Особенности слуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Раздел 1. Основные параметры слуха и звуковых волн

Слух - это способность воспринимать звуки и ориентироваться по ним во внешней среде посредством слухового анализатора. Отражение процессов внешнего мира в слуховой системе происходит в форме звукового образа, в котором можно выделить три параметра:

· громкость (соотносится с интенсивностью звукового раздражителя);

· высоту (соотносится по частоте;

· тембр, или окраска - для звуков сложных, соотносимый со структурой звукового спектра [1].

Звуком называется волнообразное размещение упругой среды, которое проявляется колебательным движением частиц этой среды. Человек способен слышать звук в пределах от 16 Гц до 22 кГц при передаче колебаний по воздуху, и до 220 кГц при передаче звука по костям черепа. Эти волны имеют важное биологическое значение, например, звуковые волны в диапазоне 300--4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Звуки выше 20 000 Гц имеют малое практическое значение, так как быстро тормозятся; колебания ниже 60 Гц воспринимаются благодаря вибрационному чувству. Диапазон частот, которые способен слышать человек, называется слуховым или звуковым диапазоном; более высокие частоты называются ультразвуком, а более низкие -- инфразвуком.

Опыт показывает, что ощущение, вызываемое коротким звуковым импульсом, длится ещё некоторое время после прекращения звучания. Поэтому два достаточно быстро следующих друг за другом звука дают одиночное слуховое ощущение, являющееся результатом их слияния. Как и при зрительном восприятии, когда отдельные изображения, сменяющие друг друга с частотой ? 16 кадров/сек и выше, сливаются в плавно текущее движение, синусоидальный чистый звук получается в результате слияния отдельных колебаний с частотой повторения равной нижнему порогу чувствительности слуха, то есть ? 16 Гц. Слияние слуховых ощущений имеет огромное значение для чёткости восприятия звуков и в вопросах консонанса и диссонанса, играющих огромную роль в музыке.

При слуховых ощущениях способность к проецированию, объективированию и пространственной локализации не может достигнуть столь высоких степеней, как при зрительных ощущениях. Виной этому такие особенности строения слухового аппарата, как, например, недостаток мышечных механизмов, лишающий его возможности точных пространственных определений. Известно то огромное значение, какое имеет мышечное чувство во всех пространственных определениях.

Способность человека (и высших животных) определять направление на источник звука называется бинауральным эффектом.

Известно три механизма, при помощи которых можно различить направление звука:

· Разница в средней амплитуде (исторически первый обнаруженный принцип): для частот выше 1 кГц, то есть таких, что длина звуковой волны меньше, чем размер головы слушающего, звук, достигающий ближнего уха, имеет бомльшую интенсивность.

· Разница в фазе: ветвистые нейроны способны различать фазовый сдвиг до 10-15 градусов между приходом звуковых волн в правое и левое ухо для частот в примерном диапазоне от 1 до 4 кГц (что соответствует точности в определении времени прихода в 10 мкс).

· Разница в спектре: складки ушной раковины, голова и даже плечи вносят в воспринимаемый звук небольшие частотные искажения, по-разному поглощая различные гармоники, что интерпретируется мозгом как дополнительная информация о горизонтальной и вертикальной локализации звука.

Возможность мозга воспринимать описанные различия в звуке, слышимым правым и левым ухом, привело к созданию технологии бинауральной записи.

Описанные механизмы не работают в воде: определение направления по разности громкостей и спектра невозможно, так как звук из воды проходит практически без потерь напрямую в голову, и значит в оба уха, из-за чего громкость и спектр звука в обоих ушах при любом расположении источника звука с высокой точностью одинаковы; определение направления источника звука по фазовому сдвигу невозможно, так как из-за гораздо более высокой в воде скорости звука длина волны возрастает в несколько раз, а значит фазовый сдвиг многократно уменьшается. Из описания приведённых механизмов понятна и причина невозможности определения расположения источников низкочастотного звука.

Раздел 2. Теоретические подходы к изучению слуха

слух человек резонансный звук

На сегодняшний день нет единой достоверной теории, объясняющей все аспекты восприятия звука человеком. По мнению американских учёных, «удовлетворительно объяснить феномен слуха оказалось необычайно сложной задачей. Человек, представивший теорию, объяснявшую бы восприятие высоты и громкости звука, почти наверняка гарантировал бы себе Нобелевскую премию» [4]. Наибольшее распространение получили: струнная теория Гельмгольца, теория бегущей волны Бекеши; «микрофонная» теория; электромеханическая теория.

Центральное место в экспериментальных исследованиях Г. Гельмгольца занимали вопросы психофизиологии зрения и слуха. Немецкий естествоиспытатель занимался проблемами физиологической акустики в период с 1856 по 1859 годы. К изучению физиологии зрения Г. Гельмгольц приступает почти сразу же после своих известных опытов по измерению скорости проведения нервного возбуждения (1851). В области психофизиологии слуха опыты Г. Гельмгольца были начаты в связи с изучением тонального состава гласных звуков. В 1863 г. он публикует обобщающий труд, в котором приводит обширный материал по экспериментальному изучению тонального состава гласных звуков, тембра, комбинационных тонов, выдвигает учение о диссонансе и консонансе. Наиболее значимым результатом работы явилась резонаторная (струнная) теория слуха Гельмгольца -- теория, согласно которой анализ звуков по высоте объясняется тем, что звучащий тон приводит в соколебательные движения по принципу резонанса лишь те волокна базальной мембраны улитки, длина и натяжение которых обуславливают соответствующую частоту их собственных колебаний [2].

Содержание резонаторной теории Гельмгольца отражено в следующем эксперименте. При одновременном действии множества отдельных резонаторных трубок достигается звучание определённого гласного звука. Это позволило установить, что гласные звуки представляют собой сочетание многочисленных тонов. С помощью трубок он открыл существование комбинационных тонов (суммарного и разностного). В опытах с органными трубками открыл существование эффектов слияния (консонанса) и биения (диссонанса) тонов.

· Суть консонанса: два тона одинаковой высоты дают ощущение непрерывного тона удвоенной интенсивности, если их полуволны совпадают.

· Суть диссонанса: несовпадение полутонов ведёт к нарушению тонального движения, то усиливая его, то ослабляя его.

На основе многочисленных опытов по изучению простых и сложных тонов, Г. Гельмгольц приходит к выводу о резонансной природе звукового и слухового аппарата у человека. Согласно Г. Гельмгольцу, ротовая полость выполняет функцию резонатора, придающего гласным звукам характерные им различия, а слуховой аппарат - систему резонаторов, настроенных на восприятие определенных тонов. Г. Гельмгольц предполагал, что различные нервные окончания слухового нерва чувствительны только к определённым тонам.

В пользу теории Гельмгольца говорит и эффект Увера--Брея, или эффект улитки, а также то обстоятельство, что повреждение, перерождение или отсутствие органа Корти при сохранении других основных элементов улитки вызывает ослабление или отсутствие эффекта Увера--Брея. Изменение величины порога электрического эффекта улитки в различных ее точках подтвердило намеченную Гельмгольцем картину распределения восприятия тонов вдоль основной мембраны. Согласно данной картине, низкие тоны локализуются у вершины улитки, высокие - у основания, средние - в области среднего завитка улитки.

Таким образом, в пользу теории Гельмгольца свидетельствуют многочисленные и веские данные. Но все же с самого начала она вызывала и серьезные возражения. Непонятно, почему ничтожная по размерам перепонка отвечает на тон определенной высоты изолированными колебаниями одной единственной струны или узкой полосы этих струн, тем более что эти струны соединены в общую перепонку. Однако главную трудность для теории Гельмгольца составляет объяснение не каких-либо частных вопросов, а восприятия всей совокупности звуков, особенно различия в большом диапазоне силы звука.

Диапазон изменения громкости, в котором наблюдается несколько сот градаций, весьма трудно объяснить с точки зрения резонансной теории. В самом деле, каждое нервное волокно может давать ощущение только одной неизменной силы. Если раздражение меньше порога чувствительности, то нерв не реагирует вовсе. Если оно превышает порог, то сила нервного процесса оказывается постоянной. Число волокон, затрагиваемых действием одного тона, исчисляется максимум 1--2 десятками. Непонятно, каким образом это небольшое число волокон дает столь большое число градаций. Труднообъяснимым оказывается и бинауральный эффект. Оценка разницы времени прихода одинаковых фаз волны к обоим ушам может происходить, очевидно, лишь в мозговых центрах, а значит, периодический характер звукового процесса должен как-то отображаться в нервных процессах коры. Между тем теория Гельмгольца, будучи теорией «периферического анализатора», относит оценку звука исключительно к возбуждению нервов в данной области улитки.

Поскольку достоверная теория слуха не разработана, на практике используются психоакустические модели, основанные на данных исследований, проводимых на различных людях.

Затруднения, объяснить которые теория Гельмгольца пока не в состоянии, вызывают к жизни все новые и новые теории слуха. Одной из таких теорий является теория Г. Флетчера. Согласно этой теории, на звуковые волны отвечают не отдельные струны основной перепонки, а эндолимфа улитки. Пластинка стремечка передает звуковые колебания жидкости улитки к основной перепонке, причем максимум амплитуды этих колебаний при более высоких тонах лежит ближе к основанию улитки, при более низких -- ближе к ее вершине. Оканчивающиеся на основной перепонке нервные волокна резонируют лишь на частоты выше 60--80 Гц; волокон, воспринимающих более низкие частоты, на основной мембране нет. Тем не менее в сознании формируется ощущение высоты вплоть до 20 Гц. Оно возникает как комбинационный тон высоких гармоний. Таким образом, с точки зрения гипотезы Флетчера, восприятие высоты низких тонов объясняется ощущением всего комплекса гармонических обертонов, а не только восприятием частоты основного тона, как это обычно принималось до сих пор. А так как состав обертонов в значительной степени зависит от силы звуков, то становится понятной тесная связь между тремя субъективными качествами звука -- его высотой, громкостью и тембром. Все эти элементы, каждый в отдельности, зависят и от частоты, и от силы, и от состава обертонов звука.

Согласно гипотезе Флетчера, резонансные свойства присущи механической системе улитки в целом, а не только волокнам основной мембраны. Под действием определенного тона колеблются не только резонирующие на данную частоту волокна, но вся мембрана и та или иная масса жидкости улитки. Высокие тоны приводят в движение лишь небольшую массу жидкости вблизи основания улитки, низкие -- замыкаются ближе к геликотреме. Флетчер преодолевает также основное затруднение резонансной теории, связанное с объяснением большого диапазона громкости. Он считает, что громкость определяется суммарным числом нервных импульсов, приходящих к мозгу от всех возбужденных нервных волокон основной мембраны. Таким образом, теория Флетчера в общем не отрицает существа теории Г. Гельмгольца и может быть отнесена к теориям «периферического анализатора».

Другую группу теорий составляют теории «центрального анализатора», или так называемые телефонные теории. Согласно этим теориям, звуковые колебания превращаются улиткой в синхронные волны в нерве и передаются к мозгу, где и происходит их анализ и восприятие высоты тона. К этой группе теорий принадлежит теория И. Эвальда, согласно которой при действии звука в улитке образуются стоячие волны с длиной, определяемой частотой звука. Высота тона определяется восприятием формы узора стоячих волн. Ощущению определенного тона соответствует возбуждение одной части нервных волокон; ощущению другого тона -- возбуждение другой части. Анализ звуков происходит не в улитке, но в центрах головного мозга. Эвальду удалось построить модель основной мембраны, размером приблизительно соответствующей реальной. При возбуждении ее звуком в колебательное движение приходит вся перепонка; возникает «звуковая картина» в виде стоячих волн с длиной тем меньшей, чем выше звук.

Несмотря на удачные объяснения некоторых затруднительных частностей, теория Эвальда, как и другие теории «центрального анализатора», плохо согласуется с новейшими физиологическими исследованиями природы нервных импульсов. С. Н. Ржевкин считает, однако, возможной двойственную точку зрения, а именно объяснение восприятия высоких тонов (не встречающее затруднений) в смысле теории «периферического анализатора», а низких -- с точки зрения «центрального анализатора».

Раздел 3. Особенности восприятия речи и музыки

Человеческий слух в собственном смысле слова несводим к абстрактно взятым реакциям слухового рецептора; он неотрывен от восприятия речи и музыки. Для звуковой характеристики речи существенное значение имеют частичные тоны, так называемые форманты. Вследствие резонансных свойств полости рта и глотки в каждом звуке речи, производимом связками, усиливаются те компоненты, частоты которых приближаются к собственным частотам резонансных полостей, определяемых формой полости рта при произнесении того или иного речевого звука. Каждому звуку речи соответствует одна или несколько характеристических областей резонанса. Эти характерные для каждого речевого звука области частот и называют формантами.

Каждый гласный звук, на какой бы высоте он ни был произнесен, всегда имеет определенную характерную для него область усиления обертонов. Характерная для каждого гласного звука область усиливаемых частот узко ограничена и потому выступает особенно ярко. Согласные звуки (приближающиеся к шумам) по своей структуре гораздо сложнее, чем гласные; формантные области здесь шире. При этом зачастую характерные особенности согласных так незначительны, что не могут быть уловлены специальной аппаратурой. Тем удивительнее, что они легко улавливаются человеческим слухом. Наличие специфических для всех звуков речи, и особенно для гласных, частичных тонов позволяет нам отчетливо различать звуки, особенно гласные. Речь, даже очень громкая, лишенная формант, специфичных для каждого из гласных звуков (например, при несовершенной радиопередаче), становится неразборчивой.

Другой высокой и специфической для человека формой слуховых ощущений является музыкальный слух. Под музыкальным слухом нередко понимают узкую способность различать отдельные звуки и звуковые комплексы по их высоте. Такое понимание было особенно распространено в практической музыкальной педагогике, и здесь же оно обнаружило свою несостоятельность. Передовые педагоги еще в XIX веке протестовали против методов развития слуха, сводившихся к дрессировке ученика на звуковысотное различение. Они эмпирически доходили до той, вполне правильной с научной точки зрения, мысли, что в музыкальном слухе слиты в неразрывное целое восприятие явления высоты, силы, тембра, а также и более сложных элементов -- фразировки, формы, ритма. Музыкальный слух в широком смысле слова выходит собственно не только за пределы ощущения, но и за пределы восприятия. Музыкальный слух, понимаемый как способность воспринимать и представлять музыкальные образы, неразрывно связан с образами памяти и воображения.

Музыкальный слух дифференцируют под разными углами зрения. Различают слух абсолютный и относительный. Под абсолютным слухом разумеют способность точно определять и воспроизводить высоту данного звука безотносительно к другим звукам, высота которых известна. Абсолютный слух в свою очередь делят на абсолютно активный слух воспроизведения и абсолютно пассивный слух узнавания. Абсолютно активный слух представляет собой высшую форму абсолютного слуха. Лица с таким слухом в состоянии воспроизвести голосом любой заданный им звук с полной точностью. Значительно более распространенным является абсолютно пассивный слух. Лица с таким слухом в состоянии точно назвать высоту услышанного звука или аккорда. У лиц с абсолютно пассивным слухом большую роль играет тембр. Например, пианист, обладающий подобным слухом, быстро и безошибочно определит звук, взятый на фортепиано, но затруднится в определении, если взять его на скрипке или виолончели [2]. Это дало основание некоторым психологам (В. Келер) предположить, что в основе активного абсолютного слуха лежит различение музыкальной высоты, а в основе пассивного -- тембровых компонентов высоты.

Однако пассивный и активный абсолютный слух лишь в крайне редких случаях даны в таком противопоставлении. В реальной жизни в большинстве случаев между ними нет разрыва. Б. М. Теплов поэтому предлагает смягчить антитезу Келера и считает характерным для представителей пассивного типа не то, что он опирается только на тембровые критерии, а то, что эти последние играют у него заметно большую роль, чем у представителей активного типа. Активный абсолютный слух, таким образом, является по отношению к пассивному абсолютному слуху не столько другим видом, сколько высшей ступенью. Абсолютный слух является, по-видимому, в значительной мере прирожденной способностью. Для лиц с абсолютным слухом звуки представляются некими индивидуальностями (см. в романе Р. Роллана «Жан-Кристоф» описание первого знакомства Кристофа с роялем).

Абсолютный слух считался многими педагогами высшей музыкальной способностью. Более глубокий анализ показал, однако, ошибочность этой точки зрения. С одной стороны, абсолютный слух не является необходимым признаком музыкальности: многие гениальные музыканты (П. И. Чайковский, Р. Шуман и др.) им не обладали. С другой стороны, обладание самым блестящим абсолютным слухом не является гарантией будущих музыкальных успехов. С. М. Майкапар описывает в своей книге «Музыкальный слух...» одного учащегося с феноменальным абсолютным слухом, очень медленно подвигавшегося вперед. В. Келер также описывает студентов консерватории с абсолютным слухом, очень мало в сущности развитых музыкально. Таким образом, не следует преувеличивать значение абсолютного слуха. Вместе с тем необходимо отметить, что узнавать высоту звука с известной степенью точности может каждый человек. Путем специальных упражнений можно степень этой точности сильно увеличить (В. Келер, Е. А. Мальцева). Но психологическая природа и характер этого узнавания (которое Теплов предложил называть «псевдоабсолютным слухом») остаются качественно отличными от того, которое наблюдается у людей с абсолютным слухом, поскольку при отсутствии абсолютного слуха высота узнается либо по тембровому признаку, либо косвенно с помощью относительного слуха. Это узнавание требует поэтому некоторого времени, в течение которого мысленно совершается ряд операций, между тем как люди с абсолютным слухом узнают звук сразу.

Человеку с относительным слухом требуется какая-то отправная точка -- данный в начале испытания тон. Отправляясь от него, соотнося его высоту с высотой последующих звуков, он оценивает отношения между звуками. Относительный слух в значительной мере поддается развитию, и обладание им несравненно важнее наличия абсолютного слуха. Основой относительного слуха является, по-видимому, так называемое ладовое чувство. При восприятии мелодии или гармонических комплексов мы слышим их в определенном ладу. Звуки мелодико-гармонических последовательностей обнаруживают известные функциональные соотношения. Ладовое чувство и заключается в восприятии одних звуков как опорных, устойчивых, других -- как неустойчивых, куда-то стремящихся. Для ладового чувства характерно, что оно упорядочивает восприятие мелодии; при отсутствии такого объединяющего чувства получается эстетически неприятное впечатление неоформленности и непонятности; при этом впечатление законченности мелодии зависит не только от качества последнего звука как такового, но и от того пути, которым приходят к этому звуку от общей структуры мелодии.

Следующей линией дифференцировки слуха является различение мелодического и гармонического слуха. Ряд экспериментальных исследований (М. Антошина, С. Н. Беляева-Экземплярская и др.) показал в полном согласии с педагогической практикой, что гармонический слух развивается позднее мелодического. Маленькие дети и даже взрослые с совершенно не развитым гармоническим слухом бывают безразличны к фальшивой гармонизации; порой она даже нравится им больше правильного сопровождения. Как показали опыты Теплова, это объясняется тем, что на самых начальных ступенях развития гармонического слуха мелодия легче может быть выделена слухом из фальшивого сопровождения, чем из правильного, образующего много консонирующих созвучий.

Далее различают внешний и внутренний слух. Кроме способности воспринимать предлагаемую для слушания музыку (внешний слух) можно обладать способностью представлять музыку мысленно, не получая извне никаких реальных звуковых впечатлений (внутренний слух). Более того, существуют примеры композиторской деятельности при полной потере слуха (Людвиг ванн Бетховен).Внутренний слух может функционировать или как способность представлять только звуковысотную и ритмическую ткань музыкального произведения, или как способность внутренне слышать музыкальные произведения в конкретных тембрах и с определенной динамикой звучания. Внутренний слух, по-видимому, отличается от внешнего не только отсутствием внешнего звука, но и по своей структуре, аналогично тому, как внутренняя речь отличается от внешней.

В развитии внутреннего слуха, имеющего очень большое значение для общего музыкального развития, можно наметить ряд ступеней. Сначала внутренние слуховые представления отрывочны, смутны и схематичны. Они должны находить опору во внешнем слухе. Припоминая пути собственного роста, проф. С. М. Майкапар пишет по этому поводу: «Первые (написанные без инструмента) хоры представлялись воображению в виде отвлеченной четырехголосной гармонии, и только в последующих работах, чем дальше, тем больше, внутреннему слуху стали слышаться действительные, реальные человеческие голоса, каждый в своей характерной хоровой индивидуальности и все вместе в общей хоровой звучности. Таким образом, мы можем предположить, что работа внутреннего слуха идет при своем развитии от отвлеченного к воплощенному представлению и что чем более развит в известном направлении внутренний слух у данного лица, тем реальнее и жизненнее его звуковые и внутренние представления».

Музыкальный слух -- явление весьма сложное. Создаваясь в историческом процессе развития человеческого общества, он представляет собой весьма своеобразную психическую способность, резко отличную от простого биологического факта слышания у животных. На самой низшей ступени развития восприятие музыки было весьма примитивным. Оно сводилось к переживанию ритма в примитивных плясках и пении. В процессе своего развития человек научается далее ценить звук натянутой струны. Возникает и совершенствуется мелодический слух. Еще позднее возникает многоголосная музыка, а вместе с нею и гармонический слух. Таким образом, музыкальный слух представляет собой целостное, осмысленное и обобщенное восприятие, неразрывно связанное со всем развитием музыкальной культуры.

Список использованных источников

1. Головин, С. Ю. Словарь практического психолога. Электронный ресурс: http://vocabulary.ru/dictionary/25/word/sluh. Дата доступа: 03.11.2013.

2. Ананьев Б. Г. Избранные психологические труды: в 2 т. М: Педагогика, 2000. Ананьев Б. Г. Психология чувственного познания.

3. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров.-- М.: Сов. энцикл., 1983.-- С.579.-- 928с.

4. Arthur S. Reber, Emily Sarah Reber The Penguin dictionary of psychology.-- 3rd Edition. -- London: Penguin Books Ltd, 2001.

Размещено на Allbest.ru