Сменить дизайн
Каталог статей
Проекты

Системы документооборота

Главная Сенсорные системы

postheadericon Сенсорные системы

СЕНСОРНЫЕ     СИСТЕМЫ

Т. 2, № 2                                                                                                                                                          1988 г.

 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ИНФОРМАЦИИ

В СЛУХОВОЙ СИСТЕМЕ

В. И. ГАЛУНОВ,   И. В. КОРОЛЕВА

Интенсивное развитие исследований в области автоматического распознавания речи привело к достижению определенных успехов: созданы устройства автоматиче­ского распознавания речи с объемом словаря 1000 слов и точностью распознавания до 99%, разрабатываются системы распознавания и понимания слитной речи [42]. Однако существующие устройства значительно уступают слуховой системе человека (и животных) по ряду показателей, в числе которых, прежде всего, следует назвать устойчивость к помехам: срыв в работе распознающих устройств происходит при помехах, в которых человек воспринимает речь без затруднений. Это обстоятельство вызывает пристальный интерес разработчиков таких устройств к механизмам обеспе­чения помехоустойчивости у живых организмов.

Несмотря на то, что помехоустойчивость является одним из основных свойств слухового восприятия, в литературе до сих пор не рассматривался вопрос о механиз­мах реализации этого свойства как системной реакции организма и многочисленные исследования посвящены, как правило, изучению частных вопросов восприятия акусти­ческих сигналов в помехах (влияние на восприятие характеристик сигнала и помехи, значение бинаурального взаимодействия, роль различных структур мозга и т. д.). Обеспечение же помехоустойчивости является комплексной задачей, решение которой достигается согласованной работой различных структур слуховой и других систем организма (заметим, что изучение закономерностей маскировки в определенной степе­ни противоположно по постановке задачи). Мы попытаемся рассмотреть имеющиеся к настоящему времени данные о восприятии акустических сигналов с точки зрения обеспечения помехоустойчивости.

Главной функцией любой перцептивной системы является извлечение полезной информации из потока сигналов, поступающих на ее вход. При этом под полезной информацией нами подразумевается та ее часть, которая приводит либо к непосред­ственному изменению поведения данного биологического объекта, либо к изменению его представлений об окружающей среде, изменению его модели мира. По отношению к ней остальная часть сигнального потока является помехой, от которой необходимо отделить полезные сигналы в процессе их распознавания. Таким образом, важнейшим свойством перцептивной системы должны быть помехоустойчивость, т. е. способность воспринимать биологически значимый (полезный) сигнал, несмотря на маскирующие его помехи, которые могут быть внешними и внутренними (собственные шумы пер­цептивной системы). Помехозащитные механизмы, обязательные для всех систем вос­приятия, могут быть как модально-специфическими, так и общими для сигналов раз­личных модальностей.

Поскольку помехоустойчивость непосредственно связана с маскировкой и опреде­ляется через понятие маскировки, необходимо коротко остановиться на закономер­ностях последней. В психоакустике маскировкой называется повышение порогов обна­ружения одного сигнала в присутствии другого, называемого обычно маскером [30]. Маскерами могут быть различные акустические сигналы (шумы, тоны, речь), а также стимулы иной модальности. Очевидно, что результатом маскирующего влияния может быть не только повышение порогов обнаружения сигнала [27, 31, 32], но также и увеличение дифференциальных порогов [28, 53, 65], уменьшение громкости сигналов [55], нарушение их распознавания (для речи — ухудшение разборчивости) [38, 48], снижение скорости обработки информации [33, 35].

Эффекты маскировки в значительной степени определяются процессом на самом нижнем уровне слуховой системы: взаимодействием бегущих волн, возбуждаемых сигналом и маскером, на базилярной мембране. Такие закономерности маскировки, как большее маскирующее действие низкочастотных звуков по сравнению с высоко­частотными, наибольшая выраженность маскировки при близости частот сигнала и маскера, увеличение маскировки с ростом интенсивности маскера, определяются характером распространения бегущей волны вдоль базилярной мембраны [30, 31, 71].

Взаимодействие сигнала и маскера происходит и в центральных отделах слуховой системы. Примером центральной маскировки является ситуация, когда сигнал подает­ся в одно, а шум — в другое ухо. Такая маскировка, называемая контралатеральной, предположительно обусловлена процессами на уровне верхнеоливарного комплекса, где конвергирует импульсация от обоих ушей [67, 72].

Центральная маскировка проявляется и в случае, когда сигнал и маскер не пере­крываются во времени — при предшествующей (сигнал следует за маскером) и обрат­ной (маскер включается после сигнала) маскировках. Считается, что при малых интервалах между сигналом и маскером эффект маскировки определяется преимуще­ственно перекрыванием во времени бегущей волны от сигнала и маскера на базиляр­ной мембране [14, 23, 58]. При больших интервалах причиной маскировки является интерференция процессов обработки сигнала и маскера в центральных отделах нерв­ной системы, которая выражается во временном снижении чувствительности части нейронных элементов вследствие включения их в реакцию на маскер. Примером цент­ральной маскировки можно считать и влияние стимулов другой модальности (зри­тельной, тактильной) на восприятие звуковой информации. Центральная маскировка менее эффективна, чем периферическая, и составляет 10% от общего результата мас­кировки (при маскировке тона тоном) [72]. Она незначительно влияет на элементар­ные характеристики слуха (пороги обнаружения, дифференциальные пороги) [58, 72]. Воздействие ее должно сказываться, прежде всего, на процессах анализа сложных сигналов.

Несмотря на маскирующее влияние помех на всех уровнях системы обработки акустической информации, в реальных условиях организм довольно успешно справля­ется с задачей выделения полезного сигнала и его анализа. Это обусловлено тем, что в процессе эволюции сформировался целый ряд механизмов, обеспечивающих вос­приятие биологически важных сигналов в помехах.

В защите от помех большой интенсивности, а также от маскировки собственным голосом при восприятии посторонних звуков во время звуковоспроизведения' актив­ное участие принимает стременная мышца среднего уха [18, 60]. Ее сокращение уве­личивает жесткость цепи слуховых косточек, приводя к уменьшению проводимой ими энергии.

Существенную роль в выделении сигнала из шума играет бинауральное взаимо­действие. В реальных условиях сигналы, поступающие в правое и левое ухо, обычно различаются по времени поступления и интенсивности, что обеспечивает не только локализацию источника звука в пространстве, но также снижение порогов обнаруже­ния сигналов и повышение разборчивости речи в шуме по сравнению с моноауральным предъявлением [34, 43, 44, 69]. Выигрыш, получаемый в результате «бинаураль­ного освобождения от маскировки», зависит от частоты и интенсивности сигналов, величины интерауральных различий по времени и амплитуде и может достигать 15 дБ. Принципиальное значение имеет и характер решаемой испытуемым задачи: при обнаружении сигналов (как тональных, так и речевых) величина этого выигрыша заметно больше, чем при восприятии сигналов надпорогового уровня [64] и при оцен­ке разборчивости речи [43]. Бинауральное освобождение от маскировки в задаче обнаружения сигналов определяется в основном частотами менее 500 Гц, для повыше­ния разборчивости речи существенным оказывается более широкий спектральный диа­пазон [43]. Эффект бинаурального освобождения от маскировки не имеет еще удов­летворительной теоретической интерпретации, однако две наиболее известные его модели (Вебстера — Джеффреса [69] и Дурлаха [25]) позволяют объяснить ряд на­блюдаемых явлений.

Следует отметить, что бинауральное восприятие имеет активную компоненту: организм определенным образом ориентирует в пространстве свои тело и голову с целью обеспечения оптимальных условий для выделения и распознавания сигнала.

Аналогичную  функцию  выполняет   и  подвижная   ушная    раковина    у  некоторых  жи­вотных.

Еще одним способом увеличения отношения сигнал/шум в системе восприятия является фильтрация сигнала, приводящая к выделению биологически важного час­тотного диапазона и к подавлению интенсивных помех окружающей среды. Опреде­ленную роль в этом играет форма ушной раковины, резонансная частота которой у многих видов животных совпадает с частотными составляющими коммуникационных сигналов этого вида или их жертв. В частности, у человека наружное ухо усиливает средние (2—4 кГц) частоты [31]. Эти частоты несут значительную долю информации в речевом сигнале, однако мощность их существенно меньше, чем более низкочастот­ных составляющих, которые к тому же обладают большой маскирующей эффектив­ностью в отношении высоких частот.

Существование «оптимальной» для каждого вида животных области частот, ле­жащих в некоторой средней части воспринимаемого частотного диапазона, предполо­жительно также обеспечивается за счет градиента механических свойств улитковой перегородки (возрастание потерь на трение при колебании и уменьшении жесткости улитковой перегородки) и ее ультраструктур, прежде всего стереоцилий (уменьшение высоты и увеличение жесткости стереоцилий) в направлении от основания к вершине улитки [11]. Последнее, очевидно, определяет повышение чувствительности волосковых клеток в высокочастотной (сильнее маскируемой) области улитковой перегородки.

На нейрональном уровне в первую очередь следует указать на фильтрацию, осу­ществляемую за счет увеличения представительства в слуховой системе определенных частотных диапазонов (соответствующих обычно спектру видоспецифических сигналов животного). Это наблюдается, например, в специфических слуховых структурах у некоторых видов амфибий, рептилий, сумчатых, летучих мышей, грызунов и обуслов­лено максимальной плотностью расположения волосковых клеток в соответствующих отделах улитки [8, 40, 59]. Таким образом, у этих животных внутреннее ухо работает в целом как фильтр, пропускающий преимущественно этологически значимые частоты. Очевидно, что такой диапазонный способ фильтрации является слишком жестким: он сужает потенциальные возможности слуховой системы и в то же время не защищает от маскировки сигналами близких частот.

Более гибкими являются механизмы фильтрации, связанные с взаимодействием нейронов. Здесь, прежде всего, следует указать на латеральное торможение. Сущность его заключается в том, что нейрон, возбуждаемый при раздражении соответствующе­го рецептивного поля, может не только передавать возбуждение на нейрон следующе­го уровня, но и оказывать тормозное действие на соседние нейроны посредством боковых коллатералей. При этом ответ каждого элемента равен его собственному от­вету за вычетом составляющих, пропорциональных откликам соседних элементов. Наличие такого механизма показано в различных ядрах слуховой системы [45, 54, 66]. Этот механизм способствует обострению спектральных максимумов в сигнале, которые являются важнейшими различительными признаками при восприятии комму­никационных сигналов и речи.

Сигнал «полезный» в одной ситуации может быть помехой в другой ситуации. Настройка на выделение важного в данный момент сигнала (динамическая фильтра­ция), вероятно, в значительной степени осуществляется благодаря эфферентным свя­зям. Наличие таких связей обнаружено на всех уровнях слуховой системы [3, 12, 63]. Показано, что эфферентные влияния являются частотноспецифическими [29, 39, 68] и, оказывая возбудительное и тормозное действия на элементы нижележащих уров­ней, могут обеспечивать усиление существенных и подавление несущественных спек­тральных компонент [37, 63, 68]. Посредством эфферентных связей, очевидно, реа­лизуется и так называемая обработка информации «сверху вниз», когда верхние уровни задают программу обработки нижним, играющую важную роль при восприя­тии в шуме.

Определенный вклад в помехоустойчивость восприятия должна вносить способ­ность рецепторных и нервных элементов к адаптации — повышению порогов реакции под влиянием постоянно действующего сигнала. В естественной среде помеха часто является относительно стационарной, тогда как коммуникационные сигналы, в том числе и речь, характеризуются прерывистой структурой, выраженной амплитудной и частотной модуляциями. Выделение таких модуляций обеспечивается благодаря тому, что так называемый on-ответ, т. е. реакция в момент появления или изменения определенного признака стимула, является одним из самых распространенных типов

реакции нейронов, особенно в центральных отделах [4]. Способность нервных эле­ментов к адаптации может быть одной из причин известного эффекта ослабления маскировки в процессе восприятия в шуме [20, 57, 70].

Принципиальное значение для обеспечения помехоустойчивости восприятия, по нашему мнению, имеет многоканальная организация слухового анализатора, в основе которой лежит деление на каналы по признаку частотных диапазонов. Показано, что пространственная упорядоченность нейронов, соответствующая распределению резо­нансных частот на базилярной мембране, характерна для всех уровней слуховой системы [3, 22]. В настоящее время стало очевидным, что такая тонотопическая организация является не только способом кодирования информации о частоте сигна­ла, но, прежде всего основой для выделения локальных по спектру особенностей сиг­нала, отражающихся в определенных частотных каналах. Это при наличии большого числа каналов, содержащих элементы с различными свойствами (порогами и типами реакции, временем суммации возбуждения, характеристическими частотами, динами­ческим и частотным диапазонами реакции и др.), обеспечивает детальное представле­ние сигнала в слуховой системе.

Очевидно, что такая функциональная организация определяет возможности мно­гопризнакового кодирования и обработки акустической информации параллельно раз­личными способами. В частности, информация о частоте кодируется и соответственно при дальнейшей обработке может быть получена на основании оценки места возбуж­дения, частоты импульсации и периодов торможения импульсации нейронов (так на­зываемые пространственный и временной способы кодирования); информация об интенсивности — посредством оценки количества возбужденных элементов и частоты импульсации [11, 15]. Существование же в каждом канале элементов с различными свойствами обеспечивает способность выделения различных признаков стимулов. Так, наличие быстро- и медленноадаптирующихся элементов дает возможность выделять соответственно стационарные и изменяющиеся во времени отрезки сигнала [7]. Все это позволяет при маскировке одних признаков сигнала (или неэффективности какого-либо способа обработки) распознавать сигнал с помощью других его признаков (или способов обработки), устойчивых в данных условиях. Примером решения одной зада­чи несколькими способами может служить обнаружение изменений частоты основного тона гласного, которое может осуществляться посредством оценки изменений I гармо­ники или других наиболее мощных гармоник, а также по изменению средней спек­тральной огибающей сигнала [56].

Возможность перехода к использованию иных, более помехоустойчивых в данных условиях признаков отчетливо показана в исследованиях на насекомых [9]. Так, у сверчков выделение призывного сигнала на малых расстояниях, когда влияние помех оказывается незначительным, основано на амплитудной модуляции. На больших же расстояниях, когда амплитудная модуляция маскируется вследствие наложения зву­ков окружающей среды, выделение этих сигналов производится на основе спектраль­ного анализа. Аналогичная перестройка системы восприятия наблюдается и у цикад; на малых расстояниях распознавание призывного сигнала основано на временных параметрах •— длительности и частоте повторения пульсов, при дальней связи и низ­ком отношении сигнал/шум — на спектральных характеристиках.

Параллельная обработка сигналов, очевидно, включает не только выделение одного и того же признака разными способами и параллельное выделение разных признаков сигнала. Сюда следует включить и параллельное функционирование сег­ментного и целостного способов обработки, а также обработки информации «снизу вверх» и «сверху вниз» (возможно, и еще каких-то механизмов).

В связи с использованием сегментного и целостного способов обработки рассмот­рим значение двухполушарной организации мозга в обеспечении помехоустойчивости. Анализ современных данных позволяет предположить, что обработка сигналов в ле­вом полушарии осуществляется преимущественно последовательно, т. е. распознава­нию смысла сообщения предшествует процесс выделения временных составляющих сигнала (в речи составляющие соответствуют лингвистическим единицам •— фонемам, слогам), определение характеристик и идентификация этих составляющих, на основе чего происходит дальнейшее распознавание сигналов и всего сообщения [6].

Правое полушарие использует преимущественно целостной способ обработки, при котором поступающие сигналы сопоставляются с хранящимися в памяти эталонами акустической картины целых сигналов (для речи — слов). Механизм целостного вос­приятия требует наличия в памяти эталонов акустической картины для каждого сиг нала. Словарь целостных эталонов имеет ассоциативную организацию, базирующую­ся на существовании ограниченных связей между сигналами по семантической близо­сти, акустическому сходству, частоте сочетаемости и др. В основе поиска в словаре, как и всего процесса восприятия, правым полушарием, лежит принцип вероятностного прогнозирования. При этом отсутствуют жесткие правила обработки, возможен про­пуск отдельных ее ступеней. При восприятии речи целостный способ имеет определен­ные ограничения, связанные с ограничениями объема словаря целостных эталонов, но этот способ может быть очень эффективным при распознавании в потоке речи наи­более часто встречающихся слов, так как является более быстродействующим, чем в случае сложной иерархии при посегментном кодировании. На основе этих слов в дальнейшем благодаря вероятностному прогнозированию сужается поле поиска не только целостных, но и сегментных эталонов при распознавании остальных элементов высказывания.

Как показали исследования, роль правого полушария возрастает при восприятии •речевых сигналов в помехах [2, 6]. Это, вероятно, объясняется, во-первых, увеличе­нием участия механизма вероятностного прогнозирования, во-вторых, тем, что при­знаки, на которых предположительно базируется целостный способ обработки (мело­дика, ритмика), являются наиболее помехоустойчивыми. Кроме того, шум, существен­но осложняя процесс обработки сигналов, приводит к возрастанию нагрузки на эле­менты анализирующей системы и соответственно их утомлению (на нейрональном уровне это выражается в истощении медиатора, попадании сигналов на рефрактерную •фазу элементов и т. д.). Естественно, наличие второго, параллельного канала (полу­шария), берущего на себя часть обработки, увеличивает помехоустойчивость всей системы.

Исключительно важной для восприятия в помехах является возможность парал­лельного функционирования систем обработки информации «снизу вверх» и «сверху вниз». Последняя включает упомянутый механизм вероятностного прогнозирования, сущность которого заключается в том, что при восприятии слушающий на основании своего опыта и знаний конкретной ситуации строит гипотезы о том, появление каких сигналов наиболее вероятно, и производит сопоставление поступающей информации •со своей гипотезой. Данный механизм позволяет осуществлять распознавание при не­достатке информации. Очевидно, что при прослушивании в шуме недостаток инфор­мации является характерной особенностью. Одним из частных проявлений работы этого механизма можно считать способность восстановления целого по части, про­являющуюся, например, в так называемой «иллюзии восстановления пропущенной фонемы», т. е. возможности восприятия фонемы, отсутствующей в слове, и всего это­го слова в целом [52].

Другое важное достоинство механизма вероятностного прогнозирования состоит в возможности пропуска отдельных ступеней обработки, что способствует ускорению процесса обработки информации, который в помехах существенно замедляется. Пря­мое доказательство работы этого механизма в шумах получено при восприятии речи. Показано, что разборчивость слов значительно выше, если слова, хорошо предсказы­ваются на основе предшествующей части фразы [38]. В свою очередь разборчивость фразы существенно повышается, если она связана с предыдущими фразами высказы­вания по контексту и по ситуации, в которой предъявляется [38]. Известно также, что слова, характеризующиеся высокой частотой встречаемости в шуме, распознаются лучше, чем слова, редко встречающиеся [16, 36]. Механизм вероятностного прогно­зирования действует не только на смысловом и словесном уровнях, но, как показал фонемный анализ замен при восприятии человеком искаженных речевых сигналов, на фонетическом уровне, что выражается в тенденции замещать неправильно восприня­тые звуки в слогах на наиболее частотные для данного языка фонемы [16].

Эти и другие особенности восприятия акустических сигналов в помехах позволяют предположить функционирование системы обработки на основе запросов верхних уровней к нижним, что предполагает избирательную (в пространстве и времени), а не непрерывную обработку всего сигнального потока. Верхние уровни как бы опреде­ляют, что, когда и где искать (обрабатывать).

Поиск информативных участков в потоке определяется мотивацией слушающего, значение которой при восприятии в помехах показано в ряде экспериментов [13, 73]. Мотивация способствует активации и концентрации внимания, выбору наиболее опти­мальной стратегии обработки. Она влияет на критерии принятия решения, так как, с одной стороны, определяет точность оценки вероятностных характеристик сигнала.

и, с другой — заставляет слушающего принимать решение при неопределенной иденти­фикации.

В естественных условиях при восприятии акустических, особенно коммуникацион­ных сигналов решение проблемы помехоустойчивости в определенной степени дости­гается также благодаря использованию дублирующей информации по каналам связи других модальностей. Коммуникация — сложный акт, при котором участники парал­лельно используют различные каналы связи: акустический, зрительный, тактильный, обонятельный. Например, такие акустические коммуникационные сигналы, как пре­дупреждение и угроза, обычно сопровождаются совершенно определенными позами и движениями.

У человека при восприятии речи зрительный канал также играет важную роль, причем в шуме его участие увеличивается [47, 61]. Как показали исследования, вклад зрительного канала зависит от объема словаря предъявляемых слов и отношения сигнал/шум: чем меньше словарь и отношение сигнал/шум, тем больше этот вклад [61]. Эффективность использования зрительного канала зависит от навыков чтения по губам, от знакомства с особенностями артикуляции конкретного диктора, уровня языковой компетенции и, разумеется, от расстояния между говорящим и слушающим [1, 19]. Даже у нетренированных слушателей повышение разборчивости речи за счет подключения зрительного канала может достигать 60%. При восприятии речи в по­мехах слушающий постоянно проводит сопоставление информации, поступающей по зрительному и акустическому каналам. Если же он обнаруживает рассогласование сигналов (создаваемое искусственно посредством одновременного предъявления акус­тически одного слова и изображения диктора, произносящего другое слово), то реше­ние о сигнале принимается, прежде всего, на основании зрительной информации, более надежной в этих условиях [46].

Характерно, что особенности восприятия речи по губам сходны с таковыми при восприятии речи в шуме: слова опознаются лучше, чем слоги; слова во фразе лучше, чем изолированные слова; фразы в диалоге лучше, чем изолированные фразы [1]. Эти данные свидетельствуют, во-первых, о полимодальном характере механизма вероят­ностного прогнозирования, во-вторых, об определенной общности центральных про­цессов обработки речевых и, очевидно, других коммуникационных сигналов, незави­симо от того, по какому каналу они поступают.

Помехоустойчивость восприятия коммуникационных акустических сигналов в зна­чительной степени определяется организацией самих сигналов, причем требование обеспечения помехоустойчивости коммуникационных сигналов, вероятно, и определи­ло их организацию. Как упоминалось выше, для этих сигналов характерна преры­вистая структура, выраженная амплитудная и частотная модуляции, что позволяет отделить сигнал от стационарных помех с помощью широко распространенных в слу­ховой системе оn-нейронов.

Амплитудная и частотная модуляции, производимые закономерным образом, уве­личивают число признаков, которые могут быть использованы для распознавания сигнала. Многопризнаковость сигнала дает возможность в случае маскировки одних признаков осуществлять его распознавание по другим, сохранным в этих условиях. Наблюдаемое в процессе эволюции возрастание числа используемых коммуникацион­ных сигналов в значительной степени происходит на основе увеличения числа разли­чительных признаков. В речи появляются несколько уровней признаков (акустиче­ский, фонемный, морфологический, смысловой), тесно взаимодействующих друг с другом в процессе восприятия. Это должно приводить к увеличению не только инфор­мационной емкости системы коммуникации, но и ее помехоустойчивости. Последней способствует и наличие иерархии признаков внутри каждого уровня, в соответствии с которой система может принимать решение о сигнале при выделении лишь одного при­знака, если этот признак является главным [5].

По мнению Эди [17], мозг функционирует не только, несмотря на наличие помех, но и в значительной степени благодаря им. Это мнение подтверждается данными об облегчающем действии шума на восприятие в определенных условиях, что выражается в увеличении громкости сигналов [26, 51], уменьшении времени реакции на сигнал [21], уменьшении дифференциальных порогов по частоте и интенсивности [41, 62], улучшении оценки интенсивности коротких сигналов [50]. Эти эффекты наблюдаются в условиях контралатеральной маскировки и при восприятии сигналов на фоне слабо­го шума. Причиной облегчающего действия шума, вероятно, является суммация воз­буждения в центральных отделах системы, в результате чего в реакцию на сигнал

включаются элементы, уровень возбудимости которых был недостаточен для ответа при изолированном предъявлении стимула. Подобный механизм действия шума проде­монстрирован на нейронах кохлеарных ядер [10]. Суммация возбуждения, вызывае­мого сигналом и помехой, может также происходить на бинаурально конвергирующих нейронах и на нейронах, имеющих связи с ретикулярной формацией мозга. Послед­нее доказывается известными фактами облегчающего действия акустического шума на выполнение двигательных и зрительных задач [49].

Наконец, благодаря тому, что собственный шум, присущий мембранам живых клеток, имеет спектр с резко выраженным максимумом в области низких частот, чув­ствительность волосковых клеток в этой области должна быть снижена [11]. Это соответственно должно приводить к увеличению удельного веса легко маскируемых средне- и высокочастотных диапазонов спектра в активности слухового нерва.

Проведенный анализ механизмов обеспечения помехоустойчивости при восприятии акустической информации, безусловно, не является исчерпывающим. Однако он позво­ляет заключить, что если маскировка акустических сигналов обусловлена, прежде всего, процессами на периферии слуховой системы, то освобождение от маскировки, определяющее помехоустойчивость восприятия, преимущественно связано с централь­ными отделами. Именно в центральных отделах происходят процессы бинаурального взаимодействия и латерального торможения, осуществляется параллельная обработ­ка сигналов различными способами, производятся выбор оптимальной стратегии обра­ботки и обучение новым способам обработки в изменившихся условиях, формируется программа поведения целостного организма, направленная на выделение и распозна­вание биологически важных сигналов.

Следует отметить адаптивный характер задачи обеспечения помехоустойчивости восприятия. Это предполагает, что каждый биологический вид решает ее по-своему, приспосабливая систему акустической коммуникации (включающую систему звука-восприятия и звуковоспроизводства) к условиям среды обитания. При этом эффек­тивность коммуникации не обязательно должна достигаться за счет развития слож­ных помехозащитных механизмов (в частности, один из самых распространенных спо­собов решения этой задачи — уход в «акустическую нишу», т. е. зону наименьших помех [9]). Однако в целом можно сказать, что эволюция системы акустической ком­муникации, определяемая в значительной степени задачей обеспечения помехоустой­чивости, происходила как в направлении усложнения структуры коммуникационных сигналов, так и в направлении развития процедур их обработки.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Алякринский  В.  В.  Зрительное   восприятие  устной  речи.   Л.:   Наука,   1979.   200  с.
    1. Балонов Л. Я., Деглин В. Л. Слух  и речь доминантного и недоминантного полушарий. Л.: Наука, 1976. 218 с.
    2. Богословская Л.   С.,  Солнцева  Г.  Н.  Слуховая  система  млекопитающих:   сравнительно-морфологический очерк. М.: Наука, 1979. 239 с.
  2. Вартанян И. А. Слуховой анализ сложных звуков. Л: Наука, 1978. 152 с.
    1. Галунов В. И. Бионическая модель системы распознавания речи//Исследование мо­делей речеобразования и речевосприятия. Л: Наука, 1981. С. 36—51.
    2. Галунов В. И., Королева И. В., Шургая Г. Г. Два возможных механизма восприя­тия речи//Психол. журн. СССР. 1985. Т. 6. № 5. С. 52—62.
    3. Гершуни Г. В. Афферентный поток и процесс различения внешнего сигнала//Реф-
      лексы головного мозга. М.: Наука, 1965. С. 202—217.
    4. Константинов А. И., Мовчан В. Н. Частотная настройка слуховой системы млеко­
      питающих  (насекомоядные, рукокрылые, грызуны)//Звуковая коммуникация, эхолокация, звук. Л.: Наука, 1980. С. 107—121.
  3. Попов А.  В.  Акустическое  поведение  и слух  насекомых.  Л.:   Наука,   1985.  256  с.

 

  1. Радионова   Е.   А.   Функциональная   характеристика   нейронов   кохлеарных   ядер   и слуховая функция. Л.: Наука, 1971. С. 196.
  2. Радионова Е. А.  Анализ  звуковых сигналов в  слуховой  системе:   Нейрофизиоло­гические механизмы. Л.: Наука, 1987. 272 с.
  3. Ратникова  Г.   И.   Строение   путей   и   центров   слуховой   системы//Физиология   сен­сорных систем. Ч. 2. Л.: Наука, 1972. С. 192—209.
  4. Фришман Е. 3. Исследование структуры обнаружения сигнала человеком//Системный подход к психофизиологическим проблемам. М., 1982. С. 120—125.
  5. Чистович Л. А., Иванова В. А. Взаимная маскировка коротких звуковых импульсов//Биофизика. 1959. Т. 4. № 2. С. 170—179.
  6. Чистович Л.  А.,  Бару А.  В.  Представление  об  обработке  информации  центральными  отделами  слуховой  системы//Электродное  протезирование слуха.  Л.:   Наука, 1984. С. 53-80.
  7. Штерн А. С. Влияние лингвистических факторов на восприятие речи: Автореф. дис.
    канд. филол. наук. Л., 1978. 24 с.
  8. Adey W. К. Organization of brain tissue: is the brain a noisy processor?//Phys. principles neuronal and organismic behaviors.  Proc.  conf.  Coral  Gables.  Univ. Miami.
    1970. L, 1973. P. 117—130.
  9. Borg E., Zakrisson /. E. The stapedius muscle and speech perception//Sound reception in mammals. L.; N. Y. 1975. P. 51—68.
  10. Campbell R., Dodd B. Hearing by eye//Quart. J. Exptl Psychol.  1980. V. 32. № 1.
    P. 85—99.

20.  Carlyon  R.  P.  A release from masking by continuous, random, notched noise//J.
Acoust. Soc. America. 1987. V. 81. № 2. P. 418—426.

  1. Catlin N., Neville H. The laterality effect in reaction time to speech stimuli//Neuropsychologia. 1976. V. 14. № 1. P. 141—143.
  2. Clopton B. M., W infield J. A. Tonotopic organization: review and analysis//Brain Res.
    1974. V. 76. № 1. P. 1—20.
  3. Dealherage B. H., Evans Th. R. Binaural masking: backward, forward and simulta­
    neous effects//J. Acoust. Soc. America. 1969. V. 46. № 2(2). P. 362—371.
  4. Djupesland G., Flottorp G., Sunby A., Szalay M. A comparison between middle ear
    muscle reflex thresholds for bone—and air-conducted pure tones//Acta otolaryngol.
    1973. V. 75. № 2. P. 178—183.
  5. Durlach N. J. Equalization and cancellation theory of binaural masking level diffe­rences//J. Acoust. Soc. America. 1963. V. 35. № 6. P. 1206—1218.
  6. Egan J. P. The effect of noise in one ear upon loudness of speech in the other ear//
    J. Acoust. Soc. America. 1948. V. 20. № 1. P. 58—62.
  7. Ehmer R. H. Masking patterns of tones//J. Acoust. Soc. America.  1959. V. 31. № 6.
    P. 1115—1120.
  8. Emmerich D. S., Fantini D. A., Brown W. S. Frequency discrimination of tones presented in filtered noise//J. Acoust. Soc. America.  1985. V. 80. № 6. P.   1668—1673.
  9. Fex J. Auditory activity in centrifugal and centripetal fibers in cat. A study of a
    feedback system//Acta physiol. scand. 1962. V. 55. Suppl. 189. P. 5—68.
  10. (Gelfand S. А.). Гельфанд С. А. Слух: введение в психологическую и физиологи­
    ческую акустику. М.: Медицина, 1984. 352 с.
  11. Green  D.,   Wier  С.   Auditory perception//Handbook of physiology.  V.  III.  Sensory
    processes. Pt 2. Bethesda Maryland. 1984. P. 557—595.
  12. Hawkins J. E., Stevens S. The masking of pure tones and of speech by white noise//
    J. Acoust. Soc. America. 1950. V. 22. № 1. P. 6—13.
  13. Hecker M. N., Stevens K. N., Williams C. F. Measurements of reaction time in in­telligibility tests//J. Acoust. Soc. Amer. 1966. V. 39. № 6. P. 1188—1189.
  14. Hirsh I. J. The influence of interaural phase on interaural summation and inhibition//
    J. Acoust. Soc. America. 1948. V. 20. № 3. P. 536—544.
  15. Holloway С. М. Paced recognition of words masked in white   noise//J.   Acoust. Soc.
    America. 1970. V. 47. № 6(2). P. 1617—1618.
  16. Howes  D.  On the relation between intelligibility and frequency of occurrences of
    English words//J. Acoust. Soc. America. 1957. V. 29. № 2. P. 296—307.
  17. Igarashi M., Alford B. R., Nakai Y., Gordon W. P. Behavioral auditory function after
    transaction of crossed olivocochlear bundle in the cat.   1.  Pure tone threshold and
    perceptual signal-to-noise ratio//Acta  otolaryngol.   1972. V.   173. № 5.  P.  455—466.
  18. Kalikow D. N., Stevens K. N. Development of a test speech intelligibility in noise
    using sentence materials with controlled word predictability//J. Acoust. Soc. America.
    1977. V. 61. № 5. P. 1337—1351.
  19. Klinke R.,  Galley N.  Efferent innervation of vestibular and auditory receptor//Physiol. Res. 1974. V. 54. № 2. P. 316—357.
  20. Konichi M. Ethological aspects   of auditory   pattern   recognition/Perception   (Hand­
    book of sensory physiology). В., 1978. P. 289—309.
  21. Labiak J.  M.,   Wilson  W.  R.  Effect of contra lateral broadbent noise on frequency
    discrimination//Acta otolaryngol. 1974. V. 77. № 1. P. 29—36.
  22. (Lea W. А.) Ли. У. А. Распознавание речи: прошлое, настоящее и будущее//Методы автоматического распознавания речи. М.: Мир, 1983. С. 65—142.
  23. Levitt H., Rabiner L. R. Binaural release from masking for speech and gain in in­telligibility//J. Acoust. Soc. America. 1967. V. 42. № 4. P. 601—608.
  24. Licklider J. C. The influence of interaural phase relations upon the masking of speech
    by white noise//J. Acoust. Soc. America. 1948. V. 20. № 1. P. 150—159.
  25. Martin M. P., Dickson J. Lateral inhibition in anteroventral cochlear nucleus of the
    cat: a microionophoretic study//Hear. Res. 1983. V. 9. № 1. P. 35—41.
  26. Massaro D. N., Cohen M. M. Evaluation and integration of visual and auditory in­formation in speech perception//J. Exptl Psychol.: Hum. Percept, and Perform.  1983.
    V. 9. № 5. P. 753—771.
  27. McCormic  B.  Audio-visual  discrimination of speech//Clin.  Otolaryngol.   1979.  V.  4.
    № 4. P. 355—361.
  28. Miller G. A., Heise G. A., Lichten W. The intelligibility of speech as a function of
    the context of the test materials//J. Exptl Psychol.  1951. V. 41. № 4. P. 329—335.
  29. Poulton E. C. Continuous intense noise masks auditory feedback and inner speech//
    Psychol. Bul. 1977. V. 84. № 5. P. 977—1001.
  30. Raab  D.,  Taub  H.   Click intensity discrimination with and without a background
    noise//J. Acoust. Soc. America. 1969. V. 46. № 4(2). P. 965—968.

Rowley R. R., Studebaker G. A. Loudness intensity relations under various levels of contra lateral   noise//J.   Acoust.   Soc.   America.   1971.   V.   49.   №   2(2).   P.   499—504.

  1. Samuel  A.   G.   Phonemic restoration:   insights   from   a   new methodology//!  Exptl
    Psychol.: Gen. 1981. V. 110. № 4. P. 474—494.
  2. Shatter M. L, Moore В. С. Detection of temporal gaps in band limited noise: effects
    of variations in bandwidth and signal-to-masker ration//J. Acoust. Soc. America. 1985.
    V. 77. № 2. P. 635—639.
  3. Shamma Sh. A speech processing in the auditory system. II. Lateral inhibition and
    the central processing of speech evoked activity in the auditory nerve//J. Acoust. Soc.
    America. 1985. V. 78. № 5. P. 1622—1631.
  4. Sharf B. Partial masking//Acoustica. 1964. V. 14. № 1. P. 16—23.
    1. Scheffers M. T. Discrimination of fundamental frequency of synthesized vowel sound
      in a noise background//J. Acoust. Soc. America. 1984. V. 76. № 2. P. 428—434.
    2. Smith  R.   L.   Adaptation,   saturation   and physiological masking   in single auditory
      nerve fibers//J. Acoust. Soc. America. 1979. V. 65. № 1. P. 166—178.
    3. Soderquist D. R., Carstens A. A., Frank G. H. Backward, simultaneous and forward
      masking as a function of signal delay and frequency//,J. Aud. Res.  1981. V. 21. № 2.
      P. 227—246.
    4. Suga  N.   Functional   organization of auditory cortex/Cortical   sensory organization.
      New Jersey, 1982. V. 3. P. 157—218.
    5. Suga N., Jen Ph. H. Peripheral control of acoustic signals in the auditory system of
      echolocating bats /Exptl Biol. 1975. V. 62. № 3. P. 277—311.
    6. Sumby   W.  H.,  Pollack  J.   Visual contribution to speech intelligibility in noise//J.
      Acoust. Soc. America. 1954. V. 26. № 2. P. 212—215.
    7. Swisher L. P., Dudley J. G., Doehring D. G. Influence of contra lateral noise on audi­tory intensity discrimination//J. Acoust. Soc. America.   1969. V. 45. № 5. P.  1532—
      1536.
    8. (Tamar H.) Тамар Г. Основы сенсорной физиологии. М.: Мир, 1976. 520 с.
      1. Townsend Th. H.,  Goldstein D. P.  Suprathreshold   binaural   unmasking//J.   Acoust.
        Soc. America. 1972. V. 51. № 2(2). P. 621—630.
      2. Viemeister N. F. Intensity discrimination of pulsed sinusoids: the effects of filtered
        noise//J. Acoust. Soc. America. 1972. V. 51. № 4. P. 1265—1269.
      3. Voigt H.,  Young E.  Evidence of inhibitory interactions between neurons in dorsal
        cochlear nucleus//J. Neurophysiol. 1980. V. 44. № 1. p. 76—96.
      4. Ward W. D. Futher observations on contralateral remote masking and related phe­nomena//J. Acoust. Soc. America. 1967. V. 42. № 2. P. 593—600.
      5. Watanabe  Т.,   Yanagisawa  K.,  Kanzaki /.,   Katzuki  Y.  Cortical efferent flow influencing unit responses of medial geniculate body to sound stimuiation//Exptl Brain
        Res. 1966. № 2. P. 302—317.
      6. Webster F. A.  Influence of interaural phase on masked thresholds.  I.  The role of
        interaural  time duration//J. Acoust.  Soc.  America.   1951. V.  23.  № 3.  P.  452—462.
      7. Zwicker E. Temporal effects in simultaneous masking and loudness//J. Acoust. Soc.
        America. 1965. V. 38. № 1. P. 131—141.
      8. Zwicker E., Schorn K. Psychoacoustical tuning curves in audiology//Audiology. 1978.
        V. 17. № 2. P. 120—140.
      9. Zwislocki J. A. A theory of central masking and its partial validation//J. Acoust.
        Soc. America. 1972. V. 52. № 2(2). P. 644—659.
      10. Zwislocki J. A., Maire J. A., Feldman A. S., Rubin H. On the effect of practice and
        motivation on the thresholds of audibility//J. Acoust. Soc. America. 1958. V. 30. № 4.
        P. 254—262

 

 
Поиск
Язык

RUS | ENG

Продукты
Сообщение

Перед тем, как чего-нибудь пугаться, нужно сначала посмотреть – действительно ли оно такое страшное, а то - зачем зря стараться…

Создание интернет-магазина