Звук: слушать, слышать, наблюдать

Шион Мишель

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 .

20

Bailbl'e C. De l’ oreille en plus // L’ Audiophile. № 50. 1989. P. 140.

21

Ibid. P. 141.

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, cochl'ee, 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.

22

Matras J.– J. Le Son. Paris: PUF, 1967. P. 38 et sq.

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 .

23

Bailbl'e C. Op. cit.

3. Вопрос о звуковом восприятии

3.1. Модель колебание/ощущение, закон Вебера-Фехнера

Долгое время предполагалось, что наши ощущения представляют восприятие объективной физической реальности и что именно звук, неосязаемый и ускользающий, лучше всего подтверждает эту идею, потому что, когда верберация исходит от вибрирующей гитарной струны, она видна, и ее можно почувствовать на ощупь, поэтому кажется, что она наделена физической реальностью, доступной нашему зрению и осязанию, реальностью, которая только мимолетно переводится в слуховое ощущение. Так возникает искушение свести звук к его осязаемому и зачастую видимому источнику, «объективировать» его.

Однако при этом было понятно, что слуховое ощущение – не просто отчет о вариациях его вибрирующей причины. Тогда появилось искушение установить «закон» соответствия между возбуждением и ощущением.

Долго считалось, что знаменитый закон Вебера-Фехнера («ощущение нарастает прямо пропорционально логарифму роста раздражителя»), который его авторы распространяли на разные ощущения, особенно хорошо применим к звуку и, в частности, к восприятию высот. Разве геометрическая прогрессия высот не воспринимается как арифметическое отношение, ведь между звуком в 220 Гц (ля второй октавы) и звуком в 440 Гц (ля третьей октавы для современного диапазона), а также между звуком в 440 Гц и другим звуком в 880 Гц (ля четвертой октавы) ощущается один и тот же интервал, а именно октава? Не касается ли то же самое интенсивности, как мы увидим далее? Однако более глубокие исследования показали, что этот упрощенный закон работает только для диапазона средних частот.

Большая доступность вибраций, производящих звуковые ощущения, если не для других наших органов чувств, то, по крайней мере, для простых устройств (способных измерять или определять частотный состав звука, а также амплитуду волны), побуждает постоянно сравнивать то, что называется звуковой волной (верберация), и то, что называется ощущением, как причину и следствие – и с упорством искать простые законы соответствия между ними. Такое сравнение принесло несколько сюрпризов.

3.2. Воспринимаемая высота – не «копия» вариации частоты

Так, воспринимаемая высота варьируется в зависимости от частоты волны, однако в определенных пределах.

Это не только пределы человеческого уха, которое слышит приблизительно и с большими вариациями в зависимости от возраста, от 20 Гц до 16 000 Гц (для ушей молодых). Они также обусловлены избирательной восприимчивостью нашего уха к определенному отрезку диапазона высот. Как цветовые нюансы оптимально воспринимаются только при определенной освещенности, так и ухо гораздо лучше слышит нюансы высот в средней зоне (в промежутке от 800 до 4000 Гц), чем по краям, где находятся низкие и высокие звуки. Кроме того, слушание комфортнее и слух тоньше при тихом или умеренном звуке, чем при громком.

И это еще не все. Вопреки расхожему мнению, октава, как правило, воспринимается короче и компактнее в высоких тонах, чем в средних. Чтобы отразить это явление, была создана странная шкала «мелов» (название происходит от «мелодии»), которая накладывает на шкалу тонов и полутонов другое пространство высот, загибающееся и сжатое по краям. Октава верхнего регистра содержит в себе меньше мелов, чем октава среднего, и потому она короче. Слушая музыкальный фрагмент, мы сглаживаем эту деформацию подобно тому, как мысленно восполняем плоскую перспективу объекта, увиденного сбоку или снизу.