Кодзасов, Кривнова - Общая фонетика

Глава 4. Восприятие речи

которых равна или близка их характеристической частоте. Максимальную чувствительность к сигналу имеют нейроны с частотами в области 1 000-4 ООО Гц, т. е. как раз в том ди­ апазоне, где находятся наиболее важные для речи частотные составляющие. Минимальные пороги чувствительности ос­ тальных нейронов значительно выше, особенно в области низких частот.

Еще одна особенность слухового спектрального анали­ за состоит в том, что частотная полоса возбуждения нейрон­ ного фильтра зависит от интенсивности сигнала: при боль­ ших интенсивностях ширина полосы увеличивается, особен­ но в сторону частот более низких, чем характеристическая частота нейрона. Для очень громких звуков это приводит к ухудшению частотной избирательности слуха.

При восприятии чистого тона в слуховом нерве возбу­ ждается пространственная область нейронов с центром, ко­ торый задается частотой возбуждающего тона. Размеры ак­ тивизированной области и относительная степень возбужде­ ния ее отдельных участков зависят как от частоты тона, так и от его интенсивности. В принципе, такой пространствен­ но-возбудительной реакции достаточно для получения ин­ формации о спектральном составе сложного звука, хотя, возможно, она будет несколько "размытой". Оказывается, однако, что в импульсной активности слухового нейрона со­ держится и более детальная информация о спектре возбуж­ дающего сигнала. Она заключена в длительности временных интервалов между последовательными импульсами возбуж­ дения, т. е. во временном рисунке импульсации нейрона. Как уже отмечалось, раздражителем для слухового нейрона является колебательный процесс, который вызван сигналом в той точке базилярной мембраны, где находится волосковая клетка, контактирующая с нейроном. Важным свойством нейрона является привязка генерируемых им импульсов к определенной фазе этого колебательного процесса. Чаще всего импульс возникает как реакция на максимальное по­ ложительное смещение соответствующей точки колеблю­ щейся мембраны. Благодаря фазовой привязке (англ. phase locking) временной рисунок импульсации нейрона, возбуж­ денного чистым тоном, характеризуется упорядоченностью: импульсы следуют друг за другом с временными интервала­ ми, которые близки либо периоду возбуждающего тона, ли­ бо его целочисленным произведениям (последнее имеет ме-

212

Глава 4. Восприятие речи

Рис. 4.10. Физический (а) и слуховой

(б) спектры синтезированного гласного [I]

216

Глава 4. Восприятие речи

ных программ при проведении спектрального анализа мож­ но выбрать такие характеристики фильтров, которые более близки к слуховым, чем наиболее распространенный в аку­ стической фонетике способ широкополосной фильтрации (с фильтром 300 Гц). В некоторых программах предусмотрена возможность получения кохлеаграмм (от лат. cochlea "улит­ ка") — спектрально-временных изображений сигнала, кото­ рые похожи на традиционные динамические спектрограм­ мы, но строятся с учетом устоявшихся и широко признан­ ных представлений о человеческом "спектроанализаторе".

Общие характеристики слуха и основные психоакустические шкалы

Реакция базилярной мембраны и волокон слухового нерва на физические параметры звуковых колебаний опре­ деляют важнейшие свойства человеческого слуха. К ним, с одной стороны, относятся абсолютная и дифференциальная чувствительность слуха к звуковым сигналам разной интен­ сивности и частоты, а с другой — общая оценка громкости и высоты звуковых сигналов.

Под абсолютной чувствительностью слуха понимается способность человека обнаруживать (просто слышать) звуки разной частоты и интенсивности. Дифференциальная чувст­ вительность слуха — это способность человека различать зву­ ки, которые имеют разную частоту и интенсивность. Для ис­ следования этих способностей обычно используют простые тональные сигналы (чистые Оценка чувствительности слуха к звукам конкретного диапазона частот осуществляется с помощью определения порогов слышимости (реакция на единичный стимул) или различения (реакция на два последо­ вательно предъявляемых стимула, отличающихся по одному физическому параметру — частоте или интенсивности). Для измерения абсолютных и дифференциальных порогов слуха применяют разные методы — психоакустические, основан­ ные на субъективных ответах испытуемых, и инструменталь­ ные, с помощью которых фиксируются электрические пока­ затели активности разных отделов слуховой системы.

Человек обладает большой абсолютной чувствительно­ стью к звуковым сигналам с разными физическими характе­ ристиками. Диапазон частот, которые доступны слуху взрос­ лого человека, охватывает звуки с частотами от Гц до

218

Глава 4. Восприятие речи

ты в ней не На рис. изображены так на­ зываемые кривые равной громкости, на которых эта зависи­ мость отражена. Каждая кривая на этом рисунке относится к звукам разной частоты и интенсивности, которые вызыва­ ют ощущение одинаковой громкости.

Самый нижний контур, изображенный на рис. пун­ ктирной линией, фиксирует абсолютную чувствительность слуха к различным частотам. Звуки, физические параметры которых лежат ниже этой линии, человек не слышит. Самый верхний контур соответствует очень громким звукам, вызыва­ ющим боль в ушах. Чем больше интенсивность тона, тем меньше его частота влияет на субъективное восприятие гром­

Кроме что в звуковом диапазоне, наибо-

Децибел — это число, соответствующее логарифму отношения интенсивностей. Более подробно см. п. 2.1. приложения.

Психологические факторы, влияющие на оценку громкости, учитываются при конструировании высококачественных усилителей звука. При малых уровнях записанных звуковых сигналов с их помощью можно усилить низ­ кие и высокие частотные составляющие, которые иначе могут оказаться за пределами порога слышимости.

220