Слуховое восприятие. 
Ощущения и восприятие

Слух — уникальный источник жизненно важной для человека информации о том, что происходит вокруг него, а аудиальная система — одна из самых «бдительных» сенсорно-перцептивных систем. Она всегда начеку, в том числе и когда мы спим. Она в любой момент готова к приему слуховых сигналов. В этом плане по жизненной ценности слух не имеет себе равных и превосходит даже зрение. Человек может пользоваться зрением, только когда он бодрствует, когда его глаза открыты, воспринимаемый объект находится в поле его зрения и человек направляет свой взор на соответствующий объект. Ничего этого для слуха не требуется. Человек слышит в любое время (если, конечно, его слуховая система работает нормально): и когда спит, и когда источник звука находится в зрительно нс воспринимаемой точке пространства. Слуховой анализатор всегда открыт для восприятия и работает круглосуточно, охватывает окружающее человека пространство, в котором могут быть расположены источники звуков, достигающих уха человека.

Ценность слуха (соответственно, слухового восприятия) в первую очередь определяется звуками, несущими жизненно важную информацию, с помощью которой человек определяет место расположения значимых для него объектов, производящих или отражающих соответствующие звуки, в пространстве. Информации, которая содержится в воспринимаемом человеком звуке (вернее, во множестве звуков), бывает достаточно, чтобы не только точно определить место расположения его источника в пространстве, но и выяснить многие свойства самого звука и, соответственно, его источника, поскольку известно, что различные объекты производят разные, вполне определенные и идентифицируемые с ними звуки. Так, например, мы обычно точно устанавливаем и четко выделяем звуки человеческой речи среди прочих звуков или же звуки, производимые знакомыми нам предметами, явлениями и животными. Иногда — это в первую очередь касается звуков, производимых живыми существами — характер звука несет информацию о состоянии соответствующего объекта в данный момент.

Слуховое восприятие, как и зрительное, представляется весьма сложным видом восприятия. Оно включает в себя следующие частные разновидности восприятия:

• а) определение наличия или отсутствия звука как такового;
• б) установление физических характеристик (параметров) воспринимаемого звука, в частности его громкости, высоты и тембра;
• в) выяснение места расположения источника звука в пространстве;
• г) определение изменений, происходящих со временем в воспринимаемом звуке (если он изменяется в процессе его восприятия),
• д) оценка возможных перемещений источника звука в пространстве, включая направление, скорость и траекторию соответствующих перемещений.

Обсудим каждый из перечисленных видов (параметров) слухового восприятия.

Слуховое восприятие действительно начинается с момента определения наличия звука, его присутствия или отсутствия, поэтому в приведенном выше перечне данная разновидность слухового восприятия стоит на первом месте. Поскольку звук с физической точки зрения — это ничто, кроме колебания давления окружающей среды, то речь, соответственно, должна идти о констатации человеком наличия или отсутствия соответствующих колебаний давления. Констатация их наличия или отсутствия уже сама по себе играет существенную роль в жизни человека. При их отсутствии человек может делать вывод о том, что вокруг него ничего существенно не происходит, а при их наличии — вывод о том, что что-то происходит в непосредственной близости или удаленности от него^[1].

Появившийся звук привлекает внимание человека и ставит перед ним вопрос о том, что происходит. Чтобы ответить на этот вопрос, человек обращает внимание па источник звука, использует остальные перечисленные выше разновидности слухового восприятия и в дополнение к ним включает в работу другие органы чувств.

Следующий момент, касающийся слухового восприятия — это определение физических характеристик воспринимаемого звука, к которым, как нам известно из материалов, представленных в первой главе, относятся громкость, высота и тембр^[2]. По ним человек обычно устанавливает источник соответствующего звука и оценивает его особенности еще того, как данный источник будет воспринят другими органами чувств.

Практически все объекты, производящие различные звуки, являются разными. Соответственно, различными по субъективным свойствам будут и характерные для них звуки. В большинстве случаев между параметрами звуков, их громкостью, высотой и тембром, с одной стороны, и объектами, которые их порождают, с другой стороны, имеется соответствие. Это позволяет человеку по особенностям звука не только идентифицировать соответствующий объект и место его расположения в пространстве, но делать выводы о его характеристиках, которые в данный момент непосредственно не воспринимаются (если, конечно, соответствующий объект вместе с характерными для него звуками знаком человеку).

После того как определено наличие или отсутствие источника звука, выясняется место расположения данного источника в пространстве. Точная локализация источника звука в пространстве необходима человеку как минимум по двум причинам. Во-первых, знание места расположения источника звука позволяет найти соответствующий ему предмет в окружающем пространстве, и далее с помощью зрения или других органов чувств обстоятельно исследовать его. Во-вторых, точная локализация места расположения источника звука в пространстве позволяет человеку адекватным образом реагировать на объект, порождающий звук (если данный объект является жизненно значимым для человека), предпринимать в его отношении необходимые действия, например, приблизиться к нему или удалиться от него.

Звуки, как известно, могут меняться не только при перемещениях их источников в пространстве, но и в случае, если порождающий их объект остается неподвижным. Некоторые звуки изменяются, например, в зависимости от внутреннего состояния объекта, с которым они связаны, и человеку часто необходимо определять это состояние (например, состояние другого человека по особенностям его речи; состояние животного, с которым человек в данный момент имеет дело; состояние машины или работу иного технического устройства, которое находится в непосредственной близости от человека; состояние окружающей, в частности природной, среды). Изменения, происходящие в воспринимаемых на слух звуках, могут касаться всех его параметров, воспринимаемых на слух: высоты, громкости, длительности, последовательности и тембра. Каждый из этих параметров может нести определенную информацию об объекте, производящем звук, о его состоянии в данный момент.

Наконец, если источник звука сам перемещается в пространстве, то человеку приходится оценивать параметры его движений, включая направление, скорость, траекторию, ускорение или замедление. Эти параметры онределенным образом изменяются при перемещении объектов, порождающих соответствующие звуки. Воспринимая и точно оценивая их, человек может судить о движениях объекта в пространстве, не воспринимая его зрительно или каким-либо иным путем.

С помощью слуха человек в состоянии нс только воспринимать звуки и по ним судить о месте расположения в пространстве предметов, порождающих или отражающих эти звуки, но и о свойствах самих этих предметов. Установлено, например, что слепые люди пользуются слуховыми ощущениями для получения информации о многих параметрах зрительно не воспринимаемых ими объектов: величины, формы, материала, из которого они изготовлены, и т. д., поскольку звуки, отражаемые различными по этим свойствам предметами, имеют особенности, которые обычно не воспринимаются на слух людьми с сохранным зрением (эти свойства такие люди воспринимают и оценивают с помощью зрения).

Для того чтобы воспринять и оценить тот или иной звук, человек должен иметь в своем распоряжении способы и меры его оценки. Далее мы обсудим в связи с этим некоторые физические и психологические единицы, используемые людьми для оценивания разнообразных звуков^[3].

Интенсивность звука — это уровень давления, оказываемого звуковой волной (воздушной, водной, распространяемой в твердом теле и т.и.) на барабанную перепонку. Она измеряется в децибелах — логарифмических единицах, и нулевой точкой отсчета на соответствующей шкале интенсивностей звука служит величина абсолютного нижнего порога слуховых ощущений. Частота звука оценивается по числу колебаний давления за единицу времени (в секунду) и измеряется в герцах (герц представляет собой одно колебание давления в секунду). Сложность состава звука — это множество или разнообразие колебаний давления, но их интенсивности и частоте, сочетаемых в одном звуке. Сложность звука, соответственно, может также раздельно оцениваться и представляться в различиях звуков по громкости или по частоте.

Все это — физические характеристики звуков. Их психологические аналоги представляются следующими:

• — громкость звука, измеряемая в сонах или фонах;
• — высота звука, оцениваемая в мелах;
• — сложности звука субъективно соответствует его тембр.

Один сон — это единица условной шкалы громкости звука, которая соответствует уровню громкости 40 фон при частоте 1000 Гц. Один фон, в свою очередь, это разность в уровнях громкости двух звуков данной частоты, для которых равные по громкости звуки с частотой 1000 Гц отличаются по интенсивности на 1 дБ (децибел). Мел — единица высоты звука, применяемая главным образом в музыкальной акустике. Звуковые колебания с частотой 1000 Гц при уровне их громкости 40 фон порождают у человека с нормальным слухом ощущение высоты звука, оцениваемое, по определению, в 1000 мел. Звук с частотой колебаний давления, равной 20 Гц при уровне громкости 40 фон обладает, по определению, нулевой высотой (0 мелов).

Преимущество логарифмической шкалы для оценки силы звука в децибелах (дБ) заключается в том, что такая шкала сокращает (сужает) огромный интервал возможных значений амплитуд колебаний давления и переводит эти колебания в более компактную и удобную для человека шкалу, измеряющую звуки в диапазоне от 0 дБ (абсолютный нижний порог слуховых ощущений) до приблизительно 160 дБ (самые громкие из известных звуков, достигающих абсолютного верхнего порога слуховых ощущений). В связи с этим вспомним еще один логарифмический закон — основной психофизический закон, или закон Вебера — Фехнера, связывающий ощущения человека с воздействующими на органы чувств физическими стимулами. Это сравнение показывает, что логарифмическая шкала измерения для человека и его психологических оценок — нередкое явление.

Звуки, которые мы слышим, возникают в результате преобразования механической энергии, представленной колебаниями давления воздуха или другой звукопроводящей среды в нервные импульсы. Эта энергия физически проявляется в виде последовательных изменений давления, происходящих в различных средах: воздушной, жидкой, твердой (все эти и некоторые другие среды способны порождать и проводить звуки, а человек, находящийся в них, соответственно в состоянии воспринимать колебания давления среды в виде слуховых ощущений). Основной такой средой для человека выступает земная воздушная атмосфера, поскольку человек большую часть времени жизни проводит именно в данной среде. Для живых существ, обитающих в воде, это, соответственно, водная среда, а для существ, живущих под землей, — колебания, передаваемые через различные поверхностные слои земной коры.

Между громкостью звука и его физической интенсивностью не существует прямой и однозначной зависимости. Громкость звука, воспринимаемая и психологически оцениваемая человеком, зависит не только от амплитуды колебаний давления воздуха, но также и от частоты колебаний. Увеличение физической интенсивности звука обычно вызывает непропорциональное увеличение его психологической громкости. Другими словами, громкость обычно растет медленнее, чем соответствующая ей амплитуда колебаний давления воздуха.

То же самое касается дифференциального порога слуховых ощущений. Он не является одним и тем же для всего воспринимаемого на слух диапазона колебаний давления воздуха: от 20 до 20 000 Гц. При средних интенсивностях звуков человек способен улавливать меньшую разницу в частотах, равную 3 Гц или 0,003 по константе Вебера (в интервале частот до 1000 Гц); в диапазоне частот от 1000 Гц до 10 000 Гц константа Вебера действительно является постоянной и равной примерно 0,004.

На рисунке 2.5 представлены звуки различной высоты субъективно воспринимаемого человеком в виде слуховых ощущений диапазона частот колебаний давления воздуха от 20 Гц до 10 000 Гц и более. Их громкость кажется человеку одинаковой, несмотря на то, что на самом деле уровень физического давления, порождающего этими звуками, различный. Слева по вертикали на данном графике представлена сила физического давления звука в дБ, а внизу, но горизонтали указаны частоты колебаний давления воздуха, соответствующие субъективным высотам воспринимаемых звуков.

Рис. 2.5. Контуры равной громкости.

Кривые линии, представленные на данном графике, свидетельствуют о том, что воспринимаемая человеком громкость звука в действительности определяется не только давлением воздуха, но и его высотой (частотой колебаний давления воздуха). Так, например, более громкими человеку кажутся звуки среднего диапазона частот, находящиеся в интервале примерно от 1000 до 5000 Гц, а звуки, которые приходятся на границы субъективно воспринимаемого диапазона частот (от 20 до 100 Гц и от 10 000 до 20 000 Гц), напротив, воспринимаются как более тихие. Следовательно, громкость звука в действительности зависит нс только от силы давления воздуха, но также и от частоты колебаний давления воздуха.

Кроме того, любопытен тот факт, что чем слабее звук, тем больше проявляется указанная выше зависимость. Это видно по тому, что нижние кривые на рисунке больше прогибаются вниз и являются менее ровными по горизонтали, чем верхние кривые. Иными словами, субъективно воспринимаемая громкость относительно слабых звуков больше зависит от их частоты, чем субъективно воспринимаемая громкость относительно сильных звуков.

Важным фактором, от которого зависит определение минимально воспринимаемого изменения частоты (дифференциального или различительного порога высоты звука), является уровень интенсивности воспринимаемых человеком звуков. Уменьшение интенсивности слухового стимула приводит к увеличению дифференциального порога высоты звука. Чем тише звук, тем труднее определить его отличие от других звуков, близких к нему по высоте. Для звуков, соответствующих частоте колебаний давления воздуха больше 1000 Гц, требуется более существенные изменения частоты колебаний давления, чтобы изменилась субъективно воспринимаемая высота звука, чем, например, для звуков с частотой колебаний давления меньше 1000 Гц.

В связи с этим важно различать такие физические свойства звука, как его интенсивность (амплитуда колебаний соответствующих ему звуковых волн), частота и сложность, и психологические характеристики звука, такие, как громкость, высота и тембр. Это разные свойства звука, и они не всегда и не полностью соответствуют друг другу. Более того, несмотря на то, что между интенсивностью и громкостью, также как между частотой и высотой звука, существуют определенные зависимости, они не являются простыми и однозначными. Например, двукратное увеличение частоты колебаний давления воздуха не удваивает высоту воспринимаемого на слух звука. По этой причине наряду с физическими были введены в научный оборот представленные выше субъективные или психологические характеристики звуков, такие как сон, фон и мел.

Большинство встречающихся в природе звуков невозможно представить в виде простой синусоидальной волны, аналогичной так называемому «чистому» тону. Подобные, абсолютно чистые звуки в природе не встречаются и могут быть лишь приблизительно воспроизведены в искусственных, лабораторных условиях. Большинство звуков, с которыми мы имеем дело в действительности — это сочетания различных по частоте звуковых волн, т. е. сложные звуки, имеющие такую характеристику, как тембр.

Любой источник сложных звуковых колебаний одновременно порождает звуковые волны различной амплитуды и частоты. Самые низкие частоты в таких сложных звуках принято называть фундаментальными частотами. поскольку от них в первую очередь зависит высота воспринимаемого звука. Дополнительные колебания с частотами, кратными фундаментальной частоте, называются гармониками или обертонами. Если человеку предъявить на слух сложный звук, а затем попросить его подобрать простой звук, соответствующий ему по высоте, то он выберет звук, который можно представить простой синусоидой с частотой, примерно равной фундаментальной частоте сложного звука.

Кроме того, у воспринимаемых человеком звуков есть такие характеристики, которые не имеют очевидных физических аналогов. Это, например, объем и плотность звука. Объем звука — не строго научное понятие, связанное с представлением о том, что при восприятии некоторых звуков независимо от их высоты и громкости у человека создается впечатление, что некоторые из них занимают большую, а некоторые — меньшую часть так называемого аурального пространства, т. е. пространства, в пределах которого возникают и распространяются звуки.

Термином «плотность», который также не является строго научным понятием, обозначают кажущуюся «сжатость» или, напротив, «разреженность» звука. Замечено, что высокочастотные звуки обычно субъективно воспринимаются как «более плотные», чем низкочастотные звуки. Между объемом и плотностью звука существует обратная зависимость: чем больше объем, гем ниже плотность звука, и наоборот. Однако как объем, гак и плотность звука имеют тенденцию увеличиваться при возрастании интенсивности звука.

Субъективное восприятие звука зависит не только от физической частоты или амплитуды соответствующих ему колебаний давления воздуха, но также от других параметров звука, одновременно воздействующих на орган слуха. Общее правило восприятия здесь является следующим: если имеются в наличии два слуховых стимула, обладающие приблизительно равными частотами колебаний, но разные по амплитуде колебаний, то более интенсивный звук понижает или полностью исключает восприятие менее интенсивного звука. Подобное явление называется маскировкой звука и выражается в возрастании порога восприятия одного звука, называемого тестовым, вследствие присутствия другого звука, обозначаемого как маска.

Физик И. К. Доплер (1803—1853) открыл и описал весьма любопытный слуховой феномен. Он заключается в том, что частота звуковой волны зависит от скорости движения источника звука в пространстве, а именно: при движении источника звука частота каждой последующей звуковой волны будет несколько выше частоты предыдущей волны. Перцептивный результат воздействия данного физического явления на слух человека следующий. С увеличением частоты звуковых волн, проходящих через соответствующую точку пространства, высота звука, воспринимаемая в данной точке пространства, как правило, возрастает. После прохождения источника звука мимо неподвижного наблюдателя возникает обратная картина, а именно: расстояние между волнами увеличивается, частота уменьшается, и звук воспринимается слушателем как более низкий. Это явление получило название эффект Доплера.

Для того чтобы распознать качество звука, нужно иметь возможность слышать его в течение какого-то минимального, но достаточного для его правильного восприятия времени. Например, если звук, воспринимаемый человеком (звук, частота и интенсивность которого способны породить у человека слуховые ощущения), предъявить всего лишь на несколько миллисекунд (мс)¹, то он утрачивает свои тональные характеристики и либо вообще не будет человеком услышан, либо будет воспринят им не как звук, а как щелчок. Чтобы человек смог воспринять и оценить высоту звука данной частоты как стабильную и узнаваемую, звук должен длиться не менее 250 мс. Как правило, мы значительно лучше распознаем тоны и различаем частоты, когда время их звучания достаточно велико.

Продолжительность звучания также влияет на воспринимаемую громкость звука. Если продолжительность звучания становится меньше 200 мс, то для поддержания ощущения громкости на постоянном уровне необходимо увеличить интенсивность соответствующего звука. Звуки, длящиеся менее 200 мс, воспринимаются как менее громкие, чем более продолжительные звуки той же самой интенсивности.

Ухо человека способно лишь приблизительно анализировать сложные звуковые волны. Оно разлагает их на составляющие (частоты и амплитуды) и направляет соответствующую информацию на более высокие уровни аудиальной (слуховой) системы. На этих уровнях — различных уровнях центральной нервной системы, через которые проходят связанные со звуками нервные импульсы — производится полный анализ соответствующей звуковой волны.

Разные звуковые волны могут взаимодействовать друг с другом, например, взаимно подавлять друг друга, а слуховая система человека устроена таким образом, что при подавлении или нейтрализации в ней звуков одинаковой частоты и амплитуды они могут быть не услышаны человеком.

Отмена или нейтрализация одного звукового давления с помощью звуковой волны той же амплитуды и частоты, но обратной, но фазе, может быть использована для «глушения» источников нежелательных для человека звуков или шу;

Миллисекунда — одна тысячная доля секунды.

мов. Данное явление («глушение») широко использовалось властями в советское время с целью лишения населения нежелательной информации, поступающей из-за рубежа. В разных местах нашей страны были построены и работали так называемые «глушилки», направленные на иностранные радиостанции, вещающие на русском языке.

Эффект глушения тех или иных звуков возникает, когда в колебаниях давления воздуха, порождающих две параллельно идущие звуковые волны, точки высокого давления одной волны в точности соответствуют точкам низкого давления другой звуковой волны — так, как это показано на рис. 2.6. В каждой фазе давление одной звуковой волны уравновешивается или нейтрализуется противоположно направленным давлением второй звуковой волны, так что в итоге общее давление воздуха в данной точке оказывается меньше 0 дБ (абсолютного нижнего порога громкости слуховых ощущений). Соответственно, при таких условиях человек не слышит никаких звуков. Если же подобным способом трудно подавить все частоты, входящие в состав данного звука, то он нс глушится, а заглушается более сильным по громкости звуком, например, шумом, включающим в себя все частоты (именно так в советское время и «глушили» вещание на русском языке «нежелательных» или «в ражее к и х «ра д иостан ци й).

Рис. 2.6. Акустическая схема подавления («глушения») одной звуковой волны.

другой звуковой волной Как было сказано в начале данного параграфа, одной из главных функций слухового восприятия является локализация источника звука в пространстве. В свою очередь, одно из явлений, связанных с локализацией звука в пространстве, получило называние бинаурального эффекта. Этот эффект проявляется в том, что звуки, воспринимаемые правым и левым ухом человека, в том случае, когда источник звука не находится на одинаковом расстоянии от правого и левого уха, воспринимаются как различные. Благодаря этому человек может точно определять место локализации источника звука в пространстве.

При решении вопроса об удаленности источника звука от человека важным признаком является интенсивность или амплитуда звуковой волны, достигшей уха. Чем интенсивнее (громче) звук, тем ближе кажется человеку его источник. Если человек одновременно слышит два разных звука, то более громкий из них обычно воспринимается им и как менее удаленный.

Наиболее успешная и надежная локализация источника звука в пространстве требует одновременной стимуляции обоих ушей и определяется по бинауральным признакам. Речь, в частности, идет об использовании слуховой системой физических различий в стимуляции правого и левого уха, возникающих благодаря тому, что уши человека расположены на некотором расстоянии друг от друга и в разных точках пространства. Информации, получаемой слушателем в результате бинауральной стимуляции, присущи некоторые специфические характеристики, благоприятствующие точной локализации звука. Одна из этих характеристик, называемая интерауральным различием во времени, представляет собой небольшую разницу во времени прихода звуковой волны в правое и левое ухо, возникающую вследствие того, что один и тот же звук достигает одного уха раньше, чем другого.

Различие между временем прихода звука в левое и правое ухо может быть ничтожно мало, но и его, как правило, вполне достаточно для локализации объекта, производящего звуки, в пространстве. Так, например, различие во времени поступления звука в левое и правое ухо, равное всего лишь 0,0001 с и меньше, достаточно для того, чтобы при одинаковой интенсивности звуков это различие могло стать признаком, способствующим точной пространственной локализации звука.

Однако локализация звука на основании фазового бинаурального эффекта^[4] возможна только в отношении звуков сравнительно небольших частот, не выше 1500 Гц, а вполне отчетливо осуществляется лишь до 800 Гц. Для звуков высоких частот локализация происходит на основании различия громкости звуков, воспринимаемых правым и левым ухом.

Длина низкочастотных воли обычно превышает размеры (диаметр) головы человека. Огибая голову, такие волны могут разойтись по фазе, а это значит, что звуковые волны, стимулирующие правое и левое ухо, могут находиться в разных стадиях цикла компрессия — разряжение. В некоторых случаях это расхождение по фазе также может играть роль признака, используемого для локализации источника звука.

Следующий бинауральный признак — это различие в интенсивности звуковой стимуляции правого и левого уха. Преодолевая разные расстояния до левого и правого уха, звук не только вначале стимулирует ухо, которое находится ближе к его источнику, но воздействует на него более интенсивно, чем на удаленное ухо. Причина этого явления заключается в том, что голова человека играет роль препятствия, в какой-то степени мешающего продвижению звуковой волны к более удаленному уху.

Все, о чем говорилось выше, свидетельствует о том, что в основе психофизиологического механизма пространственной локализации звуков, по крайней мере чистых тонов, лежат два различных процесса. Локализация низкочастотных звуков базируется на интерауральном различии во времени, а локализация высокочастотных звуков — на интерауральном различии по интенсивности. В реальных условиях низкочастотные и высокочастотные сложные звуки, как правило, возникают одновременно, а это означает, что в большинстве жизненных ситуаций успешная пространственная локализация звуков, скорее всего, зависит от совместной работы обоих механизмов — интераурального различия во времени и интераурального различия в интенсивности.

В естественных условиях жизни человека пространственная локализация источника звука определяется нс только с помощью бинаурального эффекта. Существенную роль в этом процессе играет также взаимодействие слуховых ощущений со зрительными и осмысление первых на основе вторых. Кроме того, любое движение тела, порождающее различие в стимуляции левого и правого уха и непосредственно отражающее положение источника звука в пространстве, может помочь человеку в локализации данного источника.

На основе того, что было сказано выше о механизмах локализации источников звуков в пространстве, был разработан клинический тест, позволяющий разоблачать тех, кто симулирует глухоту на одно ухо. Этот тест основан на бинауральной локализации звука. Например, человек, утверждающий, что он глух на левое ухо, подтверждает, что слышит звук, поданный через наушник на правое ухо. Однако поставим следующий вопрос: что произойдет, если одновременно с этим звуком подать более интенсивный звук на левый наушник? В соответствии с тем, что сказано выше и подтверждено экспериментально, слушателю с нормальным слухом будет казаться, что работает только левый наушник, а человек, который действительно глух на левое ухо, будет слышать только менее интенсивный звук из правого наушника. В отличие от него симулянт, у которого вполне нормальный слух, вследствие чего он будет слышать только звук, идущий из левого наушника, станет утверждать, что ничего не слышит, хотя на его правое ухо, на которое он вроде бы нс жалуется, подастся слышимый звук. Таким образом он сам себя разоблачит.

Аудиальная система, решая на психофизиологическом уровне вопрос об идентификации и различении звуков, уделяет большое внимание первому звуку, воспринятому ухом, и проявляет тенденцию к подавлению звуков, поступающих позднее. В результате этого человек обычно воспринимает только звук, который первым достиг его уха из данной точки пространства. Это явление получило название «эффект предшествования».

Эффект Мак-гурка — это еще один любопытный феномен из области слухового и одновременно зрительного восприятия. Он проявляется в том, что слуховая и зрительная информация, которую обычно несет речь человека, когда мы слушаем сто и одновременно наблюдаем за ним, взаимодействуют между собой и оказывают влияние на то, что мы на самом деле в данный момент слышим. Другими словами, «визуальная картина» речи оказывает воздействие на слуховое восприятие речи говорящего человека.

Уникальное слуховое явление представляет собой стереофоническое или «объемное» восприятие звука, чем-то напоминающее пространственное зрительное восприятие окружающих предметов и явлений. Стереофоническое восприятие возможно, когда соответствующие записи воспроизводятся на специальной аппаратуре, имеющей два независимых друг от друга звуковоспроизводящих канала, с помощью которых правое и левое ухо стимулируются сигналами, несколько отличающимися друг от друга (сравним для примера различия в изображениях одного и того же предмета на сетчатках правого и левого глаза при пространственном зрительном восприятии). Однако современная «коммерческая» стереофония базируется не столько на воспроизведении бинауральных различий в слуховом восприятии, сколько на смешении разных звуковых сигналов в студии звукозаписи. Такая стереофония основана на записи звуков, улавливаемых сразу несколькими микрофонами. Инженеры-акустики, специализирующиеся в области стереофонии, избирательно распределяют звуки, записанные с помощью нескольких микрофонов, на два канала. В результате этого при воспроизведении звукозаписи левое и правое ухо человека стимулируются по-разному, и у него возникает требуемый слуховой стереоэффект.

Вспомним также, что существуют две основные теории слуха, объясняющие, каким образом сенсорные анатомо-физиологические структуры уха обрабатывают информацию о частоте звуков таким образом, что у человека появляется возможность воспринимать абсолютную высоту тона и различать звуки по высоте. Обычно для краткости эти теории называют теорией места и временной теорией. Авторы теории места исходят из представления о строгой тонотопической организации волосковых клеток кортиева органа'. Это означает, что каждой стимульной частоте соответствует свое, строго определенное место на базилярной мембране. Следовательно, колебания жидкости, содержащейся в улитке, в зависимости от их частоты вызывают смещения разных участков базилярной мембраны. Эти участки, в свою очередь, стимулируют связанные с ними волосковые клетки и соответствующие им нервные слуховые волокна.

Более определенно основную мысль, вытекающую из данной теории, можно сформулировать следующим образом. Волосковые клетки, расположенные у основания базилярной мембраны, отличаются повышенной чувствительностью к высокочастотным звукам, а волосковые клетки, находящиеся вблизи верхушки улитки или геликотермы, напротив, более активно реагируют на стимуляцию низкими частотами. Основой данной теории, соответственно, является предположение о том, что разные частоты возбуждают различные участки базилярной мембраны, а также непосредственно связанные с этими участками волосковые клетки и принадлежащие им волокна слухового нерва и нейронные структуры слуховой коры головного мозга. Благодаря этому мы слышим звуки разной высоты. Ранняя версия данной теории, как мы уже знаем из первой главы, принадлежит Г. Гельмгольцу, который высказал также предположение о пространственном распределении частот в улитке (о различных резонансных свойствах ее отдельных участков). Позднее эта теория была усовершенствована и доведена до современного вида физиологом Г. Бекеши, лауреатом Нобелевской премии в области физиологии и медицины (1961), открывшим и описавшим физический механизм нервного возбуждения, действующий во внутреннем ухе.

Основной альтернативой теории места, созданной Бекеши, стала временная теория, которую также называют частотной пли телефонной теорией слуха. Сторонники данной теории исходят из того, что базилярная мембрана колеблется как единое целое, воспроизводя частоту колебаний звуковой волны. В результате потенциалы действия в нейронах аудиальной системы возникают с той же частотой, какая присуща звуковому стимулу. Следовательно, согласно данной теории частота колебаний давления воздуха, воспринимаемая ухом, передается слуховому нерву напрямую, в результате колебаний структурных элементов улитки, и этот процесс во многом похож на передачу звуков диафрагмой телефонного аппарата или микрофона (отсюда второе на-^[5]

звание данной теории — телефонная). Так, при частоте колебаний звукового стимула 250 Гц слуховой нерв пропускает 250 нервных импульсов в секунду, при частоте 500 Гц и 1000 Гц, соответственно, в два и четыре раза больше.

Согласно временной теории, воспринимаемая высота звука определяется частотой прохождения импульсов по слуховому нерву, которая, в свою очередь, коррелирует с частотой колебаний звуковой волны. Следовательно, в восприятии абсолютной высоты тона роль слухового анализатора принадлежит мозгу, и информация о частоте аудиального стимула может быть закодирована и передана специфическим сочетанием и распределением нейронной активности слухового нерва во времени.

Ни одна из рассмотренных выше теорий, которые частично были представлены уже в первой главе данного учебника, полностью не в состоянии объяснить физиологический механизм слухового восприятия. Каждая из них несет, вместе с тем, в себе зерно истины, поэтому в современных представлениях о механизмах слуха обычно объединяются и рассматриваются вместе положения той и другой теории: теории места и временной теории.

Это означает, что в основе восприятия высоты тона могут лежать два независимых друг от друга, но взаимосвязанно действующих механизма, каждый из которых используется для ограниченного диапазона частот. Высокие частоты, гю-видимому, эффективно кодируются механизмом, на котором базируется теория места. Это подтверждается тем, что конкретное место смещения базилярной мембраны избирательно, локально и настроено на узкий интервал высоких частот. Действительно, высокочастотные звуки генерируют бегущие волны, пик которых приходится на определенные точки, расположенные вдоль базилярной мембраны. Этот участок мембраны, в свою очередь, активизирует различные группы волосковых клеток и слуховых волокон.

В целом, однако, лучше разнообразные слуховые феномены объясняет временная теория, хотя в среднем диапазоне частот колебаний давления воздуха одинаково справедливыми представляются и теория места, и временная теория. В восприятии волн с частотой ниже 30 Гц основную роль, вероятно, играет механизм, представленный во временной теории, а в восприятии волн с частотами в интервале от 50 Гц до 3000 Гц — механизм, на котором основана теория места. Наконец, при восприятии волн с частотами в интервале от 50 Гц до 3000 Гц слуховые явления хорошо объясняются с помощью обоих механизмов, допускаемых как теорией места, так и временной теорией.

Для ученых, занимавшихся исследованиями слуха, всегда оставался загадкой факт, что человек, одновременно воспринимая немалое количество разнообразных звуков, многие из которых имеют одинаковую громкость, тем нс менее легко выделяет и фактически слышит только тс из них, которые его в данный момент интересуют. Так, например, если мы находимся в группе из нескольких людей, говорящих одновременно, но нас интересует речь только одного из них, мы реально слышим, разумно воспринимаем и целенаправленно реагируем только на его голос, а остальных в данный момент как бы не слышим. Более того, в проведенных учеными экспериментах было установлено, что человек в описанных выше условиях на самом деле может не слышать (не воспринимать) многие звуки, не интересующие его.

К объяснению этого феномена имеет отношение эффект предшествования, который уже был описан выше. В данном случае он проявляется в следующем. Когда кто-либо нам что-либо говорит, или когда что-то говорим мы сами, то слышим обычно лишь голос говорящего человека или собственный голос, но не воспринимаем звуки голосов, отраженные от окружающих предметов, хотя физические приборы их четко фиксируют. Слуховая система человека устроена, по-видимому, таким образом, что она игнорирует или же просто подавляет другие звуки, кроме тех, которые в данный момент являются для человека жизненно наиболее важными (интересными).

Этот феномен, впервые открытый и описанный Г. Уоллахом (1949), получил название «эффект предшествования» потому, что первым звуком, поступающим в ухо и предшествующим остальным звукам, в данном случае как раз и является звук естественного голоса, а не звуки, которые вернулись к человеку как отраженные от окружающих предметов. Доказано, что наиболее точно и четко звуки воспринимаются в таких помещениях, где эффект предшествования проявляется наиболее заметно (где эффекты множественного отражения звуков и сохранения их громкости минимальны). Такие помещения обычно называют помещениями с хорошей акустикой.

Итак, подводя краткий итог тому, о чем говорилось в данном параграфе главы, можно констатировать следующее.

• 1. Слуховое восприятие является не менее важным, а в некоторых отношениях жизненно еще более значимым видом восприятия, чем другие его разновидности, включая зрение.
• 2. Слуховое восприятие включает констатацию наличия или отсутствия звука, определение места локализации его источника в пространстве, оценку перемещения звука в пространстве, выделение и точную характеристику акустических параметров звуков, а также их изменений во времени.
• 3. При восприятии звука как такового человек отдельно выделяет и оценивает такие его параметры, как громкость, высота и тембр.
• 4. Хотя перечисленные параметры слуха зависят от соответствующих физических характеристик звука, ими они однозначно не определяются. Субъективно воспринимаемые качества звука — громкость, высота и тембр — зависят от сочетания многих его физических параметров, от состояния организма и общего психологического настроя человека.
• 5. По воспринимаемым им звукам человек судит не только о звуках как таковых, но и о собственных свойствах источников данных звуков.
• 6. Человек в состоянии выделять и избирательно воспринимать только звуки, которые его в данный момент особенно интересуют.

• [1] Всякое перемещение физического объекта в окружающем пространстве увеличивает давление перед данным объектом в направлении его перемещения и, соответственно, уменьшаетдавление в том же направлении позади его. В результате возникает звуковая волна, котораяи свидетельствует о наличии соответствующего перемещения.
• [2] Эти характеристики звука трудно расположить, упорядочить по степени их значимости, так как каждая из них в тех или иных условиях может оказаться для человека существенной. Например, когда объект, производящий звук и угрожающий человеку, приближается к нему, тогромкость звука, соответственно, увеличивается. В этих условиях наиболее значимой характеристикой звука может оказаться именно его громкость. Если же человек по характеру звукаопределяет особенности объекта, который его производит, то наибольшую ценность для негоможет приобрести высота звука или его тембр.
• [3] Следующий материал, строго говоря, больше относится, но содержанию к первой главе, где обсуждались ощущения, и, кроме того, частично восстанавливает (повторяет) то, что тамуже было сказано. Однако мы сочли целесообразным его воспроизвести и расширить здесь потому, что далее придется ссылаться на конкретные данные, касающиеся слухового восприятияи представленные в соответствующих измерительных единицах.
• [4] Речь идет о том, что один и тот же звук может достигать правого и левого уха в различныхфазах колебания давления воздуха.
• [5] Это периферическая часть звуковоспринимающего аппарата (рецептор слухового анализатора). Располагается в улитке, заполненной эндолимфой.