Характеристики слухового анализатора

Категория:
Эргономика


Характеристики слухового анализатора

Восприятие интенсивности. Субъективно интенсивность звуковых колебаний (16—22 000 Гц) воспринимается как громкость звука. Абсолютный минимальный порог восприятия звука зависит от частоты звуковых колебаний. На рис. 3.10 показан индивидуальный разброс данных, вычисленный по изучению порога слуха у 2 000 человек. Абсолютный минимальный порог слышимости является нижней границей для звукового давления, выше которой лежит область слухового поля. Верхней границей является порог болевого ощущения, который в меньшей степени зависит от частоты и лежит в области 130—135 дБ.

Как и абсолютный порог, воспринимаемая громкость звука зависит от частоты акустических колебаний. Так, при одинаковой интенсивности 40 дБ над условным порогом, принятым за точку отсчета и равным давлению 0,0002 Па, тон 1 000 Гц воспринимается как более громкий, чем тон 100 Гц, и наоборот, два равных по громкости тона различной частоты должны иметь разную интенсивность. На этой основе Флет-чером была разработана таблица равной громкости, в которой кривой объединены области равногромкого звучания. За эталон сравнения была принята громкость звука с частотой 1 000 Гц и было установлено, что повышение громкости тона в 1 000 Гц при его усилении на каждые 10 дБ равно 10 фонам. Иными словами, для этого тона громкость звука интенсивностью 80 дБ равна 80 фонам, а в 120 дБ — 120 фонам. Для каждой из частот выбирались те интенсивности, которые создавали равную громкость с тоном 1000 Гц при его уровне громкости 40, 50 фонов и т. д.

Рис. 1. Стандартные пороги слышимости, измеренные в свободном звуковом поле при бинауральном восприятии: 1 — американский стандарт; 2 — британский стандарт; 3 — пороги слышимости по данным лаборатории биофизики АН СССР

Однако использование шкалы фонов не позволяет количественно сравнивать громкости, т. е. если известна громкость двух звуков в фонах, то неясно еще, во сколько раз один звук громче другого.

Рис. 2. Пределы отклонений индивидуальных порогов слышимости от средней аудиограммы

На основании ряда экспериментальных работ построена шкала со-нов. Один сон — это громкость звука, равная громкости тона 1 000 Гц при уровне интенсивности 40 дБ над Дорогом. Каждая последующая ступень шкалы означает увеличение относительной громкости звука в соответствующее число раз. Так, звук в 80 фонов в 20 раз (20 сон) громче звука громкостью в 40 фонов, а звук в 126 фонов в 1 000 раз (1 000 сон) более громкий. При рассмотрении шкалы громкости видно, что для больших значений звукового давления увеличение на каждые 10 фонов, независимо от исходного уровня, дает ощущение удвоения громкости.

Рис. 3. Кривые равной громкости для синусоидальных тонов в свободном звуковом поле

С характеристикой громкости тесно связана характеристика раздражающего действия звуков, т. е. возникновение неприятного ощущения. По аналогии с кривой равной громкости были построены и кривые равной неприятности звуков, так как это ощущение зависит не только от интенсивности, но и от частоты тона. Наименее раздражающими являются уровни 40—80 дБ.

Дифференциальная чувствительность слухового анализатора к изменению громкости наиболее высока при средних частотах. Для диапазона частот от 500 до 3 000 Гц К =’ 10 lg (1 + A UP). Для более высоких и низких частот К повышается.

Значительно больше выражена зависимость от исходного уровня громкости. Так, для тона 1 000 Гц дифференциальный порог, равный при 100 дБ 0,3 дБ повышается при уровне 20 дБ до 2 дБ. 78

Восприятие частотных характеристик. Частотные характеристики звука воспринимаются в виде ощущения высоты звука. За единицу измерения высоты звука был принят мел. В основу шкалы взята высота тона частотой 100 Гц при уровне интенсивности 40 дБ, равная 1 ООО мел. Увеличению числа мел в два раза соответствует ощущение в два раза большей высоты, чем исходная. На рис. 4 приводится шкала мел.

Ощущение высоты звука зависит в определенной степени от его громкости. Низкие тоны с увеличением громкости кажутся более низкими, а высокие — более высокими. Слуховой анализатор обладает довольно высокой чувствительностью к изменениям высоты звуков.

Рис. 4. Натуральная шкала громкости

Рис. 5. Натуральная шкала высоты тонов

Ha рис. 6 приведены величины дифференциальных порогов по высоте в зависимости от частоты звука.

Восприятие пространственных характеристик звука. Восприятие пространственных характеристик относится к так называемому бина-уральному слуху, в основе которого лежат различия в уровне громкости звука, приходящего в одно и другое ухо, во времени прихода звука или различия в фазе. Звуки с частотой ниже 1 ООО Гц локализуются в основном по различию фаз или времени прихода звука в одно и Другое ухо, звуки с частотой выше 4 000 Гц — по различию в интенсивности. Для звуков, лежащих между 1 000—4 000 Гц существует смешанный механизм. Точность локализации связана также с громкостью звука. Очень слабые или очень сильные звуки локализуются плохо. Оптимальным является уровень в 70 фонов.

Временные характеристики слуха. Ощущение, возникающее при действии звуковых колебаний, подчиняется определенным временным закономерностям. Так, очень короткие звуки, продолжающиеся в течение миллисекунд, ощущаются как менее громкие по сравнению с длительными звуками той же интенсивности.

Рис. 6. Дифференциальные пороги по высоте в зависимости от частоты звука

Таким образом, видно, что слуховой анализатор может регистрировать интервалы между звуками до 0,5 мс. Изменение длительности самого звука воспринимается так же хорошо. Так, было показано, что дифференциальный порог для длительности 800 мс составляет около 92 мс. Высокой чувствительностью обладает слуховой анализатор к восприятию временных отклонений в самом сигнале,например к различению фронта огибающей.

Маскировка звуковых сигналов. Различают два основных вида маскировки — одновременную и последовательную, или остаточную. При одновременной сигнал и помеха действуют одновременно, при остаточной — полезный сигнал подается после того, как помеха перестала действовать, т. е. на фоне следов от предшествующего раздражения.

Рис. 7. График критической ширины полос для тонов различных частот: А — при монауральном слушании; Б — при бинауральном слушании

При систематическом исследовании маскировка с помощью тональных сигналов (т. е. в качестве помехи и сигнала выступают тоны, различающиеся по высоте и громкости) было показано, что эффект маскировки зависит от уровня громкости маскирующего тона и расстояния по высоте. Чем ближе частота помехи и сигнала, тем лучше выражается мешающее действие помехи. Более выражен эффект маскировки на сигналы более высокие, для более низких сигналов влияние помехи мало.

Большое число работ посвящено изученикГвлияния на восприятие тона широкополосного шума. В них показано, что в этом случае тон маскируется не всеми составляющими спектра шума, а лишь относительно узкой полосой частот, лежащих вблизи маскирующего тона. Эта полоса частот для тона, соответствующего ее центральной частоте, называется «критической шириной».

Логарифмическая ширина этих полос равна интенсивности в децибелах, на которую должен быть повышен уровень маскируемого тона по сравнению со спектральным уровнем маскирующего шума (т. е. над уровнем звукового давления в полосе частот, равной 1 Гц), чтобы стать слышимым на фоне помехи.

Логарифмическая ширина критической полосы в среднечастотной области мало зависит от уровня шума, однако для низких частот она увеличивается по мере повышения уровня, а для высоких — снижается.

При остаточной маскировке отношения, описанные для одновременной маскировки, остаются в принципе такими же, однако по мере увеличения временного интервала между помехой и сигналом н^лю-даются постепенные уменьшения эффекта.

Очень интересно явление так называемой обратной маскировки, когда последующий сигнал тормозит восприятие предыдущего, т. е. действует как бы обратно ходу времени. Этот феномен основан не столько на возможности появления опережающего возбуждения от сильного раздражителя, сколько на влиянии процесса возбуждения на процесс восприятия как вторичного по отношению к процессу ощущения.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум