной плоскости — к вопросу о специфических признаках
ушных сигналов, коррелируемых с ощуше1гиямн направлении.
Ранее мы уже упоминали о работе Урбапчнча (1889), в которой указано*
что при диотнческом способе подачн сигналов эксперту положение слухового
объекта ыеняется с изменением частоты, Аналогичный эффект наблюдал Пратт
в 1930 г., его подтвердил и Триммер в 1934 г. Этот эффект был тщательно-
исследован Роффлером и Батлером в 1968 г. Пратт установил также, что
слуховые объекты более высокой тональности локализуются н под ббльшпм углом
возвышения, <jcm звуки низкого тона. Трнмбл проводил свои эксперименты,
изменяя частоту измерительного сигнала. Он обнаружил* что при увеличении
частоты слуховой объект кажется поднимающимся вверх, а при уменьшении —
опускающимся. Более строго этот эксперимент провели Роффлер и Батлер с
участием большой группы экспертов (около 50 человек). Схема эксперимента
и характерные результаты, полученные на тональных импульсах различной
частоты, приведены на рис, 63-
Во время основного эксперимента громкоговорители былп от.ъеаспм от
экспертов хорошо освещенным светлым занавесом. Для облегчения задач»
экспертов по указанию направлении на слуховые объекты позиции
громкоговорителей обозначили числами. Эксперты держали голову неподвижно. Затем
провели контрольные эксперименты при разных уровнях сигналов с участием
разных экспертов — слепых, детей (для которых понятия «высокий тон», «низ*
кий тон* иепэРестны), прн разных позах экспертов, в том числе лежа.
Существенных изменении в результатах контрольные эксперименты не дали.
Полученное таким образом распределение субъективных направлений к слуховым
объектам, упорядоченное по углу возвышения, показано иа рис. 63 (частоты
измерительных сигналов от 250 Гц до 7,2 кГц). В 1967 г. автор, не располагая
описанными данными, провел аналогичные эксперименты, несколько расширив
наблюдения- Сидя перед громкоговорителем, который излучал тон скользящей
частоты (от 200 до 16000 Гц), он ощушал систематические качания слухового
объекта по дуге над собой спереди назад и обратно (см. рнс. 25), Позднее это
о
РИС- 62 Рис- 63
Рис 62. Оптический аналог произвольной инверсии направлений па слухопые
объекты в медианной плоскости. Фигура кажется то выступающей усеченной
пирамидой, то полым углублением.
Рис, 63. Схема эксперимента Роффлера н Батлера (1968). Прк слушапии
тональных импульсов различной частоты слуховой объект независимо от на*
правлении прихода звука располагается в направлениях, показанных стрелками.
76
-га
-га
го*±
io«-h-
°"Е
А
\
Ъш. -__
"- 7,2
■— 4,8
__ 3,2
=: 7,*
0,6
кГц
кГц
кГц
кГц
кГц
0,25 кГц
150 см
наблюдение было повторено и подтверждено Меллсртоы (сообщение приведено
в книге Дамаске, 1971), затем последовал целый ряд экспериментов (Блауэрт,
1968, 1969, 1969/1970)* давших важные сведения о признаках бинауральных
сигналов, оцениваемых слухом при формировании ощущения направления к
слуховому объекту в медианной плоскости. Два основных этапа проведенных
исследований описаны ниже.
На первом этапе эксперимента эксперты помешались в затемненную
заглушённую камеру; измерительными сигналами служили третъоктавные
полосы шума, которые излучались поочередно одним нз источников, показанных
или близких бинауральных сигналов.
а: 1а— источник спереди; /6—источник сзади; /в —источник сверлу: 2—2' — источники
слева и справа (работают одновременно и сивфазно): 3 — головные телефоны fcHHitaj-
ные); 6 — условная шкала направлений на слуховой объект, известная экспертам.
на рис. 64» о. Положение головы экспертов фиксировалось: перед экспертами
слабо горела красная лампа, служившая ориентиром для положения головы.
Длительность шумовых импульсов изменялась в пределах от 100 мс до 1 с,
сигналы имели уровень 30, 40, 50 и 60 дБ относительно 20 мкН/ы3. Отиошевие
(сигнал/шум) было лучше 65 дБ, коэффициент нелинейных искажений—
меньше 2%. Частота, уровень и источники измерительного сигнала чередовались
в хаотической последовательности. В наждой серны экспериментов принимали
участие от 5 до 20 экспертов с нормальным слухом.
После того» как было установлено, что все предложенные звуки
воспринимаются действительно в медианной плоскости или близко к ней (не ниже
15° к горизонтальной плоскости), для классификации оценок направлений
к слуховым объектам была принята единая шкала, показанная па рис. 64,6.
На рис. 65to—в приведены результаты экспериментов, проведенных с 20
экспертами, которым измерительные сигналы предлагались спереди и сзади. На
всех трех семействах кривых отчетливо видна зависимость относительной
частоты ответов «сверху», «спереди», «сзади» от центральных частот треть-
октавных полог. Статистическая обработка результатов показывает, что от
других факторов, например от уровня сигналов плн угла прихода звуков
относительная частота одинаковых оценок не зависит. Результаты не измени-
лнсь н при других способах подачи экспертам звуковых сигналов.
Отклонения от установленной закономерности не обнаружены н в случае,
когда для исключения влияния ушных раковин в каждое ухо эксперта
вставлялась латунная трубка длиной 5 см.
На рис. 66 показаны графики статистической обработки результатов,
проиллюстрированных на рис 65- Можно ьнцеть, что в некоторых областях
частот абсолютное большинство экспертов давало определенные ответы вдвое
чаше двух других возможных ответов, вместе взятых. Частотные полосы, для
77
которых это явление справедливо, назовем «пеленговыми» (полосы,
определяющие направление на слуховой объект в медианной плоскости). Для
проверки объективности положения пеленговых полос на шкале частот средне-
*вадратшескнс отклонения показаний одного выбранного эксперта,
полученные в 10 экспериментах, сравни-
Щ 60 дБ j£u__ ( «4*
да
to
чо
го
с
100
*/*
во
во
40
го
о
100
•Л
90
50 дБ
~soA6r
f)
W дБ
50 Jfi 30 дБ
В)
60 дб —
50 ДБ
ЬОдБ
ЗОдБ
вэднсь с аналогичными данными
по группе из 10 экспертов,
полученными в одном эксперименте
(рис 67). Из диаграммы видно,
что границы пеленговых полос
имеют индивидуальные различия.
Однако в центральных зонах
полос совпадение показаний разных
экспертов хорошее- Отмстны
также, что для 40% экспертов, как
это видно на рис. 66, число и
структура пеленговые полос
ответов оказались одинаковыми: две
сзади», одна «вверх}» н две спе
редн». Для 15% экспертов
пеленговые полосы ответов образуют
следующие комбинации: две
полосы «сзади», одна «вверху н
три спереди».
Второй этап исследований
состоял в объективных
измерениях функции передачи наружного
уха Для звуков, приходящих
спереди я сзади. Измерения проно-
Рнс- 65, Относительная частота
объектов «сзади» (а) (20
экспертов, измерительный сигнал -
третьеоктавные полосы шума с
разной центральной частотой,
каждый сигнал один раз подавался
спереди^ одни —сзади); сверху»
{б)\ «спереди [а)
125
500 Гц
8хГц1б
Спереди Сзади
[
Сверху
Спереди \ Сзади
О
125 250 500 Гц 1
ВкГщ15
Рнс. 66_ Относительное число
экспертов, дававших с
достоверностью 95% одни из трех ответов
(«сзади», «сверху», спереди»)
чаще, чем двух других, вместе
взятых. Вверху на рисунке показаны
частотные полосы, в которых
абсолютное большинство экспертов
давали одни ответ вдвое чаще
двух других, вместе взятых- Неза-
штрлховапные полосы
соответствуют 90% достоверности,
заштрихованные — наибольшей вероятности.
78
лились на входе слухового канала методом, описанный в § 2 2.3- На
рис- 68 приведена полученная ь результате измерений частотная
характеристика разности уровней звукового давления у барабанной перепонки для
сигналов, пришедших спереди и сзади. Из рисунка видно, что в отдельных
частотных полосах уровень звукового давления, вызываемый у барабанной
перепонки сигналом спереди, в среднем выше, чем уровень, вызываемый сигналом,
приходящим сзади. В некоторых частотных полосах наблюдается обратное.
Если обобщить результаты измерений всего коллектива экспертов, то можна
заметить «области подъемов», которые показаны в верхней части рис 61L
Рис. 67. Среднеквадратические отклонения ответов «сзади», «сверху»,
спереди» (стрелка соответствует достоверности выше 95%).
а—1 эксперта, прослушавшего восемь сигналов в каждой терцнн 10 раз: б—группы ю
10 экспертов, прослушавшей восемь енгнвлов в каждой терцин 1 раз.
Кривые па рис. 69 показывают, что для звуков сверху область подъема
приходится на полосу частот в окрестности 8 кГц (Шоу и Тераннчи, 1968).
Каковы же взаимосвязи результатов первого н второго этапов
исследовании? На первом этапе экспертам для прослушивания предлагались
узкополосные сигналы. Влияние головы и ушных рзковни на эти сигналы проявляется
лишь в изменении уровня. Изменений составляющих в спектре сигнала не
происходят. Результаты слуховых экспериментов показывают, что узкополосные
сигналы не содержат никакой ивформацни о направлении прихода звука,
которую слух мог бы оценивать. Ощущение направления па слуховой объект
вырабатывается слухом о результате оценки частоты ушных сигналов. Локалнза-
циоппая способность слуха может быть описана с помощью так называемых
пеленговых частотных полос. На втором этапе проводились измерения
фильтрующего действия головы и ушных раковин. Частотные характеристики
разности уровней звукового давления сигналов, приходящих спереди и сзади,
имеют подъемы. Когда звук приходит сверхув подъем наблюдается как в
отношении сигнала спереди, так и сигнала сзади.
На рис. 70 ешс раз показано положение пеленговых полос и областей
подъема иа оси частот. Видно, что по твоему расположению полосы
сзади определенным образом связаны с областями подъема,
соответствующими углу q>—180*. Аналогичная взаимосвязь прослеживается между
полосами «спереди» и областями для угла <р=0, за исключением частоты
16 кГц, где полоса «спереди» просто отсутствует. Если же обратиться к
графику на рис. 66, то можно видеть, что в принципе такая полоса может
существовать и се можно обнаружить п экспериментах с большим числом экспертов1.
Пеленговые полосы были обнаружепы в слуховых экспериментах с узко-
полоспыми шумами. Можно предположить, что на локализацию в медианной
1 Полоса, определяющая направление «сверху», и связанная с ней
область подъема для упрощения рассуждений не рассматриваются.
79
плоскости они влияют так, что ощущение направления формируется
преимущественно по тем полосам, в которых сосредоточена бйльшая часть
мощности сигнала. Тогда взаимодействие головы и внешнего уха с другими
элементами органа слуха можно было бы объяснить так, как это схематически
роказано ва рис. 71. В первом столбце здесь приведены спектры мощности
■S|(/) Для трех сигналов. Допустим, что сигналы поступают к эксперту
спереди. Тогда голова и ушные раковины будут представлять собой фильтр,
подобный гребенчатому. Характеристика разности уровней такого фильтра
125 250 500 Гц 1
8кГц1$
Рис. 68, Частотные характеристики разности уровней звукового давления у
барабанной перепонки для звуковых сигналов, приходящих спереди и
сзади. Средние значения и доверительный интервал по показаниям 10 экспертов.
Вверху показаны «области подъема», для которых звуковое давление у
барабанной перепонки сигналов спереди по показаниям абсолютного
большинства экспертов было большим, чем для сигналов, приходящих сзади, и
наоборот. Неэаштрихованные участки — достоверность 95%, заштрихованные
участки— зоны наибольшей вероятности.
12
ДБ
8
Г
Спереди
Сверху
125 250 500 Гц 1
8хГЦ16
Рис. 69. Частотные хврактеристики
разности уровней звукового
давления у барабанной перепонки
для звуковых сигпалов, приходя*
щнх спереди (или сверху) н
сзади. Усредненные результаты
измерений двух экспертов.
20 log \A_ (f}\ приведена во втором столбце. Пройдя через фильтр, сигналы
получат относительный подъем в областях 0°. Спектры мощности сигналов
Si{f) у барабанных перепонок показаны в третьем столбце. Если считать
справедливым, что направление к слуховому объекту определяют пелепговые
полосы с максимальной мощностью, то слуховой объект, которому
соответствуют сигналы первого н второго ридов, будет восприниматься спереди. Это же
будет справедливо и для миогих других сигналов, для которых спектральное
распределение мощности равпомерно. В этом мы видим объяснение того, что
для миогих типов сигналов априорное их знание отнюдь ие нвляется
предпосылкой совпадения направления на источник звука и слуховой объект.
Только для очень непривычных сигналов, показанных, например, на рнс. 7I
в третьем ряду, или других специальных сигналов с ограниченной полосой
частот такая система оценки допускает «ошибки» и слуховой объект
появляется не в направлении источника звука.
80
Справедливость этого предположения автор доказал с помощью сигналов
со специально введенными искажениями (Блауэрт, 1969). Были проведены
также эксперименты для выяснения того, что произойдет, когда в пеленговых
полосах определенной груетты нет четкого преобладания энергии. Если
примерно одинаковая мощность приходится, например, иа пеленговые полосы
«спереди» (незаштрнхованныс участки) или «сзади» (заштрихованные), то
слуховой объект ошушается в самой голове (см, § 2,3,2) или расщепляется
на два объекта, одни нз которых слышен спереди, другой—сзади. Если мак-
2 Е1
Спереди
1
— по
Ф=о
Сзади
180'
Спереди Сзади
125
250 500 Гц,
8
16 кГц,
Рнс. 70. Положение пеленговых полос (/) н областей подъема (2)
на оси частот.
logSj[f)
20iog\A{f)\
а
0'
iogts(f)\A(ff]
лпл
"* -
**w
а)
О1
В1
ю
* Т
jV'AI
'43—
'-^J
я%&
K-v
^6
«;
Рис. 71. Совместное проявление фильтрующего действия головы, наружных
ушей и механизма, описываемого с помощью пеленговых полос, показаны
примеры оценки трех специальных шумовых сигналов: поступающего сигнала
(а), гребенчатого фильтра (б) н сигнала у барабанной перепонки (в).
снмум энергии приходится на полосу «сверху» в окрестности 8 кГц, то
слуховой объект располагается под определенным углом возвышения. Этот вывод
согласуется с результатами экспериментов Пратта,Трнмблат а также Роффлера
н Батлера. которые использовали сигналы частотой не выше 7,3 кГц и
интересовались только углом возвышения. В этих исследованиях эксперты не
следили за направлениями «спереди — сзади». Более того, они заведомо знали,
что громкоговоритель расположен именно спереди.
Принятый нами механизм оценки при формировании слухом ощущений
направления на слуховой объект б медианной плоскости еще раз показан в
6—810
81
виде функциональной схемы на рис. 1% Осталось лишь объяснить, как
формирование ощущения направления может быть связано с предысторией
звукового события. Здесь можно предположить, что положеняс пеленговых поюс
ииварнантпо во времени н что оно ээвиевт от конкретных условий. Однако
протнп такого предположения говорит следующее наблюдение: около 10%
экспертов при исследовании направленных свойств слуха в медианной
плоскости даже на широкополосных измерительных сигналах не указали на
какую-либо зависимость направления на слуховой объект от направления
прихода звука. В затемненном помещении слуховой объект, например, всегда
располагался либо спереди, либо сзади. Выборочные эксперименты показали.
Рис. 72. Функциональная модель механизма оценки сдухоы направлений при*
хода звука в медианной плоскости.
/ — гребенчатый фвдьтр с переменной характеристикой; 2—блок третьоктавных фнльт-
роя (умножение постоянных); 3 — формирование эффективного значения, усреднение;
*—кооператоры; 5 —логические решения; 6 —линейное предыскажение; 7~- частотный
а нал н J и сценка; 8 — сравнение о решение.
что для отдельных экспертов положения пеленговых полос н областей подъе- |
ма не совпадают- Не существует, по-видимому, никакой взаимосвязи между •
положением пеленговых полос н индивидуальными особенностями ушных |
раковин. I
Второй путь для объяснения явления адаптации состоит в допущении, что \
постоянные ai...an функциональной схемы изменяются во времени. Это озна- t
чает, что изменяемы во времени факторы оценки энергии, приходящейся на !
пеленговые полосы, что может быть следствием афферентной фильтрации I
внутреннего уха или центральной нервной системы. Примеры таких явлений в J
физиологии мозга известны. D действительности, однако, физиологические
процессы нампого сложнее, чем их можно описать на модели.
В заключение укажем еще на один существенный недостаток модели. До
сих пор в качестве критериев оценки мы рассматривали только удельную
мощность, приходящуюся на пеленговые полосы частот. Такой подход имеет смысл
лишь для процессов, стационарных во времени. В случае импульсных сигналов
вместо удельной мощности следует учитывать и энергию импульсов. Поскольку
энергия импульса сосредоточена во времени, то следует, очевидно, учитывать
и момент ее появления. Однако для составляющих энергии разных пеленговых
полос эти моменты, как правило, не совпадают. В некоторых полосах
соответствующие составляющие энергии появляются раньше, чем в лр\ги\\
82
Анализ этих явлений средствами теории сигналов довольно сложен,
поэтому здесь мы его подробно проводить ие будем. Интересующихся отсылаем к
раОиам Б. Га бор а (1946); Мертенса (I960, 1965). Один из вариантой анализа
состоит в том, чтоби по огибающим составляющих сигнала в отдельных
пеленговых полосах рассчитать положение максимумов плотности энергии
Взаимное положение рассчитанных таким образом максимумов изменялось бы в
зависимости от группового времени задержки сигнала. Поскольку сигнал,
достигающий юловы и наружных >шей, испытывает lpynnoeoe время
задержки, зависящее от направления прихода (см, рис- 53—56), то н взаимвое
положение максимумов плотности эиершн также зависело бы от направления
прихода звука
Влияние группового времени задержки или временных относительных
сдвигов составляющих сигнала у барабанных перепонок на направленные
свойства слуха в медианной плоскости пока глубоко не исследовалось. То, что
такое влияние депствнтечьно имеет место, автору удалось доказать на двух
относительно простых экспериментах. В одном с помощью фазового фильтра
задерживались определенные спектральные составляющие сигнала, в другом —
создавался временпоЙ сдвиг между огибающими двух разночастотиых
тональных импульсов Гаусса, предлагавшихся одновременно. В обоих случаях явно
ощущались изменения направления па слуховой объект. О том, что слух
человека в принципе способен вы чел ять информацию о спектре сигнала уже из
фронта а о нлрэстання, т е за очень короткий промежуток времени, свиде-
тельсгвуют. в частности, результаты работ Пстерсона и Грина (1970. 1971).
2.3.2. Локализация по глубине н локализация «внутри головы»
Теории «дистанционного слуха* анализируют взаимосвязи между
удаленностью слуховых объектов н признаками других величин,
коррелируемых с ней Впредь расстоянием до слухового объекта будем считать его
расстояние от средней точки слуховой осн (см. рис, 4) и рассматривать
взаимосвязь между этим расстоянием и признаками звукового
возбуждения. Локализация «внутри головы» появляется в тех случаях, когда
расстояние до слухового объекта меньше радиуса головы, т. с, когда слуховой
объект находится как бы в самой голове слушателя. Проблема
локализуемое™ «внутри головы* имеет большое значение при рачработке систем
электроакустической передачи с использованием головных телефонов,
поскольку в* них это лечение как мешающий эффект паблюдастся очень часто.
Отдельные принципиальные вопросы слухового восприятия расстояний
£ьпм рассмотрены в гл. 2.1. Здесь мы обсудим эту проблему более
детально. Укажем попутно, что наиболее полная библиография по этой проблеме
приведена в работах Коле мам а (1963) и Лавса (1972). Вообшс же следует
сказать, что, несмотря на многочисленность проведенных работ, знания
о «дистанционных» свойствах слуха в отличие от направленных его свойств
сравнительно скромны. Это объясняется чрезвычайной сложностью явлений.
Исследования в области слухового восприятия расстоянии и
локализуемое™ «ви^трп головы» в большей части касаются монауральиых
признаков сигналов. Многие нз исследований проводились с источниками звука,
расположенными и медианной плоскости, или с помощью головных
телефонов в днотическом режиме- Этны и объясняется вводная часть данной главы
под пазваннем «оценка одинаковых ушных сигналов». Кратко значение би-
науральпых признаков сигналов для формирования ощущения удаленности
слухового объекта рассмотрено в § 2.4.2. В ГЛ- 3.3 рассмотрено влияние
отношения прямых и отраженных звуковых сигналов па слуховое
восприятие расстояния.
Пусть в медианной плоскости эксперта находится источник звука,
который излучает стационарный во времени широкополосный сигнал. Тогда
слуховой объект, как правило, занимает положение, точно совпадающее с
местом источника звука или близкое к нему. Исаи расстояние до источника
увщнчнть, то увеличится п расстояние до слухового объекта; соответствеи-
6*
83
но при уменьшении расстоянии до источника уменьшится н расстояние до
слухового объекта.
Объяснить совпадение расстояния до слухового объекта и источника
зв> ка по аналогии с эффектами направленного слуха в медианной
плоскости можно ла основании предположения о том, что определенные признаки
звукового сигнала в слуховом канале зависят от расстояния до источника,
и того, что слух реагирует на эти признаки при формировании ощущения
расстояния до слухового объекта.
Анализ признаков сигналов, зависящих от расстоянии до источника
звука, прньел к следующей классификации.
I. При средних расстояниях до источника (для точечных источников —
от 3 до 15 м) и лрн стационарных во времени сигналах уровень звукового
давления1 ушных сигналов зависит только от удаления источников звука.
В свободном звуковом поле при каждом увеличении расстояния вдвое
уровень звукового давления падает на 6 дБ [см. кривую I/г па рис. 13 н
уравнения (6), (7)].
2- При больших (больше 15 м) расстояниях воздух между источником
звука н экспертом уже не может рассматриваться как канал звукопередачи,
не вносящий искажений. Здесь наряду с независимым от частоты изменением
уровня звукового давления, подчиняющимся закону 1/л начинает сказываться
затухание, зависящее от расстояния, проходимого звртовоп волной. При этом
высокочастотные составляющие сигналов затухают быстрее, чем
низкочастотные Таким образом, не только уровень звукового давления ушных сигналов
зависит от расстояния до источника звука, но и форма спектра (точнее,
относительные изменения уровня и фаз в функции частоты).
3- При небольших расстояниях (для точечных источников — не более 3 м)
искажение фронта волиы у головы не может уже считаться пренебрежимо
малым по сравнению с размерами головы. В этом случае линейные искажения
сигналов, вызванные влиянием головы н ушных раковин, изменяются с
изменением расстояния до источника звука (см. рис. 53). Таким образом, и при
небольших расстояниях до источника звука с изменением этого расстояния
меняется не только уровень звукового давления, но и форма спектра ушных
сигналов. Правда, здесь это изменение носит иной характер, чем при больших
расстояниях,
4, Четвертый случай касается звукопередачи с помощью головных
телефонов, когда полпостью исключено нормальное фильтрующее действие ушных
раковин. Головные телефоны находятся на ушных раковинах непосредственно
у входов в слуховые каналы. В такой системе звукопередачи ушные сигналы
подвергаются специфическим линейным искажениям, тесно связанным с часта
наблюдающейся в этих условпях локализацией «внутри головы».
В дальнейших рассуждениях будем исходить из условий, что источник
звука а ыеднапной плоскости находится па таком расстоянии от эксперта, что
достигающие его звуковые волны можно рассматривать как плоские- Если
изменить расстояние между источником звука и экспертом, то звуковое давление
Рэфф ушных сигналов изменится обратно пропорционально расстоянию. Если
при начальном расстоянии г0 звуковое давление равно ро эфф, то
. Р*»Ц = -^ или РыМг% = Ро8ф* Г° (38)
пли в уровнях относительно 20 мкП
L (г) = 20 log (Роэфф/20 мк Па) — 20 log (г/г0). (39)
Из формул видно, что для определения расстояния до источника звука по
уровню ушных сигналов необходимо удовлетворить два требования.
Во-первых, должна быть постоянной во времени н сохраняться неизменной при изме-
1 Здесь под уровнем звукового давления понимается эффективное
значение уровня, рассчитанное по среднеквадратнческому значению сигнала,
измеренному в широкой полосе.
84
нрнни расстояния средняя излучаемая мощность источника. Во-вторых, должен
быть известен уровень звукового давления при данном исходном расстоянии от
истопника. Эти условия удовлетворяются ие всегда- Если в качестве источника
звука служит громкоговоритель, то, изменяя подаваемое на пего напряжение,
можно изменять звуковой сигнал так, чтобы при постояпном расстоянии до
громкоговорителя менялся уровень бипауральных сигналов или чтобы при
изменении расстояния уровень звукового давления у голоны оставался
низменным. Однако ни в том, ин в другом случае соотношения между уровнем
звукового давления и расстоянием до источника не будут описываться
приведенными уравнениями. Следует также иметь в виду, что положепнын в основу
Рнс. 73. Кривые равной громкости чистых тонов в случае
прихода звука спереди (стандарт ДНН-45630, 1966). Слуховой порог
показан пунктирной линией.
этих уравнений закон 1/г справедлив лишь для случая распространения
сферических воли в свободном звуковом поле. Это условие часто ие
удовлетворяется при оценке пространственного слуха в обычных условиях.
Исходя из этих чисто фкзнческнх соображений, можно ожидать, что
расстояние до слухового объекта, определяемое слухом, в результате оценки
уровней сигналов может значительно отличаться от расстояния до источника
звука, в особенности в тех случаях, когда звуковой сигнал эксперту малознаком
вдн когда необычны условия распространения звуковых боли.
Прежде чем приступить к рассмотрению результатов измерений
зависимостей между уровнем ушных сигналов и расстоянием до слухового объекта,
необходимо указать еще на одно затруднение. Дело в том, что уровень звукового
давления ушных сигналов связан не только с расстоянием до слухового
объекта, но и с громкостью и тембром сигналов. При увеличении уровня звукового
давления громкость звука возрастет, но при этом более тусклым становится
тембр- Последнее обстоятельство можно проследить по «кривым равной
громкости» (рис. 73). По ним видно, что в случае широкополосного сигнала
низкочастотные составляющие с возрастанием уровня оказываются громче пысоко-
85
частотных. Таким образом, есян нсгочпик широкополосного сигнала
приближается к эксперту, то расстояние до слухового объекта сокращается, но
одновременно возрастает громкость звука н тускнеет тембр. На это явление
указывал еще Мах в 1865 г.
Здесь мы оказываемся перед тоА же трудностью, что и при анализе на*
правленных свойств слуха в медианной плоскости: эксперты в ходе слухового
эксперимента реагируют на изменения различных параметров звука. Поэтому
даваемые экспертами оценки оказываются зависимыми от характера
поставленной перед нпми задачи.
м
в
6
Ч
г
20 3D 4Q 50 ВО аБ(В)
Рис 74. Типичная кривая зависимости расстояния до слуховою объекта от
уровня звукового давления в месте расположения слушатели (речевые спг-
Hct.ibi, загруженная камера). Включались только два громкоговорителя: на
расстоянии от экперта 3 м (показаны кружочками) и 9 м (треугольниками).
Следует различать два вида постановки вопросов перед экспертами:
1. Вопрос о расстоянии до слухового объекта. С точки зрепия
пространственных свойств слуха он и представляет основной интерес
2. Вопрос о расстоянии до источника звука. Здесь эксперт, помимо
расстояния до слухового объекта, в качестве критериев идентификации может
использовать громкость н тембр звука. Поэтому достоверно измерить
локализацию в употребляемом нами смысле слова при такой постановке вопроса
невозможно. К сожалению, в большинстве имеющихся работ вопрос ставится
именно таким обра юм.
Поскольку при изменении расстояния меняются громкоаь и тембр
слухового объекта, то во многих работах предпринята поиытка оценивать для
объяснения свойств слуха взаимосвязь между громкостью и расстоянием нлн
между тембром и расстоянием (Томсоп, 1882; Бекеши, 1938; Колем ли, 1963; Мор-
мак. 1939; Варрен, I9G3; Мах, 1865". Клемм, 1913). По *тому поводу следует
заметить, что расстояние, i ром кость п тембр зоука — вее совокупные признаки
слухового объекта. Их взаимозависимости, конечно, можно измерить, но они
ничего не скажут об интересующих нас взаимосвязях между удаленностью
стихового объекта и признаками источника зпука. Громкость и тембр в луч*
шем случае могут служить лишь вспомогательными параметрами для описания
взаимосвязи между уровнем ушных сигналов и расстоянием слухового
объекта, если известна их зависимость только от уровня ушных chiналов. По здесь
сясдует дополнительно учитывать, что громкость н тембр зависят не только
от уровня, но и от спектра ушныл сигналов.
£6
После этих предварительных замечаний можно перейти к анализу
результатов измерений н прежде всего к результатам^ характеризующим зависимость
между уровнем ушиык снтлалов и расстоянием до слухового объекта. То, что
такая зависимость действительно существует, а именно то, что расстояние до
слухового объекта с возрастанием уровня уменьшается, часто утверждается,
и приводятся экспериментальные данные (ШтеПнхаузер, 1879; Яацумото, 1897;
Гамбле, 1909; Старч и ГревфорД. 1909; Трнмбл, 1934; Штейнберг и Сноу, 1934,
Бекеши, 1949; Стивене и Гнпро, 1962; Гарднер, 1969; Хауштейи, 1969; Лаве,
1972 и др.). На рис, 74 приведены результаты, полученные Гарднером в 1969 г.
Показана зависимость расстояния до слухового объекта от уровни сигнала
в месте расположения эксперта для двух направлений до источника звука.
Видно, что на расстояние до слухового объекта не олииет расстояние до источ-
Рис. 75. Зависимость расстояния
до слухового объекта от
расстояния до источника звука
(дпктор) (5 экспертов, на
глазах экспертов повязки)
Усреднено по показаниям пяти
экспертов.
ника звука. Оно зависит только от уровня сигнала в месте слушания.
Ощущение удвоений расстояния до слухового объекта наступает лишь при уменьшении
уровня более чем на 20 дБ, а не на б дБ, как ожидалось. Этот результат
совпадает с результатами Бекеши (1949) и Лавса (1972).
Отсюда следует, что когда уровень звукового давления >шных сигналов
представляет собой единственны!) признак сигнала,, оцениваемый слухом при
формировании ощущения удаленности, то расстояние до слухового объекта
увеличивается медленнее, чем расстояние до источника звука. Эту тенденцию
можно наблюдать и по результатам измерений других авторов (Бекеши, 1949;
Кохран и др., 1968; Хауштейи, 1969).
На рис. 75 приведена кривая локализации по глубине для речи в заглу-
uiennofi камере. По кривой четко видно, что расстояние до слухового объекта
отстает от расстояния до источника звука при увеличении последнего. Но
основании этой кривой Бекеши (1949) высказал предположение о том, 4Tocjy-
ховое пространство имеет опредеденнын предел, т. с. что слуховой объект не
может удаляться сколь угодно далеко (сакустпческнн горизонт»),
К вопросу локализации по глубине в случае речи относится также кривая
на рис. 26, рассмотренная в гл. 2.1. Она характеризует взаимосвязь между
расстоянием до счухового объекта и расстоянием до источника различных
речевых сигналов (речь, крик, шепот) в заглушённой камере. На глазах экспертов
была повязка. В этом случае тенденция отставания расстояния до слухового
объекта от расстояния до источника проявляется только на шепоте. Однако
эти кривые свидетельствуют о существовании другой весьма интересной
взаимозависимости. Несмотря на то, что при одном и том же расстоянии источника
уровень ушного сигнала прн крикс выше, чем при нормальной речи, расстояние
до первого слухового объекта оказывается большим, чем до второго. При
шепоте эта зависимость носит обратный характер. Значит, ощущение положения
слухового объекта определяется не только уровнем звукового давления ушных
сигналов, но зависит и от характера сигнала.
Многие авторы подчеркивают, что эффекты восприятия случом расстояний
особенно легко удается наблюдать тогда, когда экспертам знакомы предлагал--
87
е
Б - А
ч -
««—
—т
_ v
1 +
i £r
~l
' Л
А .
1
1
г - 1
1
8 V 10
мые в экспериментах сигналы. Правда, при этом неясно, имеется ли в виду
полное совпадение расстояния до слухового объекта и расстояния до
источника или то, что эксперты хорошо могут оценивать расстояние до источника
звука. Последние работы в этой области (Колеыан. 1962; Хауштейн, 1962)
подчеркивают, пожалуй, второе предположение, так как в обоих видах
экспериментов ставилась задача идентифицировать расстояние до источника звука,
а не до слухового объекта- Правда, может быть н так, что место слухового
О 2 Ч 6 8 мЮ 0 2 Ч 6 В м 10
Рис. 76. Взаимосвязь между кажущимися и действительными расстояниями
до источника звука. Усреднено по показаниям 20 экспертоп для случая
чистых тонов и щелчков при различных условиях эксперимента (затемненная
заглушённая камера, положение головы зафиксировало) ♦
объекта эксперты использовали как критерии оценки его дистанции. Однако
нельзя утверждать, что этот критерий единственный,
В исследовании Колемана (I962) 20 экспертам предлагался
широкополосный шум постоянной мощности, который излучался одним из I4
громкоговорителей, установленных на открытой (заснеженной) местности на расстояниях
3—8 м. Разница кажущихся и действительных расстояний до источника
значительно сокращалась от первого до одиннадцатого прослушивания. На рис. 76
приведены результаты экспериментов Хауштейна (1969) В левой части
показаны кривые, характеризующие зависимость между действительным и
кажущимся расстояниями до источника звука; эти эксперименты проводились на
чистых тонах с частотой I50 Гц, Измерительный сигнал непрерывно излучался
громкоговорителями, установленными на разных расстояниях от экспертов,
которые должны были оценивать эти расстояния.
В одном случае напряжение на громкоговорителе было таким, чтобы
уровень звукового давления в месте расположения эксперта па расстоянии I ы
от громкоговорителя был 58 дБА. При изменении расстояния между
экспертом и громкоговорителем напряжение на громкоговорителе сохранялось
неизменным. В другом—напряженно при изменении положении громкоговорителя
регулировалось так, чтобы уровень звукового давления в месте расположения
эксперта сохранился неизменным. Эксперименты проподились в затемненвой
заглушённой камере. Результаты показали, что эксперты способны очень
точно оценивать расстояние до источника звука. Решающим признаком, по
которому оценивалось расстояние, оказался уровень звукового давления в месте
расположения эксперта: прн неизменном уровне звукового давления кажущееся
расстояние не зависит от действительного- Неясно, правда, воспринимали ли
88
эксперты остро локализованный слуховой объект на удалспни источника, или
он был диффузным н удаление источника оценивалось по громкости зпука.
В правой части рис. 76 приведены результаты аналогичных эксперимента,
в которых использовались щелчки, т. е. широкополосные сигналы. Условия
экспериментов были следующими: кривая с —напряжение на
громкоговорителе было неизменным и соответствовало уровню звукового давления 70 дБА
на расстоянии 4 ы; сигнал эксперту незнаком; кривая 6 — уровень звукового»
давления в месте расположения эксперта независимо от удаления источника
составлял 70 дБА, сигнал эксперту знаком: кривая в — уровень звукового
давления в месте расположения эксперта поддерживался постоянным и равным
65 дБА, звук эксперту незнаком.
Так же, как в эксперименте с непрерывным топом (150 Гц), кривые
свидетельствуют о хорошем совпаденнп кажущегося и действительного расстоянии
до источника. (О причинах неполного совпадения можно судить по кривой,
изображенной на рнс. 27.) Кривая 6 не вполне соответствует ожиданиям. Если
руководствоваться прежними представлениями, то можно было бы
предположить, что при расстояниях больше 3 м никакой взаимосвязи между
кажущимися и действительными удаленпямн источника быть не должно.
Обнаруженпое противоречие следует, по-видимому, объяснить двумя осо
бел постами экспериментов Ха у штейна: во-первых, помещение было бы не
идеально заглушённым, и, во-вторых, использовавшийся громкоговоритель не
обеспечивал строго сферическую волну и на расстояниях более 3 м.
Кривая в характеризует взаимосвязь между кажущимся и
действительным расстоянием до источника звука в случае, когда эксперту измерительным
см нал заранее не предъявлялся. Видно, что при расстоянии более 4 ч
взаимозависимость полностью отсутствует
П. наконец, последняя работа, посвященная свойств) слъча,—
исследование размывания локализации (при среднем расстоянии до источника),
проведенное Эдвардсом в 1955 г. Правда, из самой работы неясно, в каком поме-
тении проводились эксперименты. По-видимому, камера не была заглушена.
Источник звука располагался сзади эксперта (ф=180°, 6=0°). Оценивалось
минимальное смещение источника звука Агмии, вызывавшее минимально
заметное смешение слухового объекта *. Для звуков метронома отношение
&Гмви/г при расстояниях до источника от 3 до 5 м составляло около 25%
(3] эксперт). Для звука часового механизма это отношение при увеличении
расстояния до источника от 1 до 8 м уменьшалось соответственно от 55 до
22% (50 экспертов).
Рассмотрим случай больших расстояний до источника. Как уже
упоминалось выше, при больших расстояниях наряду с независимым от частоты }мень-
шеннсм уровня звукового давления по закону \]г становится заметным
частотно-зависимое уменьшение уровня, обусловленное поглощением звука в
воздухе на пути от источника до эксперта. Это затухание зависит также от
влажности воздуха и скорости ветра (обусловлено турбулентным движением
воздуха). Характерные зависимости затухания звука на открытом пространстве
показаны на рис. 77, Более подробные сведения приведены и работах Колсма-
на (1969) н Ашофа (1963). В последней работе имеются выводы об
ожидаемом затухании эиука в лесной местности. Имеющиеся данные позволяют
сделать вывод о том, что влияние поглощения звука воздухом на спектр ушных
сигналов в области выше 10 кГц может стать заметным на слух начиная с
расстояния 15 м,
В качестве примера Ашоф указывал на глухие звуки грома далекой
грозы. Колеман проводил эксперименты, используя громкоговоритель, пзлучапшнн
на разных расстояниях от эксперта короткие щелчки. С помощью фпдьтра
лнжпих частот спектр сигналов ограничивался частотами 77 и 10.6 кГц. Всг
всех случаях сигнал на входе фильтра был одинаковым. В результате было
установлено, что при ограничении спектра частотой 7,7 кГц определяемые экс-
1 При таком подходе определяют фактически порог локализации по
глубине, а не размыпапие локализации, — Прим ред.
89
портами расстояния оказываются значительно бблыпнми, чем при ограничении
частотой 10,6 кГц. Однако из-за изменения верхней граничной частоты изме-
ндаись не только форма спектра, ио и общий уровень звукового давлении
ушных сигналов, т- е- «пектральпый» эффект исследовался не изолированно.
Не вызывает, очевидно, никакого сомпения тот факт, что эксперты в
состоянии ассоциировать глухие звуки грома с представлением о далекой грозе
Однако до сих пор экспериментально не проверено, далеким ли
представляется гром как слуховой объект. Кроме того, до настоящего времени
экспериментально не подтверждено мнение о том, что при формировании ощущения
расстояния слух оценивает частотно-зависимое затуханпе звука в воздухе. В этой
Рис. 77. Частотные характеристики
поглощении звука на открытом воз*
духе (с поправками ло Ингарду.
1953). Учтено затухание,
обусловленное дивергенцией сферических волн
(закон \fr)t влажпость воздуха 40%.
I — ветреная погода; 2 — штиль.
связи вспомним еще раз утверждение Бекеши (1949) о том, что протяжен*
ность слухового пространства в отличие от пространства источников звука
ограниченна
Рассмотрим теперь локализацию по глубине при небольших расстояниях
до источника звука (точечный источник, расстояние меньше 3 м). При таких
расстояниях линейные искажения звуковых сигналов у головы слушателя уже
независимы от расстояния до источника. Это связано с тем, что звуковые
волны, достигшие слушателя, не могут рассматрнватьсн как плоские. Для одного
случая результаты экспериментов приведены на рис. 53, где показаны
разности уровней и временных задержек звукового давления ушных сигналов при
использовании в качестве источника звука специального громкоговорителя
(Изофон ХЭВ 12/8), установленного па расстояниях 25 см и 3 м от эксперта.
До частоты примерно 600 Гц измеренная разность уровней составляет 20 дБ,
что соответствует закону I/г. С увеличением частоты начинает сказываться
дополнительное затухание, частотный ход которого напоминает
характеристику гребенчатого фильтра. Расчетная разность группового времени задержки,
вызванная тадъко различиями расстояния, составляет примерно 8 мс.
Измеренные разности группового времени задержки в функции частоты отличались
от указанных на ±0,5 мс.
Зависимость фупкцнн передачи наружного уха от расстояния до
источника звука использовалась еще Бекеши (1939) для объяснения локализации по
глубине в ближнем поле сферических излучателей нулевого порядка. Он
исходил из того, что полное акустическое сопротивление барабанной перепонки на
средних частотах (выше I кГц) равно волновому сопротивлению воздуха и что
в этой области частот ухо можно считать «приемпнком колебательной
скорости». Если рассматривать нзмепенне колебательной скорости в звуковом
поле сферического излучателя нулевого порядка (см. волновые уравнения
сферического излучателя в § 1.3 2), то можно вядстц что оно содержит состав*
ляющую, не зависящую от частоты н преобладающую в ближнем поле (г<
<Х/Б), и составляющую с коэффициентом 1Д~/, преобладающую в дальнем
поле (г>Х/6). Таким образом, в случае источника, излучающего
широкополосный сигнал, в спектре колебательной скорости ближнего поля будут
присутствовать низкочастотные составляющие, пропорциональные длине волны %~ Iff.
Согласно представлениям Бекеши они и используются слухом при оценке
расстояния до слухового объекта.
90
0 С725 095 1
ЧкГц
Против гипотезы Бекеши имеется следующее соображение. Прнсмнпк,
возбуждаемый только с очщон стороны, независимо от сопротивления мембраны
всегда является приемником давления, а не приемником колебательной
скорости (см. § 2,2.1), В этой связи ухо скорее можно сравнить с акустическим
зондом- С другой стороны, следует помнить, что на частотах выше 1 кГц ближнее
поле сферического излучателя начинается лишь на расстоянии менее о см от
центра пульсирующей сферы. Если поместить эксперта так, чтобы вход
слухового канала находился близко от нзлучатшя, то приемник звука, очевидно,
будет оказывать обратное влияние па акустическое поле. Однако с позиций
гипотезы Бекеши это обратное действие (т. е. относительный подъем нижних
Рис 78 Рис, 79
Рис 78, Расстояние до слухового объекта и зависимости от громкостп
белого шума (эксперты с сигналом предварительно не ознакомлены).
Эксперименты проводились при двух положениях громкоговорителя (среднпе значения я
среднсквадратичсские отклонеияя по показаниям 27 экспертов, затемненная
заглушённая камера, положение головы зафиксировано).
Рис 79, Зависимость между кажущимся и действительным расстоянием до
источника звука (усреднено по показаниям 20 экспертов для случая щелчков
в разных условиях экспериментов» затемненная заглушённая камера,
положение головы зафиксировано).
/ —сигналы известны; Я — напряженно» на громкоговорите-te постоянно: 3— постоянный
уровень звукового давления сигнала у готовы.
частот ушных сигналов) до пастоящего временя экспериментально не
подтверждено '-
Бекеши для подтверждения своего предположения приводит следующее
наблюдение. Если источник звука, излучающий широкополосный сигнал,
приближать к эксперту, то тембр воспринимаемого зплка тускнеет. Это явление
описано многими авторами (например. Блок, 1893: Хорнбостель, 1923; Лшоф,
1963; Хауштейи, 1969). Значительный подъем низкочастотных составляющих
сигнала при приближении источника не может служить объяснением этого
явления, поскольку, как это следует из кривых равной громкости, повышение
уровня сигналов, достигших уха, вызывает изменение тембра и без
одновременного изменения формы спектра. Так как повышение уровни ушных
сигналов пропорционально относнтелыгому изменению расстояния до источника, то
при его уменьшении одинаковые абсолютные изменения расстояния
сказываются сильнее нт следовательно, оказывают большее влияние на изменение темб-
1 Об пнитацни ближнего поля сферического излучателя в дальнем поле
двух громкоговорителей и о влиянии его на локализацию по глубине имеются
указания в работе Лавса (1971).
01
pa Таким образом, возникает вопрос о том, использует ли стух вообще для
оценки расстояния до слуховых объектов в случае близких источников те
признаки сигналов, которые сказываются на зависимость функции передачи
наружного уха от расстояния до источника сигнала. Указания на этот счет
можно почерпнуть из работы Лавса (1972).
На рис. 78 приведена зависимость расстояния до слухового объекта от
громкости для двух положений громкоговорителя. (Значения громкости были
определены в слуховом эксперименте.) Видно, что при постоянной громкости
сл>ховой объект, соответствующий громкоговорителю, удаленному на 25 см.
ощущается ближе (пунктирная линия), чем для громкоговорителя,
установленного на расстояния 3 м (сплошная линия). Правда, различия в удаленности
слуховых объектов оказываются намного меньше различий в расстояниях до
громкоговорителей. Если учесть, что каждому удвоению громкости
соответствует повышение уровня ушных сигналов примерно на 10 дБ, то можно
сказать, что изменения спектра сигналов, вызываемые приближением
громкоговорителя, по своему влиянию ha оцениваемое расстояние до слухового объекта
равнозначны повышению уровня менее чем на 10 дБ. Таким образом, при
расстоянии до громкоговорителя, равном 25 см, не обнаруживается
сколько-нибудь значительного влияния изменения формы спектра на оценку расстояния
до слухового объекта. В этих исследованиях использовался тот же
громкоговоритель, что и в экспериментах, описанных на ряс. 53.
Лаве (1972) в своих экспериментах ставил экспертам вопрос об
удаленности слуховых объектов. Интересно сравнить полученные им результаты с
результатами субъективной оценки удаления источника звука. Дакиые Хау-
штейна (1969) для сравнения неудобны, так как они получены в
экспериментах с сигналами, знакомыми для экспертов (рис. 79). Кроме того, в его
эксперименте контролировались не громкость, а уровень звукового давлении. И все-
таки результаты лауштейна показывают, что при постоянном уровне
звукового давления около головы эксперты достаточно точно определяют расстояние
до источника звука. Каккс признаки ушных сигналов прн этом играют
решающую роль, неясна
Среди других авторов, занимавшихся исследованиями локализации по
глубине пря расстояниях до источника звука менее 3 м, следует упомянуть Крича
(1890); Блоха (1893); Икенбсррн и Шутта (1898); Пирса (1901); Apnea и
Клемма (1913); Вериера (1922). Правда, все они проводили эксперименты не
в специально подготовленных помещениях. Кроме того, из этпх работ не ясно,
что оценпналн эксперты: удаленность слуховых объектов или расстояния до
источника звука; нет сведений и о том, сообщалось ли экспертам расстояние
до некоторой отсчетной точкн.
В перечисленных работах исследуются в основном два следующих вопроса:
1. Насколько точны пространственные свойства слуха прн небольших рас*
стояниях до источника звука?
2. Имеют ли значение прн таких расстояниях другие признаки ушных
сигналов кроме уровня звукового давления (в частности — форма спектра)?
По первому вопросу, который в сущности является вопросом размывания
локализация, интересны результаты, полученные Пирсом. Он установил, что
при расстояниях до источника от 50 до 150 см относительное размывание
локализации А/инн/г дли разных сигналов, таких, как щелчки, звонки
(электрический звонок), звуки органа, лежит в пределах от 0,13 до 0,15. Эти данные
Довольно хорошо совпадают с результатами исследований Apnea и Клемма,
которые использовали тональные импульсы с частотой 383 Гц. В то же время
по результатам Бернера, использовавшего в качестве измерительного сигнала
звуки ударов молотка, размывание локализации Агния/г прн тех же
расстояниях до источника оказалось почти вдвое больше.
О значении изменений формы спектра ушных сигналов говорят, например,
наблюдения Криса. С помощью головного телефона он создавал щелчки на
расстояниях 35 и 75 см и в широких пределах варьировал мощность звука.
Эксперты, несмотря на то, что уровень звука изменялся случайным образом,
всегда четко различали ближнее и дальнее положение источника. Такой же
результат дали эксперименты, в которых измерительным сигналом служил
92
звук от ударов двух деревянных брусков. Результаты наблюдений Блоха,
которые он проводил, используя звуки ксилофонов, совладают с приведенными,
если меняется лишь интенсивность, а не характер шума. Когда в
экспериментах дополнительно изменялась форма спектра (деревянная или металлическая
плита), то показания экспертов сразу становились противоположными,
особенно на расстояниях больше 35 см.
В заключение укажем, что Шутт в экспериментах с узкополоспымн
сигналами (форма спектра которых не может изменяться) обнаружил большее, чем
для широкополосных шумов, размывание локализации А^икн- Заканчивая
рассмотрение вопроса о локализации по глубине при небольших расстояниях до
Рис. 80. Устройство для создания
эффекта локализации «внутри
головы» (слуховые трубки могут
подключаться к одной общей труб*
ке через T-обраэиып элемент,
наушники— параллельно к одному
микрофопу),
источника звука, можно утверждать, что, кроме уровня, слух оценивает и
искажения формы спектра ушных сигналов, которые зависят от расстояния до
источника. Однако, начиная с расстояния более 25 см, влияние спектральных
признаков оказывается незначительным. Не выяснено пока, какие
специфические спектральные признаки при этом оцениваются слухом
Остановимся теперь на специальном случае локализации «внутри головы».
Под локализацией «внутри головы» понимают ощущение слухового объекта
в самой голове, О том, что такое ощущение существует, известно всем. При
этом, как правило, имеются в виду звуки «собственного голоса*, в особенности
слуховые ощущения, вызываемые голосом при сомкнутых губах и еще
больше— лрн закрытых ушах. Особый интерес вызывает эффект локализации
«внутри головы» потому, что он может возникнуть и в случае, когда источник
звука находится вне головы. Как указывали еще Пуркайн (1859), Томсон (1877,
1978) и Урбанчнч (1881), слуховой объект внутри головы возникает всегда в
случае, когда в оба уха с помощью трубок подаются одинаковые или по
крайней мере схожие сигналы. Вместо трубок можно применять головные
телефоны—наушники (Томсон). Если изменить полярность сигнала на одном из
наушников, то слуховой объект «внутри головы» смещается, как правило, назад
(рис. 80)-
В 1890 г. Шефер (вопреки существовавшим представлениям) на основе
серии экспериментов установил, что «чем ближе воспринимается каждый из
источников звука в отдельности, тем ближе к голове в медианной плоскости
локализуется и акустическая картина при совместном звучании источников.
То же самое происходит и в черепной коробке, если каждый нз источников в
отдельности воспринимается локализованным непосредственно в правом или
левом ухе».
В наше время эффект локализации «внутри головы» вновь стал
предметом исследований, особенно в связи с разработкой «головной» стереофонии
(при записи сигналы поступают от искусственной головы, при
воспроизведении — подаются на головные телефоны). В последнее время высказан ряд
мнений о причинах возникновения эффекта локализации «внутри головы» в
случае использования головных телефонов: Китц (1953) пытался объяснить этот
эффект влиянием собственных резонансов микрофонов и головных телефонов;
Ораисссн (1950) объяснял слеремодуляцией» (перегрузкой) нервной системы,
ширмер (1966) обобщил ряд других гипотез: неизменность ушных сягиалов
при поворотах головы (сы. § 2,5.1); нагрузка барабанпой перепонки на
сопротивление, о1Личающеесн от сопротивления свободного звукового поля;
статическое давление головных телефонов (наушников) на голову; отсутствие
звуковой волды, воздействующей на все тело слушателя. Сам Ширмер
окончательно не прннил ни одно из этих предположений, которые в общем сводят-
93
ся к тому, что локализацию «внутри головы» следует объяснять различиями
двух каналов звукопередачн. Сонэ и др. (1968) высказали предпоюжение. что
причина эффекта в неестественности соотношения составляют их звука, прн-
, ннмэемых по воздуху н каналу костной проводимости (см. § 2.5.2).
В 1968 г. Райхардт л Ха у штейн опубликовали работу, в которой
подробно рассмотрена проблема локализации «внутри головы* при использовании
головных телефонов. В ней еще раз изложена гипотеза Шнрмера о том. что
этот эффект вызывается различиями каналов передачи звука к левому и
правому уху. Для подтверждения эгой тштотеш они проводили эксперименты
с двумя слуховыми трубками одинаковой длины и высококачественной \ста
новкой звукопередачн с электростатическими головными телефонами, которые
позволили свести бинауральпые различия каналов к уровню, лежащему ниже
порога восприятия. В обоих случаях эффект сохранялся. Авторы указали па
слх-чаи, когда он не возникал, несмотря на различия yuinux сигналов (таковы,
собственно, обычные условии восприятия пространственных звуков). Райхардт
п Хауштснн предположили далее, что эффект локализации «внутри головы*
может быть вызван исключением или изменением функции ушных раковнм. так
как и в экспериментах со слуховыми трубками, и при использованиях
головных телефонов отсутствуют обычные линеиные искажения сигналов,
обусловленные влиянием ушных раковин.
Эффект локализации «внутри головы» может быть создан и в
заглушённой камере при использовании громкоговорителя, если умело прикрыть
руками ушные раковины. Авторы приводит также некоторые результаты, которые
ие подтверждают эти предположения в той мере, в какой они ожидали
Свои основные выводы Райхардт и Хауштейн сделали из наблюдения-
о том, что эффект локализации «внутри головы» проявляется в случае когда
два установленных недалеко от ушей громкоговорителя излучают одинаковые
или очень схожие сигналы. Авторы указывают, что для получения эффекта
необходимо удовлетворить двум требованиям:
1) оба ушиых сигнала должны быть настолько схожими (когерентными),
чтобы созданный ими слуховой объект казался единым;
2) каждый на двух источников звука должен находиться недалеко от vxa
или *слышаться> недалеко.
Практически это новая редакция предположения Шсфера (1890).
Если сформулировать второе условие в более общем виде, то оно
означает, что каждый из ушных сигналов должен обладать такими свойствами, что
бы вызываемый им слуховой объект помещался в непосредственной близости
от готовы. При такой постановке вопроса рассмотрение проблемы может быть
сведено к анализу самих }шных сигналов вне зависимости от рода источников
туков и их расположения в пространстве.
Экспериментальное подтверждение справедливости предположения о том*
что признаки, оцениваемые слухом при формировавши ощущения источника
звука внутри головы, кроются главным образом в ушпых сигналах, дал Лаве
(1972). Ниже па рис, 81 приведены результаты его экспериментов.
Эксперименты проводились следующим образом. Сначала с помощью
акустического зонда на 12 экспертах в загл>тонной камере измерялись частотные
характеристики уровня и времени задержки ушных сигналов, создававшихся
громкоговорителем, установленным на расстоянии 3 м, а затем — головными
телефонами. Напряжение на громкоговорителе и головных телефонах
поддерживалось постоянным. Затем были построены разностные характеристики
ушных сигналов при озвучивании двумя способами н собрано устройство,
достаточно точно имитировавшее разностные кривые. Если такое устройство
включить до головного телефона, то mojtiio получить ушные сигналы, точно
воспроизводящие сигналы, получаемые от громкоговорителя. Так, с помощью
наушника и электрического корректора имитировался громкоговоритель.
На рис 82 приведены роудьтаты экспериментов, проведенных с помощью
такого корректора. Измерялась локализация слухового объекта по глубине п
функции громкости для белого шума. Перед экспериментами сигналы
экспертам не предъявлялись Без корректирующего устройства (пунктирная линия)
в иопн одного телефона (ДТ48) слуховой объект при любой'громкости сигна-
94
ла отмщался «внутри головы». Когда же в цепь телефонов включался
корректор (сплошная линия), слуховой объект ощущался в медианной плоскости вне
головы, хотя и приближался при увеличении громкости. Емн сравнить эти
результаты с кривыми на рис. 78, то можно видеть, что при имитации
громкоговорителя расстояния до слухового объекта в среднем оказываются
меньшими, чем до громкоговорителя. Вероятно, это можно объяснить тем, что кор*
Рис, 81. Электроакустические частотные характеристики разностей уровней
звукового давления и групповых задержек на входе слуховых каналов (а).
Усреднено по 12 экспертам при постоиниом напряжении на источнике звука
(2 В). Сплошпые линии —громкоговоритель «Изофон KSB I2/8> (ф=0°
J5=0°); пунктирные ливни — головные телефоны сБейер DT-48»-
Сопоставление частотных характеристик разности уровней и временпых задержек ушных
сигналов при использовании громкоговорителей и головных тслефопов (б;.
Сплошпые линии — результаты измерений на 12 экспертах, пунктирпые — па
электрическом эквиваленте. Все нэыерепня проводились в эаглушеипой
камере. Числа у кривых указывают, насколько нужно сдвнпуть дапные кривые
для того, чтобы они совпали с измеренными.
ректирующая цепь имитирует не индивидуальные разностные характеристику
а усредненные по показаниям 12 экспертов.
Из экспериментов Лавса следует, что в случае, когда ушные сигналы
оказываются такими же, как в условиях свободного звукового поля, эффект
локализации «внутри головы» не проявляется независимо от вида источника
звука. Значит, появление или исчезновение эффекта определяется только самими
ушными сигналами. (Другие факторы могут только усиливать эффект.
см, гл. 2.5.) Этот вывод подтверждается тем, что в некоторых современных
системах стереофонии, в которых используют искусственную голову с
микрофонами, точно имитирующими уши, эффект локализации «внутри головы» при
использовании головных телефонов обычно не наблюдастси К Если же на нс-
1 Автор убедился в этом на электроакустических системах стереофонии в
Западном Берлине (Кюрер, Пленже и Вклькеис. 1069; Вилькенс, 1971, 1972) и
Геттингене (Дамаске и Вагенер, 1969; Дамаске, 1971; Мнллерт, 1972).
95
к>сственную голову надеть наушники, то у слушателя сразу же возникает этот
эффект- Эффект локализации «внутри головы* возникает не только при
использовании слуховых трубок нти головных телефонов. Известны н другие
системы прослушивания, при которых он также наблюдается.
Исследованию этого явления посвящены работы Шнрмера, 1966; Крум-
бахера, 1%9; Тула, 1970; П лонже. 1971, 1972, Системы источников звука, при
использовании которых часто или почти всегда проявляется эффект
локализации «внутри головы». — это, например, большое число громкоговорителей,
размещенных симметрично относительно медианной плоскости п излучающих оди-
Рис. 82. Расстояние до слухового
объекта в функция громкости
белого шума с коррекцией и без
коррекции в цепи (сигналы
экспертами предварительно ие
прослушивались). Средние н средиеквад-
ратическне значения по
показаниям 27 экспертов, затемненная
заглушённая камера.
паковые сигналы, или два протнвофазио включенных громкоговорителя.
Решающую роль р возникновении эффекта играют ушные сигналы.
Соответствующих исследований ушных сигналов в таких системах пока не
проводилось. Явления, возникающие в случае двух противофазных сигналов,
рассмотрены также в § 3.I.I.
Мы установили влияние спектра ушных сигналов на эффект локализации
«внутри головы». Интересен вопрос, возникает ли это ивленне и при
узкополосных сигналах. Наблюдения показывают, что оно появляется при
достаточно высоком уровне звукового давления ушных сигналов. Впрочем, по этому
поводу есть и другие данные (например, Блауэрт, 1969); Лаве (1972)
указывает, что импульсы Гаусса локализуются по глубине очень неточно п
даваемые в слуховых экспериментах оценки в значительной степени зависят от
представлений, связанных у экспертов со слуховым объектом.
Пленже (1971, 1972) установил, что иа шумовых импульсах с Шириной
полосы 300 Гц и центральной частотой 400 Гц- которые поочередно
прослушиваются через головные телефоны и громкоговорители, показания экспертов о
расстоянии («объект внутри головы* или «громкоговоритель вте головы*)
зависят не от способа подачи звука, а от индивидуальных особенностей
восприятия эксперта. Локализация по гл>бине при нечетко выраженных признаках
ушных сигналов существенно зависит от других факторов: предварительного
прослушивания сигнала, ожидания, привычки, характерных ассоциаций.
В своих последних работах Плепже (1970, 1972) высказывает мысль
о том, что в отношении локалнзусмости «внутри головы» предварительное
знакомство со звуковым событием имеет куда большее значение, чем это
предполагалось ранее. Для подтверждения этого он пропел следующий
эксперимент. 34 эксперта, имевших опыт в оценке удаленности слуховых объектов,
находились в звуковом поле Через некоторое время после того, как
эксперты вслушались в звуковую картину, в нее с помощью громкоговорителя,
удаленного на 2 м, кратковременно вводились дополнительные сигналы (речь нлн
музыка с реверберацией и без нее). Этот дополнительный слуховой объект
всегда локализовался экспертами либо в «самой голове», либо в
непосредственной близости. Отсюда Пленже делает вывод, что эффект локализации
«внутри головы» возникает всегда в тех случаях, когда эксперт ничего (или
почти ничего) не знает об источнике звука н помещении, в котором
воспроизводится звук, т- е. когда слушатель как бы обегкур<шен слуховым объектом.
96
k Сам В
Он предполагает также, что необходимая информация об источниках звука
и помещении фикскрустси оперативной памятью и при смене акустической
среды стирается* после чего память может фиксировать новую информацию.
2.4. ОЦЕНКА СЛУХОМ РАЗЛИЧНЫХ УШНЫХ СИГНАЛОВ
В гл- 2 3 рассмотрен случав, когда источник звука расположен в медиан*
ной плоскости и. следовательно, когда ушные сигналы почти одинаковы*
Тогда слуховой объект локализуется в медианной плоскости. Теперь
перейдем к более общему случаю, предполагая, что источник звука расположен
в пространстве слева или справа от медианной плоскости. В этом случае бн*
науральные сигналы уже не одинаковы, а отличаются между собой в
зависимости от направлении к источнику звука н расстояния до него. Как было
показано в гл. 2.2, отношение частотных характеристик двух ушных
сигналов описывается бннауральной функцией передачи
A(f) = \A(f)\e-lbifi- (40)
Результаты измерение функции передачи МП для некоторых случаев
приведены на рис. 56, 57.
Считается, что информация, по которой слуховой объект локализуется
в боковых направлениях (слева или справа), выделяется преимущественно
из бннауральных различий ушных сигналов. Есть основание предполагать,
что слух оценивает не все, а лишь определенные хорошо обнаруживаемые раз*
личня, выделяя из них необходимую информацию. Существуют два
следующих класса таких различий:
1. различия времени прихода бннауральных сигналов или их
составляющих могут быть описаны фазочастотной характеристикой 6(f). Их будем на*
эывать бииауральиыми временными различиями сигналов,
2. Различия ушных сигналов или их составляющих по среднему уровню
звукового давления характеризуются абсолютной величиной функции
передачи A(f). Их будем называть вмплитудными различиями или различиями по
уровню.
Для того, чтобы их анализировать раздельно и независимо друг от друга,
необходимо обеспечить всевозможные комбинирования бннауральных
сигналов, которых в нормальных условиях не бывает. Например, получить два
сигнала с одинаковым уровнем звукового давления, но сдвинутых одни
относительно другого во времени. В свободном звуковом поле достичь этого
невозможно. Для таких исследований почти всегда применяют головные
телефоны- Способ передачи различных бннауральных сигналов с помощью головных
телефонов называется днхогнческнм. Выше говорилось о том, что при
слушании через головные телефоны слуховой объект локализуется «в голове» нлн в
непосредственной близости от нее. Это обычно имеет место и в слуховых
экспериментах с днхотнческой подачей сигналов. Поэтому при проведении
экспериментов перед экспертами всегда ставится конкретная задача —
оценивать боковые смещения слуховых объектов вдоль оси (ушная ось),
соединяющей слуховые каналы. Функциональная взаимосвязь между измеренными
таким способом боковыми смещениями слухового объекта и признаками
бннауральных сигналов называется латерзлнэацией (в отличие от локализации»
определение которой дано в гл. 2.1). Првмой взаимосвязи между
литерализацией и локализацией, благодаря которой каждому положению точки на
ушиой оси соответствовало бы определенное направление иа слуховой
объект, не существует (Джеффри и Тейлор, 1961). Из рпс. 83 вядно, что боковое
смещение слухового объекта при постоянном направлении зависит от
расстояния до источника звука.
Слуховые эксперименты но латералнэацнн позволяют судить о
способности слуха оценивать бниауральные различия сигналов. По результатам этих
экспернментои можно строить гипотезы о процессах формирования ощущения
направлении иа слуховые объекты и использовать их для изучения
пространственных свойств слуха в свободном звуковом поле. Имепно поэтому
остановимся подробнее на днхетическнх исследованиях.
7—810 97
Методы измерения боковых смещений слуховых объектов очень схожи
с рассмотренными выше методами измерения локализации. Так, например,
латералнэация оценивается тоже по единой шкале нлн сравнением с
результатами оценки неподвижного или перемещающегосн стандартного слухового
объекта. Измерении размывания латералнзации также проводятся метода*
ми, аналогичными локализации, т. е. путем определения таких изменений рас*
емвтриваемых признаков бииауралъяых сигналов, которые вызывают
минимально заметные изменения латералнзации- В этой связи особо укажем на
часто применяемый метод установления середины (нулевые боковые смеще-
Рис. 83. Зависимость боковых
смещений слухового объекта от
направления и расстояния-
Су гнв л 1
Сигнал Z
Рнс. 84. Метод нулевого сме-
щення.
иня), так называемый метод нулевых перемещений, разработанный Кикучи
в 1977 г. Он состоит в периодическом перекрестном переключении
электрических сигналов на головных телефонах (рис. 84): сначала сигнал /—
телефон I, сигнал 2 па телефон II, затем сигнал / — на телефон II» сигнал 2— на
телефон ] и т. д- Если при этом слуховой объект не ыеияет места, то это
значит, что найдено его среднее положение.
2.4.1. Бннауральные временные различия
В основу рассуждений положим частный случай, когда абсолютное
значение бннауралыюй функшш передачи не зависит от частоты и равно
единице, т. е. будем считать, что уровень звукового давления обоих ушных енгна*
лов одинаков.
Мыслимые при этих условиях различия сигналов могут быть описаны
фазочастотиой характеристикой 6(f). Как было указано в § 2.23, вместо фа-
зочастотной характеристики можно без потери информации задавать также
частотную характеристику фазовой задержки T*(f)=b(f)/2n/ или частотную
характеристику групповой задержки Trp—db(f)'2nft т. е. справедливо
b(fl = T*tf).2n/ (4|)
и
b(f)=j Trp(v).2ndv + 6<fo).
(42)
Для урапнения (42) дополнительно необходимо задать бннауральную
разность фаз при любой частоте сигнала f0.
Бииауральные различия енгналон, которые могут быть описаны фазовой
задержкой, состоят, очевидно, во временных взаимных сдвигах двух
сигналов или некоторых их составляющих. Иногда их не совсем строго называют
«бинауральныын временными различиями» ушных сигналов. По мнению боль*
шннства авторов, бииауральные временные различия являются важнейшими
признаками спгналов, определяющими положение слухового объекта в
боковых направлениях. Первые гипотезы высказывались еще несколько деся*
98
тилетнй тому назад, Приверженцами так называемой «временной* теории
направленного слуха были Релей (1907); Маллок (1908), Клемм (1914. 1918).
Классические вклады сделаны Хорибостелем н Вертхаймером (1920), а также
Бекеши (1930). Фаэочастотные характеристики, измеренные в свободном
звуковом поле Ь(б, <р, г, /). довольно сложны. В экспернментак латералнзацни»
описанных ниже, моделировались упрошенные характеристики, поддающиеся
теоретическому анализу. Поэтому эти эксперименты имеют искусственный
характер, и, переноси полученные в них результаты на «естественный»
пространственный слух, следует быть весьма осторожными.
\рМ
Левое уха
№
п
Левое у*о
Mf)
Правое ухо
p(t) Правое ухе
и
ад
\b(f)
V'^V)
L
b(f)=18Q
5.W
,yfl
a)
f)
Рис. 85. Примеры бннауральиых аременпых задержек.
сдвиг по времени при постоянной фазовой задержке; 6 —
инвертирование при горизонтальной фвчочастотноЯ характеристике.
Простейший случай бниауральиой аременнбй задержки состоит в том, что
временные функции двух сигналов, совершенно одинаковые по форме,
разнесены во времени на определенный интервал (рис. 85. а). Для этого
необходимо, чтобы были одннановымн задержки всех составляющих запаздываю*
щего сигнала относительно опережающего. Таким образом, функция бннау-
ральиой передачи должна удовлетворять требованию т*(/)— const, н,
следовательно,
6 (/) = 2л/тф (/) = 2n/.const - (43)
Следовательно, чтобы без искажений сдвинуть сигнал по времени, сдвиг
по фазе должен увеличиваться прямо пропорционально частоте.
На рнс. 86 схематически показана установка для проведения слуховых
экспериментов» с помощью которой можно получить два бннауральиых
сигнала и без искажение сдвинуть один относительно другого во времени. Один н
тот же сигнал подается на два ука через две линии задержки, время
задержки которых может раздельно изменяться. Практически такие лнннн задержки
можно создать либо акустически (слуховые трубки разной длины, открытые
звуковые каналы переменной длины, проходя по которым звук поступает к
уху), либо электрически (электрические линии задержки, устройства
задержки, устройства задержки с магнитной лентой, регистры сдвига, накопители
на магнитных сердечниках н т. д.).
Если линии задержки создают одинаковые сдвиги, то слуховой объект
поместится точно в медианной плоскости эксперта. Если а одной из линий
изменить задержку, то слуховой объект сместится в сторону того уха, к ко*
торому сигнал приходит раньше. Так, создавая искусственно временные за-
99
держкн между бннауральными сигналами, можно создавать эффекты
боковых смещений слухового объекта.
Проще всего в этом можно убедиться на следующем известном
эксперименте: в оба уха вставляют концы одной резиновой трубки длиной
приблизительно | м. Если ударить по трубке точно п ее середине, то слуховой объект
локализуется в центре головы. Если ударять по трубке в других местах, то
слуховой объект будет смещаться в сторону того уха. к которому точка
удара ближе. Значение бокового смещения слухопого объекта увеличивается
почти линейно до тех нор. пока разность участков трубки до обоих ушей не
Рис. ее
tjreOa раньше •+$-*-СлвОапоз)
^500 -1000-500
О 500 1000 1500
МКС
РИС, B7
Рис. 86. Схема получения постоянной бинауральной временной задержки.
Рис 87» Боковое смещение слухового объекта в функции фазовой задержки
сигналов. Кривая справедлива для импульсных сигналов (5 экспертов,
громкость от 30 до 80 фон, по измерениям Тула и Сойерса, 1965).
t
достигнет приблизительно 2] см. Этот путь соответствует задержке звука на
630 мкс. При такой задержке между бинауральными сигналами боковое по*
Ложение слухового объекта оказывается таким, как при слущанин одним
ухом. При дальнейшем увеличении бинауральной задержки увеличение
бокового смещения объекта замедляется н при задержке 0,8—] мс прекращается.
В немецкой литературе разность пути 21 сы часто называется постоянной
Хорибостеля — Вертхаймера, хотя известно, что эта величина не является
константой, а может зависеть от уровня звукового давления и рода сигнала.
Физический сиыел этой величины а том, что путь длиною 21 см приблизительно
соответствует максимальной разности путей для звука сбоку. Однако, как
показано в § 2-2.3, отсюда не следует, что при угле прихода звука, равном
90°, бинауральная задержка фазы составила бы 630 мкс независимо от часто*
ты. В действительности дело обстоит гораздо сложнее.
В последнее время проводились тщательные измерения боковых смещений
слухового объекта в функции независимого от частоты фазового сдвига для
различных типов сигналов. Такие измерения проводили Тисе (1962). Сойерс
(1964). Сойерс и Тул (1964. 1965).
На рис» 87 приведена типичная кривая латералнзацни шумовых
импульсов (щелчков), которая справедлива и дли других коротких сигналов —
шумовых или речевых- По ординате отложены значения боковых смещений
слухового объекта, оцениваемых экспертами по линейной шкале. Нуль шкалы
соответствует центру головы, максимальное отклонение характеризуется
цифрой 5, соответствующей дислокации слухового объекта у самого входа
слухового канала* Ход кривой до значений Тф=630 мкс линеен.
Итак, слух должен обладать способностью с большой точностью
определять моменты появления,импульсных составляющих ушных сигналов. Если
попытаться объяснить механизм такого детектирования, то наиболее просто
\
1
*
4
100
«го можно представить как «отпирание» слуха в моменты, когда уровень
данного ушного сигнала превышает определенный порог. Следовательно,
момент «отпирания» определяется тем участком фронта сигнала, при котором
имеет место это превышение.
Для наших целен такая модель вполне приемлема, если дополнительно
учитывать, что мы рассматриваем внутреннее ухо как анализатор гармоник,
в котором ушной сигнал грубо разделяется иа спектральные полосы. Таким
образом, для определения момента прихода сигнала решающим оказывается
превышение порога не всем спектром, а лишь наиболее выраженными его
составляющими. Кроме того, предполагается, что слух предпочтительно или
исключительно оценивает фронты сигналов, соответствующие уменьшению
давления, т. е. разрежению аоздуха у барабанной перепонки. Это
предположение было сделано на основе анализа физиологических свойств
внутреннего рда. Справедливость этого предположения подтверждена слуховыми
Экспериментами Фланагана, Давида и Уотсоиа (1962, 1964), а также Тула и
Сойерса (1965).
В своих экспериментах эти авторы предлагали прослушивать импульсы,
подававшиеся на левое н правое ухо со сдвигом фазы иа 180° (см. рис. 85,6).
Было установлено, что слуховые объекты, вызываемые разнополярными
импульсами, локализуются менее точно, чем синфазными, хотя при этом н
возникает доминирующая составляющая, отклоняющаяся в сторону. Если бы
внутреннее ухо одинаково реагировало на положительные и отрицательные
фронты сигналов, то положение и протяженность слуховых объектов при
синфазных и противофазных импульсах сохранялись бы неизменными. Боковое
отклонение слухового объекта прн разнополяриых импульсах, наблюдавшееся
в экспериментах Фланагана н др. (1964), было точно таким же, как при одно-
полярных импульсах с бннауральной задержкой иа 350 мкс. Более глубокий
анализ формы сигнала во внутреннем ухе показал, что самой выраженной в
спектре рассматриваемого сигнала была составляющая с периодом 700 мкс
(рис 88). Таким образом, бинауральнын сдвиг фазы иа 18СГ соответствовал
здесь точно ЗБО ыкс. Слуховой объект отклонялся в ту сторону, с которой
раньше появлялся фронт сигнала, аналогичный спаду давления.
Объяснить ослабление локализации слухового объекта в случае бинау-
ральиого сдвига сигналов на 180° можно, используя характеристику фазовой
скорости в системе с постоянным фазовым сдвигом (см. рис 85, б).
Спектральные составляющие одного сигнала оказываются по-разному сдвинутыми
по фазе относительно составляющих другого сигнала. Поэтому слуковой
объект распадается иа составляющие различной высоты, которые имеют
разное боковое отклонение, вызывая впечатление расширения объекта в
пространстве. Это легко распознаваемое кажущееся расширение слухового объекта
используют на практике как простой способ фазировании сигналов
громкоговорителей стереофонических установок (о других проявлениях неправильной
полярности сигналов иа громкоговорителях стереофонических установок
см. $ 3.3.1). Допуская, что под влиянием частотно-зависимого бинаурального
сдвига фаз слуховой объект может распадаться иа составляющие в
пространстве, мы одновременно предполагаем, что слух в состоянии распознавать и
оценивать спектральные составляющие ушных сигналов по бннауральньш
временным сдвигам. Справедливость этого предположения убедительно до*
казали Сойерс (1964); Тул н Сойерс (196Б).
В упомянутых экспериментах иа оба уха экспертов подавалась
последовательность импульсов с периодом следования 6 мс Бниауральная задержка по
фазе была независимой от частоты, и ее можио было регулировать.
Оказалось, что в этих условиях эксперты различали несколько одновременных
слуховых объектов, которые, очевидно, соответствовали гармоникам бинаураль-
ных сигналов. В зависимости от фазовой задержки изменялось н боковое
отклонение каждого слухового объекта. Типичные характеристики латералн-
зации основного тона и второй гармоники показаны иа рис. 89 (схематически
по Тулу и Сойерсу, 1965). Обе кривые имеют периодический характер,
функция литерализации второй гармоники имеет частоту, вдвое ббльшую частоты
основного тона. Периодический характер кривых объясняется ниже при
рассмотрении латералиэацни чистых тонов.
101
Вопросы латералиэацни чистых тонов (стационарные тоны без переходных
процессов) при бинауральных сдвигах фаз в литературе описаны довольно
подробно, хотя зачастую (даже в последнее время) трактуются неверно (Ре*
лей, 1907; Ленхардт, i960; Эльперн и Иаунтон, 1964), Здесь мы ограничимся
рассмотрением современных общепринятых представлений (Баулкер, 1907;
Ха/шерсон, 1922; Хорнбостель, 1923» 1926 и др.).
Если исходить из представления о том, что реакдня внутреннего уха
наступает в момент, когда сигнал превышает некоторый порог (см. выше), то
применительно к слушанию чистого тона такой момент наступает 1 раз за
период Бннауральиый временной сдвиг иежду этнмн точками для двух ушей
Рис 68 Рнс. 89
Рис, 88. Форма сигнала (по осн ординат отложена амплитуда) в точке
максимального возбуждения внутреннего уха.
Рнс. 89. Характеристики латералнзацнн основного тона н первой гармоники
последовательности импульсов, период 6 мс» частота 168 Гц.
/ — позже; 2 w слева раньше; Л —первая гарыонвка; 4 ■— основной тон.
может быть определен двояко в зависимости от того, какое ухо (левее или
правое) считается получившим звук первым (рис 90).
Здесь сразу же напрашивается предположение о том, что слух,
регистрируя зту двузначность, вызывает ощущение двух объектов. В
действительности так Оно и есть, но дополнительно а действие вступает закон
превалирования ближнего и меднаниой плоскости слухового объекта (который
соответствует меньшей бинауральной временной задержке). При бинауральной
сдвиге сигналов приблизительно на полпериода слуховые объекты четко
различают и неопытные слушатели. Иногда, правда. Соковое отклонение
ошибочно оценивается как нулевое* или описывается боковое положение одного из
слуховых объектов.
Ввести ясность адесь позволяет характеристика латералнзацнн тона
600 Гц, опубликованная Сойерсоы а 1964 г. (рис. 91). Из рисунка ввдно, что
прн бинауральных сдвигах фаз иа 180° слухом ощущаются два объекта. Если
построить кривую средних боковых отклонений, то она получит вид
периодической кривой, как показано на рис 87. Информация о возникновении двух
объектов прн таком усреднении теряется. По-видимому, в этом и кроется
причине того, что по некоторым данным (они появляются и в последнее аре-
мя) максимум бокового Отклонения наступает прн бинауральном сдвиге
на 90°.
Ввдие указывалось, что полное боковое отклонение слухового объекта
наступает при бинауральной фазовой задержке 630 икс Если иметь в виду,
что доминирующими являютси слуховые объекты, соответствующие меньшим
временным сдвигам, то приходим к выводу, что полное отклонение слухового
объекта на чистых тонах достигается лишь в случае, когда полупернод тона
102
не меньше 630 мкс. т. е. когда его частота не превышает 800 Гц, На частотах
выше 800 Гц достигаемое максимальное отклонение слухового объекта
становится все меньшим. Кроме того, оно наступает утке не при Тф=630 мкс,
апрнтф=772.
Сюда же, вероятно, можно отнести и другой эффект, уменьшающий
максимально достижимое отклонение слухового объекта с увеличением частоты.
Оказывается, что клетки внутреннего уха, отреагировавшие на данный
сигнал, в течение I—2 мс остаются невосприимчивыми к следующему
возбуждению (время невосприимчивости). Если периоды превышения порогов
сигналами меньше времени
невосприимчивости, то чясло импульсов
нервного возбуждения за время
каждого превышения
скачкообразно уменьшается Согласно иссле-
шпатгиям Стсненсн и Давида
(1938) это происходит на частотах
сигнала около 800 н 1600 Гц-
12
Слвва опережение
За wirtSwi/e
-Я
-л/2
-т/2
Ъ
Рнс. 90. Бннауральные временные
различия для двух сдвинутых во
иремеин периодических процессов
(двузначны).
Рис, 91, Кривая латералнзации тона
600 Гц (точками показаны оценки
экспертов, кривой — усредненные
данные).
Имеющиеся в литературе сведения об экспериментах по латералнзации
чистых тонов однозначно подтверждают описанное резкое уменьшение
отклонения слуховых объектов на частотах выше 800 Гц. На частотах выше 1,6 кГц
явленно бокового отклонения слуховых объектов, как правило, не
наблюдается. Наиболее просто это доказывается существованием так называемых би-
науральиых биении — эффекта, который, как утверждают, был обнаружен
Томпсоном еще в 1887 г. Затем он наблюдался Петерсоном (1916),
Стюартом (1917), Хорнбостелем (1923, 1926) и в последнее время изучался Перро
и Нельсопом (1969, 1970). Эффект состоит в следующем. Если к ушам чело*
века подвести два тона различной частоты (разность частот должна быть
небольшой), то слуховой объект «будет колебаться» внутри головы из
стороны в сторону с разностной частотой На частотах выше Кб кГц эффект
полиостью исчезнет.
На рнс. 92 приведены результаты измерений, проведенных Шерером
в 1959 г. Его эксперты должны были обнаружить введение бннауральной
фазовой задержки в 20 мкс. Как и ожидалось, для чистых тонов с повышением
частоты процент правильных ответов постепенно уменьшался. На частоте
сигнала около 800 Гц число правильных ответов стало меньше 50%, а иа
частотах выше 1,6 кГц правильных ответов не было вообще. Для
частотно-модулированных тоиов (девиация—100 Гц, модулирующая частота—8 Гц)
результаты были такими лее, но спад кривой начинался выше 1,2 кГц.
Совершенно по-нному обстоит дело в случае октавных шумов или
тональных импульсов. Здесь боковые отклонения на частотах выше Кб кГц
распознаются не хуже, чем иа низких частотах. По-видимому, иа этих
сигналах слух в состоянии распознать бннауральные различии по таким крите-
103
рням, которых нет у чистых тонов и биений Такими критериями могут быть
бннауральные сдвиги огибающих сигналов.
Рассмотрпм подробнее роль бинауральных временных сдвигов огибающих
в пространственных свойствах слуха. Эксперименты могут быть построены
Рнс. 92, Распознаваемость бниау-
ральных фазовых задержек (в
процентах) в фупкцнн частоты для
разных сигналов, ] эксперт.
1 — чнстыВ тон: 2 — чястотко-нодулкро-
_- 1 -■ 1 I . —t ванный тон; Л —тональные импульсы: 4 —
ZOO 600 1ZO0 2W0 $800 Гц сктавный шум.
следующим образом. Эксперту подаются два сигнала (по одному на каждое
ухо) с синфазными несущими, огибающие которых сдвинуты во времени.
Такие сигналы можно получить от двух амплитудных модуляторов (рис. 93)'.
С помощью подобной установки проводили эксперименты Лики, Соиерс и
Черри (1958). Бергер (1965), Сакан и Иное (1968). Несущими колебаниями
служили тоны различной частоты, огибающими—тоны илн узкополосные
шумы с частотами до Кб кГц, а также импульсы Гаусса.
Рассмотрим случаи, когда частота несущей больше 1,6 кГц. Во всех этих
случаях боковое отклонение слухового объекта в функции сдвига огибающих
наблюдается четко. Кривые латерализации имеют точно такой же вид, как
если бы сдвиг получ&л весь сигнал. Это служит подтверждением того, что
на сигналах без спектральных составляющих до 1,6 кГц слух не реагирует на
временные сдвиги «микроструктуры» сигналов, а оценивает только
огибающую. Более того» ограниченный в прострапстве слуховой объект возникает
даже тогда, когда ушные сигналы совершенно различны» но огибающие
одинаковы. Шуберт и Верннк (1969) показали это для двух некоррелированных
шумовых сигналов, модулированных по трапецеидальному закону. Если в
качестве испытательных сигналов служат два чистых тона различной частоты,
модулкроааниых по одному закону, то ощущение единственного слухового
объекта существует до тех пор, пока разность частот сигналов не превышает
определенного порогового значения (Ебата и Соне, 1968; Перр, Врнггс и Пер-
ро, 1970). Если же частоты сигналов различны, то слуховой объект
распадается на два» одни из которых воспринимается левым ухом, другой —
правым.
Отсюда следует, что оценке подвергается огибающая не всего сигнала.
Сначала внутреннее ухо с доступной ему разрешающей способностью
разделяет спектр сигнала на отдельные полосы и затем оценивает огибающие
каждой полосы. Ощущение целостного слухового объекта создается, очевидно,
лишь в случае, когда временные сдвиги огибающих совпадают во всех
выделенных областях спектра.
При слушании в открытом звуковом поле, когда звук падает сбоку,
взаимно сдвинутыми во времени оказываются и несущие двух сигналов и их
огибающие, хотя сдвиги, как правило» различны. Для узкой спектральной
группы, как, например, у амплитудно-модулированного сигнала (рнс 94),
временной сдвиг несущей вызывается фазовой задержкой, а сдвиг
огибающей — групповой задержкой на частоте несущей. Обычно бннауральные
фазовая н групповая задержки неодинаковы.
1 Приведенное в начале пара рафа предположение о том, что
бннауральные временные сдвиги могут быть описаны только фазочастотной функцией
b(f), в дан ом случае, вообще говоря, несправедливо, так как амплитудные
модуляторы представляют собой нелинейные системы.
104
Для ушных сигналов, содержащих составляющие выше 1,6 кГц, никаких
противоречий ис возникает. Латералнзация происходит путем оценки
огибающей. По-ииому обстоит дело, когда песущая содержит составляющие
только ниже 1.6 кГц. Влияет ли огибающая на результат латерализацин, в
Несущее
колебание
Амплитудный
модулятор
Огибающая
it
т
■* Слвда
ЯеВоеухо
Амплитуднь и
модулятор
л
В видающая
- -*- Справа
Г
_j
ПраВое ужо
Рис. 93. Получение двух сигналов со сдвинутыми во времени огибающими и
синфазными несущими.
0,* Qfi08 7 V 2 к ц ь
Ркс 94
Ряс. 95
Рис 94 Раз л и ные бннауральные временные задержки для колебания
несущей частоты и огибающей.
Рнс. 95. Порог смещения латералнэации А(т=0)»шл в случае, когда между
Сииауральныыи сигналами нет временного сдвига (А/=0); чистые тоны и им-
п>чьсы Гаусса шириной в одну частотную группу; 5. 6 экспертов,
громкость 50—60 фон.
/ —несущщ; 2»огяб ющвя; 3 — полный сигнал; 4 — чистые тоны.
данном случае зависит от формы огибающей. Сакаи и Иноуэ (1968) сообщают,
например, что при тоне 500 Гц, модулировапном по амплитуде сигналом
200 Гц. эксперты ощущают три слухових объекта, соответствующих
составляющим 300, 500 н 700 Гц. Влияние огибающей при этом не обнаруживается.
Если же в спектре огибающей содержатся составляющие высших частот (для
сигналов с крутыми фронтами, скачками и т. д.), то сдвиги огибающей на-
105
чннают оказывать свое влияние и при несущих меньше 1.6 кГц (Бергер, 1965;
Шуберт и Вернин, 1969), Детрндж (1961) указывает, что когда спектр ушных
сигналов содержит составляющие ниже и выше 1,6 кГц, а бинауралъные
временное сдвиги огибающих и несущих различны, то слуховой объект
распадается на две части. Однако доминирующей здесь оказывается та часть
слухового объекта, которая обусловлена сдвигом огибаюшей (см. § 2.4.3). Еслк
спектр огибающей содержит более или менее выраженные составляющие
ннже 3—4 Гц. то слуховой объект кажется движущимся (Блауэрт. 1970).
Дислокация объекта в каждый данный момент времени зависит от
мгновенного значения бинауральной разности звукового давления. Для того
чтобы можно было сравнивать значение для латералнэацин временных сдвигов
с различиями других параметров сигналов, необходимо оценить
«чувствительность» слуха к бинауральным временным различиям. Для этого измеряют так
называемый порог смещения латералнэацин, представляющий собой
минимальное изменение бииауральных фазовой или группой задержек (или
сдвига по фазе), вызывающих боковые отклонения слухового объекта.
Некоторые результаты нэнереннй порога смещения латерализацнн в
случае неискаженной временной задержки ушных сигналов дли слуховых
объектов в медианной плоскости А(тф=0)Нвп приведены в табл. 4-
На рис. 95 приведены кривые порога смещения латералнэацин чистых
тоиов в фуикцнн частоты, полученные Клумпом и Эйдн в 1956 г., а также
Звислоцкн н Фельдманом в 1956 г. На рисунке приведены также результаты
намерений для импульсов Гаусса полосой в одну частотную группу *.
полученные Бергером в 1965 г. При измерениях временной сдвиг получали либо
только несущая, либо огибающая, либо весь сигнал. Видно, что при сдвиге несущей
крнвая обрывается на частоте 1,5 кГц, что характерно и для чнетых топор.
Оценка слухом огибающей становится заметной уже на частоте несущей
500 Гц и с ростом частоты становится точнее. При неискаженном сдвше
всего сигнала четкая латералнэация наблюдается во всем диапазоне частот.
Кпрнкэ и др. (1971) обнаружили, что для полуоктавных шумов порог
смещения латерализацнн узелнчивается почты линейно от 35 икс на частоте 400 Гц
Таблнца 4
Автор, год
Bavjucep. 1908
Клемм. 1920
Г«п, 1922
Клумп. 1953
Клумп и Эйдн,
1956
Холл. 1964
Гершковнч и Дур-
лах, 1969
нк
Вид сигнала
Тоны
Щелчки
Данных нет
Топы и шумы
Щелчки
Последовательность
щелчков
Шумы:
широкополосный
150—1700 Гц
426—600 Гц
410—440 Гц
2400—3400 Гц
3056—3344 Гц
Щелчки
Тон, 500 ГЦ
Уровень громкости
приближенно
Данных нет
То же
» »
Оптимальный
■
60—80 фон
■w -j- v
■
80 фон
50 фон
Порог
смещения
латерализацнн. икс
7—14
2—]0
Около 30
6—12
28
]]
10
9
14
19
44
62
20—50
И,7
1 О понятии «частотная группа» см. Цвиккер и Фельдкеллер «Ухо как
приемник информации». Связь, 1971.
106
до 65 мкс иа частоте 4 кГц (3 эксперта* громкость сигнала около 50 фон).
Пост. Витыан и Грин (1971) при иэиерекиях иа щелчках, спектр которых
ограничивался фильтром, обнаружили, что А(тф—0)мии увеличивается, когда
нижняя граничная частота фильтра больше 800 Гц, т. е- когда сигналы не
содержат низкочастотных составляющих (3 эксперта, громкость около
70 фон).
Эльфнер и Тоиснк (1968) показали, что точность оценки огибающей при
Литерализации сильно зависит от крутизны фронтов сигнала. Онн провели
следующий эксперимент. На два уха эксперта с помощью головных телефонов
3D
тс
го
16
I
I
ч
^н
1
-—н
D 1 Ч- 1В 64 250 10004000 мС
dfcp-flfcau,
60
МКС
40
ZD
s
I
I
0
го
W 60 дБ в0
Рис. № Рис 97
Рис. 96. Зависимость порога смещения латералиэации А(тф=0)ыии от
длительности измерительных сигналов. Эксперименты проводились с
широкополосными шумовыми импульсами (/и*нс=5 кГц), громкость около 65 фон, 5
экспертов.
Рис. 97. Зависимость порога смещения латералнзацни Д(Тф=0) нир ОТ урОВНЯ
звукового давления измерительного сигнала — тона с частотой 500 Гц, 8
экспертов [по данным Звислоцки и Фельдмана (1958), а также Гершковича и
Дурлаха (1969)].
еннфазно подавался чистый тон с плавно нараставшим фронтом (время
нарастания от 10 до 250 мс). Сигналы каждого нэ телефонов включались в
разные моменты времени (создавался бинауральный временной сдвиг).
Результаты показали, что порог смещения латералнзацни зависит от длительности
нарастания сигналов. На сигналах от 600 до 6000 Гц порог смещения,
латералиэации изменялся при изменении длительности нарастания фронта от 6 до
38 мкс. Одни эксперт при длительности израстания фронта 250 мс вообще не
смог дать показаний.
До енх пор речь шла о смещении латералнзацни слухового объекта
вблизи медианной плоскости. При боковык отклонениях объекта, вызываемых
временными сдвигами до 630 икс, субъективная четкость объекта не
ослабляется. Поэтому можно считать, что в указанных пределах мало изменяется
и порог смещения латералиэации. Соответствующие эксперименты были
проведены Гершковичем и Дурлахом в 1969 г., а также Кэмпбелом в 1959 г. Герш-
ковнч и Дурлах использовали той 500 Гц, Кэмпбел — низкочастотные
шумовые импульсы (граничная частота 1,3 кГц). В обоих случаях было
установлено, что при увеличении бинауралъиой фазовой задержки от 0 до 600 мкс
Атфыпв также увеличивается, достигая удвоенного зпачения.
В заключение укажем еще на два важных свойства смещения
латералнзацни при временных сдвигах бпиауральиъпс сигналов. Они состоят в том, что
порог уменьшается при возрастании уровня сигналов н при увеличении их
длительности. О первом свойстве свидетельствует кривая иа рис. 96,
полученная для тона 500 Гц (по Тобиашу и Церлипу, 1959; Хауггасту и Пломпу»
107
1968). Такая лес зависимость получена н для коротких импульсов давления-
(Холл, 1964). Второе свойство иллюстрирует кривая на рис. 97. Оно было
обнаружено также Клумпом и Эйди в 1956 г. (см. табл. 4). Попытки объяснить
этн свойства сводится к тому, что и повышение уровня и увеличение
длительности сигналов приводит к увеличению чкеда импульсов возбуждения
нервной системы.
2,4.2- Бинауральные разности уровня
В настоящем параграфе рассматривается влпяпие таких признаков
бннауральных различий сигналов, которые могут быть описаны модулем
функции передачи \А (f)] или разностью уроппей звукового давления
20 log \A (f)|. Исследования строятся на следующем эксперименте. На оба
уха эксперта подается одни и тот же сигнал* Последовательно с каждым те-
Рис. 9S Рис. 99
Рис. 98. Способ создания бннауральной разности уровней эвухового давления^
Рнс. 99. Боковое смещение слухового объекта в функции бннауральной
разности уровпей сигнала. Широкополосный шум (отрезки с кружочками в
центре) и тон 600 Гц (точки), 4 эксперта, громкость 30—50 фон.
лефоном включается аттенюатор, с помощью которого можно изменять
амплитуду данного сигнала, получая два сигнала с различными уровнями
звукового давлепия (рнс. 98).
Если эатухапне аттенюаторов одинаково, то слуховой объект лоцируется
в медианной плоскости эксперта. Если же изменить амплитуду одного из
сигналов, то слуховой объект переместится к уху, получающему сигнал
большей амплитуды. Следовательно, эффект бокового отклонения слухового
объекта может вызываться изменениями бннауралыюй разности уровней
ушных сигналов. Это явление лежит в основе так называемых сиитененвност-
ных» теорий направленности слуха1— самых старых теорий сл>ховых ощу-
щсетий. Сторонники этих теорий (Релей, 1877; Штейн хаузер, 1877; Томпсон,
1882; Мацумото, 1897; Пирс, 1901; Штефаиинн, 1922, Крайдл н Гачер. 1923)
считвлн, что бинауральные разности уровней звукового даадення
—важнейшие, если не единственные факторы, вызывающие ощущение отклонения
1 Поскольку здесь понятие «интенсивность* используется не в том смысле,
который ему придается в акустике, то впредь ми его применять не будем.
108
слухового объекта. Как сейчас известно, в действительности это ие так, хоти
не вызывает никакого сомнении тот факт, что свою роль в формирований
пространственных свойств слуха разность уровней определенно играет.
Разность уровней ушиых сигналов Д£(С, <р, г, />, возникающая в
свободном звуковом поле, зависит от частоты. Однако в описываемых экспериментах
по латерализацин эта завися и ость ие учитывается. Ощущения боковых
отклонений слухового объекта исследовались только в зависимости от частотно*
независимых разностей уровня (рис. 98). Это обстоятельство следует иметь
в виду при анализе и обобщении результатов, например при малых уровнях
звукового давлении, когда составляющие одного ушного сигнала ниже
слухового порога, а другого — еще воспринимаются слухом (см. рис 73). Кнтц
(1953) показал, что если бипауральная разность уровней лежит а пределах
15—20 дБ, то слуховой объект может лоцнроваться «полностью сбоку» при
любой частоте сигнала. В условиях локализации «внутри головы» это
соответствует положению слухового объекта у уха, получающего сигнал с боль*
шнм уровнем. Как показали Пниейро и Томии (1959), аналогичное явление
наблюдается и на импульсах белого шума или низкочастотном шуме (верхняя
граничная частота 1,2 кГц) при бниауральиой разности уровней 10 дБ.
Однако к этим даииым следует относиться с определенной осторожностью» по*
скольку, как отмечают все авторы, исследовавшие латералнзацню, если раз*
кость уровней превышает 8—10 дБ. то уменьшаются ширина слухового
объекта и, следовательно, зона литерализации. Поэтому измерить предельную
разность уровней, соответствующую субъективной оценке «полностью сбоку»,
весьма трудно (Бекеши, 1930; Сойерс, 1964).. До тех пор, пока не
достигнуто ощущение «полностью сбоку», отклонения слухового объекта линейно эави*
сят от бинауральной разности уровней.
На рис. 99 показаны результаты измерений на шумовых импульсах и
импульсах тона 600 Гц (Сойерс, 1964). Отклонения оценивались по линейной
шкале, за О принималась точка в центре головы, точка 5 соответствует
отклонению объекта до ахода в слуховой канал.
При постоянной бинауральной разности уровней латсралнзацня чистых
тонов зависит от частоты сигнала. Федерсен н др. доказали это
экспериментами, проводимыми методом акустического эталона. Своим экспертам они
ставили задачу совмещать слуховой объект, перемещающийся под шдаяннем
разности уровней, с акустическим эталоном — ориентиром. Измерения проводили
с чистыми тоиамн, акустическим ориентиром служил шум (полоса от 100 до
3000 Гц).
Днслокацпя акустического ориентира изменялась путем ввода Сниаураль-
ных временных сдвигов. Результаты эксперимента приведены иа рнс. 100, из
которого видно, что в районе 2000 Гц разность уровней, необходимая для того,
чтобы вызвать определенное отклонение слухового объекта, минимальна.
В сторону меньших частот крутизна кривой больше, а в сторону больших
частот — меньше. Когда в эксперименте использовали сигналы со
спектральными составляющими ниже 1,6 кГц, то эксперты, обладавшие определенным
опытом, ощущали не одни, а два слуховых объекта. При невнимательном
слушании они сливались в одни объект, ширина которого соответственно
увеличивалась (Баннстор, ]926t I927). Раздельно латералнзацню двух
появляющихся слуховых объектов исследовали Внтворт и Джеффри (1961), используя в
качестве измерительного сигнала чистый тон 500 Гц. Акустическим ориентиром
у них служил также чистый тон той же частоты. Дислокация ориентира
изменялась искусственным введением бннауральных временных сдвигов.
Эксперименты показали, что один из двух слуховых объектов сохраняет свое
положение в центре головы, в то время как другой меняет свое Сложение
пропорпноналыю увеличению разности уровней (рис. 101). Таким*Щпазом.
бипауральная разность уровней сказывается только на дислокации одноро из
слуховых объектов, другой же под влиянием временных бннауральных
сдвигов сосредоточивается в центре головы. Эффект расщепляющегося слуховом
объекта может наступить и тогда, когда различны по уровню спектральные
составляющие двух ушиых сигналов. Для периодических'сигналов это явление
подтверждено энспернментами Тула и Сойерса (1905).
109
Для того чтобы оценить значение бннауральной разности уровней в
формировании пространственных свойств слуха, рассмотрим и здесь порог
смещения латералиэацнн, понимая под этим минимальные изменения разности
уровня звукового давления, которые вызывают ощущение бокового
отклонения слухового объекта. В табл. 5 даны результаты измерений этого порога,
проведенных несколькнмн авторами, при исходной бннауральной разности
уровнен 0 дБ, т е. для слуховых объектов, лежащих в ыедиапной птоскостн.
5 кГц W
В AS
Рис. 100
РеС 101
Рис. 100. Бинауральные разности уровней, вызывающие смещения слухового
сбъекта до совпадения с акустическим ориентиром (шум полосой от 100 до
3000 Гц). 6 экспертов, громкость около 60 фон (по Федерсену и др. 1957).
Рис. 101. Боковое смещение обоих слуховых объектов, возникающих при
бннауральной прослушивании тона 500 Гц. Громкость около 50 фон, 1 эксперт.
На рис. 102 приведены аналогичные данные для чистых топов и импульсов
Гаусса в зависимости от частоты (Мнллс, I960; Бергер, 1965). Такие же
измерения на шумах с октавпой шириной полосы были проведены Шерером
(1959). Результаты аналогичны случаю чистых тонов.
Рис 102- Частотные
характеристики порога смещения латералн-
зацин при бннауральной разности
уровней 0 дБ.
Кривая а для тонл ьиых им У ьсов
1яусс (по Deprepy 1Q65). Кривая б
для чистых тонов (по Мнллсу, I960):
длительность тона I с. сигнал
вводится постепенно; громкость 60—60 фон,
4—5 кспертов На кривых у а и
длительности нм у ьсо
0,1 0,2 0,5
5кГц10
Размывание латералнзации при боковых отклонениях слухового объекта
исследовали Гаге (I935); Хохол (1957); Роулавд и Тобиаш (I967); Эльфиер
и Перро 0%7); Бабков н Саттон (I969). Как колено было ожидать,
расширение слуховых объектов приводит и к увеличению порога смешения латералн-
эацнн. Это особенно заметно на низкочастотных тонах, распадающихся на
два слуховых объекта.
В последних трех работах попутно была проверена гипотеза Бекеши
(1930) о том. что изменение уровня одного из ушных сигналов» необходимое
ПО
Та блица 5
Автор, год
Бекеши, 1930
Аптоп. 1936
Вид сигнала
Щелчки
Тон 800 Гц
Форд, 1942 1 Тон 200 Гц
1 Тон 2000 Гц
Холл. 1964
Эльфнер и Перро, 1967
Роучаиа и Тобяаш. 1967
Гершковнч и Дурлах,
1969
Бабков и Саттон, 1969
Щелчки
Тон ] 000 Гц
Тоны: 250 Гц
2000 Гц
6000 Гц
Тон 500 Гц
Щелчки 1
Уровень
громкости,
фон
40
40—60
50
50
80
60
50
50
50
40-80
53
Порог смещения
лдтерялнзвцна
{приблизительно ).
Др
1.5
[
1.5
0.6
1,5
2
1.15
0,72
0.92
0.8
1.5
для того, чтобы вызвать боковое отклонение слухового объекта, точн
соответствует ыонауральноыу порогу различимости громкости этого же сигнала.
Данные, полученные Эльфиероы и Перро и в особенности Бабковым и Сатто-
ном (рис. 103). свидетельствуют в пользу этой гипотезы, однако эксперименты
Ро>лайда и Тобнаша ее не подтверждают. Общий для экспериментов трех
авторов недостаток состоял в том, что эксперты при оценке боковых
отклонений слухового объекта могли по ошибке ориентироваться на изменения
громкости, поскольку варьировался уровень одного ушного сигнала.
Можно утверждать, что порог смещения латералиэации зависит от уровня
(рис 103). При увеличении уровня до средних значений порог спадает
(Роуланд и Тобиаш, 1967; Гершкович и Дурлах, 1969). Далее на кривой
наблюдается почти равномерный участок, на котором порог остается
постоянным н затем начинает опять медленно возрастать (Аптои, [936; Холл, 1964;
Бабков и Сатгон, 1969). Если слух возбуждается в течение длительного
отрезка времеин, то чувствительность его уменьшается в зависимости от
характера сигнала, уровня н длительности возбуждения. Это свойство слуха
называют адаптацией или утомлением. Адаптация — быстрое уменьшение
чувствительности, наступающее уже через несколько секунд носле начала
возбуждения и достигающее максимума через 3—5 мни. Реадаптация (т.е.
возврат слуха н исходной чувствительности) длнтсн от 1 до 2 мни. Утомление
наступает при возбуждении слуха громкими сигналами, а также при
длительных возбуждениях. Для восстановления чувствительности слуха после
утомления требуются более длительные паузы. Переход от адаптации к утомлению
плавный.
Оба этн явления имеют определенное значение для латералнэацин при
бннэуральной разности уровней звукового давления. Дело в том, что в рас-
111
сматрнваемых условиях, уши принимают сигналы различного уровня п то из
них, которое получает более громкий сигнал, уменьшает свою чунствитсль-
ность в большей степени, чей противоположное ухо. Но это означает также,
что боковое отклоненяе слухового объекта пря длительном слушании сигнала
уменьшается. Слуховой объект смещается к середине (Урбанчич, 1881; Том-
сон, 1869; Бекеши, 1930).
Этот эффект ыожет быть использован дли измерения адаптации (Врант,
I960). Сначала измерительный сигнал подается на одно ухо. После того, как
ухо адаптируется, сигнал переключается ив другое уха Послъ адаптации
Рнс. ЮЗ. Зависимость порога
различимости громкости (кривая а)
и порога смещении латералнза-
цнн (кривая б) от уровне
громкости изменяемого сигнала.
Испытательный сигнал — щелчки
2 эксперта.
второго уха слуховой объект смешается в медианную плоскость. Измеряется
отрезок аремени от начала возбуждения второго уха до наступления эффекта
смещения слухового объекта в медианную плоскость.
Из работы Эльфиера н Перро (1965) следует, что если слуху сообщать
звуки с различными уровнями в течение 2 ч, то наступающие эффекты лате-
ралнэацпи уже иельзи объяснить тольяо адаптацией н утомлением. Иногда
наступает эффект смещения слухового объекта в сторону уха, получающего
Солее громкий сигнал. Причины этого явлении пока не выяснены.
Еслн искусственно повысить чувствительность уха, например,
хирургическим путем (Петдольд, 1890; Реэер, 1965) или с помощью
капсюля-усилителя, вставленного в слуховой канал (Бауэр и др.. 1966), то эффект смещения
слухового объекта в сторону уха с более интенсивным возбуждением в первое
время усиливается. Но через какое-то время (часы, дни, недели) эффект
полностью исчезает и симметрия слуха восстанавливается- Здесь, по-видимому,
сказывастсн фактор «переучивания*, поскольку «времи привыкания» (см.
выше) путем соответствующих тренвровои может быть сокращено (Бауэер м др.,
19661.
Таким образом, мы установили, что латералнзацня ври бниауральной
разпости уровнен звукового давления нзменистся со временем. Эти нзмене-
впя могут быть как кратковременными, обусловленными, например,
адаптацией и утомлением, так и длительными — существующими в течение всего
времени собученнн».
Следует учесть, что на оценке слухом бниауральной разности уровпей
звукового давления сказывается н различие чувствительности ушей как
индивидуальное свойство экспертов. Практически взаимосвязь между
индивидуальными различиями чувствительности (конечно, в определенных пределах)
и особенностями оценки бниауральной разности уровней Пока не доказана
(Сандель и др.. 1955: Бергиан. 1967; Шоель и др., 1961; Феррн и Колииз.
1911). Возможно, в этом проявляется свойство механизма оценки раяпости
уровней прнспосаблнватьси путем тренировки к особенностям чунствнте^ьно-
стн слх'ха.
г
Л
V
■
Ю 2
*(№<*. t
1 f
i
0 31
1
*
1 -vXU
С АБ 50
0
2.4.3. Взаимодействие временных и амплитудных бинауральных
различий
Ощущение слухового объекта в боковых направлениях может возникнуть
лишь при различных ушных сигналах, возникающих в результате огибания
звуковой волной головы слушателя, экранировки н резонансных явлений
у головы н во внешних ушах. Влияние на слух этих очень различных по ха*
рактеру различий сигналов можно исследовать с помощью экспериментов
литерализации. Ранее было показано, что рассмотренные бинауральные раз*
лнчнн ушных сигналов можно разделить на следующие два класса* предста-
' 1 ' I 1 1 1 L 1 J
го so wo гоо 5оогц1 г s ю гокгц
Рис. №4* Частотные области, в которых слухом оцениваются определенные
признаки бинауральных различий сигналов.
I —оценка бинауральных разностей уровня звухового давления: 2 — бинауральные
временные сдвига несущей; Я — Сннауральныс временные сдвиги огибающей.
внтелн каждого из которых могут вызвать ощущение боковых отклонений
слуховых объектов: бинауральные временные сдвиги и бинауральные
разности уровней.
Класс бинауральных временных сдвигов разделяется на два подкласса.
Дело в том, что слух способен оценивать временные сдвиги как несущих
колебаний, так н огибающих ушных сигналов. На рнс. 104 графически показаны
области спектра частот, в которых свое действие могут оказывать
бинауральные временные сдвиги огибающих н разность уровней. Сдвиги несущих
оказывают влияние только в области частот ниже 1.6 кГц. Сдвигн огибающих,
напротив, теряют свое влияние с уменьшением частоты несущей; нижняя
частотная граница этого влияния зависит от формы огибающей. Что касается
бинауральной разности уровня звухового давления, то она оценивается
слухом во всем днапазоне звуковых частот*
В условиях «естественного» пространственного слушания бинауральные
различия сигналов, как правило, содержат признаки разных классов и Род-
классов. Поэтому встает вопрос о долевом значении каждого из классов н
о их взаимодействии. Бинауральные временные н амплитудные различия
одинаково влияют на дислокацию слухового объекта: оба вызывают эффект
его бокового отклонения. Поэтому для сравнения этих двух факторов
целесообразно поставить вопрос о том, какие временные сдвигн по оиаэываеыоыу
воздействию эквивалентны разностям уровня звукового давления н, наоборот,
какие разности уровня эквивалентны временным сдвигам.
Для измерений этой эквивалентности часто применяют разработанный
Клеммом (1920) н Внттманоы (1925) метод взанмокомпенсацин временных н
амплитудных различий. В ходе эксперимента создаютси заранее известные
временные н амплитудные различия сигналов, вызывающие ощущение
бокового смещения слухового объекта иа некоторое значение. Затем слуховой
объект, тая же искусственно, «возвращается» а исходное положение н
измеряются те встречные изменения амплитудных н временных различии, которые
вызывают ощущение обратного смещения объекта в медианной плоскости.
Получаемое в результате измерений отношение временных различий
к эквивалентным различиям уровня звухового давления в мкс/дБ называют
8-810 ИЗ
коэффициентом компенсации. Обзор результатов большого числа
экспериментов сделан Рсзером (1965). Полученные коэффициенты компенсации лежат
в пределах от 2 до 200 мкс/дБ. Такой большой разброс результатов нельзя
объяснить только неточностью измерений, вообще присущей методу
компенсаций. Этот разброс необходимо учитывать (Гершковнч и Дурлах, 1969).
Совершенно очевидно, что взаимное влияние бннауралъных временных и
амплитудных различий весьма дифференцировано и поэтому не может быть
охарактеризовано одним единственным коэффициентом.
В последнее время слуховые эксперименты методом компенсации на
импульсных сигналах проводились многими авторами (Давид, Гуттман н Ван
-2
мс
-1 ~
0
1 -
п 1_
'Р
-11
Уровни:
ЮдВ
30 ДБ
50&Б
70А5
П -12
11 -11
О ЧАб
Рис 105. Типичные кривые компенсации, полученные при использовании
широкополосных щелчков различного уровня в качестве измерительного сигнала
(по Давиду в Гуттману и Ван Бергейку, 1959).
Бергейк, 1959; Днтрндж н Хирш, 1959; Кайдель н Виганд, I960; Харрис»
1950). Установлено, что Коэффициент компенсации зависит от громкости.
Громкие сигналы требуют для компенсации бинаурального временного
различая большей разности уровней звукового давления, чем тихие.
На рис. 105 приведены часто упоминаемые в литературе кривые Давида
н др., из которых эта зависимость четко видна. Характеристики компенсации
(сугубо нелинейные) с увеличением громкости сигнала становятся более
пологами. В своих экспериментах Давид н др. использовали сигналы двух видов:
щелчки, получавшие взаимный бннауральный сдвиг фаз, независимый от
частоты, н шумовые бннаурально не коррелированные импульсы
(использовали два генератора шумов). Одинаковыми по форме были только огибающие,
которые могли сдвигаться во времени относительно друг друга.
Примечательно, что дли обоих видов сигналов кривые компенсации получились почти
одинаковыми.
Дальнейшие исследования зависимости кривых компенсации от громкости
провел Харрнс в I960 г. В ходе экспериментов си с помощью фильтра верхних
частот ограничивал сверху частотную полосу шумовых импульсов,
предлагавшихся для прослушивании. Он установил, что зависимость кривых
компенсации от громкости измерительного сигнала наступает лишь в тех случаях,
когда его спектр содержит частоты выше 1.6 кГц. Если спектр
измерительного сигнала ограничивать сверху более низкой частотой, то спад кривых
компенсации начинается прн меньших громкостях (рис. 106). Есть основание
предполагать, что зависимость компенсации от громкости связана с оценкой
слухом бннауралъных сдвигов огибающей, так как она касается только сигна-
114
лов с такими составляющими, на которых исключена оценка временных
сдвнгов несущего колебания.
Результаты компенсационных слуховых экспериментов показывают, что
степень влияния би и аур а льны х временных сдвнгов и разностей уровня ушных
сигналов на свойства слуха зависит от вида звуковых сигналов. Бннаураль-
иая разность уровней оказывает наибольшее влияние в тех случаях, когда
сигнал содержит составляющие выше 1,6 кГц и громкость звука мала.
Для упрощения анализа сложных взаимодействий временных и
амплитудных различий принято считать, что процессы в центральной нервной системе
0
Q75
1мГц %**кГц
г кГц
2,В кГц
«кГц
Б -6
6 -6
6 -Б
Б -Б
6АБ
Рис, I06. Типичные кривые компенсации узкополосных щелчков с уровнем
звукового давления 20 дБ (сверху показаны верхние граничные частоты)*
при ощущении отклонения слухового объекта одинаковы независимо от того,
различаются ли ушные сигналы по времени нлн уровню. При таком допущений
роль признаков обоих классов ив следовательно, коэффициента компенсации
определяется только свойствами тех внешних органов слуха, в которых
вырабатываемая по временным нлн амплитудным различиям информация об
отклонениях объекта преобразуется в форму, поступающую в центральн>ю
нервную систему.
В литературе обсуждаются две группы гипотез, основанных на
приведенной упрощающей предпосылке. Согласно первой группе принято считать, что
отклонение слухового объекта распознается центральной нервной системой
только по временным сдвигам нервных импульсов, поступающих от двух ушей
(Б. Джефрн, 1948; Китц, 1957; Днтридж и Хнрш, 1959; Реэер, I960; Сойерс
и Лини, 1968 и др.). Таким образом, в этой группе гипотез ведущая роль
приписывается временным различиям ушных сигналов и, следовательно,
сдвигам нервных импульсов. Тот факт, что различия ушных сигналов по уровню
также приводят к ощущению смещения слуховых объектов, объясняется
дополнительными эффектами, два из которых приведены на рнс. 107, д.
1. Эффект маскировки. Нервная клетка посылает свой импульс с
определенной временнбй задержкой, которая увеличивается с уменьшением
амплитуды входного сигнала. Если уши принимают сигналы различного уровня, то
время задержки оказывается меньшим для импульса того уха, сигнал у
которого сильнее, н поэтому идущие от него нервные импульсы достигают мозге
раньше импульсов другого уха.
2. Пороговый эффект. Два сигнала одинаковой формы, но различные по
амплитуде превышают порог реагирования и разные моменты времени. Сигнал
с большей амплитудой и в данном случае возбуждает нервный импульс
раньше другого сигнала.
Существует предположение о том, что центральная нервная система
вырабатывает усредненную временную задержку по типу скользящей
перекрестной корреляции (Ликлндер, 1956, 1962; Сойерс и Черрн. 1957; Грубер, 1967
и др.). Более подробно об этом сы. § 3.1.К
8'
115
Вторая группа гипотез основана иа предпосылке о том, что ощущение
отклонения слухового объекта вырабатывается в результате оценки частоты
следования импульсов, поступающих от ушей в центральную нервную
систему (Б, Борннг, 1926: Матцкер, 1958; Ван-Бергейк, 1926; Элеиер и Томснк,
1958: Перро. [969). В этих условиях первичными признаками должны служить
Сннауралыше разности уровня звукового давления, поскольку громкий сигнал
возбуждает большее число нервных клеток, чем слабый. Для того, чтобы
оценке слухом подвергаюсь также и временные различия, они должны
преобразовываться в различия уровней. На рис. 107.6 приведены две возможные
схемы таких преобразовании:
Латентный эффект
Нервная клетка
Зхсч «v Выход
д
jSQ
t0 t0*zL
а)
Пороговый эффект
Порог
Контра латеральное торможение
Слева
Эффект нарастания фронта
Ш/йг-^f^WWV
Шг
ЛААг
Справа
5)
лМ""чаИ
Рис. 107. Схемы некоторых преобразований сигналов в слуховом аппарате.
а — орсобрязовянне ржзностн уровней во временную задержку: 6 — преобразование вре-
ы«шой задержки в разность уровней.
К Двустороннее (контрлатеральное) торможение. Импульсы уха,
возбужденного первым, попадают на противоположное ухо нли в соответствующий
ему нервный канал, где н уменьшают чувствительность*
2. Нарастание фронта. Во время нарастании ушных сигналов н нх огибаю*
щих существующих временной сдвиг на короткое время вызывает и бннау-
ральную разность уровней. Более подробно обе группы гипотез описаны
в литературе по физиологии слуха (Б. Розенцвейг, 1961; Шварцкопф, 1962,
1968; Капдель, 1966 н Дитридж, 1966).
Против абсолютной справедливости каждой из упомянутых групп гипотез
имеются веские возражения. Так, например, против теорий временных
задержек свидетельствует тот факт» что при проведении слуховых экспериментов
с балансированием (уравниванием) создаваемые искусственно временные
задержки н опережения уже не позволяют вернуть слуховой объект в медиан*
ную плоскость в случае, когда бииауральная разность уровней превосходит
25 дБ (Сайерс и Черри, 1956; Гутман, 1962). Графики латералнэацнн для
этого случая приведены на рис. 108 (по оси ординат отложены боховые
смещения слухового объекта). Теория разности уровней не может полностью
объяснить оценку слухом сдвигов огибающих. Ее необходимо дополнить
объяснением о том, почему при оценке огибающих учитываются только иа*
рвстающие фронты сигналов. Это может происходить, например, благодаря
дифференцированию слухом огибающих или других функциональных реакций
не
нервной системы (Франссел, 1963). Более глубоко эти представлении пока пе
проработаны.
Кроме того, не обосновано предположение о том, что центральная
нервная система не может различать бинауралъные временные сдвиги н раз*
ности уровней звукового давления. С бблышш основанием можно
предположить, что в центральную нервную систему раздельно в кодированном виде
направляются по меньшей мерс дла вида информации. Один из них касается
бнна\гральыых сдвигов несущих колебаний, другой — разности уровней
звукового давления и (или) сдвигов огибающих. Этот вывод вытекает нз
следующих наблюдений.
Вправо
Слева раньше -*-*»7йм
i
Середина
\
Влево
мс 2
Рнс. )0& Кривые латералнэации для случая частотно-печавленмого
Лннаурального временного сдвигай одновременной компенсирующей
бннауральной разности уровней (справедливы для широкополосных
сигналов].
J — Д1,—0 дБ: J — AL=^5 дБ (слева громче); J — AZ,——25 дБ (слева пюы-
че>-
Исследовзте ш всегда отмечали, что в эксперимента*, проводимых
методом )равннпанни, ощущения экспертов не такие, как в случае диотического
слушанпн. В последнее время это наблюдение подтверждено н
систематизировано измерениями Гафтера н Карьера, 1969. Слуховой объект кажется
широким л размытым дли даже распадается на две части, особенно ирн больших
(Несколько депибе i) бинауральных разностях уровня. На это мы уже
указывали ранее, в § 2.4.2.
Здесь можно еще раз сослаться на упомянутую ранее работу Внтворта и
Джеффри (1961)- В своих экспериментах эти авторы (как до них Мучекяи н
Джеффри) несколько изменили классический метод балансирования- Слуховой
объект балансировался не по центру головы, а по положению акустического
ориентира. Участвовавшие в экспериментах опытные эксперты моглн
проводить *то уравнивание раздельно но двум слуховым объектам. На рис 109
приведены типичные результаты таких экспериментов. Сами авторы трактуют нх
следующим образом (в свободном переводе): «Эксперты ощущали два слу-
ковых объекта. Боковое смещение одного из них зависело, во-первых, от
бннаурагьных временных различий и, во-вторых (в большей степени), от
бннауральной разности уровней. Боковое смещение второго объекта
определялось почти иск точите льно бинауралъиыми временными различиями». Один
объект они назвали еннтенсивностпым», другой — «временным*.
Гафтер if Джеффри f!96S> расширили эти эксперименты, использовав
тональные импульсы частоты 500 Гц и щелчки (спектральная плотность эпергнн
была сосредоточена а окрестности 2t5 кГц). И в экспериментах с такими
двумя сигналами временная н интенсивности а я составляющие слухового объекта
воспринимались раздельно. Для щелчков определялась зависимость
коэффициента компенсации обеих составляющих от тукового дап-геиия. Из рис ПО
следует, что дяя временной составляющей коэффициент компенсации с уве-
П7
личеннем звукового давления практически остается неизменным, для янтен-
снвностноЙ — с увеличением звукового давления уменьшается.
Еслн сравнить эти результате с результатами исследований Давида н
др., Харриса (сы рнс, 105 п 106), то ыожно сделать следующие выводы
(Блауэрт. 1972). Для низкочастотных сигналов с составляющими не выше
1,6 кГц боковое смешение слухового объекта определяется, очевидно, свре-
менибн» составляющей. Влияние бннауральных различий уровня при этом
незначительно (максимальный коэффициент компенсации около 40 мкс/дБ). Для
сигналов с составляющими выше 1,6 кГц интенсив постная составляющая пре-
Рнс. 109 Рис N0
Рис. 109. Боковое смещение двух составляющих слухового объекта,
возникающих при Синауральном прослушивании тона с частотой 500 Гц (сплошная
линия — временная составляющая, пунктирная — ннтенснвностная).
Измерения проведены с помощью акустического ориентира, громкость около 50 фон,
-бннауральиая разность фаз сигнала: кривая а—270 икс; 6—180 мкс; в —
90 мкс; д—0 мкс-
Рис. 110. Зависимости иоэффнцнента компенсации временной {сплошная
линия) я ннтенснвностной (пунктирная) составляющих, полученные в
экспериментах уравнивания прн использовании широкополосных щелчков, 3 эксперта.
валирует и в случаях, когда сигнал содержит и низкочастотные составляющие.
Смещснке «интенснвностной» составляющей при этом определяется бинау-
р а льны ми сдвигами огибающих н различиями уровней звукового давления
сигналов. Коэффициент их взаимной компенсации лежит в пределах от 200
до 70 мкс/дБ. При увеличении громкости он уменьшается.
Более подробно значение временной н интенснвностной составляющих для
физиологии внутреннего уха мы здесь рассматривать не будем. По этому
вопросу мы отсылаем читателя к работам Витворта я Джеффри, Гафтера н
Джеффри. Укажем, однако еще на два исследования, проведенных Джеффри
н Мак-Фаденом (1971), Мак-Фаденом, Джеффри и Эрмеем (1971), из которых
следует, что значение обеих рассматриваемых составляющих может быть
различным у разных экспертов.
Сравнение динамических свойств слуха прн оценке бинауральных
временных различий н разности уровней звукового давления показывает, что
механизм образования интенснвностной составляющей, по-видимому, менее
инерционен, чем временнбй (Блауэрт, 1970). Форма ушных сигналов, с
которыми проводились эксперименты, показана на рис. 111. К ушам эксперта
подводились две последовательности импульсов, модулированных по амплитуде
118
или фазе При низких частотах модуляции у эксперта создается впечатление
качания слухового объекта внутри головы. Если частоту модуляции
увеличивать, то после превышения некоторого ее порогового значения ощущение
качания объекта постепенно исчезает.
Минимальный временной сдииг, необходимый для того, чтобы вызвать
ощ\шение перемены сторон дислокация слухового объекта при бинауральыой
разности уровней сигналов, составляет в среднем 162 мс, при бин аура льном
сдвиге фаз — около 207 мс (нипулъсы частотой следования 80 Гц, громкость
около 60 фон, 40 экспертов).
АеВьщ/ \
• v
I
ПраВыщ
Рис. 111. Ушные сигналы для
исследовании инерционности
механизма латерализацин.
а — *юлул1фуюшнй сигнал; 6 —
ушные сигналы, модулнроляииые во
лмшнтуде: в — ушные сигналы,
ыодулировдциые по Ф*эе.
^
\ /1>,
ъл
ju
*)
г—
I I
ПраВы
1 .. li j
Л
6)
т~т
i I 1
г
Исходя нз современных знаний механизма оценки слухом бннаурвльных
временных сдвигов н разностей уровня звукового давления, нз результатов
экспериментов по латерализацин можно сделать ряд выводов.
Ci>xy свойственны по меньшей мере два метода оценки,
функционирующие совершенно независимо друг от друга. Первый оценивает бинауральные
временные сдвиги несущих колебаний ушних сигналов и формирует
ощущение боковых смещений слухового объекта лишь То1да, когда сигналы не
содержат составляющие выше 1т6 кГц. Второй характеризует бинауральные
различия уровней звукового давления н бинауральные временные сдвиги
огибающих. Его влнякне на ощущение смещения слухового объекта
преобладает в случаях, когда спектр сигнала насыщен составляющими выше 1т6 кГц.
Второй метод варнантен во времени; на него может повлиять тренировка
слуха (см. § 2.4.2 и Хельд, 1955). Что касается первого метода, то по
наблюдениям автора вариантность его во времени пока не доказана. Относительная
роль каждого нз методов может быть различной для разных индивидуумов.
ПеррыП, по-видимому, инерционнее второго.
Эти выводы справедливы только для латерализацин. В отношении
локализации и, следовательно, направленности слуха в открытом звуковом поле
можно сделать следующие выводы. Поскольку подавляющее большинство
U9
звуковых сигналов в повседневной жизни (речь, ыуэыка, шумы окружающей
среды) содержат составляющие выше 1,6 кГц, то решающая роль в
выработке слухои ощущения направления к объекту должна быть признана за
вторым методом. Следовательно, бинауральные разности уровня звукового
давления и сдвиги огибающих ушных сигналов — это важные бинауральные
признаки
В дальнейших рассуждениях будем опираться на характеристики би-
науральных функций передачи, поскольку именно они описывают
возникающие при естественном слушании бннауральные различия сигналов. Графики
иа рцс 55 н 57 показывают, что и среднке разности уровней, и средние
фазовые я групповые задержки при увеличении боковых отклонений нсточннка
Рнс. 112. Сравнение бннаураль-
ных разностей уровня Д£[Д(ф—
=0)ыяя] и фазовых задержек
*Ф[А(ф~0) ■■■*]> соответствующих
минимально заметным боковым
смещениям объекта, с кривыми
порога смещения литерализации
Справедливо для непрерывных тонов
и узкополосных тональных
импульсов (по Миллсу, 1960).
звука становятся большими. Следовательно, по своему влиянию па ощущение
бокового отклонения слухового объекта они действуют однонаправленно.
Частотная зависимость бннауральной разности уровнен звукового давлении
для всех направлений прихода звука нмеет тенденцию увеличения с ростом
частоты. В первом приближении можно считать, что средняя разность уровней
тем больше, чем больше энергии сигнала сосредоточено в области верхних
частот.
Анализ влияния бинауральных сдвигов огибающих яа локализацию более
затруднителен, поскольку их нельзя непосредственно выделить из бинаурвль-
ной функции передачи. Здесь, однако, можно исходить из того, что во
внутреннем ухе спектр сигнала разделяется на полосы, в которых огибающие
оцениваются слухом отдельно. Бниауральный сдвиг огибающих спектральных
полос может быть описан (приближенно) групповым временем задержки в
соответствующей частотной области. Вопрос о том, каким образом результаты
оценок слухом отдельных спектральных полос участвуют в суммарной оценке,
пока изучен недостаточно. Есть основания полагать, что сдвнг огибающих
в области наибольшей плотности энергии учитывается с бблыннм
коэффициентом оценки (Флаиаган и др., 1963).
Из сказанного выше вытекает, что угол бокового отклонения слухового
объекта при неизменном угле прихода звуковой волны может зависеть от
вида енгпала (см. рис. 22). Вопрос о том. распознает ли н упитывает слух
при локализации характерные изменения бинауральных функций разности
уровней и групповых задержек, изучен мало. К настоящему времени доказано
лишь, что если в частотной характеристике групповой задержки имеются
провалы или выбросы, то слуховой объект меняет дислокацию н локализация
становится более размытой. При этом, правда, не учтен случай восприятия
звуков в открытом звуковом поле (Ликлидер и Вебстер, 1950; Шредер, 1961;
Блауэрт, Хартмап н Лаве, 1971).
В старых литературных источниках часто можно найти суждение,
полученное в результате исследований с использованием непрерывных тонов: прн
локализации широкополосных шумов временные сдвиги и разности уровней
оказывают свое действие совместно, причем низкочастотные составляющие ло-
120
калнэ}ются по оценке временных сдвигов несущих, а высокочастотные — по
разности уровней. Графики на рис 112 иллюстрируют это.
На рисунке (штриховой линией) показаны приведенные ранее частотные
характеристики порога смешения латералнзация для бинауральных временных
сдвигов и разностей уровня (см. рис. 95 u 1С2). справедливые для случая
непрерывных тонов. Две другие кривые получены следующим образом. Прямо
перед экспертом был установлен громкоговоритель» который мог перемещать*
ся, В эксперименте измерялось минимальное боковое смешение
громкоговорителя, вызывавшее ощущение смещения слухового объекта. Затем по этим
минимальным смешениям рассчитывалась бннауральные временные и
амплитудные различия ушных сигналов. В результате быля получены две кривые
(сплошные линяй). Из графика видно: в области нижних частот кривая порога
смешения латералнзация пря бинауральных временных сдвигах близка к
частотной характеристике временных различий, соответствующих мнннмальнР
воспринимаемым смешениям громкоговорителя.
На верхних же частотах, напротив, совпадающими в определенной
области частот оказываются кривая порога смещения латералнзацин при
бинауральных разностях уровней и кривая разности уровнен, соответств> ющнх
минимально воспринимаемым смешениям громкоговорителя. Таким образом*
подтвержден вывод о том, что в случае непрерывных тонов нижние частоты
латералнзуются и соответственно локализуются по разностям фаз, а верхние
частоты— по разностям уровней. Одпако распространить этот вывод на любые
сигналы нельзя, поскольку не учтены бннауральные сдвиги огибающих,
а временные сдвиги несущих и разности уровней рассматриваются как
равноценные факторы. В действительности же направление на слуховой объект
в случае широкополосных сигналов определяется преимущественно интенсив-
костной составляющей, т.е. по разностям уровня я сдвигай огибающих.
В заключение рассмотрим роль бинауральных признаков сигналов в
дистанционных свойствах слуха. В § 2.2,2. было указано, что бн на ура льна я
функция передачи зависит не только от угла прихода звука, но я от удаления
его источника. Эту зависимость бинауральных признаков ушных сигналов от
удаления нсточиина звука называют также акустическим паралаксом.
Вспомним здесь графики на рис. 46—48, из которых вытекает, что зависимость
бинауральных признаков ушных сигналов от удаления источника звука
оказывается наибольшей при приходе звука во фронтальной плоскости (©=90* И
ф=270°),
Исходя из физического эффекта акустического ларалаксв, многие авторы
высказали предположение о том, что слух при выработке ощущения
расстоянии до объекта наряду с иоиауральными учитывает также бннауральные
признаки сигналов (Томпсон, 1882; Хорнбостель, 1923; Вудворт н Шлосберг, 1954;
Хнрш, 1968). По-видимому, это предположение соответствует
действительности. Так, например, Фельдман в 1972 г. понизал, что если при днхотнческой
подаче сигнала создается только временная задержка около 1 мсв то
слуховой объект лооируется недалеко от головы. Если же дополнительно
создать н разность уровней, то слуховой объект приближается и самой голове
и может даже локироваться внутри нее.
Укажем далее еще на одня эффект, который более подробно рассмотрен
в § 3.LL Если эксперту подавать одинаковые, но сдвинутые по фазе на 180°
сигналы от двух громкоговорителей, расставленных слева н справа, то н
тогда слуховой объект лоцируется очень близко к голове ялн даже внутри
нее- Этот эффект наступает только тогда, когда громкоговорители удалены от
эксперта на несколько метров Для изучения этого эффекта Хансои н Кок
(1957) в своих экспериментах учитывали только те бннауральные различия
сигналов, которые могут возникнуть в таких условиях (см. § З.Ы.).
Поскольку эффект акустического паралакса зависит от угла прихода
звука, то можяо было бы предположить, что и локализация и неточность
локализации при слушания отдаленных источников также зависят от угла прихода
звука. Однако результаты экспериментов однозначно это предположение не
подтверждают. Штарк и Гравфорд (1909) установили, например, что яе*
точность локализации дистанции не зависит от угла прихода звука. Юнг
121
{1931), напротив, обнаружил, что при постоянном удалении истопника
кажущаяся дистанция до слухового объекта оказывается зависимой от угла
прихода звука. Эксперименты проводились на устаповке, подобной приведенной
на рис. 119 (Псевдофон), другие эксперименты проводили Вер не р (1922).
Кохран, Труп и Снмпсон (1968), Гарднер (1969), а также Хольт и Турлов
(1969)- Результаты экспериментов Кернера, Гарднера, Хольта н Турлова
указывают на существование зависни ости точности локализации от угла
прихода звука, а в экспериментах Кохраиа и др. эта зависимость не
обнаружена. Вернер заметил, правда, что когда звук приходит спереди, то
неточность локализации расстоянии оказывается меньшей, чем в случае его
прихода сбоку. Но этот &ывод противоречит эффекту акустического паралакса.
Таким образом, этот комплекс вопросов не может рассматриваться как
полностью разрешенный.
2.1. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Предыдущие параграфы были посвящены анализу пространственного
слуха для двух граничных условий:
1. Рассматривались только взаимосвязи между направлением на
слуховой объект и кажущимся расстоянием до него с параметрами звуковых
сигналов у барабанных перепонок.
2. Во всех исследованиях предполагалось, что эксперты не меняют
положение головы относительно источника звука либо сами, либо с помощью
специальных устройств. В некоторых экспериментах сигналы подавались
через головные телефоны.
Иначе говоря, рассматривались только те входные параметры, на
которые для оценки своих ощущений эксперты могли реагировать в системе,
изображенной на рнс. 30- Головные телефоны создавали на входах слуховых
каналов такие же сигналы, какие ранее в этих точках принимались мпкрофо*
памн-зопдамн.
Из сказанного выше можно видеть, что в этих условиях слух при
формировании ощущения места слухового объекта учитывает как монауральные,
так и бинауральные признаки ушных сигналов- Под монауральными здесь
понимаются и основном временные сдвиги и разности уровней различных
спектральных составляющих одного ушного сигнала, а под бннауральиымн —
временные сдвиги н разности уровней соответствующих спектральных
составляющих Двух ушных сигналов.
Из экспериментов с использованием одинаковых ушных сигналов
вытекает, что монауральные признаки сигналов участвуют при формировании
слухом ошущений направления к слуховому объекту в передней и
задней медианных полуплоскостях, т.е. угла возвышения и дистанция.
Бинауральные признаки учитываются слухом при формировании ощущения
отклонений слухового объекта во фронтальной плоскости. Можно считать
справедливым (хотя н не полностью доказанным) вывод о том, что в
формировании ощущений направления к слуховому объекту в любом направлении н
на любой дистанппн совместно участвуют монауральные и бинауральные
признаки сигналов.
При слушании в открытом звуковом поле, когда эксперт может свободно
поворачивать голову, а окружающее его пространство хорошо освещено, в
расположении эксперта имеется целый ряд других признаков, оценивая
которые on может делать суждения о месте расположения источника звука. Этн
дополнительные параметры локализация н рассматриваются в следующих
параграфах.
2.5.1- Моторные модели слуха
Передаточные функции наружного уха являются функциями
местоположении источника звука. Линейные искажения, которые звуковые сигналы
претерпевают на пути к барабанной перепонке, зависят от направления на
источник звука н расстояния до пего. Если эксперт во время прослушивания
122
звукового сигнала перемещает голову относительно источника звука, то
соответственно меняются ыонауралъные я бннауральные признаки сигналов у
барабанной перепоют. Теоряя (моделн) пространственного слуха, опясываю-
щне взаимосвязи между местом слухового объекта и изменениями ушных
сигналов во времн движений головы» называются моторными моделями
(модели поворота).
Моторные модели описывают такие изменения слухового восприятия во
время движения головы, особенно — громкости н тембра по которым эксперт
может судить о местоположении источника звука. Часто можно наблюдать,
как эксперты с одним здоровым ухом, используя, очевидно, приобретенную в
результате тренировок способность опеннвать Динамические изменения
громкости н тембра слуховых объектов, совершают характерные движения
головой для определения направления к источнику звука (Брунцлов 1925 1939*
Мейер-Готесберге. 1940; Кленш, 1949 и др.). Однако до настоящего времени
не подвергался исследованию вопрос о том, каким образом движение головы
людей с односторонним слухом корродируется с местом слухового объекта.
Характерные движения головой при слушании пространственных звуков
можно наблюдать и у экспертов со здоровым слухом. При этом можно
различить два вида движений.
1- Непроизвольный (рефлекторный) поворот головы в сторону слухового
объекта, т. е. в направления вероятного расположения источника звука-
Биологический смысл таких движений очевиден. Они возникают, поскольку до
начала движении в сознании эксперта существует более или менее точно
локализованный слуховой объект. Локализация при повороте головы обостряется
потому, что слуховой объект помещается в створ максимальной
чувствительности слуха.
2- Движения пеленгации, совершаемые сознательно. Цель их состоит,
очевидно, в том, чтобы на основе дополнительной информация более четко
локализовать в пространстве слуховой объект. Во время такого движения острота
локализации слухового объекта обычно повышается, К тому же в завясниостя
от обстоятельств слуховой объект во время движения может изменить свое
положение, переместившись спереди назад, вверх н т. д.
Ниже будут рассматриваться в основном движения второго вида.
Первое признание моторные модели слуха получили как дополнения к
теории временных сдвигов, разработанной Хорнбостелем и Вертхаймером
ухо
Правое
ухо
1
Вперед
О
Рис.113 рнс_ 114
Рис. 113. Согласно модели Хорнбостеля — Вертхаймера геометрическое место
точек, разность пути которые до правого (1) н левого (2) уха одинакова,
в горизонтальной плоскости образует пшерболу (а), а в пространстве (на
больших расстояниях) —коническую поверхность (6j.
Рис 114- Изменения бннауральных различий ушных сигналов при движениях
головы (они противоположны для звуковых волн» приходищнх спереди н
сзади).
123
(1920). Они предложили рассматривать уши в системе бпнауралького зв}ко-
прнеыника в виде двух точек, отстоящих в пространстве одна от другой на
расстоянии 21 см (см. § 2.2 2). В такой модели разность путей звука от всех
источников, расположенных по гиперболе в горизонтальной плоскости, будет
одинаковой для всех точек (рнс. 113). Следовательно, звуковые волны,
исходящие из любой точки гиперболы, будут доходить до обоих ушей с постоянной
задержкой. Если представить гиперболу се расходящимися асимптотами и
рассматривать модель в пространстве, то геометрическим местом соответствующих
точек репной задержки будет поверхность конуса- При очень малых задержках
поверхность конуса переходит в медианную плоскость. Отметим* что в модели
Хорнбостеля и Всртхаймера (как, впрочем, н в других) голова рассматривается
как жесткий шар, бннауральпые временные различия неодинаковы по
направлениям прихода звуковых волн.
Первым, кто указал на способность слуха независимо от этой аннтстропнн
разностей пути правильно определять направления прихода звука (благодаря
движениям головы), был Ван Соест (1929). Принцип его рассуждений показан
па рис. 114ч Если принять, что бннаурэдьные различия сигналов равны нулю,
т. е, что звук поступает па обе барабанные перепонки одновременно и с
одинаковым уровнем, то в медианной плоскости направления прихода звука мо-
■ ут быть любыми, а в горизонтальной — строго сзади (/) и спереди (2).
Если эксперт поворачивает голову относительно вертикальной оси вправо,
то ближе к источнику звука, находящемуся спереди, окалывается левое ухо,
а к источнику звука, помешенному сзади, — правое. Следовательно, изменения
бннауральнон временной задержки звуковых волн, приходящих спереди или
сзади, при движении голояы в данном направлении встречны- Это же
справедливо н для бниаурального различия уровней сигнала.
Ван Соест предположил, что слух распознает знак изменения бинаураль-
ных временных сдвигов н оценивают нх при формировании ощущения места
слухового объекта. Легко видеть, что для получения нужной для точной онемей
информации эксперт должен распознавать не только изменения самих ушных
сигналов, но одновременно направление и амплитуду движения головы.
Последнее может быть функцией вестибулярного аппарата с участием органов
зрения или рецепторов состояния затылочных мынщ. Таким образом, моторные
модели слуха можно считать гетеросенсорнымн.
Нслн отойтя от модели Хорнбостеля—Вертхаймера н других моделей,
построенных на осевой симметрии головы, то положение усложнится нз-эа
явлений, связанных с широкополосноотью сигналов, и сложности процессов в
наружном ухе. Иначе обстоит дело в случае узкополосных сигналов. Здесь
одинаковые бинауральные различия могут существовать н при различных
направлениях привода звука. Особенное значение моторные теории слуха
приобретают для объяснения движений головы я влияния наружного уха на звуковые
сигналы. То, что такие влиянии имеют место в действительности, будет
показано ниже.
Продолжай анализ моторных моделей пространственного слуха,
рассмотрим три группы вопросов.
1, Свойственны ли нормальному б и и аура льном у слуху движения головой
вообще? Если да. то каковы они'-*
2- Какие специфические изменения ушных сигналов создаются при
повороте головы и как они оцениваются слухом?
3. Каково влияние движений головы на ошущенне места слухового
объекта?
В своих рассуждениях автор опирался на работы следуюшнх
исследователей: Перекалин (1930); Юнг (1931); Баллах (1938/1940); Дс-Боер н Фер-
мейлек (1939); Ле-Еоер и Ван Урк (1941); Де-Боер (1947); Клелш (1948,
1949); Клепш (1950); Кениг и Зусман (1955); Бургер (1958); Иончкнс н Ван
де Фсер (1958); Фишер н Фридман (1968); Турлов, Мангелъс н Рунге (1967);
Турлоп н Рунге (1967); Турлов н Мергепер (1970).
Первый вопрос глубоко исследовался Турловым, Мангслъсом и Рунге
(1967). Они проводили эксперименты более чем с 50 экспертами с нормальным
слухом, которые с завязанными глазами должны были определить место распо-
124
ложення источника звука в заглушённой камере. Источник звука излучал
узкополосный шум (полосы от 500 до 1000 Гц нлн от 7500 до 8000 Гц)- Для
размещения источника звука были выбраны 10 точек по всей камере. Во время
эксперимента экспертам разрешалось свободно поворачивать голову, но они
должны в полном покос держать верхнюю часть туловища. Движения головы
регистрировались кинокамерой
и впоследствии
анализировались. При анализе движения
классифицировались по трем
видам (рис 115): кивок
(«вниз—вверх*). поворот
{«вправо — влевоэ), качание
(«вправо — влево»).
Результаты экспериментов приведены в
табл. 6 и 7, из которых сдеду-
ет. что макснма.+ьпую аывдн-
3,1 Q
Рис. 115. Классификация движений го-
ловы.
а —поворот; £ — кнвож; в—качание.
Иду имели повороты головы,
аиболее частыми были сочетания движений поворот—кивок. По поводу
направления движений головы следует отметить, что большинство экспертов
срезу поворачивали голову в направлении прихода звука- Чаще всего
движение прекращалось, как только источник звука оказывался точно перед экс-
нертом. Более половины экспертов совершали по несколько движений,
например, поворачивали голову несколько раз то вправо, то влево. Результаты
показывают, что эксперты, если им это разрешают, для точного определения
направления па источник звука всегда совершают определенные пелеигирующпе
Вид движения головы
Поворот
Кивок
Наклон
Комбинированные движения
головы
Поворот, кнвок, наклон
Поворот, кнвок - . .
Поворот* наклон * . .
Кнвок, наклон . . -
Попорот - - - »
Кнвок >
Т
а б л н ц а 6
Средние амплитуды движения и стандартный разброс
показания.
Сигнал 500—1000 Гц |
42°±20,4°
13.1**13,5°
10t2°z!=9t6o
Относительная повторяемость
совпадающих показаний, %
Сигнал
500—100Q Га
39
70
22
4
4S
13
3
Сигнал
750о-аооо га
36
62
19
6
41
15
й
1 Сигнал 750&-SOOO Гц
29t2tel8t&
lo.JFiW.e*
11.6^8,3°
Таблица 7
Относительная повторяемость
показаний более 10°, %
Сигнал
Ь00-1000 Гц
10
32
3
48
1
1
Сигнал
7500—S00O Га
17
26
7
32
3
о
125
движения головой. Определим, какие специфические изменения ушиых сигналов
возникают во время таких движений. Повороты и покачивания наиболее
глубоко изучал Баллах (1938).
Ранее мы установили, что благодаря движению головы (точнее, повороту
относительно вертикальной оси) вырабатывается информация о том,
находится ли источник звука спереди или сзади эксперта. Это происходит потому, что
при повороте головы в данном направления соответственно изменяются
бииауральные признаки сигналов. Легко видеть, что так же можно отличать
источники звука, находящиеся в передней полусфере, от источников тыльной
полусферы. Если, например, дли определения направления прихода изука в
передней полусфере эксперт, совершая пеленгирующее движение, ориентирует
в данном направлении левое ухо, то этим же движением пеленгируются и все
остальные направления иа полуокружности. Если в дополнение к повороту он
еше и наклоняет голову, т. е. совершает поворотное движение головы вокруг
оси пересечения медианной н горизонтальной плоскостей, то можно получить
информацию о том, находится ли источник звука в верхней яли нижней
полусфере.
Оценка слухом изменений бинауральных различий ушпых сигналов,
возникающих во время движения головы, позволяет таким образом определять
один из четырех пространственных квадратов (сспередн вверху», «спереди
внизу», «сзади вверху», «сзади внизу»), в котором находится источник звука.
Если изменения бинауральных сигиалов оцениваются и в зависимости от
амплитуды движения головы, то с помощью поворотов и кнвков можно
дополнительно получить информацию об угле возвышения источника звука над
горизонтальной плоскостью или отклонения от фронтальной плоскости. Кратко
приведем ход рассуждений для понимания существа явлений.
Сначала ограничимся рассмотрением поворотных движений, т. сдвижений
относительно вертикальной оси (лниин пересечения фронтальной и медианной
плоскостей). В этом случае плоскостью вращения будет горизонтальная
плоскость. Рассмотрим два частных случая:
1. Источник звука находится в горизонтальной плоскости, например,
спереди. Пусть эксперт поворачивает голову так, что по окончании движения не*
точннн звука оказывается точно сбоку* слева. Во время этого движения
бннауральные различия возрастут от 0 до максимума.
2. Источник звука находится точна над головой. Пусть голова
поворачивается на 90° в горизонтальной плоскости. Бинауральных различий сигналов
в этом случае не возникает потому, что источник звука сохраняет свое
относительное расположение в медианной плоскости.
Можно заметить, что переход от одного из этих экстремальных случаев
к другому (максимальные изменения бинауральных различий в первой случае
и отсутствие их — во втором) плавный. Величина, которая в конечном итоге
определяет бннауральные различия сигналов, — угол у между направлением
прихода звука и медианной плоскостью. Он связан с горизонтальным и
вертикальным углами отклонения источника следующим образом:
sin v = cos б sin ф. (44).
На рис. 116 показаны графики зависимости угла у от б и <р. Две кривые
с параметрами 6=0 и 6=90° соответствуют двум рассмотренным выше
экстремальным случаям. Крутизна кривых тем больше* чем больше сам угол б.
Зависимости бинауральных различий сигналов от амплитуды покачивания
имеют такой же вид, как для поворотных движений. Принципиально отличным,
однако, является случай кнвковых движений, которые, как это видно из табл. С,
наблюдаются довольно часто. Кивковые движения — вертикальные повороты
головы относительно ушной осн. Если считать форму головы строго
шарообразной, то бииауральные различия сигиалов при таких движеииях должны
сохраняться неизменными. В действительности, однако, и при кнвковых
движениях обязательно возникают изменения бинауральных и в особенности
монауральиых признаков сигналов в зависимости от направления и амплитуды
126
движения. Специально этот вопрос в работах, приведенных в § 2.2.3, не
исследовался.
Из теоретических рассуждений вытекает, что оценка слухом изменений
сигналов у барабанных перепонок во время движений головы в принципе
может дать информацию о месите расположения источника. Покажем теперь
ва результатах некоторых экспериментов, что эта информация нсподьзуетсн
слухом или помогает слуху определить место слухового объекта. Очень
наглядные эксперименты были проведены Кленшем (1948) н позже подтверждены
Ионгкнсом и Ван дс Фесром (1958). Схема их приведена на рис. 117.
Рис. 116. Зависимости угла у между
направлением прихода звука и
медианной плоскостью от азимута ф
н угла возвышения б.
В ходе экспериментов Кленш вводил в каждое ухо эксперта по резиновой
трубке одинаковой длины с миниатюрным металлическим рупором. Таким
образом, искажения сигналов, возникающие в наружном ухе, были исключены.
Рупор всегда был обращен к источнику звука. Исследовались слелмощне
случаи, показанные на рис 117.
;
*)
£
и,
I
Рис. 117. Схема слуховых экспериментов Кленша (1948). Кружки и жирные
стрелки показывают положение слухового объекта или направление на него;
тонкие стрелки — направление перемещения рупоров и движения головы.
127
а) Голова неподвижна. Ушные рупоры равноудалены от источника звука.
В этом случае слуховой объект возникает внутри головы, как в случае
диетической подачн сигналов через головные телефоны.
б) Голова неподвижна, рупоры обращены к источнику н попеременно то
удаляются от него, то приближаются. Слуховой объект возникает в голове, но
«перемещается» по линии между ушами. Это соответствует случаю диохоти*
ческой подачн сигналов через головные телефоны.
е) Ушные рупоры неподвижны и установлены на одинаковом расстояния
от источника звука. Голова подвижна. Этот случай соответствует диотяческой
подаче сигналов через головные телефоны. При движении головы ушные
сигналы не изменяются. Слуховой
объект «помещается» в центре
головы.
г) Голова подвижна. Рупоры
перемещаются вместе с поворотом
готовы. Слуховой объект
возникает спереди.
д) Голова подвижна. Рупоры
перемещаются навстречу
движениям ушей Слуховой объект
возникает сзади.
е) Голова подвижна. Левый
рупор введен в правое ухо,
правый— в левое, и оби
перемещаются. Слуховой объект возникает
сзади.
Отметим особо, что в трех
последних случаях, несмотря на пен
дачу сигналов как бы через
головные телефоны, слуховой объект
возникает не внутри головы. О
расстоянии до слухового объекта
автор не сообщает. Однако в
одной работе Боера н Ван Урка (1941) показано, что н в этих условиях
слуховой объект возникает внутри головы или вблизи нее.
Результаты эксперимента Кленша. а также Ионгкиса н Ван-де Феера
полностью совпадают с выводами теоретических рассуждений. Правда* условия
эксперимента не соответствуют естественному слушанию, поскольку
исключено влияние наружных ушей. Баллах (1928, 1939) провел эти эксперименты.
Схема их приведена на рис, 118. По дуге около эксперта были установлены
20 громкоговорителей. Голова эксперта с помощью редуктора была связана
с поворотным переключателем, который бесшумпо переключал сигналы
(тональные импульсы, музыку, речь, щелчки) на один из громкоговорителей
согласно поворотам головы.
В первой серии экспериментов громкоговорители размещались перед
экспертом н были соединены с переключателем так. что звук излучался тем
громкоговорителем, в направления н которому точно обращен эксперт. Таким
образом, во время движений головы эксперта бинауральные различия
сигналов не изменялись. У десяти экспертов из семнадцати слуховой объект
возникал сверху (б—90d). Случалось» что сначала объект возникал спереди, но
затем во время движения головы перемещался вверх н там оставался.
Остальные семь экспертов ощущали слуховой объект спереди, сзади, под углом
возвышения спереди или даже диффузным. Правда, такие же ощущения у них
создавались н прн излучении звука громкоговорителем, установленным
действительно сверху. Этот же эксперимент был проведен н в несколько
измененном виде, когда громкоговорители были размещены также по дуге, но над
экспертом во фронтальной плоскости. Соответственно на 90° был повернут н
переключатель, который теперь уже управлялся покачиваниями головы из
стороны в сторону^ Все семь участвовавших в опыте экспертов ощутили звук
Рис. 11S. Схема слухового эксперимента
Валлаха (1938—1940).
128
либо спереди, либо сзади (одинаково часто). Согласно же теории слуховой
объект в этом случае должен располагаться на оси пересечения медианной я
горизонтальной плоскостей.
В счедующей серии экспериментов громкоговорители устанавливали перед
экспертом в горизонтальной плоскости, а имитировали условия, которые co3v
даются при поворотах головы, ио лря размещении громкоговорителя сзади
эксперта. Выбором передаточного отношения привода между головой н
переключателем громкоговорители переключались с удвоенной относительно
поворота головы угловой скоростью. Все 15 экспертов дали следующие показания.
Сначала слуховой объект ощущался спереди, но в момент начала движения
головы перемещался назад. При прекращении движения головой слуховой
объект некоторое время продолжал оставаться сзади, но затем по истечении
некоторого времени начинал ощущаться спереди. О такой инерционности слу*
ха писал также Кленш (1948).
Проводился н обратный эксперимент. С помощью громкоговорителя,
установленного сзади эксперта, удавалось вызвать ощущение звука спереди, даже
не затемняя помещение. Эксперты ощущали слуховой объект расположенным
там, где никакого источника не было видно.
Наконец, Баллах провел н другую серию экспериментов, цель которых
состояла в тон, чтобы вызвать у экспертов ощущение слухового объекта под
заданным углом возвышения. Это достигалось благодаря тому, чтоприрасста*
новке громкоговорителей спереди передаче движений от головы на механизм
переключателя была замедленной (громкоговорители переключались медленнее,
чем поворачивалась голова). Таким способом удавалось искусственно
помещать слуховой объект под углами возвышения 6=78° я 6=60° с точностью до
нескольких градусов (в экспериментах участвовало от 4 до 7 экспертов).
Аналогичная система для случая кнвковых движений головы позволила
вызвать ощущения слухового объекта под углами во фронтальной плоскости.
Все результаты этих и других экспериментов Валлаха полностью согласуются
с теорией.
Ранее мы установили, что теории поворота — это гетеросенсорные теории.
Согласно этим теориям эксперты должны одновременно оценивать изменения
ушных сигналов, направления и амплитуды движений головы относительно
источника звука. В своей более поздней (1940) работе Валлах показал, что
регистрация движении производится правильно н в тех случаях, когда: а) пе
дают информацию тензомоторные рецепторы шейных мышц я позвонков;
б) ннформаиню дает только вестибулярный аппарат; в) ннформаиню дает
только орган зрения.
Эти три условия были реализованы в экспериментах следующим способом.
В случае «а» голова эксперта фиксировалась относительно корпуса, а сам
эксперт мог поворачиваться на специальном кресле. Для того, чтобы нз этих
условий перейти к условиям «б», нужно было только завязать глаза эксперта.
Наконец, в случае «в» эксперт оставался неподвижным, а относительно него
с помощью специальной установки поворачивалась вся видимая среда
(эксперта окружал занавес с вертикальными черно-белыми полосами, вращавшийся
вокруг него). При этих условиях были повторены некоторые нз описанных
выше экспериментов.
Было >становлено следующее: при пассивных движениях с открытыми
глазами («а») все эксперты вели себн точно так же, как при активных, следуя
самопроизвольным движениям. Показания 50% экспертов с завязанными
глазами («б») оказались ннымя. Вторая половина экспертов и в этих условиях
реагировала согласно моторным теориям. В экспериментах с
поворачивающимся занавесом создавались впечатление, что занапес неподвижен, а эксперты
вращаются сами вокруг занавеса. В случае, когда перед экспертом был
неподвижный громкоговоритель, слуховой объект ощущался сверху (либо сразу, либо
с небольшим запаздыванием). Когда вокруг эксперта с такой же скоростью,
как занавес, но в противоположном направлении вращался громкоговоритель,
у 20 экспертов создавалось ощущение объекта спереди, в то время как громко-
loeopirreiL был строго сзади, и наоборот. Об этом эффекте упоминалось выше.
Таким образом, зрение играет, очевидно, вяжпую роль в регистрации движений
9—810 129
головы. Поскольку, однако, в нормальных условиях, кроне зрительной,
вырабатывается еще информации от вестибулярного аппарата и рецепторов
пышечной системы идеи, то движения головы регистрируются достаточно
уверенно.
После того, как вполне очевидно устаноалено, что информация о месте
расположения источника звука, получаемая в результате движений головы,
может оцениваться слухом, нам остается ответить на вопрос о месте моторных
теорий среди других теорий пространственного слуха, В литературе
утвердилось мнение о том, что в нормальных условиях движения головы улучшают
способность слуха определять направления прихода звука. С точки зрения
локализации это означает, что движения головы уменьшают расхождения
между направлениями на источник звука н на слуховой объект (Турлов и
Рунге, 1967). В некоторых случаях эти расхождения исчезают почти полностью
(Перекалил, 1930; Бургер, 1958; Фишер н Фридман, 1968),
Движения головы, особенно совершаемые сознательно для пеленгации нлн
вслушивания, могут при достаточно длительных сигналах привести к
изменению места расположения слухового объекта относительно первоначального.
Если в процессе слушания оценивается информация, получаемая вследствие
бвижения головы, то она превалирует над информацией, получаемой из мона-
уральных признаков сигналов.
Этот вывод уже был сформулирован в ходе экспериментов Валлаха, во
время которых с помошью одного громкоговорителя, расположенного перед
экспертом, удавалось вызвать ощущение слухового объекта сзади, несмотря на
то, что сигнал был широкополосным. Это явление подтверждается также
исследованием автора (ьлауэрт, 1969), В ходе эксперимента, описанного в
§ 2.Ы (см. рис. 64—67), проводимого с использованием третьоктавного шума,
эксперты могли свободно двигать головой, и нм на эту возможность постоянно
указывали. Однако характерная для обычных условий локализация, которая
объяснялась оценкой слухом так называемых пеленговых частотных полос, в
эксперименте не наблюдалась: слуховой объект возникал только в том
направлении* откуда приходил звук. Затем эксперимент продолжался, но уже при
фиксированном положении головы эксперта. Сигнал включали через Юс. И в этом
случае слуховой объект возникал преимущественно в направлении прихода
звука. Это явление наблюдали и тогда, когда слуховой объект (если судить
о влиянии пеленговых частот) должен был возникать в других направлениях.
В заключение яам остается сделать вывод о том, что движения головы
позволяют слушателю с большой точностью определять направление на
источник звука. В момент, когда голова неподвижна, слуховой объект почти без
исключений всегда лоцируется в направлении прихода звука.
2.5.2. Костная, зрительная, вестибулярная
и тактильная теории слуха
Место расположения слухового объекта в основном определяется слухом,
который выделяет необходимую для этого информацию яэ бннауральиых и
мона уральных признаков зв>ковых сигналов у барабанных перепонок н их
изменений во время движений головы. Но как уже было указано в гл. 1 2, в
формировании ощущения места слухового объекта могут участвовать н другие
факторы. Иэ приведенных в табл. 1 теорий нами не рассмотрены пока костная,
оптическая, вестибулярная и тактильная теории.
Костная теория. Звуковые сшналы могут поступать во внутреннее ухо не
только через барабанную перепонку н слуховые косточки, но н через так
называемый костный канал, когда вызванные звуковой волной колебания черепа
через височную кость перелаются непосредственно на внутреннее ухо.
Механизм такой звукоперед&чн описан Бекеши (I960), Тондорфом (I960, 1972) и
в приведенных ими работах. При анализе явлений костной звукопередачн н
формировании ощущении места сл>хового объекта обычно различают два
случая^
130
1. Возбуждение колебаний черепной иостн акустическими колебаниями
воздуха. Это обычный процесс возбуждения при слушании в воздушном
звуковом поле.
2. Другие способы возбуждения, например, с помощью механических
возбудителей или при слушании под водой.
Рассмотрим первый случай Известно, что если плотно закрыть слуховой
канал уха, то порог слышимости поднимается на 40 дБ- Отсюда следует, что
при возбуждении слуха воздушной волной звуковой канал, образуемый
черепными костями, эаглушея по сравнению с каналом, образуемым наружный н
средним ухом, минимум на 40 дБ. Согласно современным представлеииим
психофизики слуха трудно предположить, что составляющие с уровнем на 40 дБ
няже основного сигнала могут существенно повлиять на ощущение слухового
объекта. Поэтому гипотеза о том, что при нормальном пространственном
слушании костная эвукопередача играет сколько-нибудь значительную роль
(Вильсон я Ма&ере, 1908; Гехт, 1922а), в последнее время, как правило, не
поддерживается (Гехт, 19226; Ксрстея и Саттгагср, 1922; Банистер, 1924;
Кнтц, 1953; Блауэрт, 1969).
Другое дело, когда составляющая звука, прошедшая ко внутреннему уху
по костному каналу, имеет такую же амплитуду» как воздушная составляющая.
Этот случай может иметь место при возбуждении черепной коробки с помощью
специальных устройств иля когда слушатель находится в среде с удельным
волновым сопротивлением, равным сопротивлению черепа (например, в воде).
Латералиэапия объекта пря костяом возбуждении слуха используется в
медицинской ауднометрии. Известен диагностический эксперимент Веоера, который
состоит в следующем. На лбу пациента крепится камертон с помощью
которого через костный канал возбуждается слух. Положение ощущаемого
пациентом слухового объекта позволяет судить о характере нарушения слуха
(Лангенбек, 1958; Плат, 1969; Гунцннг, 1970).
Японские экспериментаторы Соне, Ебата и Традамото (1968) исследовали
явление костного возбуждения при одновременном прослушивании экспертом
через головные телефоны такого же сигнала, но со сдвигом во времени. Оня
установили, что несмотря на возбуждение головными телефонами, можно
создать ощущение объекта вис головы. Пленг (личная переписка) повторил эти
эксперименты, результаты подтвердились. В работе Соне н др. описай ряд
других слуховых экспериментов с костным возбуждением. Фант (1971)
исследовал возможность использования костного возбуждения ощущения остро
локализуемых объектов у слепых для разработки электроакустических
поводырей. Он пришел к выводу, что для указанной цели способ малопригоден.
Из медицинской ауднометрии известно, что бнпауральиое демпфирование
костных звуков (при возбуждении сосцевидного отростка височной кости)
составляет мнннмун от 10 до 20 дБ- Отчасти это объясняется тем, что внутреннее
ухо у человека, как у некоторых других млекопитающих (особенно китов)
находится в части черепа, очень насыщенной воздухом. Череп н экранирует
ухо от костных звуков (МейерТотесберг, 1968; Блауэрт и Гартман, 1971).
Как упоминалось, костн черепа имеют почти такое же волновое
сопротивление, как вода. Поэтому при слушании под водой создаются хорошие условия
для возбуждения костных звуков. Это подтверждается в действительности,
о чем свидетельствует следующий опыт: если под водой заэкранировать голову
нолпаком (оставляя открытыми слуховые каналы), то слуховой порог
увеличивается (Нордыарк, Фельпс и Вайхтман, 1971).
Новейшие исследования показали, что я под водой движения головы
позволяют определять направлении на источник звука с точностью
приблизительно 20° (Файнштсйн, 1966; Норман и др., 1971; Готерс, 1972) При этом
определенную информацию, по-вяднмому, дает и «нормальная» цепочка
эвукопередачи: барабанная перепонка — пуховые косточки, погому что если
входы слуховых каналов закрыть, то способность идентифицировать
направления прихода звука ослабляется. Механизм этих явлений пока яе ясен.
Рассматривая случай слушания под водой, следует иметь в виду, что бннаураль-
ные временные различия сигналов вследствие почти пятикратной
(относительно воздушной среды) скорости звука в воде сильно уменьшаются. С акусти-
ч к А чкп зрения г ов уме 1ьшается до размеров тени» ного мяча
(Бауэр н Торик 1966) При од i на новых в сравн ннн с воэдуш юй средой
и лр вл ннях прихода звуков слуховые объекты под во oft pa полагаю я
6i же медианной п оскостп н часто нспосредствснн у головы или в са
мо о л в
Зрительные теории пространственного слуха основаны иа том, что ощуще
няе места слухового объекта зависят от того, что внднт эксперт во время
прослушивания н где находится видимый объект. Повседневная жизнь под*
тверждает это предположение Так, например, известно, что телезритель, как
правило слышит наблюдаемого диктора именно в тон песте, где его
изображение находится на экране. И только стоит закрыть глаза» как он обнаружи
вает, что слуховой объект находится н на экране, а рядом с ни , т е. в месте,
где находится ромкоговорнтелъ
Стреттоя (1887) проводил слуховые экспери-
ыен ы используя специальные очки которые
давали опрокинутое изображение ( вверх—вниз»).
Он уста и вит, что если слуховой объект
находятся в п le зрения, то и оп слышится
опрокинутым Клеим (1918) описывает эксперимент с яс-
польз вавнем двух микрофонов расставленных
слева и справа от эксперта Напряжение
микрофонов подавалось на головные телеф ны
перекрестно с левого микрофона на правый телефон
и с правого микрофона иа левый телефон. Перед
каждым микрофоном был усыновлен молоточек,
и 6а они поочередно издава и удары. Когда экс
перт закрывал глаза, удары молоточка слыша-
1 ic из обратных по сравнению с истинными на-
п ав ннЛ Но как только эксперт открывал глаза
п начинал внимател пп следить за движениями
молоточков, удары с ышались из направлений,
с впадающих с наб годеннямп, т е слева, когда
ударял левый молоточек, и справа — когда
ударял правый Если через несколько минут эксперт
опять закрыва глаза то это ощущение какое-то
время продолжалось, за ем постепенно возвращалось к исходному перекрест
ном\ воспрня ию направлен п
'Хельд (1955) проводил слуховые эксперименты, снабдив экспертов уст-
ройством, известным под названием «псевдофон»1 (рис. 119). Эксперты на
девали головные телефоны, на иотсрые под аваля сигналы от двух микрофонов
расставленных по диаметру головы с небольшим сдвигом по окружности в
горизонтальной плоскости. Когда эксперты закрывали глаза, то, как и следова
jjo ожидать, слуховой объект воспринимался из направлений, сдвинутых
относительно истинных иа угол сдвига микрофонов относительно ушной оси
С открытыми глазами эксперты не ошушали разницы в положениях источника
звука и г„ ухового объекта.
Джеффри и Тейчору (1961) в эксперименте с головными телефонами
удалось вызвать ощущение перемещения слухопого объекта из головы вперед
благодаря тому, что перед экспертом загоралась электрическая лампа (экспе
римент проведен только на дном эксперте). Гарднер (1968) сообщает об
эффекте, который он назвал cproximity — Image — ellecU («Эффект ближнего
объекта ) Он состоит в том, что если перед экспертом вдоль продольной оси
установлено несколько громкоговорителей, то с открытыми глазами он
ощущает слуховой объект в месте нахождения ближайшего громкоговорителя.
Клемм (1909) иа основании очевидной тенденции слияния в пространстве
слух >вых и зри льных объектов сформулировал так называемый закон
«пространственного совпадения , который гласит, что при возбуждении различных
1 Первым название п евдофон применил для своего устройства Томсои
в 1879 г.
Рис. 119
«псевдофон*
Установка
(положение
головы экспертов не за
фиксировано)
132
органов чувств создаваемые этими возбуждениями ощущения имеют
тенденцию слияния в пространстве. Дли формулирования закона он
руководствовался наблюдением о том, что именно при одновременном воздействии
световых и звуковых раздражений зрительной я слуховой объекты, покидая свон
места, сближаются в пространстве. Однако и для этого закона имеются
исключение.
Так, например, Эверт (1930), используя в эксперименте оптическую
систему, аналогичную предложенной Стретоном (отличне состояло лишь в том, что
вместо призматических очков он применял систему линз, «опрокидывающую»
стороны видимого пространства), обнаружил, что н п этих условиях эксперт
может приучить себя лоцнровать слуховой объект в действительном
направления на источник звука. Блауэрт (1970) измерил размывание локализации речи
в продольном (вперед — назад) направлении с одновременным показом
говорящего на экране телевизора и без него. Схема этого эксперимента показана на
рис. 120. Громкоговорители (установленные на расстоянии 7 м перед экспертом)
включались в случайной последовательности и излучали слоговую группу
длительностью по 6 с каждая. Эксперты должны были сообщить, откуда
исходит звук: слева нля справа, сверху или снизу относительно оси зрения*
Пря включенных телевизорах им, кроне того, давалось указание зрительно
леди ь а нзображ ннем на экране Было установлено, ч о размывание
локализации направления к слуховому объекту как в горизонтальной, так и в вер
тикальной плоскостях яе зависит от появляющегося одновременно со звуком
изображения диктора на кране (20 экспертов, громкость 35 фон).
Итак, мы установили что в формировании у человека ощущения слухового
объекта участвует и зрительное воздействие. Какое из этих воздействий
окажется превалирующим при расхождении их по пространственному признаку»
зависит от задачи, которая ставится перед экспертом. Наблюдаемые здесь
явления очень напоминают оценку слухом монауральных признаков ушных
сигналов, когда эксперты сознательно подавляют информацию о месте слухового
объекта с тем, чтобы сосредоточить свое внимание на другой информации.
Зрительные теории в рассмотренном яаыи узком смысле следует отличать
от теорий регистрация движений тела, которые здесь играют такую же роль
как движения головы в моторных теориях пространственного слуха рассмот-
37Б
%8* 2Ц. 0° 27b* bt8°f
W
5,5
3 4
3V
-5 9'
-8,3
*)
Рис 120. Схема эксперимента по из ереиню порога смещения локализации
по направлению при одновременной зрительной стимуляции.
о первая серия экспериментов (горизонтальная плоскость), б —вторая серия эк пели-
ментов (мсдпаннви плоскость).
133
репных в § 2,5-1 (Баллах, 1940). Эти движения «едует также отличать от так
называемого звукозрительного рефлекса, который проявляется в том, что
слушатель непроизвольно следит глазами за источником звука (Пяульсен.
Эвертсен, 1966). Условием этого рефлекса является предварительное (по
меньшей мере приблизительное) распознание направления прихода звука. Праада,
эти движения глаз сопровождаются ощущением перемещения слухового
объекта (Гольдштейн и Розеиталь-Файт, 1926; Риян н Шер, 1941 я ранее Пирс.
1901). Весьма возможно, что в какой-то степени справедливо и высказанное
Гюттнхом (1937) м Мейер-Готесбсргсром предположение о том, что движения
глаз позволяют более точно совместить направления к слуховому объекту н
источнику звука.
Рис. 121. Схема внутреннего
уха (слуховой я
вестибулярный аппараты) .
1 — ампула; 2 — стремя: 3
—овальное окно; 4 — полукружный квнвл:
5 — преддверие ушного лабиринта
со ствтолнтвмн; € — мешочек со
ствтолитнмн; 7 — улитка.
Вестибулярные теории, В основу вестибулярных теорий положена
предпосылка о том, что в процессах пространственного слуха участвует н
вестибулярный аппарат. Это значит, что, кроме физических факторов возбуждения
слухового аппарата, необходимо исследовать н такие факторы, на которые
при формировании ощущения слухового объекта реагирует вестибулярный
аппарат.
Понятием свеслибулярный аппарат» нлн сорган равновесия» объединены
те части внутреннего уха. которые реагируют на изменения положения головы
и тела человека в пространстве, а таюке на направления движения тела. В него
входят три полукружных канала (ducli semicirkularis), преддверия ушного
лабиринта н мешочек. Ампулы преддверий ушного лабиринта я мешочков
образуют чувствительные окончания, так называемые статолнты. Схематически
устройство внутреннего уха (упрощенно по Де-Бурле, 1934) показано на
рис. 121. Подробнее описание внутреннего уха и библиография приведены у
Бишофа (19G6), Гроена (1972).
Несколько предварительных замечаний о факторах (входных величинах)
воздействия на вестибулярный аппарат. Раздражителями вестибулярного
аппарата являются механические силы. Для полукружных каналов — это
центростремительные силы и возникающее под нх действием давление в
ампулах» Для статолнтов — это силы тяжести, инерции я центробежные силы.
Кроме того, существует целый ряд факторов нефизнологнческого раздражения
вестибулярного аппарата» Один из способов раздражения, основанный на
воздействии тепла, широко используют в отолярннгологин. Он состоит в том, что в
слуховой канал впрыскивается нагретая или охлажденная жидкость.
Создаваемый под воздействием жидкости перепад температур приводит в
движение эндолнмфу, что служит раздражением аппарата. Часто в литературе
дискуссируется вопрос, может лн звуковое колебание во внутреннем ухе вы*
звать раздражение вестибулярного аппарата. Учитывая механическую природу
звука, а также особое место вестибулярного аппарата в анатомии организма,
можно видеть, что этот вопрос не лишен глубокого смысла.
134
Выходными факторами (величинами) вестибулярного аппарата служат
ощущения положения головы, тела человека, а также их изменений в
пространстве. При раздражении полукружных каналов может возникнуть ощущение
поворота тела. Более сильные раздражения полукружных каналов вызывают
непроизвольные ритмические движения глазных яблок (так называемый ни-
стагмус). Одновременно с этими движениями может наступить н
головокружение. Статолнты в состоянии покоя дают ощущение вертикали (сила тяжести),
в состоянии движения — ощущение положения головы н поступательных
перемещений.
Для рассмотрении возможностей участия вестибулярного аппарата в
формировании ощущения места (дислокации) слухового объекта будем
различать три случая, отличающихся способом раздражения: раздражение
вестибулярного аппарата нормальным движением головы; нефязиологнчеекпе
раздражения, например, резкие вращательные движения головы, тепловое
раздражение; раздражение звуком.
Для анализа первого случая вспомним предшествующий параграф. Там
было установлено, что для определения места слухового объекта слух
оценивает изменения ушных сигналов во время движевия головы. Регистрация же
движений головы осушествляется вестибулярным аппаратом. В этом н
состоит косвенное участие вестибулярного аппарата в формировании ощущения
дислокации слухового объекта. Нефизнологнческне раздражения широко
освещены в литературе. Мюнстерберг и Пирс (1894), Холь (1909), Фоей (1912),
Аллерс и Бекеши (1922), Кларк и Грейбнель (1949), Арнольт (1950), Юнгкнс
н Ван-де-Феер (1958) исследовали направленность слуха при прекращении
вращательных движений человека (вращающееся кресло), В момент
остановки человек на короткое время ощущает остаточное головокружение. На время
этого головокружения он иногда теряет способность правильно определять
направления и источнику звука. Как правило, в таких случаях слуховой
объект лоцнруется сдвинутым против направления вращения.
Иногда слуховой объект смещается в направлении вращения и очень
редко— качается. Впрочем, эти же явления наблюдаются и в отношении
зрительных объектов. Изменения свойств направленности слуха наблюдаются также
н после теплового раздражения (Раух, 1922; Гюттнз, 1937; Ионгкнс я Ван-
де-Феер. 1958). Эти изменения проявляются, например, в увеличении
размывания локализации» Нарушения пространственных свойств слуха, вызываемые
быстрыми вращениями и тепловым раздражением, также, по-видимому,
определяют роль вестибулярного аппарата в способности человека
ориентироваться в пространстве. И здесь подтверждено косвенное участие вестибулярного
аппарата в работе слуха. Особый интерес представляет вопрос о ггепосредег-
венном участии вестибулярного аппарата в слуховом процессе, т. с. выполняет
ли вестибулярный аппарат дополнительно к своим основным функциям
(регистрации движений головы) функцию косвенной оценки признаков звуковых
сигналов (раздражение звуком).
В старых работах (Прсйер, 1887; Арнхайм, 1887; Мюнстерберг, 1880)
и даже в некоторых работах последнего времени (Крауз, 1953) чисто
умозрительно высказывается мнение о том, что локация слухового объекта — это
способность, присущая исключительно вестибулярному аппарату. Однако в
настоящее время это предположение можно считать полностью опровергнутым
Против него свидетельствует, например, тот факт, что слух у людей,
страдающих полной потерей функций вестибулярного аппарата, сохраняется таким же
ялн почти таким же, как у здоровых людей (Гюттнх. 1937, 1939. 1940:
Диамант, 1946; Ионгкнс н Вап-де-Феер, 1958).
С другой стороны, имеется целый ряд работ, в которых доказано, что в
искусственно создаваемых условиях вестибулярпый аппарат может быть
раздражен сильным звуком. Экспериментируя па животных. Туллно (1929)
вскрывал слуховые каналы, звуковым возбуждением создавал в них турбулентные
воздушные потоки, вызывающие одновременные двигательные реакпии
организма (нистагмус). Об аналогичных наблюдениях сообщают в своих работах
Бекеши (1935), Ретьо (1938), Трннкер и Парч (1957), Ионгкнс (1935).
Нарушения свойств пространственного слуха Мойрман и Мойрман (1954) наблю-
135
дали у пациентов со вскрытыми хирургическим путем полукружными
каналами. Предполагается, что эти нарушения были вызваны звуковым
раздражением каналов. Целый ряд авторов в последнее время доказал, что
сильные низкочастотные звуковые раздражения могут вызвать реакцию
полукружных каналов н неповрежденного внутреннего уха (Паркер, Гнрке и Решке,
1968: Решке. Паркер к Гиркс, 1970; Паркер н Гирке, 1971).
В перечисленных работах даются ссылки и на другие источники. Бншоф
(19G6) в своей работе называет авторов, которые связывают аналогичные
явления с реакцией статолитов. И все-таки абсолютно достоверных доказательств
непосредственной реакции вестибулярного аппарата на звуковые
возбуждения в процессе слушании в нормальных условиях при здоровом слухе не
существует. Все предположения здесь носит чисто умозрительный характер.
Осязательные (тактильные) теории пространственного слуха получили
наименьшее признание среди остальных теорий! Оин построены на
предположении о том, что в формировании ощущения места слухового объекта
участвуют не только звуковые колебании у барабанных перепонок, но также н
колебали я у осязательных рецепторов (тактильные приемники и приемники
вибрации). Тактильно чувстпительнымн являются, например, области
волосяного покрова на затылке, а также области вокруг ушных раковин. Гюттих
(1937), заглушая полностью наружное ухо, показал, что тактильные
раздражения областей у ушных раковин в слуховом процессе никакой роли не нг*
рают. Эксперименты Перекалина (1930). а также Блаузрта (1969), в ходе
которых волосяной оокров затылка и даже всей головы, за исключением
наружных ушей, был закрыт фетром, также дали отрнпательные результаты.
С другой стороны, известно, что в пекоторых случаях звук вызывает
осязательные ощущении (громкие звуки низкой частоты). Правда, место ощущения
не связано с дислокацией слухового объекта. Особым, естественно, является
случай, когда псточпик звука находится в пределах досягаемости эксперта
и он может дотянуться до него. По аналогии с положениями зрительных
теорий пространственного слуха в таких случаях может оказаться справедливым
закон пространственного слияния ощущений.
3, ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ СЛУХ ПРИ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКАХ
ЗВУКА И В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
В гл. 2 рассмотрены явления пространственного слуха при единственном
источнике эвука в свободном звуковом ноле. Здесь мы будем рассматривать
процессы, происходящие в звуковых полях нескольких источников эвука и в
полях в закрытых помещениях, где невозможно свободное распространение
звуковых волн, а также на открытом воздухе вблизи препятствий и
отражающих поверхностей.
Согласно приншшу Гюйгенса — Френеля искаженное звуковое поле
можно рассматривать как неискаженное поле множества (в пределе —
бесконечного) элементарных источников звука. Поэтому проблемы простравствепного
слуха в искаженном поле можно свести к явленкям пространственного слуха
в поле нескольких источников. Это особенно наглядно видно при отражениях
звука от поверхностей, размеры которых по сравнению с длиной волны
велики, так как в этих условиях звуковое поле легко представляется как сумма
полей реального источника я его зеркальных отражений (см. рнс. 15).
Как и при одном источнике, основным фактором воздействия звука на
слух эксперта являются звуковые енгпалы у барабанных перепонок. Поскольку
рассматриваемая нами система — от источника звука до барабанной
перепонки — в практически реальном диапазоне уровней (не более 90 дБ) ведет себя
как система лилейная, то ушные сигналы можно рассматривать в вяде суммы
составляющих нескольких источников. Следовательно, для расчетов можно
нсцолъзоаать данные измерений, полученные при одном источнике (см. § 2.2,3).
Для простоты рассуждений будем считать, что источников звука два, и звуки
от них до эксперта доходят двумя путями (рнс. 122).
136
Временные функции сигналов могут быть одинаковыми нлн различными.
В качестве коэффициента подобия функции формально может служить
нормированная корреляцнонная функция (Ли, I960; Фншер. 1969). Для двух
сигналов (без постоянных составляющих) она нмеет вид:
Фжу (т) = 11т
Т-+0
2Т
2Т
I
+т
х* (/) dt J if (t) dt
_xjt)y{t+t)
—T
(45)
a
os
P*L/fl
//fa**
Рис. 122. При расчетах ушных
сигналов для л источников
звука число путей звука равно
2л (а — стереофоническая
база; а —базовый угол).
Два сигнала, абсолютные значения нормированных коэффициентов
корреляции которых для некоторого т равны единице, т. е. для которых
справедливо
иахс | Фху (т) | = 1, (46
X
-будем впредь называть когерентными1. Согласно этому определению два сиг*
нала когерентны в том случае, если они одинаковы или:
а) имеют различные амплитуды при одинаковой форме сигнала, т. е.
имеют не зависящую от частоты разность уровней А£;
б) без искажений сдвинуты одни относительно другого, т. е, различаются
на не зависящее от частоты фазовое время задержки т$\
в) взаимно ннверелы, т. е. сдвинуты по фазе на 180° или на л. Здесь
следует иметь в виду, что огибающая одпого сигнала инвариантна в
отношении инверсии. Именно на этом основании такой случай считается
удовлетворяющим условию когерентности.
В рассматриваемой системе с несколькими нсточнвиамн звука принцип
суперпозиции справедлив только для участка пути звука до барабанной
перепонки. Физиологические взаимосвязи между приэпакаии ушных сигналов и
ощущениями места слухового объекта, как правило, описанию с помощью
линейных уравнений не поддаются. Особенно это касается ощущений,
вызываемых несколькими источниками, которые не равны сумме ощущений от
каждого из них. Ощущение места слухового объекта нескольких источников
формируется по законам, определить которые с помощью одпого источника не-
возможно.
3.1. ДВА ИСТОЧНИКА КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ
Рассмотрим явления пространственного слуха в акустических полях двух
источников звука, излучающих когерентные сигналы. Такими источниками ыо-
1 В других областях наукн термин «когерентный» применяется несколько
в ином смысле.
137
гут служить, например, два громкоговорителя, получающие когерентные
электрические сигналы. Можно различить при этом три основных варианта
возникающих слуховых ощущений-
1. Ощущение одного (единственного) слухового объекта, дислокация
которого зависит от мест расположения двух источников и характера
излучаемых ими сигналов.
2. Ощущение одного (единственного) слухового объекта, дислокация
которого определяется местом и характером сигнала только одного из
источников. Второй источник на слуховой объект влияния не оказывает.
3. Ощущение двух слуховых объектов. Дислокация одного из нях в
основном определяется местом и свойством сигнала одного источника и
соответственно дкелокацня второго — местом я свойствамк сигнала другого нс~
точннка.
Первый вариант может наступить, когда между язлучаеыымя сигналами
возникают небольшие разности уровня или сдвиги во времени. При
формировании ощущения слухового объекта слух интерпретирует ушные сигналы как
исходящие от одного ясточняка («кажущийся источник»). Это так называемый
случав локализация суммы (Варнке, 1940), лежашнй в основе
стереофонической системы, в которой длк воспроизведения используются громкоговорители
(«пространственная стереофония»).
Особый случав локализации суммы — локализация слухового объекта
двух сигналов громкоговорителей, получающих напряжения, сдвинутые по
фазе на 180°. Если в месте приема звуков временная задержка между
сигналами больше I мс, то днелокапни слухового объекта определяется свойствами
сигнала п местом источника, от которого звук до слушателя доходит первым.
Следовательно, При локалнзапнн слухом учитывают сигналы, достигшие
барабанных перепонок первыми, запаздывающие сигналы пря оценке
подавляются. Этот эффект, имеющий особенно важное значение в архитектурной
акустике и техянке озвучивания аудиторий, называется законом первой волны
(Кремер, 1948; Баллах и дрь, 1949). Если задержка между сигналами
превышает некоторое пороговое значение, запнеишее от условий эксперимента, то
эксперт начинает ощущать два слуховых объекта, каждый из которых
соответствует своему источнику (варяант 3). Звук, пришедший с задержкой,
называют эхом.
Бекеши (1971) обнаружил, что если задержка между сигналами
превышает 70 мс, то может наступить эффект, обратный закону первой волны. Он
состоят в том, что слухом подавляются сигналы, пришедшие первыми.
Дислокация слухового объекта в этом случае определяется запаздывающим
сигналом. Этот эффект называется подавлением опережающего сигнала, или пред-
маски рОВКОЙ.
3.1.1. Локализация суммы
На рис. 122 была показана скстема источников звука, которую обычно
используют для воспроизведения стереофонических сигналов. Два
громкоговорителя установлены перед экспертом симметрично относительно его
медианной плоскости так, что эксперт видит каждый кз них под одинаковым углом
(обычно 60°). Если громкоговорителя получают одинаковые электрические
спгпалы, то эксперт ошущает один слуховой объект, локализуемый п
медианной плоскости, как правило, впереди на линии между громкоговорителями.
Задержка одного из сигналов относительно другого или ослабление сигналов
одного {или обоих громкоговорителей) приводит к тому, что слуховой объект
смешается в сторону того громкоговорителя, звук от которого приходят
раньше нлн соответственно — с большкн уровнем.
Следовательно, с помошью такой системы, подбирая задержку или
разность уровней сигналов громкоговорителей, можно менять в определенных
пределах направления к слуховому объекту. Впервые значение этой
возможности для практики электроакустической передачи подметил Блюмляйн (193I)1-
1 Передачи способом «головной» стереофонии, т. е. с использованием
головных телефонов, проводились н раньше. Ранние работы по стереофонии
описаны Айнхорстом (1959).
138
В 1933 г. нз Филадельфии в Вашингтон стереофоннческк передавался концерт
с использованием на стороне приема установки нз двух громкоговорителей
(Флеттер, 1934). Штейнберг и Сноу (1934) описали аналогичные
эксперименты. Влияние временных н амплитудных различив сигналов
громкоговорителей на локализацию слуховых объектов исследовали многие авторы: Де-Боер,
1940; Кордан, [954; Лихи. 1959, Бриттен н Лнхит [959; Хопсон, 1959, I960,
1963; Вевдт, I960, 1963, 1964; Мертенс, 196ft J965; Бауэр, i960. 1961; Харвей
и Шредер, 1961; Ортмейер, 1966, а также Варнке, 1941; Сноу, [953; Сандель и
др., 1965; Кларк и др., 1957; Катцфей и Шредер, 1958; Олсои, 1959; Кацня-
скн и Ортмейер, 1961; Макита, 1962.
На ряс. 123—125 приведены графики результатов измерений эавискыостя
изменения направления к слуховому объекту от искусственно создаваемых
разности уровней или временной задержки. Измерения проводились яа трех
звуках. На рис. 123 приведены классические кривые Де-Босра. Видно, что до
угла примерно 20° графики практически линейны в обоих случаях, т. е. при
изменении разности уровней и задержки между сигналами двух
громкоговорителей.
В измерениях Вендта (1963) линейность кривых и наклон меньше,
особенно при изменении задержки. Правда, в своих экспериментах Всндт
фиксировал положение головы эксперта. Когда при экспериментах эксперту
разрешалось поворачивать голову, кривые получались почти такими же, как в
экспериментах Дс-Боера. Тот факт, что кривые локализации суммы в случае
фиксированного положения головы имеют меньший наклон, чем тогда, когда
вксперт может ее свободно поворачивать, подтвердил также Лики (1947). Он
же обнаружил, что при поворотах головы в ту же сторону смещается и
слуховой объект. Результаты исследований, Проведенных Вендтом, справедливы для
Та блица 8
Сигналы гронкогоюрн-
гмев
С различным
уровнем
Со взаимной
задержкой
0 дБ
6 дБ
12 дБ
30 дБ
0
0.3 мс
0,5 мс
I мс
Ннд сигнала
Щелчки
=tl.3°
±1.5°
=ьЗ°
±3.5°
=tl.3c
^—
±4.5°
±6"
Импульсы Гаусса
103 Гц 327 Гц 1030 Гц| 10.3 Гц
=t2.5*
=t4°
—
1
±2.5°
±2.5°
-3.5"
^—
=t6°
±2°
it 4"
—
I
±2,5*
d=2°
=£6.5°
±7.5°
=t2°
-4.5е
^—
zt3.5"
=t2°
Zt6°
^—
=t5,5°
=t8°
=t6°
^—
=t2°
±7.5*
=t5.5°
=t4,S°
Тоны
103 Гц 327 Гц 1030 Гц
=t3,5e
■^—
=t5°
±3.5°
—
=t5°
±5.5*1 =t 5,5°
±4.5°
^—
=t4°
=t7.5°
-4.5°
^—
a=4.5°
rt6°
=t5,5°
^—
it 10°
=t6'
±5,5°
—
it!!0
l ±11.5°
139
сферических излучателей звука в среде без отраженпй. При использовании
направленных излучателей, установленных в среде с отражением, кривые
имеют другой аяд (Ортыебер, 1961).
На рис. 124 показаны результаты, полученные ВендТом для третьоктав-
ных тональных импульсов Гаусса. Они имеют такой же вид, как кривые ло-
+30дБ -7
(Слева громче)
(Слева раньше) '
Рис. 123. Направление иа слуховой объект при расстановке
громкоговорителей согласно рис. 122: слева — сигналы громкоговорителей различны по
уровню; справа — сигналы громкоговорителей сдвинуты во времени без
фазовых искажений. Пунктирные кривые: речь, голова не зафиксирована (по
Де-Боеру. 1940). Сплошные кривые: щелчки, положение головы
фиксировано, 10 экспертов, а=60°, эаглушеииая камера (по Вендту, 1963).
10300 Гц /
\ 1Q3Q Гц
\2
/~J0°
+ 1мс
(Слева раньше)
Рис. 124. Направление на слуховой объект при расстановке
громкоговорителей согласно рис. 122: слева — сигналы громкоговорителей различны по
уровню; справа — сигналы громкоговорителей сдвинуты во времени без фазовых
искажений. Трстьоктавиые тональные импульсы (импульсы Гаусса), положе-
ние головы зафиксировано, 10 экспертов, а=60°в эаглушеиная камера.
калкзации суммы в зависимости от разности уровней широкополосных
щелчков, но наклон кривых в центральной области оказывается зависимым от
частоты. При третьоктявных шумах кривые получают аналогичный вид.
В случае временных сдвигов тональных импульсов вид кривых сильно изые*
140
няется в зависимости от центральной частоты импульсов Иногда слуховой
объект ощущается за пределами угла расстановки громкоговорителей. На
рис 125 приведены кривые локализации суммы для (по Вендту, 1963)
длительных тональных посылок. Вид крнвых сильно зависит от частоты. Согласно
представлениям Вендта получить приемлемые результаты на частотах свыше
-30
(Слева раньше)
Рис 125. Направление на слуховой объект при расстановке
громкоговорителей согласно рис. 122: слева — сигналы громкоговорителей различны по
уровню; справа — сигналы громкоговорителей сдвинуты во времени без фазовых
искажений. Непрерывный той, положение головы зафиксировано, 10
экспертов, заглушённая камера, а^60°.
1030 Гц невозможно из-за большого разброса показаний экспертов о
направлениях к слуховому объекту.
В табл. 8 приведены данные, которые могут служить мерой размывания
локализации. Это углы, за пределы которых при данном звуковом сигнале
выходили 50% показании более 10 экспертов о направлениях к слуховому
объекту. Видно, что разброс в ощущениях направления к слуховому объекту
довольно значителен. Здесь могут быть две причины: либо ощущение
направления меняется от прослушивания к прослушиванию, либо слуховой объект
нечетко локализуется. Приведенные в табл. 8 углы расширяются с увеличением
боковых отклонений слухового объекта. Исключение составляют лишь
тональные импульсы.
Эти результаты касаются локализации суммы в случае, когда создаются
либо амплитудные, либо временные различия между сигналами
громкоговорителей. Если различия создаются одновременно и имеют одинаковые знаки (т.е.
если у опережающего сигнала большой уровень), то боковые отклонения
слухового объекта оказываются ббльшнми, чем при различии одного из
параметров Если создаваемые различия имеют разные знаки, то боковые отклонения
оказываются меньшими или вообще отсутствуют. Эти взаимозависимости
можно представить в вплс номограммы (рис. 126). Каждая точка области,
ограниченной двумк предельными кривыми, соответствует определенному
сочетанию временных и амплитудных различии сигналов громкоговорителей к
одновременно — определенному углу направления на слуховой объект по ширине
расстановки громкоговорителей- Линия А'—А" представляет собой «рабочую
прямую», характеризующую систему стереофонической звукопередачн.
Кривые, показанные на рис. 126, справедливы дли широкополосных сигналов.
Однако до настоящего времени они не подтверждены измерениями, поэтому их
можно использовать только для качественного анализа ивлеккй.
Для уяснения сущности процесса локализации суммы необходимо более
глубоко проанализировать ушные сигналы. Выше мы рассмотрели кх только
поверхностно. Удобнее всего рассматривать ушные сигналы, когда громкого*
141
ворнтелн излучают очень короткие импульсы. На рис. 127 приведены ушные
сигналы для следующих трех случаев: сигналы громкоговорителей одинаковы,
сигналы различаются по уровню и между сигналами имеется временная
задержка. На графике показаны также излучаемые импульсы. Обозначения
сигналов поясняются на рис. 122.
На рнс 127, q приведены ушные сигналы для случая, когда сигналы
громкоговорителей одинаковы. Каждый ушной сигнал состоит из
составляющей от ближнего громкоговорителя и зсдержанной составляющей иепьшего
уровня от дальнего громкоговорителя. Оба ушных сигнала одинаковы. Слухо-
Рис. 126. Направление на
слуховой объект в системе,
изображенной на рис. 122, при
одновременных интенсивности ых
н временных различиях в
сигналах (по Франссену, 1963}.
/ — звук слышится шэ правого
громкоговорителя- 2 — звук слышится в
середине между громкоговорителя-
ни; 3 — звук слышится из левого
громкоговорителя.
вой объект ощущается в медианной плоскости. На рнс. 127, е приведены
ушные сигналы при различных по уровню сигналах громкоговорителей. Уровень
сигнала левого громкоговорителя почти вдвое больше уровня правого.
Положение составляющих ушных сигналов во времени осталось таким же, как н
на рис 127, а Изменились только амплитуды. У правого уха меньше аишткту-
да первой составляющей, у левого уха — второй. В сигнале левого уха
амплитуда второй составляющей больше, чем в сигнале правого, кроме того,
суммарная энергия сигнала слева больше, чем справа. Слуховой объект
ощущается слева от медианной плоскости.
На рис 127, в к г показаны ушные сигналы для случая, когда сигнал
левого громкоговорителя кзлучается раньше правого, причем на рнс. 127, е
искусственная задержка меньше бинауральноЙ, па рис. 127, г — больше. По
сравнению с ряс 127, а здесь изменено положение сигналов во времени,
амплитуды остались такими же. Первой приходит составляющая к левому уху от
левого громкоговорителя. К правому уху при меньшей искусственной
задержке первой приходит составляющая правого громкоговорителя, при большей
искусственной задержке — составляющая левого громкоговорителя. В обоих
случаях слуховой объект ощущается слева от медианной плоскости, причем
на рис. 127, г отклонения больше, чем на phc. 127, е.
Рассмотрим теперь более подробно влияние отдельных составляющих на
ощущение направления на слуховой объект. В исследованиях такого рода
обычно используют последовательность импульсов, которые подаются для
прослушивания эксперту на головные телефоны. Это позволяет варьировать
параметры сигналов н их соотношения. Такие исследования были проведены
Бекеши (1930), Валлахом, Нейманом н Роэеицвейгом (1949), Гутманом,
Ван-Бергейком и Давидом (I960), Давидом н Хансоном (1962), Харрнсом,
Фланаганом н Уотсоном (1963), Сойерсом и Туле (1964), Туле н СоЙсрсом
(1965), Гутманом (1965), Рассмотрим результаты этих работ, касающиеся
явления локализации суммы.
По виду рнс. 127 может показаться, что ощущение направления на
слуховой объект определяется только составляющей, которая первой достигает
142
ушей эксперта- Если бы это было так, то проблема свелась бы к анализу
направленных свойств слуха в случае одного источника. В действительности,
однако, дело обстоят гораздо сложнее, поскольку в формировании слухом
ощущения направления к слуховому объекту участвуют и вторые
составляющие К такому выводу приводят, например, результаты слуховых
экспериментов Валлаха и др. (1949). Эксперту для прослушивания предлагалась
последовательность сигналов, показа вне к на рис. 128, я. Первые импульсы
достигали обоих ушей одновременно. Вторые импульсы, посылавшиеся на правое
ухо, излучались с опережением или задержкой относительно первых. В резуль-
'LL
Kl
■*- Левов уяо
■*и
Л
Яп.
Р»
Put
«;
Правее ужо
I4w a°L4
В)
Pll
д
At
'u
Ai
Левое уха
ID
Л
Aw
Pl*
*)
Лрадсе gxc
Plr
'д*
Рис. 127. Ушные спгналы в системе, изображенной ца рис 122, при излучении
громкогонорителями коротких импульсов.
а — сигналы громкоговорителей одинаковы: б — сигналы различны по уровню; в
—между сигналами громкоговорителей небольшое временной едявг; г—между сигналами
большой временной сдвиг
тате слуховой объект смещался от медианной плоскости в сторону.
Относительное число субъективных оценок сслева» показано графически на рис. 128, С.
Средний временной интервал между первыми и вторыми импульсами был 2 мс
Ряд экспериментов, которые дали много интересных результатов, был
проведен с использованием трех импульсов, причем два из них подавались на
одно ухо м один — на другое (рнс. 128, в). Перед экспертами ставилась
задача управлять сдвигом импульса «с* так, чтобы слуховой объект
располагался точно в медианной плоскости. Гутман и др. (1960) в своих
экспериментах варьировали уровень импульса В н установили, что задержка ti,
вызывающая ошущенне объекта в середине, изменяется согласно кривой на рис. 128,2.
Так, было показано, что при локализации суммы направление на слуховой
объект зависит не только от задержки второй составляющей, но и от ее
уровня.
В аналогичных экспериментах Харрнс и др. сохраняли одинаковым
уровень сигналов Л, В и Ct но варьировали сдвиг Af между импульсами,
подававшимися на одно ухо. В случаях, когда Д/ было меньше 1 мс (такие пределы
изменения задержки представляют наибольший интерес в локализации
суммы), эксперты ощущали слуховой объект в середине при Tj=0 h при Tj^Af.
Однако авторы совершенно четко указывают, что при этом ощущался один
слуховой объект.
По-видимому, слуховой объект был локализован неостро и состоял как
бы из двух центров тяжести, раздельно поддававшихся сближению.
Дополнительные наблюдения были получены из экспериментов Туле к Сонерса (1965).
143
В этих экспериментах эксперты также получали для прослушивания два
импульса на одно ухо и один — на другое. Но они должны были оценивать не
Ti, при которой слуховой объект локализовался в медианной плоскости, а
боковые смещения его при плавном изменении ть которым управлял
экспериментатор. При такой постановке задачи эксперты после некоторой тренировки
четко различали две части слухового объекта, каждая из которых
перемешалась по своей траектории. Особенно ясно различались две части:
«низкочастотная», траектории которой зависела от положения импульсов Л и В на оси
вр&менн, в «высокочастотная», боковое отклонение которой зависело от
интервала между импульсами А н С
с
*;
1
+%•
*)
JJeBoe ум
*- Правое ухо
*■ Левое ухо
+ Право?ухо
ТОО
50
600
X
О мс -60Q
at-тмс _i
20 28 36 VV 52 БОлБ
Рис. 128. Локализация суммы в экспериментах с использованием
последовательности звуковых импульсов.
а —комбинация импульсов с двумя составляющими в каждом уишоы сигнале; 0
—относительная частоте ответов «слева» ь зависимости от временного положения
импульса О в комбинации импульсов \а) (схематично го Ва1Лаху. НсЯм&ну и РсиенцоеЛгу.
1949); а —два ни пульса слеш и одни справа; * —сдвиг иыпульев С относительно Д,
необходимый дли Того, чтобы получить ощущение слухового объекта в середине в
зависимости от уровня iirnnyibCB В для комбинации сигналов (в).
Не останавливаясь на подробностях (интересующихся адресуем к
приводимой литературе), можно сделать вывод, что в локализации суммы
импульсных звуков имеют значение и опережающие и запаздывающие импульсы.
Однако определять по кривым локализации суммы (см. рис. 12) направления на
слуховой объект можно лишь приближенно. Более глубокий анализ
показывает, что слуховые объекты вообще имеют сложную пространственную
структуру.
До сих пор мы исходили из того, что источники звука излучают очень
короткие импульсы, имеющие широкий спектр частот. Только при этом уело*
вин можно было считать, что ц ушные сигналы предстааляют собой
последовательность коротких импульсов.
Рассмотрим теперь другой крайнкй случай, а сменно — локализацию
суммы непрерывных топор. Приближенные расчеты ушных сигналов для этого
случая били проьедсны Лики (1959), Всндтом (1963, 1965) и др. Здесь мы
приведем лишь схему расчета и рассмотрим четыре примера, которые доступны
114
для понимания без количественного анализа. Обозначим звуковое давление,
создаваемое сигналом левого громкоговорителя у левого уха Pll(/) (cm.
рис. 122). Сигналы двух громкоговорителей отличаются фазовой задержкой
т1. не зависящей от частоты, их амплитуды также различны, что учитывается
частотно-независимым коэффициентом q. Тогда звуковое давление,
создаваемое сигналом правого громкоговорителя у правого уха,
Prr СО = Wll [* — ТФ) * (47>
Видно, что при положительных Тф составляющая ряп(') достигнет
правого уха позже, чем составляющая PllO) левого. Составляюшие звукового
давления сигнала данного громкоговорителя у противоположного уха будут:
PL* (0 = | A if) | PLL [t - Тф (/)]; (48)
Р^(/) = ?|Л(/)|р^[/^т;-тф(/)]; (49)
здесь \A(f) | и тф (/) — соответственно абсолютная величина и фаза бииау-
ральной функции звукопередачи прк дан пом угле прихода сигнала от
громкоговорителя, т. е. при <р=а/2. Для непрерывных тонов выражения в
комплексном вкде при Тф=&*/2я/н Тф(/)=Ь/2л/ получают вид:
PLL = К (50)
и из них получаем выражения суммарных ушных сигналов:
A»=Eu+e*L=p[l+i\A w I *-nbt+b)]; (52)
Рорав = Ш +BLX = Р W'Ib' + | Л (А) | e~ib]. (53)
Как и следовало ожидать, опять получаем непрерывные тоны. Если учесть,
что на илэннх частотах значение |A(/)f практически равно единице, то
приходим к неожиданному выводу, что па этих частотах различие уровней
излучаемых сигналов вызывает только временной сдвиг между ушными сигналами,
и наоборот: различие излучаемых сигналов по фазе приводит к различию
ушных сигналов только по уровню. Это поясняют две векторные диаграммы на
ркс. 129. На диаграмме рис. 129, а сигнал правого громкоговорителя
получился вдвое большим, чем левого Бииауральное затухание равно 0 н
соответственно |Л_(/)|-=1. Видно, что реэультирующне векторы отличаются только
фазами. На диаграмме рис. 129, Б сигналы обоих громкоговорителей равны
по значению» но правый излучается раньше левого. Теперь результирующие
векторы одинаковы по фазе, но различны по значению.
Две правые векторные диаграммы на рис. 129 построены для высоких
частот, когда должно учитываться бииауральное затухание сигналов. Теперь
видим, что и амплитудные и временные различия сигналов громкоговорителей
вызывают одновременные изменения уровня и фазы результирующих ушных
сигналов. Если продолжить анализ уравнений (52) и (53), подставив в них
измеренные значения [Д(/)| и Тф, то можно видеть, что требуемые для
получения эффекта стереофонии соотношения ушных сигналов и сигналов
громкоговорителей удовлетворяются только на частотах ниже 800 Гц. Так можно
объяснить ход кривых локализации суммы на рис. 125.
Анализ локализации суммы дли произвольных сигналов пока не проведен.
Здесь можно строить только догадки. С определенной вероятностью можно,
например, предполагать, что. проходя во внутреннее ухо, ушные сигналы
разделяются на спектральные полосы постоянной относительной ширины. Бнна-
10-810
145
уральные различия спектральных полос могут оцениваться раздельно. При
этом, как показано в § 2-4,3, для спектральных составляющих нижних частот
решающими являютсн Синауральные различия самой структуры сигналов, а
для составляющих верхних частот — различия огибающих. Вспомним в этой
связи кривые локализации суммы для случая тональных импульсов с
постоянной относительной шириной полосы (см. рис. 124). Прк низкой центральной
частоте полосы они аналогичны кривым для случаи непрерывных тонов, а при
высокой — кривым для случая акустических ударов. Приближенно расчет
ЯхЗООГц
V J
Рм
3 кГц
Р*А
Plr
Рнс. 129. Векторные диаграммы ушных сигналов при локализации суммы
непрерывных тонов (на верхних диаграммах сигналы громкоговорителей
различаются только по уровню, на нижних—по времени задержки).
ащ 6 — янтеяенвностиые и временные различия сигналов, низкая частота, бнкауралыюго
затухания нет; е, г — ннтененвностяые и временные различия сигналов, средняя частота.
учтено бннауралыюе затухание.
бннауральных различий спектральных составляющих нижних частот можно
провести так же, как для непрерывных сигналов. Для составляющих верхних
частот расчет бннауральных различий можно проводить по формулам Лики
(1959) и Мертеиса (1900, 1965). Первый дал формулу приближенного
расчета бннауральных сдвигов огибающей, второй рассчитал бннауралыше времен*
ные различия энергетически плотных составляющих тональных импульсов
Гаусса. После того, как определены бннауральные признаки сигналов для всех
спектральных составляющих, можно приступить к определению
доминирующего направления к слуховому объекту. Сколько-нибудь установившихся
правил для такого анализа не существует.
Можно руководствоваться следующими соображениями:
1. Для сигналов с равномерным распределением энергии по частоте
(постоянная плотность энергии) направление па слуховой объект наиболее
вероятно определяется бииауральными различиями составляющих средней (от
1 до 2 кГц) полосы частот (Фланаган, Давид и Уотсон, 1962, 1964; Туле и
Сонсрс. 1965).
2. Временные различия огибающей для сигналов средних и верхних
частот, как правило, превалируют над фазовыми различиями низкочастотных
составляющих (сы. §2.4-3)-
Все рассмотренные случаи локализации суммы справедливы для систем
из двух источников звука в горизонтальной плоскости (см. ркс. 122). Однако
феномен локализации суммы не ограничивается только такой системой
источников звуков. Слуховой объект, дислокация которого одновременно зависит от
нескольких источников звука, вообще говоря, может сформироваться и в слу-
146
чае дос\ цлн нескольких произвольно размещенных в помещении источников,
если времеилые и амплитудные различия их сигналов в месте слушания не
превосходят некоторых предельных значений. С этой точки зрения
рассмотренные нами случаи могут служить примерами того, как в результате
локализации суммы формируется ощушенне направления на слуховой объект.
Приведем два примера локализаций суммы в медианной плоскости. На
рис. 130 (сверху) показана схема следующего эксперимента. В заглушённой
камере эксперт размешен точно между двумя громкоговорителями, один нэ
-й—
Jt5m
+г#
Зм5м±^ф
б1
Спереди
msrsv
Сзади
ГаЫИИИ Г
Спереди Сзади
-300
600 мке
Рнс. 130ц К локализации суммы п медианной плоскости: вверху — схема
эксперимента (громкоговорители излучают одинаковые сигналы); впнзу —
относительная частота показаний «спереди», сезадн», «сверху», полученных от
25 экспертов. Измерительные сигналы — импульсы белого шума
длительностью 1.7 с. Обозначения шкалы, как на рнс. 64, е. Аналогичные кривые
получаются и в случаях музыки н речи
которых устаноален строго перед ним (<р—0, 6=0), другой — строго сзади
(6=0°, <р=180°). Положение головы эксперта зафиксировано. Оба
громкоговорителя питаются одинаковыми широкополосными напряжениями.
Громкоговоритель, расположенный сзади эксперта, может перемешаться вдоль оси
вперед н назад па 30 см. Таким образом, в месте расположения эксперта
можно искусственно создавать временную задержку между сигналами переднего
н заднего громкоговорителей длительностью ±880 мке Создаваемая при этом
разность уровней сигналов не превышает 0,5 дБ, н ею можно пренебречь.
Слуховой объект располагается в медианной плоскости, так как ушные сигналы
совершенно одинаковы. Если, постепенно перемешая задний громкоговоритель,
спрашивать эксперта, откуда слышится звук, то, нанося ответы на шкалу,
приведенную на рнс. 64, б, можно получить кривую распределения оценок в
зависимости от смешения громкоговорителя.
10'
147
ui(f)
log\A(f)\
»a
(J fa
to S
Is
0,Т 0,2 0,5 Т
£ ТО 20 кГц
Рис. 131. Функции передачи: вверху — системы с отражением (уровень);
внизу — установки и кривая уровней третьоктавных полос сигнала в месте
расположения эксперта при задержке т*=—Ц1 мке (показаны две полосы, по
которым слух оценивает направления, в 60% случаев слууовой объект
ощущается сзади).
Рис. 132. Направление на
слуховой объект в
функции угла стереофонической
базы а (установка
приведена на рис. 122):
измерительный сигнал — узкополосиый
шум (0.65; 4,5 кГц).
Над графиком (рис 130) показаны области, в которых количество одного
кз ответов явно преобладает над суммой двух других возможных ответов.
Подчеркнем здесь, что экспертам задавался вопрос только о направлении к
превалирующей составляющей слухового объекта. Изменения дистанции к
объекту я его протяженности не оценивались.
Результаты экспериментов, приведенные на рис 130, можно объяснить
следующим образом. Использованная для эксперимента электроакустическая
148
система (от громкоговорителей до места размещения эксперта) представляет
собой систему с задержкой (рис. 131, сверху), функция передачи которой
аналогична характеристике гребенчатого фильтра. Кривая абсолютных значений
функций передачи в двойном логарифмическом масштабе приведена в
верхней части графика. Положения максимумов и минимумов являются функцией
задержки т^
\А(П\ =
= 2
cos—г^=-
В § 2.3.1 было показало, что ощущение направления на слуховой объект
в медианной плоскости вырабатывается в результате оценки спектра ушных
сигналов. Следовательно, можно считать, что решающими для результатов на
рис. 130 служат свойства электроакустической системы, особенно максимумы
и минимумы функции передачи в зависимости от Тф. Частный случай приведен
на рис. 131. Другие примеры рассмотрены автором в прежних работах (Бла-
уэрт, 1971 к др.).
В качестве еще одного примера локализации суммы в медианной
плоскости рассмотрим опить стандартную стереофоническую установку с двумя
громкоговорителями (см. ркс. 122). Во времи слуховых экспериментов на такой
установке очень часто слуховой объект дислоцируется не в горизонтальной
плоскости (в плоскости ушной оси), а под некоторым углом возвышения 6. Если
эксперт, оставаясь в плоскости симметрии системы, перемещается ближе к
громкоговорителям, то угол возвышения к слуховому объекту увеличивается
и, когда эксперт оказывается точно в середине между громкоговорителями,
достигает 90° (слуховой объект над головой). Этот эффект нзвестеи в
литературе под названием «эффект возвышения*.
Первые попытки дать ему объяснение исходят из моторных теорий
пространственного слуха (см. § 2.6.1). Дс-Боер (1947, 1949) и Вепдт (1963)
доказали, что бннауральные амплитудные и временные различия ушных енгиало»
в системе с двумя громкоговорителями при угле базы а изменкются при
движении головы так же, как в случае одного источника, расположенного под
углом возвышения б=а/2. Изменения Синауральных временных различий сиг-
налов при повороте головы от плоскости симметрии на угол у приближенно
можно выразить в виде
\ dy /v=o
consl-cos—~ ——const-cosC. (54)
Но эффект возвышении наступает и тогда, когда голова эксперта
неподвижна. В этом случае его можно объяснить влиянием спектра бннауральных
сигналов. Более глубоко это явление исследовал Дамаске (1969, 1970). Для
экспериментов он также использовал два громкоговорителя, расставленных
симметрично относительно медианной плоскости. Но в его установке угол базы
можно было изменять от 0 до 360°, т. е. громкоговорители могли передвигаться
в горизонтальной плоскости по полуокружностям вокруг эксперта, один —
слева, другой — справа. Результаты экспериментов приведены на рис. 132.
Сплошной линией показаны результаты 10 экспериментов по оценке
направлений к слуховому объекту; пунктирной — предсказанная кривая, полученная
из анализа спектра ушных сигналов с учетом пеленговых частотных полос.
В заключение рассмотрим случай, когда два громкоговорителя такой же
стандартной стереофоннчесиой системы получают одинаковые
широкополосные электрические сигналы, но сдвинутые по фазе один относительно другого
на 180°, Наблюдаемые здесь эффекты песьма интересны (Сандель и др.,
1955; Шодер, 1956; Лоурндэен к Шлегель, 1956. Хапссон и Кок, 1967;
Джеффри, 1957; Лохнер и Бургер, 1958; Мертенс, 1965; Шерер. 1966; Кайбс, 1966;
Гарднер, 1969; Пленжс, I970t I972 п др.). Они состоят в том, что слуховой
объект распадается на две (минимум) составляющие разного тембра, одна из
которых (еннзкочастотнаи») локализуется более или менее днффузио сзади
у самого затылка. Если эксперт слегка поворачивает голову в сторону, То
центр тижестк этой составляющей смещается в том же направлении по дуге
149
> затылка. Восприятие этой составляющей вызывает неприятное ощущение
давления. Вторая «высокочастотная* составляющая слухового объекта
обычно возникает между громкоговорителями; она менее заметив. При более
интенсивных движениях головой возникают и другие ощущения, которые мы
здесь рассматривать не будем. Скажем лишь, что они наблюдаются в
тех случаях, когда сигналы содержат спектральные составляющие ниже 2 кГц.
Па сигналах, ограниченных фильтром верхних частот, эксперты эти
эффекты не замечают даже при изменении полярности напряжения на одном
из громкоговорителей.
Более глубокий анализ звукового поля в случае, когда сигналы на
стереофонических громкоговорителях имеют взаимный сдвиг по фазе на 180°,
приводит к следующим выводам:
1. Когда голова зафиксирована точно в медианной плоскости, все
составляющие обоих ушных сиглалов сдвинуты по фазе на 180е. отсюда бннауральиая
групповая задержка Тгр(/)-^4л/42л/=0. Следовательно, бннауральиая фазовая
задержка тф(/)=л/2л/ при увелнченнк частоты сигнала уменьшается (см.
рис. 85) \
2. Звуковое давление п плоскости симметрия громкоговорителей для всех
частот равно 0 (минимум интерференции). Смещая голову в сторону, эксперт
может поместить вход одного нля другого слухового канала в плоскость
симметрии громкоговорителей. Этими свойствами звукового поля можно
объяснить некоторые эффекты, наблюдаемые в экспериментах.
В случае* когда составляющие ушных сиглалов выше 1,6 кГц, слух
оценивает бинауральный сдвиг огибающих. Сами же огибающие обоих сигналов
одинаковы. Низкочастотные составляющие оцениваются по временным
различиям структуры сигналов, которые при уменьшении частоты увеличиваются.
Этим объясняется, во-первых, то, почему при сигналах с ограниченной снизу
полосой частот слуховые объекты не отличаются от ощущаемых при
синфазном озвучивании и, во-вторых, почему составляющие низкого тембра
ощущаются диффузными.
Поворотом головы, помешал одно ухо в плоскость симметрии, эксперт
может искусственно подавить один сигнал, сохраняя неизменным сигнал у
другого уха. Этот случай соответствует ситуации, когда одни из источников
установлен близко к уху. В результате небольшого движения головой эта
ситуация может измениться на обратную.
X а неон н Кок (1956) предполагают, что этим можно объяснить н
локализацию слухового объекта в голове или близ головы. В действительности при
зафиксированном положении головы слуховой объект дислоцируется не у
головы, а диффузно за спиной эксперта. Другие свойства ушных сигналов в
случае, когда напряжения на громкоговорителях имеют сдвиг на 180°
(например, компенсация низкочастотных составляющих, провалы и подъемы в
спектре в результате интерференции) и их влияние на локализацию слухового
объекта систематизировано, не исследовались.
3.1.2. Закон первой волны
Обратимей опять к стандартной стереофонической установке с двуми
громкоговорителями (см. рис. 122). Пусть оба громкоговорителя излучают
непериодические когерентные сигналы. Поскольку сигналы излучаются
одновременно и имеют одинаковый уровень, то слуховой объект дислоцируется строго
перед экспертом. Если один нз сигналов получает задержку, плавно
нарастающую от 0, то слуховой объект смещается в сторону того громкоговорителя,
сигнал которого излучается первым (об этом эффекте упоминалось в § 3.1.1).
Следование слухового объекта за громкоговорителем, излучающим сигнал
1 Эго справедливо и для других частотно-независимых сдвигов фазы
между сигналами громкоговорителей, например в преобразовании Гильберта,
т. е. при сдвиге фазы на 90°. Для сдвигов фазы, отличных от 0 или 180°,
сигналы уже не когерентны.
150
первым, продолжается до тех пор, пока задержка между сигналами двух
громкоговорителей не достигнет 630 мке
При дальнейшем увеличении задержки до I мс направление яа слуховой
объект практически не изменяется. Здесь, очевидно, оно определяется
главным образом составляющими ушных сигналов, которые создаются опережаю*
щиы громкоговорителем. Этот эффект, который, кстати, имеет важнейшее
значение для пространственных свойств слуха в закрытых помещениях, был
назвал Крекером (1948) «закояом первой волны». Впредь, как это принято в
архитектурной акустике, сигнал, излучаемый первым, будем называть прямым
сигналом (S0), а задержанный сигнал — отраженным (отражением) (^т)- On
назван так потому, что задержанный сигнал соответствует сигналу, который
мог бы возникнуть вследствие отражения пркмого сигнала от отражающей
поверхности.
Закон первой волны известен давно. Как пишет Гарднер (1968) в своем
обзоре истории науки о слухе, первое упоминание об этом явлении имеется
в работе Генри (1849). Разумеется, этот закон ис ограничен случаен двух
громкоговорителей, расставленных определенным образом; он действует всегда,
когда звуки к слушателю приходят к* разных направлений. Изпестны, правда,
наблюдения, которые ему противоречат, но они сделаны тогда, когда
источники звука были размешены в медианной плоскости (Зоммервиль и др.,
1966; Блауэрт, 1971; Вагнер, 1971; Куль к Плантц, 1972). В особенности
интересна работа Вагнера, в которой приведены подробные сведения о
топография слуховых объектов в случаях, когда прямой звук приходит спереди, а
отражения — из разных направлений верхнего полупространства я имеют
разные уровня и задержки.
Закок первой волны имеет свою границу пря уменьшающихся задержках.
Здесь она проходит в области перехода к эффекту локализации. Граннчнымр
будем считать задержки, пря которых направление к слуховому объекту
перестает изменяться. Для стандартной стереофонической системы
громкоговорителей, излучаюшнх звуки одинакового уровня, граничная задержка лежит
в пределах от 630 нкс до I мс. Закон первой волны имеет свою границу я в
области больших задержек, хотк здесь ее определить значительно труднее, так
как с увеличением задержки возникают всевозможные побочные ощущения
слухового объектв н изменение направления на объект является лишь одним
кэ них. К тому же изменения ощущений слухового объекта при разных
задержках енльяо зависят от характера звукового сигнала, уровня и направления
его прихода.
Для того, чтобы все-такя определить пороговое значение задержки,
можно, например, задаться вопросом о том, присущи ли слухопому объекту вообще
какие-нибудь признаки, которые свидетельствуют о том, что в нем наряду с
прямымя звуками имеются и отражения. С этой целью в ходе эксперимент»
периодически отключают отражения, следя, как при этом изменяются
ощущения слухового объекта.
Порог восприятия отражений, оцениваемый по критерию «изменение
слухового объекта без учета характера изменений», был определен Серафимом
(1961) я назван абсолютным слуховым порогом отражений (aWs). Пря
одном и том же уровне прямого к отраженного сигналов абсолютный порог
отражений превышается при любых значениях задержки. Так, например, при
задержке Тф^1 мс присутствие отражения обнаруживается по увеличению
громкости слухового объекта и улучшению пространственного впечатления.
Для того, чтобы отражение было неслышным, его уровень должен быть
меньше уровня прямого звука. Таким образом, абсолютным слуховым порогом в
данном случае будет такая разность уровней прямого звука я отражения, при
которой отражение становятся минимально «абсолютно» слышимым. Кроме
Серафима (1961). зависимости aXPs от характера сигнала, уровни прямого
звука, направлений прихода и задержнн для одного единственного
отражения были измерены Бургторфом (1961), Бургторфом и Ольшлегелем (1964),
Шубертом (1966). С точки зрения взаимосвязи между местом слухового
объекта и признаками отражении aWs имеет второстепенное значение. Отмстпм
лишь, что нз всех порогов слышнмостп отражений aWs самый меньший.
151
Посмотрим теперь, какими еще могут быть пороги слышимости отражений
при увеличении задержки более I мс. Пусть измерительным сигналом служит
речь среднего темпа. Будем считать, что уровни прямого звука и отражения
одинаковы. Ранее мы видели, что отражение при задержке I мс становится
заметным на слух по увеличенной громкости слухового объекта я его про
тяженности, С увеличением времени задержки становятся заметнымя
изменения других признаков слухового объекта. Изменяется его тембральная
окраска, он становится более протяженным. Иногда «центр тяжести» объекта
смещается в направлении прихода отражения. После того, как задержка
превзойдет некоторое пороговое значение, слуховой объект распадается иа
у -W
у
ъ*=во
I
^-ло
f-0
Sr
~w
о 1 г мс
50 мс
Рис. 133. Направления прихода прямого звука я эха в зависимости от
задержки ограженного сигнала S^ (схематично для речи среднего темпа при
уровнях первичного я отраженного сигналов около 50 дБ).
/ прямой звук. 2 — порог слышимости эг&
две части, ощущаемые в разных направлениях. Направление к одной частя
определяется звуком, пряшедшим без задержки. Обычно оно совпадает с
направлением прихода прямого звука. Вторая часть объекта, как правило,
воспринимается кз направления прихода отражения. Отражение называют
эхом пряного звука, а минима ьное время задержки, при котором ояо
начинает ощушаться на слух,— порогом слышимости эха, или порогом эха.
Определение порога слышимости эха поясняется с помощью графика на рис. 133.
Порог слышнмостя эха и представляет собой верхнюю границу
справедливости закона первой волны. Экспериментально при разных условиях он был
измерен Хаасом (1951), Мейером и Шоддером (1952), Лохнером и Бургером
(1958). Китаем (1959), Бургторфом (1961), Турловы я Мартеном (1962),
Бергером (1965) я Дамаске (1971). В основу определения порога слышимости
эха был положен критерий: прямой звук и эхо равногромкн . Такой критерий
приняля Хаас (1951), Мсйер н Шоддер (1952), Сноу (1954), Лохнер и Бур-
гер (1958), Давяд (1959), Франссен (1959, 1963), Давид п Хапсоп (1959).
Критерий эхо мешает* приняли Больт н Доак (1950), Хаас (1951), Мунксй,
Никсон н Дюбо (1963). [См. также «порог мэскиропкнэ по ПетцольдУ (1927)»
Штумпу (1936) и др.]
На рис. 134 показаны кривые различных порогов слышимости отражений
L$ и первичных сигналов L$q для стандартной стереофонической расстановки
громкоговорителей с углом базы a—&f от времени задержки енгпата St-
Измерительным сигналом служила речь с норма 1ьным тейпом (около 5
слогов/с) Уровепь пряного звука в месте нахождения эксперта был около
50 дБ. Минимальные значения порога, т. е. минимальные уровни отражений,
лежат на абсолютном слуховом пороге. Эхо проходит порог на значительно
более высоких уровнях отражений, чем в IPs. При задержках меньше 32 мс
уровень отражений может быть даже иа 5 дБ выше уровня прямого звука,
152
г
н при этом эхо ие слышно. Кривая равногронкнх слуховых объектов прямых
звукоа и эха и здесь проходит выше порога, но одинакова с ним по форме.
При длительности задержки 15 ыс уровень отражения, равногромкого с
прямым звуком, должен быть выше на 10 дБ. Наконец, пороги уровня
отражений, при которых эхо ощущается как мешающее, описываются кривой
пересекающей кривую равных громкостей в точке, соответствующей 65 мс, и
при уменьшении задержки круто возрастают. При задержках менее 50 мс
мешающее эхо, как правило, больше ие возникает. Верхняя кривая — это порог,
выше которого прекращается восприятие прямого звука. К этому явлению мы
вернемся в § 3.1 3.
О 20 40 60 80 100 мо ° 20 ЬО 60 ВОмсТОО
Рнс 134 Рис 136
Рис. 134 Сопоставление различных порогов слышимости отражений (стан
дартиая стереофоническая расстановка громкоговорителей, базовый угол а
=80°) по даниы измерений Xacca (I951); Мейера и Шоддера (1952), Бур
торфа (1961) и Серафима (1961).
/ — прямой звук не слышен как самостоятельный {подавление первичного звук )" 2 —
первичный звук и эхо р оиогромкн {Солее 6 эксперта 1. 9 — эхо мешает {60 кспсртои):
4 —порог слышимости эта (более б экспертов): S абсолютный слуховой порог {1—2
эксперта)
Рнс 135 Порот и слышимости эха при стандартной стереофонической
расстановке громкоговорителей (базовый угол а 80°); речевые сигналы средяего
темпа (около 5 слогов/с) -
/ — 60 дБ речь. 6 вкспертов. 2 — 25 дБ; 3 56 дБ речь. 16 экспертов.
При измерении порогов слышимости эха очень важно, чтобы критерий его
определения был по возможности более точно оговорен с экспертами На
рнс 135 приведены результаты измерений порогов слышимости эха, проведсн-
| ных Мсйером и Шоддером (1952) и Лохнсром и Бургсром (1958). Мейер л
Шолдер в своих экспериментах использовали критерий «эхо едва слышно»,
Лохнер и Бургер требовали от экспертов показаний эхо отчетливо слышно
I По-видимому, в этом состоит одна из причин того, что кривые Мейера и
Шоддера, снятые при том же уровне прямого сигнала, располагаются ниже
кривых Лохнера и Бургера. Значительные расхождения кривых в области малых
i задержек также объясняются разными критериями субъективной оценки.
\ По Мсйеру и Шоддеру эхо считалось слышным н тогда, когда оно распоз-
| иввалось только по изыепеиию направления к слуховому объекту, хотя как
I самостоятельный объект уже не ощущалось. Это происходило при
наступлении эффекта локализации суммы. Поэтому кривые Лохнера и Бургера в на-
153
тем определении приближаются к порогам. По этим кривым вндно также, что
порог эха зависит от уровня прямого звука.
Дамаске (1971) исследовал пороги слышимости эха шумовых импульсов
в зависимости от их длительности (рис. 136, а). Правда, для своих
экспериментов он не применил стандартную стереофоническую установку. Прямой
звук поступал к эксперту строго спереди» а отражение — сзади, под иекото-
Вым углом в горизонтальной плоскости. Использовались критерии Мейера и
Лоддера. При увеличении длительности импульсов и задержках менее 15 не
пороги слышимости эха снижались, а при задержках больше 15 мс —
повышались. Зависимости порогов слышимости эха при задержках больше 15 мс от
О 20 40 60 80 мс 1Q0 Зжа мет
Рис. 136. Пороги слышимости эха шумовых импульсов различной
длительности (о), уровень звукового давлении не приводится, падение звука
спереди— So, спереди слева или спереди справа —ST (1 эксперт); схематические
кривые громкости к гипотезе Дамаске (1971) (б), согласно которой эхо
слышно всегда в тех случая*, когда область перегиба кривой суммарной громкости
превышает положительное значение порога.
уровня прямого сигнала (Лохнер и Бургср) и от длительности импульсов
(Дамаске) имеют одинаковой вид при условии, если в обоих случаях параметром
служит громкость слухового объекта.
В этой связи Дамаске (1971) считал, что по виду кривых зависимости
громкости от длительности эадержнн можно вывести критерии длк оценки
момента оозннкиовення эха. На рис. 136» б приведено несколько кривых
громкости* полученных расчетным путем с использованием модели Цвнкиера
(1968). Сплошные кривые соответствуют случаю» когда присутствуют в
прямые звуки, и отражения, штриховые —случаю, когда отражения для
прослушивания экспертам не предлагались. Согласно гипотезе Дамаске эхо возникает
всегда в том случае, когда вершина кривой громкости превышает
положительные значения порога.
Из рис 134 можно видеть, что кривая порога эха я кривая равных гром-
костей прямого звука и эха одинаковы по форме (в тон числе и дли случаи
больших уровней эха). На рис. 137 приведено несколько кривых равной
громкости для различных типов сигнала. Можно считать, что характеризуемые
ими взаимозависимости справедливы н для порогов эха. Так, например,
максимум кривой тем выше и соответствует тем меньшей задержке» чем больше
сигналы имеют характер импульса. Эта зависимость соответствует
действительности и вытекает также из результатов измерений Дамаске (1971), Объяс-
154
нсние этому можно дать также на основе временных функций громкости.
Порог слышпмости эха записит не только от вида измерительных сигналов, но
н от длительности задержки отражения в от уровня пряного сигнала, что
видно из приведенных кривых.
Следующий важный параметр — направление прихода звука, поскольку
пряной звук и отражение на пути к барабанным перепонкам претерпевают
линейные искажения, различные для разных направлений прихода звуков.
Измерения зависимости пороге слышимости эха от направлений прихода эву-
коа были проведены Бергером (1965 а, б). Эксперт получал от установленного
перед инм неподвижного гронкоговоритсля тональные импульсы Гаусса, Шн-
0 20 ЬО ВО BD меЮО
Рис. 137. Кривые равной громкости прямого звука н эха для различных
сигналов.
Кривая а —щелчки с ограниченной снизу полосой частот {400 Гц. 60 дБ. несколько »кс-
пертов. по Давид? к Хаисопу. 1962); б—речь {60 дБ. 5 экспертов, по Лоннеру и Бургс-
ру 1958); в —речь <б0 дБ, 15 экспертов, по Xaacy. 1951); г —речь {£5 дБ. 2Г> экспертов,
по МеЛеру и Шоддеру. 1952); д — тональные нмаульсы {60 дБ. I кГц. 100 ыс. Ь
экспертов, по Ложперу н Бургеру. 1968).
рина полосы частот импульсов соответствовала частотным группам. Второй
громкоговоритель мог плавко поворачиваться в горизонтальной плоскости и
излучал отражения с фиксированными задержками 10, 25 и 50 мс. На рис, 138
приведены кривые зависимости минимальных углов между направлениями
пркхода прямого звука и отражения, при которых эхо слышно. Измерения
были проведекы и для случая, когда прямой звук приходил в горизонтальной
плоскости под углом <р=25° (крпные получились другими).
Поскольку при определенных условиях отражение не участвует в
формировании слухом ощущения направления на слуховой объект, то это наводит
на мысль о том, что в слуховом аппарате происходят процессы торможения.
По-видимому, оценка слухом составляющих бннауральных сигналов,
являющихся отражениями, осуществляется с частичным или полпым их
подавлением. Иногда это явление называют также маскировкой'. Данные о характере
процесса торможенкя могут быть получены из слуховых экспериментов при
дихотнческом способе прослушнваияя сигналов через головные телефоны.
Ниже кратко описаны некоторые работы в этой области.
Интерес представляет случай, когда прямой звук подается на одно ухо,
а отражение—на другое. Очень легко такой режим прослушивания можно
обеспечить с помощью головных телефонов- Было установлено, что и в этом
случае закон первой волпы сохраняет свою силу в определенных пределах.
При одинаковых уровнях прямого сигнала н отражения нижняя граница спра-
1 Маскировкой в узком смысле слова называется повышение порога
слышимости одного (маскируемого) звука в присутствии другого
(маскирующего звука. В зависимости от очередности их во времени различают
опережающую маскировку (маскирующим является звук, пришедший первым) или
запаздывающую (маскирующий звук приходит после маскируемого).
155
ведлнвостн закона, как и в случае симметричного слушания в свободном
звуковом ноле, лежит между 690 мкс и I мс Процессы, происходящие при
задержках ниже указанных* подробно рассмотрены в § 2.4.1. Верхяюю грани
цу области справедливости н здесь образует порог слышимости эха, Резуль*
таты соответствующих измерений, проведенных несколькими авторами, приве*
деиы в табл. 9.
Рис. 138. Пороговые углы между направлениями прихода прямого звука и
отражения, прн которых слышно эхо, в зависимости от частоты.
Измерительные сигналы — тональкые импульсы Гаусса (их длительность приведена на
второй шкале) с полосой в одну частотную группу (4 эксперта, пиковые
уровни пряного и отраженного сигналов одинаковы и равны 75 дБ ка
частоте 1 кГц. На других частотах сигналы были равногромкнмн).
soo юоо гооогцто
Рнс- 139
мс £
Рнс. 140
Рнс. 139. Пороговые (дли слышимости эха) значении бннауральиых задержек
в функции центральных частот узкополосного шума (по Кирикае и др., 1970).
Полуоктавиые полосы шума (3 эксперта, 50 дБ).
Рнс. 140. Пороговые (для слышимости эха) значения бннауральиых задержек
в функция бннауральиых различий уровкя широкополосных щелчков.
Минимальной оказывается пороговая задержка эха для случая
одиночных щелчков. При определенных условиях она пе превышает 2 мс.
Обнаружена также зависимость порога эха от уровни, состоящая в том, что
задержка, при которой наступает эффект эха с увеличением уровня сигналов,
уменьшается. Для непрерывных сигналов пороговые задержки оказываются
156
Та блица 9
Автор, год Вид свгмла
Клемм, 1920
Розеяцвейг и Ро-
эенблнт. 1950
Черрн и Тейлор,
1954
Блодже, Внль-
банкс и
Джеффри, 1956
Гутман, 1926
Бабков и Саттоя,
1966
Шуберт и Верник,
1969
Щелчки
Щелчнн
Речь среднего темпа
Уэкополосиый шум,
центральная частота
425 Гц
Широкополосный шум
0.1—4.8 кГц
Щелчки
Щелчки
Тональные импульсы
0,25; 0.5; 2,5 кГц
треугольной формы:
длительность 20 мс
длительность 50 мс
длительность 100 мс
Шумы с граничной
частотой I кГц (сверху
или енкзу) с
треугольным спектром:
длительность 20 ыс
длительность 50 мс
длительность 100 мс
Уровень,
—
—
—
36
16
50
20
40
40
Определяющий
порог
Порог эха
То же
> »
Порог равной
громкости
Порог эха
То же
Порог эха (при
смешении
только
огибающей)
То же
Пороговая
задержка,
мс
Около 2
2
20
7,6
9.4
3
4.5
2,6
3,6
5—7
7—12
До 100
5.5 (ВЧ)
6 (НЧ)
8 (ВЧ),
12 (НЧ)
16 (B4)t
22 (НЧ)
большими, чем для одиночных импульсов. Во иремн речи пороговая задержка
эха составляет 20 мс. Чем круче фронт иарастаиия сигнала, тем при меньших
задержках слуховой объект распадается ка прямой звук и его эхо. Установи
леио также, что для шума с постоянной относительной полосой частот за*
держка, необходимая для возникновения эффекта эха, с увеличением
центральной частоты уменьшается (рис. 139). Если уровень отражении выше
прямого звука, то задержка, необходимей для возникновения эффекта эха,
также уменьшается (рпс 140). Если уровень отраженяя ниже прямого звука,
то зависимость оказывается обратной (Блоджет, Вильбаикс и Джеффри, 1956;
Бабков и Саттон, 1966).
Тот факт, что закон первой волны спреведлив и для случаи, когда
прямой звук подается иа одно ухо, а отражение — на другое, показывает, что
157
слуху, свойственны также протнвосторовнне (от уха к уху) процессы
торможения. Прием сигналя одним ухом приводит к торможению восприятии
сигнала другим. Можно полагать, что эти взаимные торможения играют
значительную роль и при слушании в свободвом поле. Об этом свидетельствует тот
факт, что порог эха при днотическом слушании стационарных сигналов
соответствует большим задержкам отражении, чем для одиночных импульсов,
что наблюдается и в свободном поле. Для обоих случаев одинаково
справедлива зарисимость пороговой задержки эха от частоты (с увеличением частоты
она уменьшается). Влияние уровни прямых сигналов иа пороговую
задержку проследить трудно из-за недостаточности накопленных данных. При днхо-
i
'б
Чмс5
I
Левое ухо
й
№=2мС
\в
*+мс S
Правое ухо
At —Чмс
\
г
г
Рис. 141* Плотность вероятности ощущения слухового объекта в центре
головы в функции сдвига во времени одиночных импульсов, подаваемых на
одно ухо относительно пары импульсов, подаваемых иа другое. Параметр —
временной интервал между парой импульсов.
тнческом способе слушания времн задержке, необходимое для того, чтобы
возникло эхо, с увеличением уровни уменьшается. Эта закономерность как
проявление бннауралыюго торможения была подтверждена психологическими
экспериментами Холла в 1965 г.
То же самое наблюдалось при очень коротких задержках в свободном
звуковом поле. При более длительных задержках зависимость получилась
обратной {см. рис. 13Б). Для днхотического слушания при длительных
задержках данных об этих зависимостях пока нет.
Если иа одно ухо подавать только отражении, то действие закона первой
волны можно объяснить исключительно противосторонннн торможением. При
слушании в свободном звуковом поле ка пороге восприятии сказывается и
одностороннее (в одном ухе) торможение (Давид, 1959; Гутман, Ван Бергейк
и Давид, i960; Харрис, Фланагаи и Уотсон, 1963; Гутман, 1965; Туле и Сойерс,
1965). В этой связи интерес представляет эксперимент, проведенный Харря-
сом и дръ в 1963 г. (рис. 141) с помощью головных телефонов.
На одпо ухо экспертам подавались пары импульсов, временной интервал
между которыми At был постоянным. На другое — одиночные пмпульсы,
время включения которых меняли сами эксперты. Задача их состояла в том,
чтобы включать одиночные импульсы так, чтобы слуховой объект лоцировался в
центре головы.
Если эксперты ощущали несколько объектов, то они должны были
управлять импульсом так. чтобы все объекты лсяшровзлись в одном определенном
158
месте. Плотность вероятности локации объектов в центре головы в функции
положения одиночного импульса показана иа рис, 141 справа. Параметром
служит временной интервал Л/ между парными импульсами. Отчетливо
видно, что для Д/=1 мс н А/=4 мс ощущение звука в центре головы возникает
всегда в тех случаях, когда одиночный импульс включается одновременно с
одним из импульсов пары. При интервале Д/—2 мс подстройка одиночных
импульсов под вторые импульсы пары эффекта не дает. Это объясняется тем,
что при интервале 2 не второй импульс маскируется первым. При Д/=1 мс
этот эффект еще не наступает, а при Д/=4 мс — исчезает. Можно полагать,
что односторонняя опережающая маскировка (второго импульса первым),
XUJJJJLLLI 1, м I I i til ■ 1
а) б) в)
Рис. 142, Пороги эха при дихотической подаче пар импульсов без
заполнения и тональных импульсов.
о — ощущение пряного звука вызывается неэаштрюсоааынон парой импульсов,
ощущение вка —заштрихованной (уровень пряного сигналя—45 дБ); б —ощущение прямого
звука вызывается двумя нарастающнын фронтами тональных импульсов, ощущение
*кв ^ спадающими фронтами (уровень прямого енгиала —60 дБ, длительность фронтов —
0 75 мс)- в —ощущение прямого эвуи вызывается нарастающими фронтами. Порог эха
"достигается ш момент, когда слуховое объеят начинает смещаться к центру головы.
обнаруженная о описанном эксперименте, имеет свое значение для закона
первой волны.
В заключение приведем несколько экспериментов, проведенных японскими
учеными Ебата, Соне и Ни мура в 1968 г. Эти эксперименты проводили с
целью исследования зависимости порогов эха от длительности сигналов. С
помощью головных телефонов экспертам предлагали для прослушивания лары
импульсов, разделенные различным интервалом времени (рис. 142,0), н они
должны были определить пороги слышимости эха. В указанных условиях
эксперимента порог эха составил 10 не.
В другом эксперименте использовали тональные импульсы. Здесь
ощущение прямого звука вызывали нарастающими фронтами, а эхо — спадающими.
Пороговый интервал эха в этом случае лежал в пределах от 175 до 215 мс
(рис. 142,6), Такие же результаты были получены и в случае шумовых
импульсов. Существенно большие, чем на рис. 142, а, значения порогов эха следует,
по-видимому, объяснить тем, что промежутки времени между нарастающими
и спадающими фронтами заполнены колебаниями. Увеличить пороговые по
эффекту эха задержки можно также и в случае, приведенном иа рис 142,0,
если между первой и второй парами импульсов ввести промежуточные
импульсы. В свободном звуковом поле это соответствовало бы увеличению
числа отражений (см. гл. 3_3).
Другая возможность изучить маскирующее действие прямого звука на
отражение показана иа рис. 142, е. Здесь в качестпе измерительны* звухов,
которые предлагаются экспертам, могут использоваться длительные
тональные импульсы с крутыми фронтами нарастания. Нарастающий фроят
импульса вызывает ощущение слухового объекта слева от медианной плоскости. По
истечении 180 мс, когда, по-вцдимому, прекращается влияние нарастающего
фронта, слуховой объект начинает смещаться к центру головы Длительность
159
этого характерного промежутка времени (180 мс) совладает с результатами t
измерении Блауэрта (1968, 1970) и Плата. Блауэрта и Клемпа (1970). Эти I
авторы в своих экспериментах возбуждали попеременно то одно, то другое *
ухо эксперта импульсами Гаусса, шумовыми импульсами, амплнтудно-модулн- f
рованнымн шумами и последовательностями импульсов. Эксперты
оценивали промежуток времени между сигналами одного и другого уха, прн котором
становилось минимально заметным качание слухового объекта из стороны в j
сторону. '
3,1.3. Подавление прямого звука
Когда предлагаемые эксперту дли прослушивании прямой звук и
отражение имеют одинаковый уровень, создается следующая ситуация. При
небольших задержках отражения вступает с силу эффект локализации суммы. При
увеличении длительности задержки начинает действовать закон первой волны.
Верхняя граница этой области задержек определяется порогом слышимости
эха- Выше порога прямой звук и эхо ощущаются раздельно, н, наконец* при *
очень длительных задержках (несколько секукд) эхо ощущается как
самостоятельный слуховой объект.
Бекеши (1917) указывал, что наряду с приведенными эффектами в опре- ,
деленных условиях может возникнуть и другой эффект. Может, например,
оказаться, что единственно слышимым или превалирующим будет только эхо,
а прямой сигнал либо не слышен совсем, либо слышен очень слабо. Это
означает, что сигнал эха полностью или частично подавляет функцию оценки
слухом прямых звуков, т. е. наступает как бы эффект обратной маскировки.
Эффект обратной маскировки описай во многих работах (Пикетт, 1959;
Рааб, 1961; Бургторф, 1963; Робинзон и Поллак, 1971). Обзор литературы при* *
воднтси в работе Эллиота (1962). Б перечисленных работах исследовался
порег маскировки прямого звука, т. е. абсолютный порог слышимости.
Результаты показывают, что и в условиях, благоприятных для маскировки, прямой
звук может быть подавлен отражением, поступающим с задержкой 20 мс, /
лишь в том случае, когда уровень отражения по крайней мере на 40 дБ выше
прямого звука. При равных уровнях прямого звука и отражения эффект пол-
нон маскировки вообще пе наступает.
Если по аналогии с восприятием эха рассматривать пороговые задержки,
после которых прямой звук становится минимально заметным или полностью
исчезает, то можно получить кривую, показанную на рис. 134 (вверху). Для
того, чтобы отражение полностью подавило прямой звук, его уровень в
зависимости от задержки должен быть выше уровня прямого звука на 15—30 дБ.
Подробнее сведении об эффекте маскировки прямого звука приведены в
работе Розенцвенга и Розенблптв (1950). Они установили, что иногда при
одинаковых превышениях прямым звуком н отражением порога эха оно ощущает- '
ся громче прямого звука Чнстовнч и Иванова (1959) установили, что если
экспертам ставить задачу определять момент появления прямого эв^ка как
совершенно отдельного слухового объекта, то явление обратной маскировки *
может возникнуть даже при задержке 500 мс. Конечно, и в этом случае
уровень отражения должен быть выше уровня прямого звука.
В связи с этим особый интерес приобретает эксперимент Бекеши, о
котором он сообщал в 1971 г. В этом эксперименте уровни прямого звука и
отражения в месте, где находился эксперт, были одинаковыми, но прямой звук
полностью подавлялся отражением даже при задержке 70 мс. Результаты
эксперимента Бекеши могут быть использованы в архитектурной акустике и '
в звукотехнике, поэтому рассмотрим его подробнее (рис. 143).
Эксперт занимает место перед несколькими громкоговорителями, располо-
жениымн по окружности, в центре которой утаиоалеи еще одни
громкоговоритель В. Громкоговорители, образующие кольцо, включены параллельно.
Сначала прямой звук излучался кольцом громкоговорителей Л. а отражение —
центральным громкоговорителем В- Затем прямой звук излучался
центральным громкоговорителем, а отражение — кольцом. Измерительным сигналом
160 I
служила последовательность тональных или шумовых импульсов 1
длительностью 35 мс. Задержка — 70 мс. При такой задержке эффект подавлення
прямого звука максимален. На рисунке показаны места
дислокации слухового объекта и его протяженность по описаниям трех тренирован*
кых экспертов. Когда отражение создавалось одиночным громкоговорителем
В, слуховой объект локализовался в центральной части диаметра окружности.
Когда же отражение создавалось кольцом громкоговорителей Ая слуховой
объект был растянутым по всему диаметру окружности. В нижней части рн-
Рнс. 143. Расстановка громкоговорителей для исследования эффекта подав*
ления прямого звука (а) (прямой и отраженный сигналы излучались по*
переменно либо громкоговорителями кольца А, либо — одиночный в центре В,
длительность задержки 70 мс, длительность тональных посылок 35 мс,
частота I кГц (или шумовые импульсы^, уровень 90 дБ; распределение по времени
громкости слуховых объектов от прямого сигнала н эха (б).
I — отражения, создаваемые громкоговорителями Д; 7—отражения, создаваемые гооы-
коговорнтелямп В; 3 — соложение н протяженность слухового объекта.
сунка показаны кривые распределения громкостн по времени, построенные по
словескыы описаниям ощущений экспертов. Прямой звук показал в виде
небольшого выступа слева, эхо — в виде большой выпуклости.
Аналогичные результаты, т. е. преобладание эха нал прямым звуком,
были получены Бекеши и в других экспериментах, когда напраалення прихода
прямого звука н отражения отличались на 90 или 180°.
3.2. ДВА ИСТОЧНИКА ЗВУКА С ЧАСТИЧНО-КОГЕРЕНТНЫМИ ИЛИ
НЕКОГЕРЕНТНЫМИ СИГНАЛАМИ
В предыдущей главе рассмотрены взаимосвязи между звуками н
слуховыми объектами, наблюдаемые, когда два разнесенных в пространстве источника
излучают два абсолютно когерентных сигнала. Если коэффициентом когерент-
1 Для того, чтобы обеспечить лучшую различимость на слух, несущие
прямых звуков и отражений выбирались разными либо по частоте (1 и 1,5 кГц),
либо по форме, например: одно колебание было синусоидальным, другое —
прямоугольным при одной и тоА же частоте.
11—810
161
иости К считать величину (максимума) нормированной функции взаимной
корреляции двух сигналов x(t) н y(t)
/г=и*кс\Фху(т)\, (55)
т
то до сих пор мы рассматривали только случай, когда ft— 1. Теперь перейдем к
частично-когерентным и некогерентным сигналам, т. е, когда 0<fe<l. При
k=0 будем называть сигналы некогерентными, а при
0<£<1—частично-когерентными.
Получить в слуховых экспериментах частично-когерентные или некоге*
рентные сигналы можно следующими двумя способами (они мотут быть и
комбинированными):
Рис. 144. Схема для расчета параметров ушных сигналов в случае двух
источников звука с частично-когерентными или иекогереитиыми сигналами:
S. О — Фурье-преэбразоыина сигналов; Л —функцм передачи (лклеЯвая ин&аряаклшя
во времени система).
1. Способ искажении. Из одного начального сигнала с помощью
линейных и (или) нелинейных преобразователен получают одни или несколько
искаженных сигналов. По отношению к исходному, а также между собой эти
сигналы и будут частично-когерентными или некогерентными.
2. Способ наложении. Из одного начального сигнала получают несколько
сигналов, когерентных к первому, а также между собой- На них
накладывают искаженные сигналы, некогерентные между собой и начальным
сигналом. Полученные результирующие сигналы и будут частично-когерентными
или некогерентными между собой и начальным сигналом.
Для измерении коэффициента когерентности могут быть использованы
обычные методы измерения корреляции (Лаиге, 1962; Кутруфф, 1963).
Какими же с этой точхн зрения могут быть ушные сигналы при
прослушивании двух частично-когерентных или некогсрентных сигналов, поступающих
от двух источников. На рис. 144 показаны возможные пути прохождения звука
от источника до барабанных перепонок слушателя. Пусть все функции на
рис 144 будут функцикмн частоты. 5Л и Sl—соответственно сигналы в
месте расположения левого и правого источников, когда включен одни из них.
Если источниками служат громкоговорители, то сигналы связаны с
напряжениями иа входе каждого из них функцией передачи громкоговорители. Путь
звука от источника до ушей слушатели состоит из четырех участков, которые
можно рассматривать как линейные системы, инвариантные но времени, опн-
162
J
сываеыые соответственно функциями передачи Апп,_Аш„ All и Alr. Зная
сигналы источников St, и 5л. можно рассчитать ушные сигналы 0L к Од:
O^SfiAxx + SL &LR\ (56>
Отношение ушных сигналов
^lp + ^zj? . -;— \~.— +
-R ±L *RR . *RL \ flRR
+ :~—г^-^- <58>
°' SR ARL Sfi ALL
URL+Aj-L ~^~ +
SL -^ , -^ sL ' >4KL
в упрощенном виде можно записать:
Из формулы видно, что когда отношение сигналов источников выражается
функцией линейной инвариантной во времени системы, то ушные сигналы
могут быть взаимно преобразованы одни в другой с помощью такой системы.
Это значит, что если справедливо 5л/5£»=Лл. то справедливо и OrJOl=
Априорно будем считать далее, что если сигналы £д и Sl связаны между
собой линейной инвариантной во времени системой или нелинейной
инвариантной, или нелинейной вариантной во времени системой, то такой же
зависимостью будут связаны между собой и сигналы Ол и О*. Если взаимосвязь
между Sr и Sl математическому выражению не поддается, то это
невозможно и для ушных сигналов 0$ и Оь. Если сигналы источников не
детерминированы, то иедетерминнруемы также и ушные сигналы.
По поводу взаимосвязи между коэффициентами когереитпостн сигналов
на выходе источников и ушных сигналов можно лишь чисто умозрительно
считать, что они, как правило, различны. Некогерентные сигналы источников
приводят к частичной когерентности ушных сигналов (исключение
составляет случай подачи сигналов с помощью гоювных телефонов). Абсолютно
когерентные сигналы источников также приводят к неполной когерентности
ушных сигналов (исключение составляют случаи дихотической подачи звуков
с помошью головных телефонов или с помощью двух громкоговорителей,
установленных симметрично к медианной плоскости). Как правило, возможный
разброс коэффициента когерентности ушных сигналов меньше, чем
у сигналов источников звука, однако и здесь имеются исключения [например,
способ подачи звуков «Траднс». разработанный Дамаске н Мелдертсм
(1969/1970); подробнее об этом см. гл. 3-3].
В § 3.2.1 рассмотрены результаты слуховых экспериментов, проведенных
с использованием двух источников звука при разных коэффициентах
когерентности сигналов. Наиболее наглядные объяснении некоторых из об пар уженных
закономерностей дает корреляционная модель слуха, построенная на
предпосылке о том, что слуху свойственна функция корреляции. Согласно этой
модели пространственные признаки слуховых объектов формируются слухом
по корреляционной функции ушных сигналов. Корреляционная модель слуха,
построенная на представлениях Л нк л ид ера (1956), Сойерса и Черри (1957),
рассмотрена в § 3.2.1 В § 3.2-2 рассмотрены феномены пространственного
слуха, известные в литературе под наэваннем сбинауральное распознавание
II
163
сигналов», сбннауральная маскировка», «бннауральный анализ». Речь идет
о распознаваемости ушных сигналов в присутствии помех при разных бина-
уралъных различиях тех и других.
3.2.1. Влияние коэффициента когерентности
В настоящем параграфе рассмотрена взаимосвязь между слуховыми
объектами, нх местом н протяженностью в случае, когда эксперт
прослушивает сигналы двух источников, коэффициент когерентности которых fe<l. Для
начала остановимся на простом эксперименте: эксперту по головным
телефонам подаются для прослушивания два широкополосных шумовых сигнала.
Ркс. 145. Положения слухового объекта в проекции на фронтальную
плоскость (А—А)* Эксперты с помощью головных телефонов прослушивали
широкополосные шумы с различным бчнауральным коэффнпнеитом
когерентности. Показаны области, соответствовавшие 0—33» 33—66 и 66—100%
случаев положении слухового объекта.
коэффициент когерентности которых может искусственно изменяться в
пределах от 0 до К Ему предлагают описать словами место н протяженность
слухового объекта. На рис. 145 приведены результаты такого эксперимента (по
Черняку и Дубровскому, 1968). Во время эксперимента эксперты получали
бланк с нарисованным полукругом радиуса 10 см, отображавшим верхнюю
половину фронтального сечения черепной коробки. Экспертам ставилась
задача зарисовать в проекции на полукруге положение и протяженность
слухового объекта. По-разному заштрихованные части полукруга соответствуют
выраженному в процентах числу совпавших оценок, полученных в сериях
повторяющихся экспериментов.
Приведенные результаты позволяют сделать ряд выводов. Когда ушные
сигналы когерентны, то слуховой объект ощущается как единый и
протяженность его относительно невелика. Центр тяжести слухового объекта
находится в медианной плоскости. С уменьшением коэффициента когерентности
положение центра тяжести объекта почти ие изменяется, но увеличивается
площадь, в которой ощущаются его составляющие. При £=0,4 компоненты
164
слухового объекта ощущаются практически во всей верхней полуплоскости.
Наконец, при дальнейшем уменьшении коэффициента когерентности слуховой
объект распадается в пространстве на две части (по одной на каждое ухо),
соответствующие двум ушным сигналам. В описанном эксперименте слуховые
Объекты при частичной когерентности сигналов оказываются более
протяженными, чем при полной когерентности. Правда, отсюда не видно, сохраняются
ли объекты четко локализованными или с увеличением размеров становятся
диффузными. Ответ на этот вопрос следует искать в работах Церлина (1959),
Джеффри. Блуджета и Дитриджа (1962), которые измеряли размывание ла~
N.
1
200
мке
ISO
100
50
4fc.=
'О/мин
—\
1
1"
L- .
■ч
1
1
1
1
Ыш
N.
О
оъг о,ч ors о,8 i95
Рнс. 147
Рис 146
Рис, 146. Порог смещения латералнзацнн А(Тф—0)««m в функции
коэффициентов когерентности ушных сигналов, низкочастотный шум с граничной
частотой 2 кГц. уровень около 90 дБ, 7 экспертов (при fe«=0 результаты
неопределенны) .
Рис. 147. Схема установки для получения шумовых сигналов с измеряемым
коэффициентом когерентности (способ наложения сигналов), предусмотрена
возможность подмешивания бииаурально идентичных речевых сигналов.
терализацни в функции коэффициента когерентности ушных сигналов.
Результаты измерений приведены иа рнс. 146 Д(тф=0)ннв.
С уменьшением коэффициента когерентности размывание локализации
медленно возрастает. Со значения ft=0,2 (здесь, по-видимому, проходит
граница, после которой слуховой объект начинает распадаться на два) кривая
круто поднимается и достигает максимума в точке около 190 мкс. В данных
условиях эксперимента предельное размываиве локализации неопределенно»
поскольку боковое смещение объекта не замечается и при бннауральной
задержке 190 мкс.
Увеличение размывания локализации с уменьшением коэффициента
когерентности можно, по-видимому, объяснить увеличивающейся диффузностью
слухового объекта.
Ушных сигналов с изменяемым коэффициентом когерентности в
описанных двух экспериментах добивались способом наложения сигналов.
Структурная схема установки для эксперимента приведена на рис. 147. Три генератора
N\—N% вырабатывали три взаимно некогерентных широкополосных шумовых
сигнала, эффективные значения напряжеипи которых £/|— U$. С помощью
аттенюаторов и сумматоров сигналы подавались на два наушника так, что
на одном нэ них получалась сумма i/i+t/St а на другом С/а+С/3, Напряжения
сигналов U\ и /Л были всегда одинаковы. Коэффициент когерентности ушных
сигналов в этом случае
U\
Щ+и}
где Ui*=Um.
(60)
165
Вывод этой формулы дается в работе Джеффри и Робинсона (1962).
Впервые исследование с использованием аналогичной установки провел
Ликлндер в 1948 г. Дополнительно к трем шумовым генераторам он
использовал источник речевых сигналов, который включался в схему, как показано
на рис, 147. Некоторые из наиболее важных результатов, полученных Ликли-
дером, приведены иа рис, 148, где кзображеиы места дислокации слуховых
объектов в проекции на фронтальную плоскость. Верхние две диаграммы
соответствуют случаям fe=l и fe=*0 (см. рис, 145), Когда ушные сигналы
когерентны, сннфазиы и одинаковы по амплитуде, эксперты ощущают единый
слуховой объект, который лоцируется в медианной плоскости. Тот факт, что
К=1 к~0
Рис, 148- Расположение
слуховых объектов в проекции иа
фронтальную плоскость (А—
A )t широкополосный шум при
fe=0 и k=l и дополнительные
бииауральио идентичные
речевые сигналы.
объект располагается ие в вершине полуокружности, как это было на рис. 145,
а в центре головы, объясняется, по-видимому, методикой эксперимента
Черняка и Дубровского, а возможно — и особенностями измерительных сигналов.
(Эти расхождения мы здесь подробно рассматривать ие будем.) В случае
некогерентных ушных сигналов возникают два слуховых объекта — по одному
на каждое ухо.
В нижней части рис. 148 приведены две диаграммы для случая, когда
дополнительно к когерентным шумовым сигналам па оба уха подавались
одинаковые речевые сигналы. При добавлении к когерентным шумовым сигналам
речи возникал речевой слуховой объект, почти сливавшийся в пространстве
с шумовым объектом. Когда же речь накладывалась на некогерентные
шумовые сигналы, возникали сразу три объекта: два шумовых и речевой,
который лоцировался в центре головы.
Последний случаи представляет особый интерес. Он может быть еще
более усложнен, если дополнительно к двум шумовым и одному речевому
объекту иа телефоны подать и другие сигналы. Тогда при благоприятных условиях
одновременно возникает несколько слуховых объектов1, каждый из которых
соответствует своему дополнительному сигналу. Под «благоприятными»
условиями подразумевается то, что дополнительные сигналы предлагаются
экспертам для прослушивания таким образом, что вызываемые ими слуховые
объекты хорошо разграничиваются в пространстве. В противном случае воз*
иикает эффект «звуковых затяжек», «наплывов» (Батлер и Наунтон, 1964).
Вызвать ощущение четко разграниченных в пространстве объектов можно,
подав дополнительные сигналы на юловные телефоны с искусственной би-
кауральной задержкой или разностью уровней.
Из приведенных результатов экспериментов можно сделать вывод о том,
что из бинаурально некогерентньгх ушных сигналов слух может выделить
составляющие, которые между собой когерентны, и каждую квалифицировать
как отдельный слуховой объект. Остающаяся часть некогерентных
составляющих ухудшает остроту локализации слуховых объектов. Если ушные
сигналы не содержат когерентных составляющих или если кх очень мало, то каж-
1 Более глубокий анализ показывает, что несколько слуховых объектов
одновременно возникнуть не могут, онн воспринимаются последовательно с
небольшим интервалом. Эту дифференциацию ощущений мы здесь рассматривать
не будем.
166
дый ушной сигнал вызывает ощущение отдельного слухового объекта, как
при раздельном их прослушивании одним наушником.
В свободном звуковом поле эти явления полиостью сохраняются. Правда»
здесь следует учитывать, что излучаемые источниками сигналы отличаются от
ушных. Схема линейного преобразования сигналов источников в ушные
сигналы показана на рис. 144.
На рис, 149 приведены результаты исследований Дамаске (1967, 1968),
проведенных с двумя источниками, расположенными под углом к
горизонтальной плоскости (б =-18°), и излучавших некогерентные широкополосные
шумовые сигналы. Угол к каждому источнику звука в горизонтальной плоскости
Рис. 149. Направления иа слуховой объект при слушании двух некогерентных
шумовых сигналов, излучаемых год разными углами в горизонтальной
плоскости. Слева вверху показаны пределы пространственных углов восприятия
слуховых объектов в проекции иа горизонтальную плоскость; уровень в точке
слушания 75 дБ, расстояние между громкоговорителями 2.5 м (в
эксперименте участвовали два опытных эксперта).
можно было менять в небольших пределах. На диаграммах показаны
телесные углы, в пределах которых лоцнровалнсь слуховые объекты.
Заштрихованные по-разному зоны н здесь соответствуют частоте совпавших показаний.
Слева внизу видны горизонтальные срезы верхней полусферы, которые исполь*
вовалнсь при построении диаграмм. В верхнем ряду показаны два случая, при
которых четко ощущались два слуховых объекта, т. е. когда слух распознавал
в ушных сигналах две бииауралъио когерентные илн почти когерентные
составляющие. В нижнем ряду приведены случаи, когда громкоговорители
сдвинуты ближе друг и Другу. Телесные углы, в пределах которых слуховые
объекты ощущались как единые» слились. Соответственно н сам слуховой
объект ощущался как диффузный и протиженнын.
В 1972 г. Пленже сообщил об эксперименте, в ходе которого два
громкоговорителя, расставленные по стандартной стереофонической системе,
излучали шумовые сигналы с изменяемым коэффициентом когерентности. Схема
эксперимента и наиболее характерные результаты приведены иа рис. 150
(слева). Сигналы обрабатывались так, что иа одном громкоговорителе полу*
167
пялясь их сумма а на другом — разность. Соотношение сигналов можно было
изменять Тоэффкц^нт когерентности сигналов громкоговорителей в это»
случае
* =
v\-v\
u\+v\
(61)
Таким образом. fe(£/,=0)-l; fe(£/s-f/i)=0 и *(1/.-0)=.|. Если Уменьшать
отношение иЖ до 0. сохраняй неизменный суммарный уровень, то
коэффициент когерентности начинает уменьшаться, достигает минимума при ВДЛ=1
а:
20 Lag -
5:
25ДБ
в:
г:
игъиг
20 log -1
25дБ
к
к
к
к
Л-#
Рис. 150. Положения слухового объекта при слушании подготовленным
экспертом широкополосных шумов в условиях эксперимента, показанных слева
Показания других экспертов в случаях б, в значительно отличаются от
приведенных.
и затем увеличивается. Сделав скидку на то. что коэффициенты когерентности
ушных сигналов и сигналов громкоговорителей не одинаковы, можно считать,
что и эдесь дислокации слуховых объектов в иринднпе соответствует выводам,
полученным ранее. Случай ВД/|=0 соответствует взаимному сдвигу фаз
ушных сигналов на 180°. Этот случай рассмотрен в § 3-1.1.
В рассмотренных экспериментах коэффициент когерентности сигналов
изменялся способом наложения. Остановимся тенерь иа случаях, когда два
не полностью когерентных сигнала получаются из одного сигнала,
подвергающегося линейным нлн нелинейным нскаженням. Не полиостью когерентные
звуковые сигналы как результат влияний линейных нскажепии создаются в
повседневной жизни, например, при отражениях звуков от ^поверхностей с ча-
стотио-эависнмым коэффициентом отражении. Поступающий к слушателю
отваженный от такой поверхности звук уже иекогерентеи с исходным прямым
мукой В результате возникшей некогереитности может измениться
абсолютный слухоБоП порог, порог слишимостн эха н мешающего эха по сравнению
168
J
с порогами при абсюлютной когерентности (Хаас, 1951; Мейер и Шодер. 1952;
Бабков н Саттои. 1966). Поскольку коэффициент когерентности между
прямым звуком и отражениями сохраняется достаточно большим и в случае
частотно-зависимых отражений, то в принципе все явления здесь имеют такой
же характер, как при частотно-независимых отражениях.
Способ искажений нашел интересное применение в технике озвучивания.
Известно, что если сигнал, переданный по одному какалуь воспрокзводнтси
одним (единственным) громкоговорителем, то слуховой объект получается
остро локализованным. Пространственные отражения, которые имеются в
помещении, при таком
воспроизведении передать невозможно.
Поэтому эффект
пространственное™ звука на стороне
воспроизведения создается
искусственно.
Используемые для этого
приемы схематично показаны
на рис 151. Они известны как
способы «псевдостереофонии».
Во всех показанных вариантах
из исходного сигнала получают
два не полиостью когерентных
сигнала, которые затем
воспроизводят соответственно двумя
гром коговорителя ми.
Способ рис 151,0 основан
на предложении Яновского
(1948). С помощью
специальных фильтров (с очень плавны*
мн фронтами характеристик
пропускания) полоса ча-
ппппп
а.)
Рис. 151. Способы «псевдостере-
офоиической эвукопередачн».
л —фнлыъ верхних и нижних
частот: £ —два гребенчатых
фильтра со взаимно сдвинутыми
характеристиками; в —два все частот них
фильтра; е — реверберашгонная
камера; 0 —эффект Лоурндзена; * —
лва фнлыъа с изменяемыми во
времена характеристика ни,
управление осуществляется самим сиг*
налом.
п
стот сигнала расчленяется на две части — высокочастотную и
низкочастотную, и каждая воспроизводятся отдельным громкоговорителей.
В случае рис. 151.6 вместо режекториых фильтров верхних и нижних частот
использованы два гребенчатых фильтра со взаимно сдвинутыми
характеристиками (Лоуридэсн, 1954). Этот способ позволяет создать взвешенное по
частоте распределение спектральных составляющих, но ценою заметных пскажеиий
тембра. Этот недостаток исключен в способе рис. 151. е. предложенной
Шредером (1961)- Здесь сигналы двух громкоговорителей получают фазовые
искажения, для чего применяют всечастотные фильтры. Амплитудные искажения
(они и вызывают главным образом искажения тембра) здесь не возникают.
Способ рис. 151,г во многом похож на рис, ISl.e. Здесь частичной
когерентности сигналов громкоговорителей достигают благодаря нскусствевной
реверберации, вводимой с помощью реверберациониой камеры (Шредер, 1958;
169
Лохкер и Де-Кит, 1960), Микрофоны установлены в разных точках камеры.
Вместо реверберациоииой камеры может быть исаользовак ревербератор
пластинчатый или пружинный. Способ рис, 151. д описан Лоурндэеном (1954),
Шоддером (1956), Лоуридзеном и Шлсгелем (1956). Он состоит в
искусственной задержке части сигнала, которая после ослабления сянфазио
подается на один громкоговоритель и в противофазе ка другой. Упомянутые
способы особенно эффективны в случаях, когда исходный сигнал нестационарен во
времени- Именно такими и являются музыкальные и речевые сигналы обычных
Рис. 152. Модуль нормированной функции взаимной корреляции ушных
сигналов искусственной головы; озвучивание одним источником звука в
горизонтальной плоскости, излучавшим полосу шума (0,18—6.3 кГц); параметр —
угол направления на источник ф.
звуковых программ радиовещания и звукозаписи. Место и протяженность
слуховых объектов таких сигналов меняются во времени.
В способе рнс. 151,0 из временных изменений исходного сигнала
выделяется дополнительный сигнал, который используется для управления двумя
фильтрами А\ и А?, вносящими искажения (Энкень. 1958). При снетнниой»
стереофонии, т, е. когда звук от микрофонов к громкоговорителям
передается по двум каналам, искогереитность сигналов создается и наложением, и
искажением. Поэтому данный вариант позволяет лучше приближать
пространственные соотношения сигналов на стороне приема к соотношениям на
стороне передачи
Способами псевдостереофоинческой эвукопередачн этого достичь нельзя,
поскольку здесь пространственные соотношения слухового объекта не
зависят от признаков исходного сигнала. Вспомним, что и при слушании единст-
веииого источника звука ушные сигналы когерентны лишь тогда, когда ис-
точпкк находится в медианной плоскости. Если это условие ие
удовлетворяется, то коэффициент когерентности может стать меньше 0,5-
Измеренпе коэффициента когерентности ушных сигналов при одном
Источнике звука были проведены Римским-Корсаковым в 1962 г., Дамаске в
1969, 1970 гг. Оба исследователя проводили измерения с использованием
искусственной головы. Некоторые результаты измерений приведены на рис. 152.
Отметим попутно, что уменьшение коэффициента когерентности при
отклонении источника звука от медианном плоскости сопровождается увеличением
размывания локализации (см. рис. 21).
Если внимательно проанализировать свойства слуха при восприятии не
полностью когерентных н некогерентных сигналов, в особенности способность
выделять из абсолютно некогерентных ушиых сигналов бииауральные коге
рентные составляющие, то напрашивается предположение, что при оценке
сигналов в слухе происходят корреляционные процессы. Впервые, хоти и в
другой связи, это предположение высказал Ликлндер в 1951 г. Он считал, что
в слухе происходит кратковременная автокорреляция ушных сигналов, по
которой определяется тональная нысота звука. С течением нременн эта
гипотеза получила дальнейшее развитие (Ликлндер, 1956, 1959, 1962). Более
подробно ознакомиться с этими вопросами можно по работам Нордмарка
(1970), Дунвхьюза (1972); критика дается в работе Уайтфнльда (1970).
В 1956 г. Ликлндер высказал предположение о том, что корреляционные
процессы происходят в слухе и при формировании ощущения места слухово-
170
го объекта и что ушные сигналы подвергаются именно
взаимно-корреляционному анализу* К такому же предположению, но другим путем пришли Черри
н СоАерс (1956). Это представление послужило основой для построения
нескольких функциональных моделей, которые помогли объяснить ряд проблей
пространственного слуха (Ляклндер. 1956, 1959, 1962; Сойерс и Черри, 1957;
Давид, Гутман и Ван-BeprefiK, 1959; Даннленко, 1969). Ниже рассмотрены
принципы работы этих моделей и их применение для анализа механизма
слуха.
Слева
Середина
Справа
%
и? левого уха
JL
От правого уха
Рис. 153. Структурная схема «модели совпадения» для оценки бняауральных
временных различии ушных сигналов. Поступающие от левого и правого уха
нервные импульсы прохолят дальше по цепк лишь в случае, когда они
попарно сняхрокны иа одной из ячеек умножения.
Бинауральная ненормированная функция взаимной корреляции
записывается в виде
+Т
Vw№^l™„-£f\ *('Ж'+т)*.
(62)
—г
где x[t) и у(0—физиологические сигналы, полученные соответственно из ле<
вого и правого ушных сигналов. Поскольку
*.*« = *«<-*).
(63)
то
1
+г
^v(T) = lim — \ y{t)x{t-x)dt.
—г
(64)
Такая запись удобнее первой, потому что при положительных т сигнал
получает задержку, а не опережение, которое физиологически невозможна
Встает вопрос, возможны ли физиологические преобразования в слухе,
соответствующие полученному выражению. Здесь можно сослаться на так
называемую «модель совпадения», впервые (1948 г.) построенную Джеффрв
171
для описания механизма опенки слухом бинауралъных временных различий.
Позднее аналогичную модель предложили Резер (I960), Фраиссеи (i960,
1963).
Принцип, положенный в основу модели, показан иа рис, 153. Нервный
импульс, поступающий от одного уха, задерживается лннней задержки и затем
подается на несколько кчеек умножения. На ячейки противоположной стороны
(уха) этот же импульс поступает без задержки. Каждая ячейка
вырабатывает н выдает сигнал на выход лишь в том случае, если на ее вход
одновременно поступают два импульса, совпадающие во времени. Каждый вход*
иой импульс поступает от своего у*а. Легко видеть, что при некотором
определением временной интервале между импульсами от двух ушей запускаться
будет только одна ячейка умножении.
Взаимосвязь между временными различиями сигналов и ячейками
умножения, реализованными в модели, делает ее способной проводить как бы
трансформацию «время — место». Достоинство модели в том, что ей вполне
можно найти физический аналог слухового механизма» Так, например,
физическими аналогами задержек могут служить латентные периоды, а функции
умножения — синаптическне связи. Таков ли в действительности механизм
оценки слухом ушных сигналов, пока не доказано. Заметим здесь, что в
своем начальном виде модель не объясняет механизм оценки слухом
сигналов при слушании одним ухом-
Моделъ совпадения содержит все элементы, необходимые для расчета
произведения y(t)x(t—т). Если ступени дискретизации линии задержкп
достаточно мелкие н в ней много параллельных элементов, то для образования
фуккции взаимной корреляции необходима лишь операция интегрирования
иа выходах ячеек умножения, имеющих задержку т. Пределами
интегрирования могут служить интервалы, соответствующие постоянным времени
цепочек RC. Математически это выражается функциям» кратковременной
корреляции
%(/.т) = J y(d)x(0-T)G(/-0)dfl; (65)
t
<Fw(/,t)4- f X(d)y(0^i)G(/ — 0)dfl. (66)
Первая операция справедлива для случая, когда олережзюшпм является
сигнал x(t)t вторая — когда опережает сигнал y(t)1. Здесь С(/—Ф)—это
весовая функция, позволяющая учесть временную зависимость произведении.
Весовую функцию характеризует рис 154- Обычно предполагают, что
C{{s) = l€~SnRCllPHS>b (67)
при s< 0.
где постоянная времени тЛс<£1 мс (Ликлцдер, 1951; Атал, Шредер и Куттруф.
1962; Грубер, 1967).
Для того, чтобы кратковременная взаимная корреляция, описываемая
приведенными формулами, могла быть реализована слуховым аппаратом,
необходимо ввести следующие ограничения:
1. Максимально возможной в зависимости от спектра сигнала может
быть задержка от 7,5 до 21 мс. Это вытекает из нсследовапнй Блоджета,
Вильбаикса и Джеффри (1956), установивших, что прн этих значениях
задержки исчезает эффект бокового отклонения слухового объекта.
Следовательно, принимается^ что при т>т*.кс функция взаимной корреляции слухом
оцениваться не может. В нормальных условиях слушания (уши не заэкра-
инроваиы) бннауральяые задержки не превышают 1 мс,
1 Следует иметь в виду, что
^(/fT) = V„tf-Tt-T)* V('•-!>
172
2. Задержки, вызываемые самим слухом, зависят от времени. Значение
задержки подвержено влиянию случайных факторов, которые тем больше,
чем больше длительность задержки, т. е. на задержанные сигналы
накладывается случайная амплитудная помеха, что приводит к тому, что экстре*
ыумы корреляционных фувкцнй с увеличением задержки упрощаются. Это
справедливо и для полиостью когерентных ушных сигналов (см. рис 158).
На рис, 155 приведена структурная схема корреляционной модели
слухового аппарата в режиме формирования Гфостранстаешшх признаков слу-
yU>)x(if-z)bzw
Рис. 154. Образование функция
кратковременной корреляции.
-Чг
—о
*(t)
JL
yiv
ш-
лс
ш
*т(*)
*)
*)
Рис, 155. Модель формирования слухом пространственных признаков слухо
вого объекта на основе бкнауральной корреляционной функции.
а —левое ухо; б — центральная нерянаа сист«ыа; а— правое ухо.
хового объекта. Показаны только такие операции» физиологическая
реальность которых иа современном уровне знаний представляется весьма
вероятной. Ушные сигналы постувают иа цепочку фильтров, которые разделяют их
спектр иа полосы приблизительно одинаковой относительной ширины1.
Снимаемые с выхода фильтров сигналы Xi...m(f) и У)...т(') детектируются и
подаются на фильтры верхних частот. Из полос выше 1,6 кГц выделяется
огибающая, т. е, происходит демодуляция. После демодуляции сигналы
подвергают обработке по характеристике кратковременной коррелкционион фувк-
цня, описываемой уравнениями (65) и (66). На рисунке это показано для
1 Соображения о вероятных характеристиках полосных фильтров
приведены в работе Дюфье (1972). Там же приведена библиография по этому вопросу.
173
сигналов МО» £<(')- Далее все обработанные спектральные полосы
вводятся в блок «распознавания ходов» 2, который определяет, какому иэ
хранящихся в памяти набору признаков больше всего соответствует ход,
поступивший на вход. Полученную в результате этого сравнения информацию
используют в блоке J при формировании слухом ощушения одного пли нескольких
пространственных слуховых объектов.
Основная идея, положенная в основу рассмотренной н всех других
корреляционных моделей слуха, исходит из предположения о том, что яяформа- |
цня, необходимая для формирования ощущения дкслокаидн н цроткженностн |
слухового объекта, выделяется из функции корреляции двух ушных сигналов. I
Так, например, бниауральные когерентные составляющие ушных сигналов
могут распознаваться по максимуму корреляционной функции. Высота и шн- 1
рнив максимумов позволяют судить о степени когерентности сигналов, а нх I
положение на оси задержек — о значении средних бннауральных задержек я,
следовательно, о боковых смещениях источников звука. Бниауральные разлн- i
чня амплитуд ушных сигналов выделить из корреляционной функции довольно
сложно. Однако, чтобы и их учесть в модели, были сделаны два
дополнительных допущении,
1. Ушной сигнал большего уровня возбуждает больше чувствительных
клеток, чем сигнал меньшего уровня. Следовательно, бниауральные различия
ушных сигналов приводят к тому, что в центральную нервную систему от
одного уха поступает больше импульсов, чем от другого. Можно показать, что !
это повышает вероятность того, что на модели Джеффри (1948) совпадения f
будут приходиться на одну н ту же сторону (Давид, Гутман п Ван-Бергейк. I
1959). Этот вывод получен на основе статистического анализа, которого мы
здесь касаться не будем- (
2. Второе предположение состоит в том, что различия уровнен
перекодируются слухом во временные различия. Возможные механизмы такого
преобразовании рассмотрены выше в § 2.4.3 (см. рис. 107, с). Правда, там же I
было указано и на то, что в определенных условиях временные и
амплитудные различия звуков оцениваются слухом раздельно. Это явление
корреляционная модель объяснить не может. *
Для одного частного случая — объяснения, каким образом слух
определяет место слухового объекта отпоентелыю медианной плоскости (слева или
справа), Сойерс и Черри (1957) предложили считать определяющим
отношение площадей под кривыми кратковременных корреляционных функции.
Взвешивающими коэффициентами, учитывающими бниауральные различия ушных *
сигналов, могут служить их уровни.
Подводя итог, можно сказать, что рассмотренная модель бннаурального t
корреляционного анализа позволяет объяснить процесс выделения слухом из
ушных сигналов таких составляющих, которые между собой полиостью нлн
частично когерентны. Модель позволяет также объяснить процесс выделения
информации, необходимой для формирования эффекта латералнзацин и раз- |
ыывания латералнзацин слуховых объектов. В то же время модель в
представленном здесь виде не может объяснить процесс выделения информации,
необходимой для формирования ощущения направлении к слуховому
объекту и дистанции до него. К проблемам пространственного слуха, которые
могут быть объяснены корреляционной моделью, относится спад порога
смещения литерализации &(тф=0)мы при увеличении длительности сигнала до
250 мс (ТоСнаш и Церлнн, 1951; Хаутгаст и Пломп, 1968; см. рис. 96).
Здесь можно упомянуть также результаты экспериментов по
исследованию латералнзацин в случае, когда на два уха подавались тональные
импульсы, различавшиеся по центральной частоте (Ебата, Соне и Ннмура, 1968;
Перро, Бриггс и Перро, 1970), Максимальное различие центральных частот
Ы/К ПРН котором слуховой объект ошущался как еднное целое, с
уменьшением длительности сигнала увеличивается. По наблюдениям Тур лов а и Эль-
фнера (1959) ощущение единого слухового объекта раэиочастотных тоиов
сохраняется и в случае, когда частоты кратны между собой. Это явление
также может быть объяснено с помошью корреляционной модели.
Поллак (1971) н Трнттип (1959) измеряли абсолютный слуховой порог I
174
при изменении бинауральиого коэффициента корреляция1 ушных сигналов.
Было установлено, что основным нрнтернем для экслертов прн этом служили
изменения протяженности слухового объекта. Если периодически изменять
бннауральный коэффициент корреляции ушных сигналов, то в такт с этнмп
изменениями слуховой объект начинает пульсировать: как бы набухает,
становясь диффузным, и сокращается, приобретай четкие границы. Этот эффект,
получивший в литературе не совсем точное название «бннауральиое
корреляционное биение*, был тщательно исследован Грубером (1967). Коэффициент
корреляции ушных сигналов ои изменял следующим образом: иа оба
головных телефона Додавал шумовой сигнал от одного генератора. Амплитуды
сигналов модулировались по прямоугольному закону (глубина модуляции —
100%). Благодаря взаимным смещениям прямоугольных огибающих при
неизменном положении несущего шума можно было произвольно изменять
коэффициент корреляции.
3.2.Z Бннауральное распознавание сигналов
В повседневной жизни можно наблюдать следующую картину. В
помещении находятся несколько человек н оживленно переговариваются. Между
тем каждый слушатель монет выделить из общего шума интересующий
голос н понимать его, даже когда говорящий обращен в другую сторону. Если
же слушатель прикрывает одно ухо, то разборчивость речи заметно
уменьшается. Этот интересный пенхоакустнтескнй эффект был назван Черри (1953)
«эффектом вечеринки* («Cocktailparty—Effekt»). Вообше, когдв мешающий
сигнал N приходит из одного направления, а полезный сигнал 5 — из
другого, то при бннауральиом слушании маскирующее действие помечен
оказывается значительно слабее, чем при моиауральиом. Прн количественном
анализе этого эффекта исходят из порога маскировки полезного сигнала Порог
маскировки — это уровень, при котором маскируемый сигнал минимально
распознается на фоне помехи. Порог маскировки аналогичен абсолютному
слуховому порогу (см. § 3.1.2). Для сравнения в качестве опорного служит
выраженный в децибелах порог маскировки при моиауральиом слушании.
Из него вычитают (выраженный также в децибелах) порог маскировки прн
данных условиях исследовании. Полученную разность порогов маскировки
обозначают сокращенно БРУМ—бинауралъная разность уровпей маскировки,
В исследованиях с речевыми сигналами вместо порогов маскировки
используют пороги, соответствующие определенной разборчивости речи. Так
возникло еще одно понятие — бннауральная разность уровнен разборчивости
(БРУР).
Только за последние 5 лет появплось более 100 работ, посвященных
исследованиям БРУМ н БРУР в разных условиях слушания. Пионерскими в
этой области являются работы Хнрша (1948), Лнклцдера (1948), Хнрша н
Вебстера (1949). Кока (1950), Хавкииа н Стевеиса (1950), Джеффри. Блод-
Жетта и Дитериджа (1952). Аналитический обзор литературы до 1959 г.
сделан Грнном н Хеммингом (1969). Проблема бннаурального распознавания
снгиалов касается пространственных свойств слуха лишь косвенно, потому
что здесь дело обстоит в распознавании сигналов, а не пространственных
признаков слуховых объектов. Связь с проблемами пространственного слуха
прослеживается здесь, во-первых, постольку, поскольку прн бннауральиом рас-
оозиаваннн сигналов н прн пространственном слушании в принципе
необходимо взаимодействие двух ушей, и, во-ьторых, потому что БРУМ и БРУР
оказываются положительными в случае, когда вызываемые полезным
сигналом н Помехой слуховые объекты при раздельном слушании лопнруются в
разных местах.
1 Коэффициент корреляции — это значение нормированной
корреляционной функция при г=0.
175
В конце параграфа мы вернемся к этому вопросу. Не вдаваясь в
подробности, рассмотрим теперь в общих чертах проблему бияаурального
распознавания сигналов. Для обозначения способа подачи звуков слушателю бу*
дем пользоваться следующими сокращениями, принятыми в литературе: S —
полезный сигнал; N — сигнал помехи (шум); т — мояауралъное
прослушивание (одностороннее); «р, 0, я—дихотическая подача сигналов
(двусторонняя) с бниауральным сдвигом фазы 0, л или ф; г — дихотическая подача
сигналов с бянауральной временной задержкой тф; и — дихотическая подача би-
муралыю некоррелированных сигналов.
Так, например, запись N^Sm означает, что сигнал помехи подастся дкхо-
тнческнм способом с бянауральным сдвнгок фазы на 180°р а полезный
сигнал— монаурадьно. Записи NnSm означает, что полезный сигнал и помеха
лодаютсн на каждое ухо мопотнческя.
Основные соотношения полезного сигнала и помехи характеризуются
следующей иерархией значений БРУМ, предложенной Хнршем (условия легко
создаются с помощью головных телефонов):
N„S,n БРУМ = 0 дБ (Номинальные условия)1
NnSn БРУМ = О?
Л/о S0 БРУМ - 0 — 15 дБ?]
NnSm БРУМ-О?
к
*«
Л'о
&*
Л
s*
БРУМ =
БРУМ =
БРУ.М =
= 6-
= 9-
= 12
9 дБ
-12 дБ
-15 дБ
БРУМ является функцией частоты. На рнс. 156 показан график частотной
зависимости БРУМ для №>5л в случае, когда полезным является
синусоидальный сигнал, а помехой — широкополосный шум. Штрпховкой показана
область значений, полученных Дюрлахом (J9G3), Шенкелем (1964), Рабние-
ром, Лоуренсом и Дюрлахом О9о6). Видно, что своего максимума кривая
БРУМ достигает в области от 200 до 300 Гц, затем с увеличением частоты
сигнала быстро спадает. Выше 3 кГц БРУМ остается неизменной на уровне
приблизительно 3 дБ.
Большой разброс результатов в области нижних частот ыедует,
по-видимому, объяснять различиями уровней в экспериментах, Сждует также
учитывать, что при уменьшении частоты (как это видно на рис. 73) повышается
слуховой порог. Подробнее зависимость БРУМ от уровня сигналов будет
рассмотрена ниже.
Спад кривой БРУМ с ростом частоты иногда объясняют, предполагая, что
определяющей для разности уровней маскировки является бниауральная
временная задержка между ушными сигналами. Однако, как правильно
отмечает Шенкель (1956), в этом случае БРУМ с ростом частоты должна
стремиться к 0. потому что
Urn Тф.иакс =. lim 2/f = 0- (6в)
На рис. 157 приведены графики зависимости БРУМ от бянауральны*
фазовых и временных задержек тональных импульсов и последовательностей
импульсов (режимы Л/о5фи NqSx)^ полученные по результатам экспериментов
Шенкеля (1964), Флаявгаяа н Уотсона (1968). Видно, что максимального
значения БРУМ Достигает при бннауральяых временных задержках от 1,5
до 2 мс. Синусоидальные тона н последовательности импульсов с частотой
1 Часто в качестве номинального используется н дяотнческнА способ
подачи полезного сигнала и помехи, т. с, режим W&S0. На значениях БРУМ это
почти не сказывается.
176
20
следования от 250 до 333 Гц при бияауральнон задержке 1,5—2 мс
предлагались для прослушивания с максимально возможной повторяемостью в
единицу времени. Возможно, что именно этим объясняется положение максимума
на рис. 156.
Интересный эксперимент по установлению зависимости БРУЛ1 от
длительности бннауральяон задержки провели Лангфорд н Джеффри (1964) Они
исследовали зависимость БРУМ тона 500 Гц в условиях N^So и NxSn от бя-
науралъной временной задержки сигнала помехи. На рис. 158 приведены ре*
зультвты эксперимента, в котором
помехой саужил узкололоснын шум с
центральной частотой 500 Гц.
Кривая БРУМ достигает максимума в
случае, когда бннауральнын фазовый
сдвиг полезного сигнала
противоположен сдвигу помехи. При
увеличении бияауральнон временной задержки
мешающего шума высота максимума
уменьшается. При задержках более
9 мс помехи ушам к воспринимаются
совершенно независимо одка от другой.
В § 3.2.1 было отмечено, что
максимумы бниауральнон функции
корреляции распознаются слухом тем
хуже, чем дальше они смещены в
сторону больших Тф. При -t> 10-г-
-=-20 мс составляющие ущных
сигналов, имеющих противоположные
временной сдвиг, воспринимаются
слухом как абсолютно некогерентные
(Блодже, Вильбанкс и Джеффри,
1956).
Уже было указано, что БРУМ зависит от частоты. Об этом, в частности*
свидетельствуют приведенные на рис. 159 кривые Долана (1968) и Шенкеля
(1964, 1966). Здесь БРУМ показана как разность порогов маскировании сиг-
БРУМ (Nq Sr) ВРУМ^в&ь)
20
AS
В 0,1 0,2 0,5 1 2
5 W
Рис. 156- Зависимость БРУМ
непрерывного тона от частоты
в режиме N^Sn (помеха —
широкополосный шум различного
уровня).
к мс 5
а-125Гц б-315Гц В-ВООГщ е-1250Гц д-ЮОГц С-250Гц ж-1кГц
Рис. 157, Зависимости БРУМ от бняауральных фазовых или временных
различий сигналов в условиях N*S„ и NvSx. Полезный сигнал (сплошная
линия)— последовательности тональных импульсов длительностью 100 мкс
(кривая д—100 Гц, е—250 Гц, ж—1 кГц); помеха — широкополосный шум
уровнем 60—70 дБ (пунктирная линия — кривая а—125 Гц; 6—315 Ги; в —
800 Гц; г—1250 Гц).
12—810 177
налов в условиях WCS0 и WoSn. Зависимость БРУМ от уровня с увеличением
уровня возрастает линейно прн WoSo. а при NoSn— яелниейяо- Мак-Фаддеи
(1968) подобно дру!нм авторам объясняет характерную зависимость БРУМ
от уровня мешающего сигнала тем, что яа него накладывается внутренний
шум уха. Он приводит интересное высказывание Днрнса н Джеффри (1962),
согласно которому при средних и высоких уровнях сигналов БРУМ в
условиях /V0£0 примерно равен 0, а при /V0Sm —9 дБ. При малых уровнях помехи,
а также вблизи слухового порога, напротив, сигнал легче распознается в ус*
Рис. 158, Зависимость БрУМ тона 500 Гц от длительности бннауральиой за*
держки шумовой помехи с ограниченной полосой частот (0J—1 кГц, уровень
помехи 50 дБ).
ловнях VoSo, чем в Wo£m. Для уяснения этого обстоятельства следует вметь
в виду два фактора,
1. Измерительный звук без помехи, подаваемый диотнческим способом,
воспринимается слухом уже при уровне яа 2,5 дБ ниже, чем прн подаче на
одно ухо (Поллак, 1948), т. е. норог двустороннего слуха оказывается ниже
одностороннего.
2. Внутренний шум ушей коррелирован не полностью. Он состоит нэ двух
компонентов: бннауральио некоррелированного шума собственно ушей и
шума, вызываемого работой сердца, мыши, имеющего небольшую
положительную бниауральную корреляцию (Шоу и Пирс, 1962). Следовательно, при
очень низких уровнях помехи бннаурально некоррелированный внутренний
шум превалирует над коррелированной помехой. Однако с уменьшением
степени корреляции шума БРУМ уменьшается, и поэтому лучшая
распознаваемость сигнала в условиях /V0So по сравнению с NoSm объясняется лежащим
на 2,5 дБ ниже порогом двустороннего слуха.
Подробнее зависимость БРУМ от бннауральиой корреляции помехи
исследовали Робинсон и Джеффри (1963); Долан и Робинсон (1867); Вяль*
банке и Уитмор (1968). На рис. 160 схематически показана зависимость
БРУМ в условиях N*Sm от коэффициента корреляции, т. е- дли случая
перехода режима NoSm в N*Sm. При переходе №о£л в ^uSn кривая лежит
выше и всимтотически приближается к значению 2,5—3 дБ, К этому же
пределу стремится и кривая перехода NDS0 в NuSo. Коэффициент корреляции в
ходе эксперимента изменялся путем сложения сигналов трех независимых
генераторов шума.
Мы рассмотрели зависимость БРУМ от частоты сигналов, бннвуральных
фазовой и временной задержек, от уровня и бннауральиой корреляции. В
литературе описаны зависимости БРУМ от длительности полезного сигнала
(Джеффри, Блодже, Саиделъ, и Будд, 1956; Грин, 1966; Шенкель, 1967), по-
лосы частот помехи (Джеффри, Блодже и Дитрндж, 1953- Шенкель, 1964;
Сонахи н Гутман, 1966; Байтная, 1969; Хефтер н Карье, 1970), а также от
178
-бяиаура-пьной разности уровней (Шенкель, 1966; Долан н Робинсон, 1957).
Мало исследованы вопросы БРУМ при неодновременной подаче полезного
и мешающего сигналов. Здесь можно указать на работы Днтрнджа и Эванса
(1969), Долана и Трахиотиса (1970), Грубера и Бергера (1971), Они
установили, что бииауральная разностная маскировка наблюдается н при
опережающей н при запаздывающей помехе.
Упомянутые выше экспериментальные исследования бинауральиого
разностного маскирования (БРУМ) проводили с использованием головных теле-
Рнс 159, Зависимость БРУМ иепре- Рис. 160, Зависимость
рывиого тона от уровня звукового дав* БРУМ от коэффициента
лсиня широкополосного мешающего бниауральной корреляции
шума (4—6 экспертов)- помехи (схематично).
■фонов. Исследования БРУМ в свободном звуковом поле проводили Ебата,
Соне и Ннмура (1968), а также Суховерский (1969), В этих же условиях оин
определяли порог восприятия отражений. Кроме исследований, упомянутых
в § 3-L2, можно указать также иа работы Бургторфа и Вагнера (1967/1968),
Дамаске (1969/1970)- Вообще следует заметить, что при экспериментах в
свободном звуковом поле в качестве опорного обычно принимается порог
маскировки, при котором сигнал и помеха приходит нз одного направления.
Если углы прихода неодинаковы, то порог маскировки полезного сигнала в
данных условиях оказывается ниже, чем в номинальных, таким образом БРУМ
оказывается положительным.
На рис, IGI для примера приведены кривые зависимости БРУМ от угла
прихода полезного сигнала в горизонтальной плоскости. Заметны, что
результаты измерений могут зависеть от уровня (Ебата, Соне и Ннмура, 1968),
Эффект БРУМ может возникнуть даже в случае, когда и полезный, и
мешающий сигналы приходят из медианной плоскости (Бургторф, Ойльшлегель,
1964), Особенности бинауральиого распознавании сигналов в свободном
звуковом поле как вообще явления пространственного слуха можно объяснить
реагированием слуха иа линейные искажения, приобретаемые звуковыми
сигналами на пути к барабанной перепонке у головы и внешних ушей
слушателя. Для некоторых частных случаев вто было убедительно доказано
(Суховерский, 1969; Дамаске, 1959/1970), Гипотеза японских исследователей Ебата,
Соне н Ннмура, согласно которой БРУМ особенно велика, когда эксперту
заведомо известно направление прихода полезного сигнала, в экспериментах Су-
коверского (1969) подтверждения ие иашла.
Рассмотрим теперь бииауральную разность уровней разборчивости речи
(БРУР). Но сначала несколько предварительных замечаний к измерениям
разборчивости. Разборчивость можно определять прослушиванием
бессмысленных односложных слов, так называемых логатомов. При этом получают
так называемую слоговую разборчивость, которая определяется как выражен*
вое в процентах число правильно распознанных логатомов- Уровнем слоговой
разборчивости называется уровень звукового давления, которому
соответствует определенная слоговая разборчивость (обычно 50%). Измерений ведут
12*
179
без ограничения полосы частот сигнала. Вместо логатомов в качестве нзмеря*
тельного материала иногда используют также осмысленные слова (например,
двухслоговые) или короткие фразы, В этом случае говорят о словесной или
смысловой разборчивости. Звуковой измерительный материал должен быть
фонетически сбалансированным, свойственным обычной разговорной речи.
Фундаментальной э области БРУР является работа Лнклндера (1948).
В его экспериментах речевой сигнал и широкополосный шум совместно
подавали на головные телефоны (уровень шума от 80 до 90 дБ). При условии
N*SQ и NuSn БРУР получила значения от 0,5 до 1 дБ, а при NqS^ h N^So —
соответственно от 3 до 3,5 дБ. Видно, что иерархически соотношения здесь
Ряс- 161. Зависимость БРУМ от угла
прихода полезного сигнала в
свободном звуковом поле. Мешающий
сигнал (шум с полосой частотной
группы или широкополосные шумовые
импульсы уровнем 60 и 75 дБ)
поступает спереди (51 эксперт).
такие же, как п для БРУМ. но по абсолютному значению БРУР речи намного
меньше, чем соответствующая БРУМ (Фельдман. 1963), Это было
подтверждено и в более поздних исследованиях. Примечательно, что речевой сигнал
одного уха не может маскироваться шумом в другом, т. е- для речи нет про-
тивостороннего маскирования, Флаяаган и Уотсон (1966), Кархарт, Тнльмаи
Рис 162. Зависимость БрУр
для голоса и
широкополосного мешающего шума в
горизонтальной плоскости от угла
между направлениями на
источники (10—15 экспертов.
уровень речи 60 дБ. отсчетнал
разборчивость речи 60%,
голова эксперта свободна).
и Джонсон (1966), Кархарт, Тнльмаи и Гретяс (1969) исследовали ивлеиия
маскирования речи речью и речи шумом, модулированным по прямоугольись
му закону.
По своему маскирующему действию шум очень близок речи, если его
огибающая имеет частоту 4 Гц, скважность—50% и глубину модуляции —
около Ь0%- Сравнение относится к случаю, когда маскирующим звуком
служила осыыслениан речь. Когда же маскирующим звуком служили логато-
мы, то одинаковый с первым эффект маскирования достигался при их уровне
примерно на 3 дБ выше. При изменении глубины модуляции маскирующего
прямоугольного шума эффект маскирования ослаблнлея. Это явление
называют «эффектом окна» (Кайзер и Давид, I960).
Зависимость БРУР в условиях NoST от бинауральиой временной
задержки исследовалась Левитом н Рабинером (1967), Оин установили, что при
0.5<Тф<]0 мс БРУР практически неизменна и составляет около 3 дБ, а при
180
j
Тф<0,5 мс спадает до 0- При задержках 0,5<Тф<10 мс BPyiM равна около
12 дБ. Для сравнения приведем значения, полученные темп же авторами в
условиях Л^я" БРУМ=6 дБ, БРУР=13 дБ, Левит и Рабннер, как ранее
Шуберт и Шулъц (1962), а также Фланаган и Уотсон (1966) ставили вопрос
п том, какие частотные составляющие речи являются определяющими для
БРУМ* и БРУР, Шуберт и Шульц, как и Фланаган и Уотсон, считали, что
наибольшее влияние оказывают низкочастотные составляющие (примерно от
250 до 500 Гц). Левнт н Рабннер доказа/тн это только в отношении БРУМ,
Что касается БРУР, то они установили, что свое влияние оказывают н
составляющие верхних частот, В более поздней работе Левнт и Рабннер (1967)
дают схему приближенного расчета БРУР по известной БРУМ. При этом
они исходят из предположения о том. что эффект бииаурадыюго
маскирования разборчивости объясняется частотно-зависимым уменьшением
маскирующего действия мешающего звука. Количественно это уменьшение можно
сравнить с частотной зависимостью БРУМ для тонов.
Большой вклад в исследования БРУР внесли работы Тнльмана и
Джонсона (1968), Кархарта, Тильмана и Гретиса (1969). В них определены
артикул я пнонные пороговые разности уровней при одновременном прослушивания
нескольких мешающих сигналов. Установлено, что для односторонней подачи
сигналов речевая разборчивость в этом случае значительно лучше, чем при
одном мешающем сигнале. В благоприятных условиях значения БРУР могут
достигать 9 дБ. Согласно Кархарту н др. (1969) БРУР (в дБ) в условиях
NnSr> для разных мешающих звуков имеют следующие значения:
Белый шум уровнем 75 дБ ..,<.,, 7,2
Модулированный белый шум • . 5,5
Олии голос ~ - , • 4,3
Один голос и белый шум *,.,.. 5,1
Один голос н модулированный белый шум 5,2
Два голоса 9,0
Два голоса и белый шум , , 6t4
Два голоса и модулированный белый шум 6,6
Поллак и Пике (1958> подавали на каждое ухо несколько (до семи)
одновременно говорящих разных голосов. Полезный сигнал (один голос)
подавался диотнческин способом. Для этих условий озвучивания, т. е. Nutnf/ltmSo9
БРУР при одном мешающем голосе, подававшемся слева н справа, состав-
ляда 12 дБ, в при семи — 5,5 дБ.
Вендт (1959), Тонсои н Вебстер (1963), Тоннипг (1971) измеряли БРУР
в условиях свободного звукового поля. Один нз результатов Вендта приведен
на рис. 162. Полученные значения БРУР соответствуют 60% разборчивости
слов. Полезный сигнал — одни голос, мешающий — широкополосный шум от
источника, установленного в горизонтальной плоскости. Параметр — угол Дер
между направлениями к источникам полезного и мешающего сигналов. В
ходе эксперимента эксперты могли свободно поворачивать голову. Когда
мешающий звук создавался шестью равномерно распределенными в
горизонтальной плоскости громкоговорителями, излучавшими когерентные сигналы,
БРУР составила около 3 дБ.
Наряду с моделями, описывающими прост ранет вениые свойства слуха,
разработаны также модели бниауральиого распознавания слухом характера
звуков (разборчивости). Не рассматривай подробно эти модели, приведем
лишь некоторые общие сведения.
При построении моделей исходили нз того, что попадающие во
внутреннее ухо сигналы разделяются иа спектральные полосы, имеющие ширину
частотных групп. Последующую бииауральиую оценку производят сд>хом
путем сравнения полос, имеющих одинаковую центральную частоту. Отлячие
моделей состоит лишь в допущениях о характере механизма оценки
сравниваемых между собой сигналов левого н правого уха. Самой старой ивляет-
ся модель, предложенная Джеффри и др. в 1956 г. В ее основу положены
181
Dm JF$nto ухе
о
kHUt
работы Джеффри (1948) и Вебстера (1951). Обычно ее называют
«векторной моделью», хотя больше подходит название «стрелочная». Она построена
с учетом того, что спектральные составляющие полезного н мешающего
сигналов в короткие отрезки времени могут рассматриваться как чистые тоны.
Ее ни полезный н мешающий сигналы приходят к наждому уху с
одинаковым бинауральиым сдвигом фазы, то между суммарными (полезным и
мешающим) ушными сигналами бннауральный сдвиг не создается. Если же
поступающие на одно ухо полезный и мешающий сигналы различны по фазе,
то" соответствующие бннауральиые различия получают между собой и
суммарные сигналы. В конечном счете оценке слухом подвергаются бинаураль-
п л иые временные сдвиги нервных нм-
В основу оценки этих временных
сдвигов Джеффри положена
предложенная им в 1948 г. модель
совпадений. Она рассмотрена нами в
§ 3-2.1. Достоинство векторной
модели состоит в ее наглядности, а
также в том, что она учитывает
физиологические взаимосвязи.
Недостатки ее в том, что она ие допускает
количественного анализа, а также
в неясности ряда второстепенных
моментов (Шенкель, 1967),
Модифицированная векторная модель,
допускающая количественный анализ н
учитывающая также и бннауральные
различия уровней сигналов, была
предложена Гафтером в 1971 г_
Модели Джеффри и Гафтера
называют также «латерализациониыми»,
поскольку они исходят из тех же
бннауральных признаков, которые
определяют ощущения боковых
смещений слухового объекта.
Библиография по этому вопросу приведена
в работе Джеффрн (1972),
Другая модель, известная под названием «модель ЕС» (equalization
and cancellation), была предложена Дюрлахом в 1963 г. н впоследствии
получила дальнейшее развитие- В основе ее лежит высказанное Коком (1950)
предположение о том, что слух трансформирует один ушной сигнал,
уравнивая его с другим (equalization), после чего один сигнал вычитается нз
другого (cancellation).
Механизм трансформации ушных сигналов зависит от бинауралышх
амплитудных и временных различий полезного н мешающего сигналов.
Область применения модели в основном определяется набором возможных
трансформаций, приписываемых слуху. Недостатки «модели НО прежде
всего в том, что она не согласуется с физиологическими данными, а
рассматривает пентральную нервную систему как многоцелевую ЭВМ (Грии н Хеннинг,
1969). Шенкель (1967) предложил так называемую «аккумулятивную»
модель, не учитывающую временные сдвиги. Согласно модели на входной
сигнал линейно накладывается составляющая, которвн характеризует фазовые,
временные или амплитудные различив ушных сигналов и этим выделяет
полезный сигнал из входного.
Структурная схема «аккумулятавпой» модели Шенкеля показана на
инс. 163- Если, например, бннауральный сдвнг фаз между одинаковыми по
уровню полезным н мешающими сигналами составляет 180° (/VoSn или jVjjSq),
то составляющая полезного сигнала на одном сумматоре третьего ряда будет
втрое больше помехи. Дальнейшая оценка происходит в блоках формнрова-
Рис. 163. Структурная схема
аккумулятивной модели механизма бнна-
урального распознавания сигналов.
182
ннн эффективных значений н детекторах пороговых величин. Модель
Шенкеля учитывает бнняуральные различия фаз и уровней полезного и
мешающего сигналов. Кривые измерений на модели хорошо совпадают с
теоретическими даже для частично коррелированных сигналов помехи. Однако
аккумулятивная модель в своем начальном виде ие может объяснить
явлений, связанных с различиями порогов маскировки импульсов, а также
опережающими н запаздывающими сигналами. Для этого она должна получить
дальнейшее развитие- До настоящего времени в этом отношении сделано
немного. Заметим, кстати, что модель Шенкеля пока не получила признания,
которого она несомненно заслуживает.
И, наконец, последняя из группы «корреляционных» — модель Османа
(1971). Это чисто математическая модель, основанная на статистической
теории оценок. Согласно этой модели орган слуха представляет собой приемник,
который из двух возможных вариантов (только полезный сигнал или
полезный н мешающий сигналы) выбирает наиболее вероятный Решают по
переменной
т т т
D = A\xi(t)dt+B\ 4(0<«+СГ xL(t)xfi(t)dtt (69)
т. е. взвешенной сумме энергий левого и правого ушных сигналов н би-
иауральному коэффициенту корреляции. Коэффициенты Ай В и С
подбирают эмпирически. Модель справедлива длн БРУР при разных соотношении*
бннауральных временных н фазовых сдвигов полезного и мешающего
сигналов, а также при различных бннауральных коэффициентах взаимной
корреляции полезных и мешающих сигналов. Однако для того, чтобы результаты
расчетов на модели ближе совпадали с данными экспериментов, в ней
должен быть учтен н собственный шум слухового аппарата, что. впрочем,
относится и ко всем упомянутым моделям. Вообще, идея рассматривать
орган слуха нан приемник корреляции не нова (см. § 3.2.1, а также Лен-
хардт, 1961 н Ланге, 1962).
В заключение вернемся еще раз к вопросу о взаимосвязи между
распознаванием сигналов и пространственными свойствами слуха. Говоря о
распознавании сигналов по БРУР, мы имеем в виду вообще обнаружение
слушателем полезного сигнала в слуховом объекте. Какой конкретно признак
слухового объекта при этом решающий — значения не имеет, речь ндег
только об абсолютном пороге восприятия или пороге маскировки полезного
сигнала в присутствия помехи
С точки зренян же пространственных свойств слуха интерес представляет
вопрос о способности эксперта обнаружить полезный сигнал по
пространственным признакам слухового объекта. Ответ иа него позволил бы свести
проблемы бннаурального распознавания сигналов и эффектам
пространственного слуха. Об этом, в частности, свидетельствует тот факт, что
положительная БРУМ обычно имеет место в тех случаях, когда сообщаемые эксперту
раздельно полезный сигнал н помеха вызывают ощущение двух слуховых
объектов, дислоцированных в разных местах. Другой эффект, описанный
Картхаусом (1969), заключается в том, что под влняпием помехи нарушается
ощушенне направления к слуховому объекту (Батлер и Найнтон, 1964).
Проведенные исследования убедительно показывают, однако, что
несмотря на близкое родство, проблемы бннаурального распознавания сигналов
и пространственные свойства все-таки различны. Приведем некоторые
подтверждения. Еган и Бенсон (1966) установили, например, что в режиме
yVuSm эксперты распознают полезный сигнал прп значительно меньших
уровнях, чем это необходимо для правильного определения стороны его подачн,
Мак-Фаден (]969)т Джеффри и Мак-Фаден (1970, 197]) и др. исследовали
пороги БРУМ и латералнзацин при разных бннауральных различиях уровней
полезного и мешающего сигналов в режиме JVoSm, №5п и /Vo50. Было
установлено, что пороги латералнзацин и БРУМ по-разному зависят от вре-
183
ченных н амплитудных различий сигналов. Гефтер в др. (1969) установили
также, что свойства порогов БРУМ и латералнзацнн во многой схожи.
Очень интересная работа была проведена Тейлором и Кларке (1970).
Авторы сравнивали зависимости БРУМ в режиме NmST от бинаураль-
иой задержки сигнала с зависимостями, которые можно было ожидать,
исходя из моделей латернзацпн или корреляции В обоих случаях аналитические
кривые совпадали с измеренными не полностью. Возможно, что пороги ла-
теризацин не самый подходящий показатель пространственных изменений
слухового объента на пороге маскирования. Если вспомнить признаки
слуховых объектов, по которым распознаются когерентные отражения
(си. § 3.1-2), то можно видеть, что при малых уровнях полезного сигнала
изменения пространственной протяженности слуховых объектов
оказываются большими, чем могут вызвать только боковые смещения или изменения
направлений. Этот вопрос глубоко пона не изучен.
3,3. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СВОЙСТВА СЛУХА В ЗВУКОВЫХ
ПОЛЯХ ПРИ ИСТОЧНИКАХ ЗВУКА БОЛЕЕ ДВУХ
В гл. 3-1 и 3.2 рассмотрены пространственные свойства слуха при двух
источниках звука. Описаны эффекты, возникающие, когда источники звука
излучают сигналы с коэффициентом корреляции от 0 до I. В настоящей
главе рассматриваются пространственные свойства слуха в звуковых полях,
создаваемых более чем двумя псточнннамн. К таким полям относятся
звуковые поля в закрытых помещениях, так как отраженный звук в них можно
рассматривать как приходящий от фиктивного источника, расположенного
зеркально-симметрично к реальному источнику.
В случае двух источников звука, излучающих когерентные сигналы илн
сигналы, амплитудные и временные различия которых в месте слушания не
превышают определенных значений, имеет место эффект локализации суммы,
т. е. эксперт ощущает одни слуховой объект, дислокация которого зависит от
сигналов обоих источников. Эффект локализации суммы может возникнуть н
при количестве источников звука более двух, если их можно разместить в
помещении как угодно. Поскольку слух при формировании ощущения
дислокации объекта учитывает когерентные составляющие, поступающие с
задержкой не более чем на 3 мс, то участвующими в процессе локализации
суммы оназываются сигналы всех источников звука, удовлетворяющие
этому условию.
Явление локализации суммы сигналов нескольких (более двух)
источников систематически не исследовалось, по этому вопросу можно привести
лишь отдельные примеры. Одни из них — пример с четырьмя расставленными
вокруг эксперта громкоговорителями, излучающими взаимно-когерентные
сигналы. Кажущийся источник звука располагают строго над экспертом
(рис. 164, а).
На рис. 165 показана система громкоговорителей, с помощью которой
автор пыталси создать эффект вращения слухового объекта вокруг головы
эксперта. На шесть громкоговорителей подавали сигналы с одинаковой
несущей, модулированные по амплитуде со сдвигом фазы огибающей на 60°.
Углы сдвига фазы указаны иа рисунке по отношению к напряжению первого
громкоговорителя. Видно, что ногда амплитуда сигнала данного
громкоговорителя достигает максимума, сигнал иа противолежащем
громкоговорителе минимален. Другими словами, максимум уровня смещаетси по
окружности от громкоговорителя к громкоговорителю с частотой огибающей,
создавая своеобразное «вращающееся звуковое поле». Ожидалось, что
слуховой объект будет вращаться по окружности в горизонтальной (по ушной
оси) плоскости. В действительности вращение происходит по эллипсу в
горизонтальной плоскости с углом возвышения около 60°. Траектория вращения
существенно не изменялась и в случае, когда дополнительно к амплитудной
модуляции несущего сигнала модулировалась по фазе огибающая с девна-
181
* ^7
A **0,5
o,z
■ i.i." * !fJ^
-Wrfff
-5д£
+ J^6
Рис. 164. Направления на слуховой объект при прослушивании четырех
узкополосных шумовых сигналов fOt25—2 кГц) с различным коэффициентом
корреляции (а). Уровень громкости в точке прослушивания 75 дБ, 2 опытных
эксперта (схематически по Дамаске, 1967/1968). Направления иа слуховой
объект при одном прямом сигнале (уровень 70 дБ) я пяти взаимно
некоррелированных отражениях (б) (реверберация, задержка 80 не).
Измерительный сигнал — музыка с быстрым ритмом- более 20 экспертов (схематически
по Вагенеру, 1971), методика построения графиков пояснена па рис. 149
.A^ViS, е i\
\
720°П\
J
I
I
/
-uf
Рис. 165. Установка для создания эффекта перемешающегося слухового
объекта (напряжение на громкоговорителях модулировано по амплитуде и фазе;
модуляция синусоидальная, сдвиг фаз между напряжениями соседних
громкоговорителей 50°) -
185
иней ±500 мкс При этом более интенсивный сигнал излучался на I мс
раньше сигнала меньшей амплитуды1. Эффект вращения слухового объекта в
горизонтальной плоскости по траектории, образованной громкоговорителями,
достигался лишь тогда, ногда девиация дополнительной фазовой модуляции
превзошла ±3 мс Место слухового объекта определяется только тремя
опережающими сигналами, т„ е- только эти сигналы участвуют в формирований
эффекта локализации суммы.
К проблеме «локализации суммы в случае более двух источников» можно
отнести и такие эффекты, которые возникают при слушании нескольких
aWS
-10
-20
-30
-«
60 МС SO
Рис. 166. Абсолютный порог слышимости отражения ST при дополнительных
отражениях и без них (измерительный сигнал — речь, уровень S0 равен
уровню S|=70 дБ, 1 эксперт).
источников, не обладающих свойствами элементарных излучателей
(например, линейные излучатели, плоские излучатели и т, д.). Подобную систему
следует рассматривать как состоящую из множества элементарных
излучателей, сигналы которых, накладывало», вызывают ощущение единого
слухового объекта. При определенных условиях объект может быть довольно
диффузным (Куль, Цоссель, 1965; Атоф, 1958; Ортмайер, 1966).
Закон первой волны сохраняет свою силу, как и эффект локализации
суммы в звуковом поле нескольких источников. Однако здесь вероятность
того, что данное (наблюдаемое) отражение будет услышано, уменьшается,
если между ним и прямым звуком оказываются другие отражения. Это же
справедливо и для абсолютного слухового порога, порога восприятия эха,
порога равной громкости прямого звука и эха, а также Порога эха как
помехи. Вопросы абсолютного слухового порога подробно рассмотрены в
работах Бургторфа (1961) в Серафима (1961, 1963).
На рис. 166 приведены графики зависимости абсолютного слухового
порога от длительности задержки отражения в присутствии дополнительного
(промежуточного) отражении. При других соотношениях уровней и других
направлениях прихода звуков вид кривых изменяется (см. упоминаемые
работы). Напомним, что в качестве критерия оценки абсолютного слухового
порога часто используют увеличение протяженности слухового объекта, т. е.
пространственный признак. В работах Серафима (1961) показано, что это
увеличение наступает не иа самом слуховом пороге, а на уровне,
превышающем его приблизительно на 6 дБ. Зависимость порога слышимости эха от
дополнительных (промежуточных) отражений описывают Ебата, Соне и Нн-
мура (1968), Они установили, что пороговая задержка равногромкого отра-
1 Этот эксперимент проводился только с сигналом несущей в виде
последовательности импульсов (см. рис 111).
186
I
/
ження равна 10 мс. Та же задержка в присутствии промежуточного равно-
громкого отражения равна 20—30 мс. Когда же промежуточными
отражениями заполнен весь интервал между прямым звуком и контрольным
отражением, пороговая задержка увеличивается до 200 мс «Заполняющие»
отражения могут быть когерентны прямым звукам. Влияние дополнительных
отражений на пороги различия равногромкнх отражений с прямым звуком
эха, а также иа пороги, начиная с которых ухо ощущает помеху,
исследовали Майер и Шоддер (1952). Они также установили, что дополнительные
отражения повышают пороги слухового восприятия.
Ряс. 167. Импульсные свойств* канала звукопередачн в закрытом помещении
(справа вверху — эхо грамма, внизу—корреляционная зхограмма по Данилен-
ко, 1969),
I-—прямой муж; J —первно отражения; б — реверберация.
Рассмотрим теперь влияние коэффициента когерентности на дислокацию
слухового объекта и бинауралъное распознавание сигналов при нсскольннх
источниках звука. Именно такими являются условии ранее описанной
установки с одним цеитралышм и несколькими расставленными по окружности
громкоговорителями (см. рис. 143), которая была использована Бекеши для
исследования эффекта подавления прямого звука. По-видимому,
обнаруженный на такой установке эффект подавления прямого звука должен иметь
место и в более общем случае, когда и эксперту поступает несколько
отражений с различной задержкой. Подтверждение этому будет дано ниже-
Доказательством влияния коэффициента когерентности иа свойства слухового
объекта могут служить результаты экспериментов на рис, 164, а При
уменьшении коэффициента ногерентности теряется острота локализации,
увеличивается протяженность. При коэффициенте когерентности 4=0,2
границы слухового объекта расширяются, он расплывается почти на всю
верхнюю полусферу. При дальнейшем уменьшении k возникает ощущение
четырех слуховых объектов (измерения не проводились). Таким образом,
влияние коэффициента когерентности здесь в принципе таное же, как при двух
источниках звука.
Анализируя результаты эксперимента иа рис. ]64t а, отметим, что
коэффициенты когерентности были одинаковы для всех сигналов (частный
случай). Преимущества бннаурального распознавания сигналов по сравнению
с монауральным проявдяются особенно в полях нескольких источников зву*
ка. Этот эффект имеет большое практическое значение в повседневной
жизни, о чем, в частности, свидетельствует бытующее в обиходе название «эффект
187
вечеринки». Экспериментальные данные, подтверждающие этот эффект, мы
эдись рассматривать не будем.
В заключение можем сделать вывод, что все эффекты пространственного
слуха, наблюдаемые при двух источниках звука, могут (хотя и с некоторыми
отличиями) иметь место при нескольких источниках звука. Случаи, когда
источники произвольно расставлены в помещении н излучают одинаковые или
разные сигналы, представляется более общим, чем случай двух источников,
поскольку свойственные ему явления (например, локализация суммы, эффект
первой волны) во втором случае Moiyr взаимно компенсироваться.
Рис 168. Звуковое поле
стационарного во времени
сигнала в закрытом помещении
(диффузное поле создастся
наложением отражений).
I _ пряыов звук; 2 — диффузный
звук; 3— радяус гулкости.
Рассмотрим теперь более подробно явления пространственного слуха в
практически реальных звуковых полях, создаваемых несколькими источниками,
звука в закрытом помещении1. Предварительно рассмотрим импульсные
свойства электроакустического канала передачи в закрытом помещении,
ограниченном полностью или частично звукоотражающини поверхностями (рис. 167).
Для этого допустим, что в помещении создается короткий импульс давления.
Тогда структура звукового поля у приемника (минрофона), показанная
жирными линиями, будет характеризоваться так называемой «эхограммой», которая
показана на рисунке справа вверху. Ее получают следующим образом.
Сначала к приемнику приходит прямой звук, в нашем случае — импульс
непосредственно "т источника Затем к приемнику от стен поступят серия первых
отражений и, нанонец, импульсы, полученные в результате многократных отражений
от стен помещения. Согласно формуле Кремера (1948) временная плотность
отражений пропорциональна квадрату временя с момента возбуждения
начального импульса:
Число отражений _ 4лс* „
секунда V
По истечении некоторого времени отражения все больше перекрывают
Друг Друга, и описать их в Риде временной функции можно только с помощью
статистической теории сигпалов. Эта часть эхограммы отражает реверберацию
помещения. Огибающая реверберации при импульсном возбуждении имеет вид
спадающей экспоненты (на диаграмме уровней отображается наклонной
•прямой),
Эхограммы, т. е. реакция акустического тракта в закрытом помещении на
импульсное воздействие, индивидуальны для каждого помещения и каждой
рассматриваемой системы, внлючающей источник н приемник звука.
Систематизированные таблицы измеренных эхограмы, спектров отражений и
направлений прихода отражений приведены в работах Мейера и Тиле (1956), Шоддера
(1956),
Если в помещении возбудить не единичный импульс, а стационарный во
времени сигнал (например, шум), то возникает н стационарное во времени
звуковое поле. Если время реверберации помещения ие очень мало, то структу-
1 Имеются в виду помещения в обычном смысле слова, т. е. немюрый
объем, ограниченный поверхностями.
1Я8
pa звукового поля может быть отображена характеристиками, показанными
на рнс. 168. Во всем помещении в результате отражений устанавливается
абсолютно диффузное звуковое поле с постоянной плостностью энергпн. Только
у самого источника звуна уровень первичного (прямого) звука выше, чем во
всем остальном диффузном поле. Уровень прямого звука увеличивается
обратно пропорционально расстоянию до источника, возрастая на 6 дБ при каждом
уменьшении расстояния вдвое. Расстояние от источника, на котором уропнн
прямого звука и диффузного поля равны, называется радиусом гулкости. При
единичном звуковом импульсе радиус гулкости равен расстоянию от источника,
на котором уравниваются энергии прямого звука н суммы всех отражений.
На рис. 167 пунктиром показан второй микрофон. Найдем коэффициент
когерентности k выходных сигналов этих двух микрофонов в случае
единичного звукового импульса в помещении. Поскольку сигналы микрофонов
нестационарны во времени, то определять будем коэффициент кратковременной
когерентности k(t)\ выражение которого по аналогии с формулами
кратковременной корреляции (65) и (66) имеет вид:
k (О «I макс | Ф (t ,x) | = максх
т т
I t
j" tf*{b)G{t — b)db I x*(Q)G{t — b)db
(71)
здесь G(s) —весовая функцпя из выражении (67). По результатам
экспериментов Даннленко (1969) можно видеть, что для эхограмм иа рнс. 167 график
функции k(t) получит вид, показанный ниже на том же рисунке. Коэффициент
кратковременной корреляции в момент прихода прямого звука равен почти
единице, затем имеет несколько максимумов, обусловленных первыми
отражениями, и далее быстро стремится к 0, уменьшаясь по закону спада реверберации.
График функций кратковременной когерентности ушных сигналов в месте
установки микрофонов приближенно имел бы такой же вид.
Теперь, после сделанных замечаний, можно в общем виде описать явления
пространственного слушания в закрытых помещениях. Если рассматривать
прпчер одного звукового импульса, то ситуация будет следующей Пришедший
к эксперту прямой сигнал вызовет у него соответствующее ощущение
первичного слухового объекта. Затем по закону первой волны этот сигнал вызовет
эффект торможения, вследствие которого иа некоторый промежуток времени
будет подавлено ощущение следующих объектов. По истечении отрезка времени,
соответствующего порогу восприятия эха. дальнейший процесс слушания
может протекать двояко. Либо появится громкий отраженный сигнал, который
вызовет ошушенне эха н вслед за ним наступят опять эффект торможения,
либо— реверберации. Если она окажется достаточно интенсивной, то сделает
невозможной четкую локализацию слухового объекта.
Абсолютно неногерентные из-за реверберации ушные сигналы вызовут
ощущение диффузного объекта, который заполнит собой все акустическое
пространство Ощущение перехода ст прямого зпуча к реверберации четкий
границы пе имеет. По истечении времени реверГмфвиин данного помещения
диффузное поле довольно быстро спадает. Если после прямого звука возникло
несколько эхо, то и они постепенно переходят в диффузную реверберлцню.
Если в помещении возбуждается стационарный звук и голова эксперта
неподвижна, то ушные сигналы также стационарны.
Коэффициент когерентности ушных сигналов в этом случае зависит от
прямого звука и диффузного поля. Чем уровень прямого звука больше уровня
диффузного поля, тем острее локализуете* слуховой объект. Если же, наобо-
1 В отечссгвепниА литературе эта величина нерсисо ь!Цз*4г5стся
коэффициентом текгтцей корреляции- — Прим. р*дя
189
рот, уровень диффузного поля значительно выше поля прямого звука, то
слышится только диффузная реверберация, т. е. первичный объект маскируется
последующей реверберацией (эффект послемвскнровкн). Это явление можно
рассматривать и как пример подавления прямого звука.
На рис, 164, а показаны направления к слуховым объектам, полученные
во время специального эксперимента, когда эксперту предлагались для
прослушивания прямой звук и искусственно имитированная диффузная реверберация-
Параметром при эксперименте служило отношение уровней обоих звуков. В
этих условиях примой звук переставал расползаться, когда уровень
реверберации превышал его на 3 дБ, Более подробные сведения о маскирующем дейст-
Рис. 169. Увеличение расстояинр
от источника сигнала в закрытом
помещения с увеличением
размеров слухового объекта и
размывание локвлязации.
вин дуффузвого звукового поля содержатся, в частности, в работе Бургторфа
и Вагенера (1967. 1968). Чем меньше в закрытом помещения расстояние до
источника звука, тем больше пряной звук превалирует над диффузным полей
(рнс. 168). Разность уровней прямого и отраженных звуков дает слуху
информацию об удалении источника, которая учитывается и формированием
ощущения направления к объекту. Эти явления описаны во многих работах {Хори-
бостель, 1926; Максфилд. 1939; Штейнберг я Сиоу. 1934; Бекеши. 1939; Эргле.
I960: Лерхе и Плат, 1961; Гарднер, 1969; Куль, 1969).
Поскольку при увеличении числа отражений уменьшается коэффициент
когерентности ушных сигналов, то с удалением от источника слуховой объект
становится все более протяженным и диффузным (рис. 169). Зтот эффект
особенно четко проявляется вблизи радуса реверберации. Плеиже (197.0
измерил абсолютный порог восприятия изменений расстояния до источника в
закрытом помещении. По результатам измерений этот порог (минимально
ощущаемые изменения расстояния) лежит в пределах от 2 до 3%, что значительно
меньше минимально различимых изменений расстояния до источника в
свободном звуковом поле (см. § 2. 3. 2).
Следует заметить, что сделанные выводы о свойствах пространственного
слуха в закрытых помещениях являются самыми общими. В помещениях
специальной формы, при использовании особых источников звука и видов
сигналов, разумеется, могут наблюдаться и отклонения от этих закономерностей
и другие эффекты. Из них наиболее интересен часто упоминаемый «эффект
Франссена» (Франссеи, 1960/1963). В закрытом помещении были
установлены два громкоговорителя, перед которыми иа некотором расстоянии
находился эксперт (см. рис. 170). Один громкоговоритель излучал тональные посылки
длительностью несколько секунд с плавно нараставшей и спадавшем
огибающей [сигнал iii (01- Второй излучал сигнал ifetf). Сумма этих сигналов
давала тональную посылку прямоугольной формы. Таким образом, второй
громкоговоритель выполнял как бы фувкцию коммутатора для первого,
излучавшего последовательность тональных посылок с плавными фронтами нарастания
и спада Наибольший интерес в этом эксперименте вызывает то, что у
эксперта создавалось ошущеннс. будто звук излучается только вторым
громкоговорителем Лишь после того, как первый громкоговоритель выключался, эксперта
можно было убедить в том, что тональная часть сигнала излучалась не только
вторым громкоговорителем. Это явление можно также объяснить законом
первой волны. Согласно этому закону первое включение сигнала вторым гром-
190
коговорителем определяет направление к слуховому объекту. Поэтому у
эксперта н создается впечатление, что источником звуки является именно второй
громкоговоритель. Непонятно лишь, почему это впечатлеппе сохраняется в
течение нескольких секунд и дольше- В аналогичном случае (см. рис. 142)
изменение в ощущении слухового объекта наступало уже через 180 мс.
Практически и в эксперименте по рис. 170 эксперт при внимательном
вслушивании замечает, что остро локализуемый вначале «щелчок» быстро
переходи* в диффузный «тон». Однако впечатление о том. что щелчок исходит от
единственного громкоговорителя, остается незыблемым. Это явление служит
убедительным примером того, что при решении задачи «идентификации* источ-
РнС. 17(Х Форма сигналов громкоговорителей для демонстрации эффекта
Франссена.
ннков звука слух использует иные критерии, чем задачи «определения места
слухового объекта».
У экспертов, подвергавшихся воздействию звукового поля в закрытых
помещениях, создается также впечатление н о характере, размерах и свойствах
помещения, в котором он действительно или мысленно находится. Это
ощущение не совсем точно называют «пространственным впечатлением».
Пространственное впечатление, которое создается в конкретном случае, тесно связано со
специфическими пространственными н временными признаками возникающего
слухового объекта. РсЛхардт и Шмидт (196G) имитировали звуковое поле
закрытого помещения н регулировали разность уровней пряного звука и
Отражений. Они имели возможность плавно изменять режимы от чисто прямого (без
отражений) звука до диффузного (только отражения) поля. Между этими
двумя крайними режимами эксперты различали И промежуточных градаций.
РеЛхардт и Шмидт рассматривали их нак градации шкалы пространственного
впечатления. Сами авторы понимали, что с помощью такой шкалы можно
дискретизиоовать только один определенный признак пространственного
впечатления Другие факторы пространственного впечатления, как, например,
число первых отражений, их уровни и направления прихода или же спектр и
время реверберации, при построении этой шкалы не учитывались. Слух же
особенно чувствителен к изменениям перечисленных параметров (Пленже,
1971 и др.).
С точки зрения техники связи и вещания особое значение имеет вопрос о
путях сохранения естественного впечатления звуковых событий при передаче
с преодолением пространства и времени. Чисто акустически или
электроакустически эта задача сводится к воссозданию в помещении на стороне приема
слуховых объектов с такими же пространственными и временными признаками,
которые оин имели в помещении иа стороне передачи.
Для решения этой задачи в принципе имеются две возможности Одна
состоит в воссоздании в помещении па стороне приема звукового поля, воз*
191
молено полно соответствующего полю в помещения на стороне передачи. Такое
поле, создаваемое средствами электроакустики, называют «синтетическим по*
лем» Вторая исходит из возможности создания оптимальной
электроакустической передачи тогда, когда на стороне приема для слушателя создаются
точно такие лее ушные сигналы, какими они были в помещении па стороне переда*
чи. При ревлизации этого используют ушные сигналы (принимаются
микрофонами, передаются н воспроизводятся на стороне приема). Способы передачи»
построенные по этому принципу, можно назвать «головными», поскольку для
приема >шных сигналов (см. рис 30) используют искусственную голову.
Рис. ]71. Установка для электроакустической имитации звуковых
пшеЛ (вокруг экслертя расположены 65 громкоговорителей).
Рассмотрим способ синтетического звукового поля. Для того, чтобы в по*
мешенин на стороне приема искусственно воссоздать звуковое поле, апалогичное
полю на стороне передачи, необходимо точно снмитировать примой звук, все
отражения и реверберацию. Ясно, что решить эту задачу в отношении поля
всего помещения иа стороне передачи практически невозможно. Однако
достаточно точно можно искусственно воссоздать звуковое поле определенного места
помещения на стороне передачи, например места в концертном зале. Для этого
нспольз>ют множество громкоговорителей, которые и помещении на стороне
приема (лучше всего—в заглушённом) располагают вокруг сл>шателя так.
чтобы имитировать направление прихода отражений, н множество
громкоговорителей, имитирующих диффузное поле реверберации. Необходимые для
отдельных громкоговорителей или групп громкоговорителей сигналы подаются
н распределяются с помощью фильтров, регуляторов, лиинй задержки,
ревербераторов. Уннверсальнан установка для имитация сиптетическнх полей
создана в Институте физики Геттпнгенского университета (рис. 171). Установка
подробно описана в работе Мейера, Бургторфа и Дамаске (1965). На ней
проведены эксперименты, результаты которых приведены на рис 144 и 164.
Мгтод синтезирования позволяет достаточно полно имитировать
естественные зв>гдг|ше поля и, следовательно, проводить ряд исследовании, которые не
192
могут быть проведены в естественных полях. Так, например, установка
позволяет быстро чередовать звуковые поля с направленно управляемыми
свойствами, позволяя экспертам проводить непосредственные сравнения.
Установка позволяет изменять параметры звукового поля в самом помещении на
стороне передачи, например диффузность и время реверберации (Кноулс,
1964; Клсйс, \955; Фермейтеи, 1956, 1958; Meflep и Кутруфф, 1964).
Для большей естественности передачи звуковых полей методом
акустического синтеза необходимо большое число каналов воспроизведения.
Требуется также довольно сложная аппаратура в помещении передачи для обра-
Рнс. ]72. Простая система передачи Рис. 173. Схема четырех канальной
спространствснной информации». системы звукопередачи (квадрафо-
иия).
ботки прямых звуков, отражений, реверберации. Поэтому для практического
использования в технике звукопередачи этот метод в чистом виде не
применяется. Однано если не требовать абсолютную естественность звукопередачи,
то система может быть намного упрошена.
Рис 174. Принцип
воспроизведения сигналов от
«искусственной головы» с помощью гром*
коговорителеП способом «Трэ-
днс>. Показана схема
передачи только одного из двух
сигналов (Pll).
^HiH^b^^
^ -Pl*
Относительно простая по составу аппаратуры на стороне передачи н числу
каналов передачи система (рис 172) была предложена Ашофон (1966) н Венд-
том (I960). Перед громкоговорителем устанавливают два микрофона: одни
на расстоянии меньше радиуса реверберации, другой на расстоянии
значительно больше радиуса реверберации. Первый принимает преимущественно прямые
звуки, второй — реверберацию. На стороне приема прямые звуки
воспроизводятся единственным громкоговорителем, реверберация — несколькими
параллельно включенными громкоговорителями, определенным образом
расставленными по периметру. Установка позволяет создать для слушателей
пространственное впечатление, весьма схожее с впечатлением на стороне передачи.
Информация о направлениях к источникам звука не перелается. Недостатон
способа состоит в том, что воспроизводимый несколькими параллельно рабо-
13-810
193
тающими громкоговорителями одни сигнал реверберации не может создать в
помещении достаточно диффузное поле. Иногда возникает даже эффект суммы,
когда ревербернрующий звук ощущается остро локализованным у головы
слушателя. Этот неприятный эффект можно ослабить, если изменить на
обратную полярность некоторых громкоговорителей. Кайбс (1965) предложил
систему с двумя каналами передачи и четырьмн громкоговорителями, которая
отличается от описанной выше тем, что предусматривает передачу
дополнительной информации о направлениях к источникам звука.
Радиопромышленность в последнее время все более широко использует
в выпускаемой акустической аппаратуре способ с четырьмя каналами переда-
чн. Схема такой системы с устройствами звукоприема показана иа рис. 173.
Способ нвадрафонии позволяет передавать информацию как о направлениях
к источникам звука, так н о реверберации. Более клн менее точно передаются
направления прихода звука во всей горизонтальной плоскости (0°^ф^360#).
Однако четырех громкоговорителей и каналов явно недостаточно для того,
чтобы синтезировать исходную акустическую среду (места концертного зала)
настолько полно, чтобы опытный слушатель не смог заметить существенных
отличий от естественной звуковой картины.
Так называемые «головные» способы звукопередачи позволяют более
простыми средствами обеспечить иа стороне приема почти такие же слуховые
ощущения, как на стороне передачи. Принцип «головной» системы
звукопередачи показан на рис. 30. В номсщенни иа стороне передачи устанавливают
«искусственную голову», имеющую уши (Дамаске и Вагенер, 1969; Кюрер,
Пленже и Вилъьчнс, 1972). Сигналы барабанных перепонок «искусственней
головы» подаются на головные телефоны эксперта. В идеале свойства нападав
должны обеспечивать таную передачу, чтобы сигналы у барабанных перепонок
эксперта были такими же, как если бы он находился в месте расположения
«искусственной головы». Вместо головных телефонов для подачи эксперту
сигналов барабанных перепонон «искусственной головы» можно взять также
громкоговорители. Это может быть достигнуто так называемым способом
«Траднс», предложенным Бауэром (1961) и осуществленным Дамаске и Мел-
лертом (1969/1970; 1971) н Дамаске (1971). Данный способ при применении
двух громкоговорителей позволяет избирательно подавать сигналы иа каждое
ухо, исключая взаимные проникания сигналов одного уха в другое, имеющие
место в свободном звуковом поле Принцип способа показан иа рис. 174. Пусть
на левое ухо подается сигнал ры,- Одновременно на правое поступает
нежелательная составляющая Plb. Для ее подавления используют второй
громкоговоритель, излучающий компенсирующий сигнал — pLR (его сумма с первым
дает нуль). Составляющая компенсирующего сигнала, попадающая обратно
на левое ухо, уже настолько слаба, что полностью маскируется сигналом Pll
При воспроизведении громкоговорителями сигналов снскусстчеиной головы*
способом «Тралнс» эксперт должен находиться в строго определенном месте
(Внлькеис, Пленже и Кюрер, I97IV
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ALLERS, R., 6ENES1, О. (1922): Zur Frage nach der Wahrnehmung der
Schallrichtung. Z- gcs. Neurol, u. Psychiatrie 67. 18—41.
ANGELL, J. R., F1TE, W. (1901a): The monaural localization of sound.
Psychol. Rev. 8. 225-243.
ANGELL. J. R-. F1TF, W. (1901 b): Further observations on the monaural
localization of sound. Psychol. Rev. 8, 449—458.
ARNHE1M. F. (1687): Beitrage xur Theorie der Lokalisation von SchaUem-
pfindungen mittels der Bogengange. Dissertation Universitat Jena, zitiert nach
В LOCH 1892.
ARNOULT. M. D- (1950): Post-rotatory localization of sound. Amer. J.
Psychol. 63, 229—235.
ARPS, G- F-, KLEMM, O. (1913): Untersuchungen uber die Localisation von
Schallreizcn 1: Der ElnfluB der lntensitat aul die Tiefenlokalisation. Psychol-
Stud. Wundt 8. 226-270.
ASCHOFF. V. (1958): Problemc der akustischen Einkanaluberlragung. Ar-
be its gem. 1. Forschung Nordrhelm-Westfalen H. 33. 7—38, Wesldeutscher Verlag,
Кб In.
ASCHOFF, V. (I960): Zur Frage der Ra и min forma Lion. Berlchte der 5. Ton-
melstertagung Detmold.
* ASCHOFF. V. (1963): Dber das raumllche ИБгеп. Arbeitsgem. Г.
Forschung Nordrhein-Westfalen H. 138, 7—37. Westdeutscher Verlag. Koln.
ASCHOFF. V. (1968): Nachnchtenubertragimgstechnik. Springer-Verlag,
Berlin.
ATAL. B. S.. SCHROEDER, M. R.. KUTTRUFF. K- R (1962): Perception of
coloration In filtered gaussian noise, shorL-tlme spectral analysis by the ear. 4th
Int- Congr. on Acoustics. Copenhagen. H. 31.
ATAL. В S.. SCHROEDER, № R. (1966): Nachahmung der Raumakustlk
diirch Elektronenrechner. Gravesaner Blatter 27/28, 124—137.
BABKOFF. R, SUTTON. S. (1966): End point of lateralization of dlcholic
clicks. J. acousl. SoC. Amer. 3», 87—102.
BABKOFF. R. SUTTON, S. (1969): Binaural inleracllon of transients: in-
teraural intensity asymmetry. J. acoust. Soc. Amer. 46, 887—892.
BALLANT1NE. S. (1928): Effect of diffraction around the microphone In
sound measurements. Phys. Rev. 32. 988—992.
BANISTER, R (1924): A lurther note on the phase effect In the localization
ol sound. Bril. J. Psychol. 15, 80—81.
BANfSTER, H. (1925): The effect of binaural phase differences on the
localization of lones at various frequencies. Brit. J. Psychol. 15. 280—307.
BANISTER. R (1926): Three experiments on the localization of tones. Brft.
J. Psychol. 16. 226—279; vgl. anch Amer. J. Psvchol. 38, 436—440.
BATTEAU. D. W. (1967): Tbe r61e of the pinna in human localization. Proc
Roy. Soc London. Series В 168. 158—180.
BATTEAU. D.W. (1968): Listening with lhc naked ear. In: S. J.FREEDMAN
(Editor), The neuropsychology of spatially orfented behaviour. Dorsey Press, Ho-
mewood III., 109—133.
13* 19Й
BAUER. В. В. (1960): Broadening the area of stereophonic perception, J.
Audio Engrg. Soc. 8, 91—94.
BAUER, В. В. (1961 a): Pnasor analysis of some stereophonic phenomena
J acoust. Soc. Amer. 33, 1536—1539.
BAUER, В. В. (1961 b): Stereophonic earphones and binaural loudspeakers.
J. Audio Engrg. Soc. 9, 148—151.
BAUCR. 6. В., TOKICK. E. L. (1966): Experimental studies In underwater
directional communication. J. acoust. Soc. Amer. 39, 25—34.
BAUER. R. W-, MATUZSA. J. L. BLACKMER. R- F.. GLUCKSBERG. S.
(1966): Noise localization after unilateral attenuation. J. acoust. Soc. Amer. 40,
441—444.
BECKER, R. (1971): Zur Psychobiologie des Sehorgans. Psychoblol. 19,1—5.
VON BEKESY. G. (1930a): Zur Theorle des Horens: Uber das Richtungs-
horen bei etner Zeltdlfferenz oder Lautstarkeungleichhelt der beidseltigen
Schalleinwirkungen- Phys. Z. 31, 824—838 und 857—868.
VON BEKESY, G. (1930b): Ober das Fechnersche Gesetz und seine Be-
deulung ffir die Theorle der akustischen Beobachtungsk-liler und der Theorle des
Horens. Ann. Phys. Lpz. 7, 329— 359.
VON BEKESY. G. (1932): Ober den EinfluB dcr durch den Kopf und den
Gehorgang bewirkten Schallfeldverzerrungen auf die Horschwelle. Ann Phjs.
Lpz. 14.51—56.
VON BEKESY, G. (1935): Cber а к us Use he Reizung des Vestioularapparates.
Pfliigers Arch. 236, 59—76.
VON BEKESY, G. (1936a): Zur Physlk des Mittelohres und uber das Нбгеп
bei fehlcrhaitem Trommellell. Akust. Z. I. 13—23.
VON BEKESY, G. (1936b): Ober die Herslellung und Messung langsamer
sinus form iger Druckschwankungen. Ann. Phys. Lpz. 26, 554—566.
VON BEKESY, G. (1938): Uber die Entslehung der Entfernungsemplindung
beim Нбгеп. Akust. Z. 3, 21—31.
VON BEKESY, G. (1941): Cber die Meesung der Schwingunesamplllude der
Gehorknochelchen mlltels der kapazltiven Sonde, Akust, Z. 6, i—16.
VON BEKESY. G. (1947): A new audiometer. Acta oto-laryngol. 35,
411—422.
VON BEKESY. G. (1949): The moon Illusion and similar audllory
phenomena- Amer. J. Psychol. 82, 540—552.
* VON BEKESY. G. (I960): Experiments In hearing. McGraw-Hill Book Co..
New York (enihaJi alle fruheren Arbeiten des Autors).
VON BEKESY. G. (1971): Audllory backward Inhibition In concert halls.
Science 171.529—536.
BENSE. M. (1961): BewuВtselnstheorle. Grundlagenstud. aus Kybern. u.
Geistcswiss. 2, 65—73.
BERANEK. L. L. (t949): Acoustic measurements. J. Wiley & Sons, New York.
VAN BERGEUK. W. A. (1962): Variation on a theme of BEKESY: A model
ol binaural Interaction. J. acoust. Soc. Amer. 34, 1432—1437.
BERGER. R. ((952): Das Menschenohr. Verlag E. Jaster, Berlin.
BERGMANN. M- (1957): Binaural hearing. Arch. Otolaryngol. 66. 572—578.
VON BETZOLD. W. (1890): Urteflstauschungen nach Beseitlgung elnseitl-
ger Harthortgkett. Z. Psychol, n. Physiol. Sinnesorg. 1. 486—487.
B1SCHOF, N. (1966): Stellungs-, Spannungs- und Lagewahrnehmung. In:
Handbuch der Psychologic Bd. 1, I. Halbband. Verlag fur Psychologic Dr. С J.
Hogrefe. Gottingen. 409—497.
BLAUERT. J. (1986): Zur Methods der Nachrlchtentechnlk bei der Erfor-
schung und Beschrelbung der menschllchen Wahrnehmung. Psychoblol. 14.
49—55.
BLAUERT, J. (19671: Bemcrkungen zur Theorle bewufit wahrnehmender
Systeme. Grundlagenstud. aus Kybern. u. Geisleswfss, 8, 45—56
BLAUERT, J. (1968a): Ein Belt rag zur Tragheit de3 Richtungshorens In
der Horlzontalebene. Acustlca 20, 200—206.
BLAUERT, J. (1968b): Ein Bellrag zur Theorle des VorwSrts-Ruckwarls-
Elndruckes beim Нбгеп. 6th Int Congr. on Acoustics, Tokyo, A—3—10.
10(i
BLAUERT. J. (1959a): Untersuchungen zum RirhLungshorcn in der Medi-
anebene bel fixiertem Kopf. Dissertation Techn. Hochschule Aachen.
BLAUERT, J. (1969b): Die Beschieibung von Hoiversuchen anhand eines
eJnfacben, system theorettschen Modells. Kybernetik 5, 45—49.
BLAUERT, J. (1969/70): Sound localization in the median plane. Acustica
22. 205—213.
BLAUERT. J. (1970a): Zur Tragheit des Rkhlungshorens bei Laufzeit- und
Intensitatsstereophonle. Acustica 23. 287—293; auch lnl. Audio). (1972). 11.
265—270.
BLAUERT, J. (1970b): Ein Versuch zum Richtungshoren bel glelchzettlger
optlscher Stimulation. Acustica 23, 1)8—119.
BLAUERT. J.. HARTMANN. R. (1971): Verlustfaktoren und Schallkennim-
pedanzen von SchSdelknochen unterschiedlichen Pneumatisationsgrades.
Acustica 24. 226—229.
BLAUERT. J. (1971): Localization and the law of the firsl wavefront in the
median plane. J. acousL. Soc. Amer. 50, 466—470.
BLAUERT, J.. HARTMANN. R., LAWS, P. (1971): Entfernungs- und RIcIi-
tungsabhanglgkelt des ObertragungSfaktors des аибегеп Ohres. 7tn Int. Congr.
on Acoustics, Budapest. 25 H 5.
BLAUERT. J. (1972a): Die Schallausbreitung im аибегеп Ohr und Konse-
quenzen fur das raumliche Horen. Convenlion' 72. Audio Engrg. Soc Munchen.
BLAUERT J. (1972b): Zur Auswertung interauraler Signal unterschiede beim
rSumllchen Нбгеп. HNO20. 313—316-
* BLOCH, E. (1693): Das binaurale Horen. Z- Ohren-Nasen-Kehlkoplheilk.
24, 25—83.
BLODGETT. H. C. W1LBANKS. W. A. JEFFRESS. L. A, (1956): Effect of
large interaural time differences upon the judgement of sldedness, J- acoust. Soc
Amer. 28, 639—643.
BLUMLEfN, A. D. (1931): Improvements in and relating to
sound-transmission, sound-recording and sound-reproducing system Brit. Pat. No. 394 325.
DE BOER, K-, VERMEULEN. R- (1939): On improving of defect hearing.
Philips techn. Rev. 4. 3)6—3)9.
* DE BOER. K. (1940a): Stereofonische Geluldsweergave, Dissertation
Techn. Hochschule Delft.
DE BOER, K. (1940b): Plastische Klangwiedergabe. Philips techn. Rdsch- 5,
107—115.
DE BOER, K-. VAN URK. А. ГН. (1941): Some particulars of directional
hearing. Philips techn. Rev. 6. 359—364.
DE BOER, K. (1946): The formation of stereophonic Images- Philips techn.
Rev. b, 51—56-
f E BOER. K. (1947): A remarkable phenomenon with stereophonic sound
reproduction. Philips Lechn. Rev. 9. 8—13: auch Frequenz 3 (1949), 24—25.
* BOERGER, G. (1965a): Die Legalisation von GauBtonen. Dissertation
Techn. Unlvcrsltat, Berlin.
BOERGER, G. (1956b): Ober die Tragheit des Gehors bel der Rlchtungsem-
pflndung. 5Lh lnl. Congr. on Acoustics, Liege, В 27.
BOLT. R. H.. DOAK, P. E. (1950): A tentative criterion for the shorl-Lcrm
transient response of auditoriums. J. acoust. Soc. Amer. 22, 507—509.
* BORING, E. G. (1926): Auditory theory with special reference to
intensity, volume and localization. Amer J- Pbychol. 37, 157—188-
BOR1NG, E. G. (1942): Sensation and perception in the history of
experimental psychology. Appleton-Century-Crofts Inc., New York.
BOWLKER, T. J. (1908): On the factors serving to determine the direction
ol sound. Phil- Mag. 15. 318—331.
BR1TTA1N. F. H., LEAKEY. D- M. (1956): Two-channel stereophonic sound
systems. Wireless World 206—210.
ВRUNZLOW. D. (1925): Ober die Fahlgkeit der Schallokalisation in ihrer
Bedingthelt durch die SchattqualiLSten und die Gestalt der Ohrmuschel. Z- Sin-
nesphyslol. 56, 326—363.
BRUNZLOW, D. (1939): Ober das raumliche Horvermogen und die Fahig-
keit zur Schallokalisation. Hals-Nasen-Ohrenarzl 30, 1—6.
197
BURGER. J F. (1958): Front-back discrimination ol the hearings у stem.
Acustica 8. 301—302.
BURGTORF. W. (1961): Untersuchungen zur Wahrnehmbarkelt verzegerter
Schallsignale. Acustica II. 97—111.
BURGTORF. W. (1963): Zur subjektiven Wirkung von Schallfeldern In
Raumen (Ruckverdeckung, Phanlomschallquellen). Acusfica 13, 86—91.
BURGTORF. W.. OEHLSCHLAGEL, H. K. (1964): Untersuchungen fiber die
richtungsabhanglge Wahrnehmbarkelt verzogerter Schallsignale. Acustica 14,
254—265.
BURGTORF. W.» WACENER, B. (1967/68): Verdeckung durch subjektlv
diffuse Schallfelder, Acustica 19, 72—79.
DE BURLET, H. M. (1934): Vergleichende Anatomle des stato-akuslisclien
Organs. In: BOLK. E.. GOpPERT. E-. KALLIUS. W.. LUBOSCH. W. (Hrsg.):
Handbuch der verglelchenden Anatomle der Wirbelllere, Berlin, Teil 2, Bd. 2.
1293—1432.
BUTLER. R. A. NAUNTON. R. F. (1964): R61e of stimulus frequency and
duration in the phenomenon of localization shifls. J. acoust. Soc. Amer. 36,
917—922.
CAMPBELL. N. R. (1938): Symposium: Measuremenl and It's Importance
for philosophy. Aristotelian Soc. Suppl. 17.
CAMPBELL. P. A. (1959): Just noticeable differences of changes of inle-
raural iime differences as a function of interaural lime differences. J. acoust. Soc.
Amer. 31, 123-
CARHART. R., TILLMAN. T. W.. JOHNSON. K- R- (1966): Binaural
masking of speech by periodically modulated noise. J. acousl. Soc. Amer. 39,
1037—1050.
CARHART. R.. TfLLMAN. T. W.. JOHNSON. K. R. (1968): Effects ol
interaural time delays on masking by two competing signals. J acoust Soc. Amer.
43, 1223—1230.
CARHART. R-. TILLMAN, T. W., GREETIS. E. S. (1969a): Release from
multiple maskers: Effect of Interaural time disparities. J. acoust Soc Amer. 45.
411—418.
CARHART. R.. TILLMAN. T. W.. GREETIS. E- S. (1969b): Perceptual
masking in multiple sound backgrounds. J acoust Soc Amer. 45, 694—703.
CARSTEN. H., SALINGER. H. (1922): Zur Frage der Lokallsatlon von
Schallreizen Neturwiss. 14, 329—330.
CHERNYAK. R- I. DUBROVSKY. N. A. (1968): Paltern of the noise Images
and Ihe binaural summation of loudness for the different interaural correlation
of noise. 61h Int. Congr. on Acoustics, Tokyo A-3-12.
CHERRY, E. С (1953): Some experiments on the recognition of speech ullh
one and with two ears. J. acousl. Soc. Amer. 25, 975—979.
CHERRY, E. C, TAYLOR, W. K- (t954): Some further experiments imon
recognition of speech, wilh one and with two ears. J. acoust. Soc. Amer. 26,
554—554.
CHERRY. E. C. SAYERS. Bs McA. (1956): "HLiman-Crosscorrelalor" —
A technique for measuring certain parameters of speech perception. J. acoust. Si c.
Amer. 28. 889—895-
CHISTOV1CH, L. A.. fVANOVA, V. A. (1959): Mutual masking of short
sound piiises. Biophys, 4, 46 -67-
C1IRIST1AN. W.. ROSER. D. (1957): Ein Beilrag zum RlchlungshBren. Z.
Laryngol. u. Rhinol. 36. 431—445.
CIIOCHOLLE. R. (1957): La senslbllllc auditive dilferenttelle d'lntensite et
presence d'un son contralateral de meme frequence, Acustica 7, 75—83.
CLARK. В., GRAYBfEL. A. (1949): The effect of angular acceleration on
sound localization: the auditory illusion. J Psvchcl. 28, 235—244.
CLARK. H. A. M. DUTTON, G. F, VANDERLYN, P. B. (1957): The "Ste-
reosonic" recording and reproducing system Proc. lnsln. Elect Engrs 104 B.
417—432.
COCHRAN. P.. THROOP. J.. SIMPSON. W. E. (1968): Eslimalion of dis-
lance of a sound source. Amer. J- Psychol. 81, 198—206.
198
COLEMAN. P. D. (1962): Failure to localize the source distance of an
unfamiliar sound. J. acoust Soc. Amer. 34, 345—346.
* COLEMAN, P. D. (1963): An analysis of cues to auditory depth
perception in free space. Psychol. Bull. 60, 302—315.
COLEMAN, P. D. (1968): Dual role of frequency spectrum In determination
of auditory distance. J. acousL Soc. Amer. 44, 631—632.
COOLEY, J. W., TUKEY, J. W. (1965): An algorithm for the machine
calculation ol complex Fourier series. Math. Сотр. 19, 297—301.
* CREMER, L. (1948): Die wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik,
Bd. 1. S. Hirzel Verlag. Sluttgart
CREMER, L (1971): Vorlesungen uber technlsche Akustik. Springer-Verlag.
Berlin.
CURTHOYS, I. S. (1969): Auditory location during binaural masking. J.
acoust. Soc, Amer. 46. 125.
DAMASKE, P. (1967/68): Subjektive Unlersuchungen von Schallfeldern.
Acustica 19, 198—213.
DAMASKE, P., WAGENER. B. (1969): Richtungshorversuche uber einen
nachgebildelen Kopf. Acustica 21. 30—35.
DAMASKE, P., MELLERT. V. (1969/70): Eiii Verfahren гиг rlchtungslreucn
Schallabblldung des oberen Halbraumes uber zwei Lautsprecher. Acuslica 22,
154— 162.
DAMASKE, P. (1969/70): Rlchtungsabhangigkeit von Spektrum und Korre-
lationsfunktionen der an den Ohren empfangenen Signale. Acustica 22, 191—204.
DAMASKE. P., MELLERT, V. (1971): Zur richtungslreuen stcreophonen
Zweikanaluberlragung. Acustica 24, 222—225.
* DAMASKE, P. (1971a): Die psychologische Auswertung akustischer Pha-
nomene. 7th Inl. Congr. on Acoustics, Budapest, 21 G 2.
DAMASKE, P. (1971b): Head-related two-channel slereophony wilh
loudspeaker reproduction. J. acoust. Soc. Amer. SO, 1109—1115.
DAMASKE, P. (1971c): Rich lungs treue Schallabbildung uber zwei
Lautsprecher. Gemeinschaftstagung fur Akuslik und Schwingungstechnik, Berlin, VDf-
Verlag. Dusseldorf. 403—406.
DANILENKO, L. (1969): Bine и rales Нбгеп lm nlchtslationaren. dittusen
Scballfeld. Kybernelik в, Б0—57.
DAVID. E. E.. GUTTMAN. N.. VAN BERGEUK. W. A. (1958). On Ihe
mechanism of binaural fusion. J acoust. Soc. Amer. 30, 801—802.
* DAVID. E. E., GUTTMAN, N.. VAN BERGEUK. W. A. (1959). Binaural
Interaction of high-frequency complex stimuli. J. acoust Soc Amer. ЗГ. 774—782.
DAVID, E. E. (1959): Comment on Ihe precedence effeel 3rd tnt Congr. on
Acoustics. StutlgarL Vol. I, 144—146.
DAVfD, E. E., HANSON. R L. (1962): Binaural hearing and free fcld
effects- 4th Int. Congr. on Acoustics, Copenhagen, H 24.
DEATHERAGE, B. H.. H1RSH. I. J- (1959): Audilory localization of clicks.
J. acoust. Soc- Amer. 3t, 486—492.
DEATHERAGE. В. Н. (1961): Binaural interactions of clicks of different
frequency conlenl. J. acoust. Soc Amer- 33. |39—145.
* DEATHERAGE. B. H- (1966): Examination of binaural inleracllon. J.
acousl. Soc. Amer. 39, 232—249.
DEATHERAGE. B. H- EVANS. T. R. (1969): Binaural masking: Backward,
forward and simultaneous efftcts. J. acoust. Soc. Amer. 48, 362—371.
DELANY, M. E. (1964): The acoustical impedance of human ears. J- sound
and vibration I. 465—467.
DIAMANT. H. (1946): Sound localization and it's determination in
connection with some cases of severely impaired function of vestibular labyrinlh, bul
with normal hearing. Acta oto-laryngol. 34, 576—586.
DfERCKS. K. J.. JEFFRESS. L. A- (1962): lnleraural phase and Ihe
absolute Ihreshold for tone. J. acousl. Soc. Amer. 34. 981—984.
DfN 1318 (1969): LautstSrkepegel. Beulh-Vertrieb. Berlin.
DIN 1320 (1959): Allgemeine Benennungen in der Akuslik. Beulh-Vertrieb.
Berlin.
199
DIN 45630 (1966): Grundlagen tier Schallbewerlung; Blatt 2: Normalkurvcn
gleicher Lautstarke von Sinustonen. Beuth-Vertrieb, Berlin.
DOLAN, T. R., ROBINSON, D. E. (1967): An explanation оГ masking-level
differences that result from interaural intensive disparities of notse. J. acoust.
Soc. Amer. 42, 977—981.
DOLAN, T. R. (1968): Effects of masker spectrum level on MLD at low
frequencies. J. acoust. Soc. Amer. 44, 1507—1512.
DOLAN. R., TRAHlOTIS, С (1970): Binaural Infraction in backward
masking. J. acoust Soc. Amer. 47, 131.
DUBROVSKY. N. A., CHERNYAK. R. 1 (1971): The size and the
localization of noise images at different dura I ion of noise. 7th Int. Congr. on Acoustics,
Budapest, 25 H 4.
DU1FHU1S. H. (1972): Perceptual analysis of sound. Dissertation Techn.
Hochschule, Eindhoven.
DURLACH. N. I. (1963): Equalization and cancellation theory of binaural
maskinglevel difference. J. acoust. Soc. Amer. 36, 1206—1218.
DURLACH, N. f. (1972): Binaural signal deleclion: 1-qualizallon and
cancellation theory, fn: TOBIAS, J. V. (Hrsg.): Foundation of modern auditory
theory. Academic Press. New York, Bd. 2, 369—462.
EARGLE. J. M. (I960): Stereophonic localization — An analysis of listener
reactions to currenl techniques. Transact Fnsl. Radio Engrs. Au 8, 174—178.
EBATA, M., SONE, T. (1968): Binaural fusion of tone bursts different In
frequency. 6th Int. Congr. on Acoustics, Tokyo, A—3—7.
EBATA, M., SONE. Т., N1MURA, T. (1968a): On the perception of direction
of echo. J. acoust. Soc. Amer. 44. 542—547.
EBATA, M., SONE. Т.. N1MURA. T. (1968b): Improvement of hearing
ability by directional information. J acoust. Soc Amer. 43, 289—297.
EBATA, M., NIMURA. T. SONE, T. (1971): Effects of preceding sound on
lime-inlenslly trading ratio. 7lh Int. Congr. on Acoustics, Budapest, 19 11 2.
EDWARDS, A. 5. (1955): Accurary of auditory depth perception. J. Gener.
Psychol. 52. 327—329.
EGAN, J. P., BENSON, W. (1966): Lateralization of a weak signal presented
with correlaled and wilh uncorrelaled noise J. acoust. Soc. Amer. 40, 20—26.
E1CHHORST, O. (1959): Zur FrOhgeschichte der slereophonischen Ober-
Iragung. Frequenz 13. 273—277.
ELFNER, L, PERROTT. D. (1966): Effort of prolonged exposure to a
binaural lnlensily mismatch on tbe locus of a dl.holically produced tonal Image. J.
acoust. Soc. Amer. 39, 716—719.
ELFNER. L. F-, PERROTT. D. R. (1967): Lateralizalion and Intensily
discrimination. J. acoust. Soc. Amer. 42, 441—445.
ELENER, L F., TOMS1C, R. T. (1968): Temporal and intensive factors In
binaural lateralization of auditory transients. J. acoust. Soc. Amer. 43, 746—751.
ELLIOT. L L. (1962): Backward masking: Monollc and dicrotic conditions.
J. acoust. Soc. Amer. 34, 1108—1115-
ELPERN, B. S., NAUNTON. R. F. (1954): Lateralizing effects of interaural
phase differences. J- acoust. Soc- Amer. 36, t392—1393.
ENKL, F. (1958): Die Oberlragung raumlicher Schallfeldstrukluren fiber
einen Kanal mit Hilfe unterschwelliger Pilolfrequenzen. Eleklron. Rdsch. 12,
347—349.
EWERT. P. H- (1930): A study of lhe effect of Inverted retinal stimulalion
upon specially coordinated behaviour. Genetic Psychol. Monog. 7, 242—244.
McFADDEN, D. (1968): Masking level differences determined with and
without interaural disparities J. aeonsL Soc. Amer 44, 212—2l3. j
McFADDEN. D. (1969): Lateralizalion and detection of a tonal signal In |
noise J. acoust. Soc Amer. 45. 1505—1509.
McFADDEN, D.. JEFFRESS, L. A., ERMEY, H. L (1971); Differences of
Interaural phase and level in detection and lateralization: 250 Hz. J. acoust. Soc.
Amer. 50, 1484—1493.
FECHNER, G. T. (I860): Elemenle der Psychophysik. Breitkopf und Harlel,
1 eipzig-
200
]
FLDDERSEN, W. E.. SANDEL, Т. Т., TEAS. D. C, JEFFRESS. L. A. (1957):
Localization of high-frequency tones. J. acoust. Soc. Лтег. 29, 988—991.
FE1NSTE1N. S. H. (1966): Human hearing under water: Are things as bad
as lhey seem? J. acoust. Soc. Amer. 40, 1661—1562.
FELDMAN, A- S., ZWISLOCKI. J- (1965): Effect оГ acoustic reflex on the
impedance at the eardrum. J. Speech and Hearing Res- 8, 213—222.
FELDMANN.H. (1963): Untersuchungen fiber binaurales Horen tinier Ein-
wlrkung von Storgerausch. Arch. Ohren-, Nasen- und Kehlkopfheilk. 181,
337—374.
FELDMANN. H., STEIMANN, G. (1968): Die Bedeutung des aufieren Ohres
fur das Horen im Wind. Arch. klin. u. exp. Ohren-Nasen-Kehlkopfheilk. 180,
69—85.
FELDMANN, К (1972): Vorfuhrurig anlaBlich der Jahrestagung der Ar-
beitsgemeinschafl deutschcr Audiologen in Heidelberg.
FERREE, С. Е., COLLINS, R. (1911): An experimental demonstration of the
binaural ratio as a factor in auditory localization. Amer. J. Psychol. 250—297.
FIRESTONE, F. A. (1930): The phase difference and amplitude ratio at the
ears due lo a source of pure tone. J. acoust. Soc. Amer. 2, 260—270.
FISCHER. F. A. (1969): Einiuhrung in die slatistische Cbertragungstheone.
Bibliographlsches lnstilul, Mannheim.
FISllLER, H.. HOHENBERGER. M.. FREl. E. H., RUBINSTEIN. M.
KRETZFR. D. (1966): Acoustic input Impedance ol the human car. Acta olo-
lagyng. 62, 373 -383.
FISHER. 11., FREEDMAN, S. J. (1968): The r61e of the pinna in auditory
localization. J. Auditory Res. 8, 15—26.
FLANAGAN, J. L.. DAVID. E. E.. WATSON, B. J. (1962): Physiological
correlates of binaural lateralizalion. 4th Int. Congr. on Acoustics, Copenhagen,
H 97
FLANAGAN, J. L, DAVID. E. E.. WATSON, B. J. (1964): Binaural
lateralization of cophasic and antlphasic clicks. J. acoust. Soc. Amer. 36, 21S4—2193.
FLANAGAN, J. L.. WATSON, B. J. (1966): Binaural unmasking of
complex signals. J. acoust. Soc. Amer. 40, 466—468.
FLETCHER, H. (1934): Autilory perspective-basic requirements. Electr.
Engrg. 53,9—11.
FORD, A. (1942): The binaural Intensity disparity Umen. J. acoust. Soc.
Amer. 13. 367—372.
FRANSSEN. N. V. (1959): Elgenschaften des naturlichen Richlungshorens
und ihre Anwendung auf die Slereophonie. 3rd lnl Congr. on Acoustics, Slutt-
garl. Vol. 1, 787—790.
FRANSSEN, N. V. (i960): Some considerations of Ihe mechanism of
directional hearing. Dissertation Techn. Hochschule Delft.
• FRANSSEN, N. V. (1963): Slereophonie. Philips lechn. Bibl.. Eindhoven.
FREl, E. H., HOHENBERGER, M., SHTR1KMAN. S., SZOLE. A. (1966):
Methods of measuring the vibrations оГ lhe middle ear. Med. and Biol. Engrg. 4,
507—508.
FREY, H. (1912): Cber die Becinflussung der Schallokalisatlon durch Erre-
gungen des Veslibularapparatcs. Monatsschr. Uhrenhellk. 46, 16—21.
GABOR. D. (1946): Theory of communication. J. lnstn. Elect. Engrs. 93,
429—457.
GAGE. F. H. (1935): The variation of Ihe uniaural differential threshold
with simultaneous stimulation of the other ear by tones of Ihe same frequency.
Bril. J. Psychol. 25, 458—454
GALG1NAITIS. S V. (1956): Dependence of localization on azimuth. J.
acousl. Soc. Amer. 26. 153—154.
McGAMBLE, E. A. (1909): Intensity as a criterion In estimating the
distance оГ sounds. Psychol. Rev. 16, 416—426.
GARDNER, M. B. (1967): Comparison of lateral localization and distance
estimation for single- and multiple-source speech signals. J. acoust Soc. Amer.
41, 1592.
GARDNER, M. B. (1968a): Lateral localization of 0° or near 0°-oriented
speech signals in anecholc space. J. acoust. Soc. Amer. 44, 797—803.
201
GARDNER. M. В. (1968b): Proximity image effect In sound localization. J.
acousl. Soc. Amer. 43, 163.
GARDNER, M. B. (1968c): Historical background of lhe Haas and/or
precedence effect J. acoust. Soc Amer. 43, 1243—1248.
GARDNER. M. B. (1969a): Distance estimation of 0° or apparent (f-oricn-
led speech signals in anechoic space. J. acoust. Soc. Amer. 45, 47—53.
GARDNER, M. B. (1969b): fmage fusion, broadening and displacement In
sound localization. J. acousl. Soc. Amer. 48, 339—-349.
GEFFCKEN. W. (1934): Untersuchungen iiber akustlsche Schwellen*.erte.
3. Cber die Bestlmmung der Reizschwelle der Horempfindung aus Schwellen-
druck und Trommel fellimpedanz. Ann. Phys. Lpz. 5. Folge, 19, 829—84a
G1LAD, P., SHTRIKMAN, S., HfLLMAN. P. (1967): Application of Ibe
Mossbauer method to ear vibrations. J. acoust. Soc. Amer. 41, 1232—1236.
VAN GILSE, P. H. G. (1926): Untersuchungen uber die Lokalis&Uon des
Schalles, Niederi. Ver. d. Hals-Nas.-Ohrenarzte, Amsterdam, ref. Zentralblatt
Hals-Nasen-Ohren-Hellk. 12, 543.
VAN GILSE, P. H. G.. ROELOFS. O. (1937): Untersuchungen Dber die
Schallokalisalion. Acla oto-laryng. 15, 1.
GOETERS. K.-M. (1972): Instltut fur Flugmedizin der DFVLR. Hamburg,
personllche Milieilung.
GOLD. В.. RADER, С M. (1969): Digital processing of signals. McGraw-
Hill Book Co., New York.
GOLDSTEIN, K-. ROSENTHAL-VEIT, O. (1926): Cber akustlsche Lokallsa-
lion und deren Beelnflufibarkeil durch andere Slnnesrelze. Psychol. Forsch. 8.
310 43 ■»
GRAF, U., HENN1NG, H.-J., STANGE, K- (1966): Formeln und Tabelien
der mathemalischen Stahstik, Springer-Verlag, Berlin.
GRAN, S. (1966): Transformation der Frequenzcharakterlsllken des Gehtir-
ganges. Acusllca 20. 78—81.
GREEN, D. M. (1966): Interaural phase effects in the masking of signals of
diiferent durations. J. acoust. Soc. Amer. 39, 720—724.
• GREEN, D., HENNING, G. B. (1969): Audition. Ann. Rev. Psychol. 20,
105—128.
GROEN (1972): Physik und Physiologie der Otolithen und Bogcngange.
ln: GAUER. O. H, KRAMER. K-. JUNG. R. (Hrsg.): Lehrbuch der Physiologie
des Menschen, Bd. 12. Urban & Schwarzenberg. Munchen.
GRUBER, J. (1967): Horversuche mlt modullertem Rauschen unLerschledll-
cher interauraler Korrelation, Dlsserlallon Techn. Unlversltal, Berlin.
GRUBER, J-, BOERGER. G. (1971): Blnaurale Verdeckungspegeldifferenzen
(BMLD) und Vor- und ROckwgrtsverdeckung. 7th Int. Congr. on Acoustics,
Budapest, 23 H 5.
GUILFORD, J. P. (1950): Fundamental statistics in psychology and
education, 2. Aufl. McGraw-Hill Book Co.. New York.
GUILFORD, J. P. (1954): Psychometrie methods. 2. Aufl. McGraw-Hill Book
Co., New York.
GOTTICH, A. ([937): Schallrichlungsbestlmmung und Vestlbularapparal.
Arch. Ohrcn-Nasen-Kehlkopfheilk. 142. 139—149.
GOTTICH, A. (1939): Zur Schallrichlungsbestlmmung bel doppelseiiigc-m
Vestibularlsausfall, Arch. Ohren-Nasen-Kehlkopfheilk. 146, 298—301.
GOTTICH, A. (1940): Zur Klinik der Tumoren des IV. Ventrikeis, zugleicb
ejn Beitrag zur Schallrichtungsbeslimmung bel intaktem Cochlearis und fehlcn-
dem Vestibularis. Arch. Ohren-Nasen-KehUtopIhellk. 147, 5—7.
GUTTMAN. N.. VAN BERGEIJK. W. A, DAViD. E. E. (1960): Monaural
temporal masking investigated by binaural interaction, J. acoust. Soc. Amer. 32,
1329—1336.
GUTTMAN, N. (1962): A mapping of binaural click lateralization. J. acousl.
Soc. Amer. 34, 87—92.
GUTTMAN, N. (1965): Binaural lnteracllon of three clicks. J. acousl Soc.
Amer. 37,145—150.
2П2
HAAS. H. (1951): Cber den ElnfluB elnes Einfachechos auf die Horsamkelt
von Sprache, Acustica 1. 49—68.
11 AFTER. E. R., JEFFRESS, L. A- (1968): Two image lateralization of tones
and clicks. J. acoust. Soc. Amer. 44, 563—569.
HAFTER, E. R., CARRIER, S. C. (1969): Inability of listeners to trade
completely lnteraural time for interaural intensity In a detection task. J. acoust.
Soc. Amer. 46, 125.
HAFTER. E. R„ BOURBON, W. Т.. BLOCKER, A- S.. TUCKER, A. (1969):
A direct comparison between lateralization and detection under conditions of
antlphaslc masking. J. acoust. Soc. Amer. 46, 1452—1456.
HAFTER, E. R., GARRIER, S. С (1970): Masking-Ievel differences
obtained with a pulsed tonal masker. J. acoust. Soc. Amer. 47, 1041—1047.
HAFTER, E. R. (1971): Quantitative evaluation of a lateralization model of
masking level differences. J. acousl. Soc. Amer. 50,1116—1122.
HALL, J. L. (1964): Minimum detectable change in Interaural time or
intensity difference for brief impulsive stimuli. J. acoust. Soc. Amer. 36, 2411—2413.
HALL, J. L. (t965): Binaural interaction in tbe accessory superior-olivary
nucleus of the cal. J. acoust. Soc. Amer. 37, 814—824.
HALVERSON, H. M. (1922): Binaural localization of tones as dependent
upon differences оГ phase and intensity. Amer. J. Psychol. 33, 178—212.
HANSON, R. L.. KOCK W. E. (1957): Interesling effect produced by two
loudspeakers under free space conditions. J. acoust. Soc. Amer. 29, 145.
HANSON, R. L (1959): Sound localization. J. acoust. Soc. Amer. 3t, 830.
HARRIS, G. G. (1960): Binaural interaction оГ impulsive slimuli and pure
tones. J. acousl. Soc. Amer. 32, 685—692.
HARRIS. G. G., FLANAGAN. J. L.. WATSON. B. J. (1963): Binaural
Interaction of a click with a click pair. J. acoust. Soc. Amer. 35, 672—678.
HARRIS. J. D. (1964): Sound shadow, cast by head and ears. J. acoust Soc
Amer. 36. 1049.
HARRISON. J. ГЛ., DOWNEY, P. (1970): Intensity changes at the ear as
a function of Ihe azimuth of a tone source: A comparltive study. J. acoust. Soc.
Amer. 47. 1509—1518.
HARTLEY. R. V. L., FRY. Т. С (1921): The binaural location of pure tones.
Phys. Rev. 18. 431—442.
HARVEY. F. K-. SCHROEDER, M. R. (1961): Subjective evaluation of
factors effeeling two-channel stereophony. J. Audio Engrg. Soc. 9, 19—28.
HAUSTEIN, B. G. (1969): Hypothesen fiber die einohrlge Entfernungswahr-
nehmung des menschlichen Gchors. Hochfrequenztechn. u. Elektroakustik 78,
46-57.
HAUSTEIN, B. G.. SCHIRMER. W (1970): MeBelnrichtung zur Untersu-
chung des RichtungslokalisalionsvermQgens. Hochfrequenztechn. u. Elektroakjs-
tlk 79. 96—101.
HAWKINS, J. E.. STEVENS, S. S. (1950): The masking of pure tones and
of speech by white noise. J. acoust. Soc. Amer. 22, 6—13.
HECHT. H. (|922a): Cber die Lokalisalion von Schallquellen Nalurwlss.
10. 107—112.
HECHT. H. (1922b): Zur Frage der Lokalisatlon von Schallquellen. Natiir-
wlss. 14. 329—330.
HELD, R. (1955): Shifts in binaural localize lion after prolonged exposures
to alyplcal combinations of slimuli. Amer. J. Psychol. 68, 526—548.
HENNEBERG. B. (1941): Cber die Bedeutung der Ohrmuschel — Die Ohr-
muschel als SchlieBapparat fur den aufieren Gehorgang. Z. Anat. Entwlcklungs-
gesch ttl, 307—310.
HENRY, J. (1849): Vortrag vor der American Association for the Advance-
tnenl of Sciences am 21. August; Referat in: Scientific Writings of Joseph Henry.
Part II, 295—296, Smithsonian fnstilulion. Washington D. С (1851).
HERSHKOWITZ. R. M.. DURLACH, N. I. (1969a): Interaural time and
amplitude jnds for a 500-Hz-tone. J. acoust. Soc. Amer. 48. 1464—1467.
HERSHKOWITZ, R. M„ DURLACH, N. I. (1969b): An unsuccessful altempt
io determine the tradabiiity of interaural time and Interaural intensity. J. acousl.
Soc. Amer. 48, 1583—1684.
203
HIRSCH, H. R. (1968): Perception of the range of в sound source of
unknown strength. J. acoust. Soc. Amer. 43, 373—374.
H1RSH, I. J. (1948): The influence of interaural phase on lnteraural
summation and inhibition. J. acoust. Soc Amer. 20, 536—544.
H1RSH, 1. J.. WEBSTER, F. A. (1949): Seme determinants of Interaural
phase effects. J. acoust. Soc Amer. 21, 456—469.
HIRSH. I. J., BURGEAT. M (1958): Binaural effects In remote masking. J.
acoust. Soc. Amer. 30, 827—832.
HNO-Handbuch (1966): Hals-Nasen-Ohrenheilkunde—Ein kurzgefafites
Handbuch in drei Banden. Georg Thieme Verlag, Stuttgart. Band 11], Tell 1.
HOLT, E. B. (1909): On ocular nystagmus and the localization of sensory
dala during dizziness. Psychol. Rev. 16. 377—398.
HOLT, R. E.. THURLOW. W. R. (1969): Subject orientation and judgement
of distance of a sound source. J. acoust. Soc. Amer. 46, 1564—1585.
HORING. R С (1971): Die schnetle Fourier-Transformation. Frequenz 26,
267—278-
VON HORNBOSTEL. E- M.. WERTHEfMER, M. (1920): Ober die Walir-
nehmung der Schallnchlung. Sitzungsber. Akad. Wiss.. Berlin. 388—396.
VON HORNBOSTEL. E. M. (1923): Beobachtungen fiber ein- und zwtl-
ohriges Horen. Psychol. Forsch 4, 64—114.
VON HORNBOSTEL, E. M. (1926): Das rnumliche Horen. In: BETHE. A-
et al. (Hrsg.): Handbuch der normalen und pathologischen Physlologle, Band 11.
601—618, Springer-Verlag, Berlin.
HOUTGAST. Т.. PLOMP, R. (1968): Lateralization threshold of a signal
in noise. J. acoust. Soc. Amer. 44, 807—812.
UUIZING, E. H. (1970): Lateralization of bone conduction into the better
ear in conductive deafness. Acla oto-laryngol- 60, 395—401.
1KENBERRY. L, D., SHUTT. С. Е. (1898): Experiment in judging the
distance of sound. Kansas Univ. Quari 7. Series A, 9—1Б.
fNGARD. U. (1953): A review of the influence of meteorological conditions
on sound propagation. J. acoust. Soc. Amer. 25, 405—411.
JAHN, G. (1958): Dber die Beziehung zwischen der Lautslarke und dem
Schalldruck am Trommelfe!!. Hochfrequenztechn. u. Eleklroakustik 67, 69—81.
JAHN. G., VOGELSANG, S. (1959): Die einohrige Richtcharaktcrlslik des
menschlichen Gehors. Hochfrequenztechn. u. Eleklroakustik 68, 50—58.
JAHN, G. (1960): Dber den Unterschied zwischen den Kurven gleichcr LblI-
starke in der ebenen Welle imd im diffusen Schallfeld. Hochfrequenztechn. u.
Eleklroakustik 69. 75—81.
JANOVSKY. W. H. (1948): Einrlchtung zur plaslischen Wledergabe elek-
troakuslischer Darbietungen. DBP Nr. 97 3570.
JEFFRESS, L. A. (1948): A place theory of sound localization. J. Comp
Physiol, and Psych. 6Г. 468—486.
JEFFRESS. L. A-, BLODGETT. H. C. DEATHERAGE, В. Н. (1952): The
masking of tones by while noise as a function of the interaural phases of both
components. J acousl. Soc. Amer. 24, 523—527.
JEFFRESS, L. A., BLODGETT, H. C. SANDEL. Т. Т.. WOOD, С L
(1966): Masking of tonal signals. J. acoust. Soc. Amer. 28. 416—426.
JEFFRESS. L. A. (1957): Note on Ihe „lnteresline effeel produced by two
loudspeakers under free space conditions" by L. R. HANSON and W. E. KOCK.
J. acoust, Soc. Amer. 20, 655.
JEFFRESS, L. A- TAYLOR. R. W. (1961): Lateralisalion versus localization.
J. acoust. Soc. Amer. 33, 482—483.
JEFFRESS, L. A.. BLODGET, H. C, DEATHERAGE, В. Н. (1962): Effect
of Interaural correlation on Ihe precision of centering a noise. J. acoust. Soc
Amer. 34, 1122—1123.
JEFFRESS, L. A-, ROBINSON, D. E (1962): Formulas for the coeHicienl ol
inleraural correlation оГ noise. J. acoust. Soc. Amer. 34, 1658.
JEFFRESS, L. A-, McFADDEN, D. (1970): Detection, lateralization and Ihe
phase angle a. J. acoust. Soc. Amer. 47, 130.
204
J
JEFFRESS, L. A., McFADDEN. D. (1971): Differences of interaural phase
and level in detection and lateralization. J. acoust. Soc. Amer. 49, 1169—1179.
JEFFRESS, L. A. (1972): Binaural signal detection: Vector theory. In:
TOBIAS. J. V. (Hrsg.): Four da lions of modern auditory lheory. Bd. 2. Academic
Press. New York, 349—368.
JONGKEES, L B. W., GROEN, J. J. (1946): On directional hearing. J. La-
ryngol. and Otol. 61. 491—504.
JONGKEES, L B. W. (1953): Dber die Untersuchungsmethoden des Gleich-
gewlchtsorgans. Forlschr. Hals-Nasen-Ohrenheilk. I. I—147.
JONGKEES, L. B. W., VAN DE VEER, R. A. (1958): On directional sound
localization In unilateral deafness and It's explanation. Ada oto-laryngol. 49,
119—131.
JORDAN, V. L. (1964): A system for stereophonic reproduction. Acustica4,
36—38-
KAISER. J. F., DAVID, E. E. (i960): Reproducing the cocklall party effect
J. acoust. Soc. Amer. 32. 918.
KASZYNSKf. G.. ORTMEYER. W. (1961): Die Zweikanal-Slereophonie und
Ihre Aufnahmeverrahren. Bild und Ton 14, 107—111, 155—157.
KATZVEY, W.. SCHRODER. F. K. (1958): Die Grundlagen des stereopho-
nen Horens. Radio Mentor 6. 377—380.
KE1BS, L. (1936): Methode zur Messung von Schwellendrucken und Trom-
melfelllmpedanzen in fortschrellenden Wellen. Dissertation Techn. Hochschule.
Breslau, such Ann. Phys. Lpz., 5. Folge. 28. 585—608.
KE1BS, L. (1965): Kompatible stereo-ambifone Schalluberlragung auf zwel
Kanalen. Nachrichtenlechnik 15,246—253.
KE1BS, L. (1966): Universelles System zur slereo-ambiophonen Aufnahme
und Wledergabe. Ber. 7. Tonmelstertagung, Koln, 10—14, Herausgeber WDR
Koin.
KE1DEL, W. D., WIGAND. M. E., KElDEL. U. O. (1960): LaulheilseinfluB
auf die Informallonsverarbeitung belm blnauralen Horen des Menschen PHugers
Arch. 270, 370—369.
KElDEL, W. D. (1966): Das raumliche Horen. In: Handbuch der Psycholo-
gie. I. Bd., I. Halbbd., 518—555. Verlag fiir Psychologie, Dr. С J. Hogrefe.
Gotlingen
KESSEL. J. (1882): Dber die Funktion der Ohrmuschel bel den Raum-
wahrnehmungen. Arch Ohrenhellk. 18, 120—129.
KIETZ, H. (1952): Das Problem des ra urn lichen Richtungshorcns. Arch.
Hals-Nasen-Ohrenheilk.. 91—94.
• KIETZ, H. (1953): Das raumliche Horen. Acuslica 3. 73—86-
KiETZ, H. (1957): Die physikalischen Vorgange bel der Schallbildubertra-
gung vom Slapes bis zum Zenlralorgan. Larmbekampfungl. 109—116, 131—136.
KIETZ, H. (1969): Der echte und eln falscher Haas-Effekl. 3rd. Int Congr.
on Acoustics, Stullgarl, Vol. I. 147—149.
K1KUCH1. Y. (1957): Objeclive allocallon of sound image from binaural
stimulation. J. acousl Soc. Amer. 29, 124—128.
KING. W. G.. LAIRD. D. A. (1930): The eHect ol noise Intensity and
pattern on locating sounds. J. acoust. Soc. Amer. 2, &9—102.
KIRIKAE, I.. NAKAMURA, K.. SATO. Т.. SlllTARA. T. (1971): A study of
binaural interaction. Ann. Buil. No. 5. Res. Inst, of Logopedlcs Phoniatries.
University of Tokyo.
KLEIS, D. (1955): Experimente zur Verbesserung der Raumwlrkung von
Schall. Elektron. Rdsch. 9, 64—58
KLEMM, O. (1909): Legalisation von Sinneseindrucken bei disparatcn Ne-
benrelzen. Psychol. Stud. 5. 73—162.
KLEMM, O. (1913): Untersuchungen uber die Lokalisation von Schallrei-
zen II: Versuche mlt einem monotischen Beobachler. Psychol. Slud. 8, 497—505.
KLEMM, О (1914): Dber die Lokalisation von Schallreizen Ber. fiber den4.
Kongr. experimenl. Psychol., Bd. 2. Leipzig. 169—258.
KLEMM. O. (1918): Unlersuchungen fiber die Lokalisation von
Schallreizen 111: Dber den Anlell des beidolirigen Horens. Arch. ges. Psychol. 38, 71—114.
205
KLEMM, О. (1920): Untersuchungen fiber die Lokallsalion von Schallrelzen
IV: Dber den ElnfluB des hinauralen Zeitunterschtedes euf die Lokallsation. Arch,
ges. Psychol. 40, 117—145.
KLENSCH, H. (1948): Beitrag zur Frage der Lokalisalion des Schalles im
Raum. P fingers Arch. 250,492—500T
KLENSCH. H. (1949): Die Lokalisation des Schalles im Raum Naturwiss.
36, 145—149.
KLINKE, R. (1972): Physlologie des Horcns I: Das mittlcre und das innere
Ohr. In: GAUER, O. H.. KRAMER, K-. JUNG. R. (Hrsg.): Lehrbuch der
Physlologie des Menschen, Bd. 12, Urban und Schwarzenberg, MDnchen.
KLUMPP, R. G. (1953): Discriminabillty of lnteraural time difference, J.
acoust. Soc Amer. 25, 823.
KLUMPP, R. G., EADY, H R. (1956): Some measurement of interaural
time difference thresholds. J. acoust. Soc. Amer. 28, 859—860.
KNOWLES. H. S. (1954): Artificial acoustical environment control. Acustlca
4,80—82.
KOCK, W. E. (1950): Binaural localization and masking. J. acoust. Soc.
Amer. 22. 801—804.
KOEN'IG, W. (I960): Subjective effects in binaural hearing. J. acousl. Soc.
Amer. 22. 61—62.
KONIG. G., SUSSMANN, W. (1955): Zum Richtimgshoren in der Medians-
agittalebene. Arch. Ohren-Nasen-Keblkopfheilk. 167, 303—307.
KRAUS. M (1953): Probleme der Ohrphyslologie und neue Losungsversu-
che. Springer-Verlag. Wien.
KRE1DL, A- GATSCHER. S. (1923): Dber die LokalisaUon von Schallquel-
len. Naturwiss. II. 337—338.
KREYSZ1G. E. (1967): Statistische Methoden und ihre Anwendungen. Van-
denhoek und Ruprechl, Gottingen.
VON KRIES. J. (1890): Uber das Erkennen der Schallrichlung. Z Psychol,
u. Physiol. Sinnesorg. 1. 235—251, 488.
KRDCKEL, A. (1972): Beslimmung von akustischen RohrabschfuBimpedan-
zen mil Milfe einer Doppelrohrraelhode. Dissertation Techn. Hochschule AscLi;n.
KRUMBACHER. G. (1969): Cber die Leislungsfahigkeit kopfbezuglicher
Slereophonie. Acustlca 21, 288—293.
KUHL. W. (1939): Ober die Abhangjgkeit der Lautstarke des subjektiven Dlf-
ferenzlones von der Frequenz der Primartone. Akust. Z. 4, 43—50.
KUHL. W.. ZOSEL, J. M. (1958): Untersuchungen zur Stereophonic.
Acustlca 6. 474—481.
KUHL, W. (1969): Unlerschiedllche Bedingungeii beim Horen in eincm
Raum und bel elektroakustlschen Oberlragungen, Rundfunktechn. Mitt. 13,
205-208.
KUHL, W., PLANTZ, R. (1972): Die Lokaiisierung einer vorderen und einer
hlnleren Schallquellc bei Irei bewegllchem Kopf. Acustica 27, 108—112.
KDRER. R., PLENGE, G., WILKENS. H. (1969): Correct spatial sound
perception rendered by a spatial 2-channel recording method. 371h Audio Engrg.
Soc. Conv., New York, H 3.
KUTTRUFF. II. (1963): Ra и так us lis die Korreialionsmessungen mit einfa-
chen Mil Id n. Acustica 13, 120—122.
KOPFMDLLER. K- (1958): Die Systcmtheorle deT elektrischen Nachrichten-
technik. 3. Aufl. S. Hirzel Verlag, SlutlgarL
LANGE, F. H. (1962): Korrelationselektronlk. VEB Verlag Technik. Berlin.
LANGENBECK. B. (1958): Die Lalerelisation des KnochenleiUingshorens
beim Weber'schen Versuch. Arch. Ohrcn-Nasen-Kehlkopfhellk. 172, 451—456.
LANGFORD, T. L„ JEFFRESS, L. A- (1964): Effect of noise crosscorrela-
tion on binaural signal detection. J. acousl. Soc Amer. 36, 1455—1458.
LAURIDSEN, H., SCHLEGEL, F. (1956): Stereofonie und richtungsdllfuse
KUngwledcrgabe. Gravesaner Biatter H. 5, 23—50.
LAURIDSEN, H. (1954): Nogle Forsog med Forskellige Former Rumakustlk
Gengivelske. lngenioren 47, 906. zil. nach Schroedcr (1961).
LAWS. P. (1971): Enlfernung des Horerejgnisses bei Simulation des Nah-
206
leldes eines Kugelstrahleis nulllcr Ordnung. Gemelnschaltslagung Юг Akustik
und Schwingungstechnik. Berlin 1970, VDl Verlag, DOsseldorF, 397—401.
• LAWS. P. (1972): Zum Problem des Enirernungshorens und der Im-Kopl-
Lokalisiertheit von Hcrerelgnlssen. Dlssertalion Techn. Hochachufe Aachen und
personllche Milleilungen.
LEAKEY, D. M. (1957): Further effects, produced by two loudspeakers In
echo-lree conditions. J. acoust. Soc. Amer. 29, 966.
LEAKEY. D. M., CHERRY, E. C. (1957): Influence of noise upon the
equivalence ol Intensity differences and small time delays In two-loudspeaker systems.
J. acoust. Soc. Amer. 29. 284—286.
LEAKEY, D. M., McSAYERS, В., CHERRY, С (1958): Binaural fusion of
low- and high-frequency sounds. J. acoust. Soc. Amer. 30, 322.
LEAKEY. D. M. (1959): Some measurement on the effects of interchannel
Intensity and time dilferences in two channel sound systems. J. acoust. Soc
Amer. 3t. 977—986.
LEE, Y. L (I960): Slalistlcal theory of communication. J. Wiley & Sons,
New York.
LEHNHARDT, E. (I960): Ober das Richlungshoren des Menschen. Elek-
Iroakustische Versuche mlt kleinsten Zelldifferenzen. HNO 8, 353—357.
LEHNHARDT, E. (1961): Die akustische Korrelatlon. Arch. Ohren-Nasen-
Kehlkopfhdlk. 178, 493—497.
LERCHE, E., PLATH, P. (1961): Zur LokalisaUon von Schaliquellen bel
Kopfhorer-emprang. PllOgers Arch. 274, 91.
LEVITT, K. RAB1NER. L. R. (1967a): Binaural release from masking for
speech and gain in in Illegibility. J. acoust. Soc. Amer. 42, 601—608.
LEVITT, H.t RAB1NER. L. R. (1967b): Predicting binaural gain in lntellegl-
biiity and release from masking for speech. J. acoust. Soc. Amer. 42, 820—829.
LICKL1DER, J. C. R. (1948): The Influence of interaural phase relations
upon the masking of speech by white noise. J. acoust. Soc. Amer. 20. 150—159.
LICKLIDER. J. С R-. WEBSTER, J. С (1950): The discriminability of ln-
teraural phase relations in two-component lones. J. acoust. Soc. Amer. 22,
191—195.
LICKLIDER. J. С R. (1951): A duplex theory of pitch perception. Experien-
tla 7, 128—134.
LICKLIDER. J С R. (1956): Audio frequency analysis. In: CHERRY. С
(Hrsg.): Information theory, 3rd London Symp. Bullerworth Scient. Pubi.,
London. 253-268.
LICKLIDER, J. С R. (1959): Three auditory theories. In: KOCH. S.
(Hrsg.): Psychology: A study of a science, Vol. I. McGraw-Hill Book Co., New
York, 41—144.
LICKLIDER, J. С R- (1962): Periodity pitch and related auditory process
models. Int. Audiol. I, 11—36.
LOCHNER. J. P. A.. BURGER, J. F. П958): The subjective masking of
shorl time delayed echoes their primary sounds and lheir contribution to the
intellegibiiily of speech. Acusllca 8, 1—10.
LOCHNER. J. P. A., DE KEET. W. V. (I960): Stereophonic and quaslste-
reophonic reproduction. J. acoust. Soc. Amer. 32, 393—401.
LUNGWITZ. H. (1923): Die Entdeckung der Seele. Allg. Psychoblol. BrOcke
Verlag Kurt Schmersow. Klrchhain N. L.
LUN'GWITZ, H. (1933a): Lehrbuch der Psychoblologle. Bd. I. Waller de
Gruyter, Berlin.
LUNGWITZ, H. (1933b): LokalisaUon der akustischen Gegenstande. In:
Lehrbuch der Psychobioiogie, Bd. 2. Walter de Gruyter, Berlin.
MACH, E- (1865): Bemerfcungen fiber den Raumslnn des Ohres. Poggendorfs
Ann. 128. 5. Relhe, 6. Bd-. 331—333.
МАКIТА, Y. (1962): On the directional localization of sound in the
stereophonic sound Held. Europ. Broadcasting Union Rev. Part A, 73. 102-— 108.
MALLOCK. A (1908): Note on the sensibility of the ear to the direction ol
explosive sounds. Proc. Roy. Soc. Med. 80, 1 lOff.
MATSUMOTO. M. (1897): Research on acoustic space. Yale Psychol. Lab.
Sludies 5, 1—75.
207
MATZKER, J. (1958): Versuch einer Erklarung das Richlungshorens auf
Grund feinster Zeltunlerschiedsreclstrlerungen. Acta oto-laryngol. 49, 483—494.
MAXFIELD. J. P. (1933): Some physical faclors affecting the illusion In
sound moljon pictures. J. acoust- Soc Amer. 4, 69—80.
MELLERT, V. (1972): Construction of a dummy head after new
measurements of threshold of hearing. J. acoust. Soc. Amer. 51, 1359—1361.
MERTENS. H. (1960): An energy theory of directional hearing and It's
application in stereophony. Europ. Broadcasting Union Rev. part A 59, 22—33.
MERTENS, H. (1965): Directional hearing in stereophony theory and
experimental verification. Europ. Broadcasting Union Rev. Pari A 92, 1—14.
METZ, O. (1946): The acoustic Impedance measured on normal and
pathological ears. Acta oto-iaryngol. Suppl. No. 63.
METZ, (X (1951): Studies on the contraction of the tympanic muscles as
Indicated by changes in the impedance of the ear. Acta olo-laryngol- 27,
39g 405.
MEURMANN, Y.. MEURMANN, О. Н- (1954): Do the semicircular canals
play a part In directional hearing? Acta oto-laryngol. 44, 542—555.
MEYER, E (1925): Cber das stereoakustische Пбгеп. Elektrotechn. Z. 46,
805—807.
MEYER, E.. SCHODDER, G- R- (1952): Dber den Einilufi von Schallruck-
wurlen аиГ Richtungslokalisatton und Lautstarke hel Sprache. Nachr. Akad.
Wiss. in Gottingen, Math. Phys. Klasse lie. Vandenhoeck und Rupprechl, Got-
tingen. H. 6, 31—42.
MEYER, E., TH1ELE, R. (1956): Raumakusllsche Unlersuchungen In zahl-
relchen Konzerlsalen und Rundlunksludios unter Anwendung neuerer MeBver-
lahren. Acustica 8. 425—444.
MEYER. E.. KUTTRUFF, H. ((964): Zur Raumakustik elner groBen Fest-
halle. Acuslica 14, 138—147.
MEYER, E., BURGTORF. W.. DAMASKE. P. (1965): Eine Apparatur гит
efektroakustischen, Nachbildung von Schalifeldcrn. Subjektive Horwirkungen
belm Dbergang Koharenz — lnkoharenz. Acustica 15, 339—344.
MEYER, E.. NEUMANN, E. G. (1967): Physlkallsche und technische Akus-
tik. F. Vieweg & Sohn. Braunschweig
MEYER zum GOTTESBERGE, A. (1940): Physlologisch-anatomische Ele-
menle der Schallrichtungsbeslimmung. Arch. Ohren-Nasen-Kehlkopfhellk. 147,
219-249
MEYER zum GOTTESBERGE, A. (1968): Elne funklionelle Sludie Dber die
Pneumalisation des Schlafenbeins. Acta oto-laiyngol. 65, 216—223.
MILLS, A- W. (1958): On the minimum audible angle J. acoust Soc. Amer.
30, 237—246.
MILLS, A. W. (I960): Lateralization of high-frequency tones. J. acoust. Soc.
Amer. 32. 132—134.
* MILLS, W. A. (1972): Auditory localization In: TOBIAS. J. V. (Hrsg.):
Foundations оГ modern auditory theory, Bd- 2. Academic Press, New York,
301 -345.
M1ZUNO, 1. (I960): Experimentelle Stuuien zur Schallokalisalion. Oto-Rhi-
no-Laryngol. Clin. (Kyoto), ref. Zbl. Hals-Nasen-Ohrenheilk. 69, 234.
MOHRMANN, K. (1939): Lautheitskonslanz im Enlfernungsuechsel. Z. Psy-
choi. 145, 145—199.
M0LLER. A- R- (1959): An apparatus for measuring acoustic impedance of
the ear. 3rd Int. Congr. on Acoustics, Stutlgarl. Vol. 1, 29—33.
MULLER, A R. (1960): Improved technique for detailed measurements of
the middle ear impedance. J. acoust. Soc. Amer. 32, 250
MOLLER. A. R. (1962): Acoustic reflex in man. J. acoust Soc. Amer. 34,
1524—1534.
MORICKE, К- В.. MERGENTHALER, W. (1959): Bioiogie des Menschen.
Quelle und Meyer, Heidelberg.
MORSE, Ph M. (1948): Vibration and sound. McGraw-Hill Book Co., New
York.
MORTON, J. Y. JONES. R. A. (1956): The acoustical impedance presenled
208
by some human ears to hearing aid earphones of the insert type. Acustica 6,
339—345.
MOUSHEG1AN, G, JEFFRESS. L. A (1959): Role of lnteraural time and
intensity differences in I he lateralization of low-frequency tones. J. acoust. Soc.
Amer. 31, 1441—1445.
MOLLER. S. (1970): Die Wirkung des akusllschen Reflexes bel lmpulsbc-
lastung. Acuslica 23. 223-229.
MUNCEY. R. W.. NICKSON. A. F. В.. DUBOUT, P. (1963): The
acceptability of speech and music with a single artificial echo. Acuslica 3, 166—173.
MDNSTERBERG, H. (1889): Raumslnn des Ohres. Bcitr. exper. Psychol. 2.
182 (zlliert nach BLOCH. E-. 1893).
MONSTERBERG, H., PIERCE, A. H. (1894): The localization of sound.
Psychol. Rev. 1, 461—476.
MYERS, С S (1914): The Influence of timbre and loudness on the
localization of sounds. Proc. Roy- Soc. В 88, 267—284
NIESE, H (1966/57): Untersuchungen fur die Richtcharakteristik des Aul-
nahmemikrophons bei raumakustischen Impulsmessungen. Hochfrequenrlechn. u.
Elektroakusflk 65, 192—200.
* NORDLUND, B. (1962): Physical lactors in angular localization. Acta
olo-laryngol. 54. 76—93.
NORDLUND, В.. LIDEN, G. (1963): An aillficial head. Ada oto-faryngr,l.
66. 493—499.
NORMAN. D. A.. PHELPS. R.. WH1GHTMAN. F. (1972): Some
observations on underwater hearing. J. acousl Soc. Amer. 50,544—548.
NORDMARK, J. O. (1963): Some analogies between pitch and lateralization
phenomena. J- acoust Soc. Amer. 35, 1544—1547.
NORDMARK, J. O. (1970): Time and frequency analysis. In: TOBIAS, J. V.
{Hrsg.J: Foundations of modern auditory theory. Bd. 1. Academic Press, New
York. 55—84.
NYQU1ST. H.. BRAND, S. (1930): Measurement of phase distortion. Bell
Syst. lechn. J. 7, 522—549.
OLSON, H. F. (1959): Stereophonic sound reproduction. 3rd Inl. Congr. on
Acoustics, Stutlgarl. Vol. I. 791—795.
ONCHI. Y. (1949): A study of the mechanism of the middle ear. J. acoust.
Soc Amer. 21, 404—410.
ONCHI. Y. (1961): Mechanism of the middle ear. J. acoust. Soc. Amer. 33,
794—805.
ORTME^ER, W. (1966a): Cber die Lokalisierung von Schallquellen bel
Zweikanal stereophonic Hochfrequenztechn u. EleklroakusKk 75, 77—87.
ORTMEYER. W. (1966b): Schallfelduntcrsuchungen bei Zwejkanalstereopho-
nie. Hochfrequenztechn. u. Elektroakustik 75, 137—145.
OSMAN, E. (1971): A correlation model of binaural masking level
differences. J. acnust. Soc. Amer. 60,1494—1511-
PARKER. D. E.. von GIERKE. H. E.. RESCHKE. M. F. (1958): Studies of
«couslicnl stimulation of the vestibular system. Aerospace Med. 39, 1321—1325.
PARKER, D. E.. von GIERKE, H. E. (1970): Vcslibular nerve response to
firessure changes in the external auditory meatus of the guinea pig. Acta oto-
aryngol 71,456—461.
PATTERSON, J. H., GREEN, D. M. (1970): Discrimination of lransient
signals ua\ing identical energy spectra. J. acousl. Soc. Amer. 48, 894—905.
PATTERSON, J. H. (1971): Masking of tones by transient signals having
identical energy spectra. J. acoust. Soc. Amer. 50, 1126—1130.
PAULSEN, J.. EWERTSEN.H. W. (1966): Audio-visual-reflex Ada otola-
ryngol. Suppl. 224, 217—22!.
PEREKALIN, W. E. (1930): Cber akuslische Orlentierung Z. Hals-Nasen-
Ohren-Heilk. 25. 443—461.
PERROTT, D. R., ELFNER. L. F. (1968): Monaural localization. J. Auditory
Res. a 185—193.
PERROTT, D. R. (1969): Rfiie of signal onset (n sound localizaliun. J. acoust.
Soc. Amer. 45. 436—445.
14-810 209
PERROTT. D. R., NELSON, M. A. (1969) (1970): Limits for the deteclion
of binaural heats. J. acousL Soc Amer. 46, (477—1481 und 47, 663—664.
PERROTT. D. R.. BRrGGS. R^ PERROTT. S. (1970): Binaural fusion: Its
limits as defined by signal durallon and signal onset. J. acoust. Soc. Amer. 47,
565—568.
PETERSON, J. (1916): The nature and probable origin of binaural beats
Psychol. Rev. 23, 333—361.
PETRI, J. (1932): Dber Aufbau und Leistung der ОготпивсЫ- Z. Hals-Na-
sen-Ohren-Heilk. 30, 605—608. f
PETZOLD. F. (1927): Elementare Raumakustik. Bauwelt-Veflag, Berlin.
PICKETT, J. M. (1959): Backward masking. J. acoust. Soc. Amer. 31,
1613—1615.
* PIERCE, A. H. (1901): Studies tn auditory and visual space perception:
1. The localizaiion of sound. Longmans & Green, New York.
PINHE1RO, M. L., TOBIN, H. (1969): Interaurai Intensity difference for
inlercranial lateralization. J. acoust. Soc. Amer. 46, 1482—1467.
PLATH, P. (1969): Das Hororgan und seine Funktlon; Einfflhrung in die
Audlomelrie. C. Marhold Verlag, Berlin.
PLATH. P.. BLAUERT, J., KLEPPER. G- (1970): Untersuchungen Dber die
Traghelt des Richtungshorens bel Gesunden und Patlenten. Arch. klin. u. exp.
Ohren-Nasen-Kehlkopfbeilk. tfl6, 212—215.
PLENGE, G. (1971): Ober die Horbarkeit kleiner Anderungen der Impul-
sanlwort elnes Raumes. Acustica 25, 315—325.
PLENGE. G. (1971): Eln Beitrag zur Erklarung der Im-Kopf-Lokalisatiom
Gemeinschartstagung fur Akustlk una SchwingungsTechnlk, Berlin, 1970, 411—
416. VDI-Veriag, Dusseldorf.
PLENGE, G., BRUNSCHEN, G. (1971): Signalkenntnis und Richtungsbestim-
mung In der Medianebene bel Sprache. 7th Int. Congr. on Acoustics. Budapest.
19 H 10.
• PLENGE. G. (1972): Ober das Problem der Im-Kopf-Lokalisatlon. Acusli-
ca 26. 241—252.
POLITZER, A. (1876): Studlen Dber die Paracusis loci. Arch. Ohren-Nasen-
Kehlkopfheilk. II. 231—236.
POLLACK. I. (1948): Monaural and binaural threshold sensitivity for tones
and white noise. J. acoust. Soc. Amer. 20, 62—57.
POLLACK. I- PICKETT, J. M. (1958): Stereophonic listening and speech
inleflegibility againsl voice babble. J. acoust. Soc. Amer. 30, 131—133.
POLLACK. I., TR1TTPOE, W. (1959): Interaurai noise correlalions:
examination of variables J. acousl. Soc. Amer. 31, 1616—1618.
POLLACK, 1- (1971): Inleraural correlation detection of auditory pulse
trains. J. acoust. Soc. Amer. 49, 1213—1216.
PRATT. С. С. (1930): The spatial character of high and low tones. J. expir. I
Psychol. 13, 278—285.
•PREIB1SCH-EFFENBERGER. R. (1966a): Die Schallokalisatlonsrahigkeit
des Menschen und ihre audjometrische Verwendung zur klinischen Disgnoslik,
Habflitationsschrift. Techn. Universilat Dresden.
PRE1BISCH-EFFENBERGER, R. (1966b): Zur Method* der Rlchtungs-
audiomelrie: Prufung der Schallokalisationsfahigkelt durch eleklroakustiscbe Ver-
zogerungskelte Oder Messungen 1m frelen Schallfeld? Arch. klin. u. exp. Ohren-
Nasen-Kchlkoprheilk. 187. 588—592.
PREYER. W. (1887): Die Wahrnehmung der Schallrlchtung mittels der Bo-
gengange. PflDgers Arch. 40. 586—619.
PURKYNE (1859): Zumeist zitiert nach elnem Referat von Eiselt in der Vter-
teljahresschrin fur praklische Hellkunde Med. Fak.. Prag 17 (1860).
RAAB, D. H. (1961): Forward and backward masking between acoustic ,
clicks. J. acoust Soc. Amer. 33. 137—139.
RAIHNER. L. R, LAURENCE. С L., DURLACH. N. 1. (1966): Furlher
results on binaural unmasking and the EC-Model. J. acousL Soc. Amer. 40, 62—70.
RAUCH, M. (1922): Dber die Lokalisation von Tonen und ihre Beeinflus-
sung durch Reizung der Vestibularis. Monalsschr. Ohrenhcilk. 56. 176—162.
210
i
LORD RAYLEIGH (1877): Acoustical observations. Phil. Mag. 3, 6th Series.
456—464.
LORD RAYLEIGH (1904): On the acoustic shadow of a sphere. Phil.
Transact. Roy. Soc. London 203 A, 87—99, auch: The Iheory оГ sound. McMillan,
London 1929.
LORD RAYLEIGH (1907): On our perception of sound direction. Phil. Mag.
13. 6th Series 214—232.
REICHARDT. W., SCHMIDT, W. (1966): Die horharen Stufen des Raumeln-
drucks bei Musik. Acustlca 17, 175—179.
REICHARDT, W. (1968): Grundlagen dcr technischen Akustik. Akademlsche
Verlagsgesellschalt, Leipzig.
REICHARDT. W.. HAUSTEIN. B.-G. (1968): Zur Ursache des Eflektes der
„lm-Kopr-Lokalisation". Hochfrequenztechn. u. Elektroakustik 77, 183—189.
RESCHKE. M F.. PARKER, D. E., von GIERKE. M. E. (1970): Stimulation
of the vestibular apparatus In the Guinea ptg by stalic pressure changes: Head
and eye movemenls. J. acoust. Soc. Amer. 48. 913—923.
RETJO, H. (1938): Reizen die Schallwclien auch den statischen A p pa rat?
Monatsschr. Ohrenhellk. 72. 34—39.
RIMSKI-KORSAKOV, A. V. (1962): Correlation of binaural noise signals
and sound image localization. 4th Int. Congr. on Acoustics, Copenhagen, H 57-
ROBINSON. D. W., WHITTLE, L S. (1960): The loudness of direclional
sound fields. Acustica 10, 74—80.
ROBINSON. D. E.. JEFFRESS. L. A- (1963): Effecl оГ varying the inle-
raural noise correlation on the detectabllity of tonal signals. J. acoust. Soc.
Amer. 35. 1947—1952.
ROBINSON. С E., POLLACK. I. П971): Forward and backward masking
testing a discrete perceplual-moment hypothesis In audition. J. acoust. Soc
Amer. 50, 1512—1519-
ROBINSON, D. E., JACKSON, С S. (1972): Psychophysical methods. In:
TOBIAS. J. V. (Hrsg.): Foundations of modern auditory theory, Bd. 2. Academic
Press. New York, 99—128.
ROFFLER, S. K-. BUTLER. R. A. (1968a): Localization of tonal stimuli In
the vertical plane. J. acoust. Soc. Amer. 43, 1260—1258.
ROFFLER, S. K-. BUTLER. R. A. (1968b): Factors thai influence the
localization оГ sound in the vertical plane. J. acoust. Soc Amer. 43. 1255—1259.
ROSENZWEIG. M R., ROSENBLITH. W. A. (1950): Some
electrophysiological correlates ol the perceplion of successive clicks. J. acoust. Soc. Amer. 22,
678—880.
• ROSENZWEIG, M R. (1961): Development of research on the
physiological mechanism оГ auditory localization. Psychol. Bull 58, 376—369
ROSER, D. (1960): Die zentralen Vorgange belm Richtungshoren. Arch.
Ohren-Nasen-Kehlkopfhellk. 177, 57—72.
• ROSER, D. (1965): Schallrichtungsbestimmung bel krankhaft verandertcm
Gehor. Dissertation Techn. Hochschule Aachen.
ROSER, D. (1966a): Das Richtungsgehor des Schwerhorigen. Z. Laryngol.
Rhlnol. Otol. 45, 423—440.
ROSER, D. (1966b): Die Lokelisationsempflndung des Schwerhorigen bel
Stereophonie. Arch. klin. u. exp. Ohren-Nasen-Kehlkopfhellk. 187, 599—605.
ROSER, D. (1966c): Der ElnftuB der Entfeinung auf das Richtungshoren.
Arch, klin, u. exp. Ohren-Nasen-Kehlkopfheilk. 186, 366—364.
ROSER. D. (1969): Die Richtimgsempfindlichkelt fur Schall innerhalb der
Mediariebene. Arch. klin. u. exp. Ohren-Nasen-Kehlkopiheilk. 194, 473—477.
ROSS. S. (1968): Impedance at the eardrum middle-ear transmission and
equal loudness. J. acoust. Soc* Amer, 43, 491—505.
ROWLAND, R. С J.. TOBIAS, J. V. (1967): Interaural Intensity dllference
Hmen. J. Speach and Hearing Res. 10, 745—758.
RYAN, Т. А-, SCHEHR, F. (1941): Influence of eye movement and position
on auditory localization. Amer. J. Psychol. 54, 243—262.
SAKAI, H., 1NOUE, T. (1968): Lateralization of high-frequency complex
stimuli. 6lh lnt Congr. on Acoustics, Tokyo. Report A—3—9.
14* 211
SANDEU Т. Т.» TEAS, D. О, FEDDERSEN, W. E.» JEFFRESS, L. A
(1956): Localization of sound from single and paired sources. J. acoust Soc.
Amer. 27. 842—852.
McSAYERS, B. A., CHERRY. E. С (1967): Mechanism of binaural fusion In
the hearing of speech. J. acousl. Soc. Amer. 29, 973—987.
McSAYERS, В А. (1964): Acoustic-image lateralization judgement with
binaural tones, J. acoust. Soc Amer. 38, 923—926.
McSAYERS. B. A.. TOOLE. F. E. (1964): Acoustic-image lateralization
judgements with binaural transients, J. acoust Soc. Атет. 38,1199—1205.
McSAYERS, B. A., LYNN. P. A. (1968): Interaural amplitude effects In
binaural hearing. J. acoust Soc. Amer. 44, 973—978.
SCHAEFER, K. L. (1890): Zur lnterauralen Lokalisatlon dlotlscher Wahr-
nehmungen. Z. Psychol, u. Physiol. Slnnesorg. I. 300—309.
SCHELHAMMER. G. С (1684): De audltu liber, unus. Lugdunl Batavorum.
Zitlert nach VON BEKESY, 1960.
SCHENKEL. K. D. (1954): Dber die Abhangigkeil der Mithorschwellen von
der inlerauralen Phasenlage des Teslschalls. Acustica 14. 337—346.
SCHENKEL. K- D. (1966): Die Abhangigkeil der beldohrlgen Milhorschwel-
ien von der Frequenz des Testschalls und vom Pegel des verdeckenden Serial les.
Acusllca 17, 345—356.
SCHENKEL, K- D. (1967a): Die beldohrigen Mithorschwellen von Impulsen.
Acustica 16, 38—48.
* SCHENKEL, K. D. (1967b): Accumulation theory of binaural-masked
thresholds. J. acoust Soc. Amer. 41. 20—30.
SCHERER, P. (1959): Dber die Ortungsmogiichkeit verschledener slereopho-
nlschcr Aufnahmeverrahren. Nachrlchtentecnn. Fachber. 15, 36—42.
SCHERER. P. (1966): Dber den Elnflufi glelch- und gegenphasiger
Rauminformatlon In belden Slereokanalen. Ber. 7. Tonmeislertag. K6in. Heraus-
geber WDR Koln.
SCHiRMER. W. (1963): Die Richtcharakteristlk des Ohres. Hochh-equenz-
techn. u. Elektroakustik 72, 39—48.
SCHIRMER. W. (1966a): Die Veranderung der Wabmehmbarkettsschwelle
eines kunslllchen ROckwurres bel kopfbezuglicber stereophoner Obertragung.
Hochfrequenzlechn. u. Elektroakustik 75, 115—123.
SCHIRMER, W. (1966b): Die Unlerscheldbarkelt von Horerplatzen mitlels
kopjbezuglicher stereophoner und monophoner Obertragung. H осп f requenz tech n.
u. Elektroakustik 75, 181—164.
SCHIRMER, W. (1966c): Zur Deutung der Dbertragungsfehler bel kopfbe-
zuglicher Stereophonic Acustica 17, 228—233.
SCHMIDT. P. H.. VAN GEMERT, A. H. M., DE FRIES, R. J- DUYFF, J. W.
(1953): Binaural threshold for azimuth difference. Acla Physiol, et. Pharmacol
Nederi. 3, 2—18.
SCHODDER. G- R- (1956a): Dber die Vertellung der energiereichen ROirk-
wurfe in Salen. Acustica 6, 445—465.
SCHODDER, G. R. (1956b): Vortauschen eines akustlschen Raumeindrucks.
Acusllca 6. 482—488.
SCHROEDER, M. R. (1958): An artificial stereophonic effect obtained from
a single audio signal. J. Audio Engrg. Soc. 6, 74—79.
SCHROEDER, M R (1961): Improved quasl-stereophony and "colorless"
artificial reverberation. J. acoust. Soc Amer. 33, 1061—1064.
SCHUBERT. E. D.. SCHULTZ, M. С (1962): Some aspects on binaural
signal selection. J. acoust. Soc. Amer. 34, 844—849.
SCHUBERT, E. D., WERNICK. J- (1969): Envelope versus microstructure
In Ihe fusion of dlchotic signals. J. acoust. Soc. Arrer. 45, 1525—1531.
SCHUBERT, P. (1966): Wahrnehmbarkcit von Einzelruckwurfcn bei Musik.
Eleclro-Acoustlque 10, 39—44.
SCHDSSLEK, H. W. (1958): Dber das Abtasltheorem und seine Anwendung
zur Berechnung von Speklralfunktionen aus ZeitFunktlonen und umgekehrt
Disserts t ion Techn. Hochschule Aachen.
212
SCHUSTER, К- (1936): Messung von akustlschen Impedenzen durch Vi.r-
glelch. Elektr. Nachrichtentechn. 13, 164—176.
SCHWARZ, L. (1943): Zur Theorle der Beugung elner ebenen Schallwelle
an einer Kugel. AkiuL Z. 8, 91—117.
SCHWARZE. D. (19БЗ): Die Lsutstarke von Gaufitonen. Dissertation Berlin.
SCHWARZKOPF, J. (1962a): Verglelchende Physlologle des Gehors und der
LautauBerungen. Fortschr. Zoolog. 15, 213—336.
• SCHWARZKOPF, J. (1962b): Die akustlsche Lokalisation bel Tieren. Er-
gebnisse der Blologie t5, 136—176.
SCHWARZKOPF, J. (1968): Die Verarbeitung von akustischen Nachrlchlen
Im Gehlrn von Tieren verschiedener Organisallonshohen. Arbeltsgcm- Forsch.
Nordrbein Westfalen, Heft 195, Westdeutscher Veilag, Koln.
SEASHORE, С. Е. (1899): Localization of sound In the median plane. Univ.
of Iowa Stud. Psychol. 2, 46—54.
SERAPHIM, H. P. (1961): Ober die Wahrnehmbarkeit raehrerer ROckwurfe
von Sprachschall, Acustica II. 60—91.
SERAPHIM, H. P. (1963). Raumakusllsche Nacbbildungen mit elektroakus-
tischen Hilfsmilteln. Acustica 13. 75—65.
SHANNON. C. (1949): Communication tn the presence оГ noise Proc lnsl
Radio Engrs. 37, 10—21.
SHAW, E. A. G., PlERCY, J. E- (1962): Physiological noise In relation to
audiometry. J. acoust. Soc. Amer. 34, 745.
SHAW, E. A. G. (1958): Earcanal pressure, generated by a free sound field.
J. acoust. Soc. Amer. 39. 465—470.
SHAW, E. A. G., TERANISHI, R. (1968): Sound pressure, generaled in an
externalear replica and real human ears by a nearby sound source. J. acoust.
Soc. Amer. 44, 240—249.
SHUTT, С Е. (1896): Experiments In judging Ihe distance of sound.
Kansas Univ. Quart. 7, 9—16.
SIEGEL, S. (1956): Nonparametrlc statistics for the behavioral sciences.
McGraw-Hill Book Co., New York.
SIMPSON, M. (1920): Experiments In binaural phase difference effect with
pure tones. Phys. Rev.. Ser. II, 15, 421—424.
SIVIAN, L. J., WHITE. S. D. (1933): On minimum audible sound lie Ids. J.
acousl. Soc. Amer. 6, 288—321.
SIXTL, F. (1967): Mefimethoden In der Psychologic J. Beltz, Welnheim.
SKUDRZYK. E. (1954): Die Grundiagen der Akustik. Springer-Verlag. Wien.
* SNOW, W. (1953): Basic principles of stereophonic sound. J. Soc. Mot.
Plct. Telev. Engrs. 61. 667—589.
SNOW, W. B. (1954): Effects of arrival time on stereophonic localization.
J. acoust. Soc. Amer. 28, 1071—1074.
SOBOTTA, J., BECHER. H. (1963): Atlas der Anatomie des Menschen, 16.
Auilage, 3- Teil. Urban & Schwarzenbcrg, Munchcn.
VAN SOEST, J. L. (1929): Rich tun gshooren bij sinusvormlge geluidstrillin-
gen. Physica 9, 271—282.
S0HOEL. Т.. ARNESEN, G., GJAVENES, K. Y. (1964): Sound localization
In free field and intersural threshold effects. Acta oto-laryngol. Suppl. 188.
SOMERVILLE. Т., GILFORD, С L. S.. SPRING, N. F., NEGUS. R. D. M.
(1966): Recent work on the efFecls of reflectors In concert halls and musik
studios. J. Sound and Vibr. 3. 127—134.
SONDHI, M. M., GUTTMAN, N. (1956): Width of spectrum effective in the
binaural release of masking. J. acoust. Soc. Amer. 40, 600—606.
SONE, Т., EBATA, M., TADAMOTO. N. (1968): On the difference between
localization and lateralization. 6th Int. Congr. on Acoustics, Tokyo, A—3—6.
STARCH, D.. CRAWFORD, A. L. (1909): The perception ol the distance of
sound. Psychol. Rev. 18, 427—430.
STEFAN IK I. A. (1922): Da che dlpende 11 gludlzlo sulla direzione del suono.
Arch. ital. oto-rino-laringol. 33, 155ff, zitiert nach ROSER (1965).
STEINBERG, J. C, SNOW, W. B. (1934): Physikal factors. Bell Syst. tecb.
J. 13, 246—258.
213
STEINBERG, K. D. (1967): Richtungshoren bel cerebralen Prozessen. Arch.
Win. u. exp. Ohren-Nasen-Kehlkopttiellk. 188. 438—442.
STEINHAUSER, A. (1877): Die Theorien des binauialen HBrens. Arch.
Ohren-Nasen-Kehlkopfheilk. 12, 62—56.
STEINHAUSER, A. (1879): The theory of binaural audillon. Phil. Mag. 7.
181—197.261—274.
STENZEL, H. (1938): Ober die von elner starren Kugel hervorgerufene
Storung des Schallfeldes. Eleklr. Nachrichtentechn. 15. 72—78.
STEVENS, S. S., NEWMAN, Е- В. (1936): The localization of actual
sources of sound. Amer. J. Psychol. 48, 297—306.
• STEVENS. S. S., DAVIS. H. (1938); Hearing, lis psychology and
physiology. J. Wiley & Sons, New York.
STEVENS. S. S. (1951): Handbook of едре|1теп1а1 psychology. J. Wiley &
Sons. New York
STEVENS. S. S. (1958): Problems and methods of psychophyslcs. PsychoL
Bull. 55. 177—195.
STEVENS. S. S., GUIRAO, M. (1962): Loudness, leciprocality and partition
scales, J. acoust. Soc. Amer. 34, 1466—1471.
STEWART, G. W. (1911): The acoustic shadow of a rigid sphere with
certain applications in architectural acoustics and audition. Phys. Rev. 33,
467—479.
STEWART. G. W. (1914): Phase relations In the acoustic shadow of a rigid
sphere. Phys. Rev.. II, Ser. 2. 252—258.
STEWART. G. W. (1916): Certain cases of the variation of sound Intensity
with dislance. Phys. Rev., II, Ser. 7, 442—446.
STEWART. G. W. (1917): The theory of binaural beats. Phys. Rev., II. Ser.
«. 514-528.
STEWART. G. W. (1920): The funcllon оГ intensity and phase In the
binaural location of pure lones. Phys. Rev., II. Ser- 15, 248, 425—431, 432—445.
STILLER, D. (1960): Lokalisationsvermogen. Hochfrequenztechn. u. Elek-
troakusUk 71, 78.
STRATTON (1867): Psychologic Rev. 4, zltlert nach GDTTICH (1937).
STUMPF, С (1905): Differenztone und Konsonanz. Z. PsychoL39.269—283.
STUMPP, H. (1936): Experimentalbeitrag zur Raumakustik. Belhefle Ge-
sundheilsing., Relhe II. H. 17.
SUCHOWERSKY1. W. (1969): Instllut IQr Elektroakustlk, Techn. Hochschu-
le Munchen, personliche Milteilung Dber cine Studienarbeit.
TARNOCZY, TH. (1958): Cber den VoTwarts-Ruckwarts-Eindruck. Acusti-
ca 8, 343.
TAYLOR. M. M., CLARKE. D P. J. (1971): Monaural detection with contra-
laleral cue (MDCC), II. Ir.leraural delay of cue imd signal. J. acoust. Soc. Amer.
49. 1243—1253.
TEAS, D. С (1962): Lateralization of acoustic transients. J. acoust. Soc.
Amer. 34. 1460—1465.
THOMPSON, P. O.. WEBSTER, J. С (1963): The ellect of talkeT-llstenei
angle on word lntelleglbility. Acuslica 13, 319—323.
THOMPSON. S. P. (1877; 1878; 1881): On binaural audition. Teile, I. II.
111. Phil. Mag.. 5th Ser.. 4. 274—277; 6. 383—391; 12, 351—355.
THOMPSON, S. P. (1879): The "pseudophone". Phil. Mag.. 6th Ser, 8,
385—39a
THOMPSON, S. P. (1882): On the function of the two ears In the
perception of space. Phil. Mag.. 5th Ser.. 13, 406—418.
THURLOW, W. R-. ELFNER. L. F. (1969): Pure-tone cross-ear
localization ejects. J. acoust. Soc. Amer. 31. 1606—1608.
THURLOW. W. R.. MARTEN, A. E. (1962): Perception ol steady and inter-
mitlenl sound with allernatlng noise-burst stimuli. J. acoust. Soc. Amer. 34,
1853—1858.
THURLOW. W. R.. RUNGE. P. S. (1967): Effects of Induced head
movements on localization of direcl sound. J- acoust. Soc Amer. 42, 480—487, 1347.
214
THURLOW, W. R.. MANGELS. J. W-. RUNGE, P. S. (1967): Head
movements during sound localization. J. acoust. Soc. Amer. 42. 489—493, 1347.
THURLOW. W- R., MERGENER, J. R. (1971); Effect of stimulus duration
on localization of direction of noise stimuli. J. Speech and Hearing Res. I3P
826-838.
TOBIAS. J. V., ZERLIN, S. (1959): Lateralization threshold as a function el
stimulus duration. J. acoust. Soc. Amer. 31, 1591—1594.
TONNDORF, J. et al. (1966): Bone conduction (A collection of seven
papers). Acta oto-laryngol. Suppl. 213.
TONNDORF. J.. KHANNA, S. M. (1970): The role of tympanic membrane In
middle ear transmission. Ann. oiolog., rhinolog.. laryngol. 79, 743—745.
TONNDORF, J. (1972): Bone conduction. In: TOBIAS, J. V. (Hrsg.):
Foundations of modern auditory theory. Bd. 2. Academic Press, New York, 195—238.
TONNING, F. M. (1970): Directional audlometrle, I. Directional white noise
audiometry. Acta oto-laryngol. 8Я 388—394.
TONNING, F. M. (1971): Directional audiometry, II. The Influence of
azimuth on the perception оГ speach. Acta oto-laryngol. 72, 352—357.
TOOLE. F. E., McSAYERS. B. A. (1965a): Lateralization judgements and
the nalure of binaural acoustic images. J. acoust. Soc. Amer. 37. 319—324.
TOOLE, F. E., McSAYERS, B. A- (1965b): Inferences of neural activity-
associated with binaural acoustic Images. J. acousL Soc. Amer. 37, 769—779.
TOOLE. F. E. (1967): In-head-locallzatlon of acoustic images. J. acoust.
Soc. Amer. 41. 1592.
TOOLE, F. E. (1969): Front-back-dlscrlminatlon in free-field sound
localization. J. acoust. Soc. Amer. 46, 125.
TOOLE, F- E. (1970): I n-head-locallzatlon of acoustic images. J. acoust
Soc. Amer. 48. 943—949.
TORICK, E. L.. Dl MATTIA. A.. ROSENHECK, A. J-. ABBAGNARO. L.A.,
BAUER. B. B. (1966): An electronic dummy lor acoustical tesling. J. Audi»
Engrg. Soc. 16. 397—403.
• TRIMBLE, О. С (1926): The theory of sound localization; A restatement.
Psychol. Rev. 35. 515—523.
TRIMBLE, О. С (1934): Localization of sound in the anterior-posterior and
vertical dimensions of "auditory" space. Brit. J. Psychol. 24, 320—334.
TRINCKER, D., PARTSCH. С J. (1957): Relzfolgestrome am Bogengang
des Meerschweinchens. Pfliigers Arch. 266, 77—78.
TROGER, J. (1930): Die Schaliaufnahme durch das aufiere Ohr. Phys. Z.
31. 26—47.
TULLIO. P. (1929): Das Ohr und die Entstehung von Spracbe und Schrift.
Urban & Schwarzenberg, Berlin.
UNBEHAUEN. R. (1969): Systemtheorie. R. Oldenbourg-Verlag. MOnchen.
UPTON. M. (1936): Differential sensitivity in sound localization. Proc. Nat
Acad. Sci. 22, 409—412.
URBANTSCHITSCH. V. (1889): Zur Lehre von den Schallempflndungen.
Pflugers Arch. 24, 574—595.
VAN DE VEER, R. A. (1957): Enlge onderzoekingen over het rlchtungs-
hoeren. Dissertation Universltat Amsterdam.
VEIT, I. (1971). Das binaurale Horen mit Knochenleitungshorern und seine
prakllve Verwendbarkeit IDr Knochenleitgerate. Dissertation Techn. Hochschule
Aachen.
VE1TS, С (1936): Horraummessung be] elnem Elnohrlgen. Z. Hals-Nasen-
КеЫкорШеНк. 39, 94—100.
VERMEULEN. R. (1956): Stereo-reverberation. Philips techn. Rev. 17.
258—266.
VERMEULEN, R. (1958): Stereo-reverberation J. Audio Engrg. Soc, 6
124—130.
VILLCHUR, E. (1969): Free-fleld-calibratlon of earphones. J. acoust. Soc
Amer. 46, 1526—1534.
VOELCKER. H. (1966): Towards a unified theory ol modulation. Proc. Inst.
Elect Electron. Engrs. 54. 340—353. 735—755.
215
WAETZMANN. E., KEIBS. L. (1936a): Theoretlscher und experimenteller
Vergleich von HorschweHenrnessungen. Akust. Z. I, 3—12.
^VAETZMANN. E.. KEIBS. L. (1936b): Horschwellenbestlmmungen rait dem |
rhermophon und Messungen am TrommelfelL Ann. Phys. Lpz., 6. Folge, 28,
141—144.
WAGENER, B. (1971): Raumliche Vertellungen der Horrichtungen In syn-
helischen Schallfeldern. Acustica 26, 203—219.
WALLACH. H. (1938): Dber die Wahrnehmung der Schallrichtung. Psychol,
-orsch. 22, 238—266.
WALLACH, 11. (1940): The r61e of head movements and vestibular and
visual cues in sound localization. J. exper. Psychol. 27, 339—368.
WALLACH. H. (1949): On sound localization. J. acoust. Soc Amer. 10,
•70—274.
WALLACH, H.k NEWMAN. E. В., ROSENZWEIG. M. R. (1949): The prece-
lence effect in sound localization. Amer. J. Psychol. 57, 315—335.
WARNCKE, H. (1941): Die Grundlagen der raumbezuglichen stereophonl-
ichen Dbcrtragung im Tonfilm. Akust. Z. 6, 174—188.
WARREN. R. M (1963): Are loudness judgements based on distance esti-
nales? J. acoust. Soc. Amer. 35, 613—614.
WEBSTER, F. A- (1951): The Influence of lnteraural phase on masked
hresholds. J. acoust. Soc. Amer. 23, 452—462.
WENDT, K. (1959): Die Wortverstandlichkeit bel zwelohrigem Horen. Nach-
ichlentechn. Fachber. 15, 21—24.
WENDT, K- (1960a): Versuche zur Ortung von lntensltatsstereophonle.
7requcnz 14, 11—14.
WENDT, K. (1960b): Die Oberlragung der Rauminformalion Rundfunk-
echn. Mill. 4. 209—212.
* WENDT. K. (1963): Das Richtungs horen bel der Cberlagerung zweler
ichallfelder bei Intensllats- und Laufzellstereophonie. Dissertation Techn. Hoch-
chule Aachen.
WENDT, К. (1964): Das Richtungs horen bel Zwelksnal Stereophonic. Rund-
unktechn. Mitt. 8. 171—179.
WERNER. H. (1922): Erscheinungsformen gebundener Intensltat. Z. Psy-
hol. u. Physiol. Slnnesorg. Erganzungsbd. 10, 58—94.
WETTSCHURECK. R- (1971): Dber Unterschiedsschwellen beim Richtungs-
oren In der Medianebene. Gemeinschaftstagung fur Akustik und Schwingungs-
schnik, Berlin 1970. VDI-Verlag, Dusseldorf. 385—388.
WH1GHTMAN, F. L. (1969a): Binaural masking with sine-wave maskers.
. acoust. Soc. Amer. 45, 72—78
WHIGHTMAN, F. L. (1969b): Masking level dilferences with narrowband
oise maskers. J. acoust Soc Amer. 45, 335.
WHITFIELD, I. C. (1970): Central nervous processing in relation to spatio-
?mporal discrimination of auditory patterns. In: PLOMP, R.. SMOOREN-
HJRG. G. F. (Hrsg.): Frequency analysis and periodicy detection in hearing,
.. W. Sijthorr. Leiden, 136—152.
WH1TWORTH, R. H.. JEFFRESS, L. A- (1961): Time versus intensily in
1e localization of tones. J. acoust. Soc Amer. 33, 925—929.
WIENER. F. M.. ROSS. D. A. ((946): Tbe pressure dislribution In the audl-
ory canal in в progressive sound field. J. acoust. Soc. Amer. 18, 401—406.
WIENER. F. M. (1947): On the diffraction of a progressive sound wave by
le human head. J. acoust. Soc. Amer. 19, 143—I4C.
W1GHMAN. E. R., FIRESTONE. F. A. (1930): Binaural locallzallon of pu-
? tones. J. acoust. Soc. Amer. 2, 271—280.
W1LBANKS, W. A-, WHITMORE, J- K. (1968): Detection of monaural slg-
als as a funclion of interaural noise correlation and signal frequency. J. acoust.
oc. Amer. 43, 785— 797.
WHKENS, H.. PLENGE, G.. KDRER, R. (1971): Wiedergabe von kopfbe-
Dgenen stereophonen Signalen durch Lautsprecher. Convenlion '71, Audio
ngrg. Soc. Koln.
If)
WILKENS, 11. (1971a): Subjektive Ermittlung del Rlchtcharakteristik des
Koples und einer kopfbezogenen Aufnahme und Wiedergabcanordnung. Gemem-
fchaflslagung fur Akustik und Schwlngungstechnik. Berlin 1970, VDi-Verlag,
Dusseidorf. 407—410.
WILKENS. H. (1971b): Beurteilung von Raumeindrucken verschiedener
Horerplatze mittefs kopfbezogener Stereophonie. 7th Int. Congr. on Acoustics,
Budapest, 24 S 5.
WILKENS. H. (1972): KopfbezOgliche Stereophonie, ein Hllfsmittel fOr
Vergleich und Beurteilung verschiedener Raumeindruckc. Acuslica 26, 213—221-
VON WILMOWSKY, H. J. (1960): Dynamische Vorgange belm Richtungs-
hcren. Z. Naturforsch. (A), 132— 135.
WILSON. H A.. MYERS. С S. (1908): The influence of binaural phase
dlflerences in the localization of sound. Brit. J. Psychol. 2, 362—386.
W1TTMANN, J. (1925): BeitrSge zur Analyse des Horens bei dlchotischer
Relzaufnahme. Arch. ges. Psychol, 51. 21—122.
• WOODWORTH, R. S.. SCHLOSBERG, H. (1954): Experimental
psychology. Holt Verlag, New York.
WRIGHT, H. N. (1960): Measurement of perslimulatory auditory adaptation-
J. acoust. Soc. Amer. 32, 1558—1667.
YAMAGUCH1. Z-. SUSHI, N. (1956): Real ear response оГ recievers. J.
acoust. Soc Japan 12, 8—13, zitiert nach SHAW und TERAN1SH1 (1967).
YOST. W. A., W1GHTMAN, F. L, GREEN, D. M. (1971): Lateralization of
filtered clicks. J. acoust. Soc. Amer. 50, 1526—1631.
YOUNG. P. T. (1931): The role of head movements In auditory localization.
J. exper. Psychol. 14, 95—124.
ZERLIN. S. (1959): The lnteraural time disparity threshold as a funcllon of
interaural correlation. J. acoust. Soc. Amer. 31, 127.
ZW1CKER. E.. FE1 DTKELLER. R, (1967): Das Ohr als Nachrichtenemplan-
gcr. S. llirzel Verlag. Slultgart.
ZWICKER E. (1968): A model describing temporal effects In loudness end
threshold. 61h Int. Congr. on Acoustics, Tokyo. A—3—4.
ZWISLOCKI. J., FELDMAN. R. S. (1956): Just noticible differences in di-
chotic phase. J. acoust. Soc. Amer. 28, 860—864.
ZWISLOCKI. J. (1957a): Some impedance measurements on normaf and
pathological ears. J. acoust. Soc. Amer. 29, 1312—1317.
ZWISLOCKI, J. (1957b): Some measurements of the Impedance al the
eardrum- J. acoust. Soc. Amer. 29, 349—356.
* ZWISLOCKI. J- (1962): Analysis of the middle-ear funcllon. Part I. Inpul
Impedance. J. acoust. Soc. Amer. 34. 1514—1532.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Адаменко Б. А. Некоторые результаты исследования субъективной
локализации кажущегося источника звука при временном сдвиге сигналов. —
Вопросы радиоэлектроники. Техника радиовещательного приема и акустики.
Сер. V111, 1967, вып. 1, № 4, с. 46—60.
Альтман Я- А. Локализация звука Л.; Наука, 1972.
Аскииазн Г. Б., Минлибаев 3. Н. Экспериментальное исследование
качества чвучгтт псевдостереофоннческих систем радиовещания.— В кн.:
Стереофония. М-: Связь. 1964, с. 74—86.
Белкин Б. Г. Заметки о стереофонии —Труды НИКФИ, 1970, вып. 56,
с 5—27.
Гаклин Д. И- Стереофоническая авукопередача.— В ки: Стереофония
М : Связь, 1964. с 4—45.
Исследование особенностей слухового восприятия стереофонических пере-
дач/Геиэель Г. Си, Бабуркик В. H.t Богачева А. А., Федотов М А. — Труды
>чебных институтов связи, 1964, вып. 22, с. 107—118.
Горон И. E.t Гученко В. П-, Постникова О. А. Исследование качественных
показателей двухканальних стереофонических систем. — В кн.: Стереофония
М: Связь, 1964, с 86—100
Индлин Ю. А. Обнаружение сигнала в пснхоакуствке. — Акустический
журнал, вып. 1, 1977.
Индлин Ю. А. Модель различения и закон Вебера. — Вопросы
психологии. 1976, № 4, с 114—123.
Ковалгин Ю. А. Влияние ннтенсивностной разности на восприятие
стереофонических сигналов.— Вопросы радиоэлектроники. Техника
радиовещательного приема и акустики. Сер. V111, 1967, вып. 2, с* 84—93.
Ковалгин Ю- А-, Борнсснко А. В., Гензель Г. С. Акустические основы ве
шаннк. М-: Связь, 1977.
Лабутин В. К-, Молчанов А- П- Слух и анализ сигналов. М.: Энергия, 1967.
Лабутин В. К», Молчанов А. П. Модели механизма слуха. М: Энергия.
1973.
Любннскнй И. А-, Позин Н. В. Моделирование процесса переработки нн-
формапнн о частоте и интенсивности звукового сигнала в слуховой системе.—
В кн.: Механизмы слуха. Л.: Наука, 1967, с. 209—221.
218
Манькоккнй В. С. О локализации кажущегося источника звука при двух*
канальной стереофонической передаче.— Акустический журнал, 1959, т. 5,
выл. 2, с. 176—183.
Тагер П. Г. Стереофонический эффект при двухкаиалъной передаче.—
Труды НИКФИ, 1957, вып. 12/22. с. 67—111.
Тагер П. Г, Локализация кажущегося источника звука на один
громкоговоритель двухкаиалъной синфазной стереофонической системы. — Труди
НИКФИ, М-: 1959, вып. 28. с 15—35.
ФурДусв В. В. Стереофония и многоканальные звуковые системы. М:
Энергия, 1973-
Хоег В., Шгайнке Г. Основы стереофонии, М. Связь, 1975.
Цвнкер Э-№ Фельдкеллер Р. Ухо как приемник информации. М_: Связь. 1971-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие к русскому изданию 3
Предисловие . ....<,..,*,.,,. 4
1 - Введение * . . , . . , . ♦ 6
1.1. Слуховые ощущения и акустическое пространство ..,-,. 6
1.2. Исследованная система ..__.., ...... 8
1 -3„ Методика исследований 14
1.3.1. Психометрические методы . 14
1.3.2. Сигналы и звуковые поля . 19
13.3. Акустические зонды 25
2. Пространственный слух в случае одного источника . 28
2.1. Локализация и ее размывание , 29
2.2. Звуковое поле у обоих ушей ♦ ♦ 37
2-2.1. Распространение з»ука в слуховом канале 39
2.2.2. Ушные раковины и влияние формы головы 45
2.2.3. Функции передачи наружного уха 56
2.3. Оценка идептнчлых ушных сигналов ...-..., 68
2.3.1. Направленность слуха в медианной плоскости 71
2.3.2. Локализация по глубине и локализация свнутри головы» . . 83
2.4. Оценка слухом различных ушных сигналов , 97
2.4.1. Бинауральиые временные различия 98
2.4 2. Бинауральиые разности уровня 108
2.4.3. Взаимодействие временных и амплитудных бинауралъных
различий ... 113
2.5. Дополнительные параметры ,,.,_.,._,,, 122
2.5.1. Моторные модели слуха 122
2.5.2. Костная, зрительная, вестибулярнаи и тактильная теории слуха 130
3 Пространственный слух при нескольких источниках звука и в
закрытых помещениях 136
Стр.
3.1. Два источника когерентных сигналов . . . . . 137
3.1.1. Локализация суммы 138
3-1.2. Закок первой волны * . . , _ 150
3-1.3. Подавление прямого звука , . 160
32. Два источника звука с частично-когерентны ми клн иекогерент-
нымк сигналами . 161
3.2.1- Влкякые коэффкциента когерентности 164
3-2.2. Бкнауральное распознавание снгкалов 175
3.3. Пространственные свойства слуха в звуковых полях при
источниках звука более двух 184
Спксок лктературы 196
Дополнительный список лктературы ....,.-. 218
Издательство «Энергия» в серии МРБ выпустит в 1979 г.:
Фролов В. В. Радиотехнические игры и игрушки.—
7,5 л. —60 к.
Борисов Е. Г. Малая бытовая электроника. — 3,5 л.—
25 к.
Крупииии И. Т. Стереофонические магнитофоны
«Вильма-302», «Тоиика-310».— 4 л.— 30 к.
Яиоаский Е. Б. Магнитофоны «Весна-305»,
«Весна-306».—4 л.—30 к.
Кокачев В. П. Миогодиапазониие любительские
приемники.—10 л. — 75 к.
Баскир И. Н. Блоки разверток и синхронизации на
микросхемах. — 4,5 л. — 35 к.
Капчннский Л. М. Телевизионные антенны. — 10 л.—
75 к.
Медведовский Д. С, Гузевич О. Н.
Электромузыкальные щипковые инструменты.— 10,5 л. — 80 к.
Издательство «Энергия» в серии МРБ
готовит к изданию в 1980 г.:
Диоды н тиристоры/Чернышев А. А., Иванов В. И.,
Галахов В. Д. и др.; Под ред. А. А. Чернышева —
14 л. —1 р.
Марченко А. Н. Переменные резисторы. — 4 л. — 30 к.
Новоселов Л. Е. Карманные транзисторные
приемники: (Справочное пособие).— 10,5 л. — 75 к.
Транзисторы/Чернышев А. А., Иванов В. И.,
Галахов В. Д. н др.; Под ред. А. А. Чернышеаа.—12 л.—
90 к.
Васильеа В. А., Веневцев М. К. Транзисторные
конструкции сельского радиолюбителя. — 8,5 л. — 60 к.
Козлов И. А. Четырехканальный усилитель.—5,5 л.—
40 к.
Путятин Н. Н. В помощь начинающему
радиолюбителю.— 10,5 л. — 80 к.
Бор и о во л о ко в Э. П., Борисов В. Г., Казанский И. В.
«Радио» — радиолюбителям. — 20 л.— 1 р. 50 к.
Фишер Дж., Гетлаид Б. Электроника от теории к
практике: Пер. с англ. — 20 л. — 2 р. 70 к,
Назаров С. В. Транзисторные стабилизаторы
напряжения. — 6 л. — 45 к.
Гумеля Е. Б. Любительские транзисторные
приемники. — 6,5 л. — 50 к.
Плотников В. В. Аппаратура радиоуправления
моделями.— 3 л. — 25 к.
Ельяшкевич С. А. Неисправности и настройка
цветных телевизоров. — 21 л. — 2 р.
Костыков Ю. В. Прикладное телевидение. — 4,5 л.—
35 к.
Кулешов А. В. Цветной телевизор из готовых
блоков. — 7 л. —50 к.
Лопатин К. Г. Как починить телевизор. — 6,5 л.—
50 к.
Паалов Б. А. Телевизионный прием в автомобиле.—
5.5 л. —40 к.
Шур А. А. Ближний и дальний прием телевидения.—
G л. — 45 к.
Брод кии В. М. Электропроигрывающие устройства.—
<) л,—65 к.
Козюренко Ю. И. Запись и перезапись магнитной
фонограммы.— 4 л. — 30 к.
Кинг Г. И. Руководство по звукотехнике: Пер. с
аигл. — 21 л. — 1 р. 40 к.
Черкунов В. К. Конструирование любительских
проигрывателей. — 8,5 л. — 60 к.
Дудич И. И. Малогабаритные измерительные
приборы. — 8 л. — 60 к.
Соболевский А. Г. Измерения при настройке
радиоаппаратуры. — 10,5 л. — 75 к.
ИЕНС БЛАУЭРТ
Пространственный слух
Редакторы Б. Г. Белкин, В- М. Горелик
Редактор издательстве Н, В. Ефимове
Художественный редактор
Д. И. Чернышев
Технический редактор К К Хотулева
Корректор М. Г. Гулина
ИБ № 2058
Сдано а набор 00. 12. 78 Подписано к лачатн 11. 04. 79
Формат 60X90^1 в Бумаг* типографская N9 1 Гарн.
шрифта литературная Печать высокая Усл. лач. л- 14, 0
Уч.-мзд. л 19,77 Тираж 20 000 »кз. Заказ KS 010 Цана
1 р. 40 к.
Издательстяо «Энергия», 113114, Москее, М-114.
Шлюзовая няб. 10
Владимирская типография аСоюзполиграфпрО^яи прн
Государственном комитата СССР по далям
издатель ста, полигряфии и книжной торговли
600000, г. Владимир. Октябрьский л рос пат. д. 7
Й.БЛАУЭРТ
ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ СЛУХ
5ы