Во все уши. Про многозадачный орган, благодаря которому мы слышим, сохраняем рассудок и держим равновесие

Здесь в игру вступает так называемый эффект маскировки, подводящий нас к физическим границам слуха. Давайте вспомним функцию базилярной мембраны: она особенно сильно вибрирует на том участке, который возбуждается определенной высотой звука. Однако практически все повседневные шумы задействуют несколько звуковых высот одновременно. Дверь, к примеру, хлопает с глухим «бам-м-м», но при этом раздается и высокий удар. Таким образом, шум вызывает колебание базилярной мембраны как в центре улитки, где происходит восприятие низких звуков, так и в области высоких звуков – при входе в нее (см. рисунок на стр. 70). Когда мы слышим несколько звуков одновременно – например уличный шум, щебетание птиц, фоновую музыку и разговор, – базилярная мембрана вибрирует одновременно на многих участках. Несмотря на это, не все колебания могут быть услышаны в равной степени. Тогда какие из них остаются без внимания?

Каждый звук может стать для нас неслышным, если будет перекрываться другим.

Для создания эффекта маскировки необходимы два существенных фактора. Если частота более тихого звука немного выше, ниже или совпадает с частотой более громкого, то более тихие сопутствующие звуки отфильтровываются. На нашем наглядном изображении это были бы две или три соседние клавиши пианино, из которых можно услышать только те, по которым сильнее ударили. Этот эффект продемонстрировал лауреат Нобелевской премии Георг фон Бекеши с помощью вибрации пластиковой трубки на предплечье: воспринимается только область с самым сильным колебанием, а соседние участки заглушаются. Это имеет решающее значение для примера с ванной комнатой, потому что фен обычно очень громко звучит практически на каждой частоте и поэтому нажимает почти все клавиши пианино одновременно. Следовательно, нет ничего удивительного в том, что в таком шуме тонут более тихие звуки радио: громкий фен маскирует их.

Второй важный фактор – более низкие звуки могут перекрывать более высокие. Обратное невозможно: высокие звуки не могут сделать низкие звуки неразборчивыми. Вероятно, на первый взгляд такое явление может показаться странным, хотя в его основе лежат свойства базилярной мембраны. Низкие звуки проходят по всей ее длине: от входа в улитку до ее центра. Если один из этих низких звуков очень громкий, он может повлиять на колебание высокого звука при входе в улитку. Высокий звук, наоборот, не доходит до центра улитки, поэтому не способен нарушить восприятие низких звуков.

Описываемый здесь эффект маскировки может стать помехой в повседневной жизни, например, когда мы не слышим телефонный звонок, пока пылесосим. Но в то же время он оказался чрезвычайно полезным для самого успешного на сегодняшний день аудиоформата MP3. По сравнению с огромным массивом данных на классическом CD-диске, файл в формате MP3 требует гораздо меньшего объема памяти для хранения. Одна из хитростей, позволяющих добиться такого результата, – использование эффекта маскировки. Тогда как в аудиофайле формата CD записаны все частоты, даже те, которые невозможно услышать по причине их одновременного перекрытия более громкими звуками, в MP3-файле неслышные для нашего уха частоты отсутствуют. Благодаря этой процедуре происходит колоссальное сокращение объема данных: при сохранении приемлемого качества звука удается сэкономить вплоть до 85 % объема занимаемой памяти[11]. Так в технике используются естественные особенности нашего слуха. Научная дисциплина, объясняющая эти явления, называется психоакустикой. Она сосредоточена на том, как мы воспринимаем звук. Ей мы обязаны многими важными открытиями. Эта книга познакомит вас и с другими удивительными психоакустическими феноменами.

Хиты на бесконечном повторе

Я поднимаю пыльную крышку экрана. Уже много месяцев я не прикасался к ноутбуку, где хранится мой музыкальный репертуар в виде тысяч MP3-файлов. Это все, что осталось от моего диджейского оборудования, – остальное я продал. Я больше никогда не буду стоять за микшерным пультом на вечеринке, свадьбе или в клубе. Хоть и горько это осознавать, но в глубине души я чувствую облегчение. Покой после 12 лет стресса от праздников и вечеринок. Больше никакого шума, напряженного ожидания, навязчивых гостей, вынужденного бодрствования до раннего утра и, что самое главное, никаких вечно повторяющихся хитов. Похоже, пришло время для небольшого музыкального резюме.