

Диференціальні слухові пороги характеризують здатність слуховий системи виявляти і оцінювати різницю в значенні одного з основних параметрів звукового сигналу - амплітуди, частоти або тривалості. У зарубіжній, а також у вітчизняній спеціальній літературі мінімальна різниця одного з цих параметрів позначається абревіатурою JND (Just Noticeable Difference - ледь помітна різниця).
Знання диференціальних порогів дуже важливо для музикантів і звукорежисерів. Сучасні процедури комп'ютерної обробки звукових сигналів дозволяють вносити в нього будь-які зміни, однак при цьому потрібно твердо знати можливості слуховий системи людини, в тому числі - межі її роздільної здатності. Інакше зусилля, витрачені на поліпшення звуку, можуть виявитися марними - людський слух такого прикрашення просто не помітить.
Амплітудні диференціальні слухові пороги
Дослідження амплітудних диференціальних порогів проводилися в різний час різними вченими. Для цього можна використовувати два методи.
Один з методів полягає в тому, що для експерименту використовуються два синусоїдальних сигналу однієї і тієї ж частоти, але різного рівня інтенсивності (гучності). Сигнали поперемінно пред'являються групі експертів. Спочатку інтенсивність обох сигналів встановлюється однаковою, а потім рівень одного з сигналів поступово збільшують. Коли різниця в рівнях стає такою, що її помічають 75% слухачів, величина цієї різниці приймається за диференційний слуховий поріг на даній частоті. Такі ж вимірювання, виконані на різних частотах і при різних рівнях звукового сигналу, дозволяють отримати загальну картину залежності диференціальних порогів чутності JND від частоти і загальної інтенсивності звукового сигналу.
Інший метод полягає в тому, що використовується всього один сигнал, але цей сигнал модулюється по амплітуді. Як показали попередні експерименти, найбільшу чутливість до зміни амплітуди несучого сигналу людський слух має на частоті 4 Гц, тому в якості модулюючим частоти в цьому експерименті використовується частота 4 Гц. Глибина модуляції спочатку встановлюється рівною нулю, а потім поступово збільшується до тих пір, поки не стає помітною для 75% слухачів. Подібні експерименти, проведені на різних частотах несучого коливання і при різних рівнях гучності, показали, що отримані результати приблизно збігаються з результатами, отриманими з використанням першого методу.
Закономірності, встановлені в ході експериментів, можна виразити у вигляді відповідних діаграм. Наприклад, з рис. 2.12 видно, що диференційні пороги по амплітуді істотно залежать від частоти звукового сигналу: найменші значення виходять в області середніх частот (500 - 4000 Гц), а на низьких і високих частотах вони зростають: наприклад, при загальному рівні 60 дБ JND для частоти 1000 Гц становить 0,8 дБ, для частоти 8 кГц - 1,0 дБ, а для частоти 200 Гц - 1,3 дБ. Крім того, вони сильно залежать від загального рівня сигналу: чим він вищий, тим меншу різницю між сигналами можна помітити: JND на частоті 1000 Гц при загальному рівні 40 дБ становить 1,25 дБ, при рівні 80 дБ - 0,6 дБ. Це добре помітно на рис. 2.13, де показана залежність порогового значення коефіцієнта модуляції Мгр тонального сигналу з частотою 1 кГц, модулируемого по амплітуді частотою 4 Гц, від рівня несучої частоти N.
З рис. 2.13. видно, що при збільшенні рівня несучого коливання здатність чути зміни амплітуди зростає. При рівні звукового тиску несучої N = 20 дБ коефіцієнт мінімально помітною модуляції Мгр = 10%. При підвищенні рівня звукового тиску N до 100 дБ коефіцієнт Мгр знижується до 1%, тобто в 10 разів, що говорить про те, що при високих рівнях звукового тиску здатність чути зміни амплітуди тонального сигналу значно загострюється.
Однак чисті тони в повсякденному житті зустрічаються рідко. Більшість звуків є співзвуччя і шумоподібні сигнали. Звуки, що отримуються за допомогою музичних інструментів, і голосні звуки мови - це співзвуччя, що складаються з основного коливання і цілого ряду обертонів. Згодні і особливо шиплячі звуки по спектру ближче до шумів. Тому особливості слуху при сприйнятті шумових сигналів також становлять значний інтерес для фахівців в області звукотехніки.
Експерименти показали, що сприйняття амплітудної модуляції шумових сигналів істотно відрізняється від сприйняття амплітудної модуляції тональних сигналів.
На рис. 2.14 показана залежність коефіцієнта Мгр мінімально помітною амплітудної модуляції при збільшенні рівня N модулируемого сигналу в якості якого використовувався широкосмуговий білий шум. Модуляції здійснювалася синусоїдальним сигналом з частотою 4 Гц (суцільна лінія) і прямокутними імпульсами зі шпаруватістю 2, наступними з тією ж частотою. Видно, що тут коефіцієнт Мгр зменшується з підвищенням рівня модулируемого шуму тільки до значення рівня приблизно 30 дБ, а потім, при його подальшому збільшенні, залишається практично незмінним і становить в разі модуляції синусоїдальним сигналом приблизно 4%, а в разі модуляції прямокутними імпульсами - близько 2,5%. Як і в експерименті з модуляцією тонального сигналу, найкращою чутливістю до модуляції білого шуму слух має при частоті модулюючого сигналу 4 Гц.