Наушники в слуховом опыте: как проверить звук у уха

Наушник позволяет подать звук прямо к уху и убрать из опыта часть влияний, которые возникают при слушании удалённого источника. Но знать электрический сигнал на входе наушника ещё недостаточно. Между его излучателем и ухом образуется своё звуковое поле, а прибор, которым это поле измеряют, тоже меняет сигнал. Именно эту цепочку разбирает Й. Блауэрт в «Пространственном слухе»: наушник, пространство у уха, измерительный зонд и поправка на свойства самого зонда. [H1] [H2] [H5]

Что меняется, когда источник оказывается у уха

Звук от удалённого источника огибает голову, затеняется ею, взаимодействует с наружным ухом и приходит к обоим ушам. Эти явления участвуют в формировании того, что слышит человек. Если в опыте нужно исключить ряд таких влияний, исследователь пользуется головными телефонами. Так в книге называются наушники. Способ подачи звука становится частью условий опыта: результат нужно объяснять с учётом того, как именно сигнал дошёл до уха. [H1]

На этом акустическая задача не заканчивается. Излучатель находится близко, но пространство между ним и ухом всё равно влияет на звук. Поэтому нельзя просто перенести известную характеристику электрического сигнала на сигнал, который получает слуховой аппарат. Нужно разобраться, что происходит на оставшемся коротком пути. [H2] [H3]

Почему давление у уха приходится проверять

Удобно было бы представить весь объём под наушником как маленькую камеру с одинаковым давлением в каждой точке. Блауэрт показывает ограниченность такого представления: при повышении частоты приходится учитывать волновые процессы. Давление в одной точке уже нельзя заранее считать характеристикой всего объёма. Близость наушника к уху сама по себе этого затруднения не устраняет. [H2]

Для слухового опыта особенно важен сигнал у барабанной перепонки. Именно поэтому в книге обсуждаются специальные измерения в слуховом канале или вблизи интересующей точки. Задача здесь вполне конкретная: связать известное возбуждение наушника с акустическим результатом у уха. Без этой связи изменение в работе аппаратуры легко оставить неучтённым при объяснении слухового ощущения. [H3]

Зачем микрофону тонкая трубка

Описанный акустический зонд состоит из микрофона и тонкой трубки. Через трубку к микрофону поступает давление из выбранного места. Это позволяет исследовать поле там, где его требуется знать, но добавляет требования к самому измерителю. Он должен мало изменять исследуемое поле, охватывать нужный звуковой диапазон и быть безопасным для участника опыта. Все три требования важны одновременно: показание прибора мало полезно, если его присутствие заметно изменило измеряемый звук. [H4]

У трубки есть собственные резонансы и затухание. Из-за них связь между давлением на её входе и напряжением на выходе микрофона зависит от частоты. Если оставить эту зависимость без внимания, результат измерения будет содержать особенности не только наушника и пространства у уха, но и самого зонда. Поэтому характеристику измерительного тракта приходится учитывать отдельно. [H5]

В книге приведён пример зонда с корректирующим усилителем. Коррекция относится к частотной характеристике измерительной цепи. Изгиб трубки в этом устройстве позволяет проводить измерение при надетых наушниках. Получается связанная система: наушник создаёт поле, трубка передаёт давление к микрофону, а корректирующий усилитель учитывает свойства измерительного пути. Геометрия зонда и порядок обращения с ним здесь не рассматриваются. [H5]

Что можно заключить по результату

Даже пригодность одной установки зависит от задачи. Для описанной измерительной цепи Блауэрт считает шум приемлемым в большинстве измерений, но недостаточно низким для высококачественной передачи музыки. Эта оценка относится к конкретной цепи. Она не распространяется автоматически на любой зонд или любые наушники. [H6]

Практический смысл разбора в том, чтобы не потерять ни одно звено. Сначала нужно понимать, какие влияния удалённого источника исключены. Затем учитывать поле, созданное наушником у уха. Наконец, отделять свойства этого поля от частотной характеристики измерительного тракта. Так становится яснее, что действительно известно о предъявленном звуке и что ещё требует проверки аппаратуры. [H1] [H2] [H3] [H5]

У головной звукопередачи другая задача: пространственную запись получают с искусственной головой и затем воспроизводят слушателю. Здесь же наушник рассмотрен как источник слухового опыта, а зонд как средство проверки создаваемого сигнала. Общий прибор не делает эти две темы одинаковыми. [H7]

Источник: Й. Блауэрт. Пространственный слух. М.: Энергия, 1979. С. 25–26, 28, 194. Историческое описание экспериментальной методики. Оно не предназначено для самостоятельного введения зонда в слуховой канал и не содержит клинических рекомендаций.