Источник звука, расположенный прямо перед головой слушателя, находится на равном расстоянии от обоих ушей. Это означает, что изменение давления в любой момент времени будет одинаково в обоих ушах. Ситуация изменится, если источник звука сместится вправо или влево. Если, например, источник звука находится справа, то левое ухо будет получать сигналы, которые правое ухо уже получило на какую-то долю секунды раньше. Эта разница в фазе между двумя ушами находится в точном соответствии с отклонением от положения прямо перед головой.
Возможность использования для слуховой локализации различий по фазе имеет свои пределы. Дело в том, что скорость, с которой рисунок волны повторяется, меняется от звука к звуку; у высоких звуков частота колебаний большая, у низких — малая. Следствия, вытекающие из этого факта для определения фазовых различий в двух неподвижных точках пространства (наших ушах), изображены на рис. 2.7. Некоторые высокочастотные волны будут находиться в обоих ушах в одинаковой фазе, хотя источник звука находится далеко в стороне от направления, прямо перед головой слушателя. Было установлено, что у взрослых людей можно полагаться на фазовые различия только при звуках с частотой до 600 герц — диапазон, который точно соответствует расстоянию между ушами (Стивене и Ньюмен, 1936).
Интенсивность звукового давления одновременно нарастает в обоих ушах
Интенсивность звукового давления одновременно снижается в левом
Рис. 2.7. Высокочастотные звуковые колебания могут оказаться в одной и той же фазе в левом и правом ухе, несмотря на то, что положение источника звука далеко от направления прямо перед головой.
Для различий в интенсивности, которые возникают всякий раз, когда звук идет справа или слева, имеются две причины. Прежде всего с увеличением расстояния звук ослабевает, поэтому в том ухе, которое находится дальше от источника звука, звук слабее, чем в том, которое находится ближе. Вторая причина заключается в том, что голова закрывает путь звуку к дальнему уху и увеличивает таким образом разницу в силе звука. Разница эта увеличивается с отклонением от положения прямо перед головой и достигает наибольшей величины, когда источник звука расположен где-то на воображаемой линии, проведенной через оба уха.
Итак, существуют три параметра проксимального раздражения слухового аппарата: различия во времени, фазе и интенсивности звука. Они меняются в зависимости от положения источника звука и поэтому могут использоваться для получения информации о его пространственном расположении. Совершенно очевидно, что взрослые люди могут пользоваться и действительно пользуются всеми этими параметрами для локализации звуков (Стивене и Ньюмен, 1936) [3]. Теперь мы можем задать вопрос: насколько этот вывод справедлив для младенцев?
Рис. 2.8. Вследствие разницы в величине головы различие во времени достижения звуковой волны левого и правого уха у младенцев меньше, чем у взрослого.
Прежде чем обратиться к экспериментальным данным, нам следует рассмотреть дополнительную проблему, связанную с физическим ростом ребенка. Как отмечалось выше, расстояние между ушами весьма существенно для определения различий во времени, фазе и силе звуков, соответствующих разным радиальным направлениям. Расстояние между ушами взрослого и младенца различно. От рождения до совершеннолетия оно увеличивается примерно вдвое, что имеет существенные последствия для слуховой локализации. Локализация источника звука, расположенного прямо перед головой, характеризуется нулевыми различиями во времени, фазе и интенсивности и, естественно, не зависит от этой переменной.
Знак различий в проксимальной стимуляции, определяющий положение источника звука с одной или другой стороны головы, также не меняется в процессе роста. Независимо от расстояния между ушами звук справа быстрее достигнет правого уха и будет в нем более интенсивным. Точно так же звук слева раньше попадет в левое ухо и будет в нем сильнее. Однако это расстояние имеет большое влияние на величину проксимальных различий, которая позволяет точно локализовать источник звука, отклоняющийся от центра. Так, различие во времени достижения звуком ушей младенца будет меньше, чем у взрослого, когда источник звука расположен в одном и том же направлении (см. рис. 2.8).