научная статья по теме ПОРОГОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭФФЕКТА ПРЕДШЕСТВОВАНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ Биология

Текст научной статьи на тему «ПОРОГОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭФФЕКТА ПРЕДШЕСТВОВАНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ»

ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2008, том 58, № 4, с. 443-448

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

УДК 612.821

ПОРОГОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭФФЕКТА ПРЕДШЕСТВОВАНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

© 2008 г. М. Ю. Агаева

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, e-mail: agamu@infran.ru

Поступила в редакцию 22.11.2007 г. Принята в печать 27.02.2008 г.

В работе были измерены пороги эха у человека для двух конфигураций расположения динамиков в вертикальной сагиттальной плоскости. В первой: "прямой" звук подавался из динамика, находящегося прямо напротив испытуемого при нулевом азимуте и элевации, а "отраженный" звук - из динамика над головой испытуемого при нулевом азимуте и 90 град по элевации. Во второй: "прямой" и "отраженный" звуки подавались из тех же динамиков, но в обратном порядке. В качестве сигнала были использованы шумовые посылки в диапазоне частот от 5 кГц до 20 кГц и длительностью 5, 10, 20 и 100 мс. Достоверные различия в величине порога эха были получены при стимуляции сигналом длительностью 100 мс [F (1,16) = 6.28; p < 0.05]. Для сигналов других длительностей различия в величине порогов эха не были достоверны (p > 0.05).

Ключевые слова: эффект предшествования, порог эха, вертикальная плоскость.

Echo Thresholds of the Precedence Effect in the Vertical Plane

M. Yu. Agaeva

Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, e-mail: agamu@infran.ru

Echo thresholds were measured for two configurations of loudspeakers in the vertical plane. The first configuration was characterized by the lead sound presentation from a loudspeaker placed in front of a subject, whereas the lag sound was presented from the loudspeaker above the subject's head. In the second configuration, the lead and lag sounds were presented from the same loudspeakers but in reverse order. All the stimuli were broadband noise bursts in the frequency range of 5-20 kHz. Burst durations were 5, 10, 20, and 100 ms. Average echo thresholds differences were significant only for the signals of 100 ms in duration (F (1,16) = 6.28;p < 0.05). For the other signals (5, 10, 20 ms), there was no significant effect of location of lead and lag signals (p > 0.05).

Key words: precedence effect, echo threshold, vertical plane.

Интерес к исследованию эффекта предшествования определяется тем, что он является одним из существенных механизмов помехоустойчивости и позволяет слушателю локализовать источник звука из "акустического хаоса". Звук, распространяясь в помещении, например в комнате, отражается от различных поверхностей и в результате к слушателю приходят как прямые звуковые волны, исходящие от источника звука, так и отраженные (например, от стен, потолка и т.д.). Несмотря на этот "акустический хаос", слушатель может до-

вольно точно определить положение источника звука. Звук от источника первым доходит до ушей слушателя, а отраженные волны приходят с некоторой задержкой (несколько миллисекунд). Слуховая система определяет положение источника по направлению первого фронта волны, достигшего ушей от прямого звука и значительно подавляет информацию о направлении отраженных волн. Этот феномен известен как "эффект предшествования" или "закон первой волны" [5, 11, 17]. Однако следует упомянуть, что слушатель способен заме-

тить различия в "окраске" качественно слышимого звука, возникающие при изменении числа отражений [5, 17].

Эффект предшествования как функция временной задержки между прямым и отраженными звуками обычно исследуется по одному из трех направлений: определение порога эха (под порогом эхового сигнала понимается критическая величина временного интервала между прямым и отраженным сигналами, при которой наблюдатель может обнаружить эхо-вый сигнал); локализация доминанты (под локализацией доминанты принимается правильное опознавание слушателем положения динамика, излучающего прямой звук, при восприятии слитного звукового образа, созданного комбинацией прямого звука и "отражений"); различение запаздывания (т.е. в какой степени небольшие изменения расположения источника отраженного звука могут быть заметны) [11].

Эффект предшествования довольно широко исследовался во второй половине XX в. (наиболее подробно описано в обзоре [11]). Однако следует отметить, что практически во всех работах использовались звуковые сигналы, которые либо реально были расположены, либо симулировали положение источников звука в горизонтальной плоскости. В этой плоскости локализация источника основывается на межушных различиях стимуляции по времени и интенсивности [2, 3, 5, 14].

В вертикальной плоскости локализация источника звука происходит на основе изменений в спектре воспринимаемого сигнала в диапазоне частот от 5-6 кГц и выше. Спектральные изменения, т.е. повышение энергии в области одних частот (пики) и понижение в области других (провалы), возникают вследствие отражений звуковых волн в основном от ушной раковины, а также от головы и туловища [3, 6, 14, 16].

По-видимому, сложность синтеза таких сигналов обусловила то обстоятельство, что исследованию эффекта предшествования в вертикальной плоскости к настоящему времени посвящено всего несколько работ. В первой работе [7] было установлено, что эффект предшествования действует и в вертикальной плоскости, а не только в горизонтальной, т.е. при отсутствии бинауральных различий стимуляции по времени и интенсивности.

В двух работах [12, 13] была измерена локализация доминанты для двух плоскостей - го-

ризонтальной и вертикальной. В вертикальной плоскости процент ответов, правильно указывающих на динамик, излучающий прямой звук, был ниже, чем для горизонтальной плоскости, но временные границы, в которых возникал эффект предшествования в двух плоскостях, совпадали. Следует также отметить, что в другом случае, при варьировании величины задержки запаздывания "отстающего" динамика (эховый сигнал) от прямого, в медиальной плоскости различия в подавлении не были обнаружены в отличие от горизонтальной плоскости. При расположении динамиков в горизонтальной плоскости у испытуемых возникали определенные трудности при определении положения источника звука, имитирующего эхо при коротких задержках, а при задержках больше 5-10 мс различение значительно улучшалось [11]. Таким образом, можно предположить, что эффект предшествования зависит от положения источников звука, в частности от того, в какой плоскости располагаются динамики, имитирующие прямой и отраженный звуки. Следует отметить, что в горизонтальной плоскости у человека разрешающая способность локализовать источник звука выше, чем в вертикальной плоскости [2, 14]. На основе сказанного выше можно предположить, что расположение одного из динамиков, имитирующего прямой звук в так называемом конусе путаницы (положение, при котором минимальные различия в различении положения источника звука максимальны), может вызвать увеличение значений порога эха.

К настоящему времени известны только две работы, в которых был измерен порог эха при расположении источников звука в вертикальной плоскости [1, 15]. В этих работах не исследовалось влияние положения источников, излучающих прямой и отраженный звук, на величину порога эха. Поэтому цель настоящей работы состояла в установлении влияния положения динамиков на величину порога эха в вертикальной плоскости.

МЕТОДИКА

В экспериментах приняли участие девять человек с нормальным слухом (шесть женщин и трое мужчин) в возрасте от 25 до 36 лет.

Эксперименты проводили в анехоидной камере размером 3 х 3 х 4.5 м. Прямой и отраженный звук создавали с помощью двух динамиков. Один динамик был расположен прямо

Прямой сигнал

А Эховый сигнал

i

ii

ZX---.

1 Пг»ОЛ/ГГ»Т,

Прямой сигнал

в

Прямой сигнал

Эховый сигнал

Рэ - ^

1 Эховый сигнал

Задержка звучания эхового сигнала

Рис. 1. Схема формирования прямого и отраженного звука. А - схема расположения динамиков и испытуемого: I - первая конфигурация расположения динамиков, где прямой звук идет из динамика напротив испытуемого, а отраженный сигнал - из динамика над головой испытуемого; II - вторая конфигурация расположения динамиков, где прямой звук идет из динамика над головой слушателя, а отраженный сигнал - из динамика напротив испытуемого. В - схематическое представление прямого и отраженного (запаздывающего) сигнала.

Fig. 1. Diagram for creating of leading and lagging signals. А - loudspeakers arrangement: I - the first arrangement of loudspeakers, II - the second arrangement of loudspeakers; В - stimulus timing.

перед головой испытуемого с углом подъема 0 град относительно межушной линии. Второй находился над головой испытуемого с углом подъема 90 град (рис. 1, А).

В качестве сигнала использовали белый шум, синтезированный цифровым способом с частотой дискретизации 44.1 кГц, который затем был отфильтрован с полосой пропускания от 5 кГц и выше. Характеристику фильтра устанавливали таким образом, чтобы на частоте 5 кГц подавление составляло 100 дБ, а на частоте 6 кГц - 0 дБ, поскольку локализация источника звука в вертикальной плоскости основывается на спектральных изменениях в области частот от 5-6 кГц и выше [6, 14].

Из этого шума были созданы звуковые посылки длительностью 5, 10, 20 и 100 мс. Фронт нарастания и спада был 2 мс.

Интенсивность сигнала была установлена на уровне 53 дБ относительно 20 мкПа как наиболее комфортная для испытуемых. Измерения проводили с помощью аппаратуры фирмы RTF (Германия) с использованием конденсаторного микрофона типа МК-202, микрофонного усилителя типа 040011 и измерительного модуля типа 05004 в точке, соответствующей центру головы испытуемого.

Для определения влияния направления прихода прямого и отраженного звука на величину порога эха в вертикальной плоскости в эксперименте были использованы две конфигурации динамиков (рис. 1, А). В первой (I) прямой звук исходил из динамика, находящегося прямо напротив испытуемого при нулевом азимуте и нулевой элевации, а отраженный звук - из динамика над головой испытуемого при нулевом азимуте и 90 град по элевации. Во второй конфигура

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком