Удивительный мир звука - Клюкин Игорь Иванович

Сравнительно мощный звук II, частота которого несколько ниже частоты звука I, обладает еще достаточно сильным маскирующим действием.

Звук II, частота которого выше частоты маскируемого звука I, обладает сравнительно малым маскирующим действием.

Бог богов Кронос (Крон), как известно, был склонен к такому странному занятию, как глотание собственных детей. Эта незавидная участь грозила и кронову последышу -- будущему великому Зевсу. Но находчивая мать Зевса Рея дала Крону проглотить завернутый в пеленки камень, а младенца упрятала в пещеру на Крите. Когда ребенок плакал, то воины, чтобы заглушить его плач, ударяли камнями по своим щитам -- маскировка, поистине, отличная.

В наше время этому явлению посвящен целый ряд исследований. Изучалась маскировка:

чистого тона чистым тоном различной частоты,

чистого тона шумом,

речи чистыми тонами,

речи монотонным шумом,

речи импульсными звуками и т. п.

Наиболее отчетливые закономерности получены для случая маскировки чистого тона другими, отдельно взятыми чистыми тонами различной частоты. Как и следует ожидать, наибольший маскирующий эффект имеет место при совпадении частот маскируемого и маскирующего звуков. Если уровень маскирующего звука в достаточной мере превышает уровень маскируемого, то последний полностью подавляется первым.

Попробуем отнести частоту маскирующего звука от частоты маскируемого, скажем, вверх на определенный интервал, например, на 200--300 герц. Маскирующее действие резко упало, и стал отчетливо прослушиваться первичный тон. А теперь переместим частоту маскирующего тона на такой же интервал ниже маскируемого. Мы вправе как будто ожидать, что маскируемый тон проявится столь же отчетливо. Но что это? Он слышен теперь значительно слабее, чем тогда, когда действовал маскирующий тон, лежащий на шкале частот выше маскируемого.

Итак, выявляется еще одно интересное свойство слухового аппарата человека, которое едва ли можно было предвидеть: низкочастотные тона обладают большим маскирующим эффектом, чем высокочастотные. Найдено и физиологическое объяснение этому явлению: причина кроется в нелинейности восприятия звуков слуховым аппаратом. Как известно из радиотехники, при нелинейной характеристике чувствительности какого-либо аппарата или тракта в нем кроме основного воздействующего тона возникает ряд обертонов, т. е. составляющих более высоких частот. Частота одного из этих обертонов может располагаться близко к частоте маскируемого звука или даже совпадать с ней, что и обусловливает значительную маскировку низкочастотными тонами.

Интенсивность обертонов в нелинейной системе возрастает с увеличением интенсивности основного тона. Поэтому мощные звуки, хотя бы и с частотами ниже частоты полезного сигнала, будут обладать особенно сильным маскирующим действием.

А теперь -- волнующий корабелов, да и других транспортников вопрос о маскировании речи шумом. Сколько команд, сколько донесений оказались в нужный момент непонятыми из-за шума! Можно себе представить, чем это было или могло быть чревато, особенно в сложных морских условиях.

Для определения разборчивости (или, по-иному, артикуляции) речи в условиях помех (либо при наличии искажений в звуковоспроизводящем электроакустическом тракте) пользуются артикуляционными таблицами. Заметим, что различают слоговую, словесную и фразовую артикуляцию. Проще всего определять с помощью подопытных лиц слоговую артикуляцию. Разумеется, это происходит в лаборатории, где искусственно воссоздаются акустические условия, отвечающие будущим натурным условиям.

Слоговые артикуляционные испытательные таблицы состоят из 50 слогов, большей частью искусственных и потому распознаваемых с большим трудом, чем известные, привычные слоги.

Вот первые два столбца одной из артикуляционных таблиц, входящих в отечественный ГОСТ:

няк

пуль

мюф

зош

фсен

ряй

ек

стял

вох

жоф

Тут впору вспомнить наш эпиграф. Если футуристы считали крупным вкладом в стихотворчество три бессмысленных слога, то входящие в ГОСТ 50 артикуляционных таблиц по пятидесяти слогов каждая -- это уже целый "катехизис поэзии"! А между тем артикуляционным таблицам не нашлось лучшего применения, как лежать на столе диктора, монотонно читающего слоги и следящего за тем, чтобы испытуемые лица не переговаривались и не засыпали.

Число правильно понятых слогов таблицы, усредненное по всем испытуемым, представляет собой процент слоговой артикуляции, с помощью которой по соответствующим кривым можно определить артикуляцию фраз. Так, при слоговой артикуляции 40-- 50% число правильно понятых фраз достигает 90% (вот роль смыслового фактора!). При слоговой артикуляции 70% процент правильно понятых фраз близок к 100, причем смысл фраз улавливается почти без напряжения.

Специалисты по физиологической акустике подметили, что для разборчивой речи наиболее важна полоса частот, близкая к области максимальной чувствительности слуха. Максимальные звуковые уровни в спектре женской речи ближе к этой частотной полосе, чем в спектре мужской речи. Поэтому голос женщины-диктора, особенно в условиях низкочастотных помех, может быть несколько более разборчивым, чем голос диктора-мужчины. И естественно, что тот же женский голос, который иногда похож на сладостную трель соловья, может, как более высокочастотный, оказывать при некоторых условиях и более сильное раздражающее действие, чем мужской баритон. Очевидно, тут уже действуют не только или даже не столько факторы физиологической акустики, сколько обычные житейские категории.

Можно было бы еще много говорить об удивительном аппарате слухового восприятия: о том, как благодаря бинауральному эффекту двух ушей определяют со значительной точностью направление на источник звука; о разрешающей способности слуха к восприятию двух близких по частоте или интенсивности звуков; об интереснейшем устройстве самого слухового аппарата человека и т. п. Но это вышло бы за рамки нашего краткого повествования об удивительном мире звука.

Так что же, неужели у уха совсем нет недостатков? Есть, конечно; упомянем лишь один из них. Он связан все с той же громкостью звуков. Диапазон воспринимаемых слуховым аппаратом громкостей, как мы видели, весьма велик. Но вот в области сравнения громкостей двух даже раздельно создаваемых звуков ухо не столь уж совершенно.

Почти каждый человек может сказать, что такой-то звук вдвое или, скажем, втрое громче другого. Установить на слух пяти-шестикратную разницу в громкости двух, хотя бы однородных звуков могут лишь немногие. При большем различии громкостей субъективно сравниваемых звуков пасуют и эти немногие.

УДИВИТЕЛЬНЫЙ МИР ЗВУКА

ПРЕВРАЩАЕТСЯ В УГРОЖАЮЩИЙ МИР ЗВУКА

...Спит, убаюканная ленью Людской врагини -- тишины.

А. Блок

Тишины хочу, тишины. Нервы, что ли, обожжены?

А. Вознесенский

Который же из поэтов прав в этом заочном споре? Оба. Да оба, потому что стихотворение Блока относится к времени, когда человек жил среди полей и глухих лесов, вопль же Вознесенского характерен для современного "машинизированного" образа жизни. Впрочем, вредное влияние шума отмечалось еще в древности Ювеналом и Лукрецием Каром.

Раздражают человека производственные шумы, различные бытовые шумы, но, пожалуй, шумовое лидерство в наше время принадлежит транспорту. Проведенное в Каспийском пароходстве медицинское обследование личного состава судов показало, что среди персонала машинных команд 70% страдают теми или иными нарушениями нервной, сердечно-сосудистой и иных систем. У палубных команд процент травматизма был гораздо меньше.

Конечно, не последнюю роль в травматизме играют такие факторы, как вредные испарения, высокая температура, но субъективные жалобы на шум и вибрацию стояли на первом месте.

Корабли будущего -- суда на воздушной подушке. Здесь мощнейшими источниками шума являются вентиляторы, нагнетающие воздух в "юбку" судна, и воздушные винты, приводящие суда в движение. Английский акустик Трилло опубликовал в "Журнале звука и вибрации" шумовые диаграммы судов на воздушной подушке, совершающих регулярные рейсы между городами Портсмутом и Райдом.