Свойства звука. Элементы психоакуститки, физическая природа звука. Аспекты и характеристика чпк. Восприятие интенсивности, громкости, тональности, длительности, пространственной локализации.

План лекции:

1.Физические характеристики звука.

1.1. Физический стимул

1.2. Амплитудные характеристики: интенсивность звуковых колебаний, понятие звукового давления, единица звукового давления, уровень звукового давления.

1.3. Частотные характеристики: единицы измерения частоты звуковых колебаний, диапазон частот воспринимаемых человеком,. Понятие инфра- и ультразвука. Возрастные изменения диапазона воспринимаемых частот.

2. Восприятие интенсивности звука. Абсолютные и дифферинциальные пороги

2.1 Абсолютные пороги слуховой чувствительности.

2.1.1. Диагностика абсолютных порогов(пробы Рине и Вебера метод аудиометрии).

2.1.2. Частотно-пороговая кривая, кривая неприятных ощущений, субъективное слуховое пространство. Причины изменения абсолютных порогов и характер изменений.

2.2. Диференциальные пороги слуховой чувствительности.

2.2.1. Зависимость дифференциального порога по громкости от интенсивности звукового сигнала

2.2.3. Зависимость дифференциального порога по громкости от частоты звуковых колебаний.

2.2.4. Субъективны шкалы громкости. Функция Стивенса.

3.Тональный слух (восприятие частоты звуковой волны)

4.Восприятие длительности звука

5. Пространственный слух.

Физические характеристики звука.

Физическим стимулом для слуховой системы является звук. Звук – это результат преобразования определенной формы механической энергии, представляет собой совокупность последовательных возмущений давления, происходящих в разных средах – жидких, твердых или газообразных. Большинство воспринимаемых нами звуков передается через воздух.

Если мы ударим по камертону, то он начнет вибрировать, благодаря чему, мы и слышим звук: колебание ветвей камертона создают последовательность чередующихся сжатий и разряжений окружающего их воздуха.

Итак, звук – это механические колебания частиц воздуха.

Совокупность изменения давления воздуха, представленная в виде серии пиков и подошв, называется звуковой волной. Природа воспринимаемых нами звуков напрямую зависит от физических характеристик звуковой волны. Звуковая волна имеет форму синусоидальной волны с неизменной структурой.

Хотя звуковые волны перемещаются из одной точки пространства в другую в воздушной среде, ни вибрации, ни движения самой среды при этом не происходит, то есть молекулы воздуха не перемещаются вместе со звуковой волной, а колеблются вдоль нее. Визуальной аналогией распространения звуковой волны является картина, когда спокойная поверхность пруда приходит в движение от брошенного в него камня. Камень вызывает совокупность возмущений, которые воспринимаются как череда все дальше и дальше расходящихся от места падения камня окружностей, но перемещения воды при этом не происходит.

Отметим, что скорость распространения звуковых волн зависит от физических свойств среды: чем плотнее среда, тем выше скорость распространения звука.

Основными физическими характеристиками звуковых волн являются амплитуда, или интенсивность, частота и сложность. Им соответствуют громкость, высота и тембр, которые являются психологическими эффектами физических характеристик звуковой волны. Остановимся подробнее на физических характеристиках.

Амплитудные характеристики звука.

Прежде чем подробно говорить об амплитудных характеристиках звука, давайте договоримся, что термины амплитуда и интенсивность являются взаимозаменяемыми.

Итак, звуки отличаются друг от друга по амплитуде, или интенсивности – то есть по количеству изменения звукового давления. При низком давлении амплитуда звука мала и звук слабый, при высоком давлении воздуха амплитуда звука велика и слышен интенсивный звук. Таким образом чем выше интенсивность, тем сильнее звук.

Будучи физическим параметром, амплитуда, или интенсивность, звука зависит от давления или силы, воздействующих на его источник.

Интенсивность звуковых колебаний соответствует квадрату звукового давления:

I=kP²,

где I- интенсивность, Р – давление, k – табличный коэффициент, который зависит от среды, в которой распространяется звук.

В свою очередь, звуковое давление – это давление, оказываемое частицами колеблющейся среды на единицу площади поверхности, при условии, что эта поверхность перпендикулярна направлению движения частиц.

Основной единицей измерения давления является сила на единицу площади и выражается в ньютонах на квадратный метр – Н/м². В акустике для удобства давление измеряется в динах на квадратный сантиметр – дин/см² или микробарах. Соотносятся эти единицы следующим образом: 1Н/м²=10 дин/см²=10мкбар.

Интервал амплитуд, к которым чувствительно ухо, чрезвычайно широк. И поскольку этот интервал огромен, удобно пользоваться логарифмической шкалой давлений, названной в честь Александра Грэма Белла децибельной шкалой. Преимущество данной шкалы в том, что она сокращает огромный интервал возможных значений амплитуд и превращает все из значения, доступные для восприятия человеком, в значительно более узкую и удобную для практического использования шкалу, изменяющуюся от 0 до 160 дБ.

Сила звука в децибелах равна:

N_дБ=20logP^e/P^r,

Где: N_дБ – число децибел, P^e – звуковое давление которое нужно выразить в децибелах, P^r – эталонное давление, равное 0,0002 дин/см².

Выражая интенсивность звука в децибелах, мы показываем, во сколько раз он более интенсивен или менее интенсивен, чем звук, соответствующий эталонному звуковому давлению P^r. Децибельная шкала, построенная относительно эталонного давления и принятого в качестве порогового значения, обычно называется уровнем звукового давления.

За точку отсчета Р₀(0дБ) принимается уровень условного абсолютного порога, соответствующего 2*10^-5 Н/м², что соответствует 0,0002 дин/см².

Изменения звукового давления и децибелы связаны между собой логарифмической зависимостью. При десятикратном увеличении звукового давления P^e число децибел увеличивается на 20.

Обратите внимание на таблицу, в которой содержится описание данной зависимости.

Таблица 1.

Связь между звуковым давлением и децибелами(УЗД)для некоторых источников звука.

Давление P^e, дин/см^2	дБ	Источник звука
2000	140	Реактивный самолет в момент взлета. Может вызвать боль и стать причиной травмы
200	120	Раскат грома, сопровождаемый ударом молнии, рок-музыка передаваемая через усилитель.
20	100	Интенсивный транспортный поток, шум метро, пневматическая дрель.
2	80	Заводской шум, пылесос, фен.
0,2	60	Обычный разговор.
0,02	40	Офис, в котором занимаются канцелярской работой, или жилое помещение
0,002	20	Шепот, шелест листьев
0,0002	0	Слуховой порог.

Согласно данным таблицы, если интенсивность одного звука равна 80дБ, а интенсивность второго 60 дБ, то в первом случае звуковое в 10 раз выше, чем во втором. Обратите внимание на то, что интенсивность шепота на 20 дБ превышает интенсивность звука, соответствующую слуховому порогу и имеющему интенсивность равную 0. В данном случае тоже имеет место десятикратное увеличение звукового давления. Для сравнения: амплитуда звуковой волны, соответствующей обычному разговору, на 60 дБ больше, чем эталонный уровень, что соответствует тысячекратному увеличению звукового давления.

Частотные характеристики.

Теперь рассмотрим другую физическую характеристику звуковой волны – частоту звуковых колебаний.

Частота – это число циклов изменения давления, то есть переходов от сжатия к разряжению и обратно, происходящее в течении 1с.

Частота звуковых колебаний измеряется в стандартных физических единицах – герцах (Гц), равна числу изменений звукового давления, или циклов, в секунду.1 Гц равен 1 колебанию в секунду. Так если частота звука равна 1000 Гц, значит за 1с происходит 1000 циклов, или изменений звукового давления.

Слуховая система человека способна воспринимать звуковые колебания с частотой от 16-20 Гц до 20 000 Гц(или 20 кГц).

Колебания с частотой ниже 16Гц называются инфразвуками, а с частотой выше 20 кГц ультразвуками. Слуховая система человека не способна воспринимать колебания воздуха в ультразвуковом и инфразвуковом диапазонах, хотя некоторые животные используют ультра- и инфразвуки для внутривидовой коммуникации, эхолокации.

Диапазон воспринимаемых человеком звуковых частот меняется с возрастом. Так установлено, что при рождении верхняя граница этого диапазона составляет 22-24 кГц, а у взрослого человека 18-20 кГц. У пожилых людей верхняя граница сдвигается в сторону более низких частот и диапазон слухового восприятия соответственно укорачивается. В еще большей степени слух на высокие частоты ухудшается у лиц, длительное время работающих в условиях производственного шума: верхняя граница воспринимаемого частотного диапазона может снижаться до 12-14 кГц, в то время как нижняя остается в пределах нормы.

Итак, мы познакомились с физическими характеристиками звука и с физиологическими механизмами, которые лежат в основе звуковосприятия. Теперь поговорим о связи сенсорных или прерцептивных параметров слуха с определяющими их свойствами аудиальной стимуляции. Как уже было сказано выше, основные физические свойства простого звука: интенсивность (или амплитуда давления) и частота являются характеристиками от которых зависит наше восприятие громкости и высоты звука соответственно. Далее мы рассмотрим количественные соотношения, связывающие эти параметры между собой, и начнем с восприятия интенсивности звука.

Восприятие интенсивности звука

Рассмотрим абсолютные и дифференциальные пороги слуховой чувствительности.

Абсолютные пороги слуховой чувствительности исследуются не только в теоретическом плане, но чаще всего для диагностики нарушений слуха и в первую очередь в случаях частичной глухоты или тугоухости.

Точные определения пороговых интенсивностей проводят в специально приспособленных для этого помещениях, в которых полностью отсутствуют отражающие звук объекты. Одно из них, известное под названием заглушенная камера , то есть камера без эха, представляет собой комнату, в которой все стены, потолок и пол покрыты материалом, обладающим высокой звукопоглощающей способностью, что полностью исключает отражение звука, а следовательно и возникновение помех.

Существует достаточно много методов исследования абсолютного порога, начиная от самых простых – расстояние, с которого испытуемый слышит шепотную речь, тиканье часов и т.д. до современных аудиометрических методов.

Широкое использование в диагностике тугоухости получили камертонные пробы Рине и Вебера, предложенные еще в 19 столетии, и хорошо зарекомендовавшие себя в медицинских кругах.

Обратите внимание на рисунок 1, где схематически изображено то, как проводятся эти пробы (Приложение 1).

Проба Рине основана на сравнении абсолютных порогов воздушной и костной проводимости. Известно, что звук проводится не только через специализированные звукопроводящие пути, но и через кости черепа, об этом вы говорили на прошлой лекции. В норме воздушная проводимость значительно лучше костной.

Проба Рине заключается в том, что больному на сосцевидный отросток ставят камертон и постепенно снижают силу звука до момента его исчезновения. Если сразу же после этого поднести камертон к уху, то ощущение звука у здорового человека появится снова – то есть порог костной проводимости выше порога воздушной проводимости. У больного с патологией слуховых косточек это явление исчезает или уменьшается. При поражение улитки или слухового нерва порог костной проводимости повышается приблизительно пропорционально порогу воздушной проводимости, поэтому проба Рине чаще всего бывает положительной, как и у здорового человека, то есть оба порога повышаются одновременно.

Проба Вебера основана на том, что если у здорового человека расположить камертон по средней линии головы, то испытуемый слышит обоими ушами звук одинаковой громкости, локализованный точно посередине головы. В этом случае говорят, что «проба Вебера без смещения». В случае односторонних поражений анализатора звук может смещаться либо в сторону больного, либо в сторону здорового уха. Так при тугоухости, связанной с поражением звукопроводящих путей, звук (особенно на низких частотах) смещается в сторону хуже слышащего уха, а при нарушениях улитки – в сторону лучше слышащего уха.

Наиболее современный метод исследования абсолютных порогов слуховой чувствительности получил название метода аудиометрии. Метод основан на построении частотно-пороговой кривой(ЧПК) или аудиометрической кривой. Смысл ее состоит в том, что уровень абсолютного порога восприятия звукового сигнала зависит от частоты звуковых колебаний. Эта зависимость Р₀=φ(f), выраженная в графической форме получила название ЧПК.

Для построения ЧПК обычно используют метод минимальных изменений, причем более надежные результаты получаются при использовании убывающих серий. Порог обычно измеряют на частотах 50, 100, 200Гц и т.д., находящихся в соотношении 1:2.

Ни рисунке 2 представлены пороговые значения для диапазона индивидуальных часто, воспринимаемых человеком и определенные в отсутствии звука. В нижней части рисунка расположена частотно-пороговая кривая.

Рисунок 2. Слуховой порог как функция частоты

В нижней части рисунка расположена частотно-пороговая кривая. Из рисунка видно, что чувствительность аудиальной системы человека зависит от частоты звука, а именно: каждой частоте соответствует свой собственный слуховой порог.

Можно видеть, что уровень порога минимален на частотах от 0,5-1 до 3-5 кГц, в области же высоких и низких частот чувствительность уменьшается, то есть уровень абсолютного слухового порога возрастает. Это значит, что при одной и той же интенсивности звук в 3кГц воспринимается как более громкий, чем звуки с другими частотами. Частота, равная приблизительно 3кГц, соответствует естественной резонансной частоте наружного ушного канала, чем и объясняется «предпочтение», оказываемое ей аудиальной системой. С точки зрения функциональности польза, которую извлекают люди из повышенной чувствительности именно к этим частотам, возможно, заключается в том, что крик с частотой 3 кГц звучит особенно пронзительно и тревожно. Вероятно, стоит согласиться с авторами этих строк: «наш слуховой канал – словно он только и ждет критических ситуаций – открыт для любого пронзительного вопля».

Кроме кривой изменения уровня абсолютного порога (ЧПК) можно построить кривую неприятных ощущений: Р_но= φ(f),которая по своей форме напоминает ЧПК. На рисунке она расположена сверху.

Область между ЧПК и кривой порога болевого ощущения получила название субъективного слухового пространства. Это совокупность тех звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются человеком, но не превышают порога неприятных ощущений.

Внутри субъективного слухового пространства можно выделить значительно более узкую область – субъективное речевое пространство, включающее совокупность звуков речи.

При тугоухости наблюдается повышение порога на средние и особенно высокие частоты, т. е. ЧПК поднимается кверху и несколько укорачивается справа. Описаны также два явления, которые являются типичными для такого рода нарушений.

Одно из них – феномен выравнивания громкости – заключается в том, что нижний слуховой порог повышается, а уровень болевого порога остается без изменений, т.е. слуховое пространство становится суженным, а иногда эти пороги совпадают. Однако, ощущение громкости меняется в меньшей степени, поэтому звук, едва превысивший пороговую интенсивность, слышен сразу же как очень громкий или может даже вызвать неприятные или болевые ощущения. Поэтому, например, при невритах слухового нерва больные обычный голос слышат плохо, а при повышении голоса заявляют: «Не кричите, я итак все слышу!» Второе явление – паракузия Виллиса – заключается в том, что больной лучше слышит, когда звуки подаются на фоне шума, а не в условиях тишины. Механизм этого феномена близок к явлению выравнивания громкости, т.е. сохранению зависимости субъективной громкости от абсолютного уровня звука.

При поражении звуковоспринимающего аппарата снижается также способность разборчиво воспринимать речь. Причину этого можно проиллюстрировать следующим образом: ЧПК может настолько сместиться кверху, что захватывает часть речевого пространства, и часть звуков речи попадает в подпороговую область. При этом максимальная разборчивость речи, которая не достигает 100%, отмечается при определенном уровне громкости, а дальнейшее увеличение громкости приводит к падению разборчивости.

Абсолютные пороги слуховой чувствительности могут повышаться и при поражении центральных структур слуховой системы, однако это повышение выражено для одних частот и может отсутствовать для других.

Итак, уровень абсолютного порога восприятия звукового сигнала зависит от частоты звуковых колебаний. Эта зависимость, выраженная в графической форме получила название ЧПК.

Теперь перейдем к рассмотрению дифференциальных порогов слуховой чувствительности.

Важный аспект восприятия интенсивности звука – величина, на которую нужно изменить интенсивность аудиального стимула, чтобы испытуемый смог уловить разницу между двумя стимулами. Эта величина называется дифференциальным порогом или порогом различения. Минимальное изменение интенсивности, в результате которого два звука воспринимаются как разные, обычно равно 1-2дБ.

Дифференциальные пороги слуховой чувствительности в первом приближении подчиняются правилу Бугера - Вебера (ΔР/Р=const). Напомню, что согласно этому правилу отношении величины едва заметного различия между двумя стимулами к исходной величине стимула есть величина постоянная. Таким образом, дифференциальный порог для любой интенсивности звука должен быть одинаковым по величине. Однако в области низких интенсивностей звукового сигнала наблюдается отклонение от правила. Оно выражается в увеличении порога.(рис 3)

Рис.3 Зависимость дифференциального порога по громкости от интенсивности звукового сигнала.

Кроме того, величины дифференциальных порогов в определенной степени зависят и от частоты звуковых колебаний (рис. 4)

Рис. 4. Зависимость дифференциального порога по громкости от частоты звуковых колебаний. Уровень звукового давления 30дБ над порогом.

При этом нужно отметить, что правило Бугера-Вебера лучше соблюдается в области средних частот, чем в области высоких и низких.

Субъективная шкала громкости.

Вспомните, что громкость – один из психологических параметров аудиального восприятия и характеризует аспект звука, связанный с интенсивностью звука. Однако связь между интенсивностью достаточно сложная, к тому же громкость звука определяется не только его интенсивностью.

Восприятие громкости звука, которое измеряется по субъективным оценкам испытуемых при использовании различных методов шкалирования, обнаруживает степенную функцию Стивенса R=kPⁿ c n = 0,5. Другими словами, субъективная оценка громкости пропорциональна квадратному корню звукового давления. В области низких значений Р величина показателя степени возрастает, но не так значительно, как, например, для восприятия яркости света. Незначительное повышение экспоненты имеет место также и при высоких интенсивностях.

Влияние на оценку громкости оказывает и частота звуковых колебаний. При этом отмечено, что величина показателя степени функции Стивенса при использовании низкочастотных сигналов имеет тенденцию увеличиваться.

Результаты, полученные методом Стивенса, свидетельствуют о том, что громкость растет медленнее, чем интенсивность.

Кроме того, нужно отметить, что громкость звука зависит еще и от частоты звука. Зависимость громкости от частоты становится очевидной, если попытаться подобрать интенсивности двух тонов с разными частотами таким образом, чтобы они воспринимались как одинаково громкие. Если, выполнив эту задачу, сравнить интенсивность звуков, то окажется, что между ними существует разница.

Хотя восприятие звука – это результат взаимодействия интенсивности и частоты, многие аспекты восприятия частоты можно выделить и проанализировать отдельно.

Рассмотрим особенности восприятия частоты звуковых колебаний и тональный слух.

То, что в физическом выражении представляет собой частоту звуковых колебаний, субъективно воспринимается как высота тона. В естественном окружении с чистыми тональными звуками человеку приходиться иметь дело редко. В качестве примера приведу комариный писк – его частота составляет около 1 кГц или жужжание шмеля – 100-200 кГц. Большинство же звуковых сигналов являются изменяющимися по частоте и амплитуде.

Человек воспринимает частоты в интервале от 20Гц до 20 кГц. Звуки с частотой ниже 20 Гц вызывают ощущение вибрации или «дрожит», а ощущение звуков с частотой выше 20 кГц можно сравнить с легкой щекоткой.

Как уже отмечалось выше слуховой порог зависит и от интенсивности звука и от его частоты, и человек может услышать лишь те звуки с очень высокими частотами, которые достаточно интенсивны.

Абсолютные пороги по частоте звуковых колебаний не определяются и только чисто условно можно считать порогами границу между диапазоном слышимых и неслышимых звуков – от 20 Гц до 20кГц.

Дифференциальные пороги по частоте – граница различимости высоты двух близких тональных звуков – подчиняются правилу Бугера – Вебера только в области средних значений – от 500Гц до 2 кГц, в области низких и высоких частот дифференциальные пороги увеличиваются.

Так каким же должно быть минимальное изменение частоты, чтобы наблюдатель зафиксировал его?

Результат некоторых исследований свидетельствует о том, что в интервале частот до 1 кГц человек способен уловить разницу в 3Гц. Ф интервале от 1кГц до 10 кГц различимость постоянна: отношение Вебера для этого диапазана частот в широком интервале интенсивностей остается неизменным и приблизительно равно 0,004. Так чтобы быть воспринятой разница в частотах двух звуков с частотой примерно равной 10 кГц должна составлять 4о Гц. Это значит, что если частота продолжительного тона, равная 10 кГц увеличится или уменьшится на 40 Гц и станет равна 10 040 или 9960 Гц соответственно, то это будет зафиксировано наблюдателем.

Важным фактором, от которого зависит определение минимально воспринимаемого изменения частоты – дифференциального порога – является уровень интенсивности воспринимаемых звуков. Уменьшение интенсивности стимула приводит к увеличению дифференциального порога частоты, то есть чем тише звук, тем труднее определить, что он отличается от других звуков, близких к нему по частоте.

Высота тона является субъективным психологическим параметром слуха, который определяет то, на сколько кажется звук высоким или низким наблюдателю. Как правило, высокочастотные звуки воспринимаются как высокие, а низкочастотные как низкие.

Субъективная высота звука складывается из двух составляющих – количественной и качественной.

Количественная составляющая высоты тона – это такая характеристика, которая позволяет определить, что тон S₁ выше тона S₂. При использовании метода шкалирования к оценке высоты тона было показано, что психофизическая функция не соответствует ни степенной ни логарифмической форме зависимости, она занимает промежуточное положение между ними. Причиной такого отклонения является то, что высота тонального звука может рассматриваться не только как количественная, но и как качественная характеристика.

Качественная составляющая высоты тона меняется не монотонно, а циклически. Известно, что звуки, частоты которых находятся в соотношении 2:1 кажутся сходными, как например одна и та же нота в разных октавах. Это явление получило название феномена октавы.

Таким образом, для того чтобы описать «субъективное пространство» высоты тонального звука, необходима модель, которая учитывала бы и качественную и количественную составляющую.

Такая модель была предложена Шепардом в 1964 году и получила название спирали Шепарда. Модель имеет вид трехмерной разворачивающейся в пространстве спирали, каждый виток которой соответствует одной октаве – человек воспринимает около 10 октав – движение вдоль спирали соответствует изменению количественной высоты тона.

Феномен октавы имеет в своей природе физические и физиологические механизмы, связанные прежде всего с разложением основной частоты звука в геометрической прогрессии на составляющие частоты.

Нарушения восприятия тонального слуха встречаются относительно редко в случае поражения височной коры, как правило правого полушария, и прилегающих подкорковых образований. В этих случаях больной может не улавливать октавного сходства между звуками, а в редких случаях, наоборот отмечать октавное сходство там, где его нет. Это может послужить основой развития слуховых агнозий – неузнавание знакомых мелодий. Интонаций голоса и т.д.

Теперь поговорим о восприятие длительности звука

Поскольку преобразование акустической энергии в нервную и возбуждение слухового механизма протекает во времени, мы можем сделать вывод, что восприятие звука зависит от времени его воздействия. Чтобы распознать качества тона, нужно иметь возможность слышать его в течение какого-то минимального времени. Например, если тон, который может быть воспринят человеком, предъявить всего на несколько миллисекунд, он потеряет свои тональные характеристики и либо вообще не будет услышан, либо будет воспринят как щелчок. Чтобы слушатель смог воспринять высоту звука данной частоты как стабильную и узнаваемую, звук должен длиться не менее 250 мс. Как правило, мы значительно лучше распознаем тоны и различаем тоны разных частот, когда время их звучания достаточно велико

Продолжительность звучания влияет также и на громкость. Если в результате постепенного уменьшения продолжительность звучания становится менее 200 мс, для поддержания громкости на постоянном уровне нужно увеличивать интенсивность звука. Звуки, длящиеся менее 200 мс, воспринимаются как менее громкие, чем более продолжительные звуки той же интенсивности. Следовательно, хотя такие сенсорные параметры звука, как высота и громкость, в первую очередь зависят от частоты и интенсивности звуковой волны, вторым по значению фактором, влияющим на них, является продолжительность аудиальной стимуляции. В определенных пределах распознавание громкости и высоты звука возрастает по мере увеличения продолжительности кратковременной стимуляции.

В качестве психофизического показателя различения длительностей звукового сигнала используют относительный дифференциальный порог временного различения (∆Т/Т). Показано, что в диапазоне длительностей порядка 1-10с величина порога приблизительно соответствует 0,1, а в области более коротких длительностей имеет тенденцию повышаться, то есть дифференциальная чувствительность ухудшается.

Пространственный слух.

Локализация неподвижного источника звука предполагает определение координат этого источника в трехмерном пространстве, то есть в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно головы наблюдателя, а также степень удаленности источника.

Механизм локализации источника звука в горизонтальной плоскости связан с физическими параметрами сигнала. При низкочастотных сигналах (до 1.5 кГц) длина волны звуковых колебаний больше межуточного расстояния, равного в среднем 21 см. в этом случае локализация осуществляется благодаря разному времени прихода звуковой волны на каждое ухо. При частотах более 3 кГц длина волны меньше межуточного расстояния и локализация осуществляется за счет разницы по интенсивности звука, которая создается благодаря экранирующему эффекту головы. В области часто от 1, 5 до 3 кГц происходит смена временного механизма локализации на механизм оценки интенсивности, а область перехода оказывается наименее благоприятной для локализации.

Существует еще один механизм локализации источника звука, связанный с приходом звуковой волны в правое и левое ухо в разной фазе колебания. Это механизм работает на в области низких частот, где длина волны превышает 0,6м.

В целом локализация звука в горизонтальной плоскости точнее, чем в вертикальной.

Оценка удаленности неподвижного источника звука осуществляется с помощью разных механизмов. Первый – это оценка интенсивности сигнала, которая уменьшается пропорционально квадрату расстояния. То есть чем меньше расстояние, тем сильнее звук. Особенно это касается знакомых источников звука при расстоянии от 3 до 15м. при более близких и далеких расстояниях включаются механизмы, связанные со спектральным составом звуковой волны. При близких расстояниях звук искажается за счет головы и ушей, при больших – за счет разной степени затухания компонентов с различной длиной волны.

Существует интересная закономерность в субъективной оценки удаленности источника звука по расстоянию: субъективная громкость уменьшается пропорционально расстоянию до источника.

Одним из факторов, который влияет на оценку удаленности, является реверберация звукового сигнала от отражающих поверхностей, то есть восприятие отраженного звука.

Локализация движущегося источника звука включает в себя ряд психофизиологических механизмов. При изменении положения источника звука в горизонтальной или вертикальной плоскости меняется интервал времени, соответствующий разнице прихода звуковой волны в правое и левое ухо. При удалении или приближении источника звука по отношению к наблюдателю меняется интенсивность звучания, спектральный состав- приближающийся источник ает иллюзию увеличения высоты тона – эффект Доплера.

Причина эффекта Доплера заключается в том, что низкие звуки гасятся в атмосфере хуже, чем высокие.