2.2. Звук: простий та складний

Як видно з наведеного огляду робіт із психофізики слуху, при пошуку закономірностей, що пов'язують відчуття та фізичні впливи, зазвичай виходили з припущення про відповідність кожному фізичному параметру цілком певного суб'єктивного відчуття. З цією метою в психоакустичних дослідженнях прагнули застосовувати по можливості стимули з мінімальною кількістю параметрів, що змінюються в експерименті. Були отримані традиційні шкали, що пов'язують інтенсивність звуку з його гучністю та частоту з висотою тону.

Однак із самого початку результати цих досліджень свідчили про те, що отримані залежності є значною мірою абстракцією. Суворої однозначності у зв'язках між характеристиками "простих" сигналів та властивостями психічного образу знайти не вдавалося. Не було ясності при виявленні суб'єктивних якостей, які відповідають цілком певним фізичним параметрам звуку. Так, наприклад, двом характеристикам звукового тону - інтенсивності та частоті - відповідають, принаймні, п'ять суб'єктивних якостей: 1) гучність, яка зростає із зростанням інтенсивності та залежить від частоти; 2) висота звуку, що росте з частотою і певним чином залежить від інтенсивності; 3) обсяг, що збільшується із зростанням інтенсивності та зменшується із зростанням частоти; 4) світлоти або щільність, які збільшуються як зі збільшенням частоти, так і зі збільшенням інтенсивності; 5) якість голосних - параметр, який виявився застосовним і до чистого тону [35].

Цей приклад наочно демонструє багатовимірний характер психічного відображення. При цьому вже тут ми змушені говорити про спосіб сприйняття, незважаючи на те, що дослідження, в яких отримано дані результати, спрямовані в основному навивчення особливостей відчуттів – абстрактних якостей образу. У цьому бачиться важливе обмеження одновимірного підходу до аналізу феноменів, що вивчаються, і необхідність їх системного розгляду.

Отже, не підлягає сумніву, що постулювання однозначних залежностей між фізичними впливами та суб'єктивним відображенням цих впливів є суттєвим спрощенням реальної ситуації. Спрощенням також є припущення про незалежність характеристик психічного образу: навіть гучність тонального звуку неспроможна розглядатися окремо з його висоти, і навпаки.

Що ж до фізичних характеристик звуку - інтенсивності та частоти, - то вони зазвичай приймаються як незалежні параметри лінійної системи. Насправді це припущення є спрощенням. Воно справедливе лише випадків абсолютно лінійних властивостей середовища, у якій поширюється звук. Практично забезпечити такі властивості навряд чи можливо. Припущення про лінійність може бути прийнято, якщо доведено, що спотворення, що вносяться середовищем, дуже малі в порівнянні з нелінійностями, що визначають закономірності психічного відображення. Забігаючи наперед, зазначимо, що умова лінійності середовища може прийматися далеко не завжди. Особливо це зауваження стосується звуків, перетворених технічними каналами приймання передачі та іншими пристроями опосередкованого відтворення звуку.

Однак, навіть якщо справедливе припущення про лінійне перетворення звуку в навколишньому середовищі людини, нелінійний характер психічного відображення унеможливлює проведення повної аналогії між незалежними характеристиками в описі фізичного впливу і передбачуваними як незалежні характеристиками психічного образу. Така аналогія спочатку вимагає одномірного трактування.сприйняття.

Розглянемо докладніше питання про простий і складний сигнал стосовно завдань дослідження слухового сприйняття. У попередній главі ми показали, що одним із головних завдань дослідження сприйняття стає завдання пошуку системи характеристик образу разом із виявленням її адекватності системі характеристик у фізичному описі об'єкта [97, 118]. Пошук саме порівнянних систем в описах фізичної реальності та способу сприйняття необхідний тому, що навіть будь-яка одна з ознак слухового образу (наприклад, висота або гучність) може визначатися цілою групою фізичних параметрів. Як бачимо, проблема розподілу сигналів на прості та складні втрачає сенс при аналізі багатовимірного образу, оскільки неможливо постулювати одномірний характер його зв'язку з фізичним світом.

Не означає, проте, що може бути використано поняття простого об'єкта для описи процесів сприйняття. Проведене обговорення мало на меті показати відносність уявлень про простий і складний сигнал, якщо йдеться про психічне відображення. Тут ми знову приходимо до необхідності отримання такого опису психічних процесів та фізичної реальності, в якому враховуватимуться лише суттєві параметри, що мають порівнянний характер. Таким чином, об'єктивна складність об'єкта, що сприймається, повинна зіставлятися з суб'єктивною складністю вирішення завдання з його сприйняття. Саме відповідно до оцінки суб'єктивної складності конкретного звуку для його сприйняття доцільно диференціювати звуки на прості та складні. Тоді складним чи простим об'єкт сприйняття буде як як фізичне явище, а й у залежність від цього, з якими труднощами стикається людина під час аналізу його ознак [156].

Як бачимо, поняття суб'єктивноїскладності звуку тісно пов'язане з уявленнями про складність завдання, яке вирішується при сприйнятті.

Відповідно до цих уявлень до простих можна віднести такі звуки, в образі змін яких випробуваний виділяє певний чіткий суб'єктивний параметр (ознака) і утримує його на тлі змін інших ознак. При цьому експериментатор повинен мати відповідні методичні прийоми вимірювання і контролю даного параметра в порівнянні зі змінами характеристик звукового сигналу, що описується прийнятою фізичною моделлю. Тоді суб'єктивно простим може бути і звук, що представляється фізично як складний.

Таким чином, поняття простого звуку є умовним з різних точок зору і може бути використане лише для рівня аналізу експериментального матеріалу, що відповідає прийнятій фізичній моделі та задачі, що вирішується випробуваним. У випадку немає особливої необхідності прагнути пошуку фізично простого сигналу вивчення особливостей сприйняття простого стимулу. Однак у психоакустиці традиційне уявлення про простий звук пов'язане, як правило, з можливістю його опису мінімальною кількістю параметрів у рамках одновимірної фізичної моделі, поза будь-яким зв'язком з поняттям про суб'єктивну складність сприйняття звуку. У рамках таких уявлень здійснювалася і організація стимульної дії в експерименті. При цьому зберігалася тенденція штучного наближення стимулів до фізично простих сигналів, що породжувало проблему штучності самої експериментальної ситуації, її віддалення реальної практики людини.

Таким чином, незважаючи на завдання фізичного спрощення сигналу, у реальних психоакустичних дослідженнях застосовуються складні (у фізичному сенсі) звуки, завдання сприйняття яких такожне завжди може бути зведена до простої. При вивченні закономірностей сприйняття будь-якого складного звуку, навіть музичного, важко говорити про якийсь однозначний зв'язок між окремими фізичними параметрами та характеристиками образу цього звуку. Дж. Ліклайдер бачить цю труднощі в тому, що "акустично складний звук, тобто такий, який має більше одного частотного компонента, може викликати або не викликати складного відчуття. Складність звуку також може впливати на суб'єктивні властивості: гучність, висоту і об'єм звуку, а також може давати початок утворенню нових характерних властивостей» [90, с. 614].

Однак, незважаючи на визнання цього становища, основні дослідження в психофізиці слуху були спрямовані на виявлення саме "чистих" закономірностей, що пов'язують абстрактні, нібито незалежні слухові характеристики зі штучно виділеними із загального числа фізичних параметрів характеристиками стимулу. Основна увага приділялася аналізу даних, отриманих з використанням сигналів, які розглядаються як прості. Навіть якщо й використовувався складний звук, наприклад, музичний, вивчалися характеристики його сприйняття відповідно до уявлень, отриманих на тональних сигналах (закономірності оцінки висоти, гучності тощо).

Завдання переходу на новий рівень аналізу стає досить очевидним і приймається багатьма дослідниками [90, 220, 221, 222]. Як вказує Дж. Ліклайдер, "ми маємо визнати, що, за винятком небагатьох випадків (наприклад, гучність складних тонів, маскування), в яких взаємодія (між компонентами) досить ретельно вивчена, ми все ще не звели психоакустику до символів (кількісних вимірів)". ". При цьому "питання полягає в тому, яким чином слід чинити, коли акустичний стимул, зяким ми маємо справу, складний та не вивчений. Чи повинні ми робити емпіричні випробування з цими новими звуками та подібними до них або ми можемо виходити з наявних даних, заснованих на простих стимулах? Це питання ставить нас перед більшою скрутою щодо психології, оскільки за підрахунку цілого важко виходити з окремих компонентів, коли вся система перестав бути лінійної " [90, з. 635].

Намагаючись намітити шляхи вирішення поставлених проблем, Дж. Ліклайдер вважає, що "експериментальне дослідження всього нескінченно великої кількості акустичних стимулів, які будь-коли будуть цікавими, явно нездійсненно. Ми повинні вміти передбачити складне, ґрунтуючись на вивченні простого, і вміти узагальнювати окремі компоненти. Логічно першим кроком при цьому повинен бути правильний вибір основних компонентів, наступним кроком - вивчення їх взаємодії. , с. 635]. Він пропонує перейти до досліджень із використанням "шумоподібних" сигналів, близьких за своїми властивостями до білого шуму.

Погодимося, що вивчення сприйняття шумоподібних сигналів є переходом до аналізу складного звуку. Однак шуми характеризують собою лише одну, на нашу думку, не найважливішу сторону ускладнення сигналу. У разі обмеження шумами випадають із розгляду всі звуки, які мають якість упорядкованості. Адже саме з упорядкованими за певним показником звуками зазвичай має справу людина. У певному сенсі шум для людини виявляється різновидом простого звуку, якщо взяти до уваги відсутність завдання виявлення в ньому впорядкованої структури.

Примітно вУ зв'язку з цим висловлювання Б. М. Теплова про те, що "людське вухо ніколи, крім як в акустичній лабораторії, не має справу з простими звуками. Людський слух у тому вигляді як він реально існує, сформувався в процесі сприйняття складних звуків. Не можна нічого зрозуміти в нашому слуху, якщо при його дослідженні виходити з відчуття таких звуків, які не є його нормальними подразниками. 82].

Саме спираючись на таку позицію, ми ставимо завдання дослідження слухового сприйняття з використанням складних звуків акустичного середовища, що є реальним оточенням людини в її життєдіяльності. Труднощі експериментального дослідження всього нескінченного числа звуків, яку побачив Дж. Ліклайдер, можна подолати, маючи чіткі підстави класифікації звуків, що зустрічаються в досвіді людини. Основне завдання такої класифікації пов'язане з виявленням ознак звучань, які визначають саме цілісний та предметний характер слухового образу.

Тут доречно зазначити, що з створення певної класифікації звукових сигналів важливо враховувати двоїстий характер визначення самого поняття звуку. Згідно з визначенням, "звук у широкому сенсі - коливальний рух частинок пружного середовища, що поширюється у вигляді хвиль у газоподібному, рідкому або твердому середовищах; у вузькому сенсі - явище, що суб'єктивно сприймається спеціальним органом почуттів людини і тварин" [26, с. 432]. Таким чином, звук можна розглядати, з одного боку, як фізичне явище, з другого - як результат слухового сприйняття.

Таке уявлення про звук має особливу специфіку, оскільки при сприйнятті слуховий образ не завжди може бути суворо виділенийоднозначно як "образ предмета", якщо під предметом звуку розуміти саме джерело звучання, що формує "коливальний рух частинок" - звукові хвилі; т. е. предметність слухового образу не виявляється так конкретно, як предметність образу, наприклад, при зоровому сприйнятті.

Двоїстість поняття "звук" часто призводила до того, що в багатьох роботах з аналізу фізичних властивостей звуку та закономірностей слухового сприйняття змішувалися властивості, що належать до цих різних сторін явища, що вивчається. Так, більшість вихідних положень фундаментальної роботи Дж. Стретта [148], присвяченої розгляду фізичних властивостей акустичних коливань, ґрунтується на характеристиках слухового сприйняття. При описі звуку нерідко використовуються такі суб'єктивні параметри слухового образу як гучність, висота, тембр звуку, об'єм та ін [35, 90].

Враховуючи двоїстий характер звуку, класифікацію об'єктів звукового середовища людини ми здійснюватимемо за двома напрямками. У першу чергу проведемо аналіз описів звуку як фізичного явища, тобто розглянемо фізичні моделі звуку, що застосовуються в акустиці, техніці та психоакустиці. Потім збудуємо класифікацію звуків як об'єктів слухового сприйняття; при цьому особливу роль для нас відіграватимуть властивості, що визначають предметність слухового образу.