Звук: слушать, слышать, наблюдать - Мишель Шион
Когда звуковая волна встречает поверхность, которая не поглощает ее целиком и частично отсылает обратно, как мяч, это называется отражением. Когда мы одновременно слышим, как это часто бывает, звук, идущий напрямую от источника к нашему уху, и отраженный звук (отскакивающий от стен), запаздывание отраженного сигнала в отношении «прямого», объясняемое медлительностью звука и меняющейся величиной его отражений в зависимости от среды, создает реверберацию. Они либо становятся продолжением звука и поддерживают его, либо, если оказываются сильнее, мешают его расслышать (в частности, в случае речи), в разной степени смазывая его контуры.
Когда звуковая волна встречает препятствие, часть ее огибает его, и тогда говорят о дифракции. Это еще больше усложняет звукоизоляцию. В целом высокие частоты имеют более четкую направленность, чем низкие, из чего вытекают разные следствия, касающиеся как формирования ушной раковины у разных биологических видов, так и так называемого стереофонического эффекта. Этим, в частности, объясняется, почему в так называемых Hi-Fi системах высокие и средние частоты распределяются по двум динамикам, тогда как низкие сосредоточены в одном сабвуфере.
2. Ухо и его лабиринт
Особенность человеческого уха состоит в том, что оно одновременно является и внешним, и внутренним органом, отсюда особая символика, ассоциирующаяся со звуком и делающая его связующим звеном между различными мирами (реальным, воображаемым) и различными уровнями (физическим, духовным).
2.1. Три этажа
«Ухо» как орган обычно подразделяется на три части: наружное, среднее и внутреннее.
2.1.1. Наружное ухо
Наружное ухо, образованное у человека двумя ушными раковинами и двумя слуховыми проходами, рассматривается и как механизм защиты (от чужеродных тел, которые могут в него попасть, а также от ветра и других природных явлений, которые могут помешать слышать), и как механизм резонанса. Ушная раковина направляет волны на барабанную перепонку, и ее форма благоприятствует отбору определенных частот, тех, что нужны нам для голосового общения. Двигать ушами, чтобы локализовать и выделить некоторые звуки, — привилегия, данная другим видам, но не нашему. Например — кошачьим и грызунам, у которых пространственное восприятие феноменов, оказывающихся для нас сверхвысокими (а значит, слишком направленными), имеет жизненно важное значение для того, чтобы обнаружить опасность или добычу.
Слуховой канал у взрослого человека в среднем бывает 7–8 мм в диаметре и от 2,5 до 3 см длиной. Его форма и характер позволяют отбирать частоты, находящиеся в зоне речи. Это также дает возможность приглушать звуки, способные помешать ее пониманию, прежде всего низкие частоты.
2.1.2. Среднее ухо
Средним ухом называют внутренний механизм, образованный барабанной полостью и тремя косточками, которые традиционно называются молоточком, наковальней и стременем и служат для преобразования воздушных вибраций в вибрации твердых структур, идущих до внутреннего уха, вход в которое называют овальным окном.
К барабанной перепонке, овальной эластичной мембране, примыкает первая из косточек — молоточек. Эти косточки, передающие вибрации барабанной перепонки во внутреннее ухо, способствуют усилению частот, расположенных в диапазоне 1000–4000 Гц. И снова предпочтение отдается определенным частотам. В этой части уха располагаются механизмы защиты от слишком громких звуков.
Здесь важную роль играют два мускула: tensor tympani, который высвобождает стремечко барабанной перепонки и, сокращаясь, усиливает ее натяжение, и tensor stapedi, который «натягивает стремечко перпендикулярно направлению его вибрации, что смягчает передачу <…>. Таким образом, сокращение мышц участвует одновременно в компрессии сильных сигналов <…> и в аккомодации к восприятию шума»20. Речь идет не только о том, чтобы защитить внутреннее ухо от слишком громких шумов (при условии, что на это есть время), но также о том, что всякий раз, когда человек говорит, эти мышцы приводятся в действие в одной из многих петель обратной связи, которыми характеризуется аудиоголосовой цикл: «Сокращение стремечка также вызывается вокализацией, так что мышечная реакция предшествует голосовому сигналу. По-видимому, здесь действует механизм, ослабляющий воздействие звуков на ухо человека, который их издает»21.
Существование этого механизма объясняет, почему можно адаптироваться к громким, но постоянным звукам, а также почему в некоторых случаях, когда человек сталкивается с резкими контрастами интенсивности, его слух, не успев подготовиться, может получить травму.
2.1.3. Внутреннее ухо
Наконец, есть часть, называемая внутренним ухом, в которой находятся как органы поддержания равновесия (эллиптический мешочек, преддверие и полукружные каналы), так и собственно органы слуха, в частности улитка, cochlée, названная так по греческому слову, потому что имеет спиралевидную форму, как у раковины реальной улитки. Здесь вибрации овального окошечка, в свою очередь, приводят в движение жидкость, а также органы, находящиеся внутри улитки, а именно волосковые клетки, числом около 3500, располагающиеся вдоль мембраны, называемой основной, и связанные с 30 000 нейронов. Основная мембрана, свернутая в улитку, часто сравнивается с миниатюрной клавиатурой, по которой распределены частоты.
Именно здесь производится (или не производится — в зависимости от того, какой теории следовать) спектральный анализ. Каждое нервное волокно улитки активируется избранной частотой, и сами волокна распределены характерным образом (теория тонотопии или тональной локализации).
2.2. Теории гармонического анализа
Издавна ученые задавались вопросом о том, где происходит анализ гармоник — на уровне улитки или ближе к центру, в мозгу.
Три теории сменили друг друга:
А) По теории резонанса, предложенной Гельмгольцем, анализ производится в улитке: «Каждое волокно слухового нерва возбуждается отдельной частотой, поэтому анализ происходит во внутреннем ухе, прежде чем поступает в мозг».
Б) Теория, которую называют телефонной теорией Резерфорда, «исходила из идеи о том, что любые волосковые клетки могут возбуждаться любыми частотами — и что слуховой нерв передает в мозг сообщение, которое по своей частоте и форме в точности воспроизводит звуковое колебание и потому работает как телефонная линия»22. При этом анализ звуков выполняется в центральной нервной системе.
В) Более поздняя теория «залпов», основанная на идее одновременной работы множества волокон, «разряжающих свой нервный импульс одной очередью или одним залпом» (см. Theory of Hearing, Wever, 1949), пытается разрешить загадку того, что ритм звуковых импульсов может одновременно представлять как высоту, в одной части шкалы, так и интенсивность.
Так, после путешествия по воздуху (до барабанной перепонки, если это так называемая воздушная звукопроводимость), «механического» путешествия по твердым телам (по цепочке косточек), а затем «гидравлического» путешествия по улитке «волна распространяется в электрохимической форме «от мерцательных волосковых клеток до „высших центров“ через подкорковые центры, называемые „низшими“ <…>. Импульсы, таким образом, идут по очень сложным траекториям <…>. Восходящие и нисходящие пути связаны друг с другом, а цепочки регулирования взаимодействуют до бесконечности»23.
3. Вопрос о звуковом восприятии
3.1. Модель колебание/ощущение, закон Вебера-Фехнера
Долгое время
