Главная ->  Электроакустические и звукотехнологические устройства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

либо спереди, либо сзади (одинаково часто). Согласно же теории слуховой объект в этом случае должен располагаться на оси пересечения ыеднаниой я горизонтальной плоскостей.

В стедующей серии экспериментов громкоговорители устанавливали перед экспертом Б горизонтальной плоскости, а имитировали условия, которые создаются нрн поворотах головы, но пря размещении громкоговорителя сзади эксперта. Выбором передаточного отиошеняя привода между гоювой н переключателем громкоговорители переключались с удвоенной относительно поворота головы угловой скоростью. Все 15 экспертов дали слсдующпе показания. Сначала слуховой объект ощущался спереди, но в момент начала движения головы персмеща.чся назад. При прекращении движения головой С1уховой объект некоторое время продолжал оставаться сзади, но затем по нстечеяни некоторого времени начинал ощущаться спереди. О такой ннершюнностн слуха писал также Кленш (1948).

Проводи.1ся н обратный эксперимент. С помощью громкоговорителя, установленного сзади эксперта, удавалось вызвать ощущенне звука спереди, даже не затемнив помещенне. Эксперты ощущали слуховой объект расположенным там. где никакого источника не было вндио.

Наконец, Ва.члах провел и другую серию экспериментов, цель которых состояла в том, чтобы вызвать у экспертов ощущение слухового объекта 1Юд заданным углом возвышения. Это достигалось благодаря тому, что при расстановке громкоговорителей спереди передача движений от головы на меха1[изм нсреключагсшя была замедленной (громкоговорители переключались медленнее, чем поворачивалась голова). Таким способом удавалось искусствепцо помещать слуховой объект под углами возвышения 6=78° я 6=60° с точностью до нескольких градусов (в экспернмектах участвова.чо от 4 до 7 экспертов). Аиа.чогнчная система для случая кнвковых движений головы позволила вызвать ощущения слухового объекта под углами во фронтальной плоскости. Все результаты этих и других экспериментов Валлаха полиостью согласуются с теорией.

Ранее мы устаЕ0ви.чн. что теория поворота - это гетеросевсориые теории. Согласно этим теориям эксперты должны одиовремеиио оценивать изменения ушных сигналов, направления и амплитуды движений головы относительно источника звука. В своей более поздней (1940) работе Ва1лах показал, что регистрация движспий производятся правильно н в тех случаях, когда: а) не дают информацию тсизомоторные рецепторы шейных мышц я позвонков; б) ннформанню дает только вестибулярный аппа1 ат; в; информанню дает только орган зрения.

Этн 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 нэ этих условий перейти к условиям б>, нужно было тотько завязать глаза эксперта. Накоиеп. в случае в эксперт оставался неподвижным а относительно него с помощью специальной установки поворачивалась вся видимая среда (эксперта окружал занавес с вертикальными черпо-бслымя полосами, вращавшийся вокруг него). При этих усювиях бы.чн повторены некоторые из описанных выше экспериментов.

Было установлено следующее: при пассивных движениях с открытыми глазами ( а ) все эксперты вели себв точно так же, как прн активных, следуя самопронзво.чьныы движениям. Показания 50% экспертов с завязанными гла-эамн ( б ) оказались ниымя. Вторая половина экспертов и в этих условиях реагировала согласно моторным теориям. В экснернмеитах с поворачивающимся занавесом создаиал11сь впечатление, чю напес исподпижсн. 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 эапавес, но в противоположном иаправленнн вращался громкоговоритель, у 20 экспертов создавалось ощущение объекта спереди, в то время как громко-юворптель был строго сзади, и наоборот. Об этом эффекте упоминалось выше. Таким образом, зрение играет, очевидно, важную роль в регистрации движений

9-810 129



головы. Поскольку, однако, в нормальных условиях, кроме зрительной, вырабатывается еще ннформаШ1Я от вестибулярного аппарата и рецепторов мышечной системы шеи, то движения головы регистрируются достаточно уверенно.

После того, как вполне очевидно устаноалеио, что информация о месте расположсиия источника зв>-ка, получаемая в результате движений головы, может оцениваться слухом, нам остается ответить на вопрос о месте моторных теорий среди других теорий пространствениого слуха. В литературе утвердилось мнение о том, что в нормальных условиях движения головы улучшают способность слуха определять направления прихода звука. С точки зрення локализации это означает, что движения головы уменьшают расхождения между иаправлениями иа источник звука я на слуховой объект (Турлов и Рунге, 1967). В некоторых случаях эти расхождения исчезают почти полностью (Перекалин, 1930; Бургер, 1958: Фишер н Фридман, 1968).

Движения головы, особенно совершаемые сознательно для пелеигацин или вслушивания, могут прн достаточно длительных сигналах привести к изменению места расположения слухового объекта относительно первоначального. Если в процессе слушании оценивается информация, получаемая вследствие движения головы, то она превалирует над информацией, получаемой из монауральных признаков сигналов.

Этот вывод уже был сформулирован в ходе экспериментов Валлаха, во время которых с помошью одного громкоговорители, раснсможсииого перед экспертом, удавалось вызвать ощущение слухового объекта сзади, несмотря иа то, что сигнал был широкополосным. Это явление 1Юдтверждается также исследованием автора (Блауэрт, 1969). В ходе эксперимента, описанного в § 2.1.1 (см. рис. 64-67), проводимого с использованием третьоктавного шума, эксперты могли свободно двигать головой, и им иа эту возможность постоянно указывали. Одиако 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 10 с. И в этом случае слуховой объект возникал преим)1цественио в направлении прихода звука. Это явление наблюдали н 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 эвука. В момент, когда голова пеподвнжиа, слуховой объект почти без исключений всегда лоцируется в направлении прихода звука.

2.5.2. Костная, зрительная, вестибулярная и таитильная теории слуха

Место расположения слухового объекта в основном определяется слухом, который выделяет необходимую для этого информацию яэ бинауральных и монаура.чьных признаков звуковых сишалов у барабанных перепоион н их иэ-нснсний во время движений головы. Но как уже было указано в гл. 1 2, в формировании ощущения места слухового объекта могут участвовать н другие факторы. Из приведенных в табл. I теорий нами не рассмотрены пока костяая, оптическая, вестибулярная и такттьиая теории.

Костная теория. Зв>-ковые сн1И8лы могут поступать во внутреннее ухо не только через барабанную перепонку и слуховые косточки, ио и через так называемый костный канал, когда вызванные звуковой волной колебания черепа через височную кость передаются непосредственно на внутреннее ухо. Механизм такой звуконередачи описай Бекеши (1960), Тондорфом (1960, 1972) н в прнвсдеииых ими работах. При анализе явлений костной звуконередачи н формировании ошушешги места слухового объекта обычно различают два случая,



1. Возбуждение колебаний черепной ности акустическныя колебаниями воздуха. Это обычный процесс возбуждения прн слушапнн в воздушном звуковом поле,

2. Другие способы возбуждения, например, с помощью механических возбудителей нли прн 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 наружным и средним ухом, минимум ва 40 дБ. Согласно современным представлеиинм психофизики слуха трудно предположить, что составляющие с уровнем на 40 дБ ниже основного снгиала могут существенно повлиять на ощущение слухового объекта. Поэтому гипотеза о том, что при нормальном пространственном слушании костная эвукопередача играет сколько-нибудь значительную роль (Внльсои я Майере. 1908; Гехт, 12а). в последнее время, как правило, ие поддерживается (Гехт, 19226; Ксрстея и Са.ттшгср. 1922; Бацистер, 1924; Китц, 1953; Блауэрт, 1969).

Другое дело, когда составляющая звука, прошедшая ко внутреннему уху по иостиому каналу, имеет такую же амняитуду, как воздушная составляюиая. Этот случай может иметь место при возбуждении черепной коробки с помощью специальных устройств нля когда слушатель находится в среде с удельным волновым сопротявлеянем, равным сопротив.чению черепа (например, в воде). Латерализапия объекта пря костяом возбуждении слуха нспользуетси в медя-цииской аудиометрии. Известен диагностический эксперимент Всбера. который состоит в следующем. На лбу пациента крепится камертон, с помощью которого через костный канал возбуждается слух. Пачожеиие ощущаемого пациентом слухового объекта позволяет судить о характере нарушения слуха (Лангенбек, 1958; Плат. 1969; Гунцинг. 1970).

Японские экспериментаторы Соне. Ебата н 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 го.човнымн телефонами, можно создать ощущение объекта вис головы. Плеиг (личная переписка) повторил этв эксперименты, результаты подтвердились. В работе Соие и др. описан ряд других слуховых экспериментов с костиым возбуждением. Файт (1971) исследовал возможность использования костного возбуждения ощущения остро локализуемых объектов у слепых для разработки электроакустических поводырей. Он пришел к выводу, что для указанной целн способ ма.чопрнгоден. Из медицинской аудиометрии известно, что бипауральяое демпфирование костных звуков (прн Бозбуждеиин сосцевидного отростка вксочиой кости) составляет минимум от 10 до 20 дБ. Отчасти это объясняется тем, что внутреннее ухо у человека, как у иеиоторых других млекопитающих (особенно китов) находится в части черепа, очень насыщенной воздухом. Череп и экранирует ухо от костных звуков (Мейер-Готесберг, 1968; Блауэрт и Гартмаи, 1971).

Как упоминалось, кости 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: еслн под водой заэкранировать голову иолпаком (оставляя открытыми слуховые каналы), то слуховой порог увеличивается (Нордмарк, Фельпс и Вайхтман, 1971).

Новейшие нсследоваяня показали, что я под водой движения головы позволяют определять направлеинн на источник звука с точностью прибтнзите тьно 20° (Файнштсйн. 1966; Нормаи н др., 1971; Готерс, 1972) Прн этом определенную информацию, по-вяднмому, дает и нормальная цепочка звукопередачн: барабанная перепонка - с 1уховые косточкп. потому что если входы слуховых каналов закрыть, то способность идентифицировать ианравле-ння прихода звука ослабляется. Механизм этих явлений пока яе ясен. Рассматривая случай слушания под водой, следует иметь в виду, что бииауральиые временные различия снп1а.чов вследствие почти пятикратной (относительно воздушной среды) скорости звука в воде сильно уменьшаются. С акусти-

в* 131



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74