УДК 612.85
ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ПРИБЛИЖАЮЩИХСЯ И УДАЛЯЮЩИХСЯ
ИСТОЧНИКОВ ЗВУКА
© 2010 г. И. Г. Андреева, Е. С. Малинина
Учреждение Российской академии наук Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН,
Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 25.11.2009 г.
Слуховой эффект последействия приближающихся и удаляющихся источников звука исследовали в условиях свободного поля. Приближение и удаление источника звука моделировали разнонаправленным изменением амплитуды импульсов широкополосного шума (20 Гц—20 кГц) на двух динамиках, расположенных на расстоянии 1.1 и 4.5 м от испытуемого. Предъявление адаптирующих приближающихся и удаляющихся стимулов изменяло восприятие следующих за ними тестовых сигналов: неподвижный тестовый сигнал оценивался испытуемыми как движущийся в направлении, противоположном направлению движения адаптирующего стимула, а медленно движущийся в направлении адаптирующего стимула тестовый сигнал определялся ими как неподвижный. Особенности проявления слухового эффекта последействия движения в радиальном направлении были сходны с таковыми для движения источника звука в горизонтальной плоскости.
Ключевые слова: пространственный слух, движение источника звука, слуховое восприятие, последействие.
Локализация источников звука выполняется человеком как непрерывное сканирование окружающего пространства и выделение того или иного объекта в последовательном ряду акустических событий. На результаты поиска, оценку положения и параметров движения объекта влияют предшествующие и последующие акустические события (стимулы). Это влияние обнаруживается в ряде явлений: эффекте предшествования (precedence effect), эффекте вечеринки (cocktailparty effect), слуховом последействии движения (auditory motion aftereffect). Первые два явления характеризуют процессы при интервалах микросекундного и миллисекундного диапазонов между сигналами, поступающими от источников звука [1]. Слуховое последействие движения продолжается на протяжении нескольких секунд и касается оценки параметров движения звукового источника, следующего за предыдущим событием [2].
Все эти феномены можно рассматривать как проявление свойства пространственного слуха, получившего название инерционности. Инерционность слуховой системы определяют как "сохранение во времени определенного состояния при анализе сенсорных сигналов" ([3] с. 316). Следствием этого является, в частности, последействие движения, т.е. изменение "правильной оценки параметров стимула в определенных временных интервалах" ([3] с. 316).
Природа слухового последействия движения не вполне ясна. Предположительно она связана с адаптацией нервных элементов слуховой системы, избирательно реагирующих на движение источников звука [4], или (и) с изменением баланса синаптического возбуждения и торможения [5]. Таким образом, изучение слухового последействия движения способствует раскрытию механизмов формирования специфической чувствительности к движущимся звуковым стимулам. Помимо этого теоретического аспекта изучение слухового последействия движения позволяет решить вопросы практического характера, касающиеся причин операторских ошибок при оценке множества движущихся источников звука.
Исследования слухового последействия движения немногочисленны и выполнены только для горизонтальной плоскости. Эффект последействия при имитации движения источника звука в горизонтальной плоскости на основе варьирования межушных различий по времени или интенсивности звуковых стимулов был впервые показан в 1978—1979 годах [6, 7]. Он заключался в том, что после прослушивания стимулов, движущихся в одном направлении, испытуемые воспринимали последующие неподвижные и медленно движущиеся стимулы как перемещающиеся в противоположном направлении. Позже сходный эффект последействия в горизонталь-
9 мс 40 мс
991 мс
Адаптирующие стимулы, 4991 мс Тестовый
стимул, 991 мс
Рис. 1. Временная структура комплексного стимула
для оценки слухового последействия движения.
ной плоскости был показан для реально движущегося в свободном поле адаптирующего сигнала [8].
Механизмы локализации источника звука в горизонтальной, вертикальной плоскости и при радиальном движении отличаются [9], и не ясно, как это сказывается на эффекте последействия. Задачей нашего исследования было получить эффект слухового последействия при радиальном движении, то есть при приближении и удалении источника звука, и изучить особенности проявления этого эффекта.
МЕТОДИКА
В исследованиях участвовали 6 здоровых испытуемых обоего пола (5 женщин и 1 мужчина), обладающих нормальным слухом, в возрасте от 19 до 46 лет.
Радиальное движение источника звука имитировали, подавая импульсные последовательности шума, меняющиеся по амплитуде в противоположном направлении, на два динамика, расположенные в звукозаглушенной анэхоидной камере объемом 62.2 м3 на расстоянии 1.0 и 4.5 м от испытуемого на уровне его головы. При имитации приближения амплитуда сигнала линейно возрастала на ближнем и одновременно убывала на дальнем излучателе. Удаление моделировали аналогичным образом, изменяя амплитуду на динамиках в обратном направлении. Подробно методика описана в работе [10].
Адаптирующие стимулы представляли собой последовательности импульсов широкополосного шума (20 Гц—20000 Гц) длительностью 41 мс с периодом повторения 50 мс. Минимальные уровни импульсов последовательности, подаваемых на ближний и дальний динамики, были одинаковы. Отношение максимальной амплитуды импульсов последовательности к минимальной составляло 38.6 дБ для сигнала, поступающего на ближнюю акустическую колонку, и 39.1 дБ — на дальнюю. Использовали три адаптирующих сигнала. Два из них имитировали приближение и удаление источника звука со скоростью 3.43 м/с. Третий адаптирующий сигнал имитировал неподвижный источник звука на основе последова-
тельности шумовых импульсов постоянной амплитуды. Длительность всех адаптирующих сигналов составляла 0.991 с. Максимальный уровень интенсивности всех адаптирующих сигналов в месте прослушивания сигналов был одинаков и составлял 67 дБ уровня звукового давления (УЗД).
Тестовые сигналы имели временную структуру импульсных последовательностей, идентичную адаптирующим сигналам. Для выявления эффекта последействия использовали сигналы в околопороговой области восприятия движения. Использовали семь тестовых сигналов. Три тестовых сигнала формировали иллюзию удаления источника звука, три других — его приближения. В сигналах, имитирующих движение, соотношение максимальной амплитуды к минимальной составляло 3, 6 или 9 дБ на ближнем динамике и 2, 4 или 6 дБ на дальнем соответственно. Суммарная амплитуда тестовых сигналов в месте прослушивания изменялась от начала к концу сигнала на 1, 2 или 3 дБ. Увеличение перепада амплитуды на динамиках воспринималось слушателями как возрастание скорости движения звукового образа. Один тестовый сигнал с постоянной амплитудой создавал неподвижный звуковой образ. Максимальный уровень интенсивности всех тестовых сигналов в месте прослушивания сигналов составлял 62 дБ УЗД. Длительность всех семи тестовых сигналов была одинаковой и составляла 0.991 с.
Из трех адаптирующих и семи тестовых сигналов был сформирован 21 комплексный стимул. Каждый комплексный стимул состоял из пяти следующих друг за другом адаптирующих сигналов и одного тестового сигнала (рис. 1). Длительность адаптирующей последовательности сигналов была около 5 с. Тестовый сигнал следовал за адаптирующими сигналами через 40 мс. Таким образом, общая длительность комплексного стимула составляла около 6 с.
Генерация сигналов выполнялась на IBM со звуковой платой Sound Blaster SB-16, затем сигналы поступали на усилитель Technks (SE-A800S, SU-C800U) и динамики SONY XSF1720 с идентичными характеристиками. Измерение интенсивности звукового сигнала в месте расположения головы слушателя, калибровку динамиков и измерение спектральных характеристик сигналов выполняли с помощью микрофона 41—45, преду-силителя 26—39 и усилителя 26—06 фирмы "Брюль и Къер".
Во время опыта испытуемый прослушивал три серии комплексных стимулов. В каждой серии использовали семь комплексных стимулов с одинаковым адаптирующим сигналом и различными тестовыми. Комплексные стимулы подавали в случайном порядке через 6 с. Каждый стимул повторялся в серии 10 раз. Перед началом опыта ис-
пытуемому предъявляли 15—20 тестовых сигналов разного направления (приближение и удаление), затем комплексные стимулы из адаптирующих сигналов и тестового. Испытуемый должен был оценить направление движения тестового сигнала на основе двух вариантов ответов: звуковой образ приближается; звуковой образ удаляется. Во время прослушивания стимулов ответ испытуемого регистрировали в протоколе.
Контрольные серии по опознанию направления движения тестовых сигналов проводили в отсутствие адаптации. Вероятность опознания направления движения для двух удаляющихся и двух приближающихся стимулов с наибольшими изменениями амплитуды в контрольных сериях составляла 90% и более. Примеры опознания тестовых сигналов в отсутствие адаптации для двух испытуемых показаны на рис. 2.
По результатам опыта строили психометрические функции для трех адаптирующих стимулов. Для выявления эффекта последействия движения использовали два показателя: изменение оценок слушателями неподвижного тестового сигнала в задаче двухальтернативного выбора и расхождение психометрических функций для разных адаптирующих стимулов. Достоверность различий данных в разных сериях опытов оценивали на основе биномиальных критериев.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Данные опознания испытуемыми неподвижного тестового стимула после адаптации к сигналам, имитирующим приближающийся и удаляющийся источники звука, показаны на рис. 3. Слуховое последействие движения выразилось в преимущественной оценке неподвижного тестового стимула как движущегося в направлении, противоположном движению адаптирующего. Предъявление приближающихся адаптирующих сигналов привело к тому, что все 6 испытуемых оценивали неподвижный тестовый стимул чаще как удаляющийся звуковой образ, чем как приближающийся (
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.