4.1.2. Характеристики слухового анализатора

Слуховой анализатор — второй после зрения по значимости канал получения информации человеком. На его основе фор­мируется речевой способ передачи информации, являющийся одним из самых эффективных методов человеческой коммуни­кации.

В процессе функционирования слухового анализатора в созна­нии человека формируется ощущение звука. Чувствительность слухового анализатора, как и зрительного, близка к абсолютной и позволяет в условиях абсолютной тишины слышать механиче­ские колебания, вызываемые трением молекул при броуновском движении. Парное взаимодействие ушей реализует «бинау­ральный эффект» или стереоэффект, позволяющий локализо­вать в пространстве точечный источник звука и выделить на­правление его перемещения.

Воздействие звуковых колебаний на органы слуха вызывает ощущения в виде громкости, высоты, тембра звука. Громкость звука связана с интенсивностью звукового давления (табл.1), и её максимальное значение в виде порога болевого ощуще­ния составляет 140 дБ интенсивности давления. Минимальная амплитуда колебания среды, вызывающая ощущение звука, составляет 0.000000009 см. Чувствительность уха к колебани­ям различной частоты неодинакова и максимальна в диапазо­не 2000-4000 Гц.

Таблица 1

Звуковые давления и уровни, часто встречающиеся в жизненных ситуациях

Звуковое давление, Па	Уровень давления, дБ	Источник звука
0.00002	0	Порог слышимости
0.000063	10	Шелест листвы
0.0002	20	Студия звукозаписи
0.002	40	Библиотека
0.0063	50	Тихое конторское помещение
0.02	60	Разговорная речь (на расстоянии 1 м)
0.063	70	Радиопередача средней громкости
0.1	74	Дорожный шум днём
0.2	80	Типичная фабрика
0.63	90	Поезд метро
2	100	Симфонический оркестр
6.3	110	Рок-rpvnna
20	120	Взлёт реактивного самолёта
200	140	Болевой порог

Па — паскаль — единица измерения давления в системе СИ. 1 Па = 1 Н/м.2

С возрастом слуховая чувствительность на высоких частотах па­дает на 20 и более децибел.

При поступлении на органы слуха звуковых сигналов разной ча­стоты наступает «эффект маскировки», выражающийся в сни­жении слышимости полезного сигнала. Наиболее сильное мас­кирующее влияние помехи возникает в случаях:

когда частоты полезного сигнала и помехи близки между собой; по мере увеличения интенсивности помехи маскирование охватывает всё более далёкие частоты сигнала; если частота помехи ниже частоты сигнала; интерференции полезного сигнала и помехи.

Наиболее сильно нам мешают звуки, состоящие не из одной или двух очень интенсивных частот, а являющиеся сложной смесью множества частот — «белый шум».

Воздействие на органы слуха группы колебаний (спектра) вызы­вает ощущение «окраски звука» — тембра, позволяющего че­ловеку определить источник звука.

Подача последовательной серии звуковых сигналов при умень­шении интервалов между ними вызывает эффект «критичес­кой частоты слияния звука» (КЧСЗ), который наступает при частоте звуковых последовательностей около 35-70 Гц, и силь­но зависит от условий восприятия и психофизиологического со­стояния человека.

Восприятие речевого сигнала имеет свои особенности. Прежде всего, акустическая энергия гласных звуков концентрируется в гармонически связанных диапазонах частот, называемых фор­мантами. Эти частоты соответствуют механическим резонансам речевого тракта. Первая форманта в зависимости от гласного звука и говорящего располагается между 200 и 800 Гц, вторая — в окрестности 1500 Гц, третья — в области 2400 Гц, четвёртая — примерно вокруг частоты 3500 Гц. При генерации согласных зву­ков в спектре последних большая часть энергии приходится на высокие частоты, чем на низкие. Человеческая речь лежит в диа­пазоне около 300-4000 Гц. Основной спектр в диапазоне 1000 Гц.

Понимание речевых сообщений зависит от темпа их передачи, наличия интервалов между словами и фразами. Оптимальным считается темп 120 слов в минуту. Интенсивность речевых сиг­налов должна превышать интенсивность шумов не менее чем на 6.5 дБ. Опознание речевых сигналов зависит от длины слова. Многосложные слова правильно распознаются лучше, чем одно­сложные, что объясняется наличием в них большего числа опо­знавательных признаков. Более точно распознаются слова, на­чинающиеся с гласного звука. На восприятие слов решающее влияние оказывают их синтаксические и фонетические законо­мерности. Установление синтаксической связи между словами во многих случаях позволяет восстановить пропущенный сигнал.

При переходе к фразам оператор воспринимает не разрознен­ные, отдельные сигналы, а грамматические структуры, порож­дающие смысловое содержание сообщения. Оптимизация зву­кового и речевого взаимодействия оператора в СЧМ имеет сложный характер и требует учёта специфики взаимодействия анализаторных систем между собой, а также содержания цир­кулирующей в СЧМ текстовой справочной и управляющей ин­формации.