Александр Супин - Этот обыкновенный загадочный дельфин

Чтобы точно, в цифрах, оценить способность слуха к этому частотному анализу, придумано несколько способов. Наиболее часто используемый принцип измерения состоит в следующем. Представим себе, что перед нами включили звук определенной частоты; звук не очень громкий, но и не очень уж тихий — нормальный, и мы хорошо его слышим. Назовем этот звук пробным. А теперь сделаем иначе: сначала включим другой звук, более громкий — назовем его помехой, а потом уж, на его фоне — тот пробный звук. Если звук-помеха не слишком уж громкий, то, несмотря на эту помеху, пробный звук еще слышен. Но если сделать помеху громче, еще громче, то в конце концов она совершенно заглушит пробный звук, и мы не сможем уверенно сказать, то ли пробный звук был включен на фоне помехи, то ли не был. Явление это называется маскировкой, и мы прекрасно знакомы с ним в повседневной жизни: сколько раз грохот проезжающего мимо грузовика или гул пролетающего над головой самолета заставлял нас прерывать разговор с собеседником, потому что на фоне этого шума (помехи) не удавалось расслышать речь собеседника (пробный звук).

А для наших целей, для измерения способности слуха к частотному анализу, это довольно-таки неприятное явление оказывается полезным потому, что эффект маскировки прямо зависит от того, насколько совершенен, на сколько тонок частотный анализ. Сделаем так, чтобы пробный звук и помеха немного отличались по частоте колебаний — не очень сильно, но все же отличались. Если способность слуха анализировать звуковые частоты неважная, то и помеха, и пробный звук сольются в одно целое. Поэтому даже не очень сильная помеха сможет совершенно заглушить пробный сигнал, и животное, чей слух мы исследуем, не услышит его. Иное дело, если слуховая система способна с высокой точностью анализировать звуки. Она уловит, что в сложном звуке присутствуют две разные частоты: одна — помехи, другая — пробного сигнала. Эти частоты будут восприниматься как бы каждая сама по себе. Поэтому эффект помехи окажется значительно слабее, и пробный сигнал на ее фоне все равно будет услышан. Конечно, и при хорошем слухе можно заглушить пробный сигнал помехой, но гром кость помехи для этого потребуется значительно больше, чем в первом случае.

Вот мы и получили в свое распоряжение чувствительный инструмент, позволяющий измерить способность слуха к частотному анализу. Для этого посмотрим, как эффективность помехи зависит от того, насколько различаются частоты помехи и пробного сигнала. Если мы чуть-чуть изменили частоту помехи (по сравнению с пробным сигналом) и ее действие резко ослабло, а пробный звук стал слышен - значит, способность слуха к частотному анализу очень хорошая. Если мы меняем частоты помехи, но ощутимого результата это не дает и пробный звук остается неслышимым — значит, с частотным анализом дело обстоит неважно. Причем результат можно получить не «на глазок» — хорошо или плохо, а в точных цифрах измерить, насколько должны различаться частоты в сложном звуке, чтобы слуховая система могла эти частоты различать. Ну, а как определить, слышит ли дельфин пробный звук на фоне помехи или не слышит, это мы уже знаем на примере того, как измерялась чувствительность слуха: можно установить это по поведению специально для этого обученного дельфина, а можно по электрическим реакциям мозга — все эти способы в нашем распоряжении.

И вот что получается, если измерять таким способом способность к частотному различению у животных и человека. Слух человека может выделять разные частоты из их «смеси», если они отличаются не меньше чем на 10— 12 %; более близкие частоты сливаются и разделить их нельзя. У многих других наземных животных способность слуха примерно такая же — порядка 10%, у кого-то немного лучше, у кого-то хуже. А дельфины? Оказалось, что эти животные могут раздельно слышать звуковые частоты, различающиеся всего лишь на 3—4%. То есть частотный анализ слуха дельфинов раза в три тоньше, чем у человека! Согласитесь, совсем неплохой результат. Если вспомнить, что весь частотный диапазон слуха дельфинов чуть не в 10 раз шире, чем у человека, да в этом диапазоне они еще способны различать в три раза больше частотных оттенков, то можно только позавидовать тому, насколько богаче звуковой мир дельфинов по сравнению с нашим. Если вам еще не надоело читать про уникальные возможности дельфиньего слуха, тогда можно продолжить: у этого удивительного животного в запасе есть еще немало сюрпризов. Чтобы пояснить, о какой еще особенности слуха пойдет речь, давайте мысленно проведем простой эксперимент. Будем ритмично посту кивать по столу палочкой или карандашом. Каждый удар вызывает короткий и четкий звук-щелчок: тук-тук-тук...

Следующие друг за другом щелчки слышатся раздельно, не сливаясь друг с другом. Попробуем стучать почаще, еще чаще. Если постараться, можно успеть сделать не сколько ударов в секунду. Все равно следующие друг за другом звуки не сливаются, слышатся как ряд отдельных щелчков. Чтобы щелчки следовали еще чаще, придется сконструировать какой-то прибор, который будет успевать издавать их не несколько раз в секунду, а несколько десятков, может быть, сотен раз в секунду. Быстро следующие друг за другом щелчки слышатся как барабанная дробь, при еще более высокой частоте они почти сливаются в ровную трель: р-р-р... Но и при частоте щелчков 20 или 30 раз в секунду мы еще слышим, что звук не сплошной, не ровный, а пульсирующий, то есть состав лен из коротких импульсов. Нужно увеличить частоту звуковых импульсов до 50—70 в секунду, чтобы они полностью слились в монотонное гудение без всяких при знаков пульсации.

Вот мы и определили экспериментально еще одну важную характеристику слуха: быстродействие. Это свойство слуха крайне важно для различения разнообразных звуковых сигналов. Ведь все реальные звуковые сигналы отличаются друг от друга не только высотой звука (то есть частотой звуковых колебаний) и интенсивностью, но и тем, как они меняются во времени. Чем быстрее изменения, которые способна уловить звуковая система, тем больше у нее дополнительных возможностей для различения многообразных звуковых сигналов.

У человека, как показал только что проведенный на ми мысленный эксперимент, быстродействие слуха составляет 1/50—1/70 секунды, то есть изменения звука во времени с частотой реже чем 50 в секунду еще различаются, а чаще чем 70 в секунду уже неразличимы. Не путайте частоту пульсаций с частотой звуковых колебаний! Человек слышит колебания с частотой почти до 20 тысяч в секунду, но воспринимает их как монотонный звук и не различает отдельных пульсаций звука, если их частота больше нескольких десятков в секунду.