Слуховая избирательность

Статья доктора Альфреда Томатиса, опубликованная в Bulletin du Centre d’Études et de Recherches Médicales de la S.F.E.C.M.A.S. за октябрь 1954 года (страницы 128—132). Томатис определяет в нём слуховую избирательность — способность уха воспринимать вариацию частоты внутри звукового спектра и устанавливать смысл сей вариации — и систематически исследует её соотносительные элементы: слышимый звуковой спектр (16 ц/с — 16 000 ц/с), различение между простыми и сложными звуками, игру гармоник, параллель со зрительной избирательностью (нормальное око и дальтонизм), индивидуальные варианты согласно теноровому или баритональному уху и применения для певца, фониатра и аудио-фонаторной диагностики.

Отоларингологическая служба Доктор ТОМАТИС Прикомандированный к больницам Заместитель директора Центра консультаций и медицинских исследований S.F.E.C.M.A.S.

Определение

Мы наименуем «Слуховою избирательностью» способность, которой обладает ухо, воспринимать вариацию частоты внутри звукового спектра и устанавливать смысл и положение вариации.

Звуковой спектр

Среди периодических сотрясений, кои воздух вообще или всякая иная среда могут принести слуховой системе, есть такие, кои способны вызывать звуковое ощущение. Для сего они должны удовлетворять определённым условиям в отношении их интенсивности и их частоты.

Мы быстро пройдём по условиям относительно интенсивности, кои не представляют большого интереса в исследовании, занимающем нас сегодня. Напомним, что для каждой звуковой частоты ухо обладает нижним порогом — порогом слуховой остроты — и верхним порогом — порогом болевого ощущения. Различия интенсивности сих двух порогов суть функции чувствительности уха к рассматриваемой частоте.

Что до частоты, акустические сотрясения, то есть распространяющиеся посредством материального носителя, простираются на весьма широкой полосе.

Ниже 16 ц/с, в области инфразвуков, если интенсивность достаточна, барабанная перепонка передаёт в мозг ощущение ритмованного избыточного давления. Барабанная перепонка действует в сём случае как мембрана, и нельзя говорить о звуковом ощущении.

Между 16 ц/с и 40 ц/с звуковое ощущение существует, но улавливаемый звук принимает форму перекатывания. Ухо способно в сей полосе следить за вариациями давления. Нынешние знания о реакциях слуховой системы на сии частоты весьма ограничены.

Нам думается, что эффект избыточного давления есть явление двуушное. Действительно, частота N = 20 ц/с, например, соответствует длине волны λ = V / N, где V — скорость звука в среде, передающей сотрясение, то есть воздух в интересующем нас случае:

λ = 340 / 20 = 17 м

Сия длина волны огромна по сравнению с размерами приёмного контура уха.

Должно существовать внутри мозга явление сложения вариаций давлений, воспринимаемых каждым ухом.

В сём, впрочем, можно убедиться эмпирически, когда, поворачивая голову, изменяют ориентацию ушей относительно источника, порождающего подобную частоту.

Здесь налицо целое исследование, кое надлежит предпринять и кое мы рассчитываем произвести в скором времени.

Начиная с частоты 40 ц/с звук является непрерывным. Можно отныне говорить о музыкальном звуке.

Продолжая увеличивать частоту, мы пробегаем весь звуковой спектр.

Мы проходим частоты, соответствующие максимуму чувствительности уха (от 750 ц/с до 5 000 ц/с), и, продолжая к высоким звукам, мы достигаем верхнего предела звукового спектра.

Сей предел варьируется с индивидами. Он расположен около 20 000 ц/с у детей и постепенно уменьшается с возрастом. В нормальном случае он достигает частоты 12 000 ц/с у старца (1).

Если частота поднимается ещё, мы вступаем в область ультразвуков. В сей момент уже нет звукового ощущения для человеческого уха.

Таким образом, мы можем разместить звуковой спектр внутри интервала 40 ц/с — 16 000 ц/с.

(1) Речь идёт о верхнем пределе воспринимаемой частоты, то есть интенсивность не определена, и она может превзойти порог нормальной остроты.

Сложный звук, простой звук

Чтобы произвести исследование слуховой избирательности, которое было бы действительным, надлежит употреблять, внутри звукового спектра, простые звуки, соответствующие чистым частотам.

Действительно, музыкальный инструмент поставляет звук, не соответствующий одной частоте. Основной звук связан со всем рядом гармоник, и отношения интенсивности между основным звуком и гармониками определяют тембр инструмента.

Если основной звук имеет частоту f, то звук, поставляемый инструментом, будет образован наложением нескольких чистых частот, со значениями интенсивности, варьирующимися в зависимости от инструмента; сии частоты будут иметь значение f, 2f, 3f, … nf. Кратные f именуются гармониками.

Звуки, кои мы будем употреблять, будут произведены строго синусоидальным сотрясением и соответствуют единственной частоте.

Довольно любопытно, впрочем, констатировать, что гармоники не влекут за собой изменения видимой высоты звука, хотя их интенсивность порой превосходит интенсивность основного звука.

Если мы отсечём при помощи фильтра основной звук f и две первые гармоники богатой гармониками ноты, то ухо успевает восстановить отсечённые частоты.

Основной звук частоты f восстанавливается как разностный гармоник (5f и 4f) или (6f и 5f), ибо 5f − 4f = f.

Гармоники 2f и 3f равным образом восстанавливаются как разностные (6f и 4f) или (7f и 5f).

Отсечение, следовательно, видоизменяет тембр, ибо разностные имеют меньшую интенсивность, нежели соответствующие частоты до отсечения, но видимая высота остаётся неизменной.

Интенсивность и частота

Подводный камень, коего надлежит избегать в исследовании слуховой избирательности индивида, состоит в том, что многие люди, прекрасно зная различие между низким и высоким звуком, испытывают ощущение смещения частоты к высоким, когда усиливают интенсивность высокого звука.

Сие явление подобно тому, что заставляет нас видеть цветовое поле тем более ярко, чем более сильно оно освещено белым светом.

Чтобы избежать сего риска ошибки, хорошо вычертить аудиограмму прежде исследования избирательности. Затем, принимая в расчёт результаты, нанесённые на аудиограмму, произведут исследование, испуская каждый звук с интенсивностью, например, 25 дБ выше порога остроты для каждой частоты. Таким образом, индивид будет иметь ощущение постоянной интенсивности.

Параллель со зрением: дальтонизм и ахроматопсия

В предшествующих статьях мы уже установили ряд сравнений между зрением и слухом. Мы можем установить новое в отношении избирательности.

Нормальное око избирательно, то есть оно даёт ощущение различного цвета сообразно частоте, что́ его впечатляет. Если же сие не так, мы имеем дело с недостатком избирательности.

Так, субъект способен воспринимать лишь некоторые цвета (дальтонизм: Дальтон не видел красного цвета) — частичный недостаток избирательности, — или ахроматопсию — полное отсутствие избирательности (лица, страдающие ахроматопсией, воспринимают лишь более или менее тёмные оттенки серого).

Сии формы недуга более часты у мужчин, нежели у женщин.

Слуховая избирательность и индивидуальные слушания

В области слуха случаи избирательности во всём звуковом спектре довольно редки. В общем, избирательность существует в низких, средних и высоких частотах до частоты 3 000 ц/с.

Затем, в зависимости от индивидов, она исчезает. Мы смогли так установить, что теноровое ухо не было избирательно выше частоты 3 000 ц/с, тогда как баритональное ухо избирательно до 6 000 ц/с (даже до 8 000 ц/с и 12 000 ц/с).

Надлежит, впрочем, отметить, что недостатки избирательности нередко касаются основных звуков, но не их гармоник (самая высокая нота фортепьяно имеет основной частоты 3 480 ц/с).

Частичная недостаточность слуховой избирательности весьма сильна, в избирательной полосе (малые интервалы), у тенорового уха более, нежели у баритонального.

Музыканты обладают весьма большой избирательностью в полосе основных частот. Так, опытный скрипач (теноровое ухо в общем, тогда как виолончелист будет иметь баритональное ухо), исполняющий своё эхо, в квинте имеет, на одном ухе, ощущение точного аккорда. В случае выдержанного аккорда, играемого нота за нотой одна и другая вместе, ошибка для квинты достигает 1 коммы (2).

Ухо, следовательно, более избирательно, когда два звука ему передаются в гармонии, нежели когда они доходят до него в мелодии. В первом случае одно лишь ухо в игре; второе вводит память.

Существуют, впрочем, различные категории среди весьма музыкальных ушей. Некоторые индивиды способны мгновенно определить любой интервал. Сие есть относительный музыкальный слух. Другие способны не только определить интервал или аккорд, но ещё и разместить каждую из нот, составляющих его, в звуковом спектре. Сие есть абсолютный музыкальный слух. Сей последний случай чрезвычайно редок, и избирательность индивидов, ею наделённых, весьма выше средней.

(2) Комма соответствует 5 саварам. Сие есть отношение, существующее между большим и малым тоном.

Применения

Таким образом, мы могли видеть, что слуховая избирательность представляет большой интерес с музыкальной точки зрения. Для фониатра или преподавателя пения знание состояния избирательности слуха лица, которым ему надлежит заниматься, может направлять его в выборе метода — как для воспитания, так и для перевоспитания.

Позднее можно будет установить статистические законы об избирательности, как сие сделано для аудиометрии, и избирательность найдёт тогда своё употребление в технике аудио-фонаторной диагностики.

Источник: Tomatis A., «La sélectivité auditive», Bulletin du Centre d’Études et de Recherches Médicales de la S.F.E.C.M.A.S., октябрь 1954 года, с. 128—132. Оцифрованный документ из личного архива Альфреда Томатиса.