2.Временное (неодновременное) маскирование

Выше порог маскировки был определен как "сдвиг порога восприятия одного звука, обусловленный присутствием другого звука". Все приведенные результаты рассматривали с итуацию, когда маскируемый и маскирующий (маскер) сигналы действуют на слуховую систему одновременно.

Однако в практике работы звукорежиссеров и музыкантов довольно часто возникают ситуации, когда достаточно громкие звуки маскируют, делают практически неслышимыми звуки, следующие за ними, а в некоторых случаях - даже предшествующие им. Такой вид маскировки, когда сигналы не перекрываются во времени, называется временной маскировкой.

Для изучения этого явления были поставлены эксперименты: (рис.6а, 6б, 6в)

Сигнал (например, удар, хлопок, импульс и т.п.) подается и выключается, а после короткой временной задержки подается маскер (другой достаточно интенсивный сигнал). Несмотря на то, что сигнал и маскер звучат не одновременно, возникает маскировка, то есть основной сигнал практически перестает быть слышимым. Такое соотношение получило название "обратной маскировки", поскольку подача исследуемого сигнала предшествует подаче маскера, т. е. эффект маскировки возникает в обратном направлении по времени (на рисунке показано стрелкой).

Как противоположность этому, существует предшествующая маскировка (рис. 6б). В этом случае маскер подается первым, а исследуемый сигнал включается через временной интервал после выключения маскера. Как указывает стрелка, маскировка сигнала предшествует во времени подаче маскера.

Степень маскировки исследуемого сигнала при подаче последующего (рис. 6а) или предшествующего (рис.6б) маскера определяется разными параметрами исследуемого сигнала и маскера. Этими параметрами являются:

- временной интервал между поступлением исследуемого сигнала и маскера * t;

- уровень интенсивности маскера, дБ;

- длительность воздействия маскера * (мс) и др.

Н а рис.7 представлены некоторые результаты для оценки степени временной маскировки. На оси ординат отложены значения степени маскировки, вызываемой шумовыми сигналами (маскерами). Длительность воздействия маскера 50 мс при уровне звукового давления 70 дБ; частота исследуемого (маскируемого) чистого тона 1000 Гц, его длительность 10 мс. На оси абсцисс отложены временные интервалы *t (мс) между поступлением маскера и исследуемого сигнала при обратной и предшествующей маскировках. Наконец, сплошная линия обозначает степень маскировки при поступлении маскера и исследуемого сигнала в то же ухо (моноурально), а пунктирная линия обозначает степень маскировки, когда маскер подается в одно ухо, а исследуемый сигнал - в другое (дихотическая маскировка).

На основании данных, представленных на рис.7, можно сделать следующие выводы:

- во-первых, обратная маскировка более эффективна, чем предшествующая. Другими словами, более высокий уровень степени маскировки наблюдается при поступлении маскера через короткий временной интервал вслед за сигналом по сравнению с маскировкой, выявляемой в том случае, когда исследуемый сигнал поступает через такой же интервал, но вслед за маскером.

- во-вторых, маскировка более выражена, когда сигнал и маскер подаются в одно ухо (моноаурально), чем тогда, когда исследуемый звук подают в одно ухо, а маскер - в другое (дихотически).

- в-третьих, сближение во времени подачи сигнала и маскера увеличивает маскировку. Наоборот, по мере увеличения временного разрыва между поступлением исследуемого сигнала и маскера степень маскировки уменьшается. Необходимо отметить, что степень маскировки резко падает при увеличении интервала от 0 до 15 мс, затем спад происходит плавно. Несмотря на то, что данные, представленные на рис.7, получены при временном разрыве "маскер/исследуемый сигнал" в 50 мс, была обнаружена значительная обратная маскировка для временных разрывов, превышающих 100 мс.

- в-четвертых, можно было ожидать, что временная маскировка будет увеличиваться по мере нарастания уровня интенсивности маскера. Однако для временной маскировки не найдено линейного повышения порога маскировки как функции уровня интенсивности маскера, характерного для описанной ранее одновременной маскировки. Таким образом, увеличение уровня интенсивности маскера на 10 дБ вызывает дополнительный сдвиг порога маскировки только приблизительно на З дБ.

- в-пятых, длительность действия маскера влияет на степень предшествующей маскировки, но не на обратную маскировку: так, маскер, длительность действия которого составляет 200 мс, вызывает большую маскировку, чем маскер, действующий в течение 25 мс.

- в-шестых, временная маскировка зависит от частотного взаимоотношения исследуемого сигнала и маскера точно так же, как и при одновременной маскировке. Другими словами, маскировка проявится в большей степени, если исследуемый сигнал и маскер весьма близки по частоте.

Интересно, что степень маскировки больше при сочетании обратной и предшествующей маскировок, чем суммарная степень маскировки при их раздельном исследовании. Сочетание маскировок осуществляется путем подачи исследуемого сигнала между двумя маскерами (см. рис. 6с).

Все это позволяет заключить, что обратная и предшествующая маскировки обусловлены разными механизмами.

Бинауральное маскиорвание

Обычная маскировка происходит тогда, когда и маскируемый, и маскирующий сигналы поступают в одно и то же ухо, однако эффект маскировки возникает даже тогда, когда маскер и исследуемый сигнал подаются в разные уши. Этот процесс называется центральным (или бинауральным) маскированием.

Такое влияние маскера, вероятнее всего, обусловлено взаимодействием маскера и исследуемого сигнала на уровне центральной нервной системы, где имеются специальные "бинауральные" нейроны, которые проводят сравнение сигналов от обоих ушей.

Центральное маскирование в некотором отношении подобно рассмотренному ранее маскированию при моноуральном слухе, хотя имеются и значительные отличия.

В целом, величина сдвига порога, вызванная центральным маскированием, гораздо меньше, чем при моноуральном маскировании, и проявляется в большей степени для звуков высокой частоты, чем низкой.

Степень маскирования становится значительной, только если время воздействия маскера не менее, чем 200 мс.

Особый интерес представляет частотная зависимость центрального маскирования. Наиболее выраженное маскирование выявляется, когда маскер и исследуемый тон близки по частоте. Частотная зависимость отражена на рис. 1, на котором маскер в виде тона 1000 Гц подают на уровне интенсивности 60 дБ в одно ухо, а маскируемый сигнал - в другое. Маскирование наиболее выражено в небольшом диапазоне частот, прилегающих к частоте маскера. Этот частотный диапазон совпадает с шириной критических полос слуха.

Рис. 1

Пик маскирования симметричен до 60 дБ (в отличие от моноурального маскирования), но при уровне выше70 дБ уже появляется ассимметрия.

На рис. 1 показано также, что наибольшее маскирование происходит при пульсирующих маскере и исследуемом сигнале, (кривая 1), нежели при постоянно включенном маскере и пульсирующем в другом ухе сигнале (кривая 2). (Оба сигнала включаются и выключаются одновременно). Такие результаты получены при исследовании центральной маскировки, в разных экспериментах и у разных обследуемых.

Кроме того, по мере повышения уровня интенсивности маскера степень центральной маскировки нарастает только в случае подачи пульсирующего маскера и пульсирующего сигнала, тогда как при использовании постоянного маскера и пульсирующего сигнала степень маскировки сохраняется в пределах 1 и 2 дБ, независимо от уровня интенсивности маскера.

Поскольку реальная речь и музыка представляют собой постоянно изменяющиеся во времени (пульсирующие) процессы, можно предположить, что эффекты бинауральной маскировки особенно сильно оказывают свое влияние при прослушивании стереофонических и пространственных систем звуковоспроизведения, когда сигналы, поступающие на разные каналы слуховой системы, отличаются друг от друга.

Бинауральное демаскирование

эффект "бинауральной демаскировки"

Эффект это проявляется в таком загадочном явлении: на фоне общего разговора (шума) можно "выслушать" интересующий слушателя разговор. Этот эффект получил название "эффект вечеринки" (Cocktail Party Effect).

Многочисленные исследования показали, что в основе этого явления лежит чувствительность к сдвигу фаз между сигналами при бинауральном слушании на частотах ниже 1500 Гц.

Бинауральное преимущество при маскировке значительно возрастает при стимуляции обоих ушей двумя различающимися стимулами. Такой способ подачи сигналов получил название дихотического. Результаты были исследованы как для тональных, так и для речевых сигналов.

Рассмотрим несколько возможных вариантов подачи сигнала и шума на два слуховых приемника (рис.2).

П редставим типичный эксперимент по маскировке, в котором сигнал (С) маскируется шумом (Ш), причем уровень шума подобран таким образом, что он полностью маскирует полезный сигнал, например речь. Можно, пользуясь стереотелефонами, подать эту комбинацию на одно ухо СмШм (рис.2а), можно подать на оба уха СдШд (рис.2б) * в обоих случаях сигнал будет невозможно услышать на фоне шума. (Знак "м" означает моноуральную подачу, т.е. на одно ухо; знак "д" * дихотическую подачу, т.е. на два уха).

Если послать в одно ухо идентичный шум, а в другое - сигнал и шум (такой вариант СмШд представлен на рис. 2в), то тогда маскированный до этого сигнал вновь будет услышан (сигнал как бы освобождается от шума, его уровень субъективно повышается на 9 дБ).

Этот эффект и называется бинауральной демаскировкой.

При этом шум и сигнал локализуются в разных местах головы: шум - в середине головы, сигнал - ближе к одному уху. Получается, что шум и сигнал слышны в разных местах, и сигнал сразу обнаруживается из-за разной субъективной локализации.

В условиях экспериментальной ситуации (рис. 2a) слышимость маскированного сигнала можно еще увеличить путем изменения фазы шума в одном ухе на противоположную по отношению к шуму в другом ухе СпШд (рис. 2г) или изменения фазы сигнала в одном ухе на противоположную СдШп (рис. 2д). (Изменения фазы обозначено буквой, поскольку стимулы различаются по фазе на 180°).

Изменение фазы на противоположную осуществляется путем изменения положительной или отрицательной полярности в одном из наушников.

Если определить "разность уровня маскировки" как различие (преимущество) в порогах маскировки при дихотическом прослушивании (т.е. при подаче разных сигналов на разные уши) и моноуральном (подаче на одно ухо), или при подаче на оба уха одинаковых сигналов, то величина этой разности количественно определяет уровень бинауральной демаскировки. Уровень бинауральной демаскировки показан на рис.2 (справа в виде численного значения в децибелах) для каждой комбинации сигнала и шума.

Величина разности уровня маскировки в зависимости от изменения параметров сигнала и шума колеблется от 0 до 15 дБ для СдШд, что представлено на рис. 2. Наибольшая разность уровня маскировки обнаружена при противоположных по фазе в обоих ушах сигнале (СпШд) или шуме (СдШп). Если сдвиг по фазе, например, для шума меньше п, то разность уровня маскировки уменьшается до 3...10 дБ (рис. 2е).