Высота звука: восприятие и теории
Введение При восприятии звука мы распознаем его высоту, то есть воспринимаем частоту звуковых волн. Так же, как цвет определяется частотой света, высота определяется частотой звука.
Частота и определение высоты Человеческое ухо различает частоты звука в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Повышение частоты приводит к повышению высоты звука. В отличие от смешивания цветов, восприятие различных частот звука происходит независимо, и каждый тон сохраняет свою высоту.
Теории восприятия высоты звука Существуют две основные теории, объясняющие, как частота звука преобразуется в высоту:
Временная теория (теория Резерфорда)
- Звуковая волна заставляет вибрировать базилярную мембрану с частотой, соответствующей частоте звука.
- Вибрации мембраны приводят к нервным импульсам, передающимся по слуховому нерву.
- Мозг интерпретирует частоту импульсов как высоту звука.
Теория локальности (теория Гельмгольца)
- В ухе есть структура (базилярная мембрана), состоящая из частей, настроенных на разные частоты.
- Когда на ухо воздействует определенная частота, соответствующая часть базилярной мембраны начинает резонировать (вибрировать).
- Активность определенной части мембраны вызывает ощущение конкретной высоты звука.
Модифицированная теория локальности фон Бекеши
- Базилярная мембрана колеблется как единое целое, но паттерн вибраций зависит от частоты звука.
- Высокие частоты вызывают вибрации в начале мембраны, а низкие частоты - в конце.
Интеграция теорий Ни одна теория не может полностью объяснить все аспекты восприятия высоты звука. Современные взгляды предполагают, что оба механизма (временной и локализационный) взаимодействуют для обеспечения полного диапазона восприятия высоты.
Заключение Восприятие высоты звука - сложный процесс, включающий как временные, так и механические механизмы. Теории восприятия высоты звука продолжают развиваться, поскольку исследователи стремятся к более глубокому пониманию того, как наши уши преобразуют физические свойства звука в воспринимаемый нами слуховой опыт.
Ключевые особенности восприятия высоты звука
Частота и высота
- Высота звука определяется частотой звуковых волн, измеряемой в герцах (Гц).
- Более высокие частоты воспринимаются как более высокие звуки, а более низкие частоты - как более низкие звуки.
Независимое восприятие частот
- В отличие от смешивания цветов, восприятие различных частот звука происходит независимо.
- Мы можем слышать несколько частот одновременно, и каждая частота будет сохранять свою высоту.
Временная теория (теория Резерфорда)
- Предполагает, что высота кодируется частотой нервных импульсов, генерируемых в ухе.
- Для высоких частот требуется несколько групп нервных волокон, активирующихся в определенной последовательности.
Теория локальности (теория Гельмгольца)
- Предполагает, что высота кодируется резонансом частей базилярной мембраны, настроенных на разные частоты.
- Определенная часть мембраны вибрирует при воздействии соответствующей частоты, что приводит к восприятию конкретной высоты.
Модифицированная теория локальности фон Бекеши
- Уточняет, что базилярная мембрана колеблется как единое целое, но паттерн вибраций зависит от частоты звука.
- Высокие частоты вызывают вибрации в начале мембраны, а низкие частоты - в конце.
Интеграция теорий
- Современные теории предполагают, что оба механизма (временной и локализационный) работают вместе для полного восприятия высоты звука.
- Временная теория объясняет восприятие низких частот, а теория локальности - восприятие высоких частот.