12.1. Слуховые ощущения

Гельмгольц [24] приписывал наше ощущение звука психофизическому разложению Фурье непрерывно изменяющейся функции давления p(t) от времени, действующей на барабанную перепонку. Это разложение должно давать чистые тоны различной амплитуды и (при соизмеримых частотах) различной относительной фазы.

Идея была высказана ранее Омом (1843); Гельмгольц предположил, что каждая из приблизительно 3000 кортиевых палочек38 настроена (резонирует) на свою характеристическую частоту [24, с. 33 и 143—147, рус. пер. с. 48 и 203—207]39, Опыты показывают, что дело обстоит не столь просто. В настоящее время [54а, с. 35, 332] хорошо подготовленные музыканты могут различать частоты, отстоящие друг от друга всего на 1 Гц, тогда как неподготовленные лида и наполовину не так чувствительны. Следовательно, люди, имеющие то же количество кортиевых палочек, могут отличаться по крайней мере в два раза по своей чувствительности к высоте звука, в зависимости от подготовки и других факторов. В течение почти столетия после Гельмгольца40 физики и психологи продолжали на интуитивной основе применять интеграл Фурье, отождествляя каждую фонему с ее энергетическим спектром. В частности, они предполагали, что люди узнают каждую фонему (гласный или согласный) таким же путем, как и тембр музыкальной ноты, — по относительной силе (и фазам) их верхних и нижних гармоник. 12.2. Моделирование речи. Развивая идеи Фурье, Гельмгольц даже получал распознаваемые синтетические звуки механически41. Более близким к нам по времени синтезатором речи был «Вокодер», экспонированный на Всемирной выставке 1939 г. Он синтезировал как гласные, так и согласные (глухие) звуки приблизительно из 10 модулированных гудений и свистов подходящих амплитуд.

Однако идеи Гельмгольца не давали объяснения тому, как наш человеческий разум преобразует непрерывное входное давление p(t) в дискретные последовательности фонем и строит из них осмысленные слова и предложения. Ныне кажется ясным, что слушание есть гораздо более сложный процесс, нежели представляли себе эти исследователи. Даже фундаментальная физика передачи звуковых волн в улитке сегодня еще не поддается количественному анализу. Отчасти вследствие сложности геометрии и материалов, мы не знаем, какие формы волн давления ударяются о нервные окончания, и не умеем предсказать результирующую последовательность нервных импульсов, возбужденных данной функцией p(t). Наше восприятие колебаний выше 5 кГц, вероятно, зависит от других концевых аппаратов, чем восприятие колебаний ниже 5 кГц; необъясненные спонтанные сигналы непрерывно передаются по нашим 50 000 нервных волокон, а эти волокна бывают разных видов (например, радиальные и спиральные). О дальнейших подробностях см. [29]; напрашивается вывод, что в слухе постоянно участвуют церебральные (мозговые) процессы. Церебральная переработка звука будет рассмотрена в § 14. Физиологически также не ясно, как мы получаем нашу способность к бинауральному восприятию направления (для стереофонической музыки), когда сравниваются две функции давления p\(t) и р2(0, по одной на каждое ухо; см. [18а,с. 109—114, рус. пер. с. 147—154] и [54а, гл. 17]. Этот эффект, вероятно, включает синхронизацию и центральную интеграцию между полушариями головного мозга. 13.

<< | >>

↑

Источник: Биркгофф Г.. Математика и психология. 1977

Еще по теме 12.1. Слуховые ощущения: