Глава VII. Ощущение и восприятие.

Развитие сознания у ребёнка.


. . .

Слуховые ощущения.66


66 В подготовке настоящего раздела о слуховых ощущениях существенную помощь нам оказала наша сотрудница В. Е. Сыркина, сочетающая свою психологическую специальность с музыкальной. Благодаря любезности Б. М. Теплова нам удалось также частично использовать в этом разделе его ещё не опубликованную работу.


Особое значение слуха у человека связано с тем, что он служит для восприятия речи и музыки.

Слуховые ощущения являются отражением воздействующих на слуховой рецептор звуковых волн, которые порождаются звучащим телом и представляют собой переменное сгущение и разрежение воздуха.

Звуковые волны обладают, во-первых, различной амплитудой колебания. Под амплитудой колебания разумеют наибольшее отклонение звучащего тела от состояния равновесия или покоя. Чем больше амплитуда колебания, тем сильнее звук, и, наоборот, чем меньше амплитуда, тем звук слабее. Сила звука прямо пропорциональна квадрату амплитуды. Эта сила зависит также от расстояния уха от источника звука и от той среды, в которой распространяется звук. Для измерения силы звука существуют специальные приборы, дающие возможность измерять её в единицах энергии.

Звуковые волны различаются, во-вторых, по частоте или продолжительности периода колебаний. Длина волны обратно пропорциональна числу колебаний и прямо пропорциональна периоду колебаний источника звука. Волны различного числа колебаний в 1 сек. или в период колебания дают звуки, различные по высоте: волны с колебаниями большой частоты (и малого периода колебаний) отражаются в виде высоких звуков, волны с колебаниями малой частоты (и большого периода колебания) отражаются в виде низких звуков.

Звуковые волны, вызываемые звучащим телом, источником звука, различаются, в-третьих, формой колебаний, т. е. формой той периодической кривой, в которой абсциссы пропорциональны времени, а ординаты - удалениям колеблющейся точки от своего положения равновесия. Форма колебаний звуковой волны отражается в тембре звука - том специфическом качестве, которым звуки той же высоты и силы на различных инструментах (рояль, скрипка, флейта и т. д.) отличаются друг от друга.

Зависимость между формой колебания звуковой волны и тембром не однозначна. Если два тона имеют различный тембр, то можно определённо сказать, что они вызываются колебаниями различной формы, но не наоборот. Тоны могут иметь совершенно одинаковый тембр, и, однако, форма колебаний их при этом может быть различна. Другими словами, формы колебаний разнообразнее и многочисленнее, чем различаемые ухом тоны.

Слуховые ощущения могут вызываться как периодическими колебательными процессами, так и непериодическими с нерегулярно изменяющейся неустойчивой частотой и амплитудой колебаний. Первые отражаются в музыкальных звуках, вторые - в шумах.

Кривая музыкального звука может быть разложена чисто математическим путём по методу Ж. Б. Фурье на отдельные, наложенные друг на друга синусоиды. Любая звуковая кривая, будучи сложным колебанием, может быть представлена как результат большего или меньшего числа синусоидальных колебаний, имеющих число колебаний в секунду, возрастающее, как ряд целых чисел 1, 2, 3, 4. Наиболее низкий тон, соответствующий 1, называется основным. Он имеет тот же период, как и сложный звук. Остальные простые тоны, имеющие вдвое, втрое, вчетверо и т. д. более частые колебания, называются верхними гармоническими или частичными (парциальными), или обертонами.

Органом слуха является ухо. Оно состоит из трёх частей: 1) наружного уха, 2) среднего уха и 3) внутреннего уха. Главные части слухового аппарата - среднее ухо и внутреннее ухо - помещены в виде маленьких полостей в височной кости.

Строение уха.

1 - наружный слуховой проход; 2 - барабанная перепонка; 3 - полость среднего уха (барабанная полость); 4 - молоточек; 5 - наковальня; 6 - стремечко, упирающееся в овальное окошечко, 7 - полукружные каналы; 8 - преддверие; 9 - лестница преддверия; 10 - барабанная лестница; 11 - круглое окошечко; 12 - евстахиева труба; 13 - кость в разрезе

Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода. Ушная раковина является своеобразной слуховой воронкой, но она не необходима для слушания; многие животные с хорошим слухом, как птицы или лягушки, её не имеют. Ушная раковина служит для собирания и отражения звуковых волн к слуховому проходу. Кроме того, она даёт возможность различать, приходит ли звук спереди или сзади. Если прибинтовать ушные раковины к голове, то эта способность теряется. Способность различать направление звука (бинауральный или стереакустический эффект, см. дальше) весьма мало зависит от ушной раковины, но объясняется своеобразным свойством слуха воспринимать пространственно малые разницы во времени.

Границей между наружным и средним ухом служит барабанная перепонка. Барабанная перепонка очень тонка, но достаточно прочна, чтобы выдерживать, не лопаясь, даже очень громкие звуки, например звуки пушечных выстрелов. Неправильная воронкообразная форма и неравномерное натяжение барабанной перепонки делают возможными соколебания её в ответ на всевозможные тоны.

Среднее ухо, или барабанная полость, представляет собой воздушную полость внутри височной кости. В барабанной полости имеется сложная система сочленённых косточек - молоточка, наковальни и стремечка, передающих колебания барабанной перепонки так называемому овальному окну внутреннего уха.

За перепонкой овального окна расположено внутреннее ухо, в котором находится лабиринт. Главными частями лабиринта являются преддверие, полукружные каналы и улитка. Преддверие и полукружные каналы являются органом равновесия; с точки зрения функции слуха наиболее важным органом является улитка. Улитка представляет собой спирально закрученную костную оболочку. Вдоль неё тянется перегородка, разделяющая ее как бы на два этажа.

В большей части поперечника перегородка эта костная; на меньшем протяжении это гибкая перепонка, состоящая из поперечных, весьма эластических, упругих волоконец, слабо между собой связанных, - так называемая основная мембрана. По мере приближения к вершине улитки основная мембрана расширяется и недалеко от вершины она примерно в 12 раз шире, чем у основания. В области, прилегающей к костной спиральной перегородке, основная мембрана значительно утолщается. Здесь лежат особого типа нервные клетки - упругие кортиевы дуги, поддерживающие напряжение основной мембраны. С ними связаны волокна слухового нерва, которые оканчиваются так называемыми волосатыми клетками, расположенными пятью рядами вдоль длины основной мембраны. Этих клеток на основной мембране насчитывается около 23 500. Параллельно основной мембране, на очень близком от неё расстоянии, идёт вторая, текториальная, или покровная, мембрана. Жидкость улитки, передающая колебания, в своём движении приводит в соколебание основную мембрану; волосатые клетки прикасаются к плавающей над ними текториальной мембране и получают таким образом раздражение, которое передаётся по нервным волоконцам в мозг. Разделяясь в области среднего мозга, нервные волокна от обоих ушей идут как к правому, так и к левому полушарию.

Кортиев орган.

1 - перепонка Рейснера; 2 - полость перепончатой улитки; 3 - покровная перепонка; 4 - волоски слуховой клетки; 5 - наружные слуховые клетки; 6 - внутренняя слуховая клетка; 7 - кортиевые дуги; 8 - основная перепонка; 9 - нервные волокна

При воздействии звука в слуховых областях обоих полушарий создаются соседние участки возбуждения, из которых один возбуждается правым ухом, другой - левым. Нервные пути, таким образом, оказываются дублированными, и в случае поражения слухового центра одного из полушарий восприятие осуществляется в другом. Слуховые области расположены симметрично в обеих половинах мозга, в височных его долях и главным образом в первой височной извилине. При поражении этих частей мозга наступает более или менее сильное расстройство слуха. Может возникнуть даже полная глухота (кортикальная глухота). Если височная доля разрушена лишь частично, то результатом является так называемая душевная глухота: реакция на звуки остаётся, но понимание их значения теряется. Больной слышит произнесённое слово только как какой-то шум. Это отсутствие понимания речи, глухота на слова, лежит в основе сенсорной афазии, или так называемой афазии Вернике, которая наблюдается при заболевании первой височной извилины, особенно её задней области, где находится сенсорный центр речи.

Согласно исследованиям Лючиани и павловской школы, помимо центров, тесно связанных с определённой функцией, и в других областях коры, даже в самых отдалённых, рассеяны клетки, связанные с той же функцией. По отношению к слуховым ощущениям установлено, что при удалении центра слуха навсегда теряются условные рефлексы на сложнокомплексные звуковые раздражители (аккорд, кличка собаки и т. п.). Однако простые звуковые раздражители продолжают действовать. Это происходит за счёт сохранившихся звуковых клеток, лежащих рассеянно в теменной, затылочной и других областях коры.

Все слышимые звуки разделяются на шумы и музыкальные звуки. Первые отражают непериодические колебания неустойчивой частоты и амплитуды, вторые - периодические колебания. Между музыкальными звуками и шумами нет, однако, резкой грани. Акустическая составная часть шума часто носит ярко выраженный музыкальный характер и содержит разнообразные тоны, которые легко улавливаются опытным ухом. Свист ветра, визг пилы, различные шипящие шумы с включёнными в них высокими тонами резко отличаются от шумов гула и журчания, характеризующихся низкими тонами. Отсутствием резкой границы между тонами и шумами объясняется то, что многие композиторы прекрасно умеют изображать музыкальными звуками различные шумы (журчанье ручья, жужжание прялки в романсах Ф. Шуберта, шум моря, лязг оружия у Н. А. Римского-Корсакова и т. д.).

В звуках человеческой речи также представлены как шумы, так и музыкальные звуки.

Основными свойствами всякого звука являются: 1) его громкость, 2) высота и 3) тембр.

1. Громкость. Громкость зависит от силы, или амплитуды, колебаний звуковой волны. Сила звука и громкость - понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость - качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука.

Согласно закону Вебера-Фехнера, громкость некоторого звука будет пропорциональна логарифму отношения его силы J к силе того же самого звука на пороге слышимости J0:

В этом равенстве K - коэффициент пропорциональности, a L выражает величину, характеризующую громкость звука, сила которого равна J; её обычно называют уровнем звука.

Если коэффициент пропорциональности, являющийся величиной произвольной, принять равным единице, то уровень звука выразится в единицах, получивших название белов (Б):

Б

Практически оказалось более удобным пользоваться единицами, в 10 раз меньшими; эти единицы получили название децибелов (дБ). Коэффициент K при этом, очевидно, равняется 10. Таким образом:

дБ

Минимальный прирост громкости, воспринимаемый человеческим ухом, равен примерно 1 дБ. Приводимая таблица может дать более конкретное представление о децибеле.

Звук
Уровень силы в децибелах
Сила звука в эрг.
Едва слышный звук
0
1∙10-1
Тихий шопот на расстоянии 1,5 м
10
1∙10-5
Тиканье часов
20
1∙10-4
Шаги по мягкому ковру на расстоянии 3-4 м
30
1∙10-3
Тихий разговор
40
1∙10-2
Дребезжание на расстоянии около 1 м
50
1∙10-1
Речь средней громкости
60
1
Шум оживлённой улицы
70
1∙101
Крик
80
1∙102
Шум в печатном цехе в типографии
90
1∙103
Фортиссимо большого оркестра
100
1∙104
Шум аэропланного мотора на расстоянии 3 м
110
1∙105
Ощущение боли
120
1∙106

(Источник: Путилов, Курс физики, 1937, стр. 549-550.)

Известно, что закон Вебера-Фехнера теряет силу при слабых раздражениях; поэтому уровень громкости очень слабых звуков не даёт количественного представления об их субъективной громкости.

Согласно новейшим работам, при определении разностного порога следует учитывать изменение высоты звуков. Для низких тонов громкость растёт значительно быстрее, чем для высоких.

Количественное измерение громкости, непосредственно ощущаемой нашим слухом, не столь точно, как оценка на слух высоты тонов. Однако в музыке давно применяются динамические обозначения, служащие для практического определения величины громкости. Таковы обозначения: ppp (пиано-пианиссимо), pp (пианиссимо), p (пиано), mp (меццо-пиано), mf (меццо-форте), f (форте), ff (фортиссимо), fff (форте-фортиссимо). Последовательные обозначения этой шкалы означают примерно удвоение громкости.

Человек может без всякой предварительной тренировки оценивать изменения громкости в некоторое (небольшое) число раз (в 2, 3, 4 раза). При этом удвоение громкости получается примерно как раз при прибавке около 20 дБ. Дальнейшая оценка увеличения громкости (более чем в 4 раза) уже не удаётся. Исследования, посвященные этому вопросу, дали результаты, резко расходящиеся с законом Вебера-Фехнера.67 Они показали также наличие значительных индивидуальных отличий при оценке удвоения громкостей.


67 Расхождение закона Вебера-Фехнера с опытными данными объясняется, по-видимому, тем, что интегрирование закона Э. Вебера, произведённое Г. Фехнером, является не вполне законной математической операцией. Фехнер принял разностный порог за величину бесконечно малую, между тем как в действительности это величина конечная, да к тому же быстро растущая при слабых звуках.


При воздействии звука в слуховом аппарате происходят процессы адаптации, изменяющие его чувствительность. Однако в области слуховых ощущений адаптация очень невелика и обнаруживает значительные индивидуальные отклонения. Особенно сильно сказывается действие адаптации при внезапном изменении силы звука. Это так называемый эффект контраста.

Измерение громкости производится в децибелах. С. Н. Ржевкин указывает, однако, что шкала децибелов не является удовлетворительной для количественной оценки натуральной громкости. Так, например, шум в поезде метро на полном ходу оценивается в 95 дБ, а тикание часов на расстоянии 0,5 м - в 30 дБ. Таким образом, по шкале децибелов отношение равно всего 3, в то время как для непосредственного ощущения первый шум почти неизмеримо больше второго. В настоящее время с различных сторон подходят к созданию натуральной шкалы громкости, которая будет несомненно более пригодной для практических целей.

2. Высота. Высота звука отражает частоту колебаний звуковой волны. Далеко не все звуки воспринимаются нашим ухом. Как ультразвуки (звуки с большой частотой), так и инфразвуки (звуки с очень медленными колебаниями) остаются вне пределов нашей слышимости. Нижняя граница слуха у человека составляет примерно 15-19 колебаний в секунду (герц - Гц); верхняя - приблизительно 20 000 Гц, причём у отдельных людей чувствительность уха может давать различные индивидуальные отклонения. Обе границы изменчивы, верхняя в особенности в зависимости от возраста; у пожилых людей чувствительность к высоким тонам регулярно падает. У животных верхняя граница слуха значительно выше, чем у человека; у собаки она доходит до 38 000 Гц.

При воздействии частот выше 15 000 Гц ухо становится гораздо менее чувствительным; теряется способность различать высоту тона. При 19 000 Гц предельно слышимыми оказываются лишь звуки, в миллион раз более интенсивные, чем при 14 000 Гц. При повышении интенсивности высоких звуков возникает ощущение неприятного щекотания в ухе (осязание звука), а затем чувство боли. Область слухового восприятия охватывает свыше 10 октав и ограничена сверху порогом осязания, снизу порогом слышимости. Внутри этой области лежат все воспринимаемые ухом звуки различной силы и высоты. Наименьшая сила требуется для восприятия звуков от 1 000 до 3 000 Гц. В этой области ухо является наиболее чувствительным. На повышенную чувствительность уха в области 2 000-3 000 Гц указывал ещё Г. Л. Ф. Гельмгольц; он объяснял это обстоятельство собственным тоном барабанной перепонки.

Величина порога различения, или разностного порога, высоты (по данным Т. Пэра, В. Штрауба, Б. М. Теплова) в средних октавах у большинства людей находится в пределах от 6 до 40 центов (цент - сотая доля темперированного полутона). У высокоодарённых в музыкальном отношении детей, обследованных Л. В. Благонадёжиной, пороги оказались равны 6-21 центам.

Приводим таблицу порогов различения высоты у учащихся "особой детской группы" Московской государственной консерватории (по Л. В. Благонадёжиной).

Испытуемая специальность
Порог в центах
1
виолончель
6
2
скрипка
7
3
виолончель
7
4
"
10
5
скрипка
10
6
"
10
7
"
11
8
"
11
9
фортепиано
12
10
скрипка
12
11
фортепиано
13
12
"
17
13
"
17
14
теория и композиция
17
15
фортепиано
17
16
"
21
17
"
21

Существует собственно два порога различения высоты: 1) порог простого различения и 2) порог направления (В. Прейер и др.). Иногда при малых различениях высоты испытуемый замечает различия в высоте, не будучи, однако, в состоянии сказать, какой из двух звуков выше.

По данным целого ряда исследователей (Джильберта, Гентшеля, Мейснера, Майнуоринга и др.), чувствительность к различению высоты вырастает с возрастом (у детей от 6 до 14 и 17 лет). Притом это возрастание чувствительности (и, значит, снижение порогов) находится в значительной зависимости от занятия музыкой; у детей, занимающихся музыкой, оно увеличивается больше, чем у тех, которые музыкой не занимаются (Мейснер). Упражнение заметно повышает чувствительность к различению высоты. Об этом свидетельствуют данные ряда авторов (начиная со К. Штумпфа). Особенно показательны в этом отношении опыты Б. М. Теплова. В результате специально проведённых очень простых упражнений, на которые в общем затрачивают лишь несколько часов, Теплов получил резкое снижение порогов. У одного его испытуемого при первом испытании порог равнялся 32 центам, при втором 28, при третьем 22, при четвёртом 16 центам (всего на упражнение с этим испытуемым было потрачено около 4 часов). У другого испытуемого порог снизился с 20 до 12, у двух других с 14 до 10, у одного испытуемого с исключительно большим порогом в 226 центов он в результате 7 сеансов, на которые было потрачено 8 часов, снизился до 94 центов. Таким образом, чувствительность к различению высоты является функцией, весьма поддающейся упражнению.

Отчётливое восприятие высоты требует некоторого минимума колебаний. Этот минимум при различных частотах различен. Данные различных авторов по этому вопросу не вполне однородны. Абрагам указывает как минимум два полных колебания. Позднейшие авторы указывают большее число колебаний - 4, 5, 30 и более, до 300, - в зависимости от частоты.

Высота звука, как она обычно воспринимается в шумах и звуках речи, включает два различных компонента - собственно высоту и тембровую характеристику.

В звуках сложного состава изменение высоты связано с изменением некоторых тембровых свойств. Объясняется это тем, что при увеличении частоты колебаний неизбежно уменьшается число частотных тонов, доступных нашему слуховому аппарату. В шумовом и речевом слышании эти два компонента высоты не дифференцируются. Вычленение высоты в собственном смысле слова из её тембровых компонентов является характерным признаком музыкального слышания (Б. М. Теплов). Оно совершается в процессе исторического развития музыки, как определённого вида человеческой деятельности.

Один вариант двухкомпонентной теории высоты развил Ф. Брентано и вслед за ним Г. Ревеш, исходя из принципа октавного сходства звуков. Ревеш различает качество и светлость звука. Под качеством звука он понимает такую особенность высоты звука, благодаря которой мы различаем звуки в пределах октавы. Под светлостью - такую особенность его высоты, которая отличает звуки одной октавы от звуков другой. Так, например, все ноты "до" качественно тожественны, но по светлости отличны. Ещё К. Штумпф подверг эту концепцию жёсткой критике. Конечно, октавное сходство существует (так же, как и сходство квинтовое), но оно не определяет никакого компонента высоты.

М. Мак-Маер, К. Штумпф и особенно В. Келер дали другую трактовку двухкомпонентной теории высоты, различив в ней собственно высоту и тембровую характеристику высоты (светлость). Однако эти исследователи (так же как и Е. А. Мальцева), проводя различение двух компонентов высоты, оставались в чисто феноменальном плане: к одной и той же объективной характеристике звуковой волны они соотносили два различных и отчасти даже разнородных свойства ощущения. Б. М. Теплов указал на объективную основу этого явления, заключающуюся в том, что с увеличением высоты изменяется число доступных уху частичных тонов. Поэтому различие тембровой окраски звуков различной высоты имеется в действительности лишь в сложных звуках; в простых тонах она представляет собой результат переноса.68


68 Б. М. Теплов, Ощущение музыкального звука. "Учёные записки Госуд. научно-иссл. института психологии", т. I, M. 1940, стр. 115-150.


В силу этой взаимосвязи собственно высоты и тембровой окраски не только различные инструменты отличаются по своему тембру друг от друга, но и различные по высоте звуки на том же самом инструменте отличаются друг от друга не только высотой, но и тембровой окраской. В этом сказывается взаимосвязь различных сторон звука - его звуковысотных и тембровых свойств.

3. Тембр. Под тембром понимают особый характер или окраску звука, зависящую от взаимоотношения его частичных тонов. Тембр отражает акустический состав сложного звука, т. е. число, порядок и относительную силу, входящих в его состав частичных тонов (гармонических и негармонических).

По Гельмгольцу, тембр зависит от того, какие верхние гармонические тоны примешаны к основному, и от относительной силы каждого из них.

В наших слуховых ощущениях тембр сложного звука играет очень значительную роль. Частичные тоны (обертоны), или, по терминологии Н. А. Гарбузова, верхние натуральные призвуки, имеют большое значение также и в восприятии гармонии.

Тембр, как и гармония, отражает звук, который в акустическом своём составе является созвучием. Поскольку это созвучие воспринимается как единый звук без выделения в нём слухом акустически в него входящих частичных тонов, звуковой состав отражается в виде тембра звука. Поскольку же слух выделяет частичные тоны сложного звука, возникает восприятие гармонии. Реально в восприятии музыки имеет обычно место и одно и другое. Борьба и единство этих двух взаимопротиворечивых тенденций - анализировать звук как созвучие и воспринимать созвучие как единый звук специфической тембровой окраски - составляет существенную сторону всякого реального восприятия музыки.

Тембровая окраска приобретает особенное богатство благодаря так называемому вибрато (К. Сишор), придающему звуку человеческого голоса, скрипки и т. д. большую эмоциональную выразительность. Вибрато отражает периодические изменения (пульсации) высоты и интенсивности звука.

Вибрато играет значительную роль в музыке и пении; оно представлено и в речи, особенно эмоциональной. Поскольку вибрато имеется у всех народов и у детей, особенно музыкальных, встречаясь у них независимо от обучения и упражнения, оно, очевидно, является физиологически обусловленным проявлением эмоционального напряжения, способом выражения чувства.

Вибрато в человеческом голосе как выражение эмоциональности существует, вероятно, с тех пор, как существует звуковая речь и люди пользуются звуками для выражения своих чувств.69 Вокальное вибрато возникает в результате периодичности сокращения парных мышц, наблюдающейся при нервной разрядке в деятельности различных мышц, не только вокальных. Напряжение и разрядка, выражающиеся в форме пульсирования, однородны с дрожанием, вызываемым эмоциональным напряжением.


69 Вибрато специально изучалось в последнее время К. Сишором, в течение ряда лет применявшим в этих целях фотоэлектрические снимки. См. C. E. Seaschore, Psychology of the Vibrato in music and speech, "Acta psychologica", vol. 1, № 4. Hague 1935. По данным К. Сишора, вибрато, будучи вообще выражением чувства в голосе, не дифференцировано для различных чувств.


Существует хорошее и дурное вибрато. Дурное вибрато такое, в котором имеется излишек напряжения или нарушение периодичности. Хорошее вибрато является периодической пульсацией, включающей определённую высоту, интенсивность и тембр и порождающей впечатление приятной гибкости, полноты, мягкости и богатства тона.

То обстоятельство, что вибрато, будучи обусловлено изменениями высоты и интенсивности звука, воспринимается как тембровая окраска, снова обнаруживает внутреннюю взаимосвязь различных сторон звука. При анализе высоты звука уже обнаружилось, что высота в её традиционном понимании, т. е. та сторона звукового ощущения, которая определяется частотой колебаний, включает не только высоту в собственном смысле слова, но и тембровый компонент светлоты. Теперь обнаруживается, что в свою очередь в тембровой окраске - в вибрато - отражается высота, а также интенсивность звука.

Различные музыкальные инструменты отличаются друг от друга тембровой характеристикой. Н. А. Римский-Корсаков так характеризует тембр различных деревянных духовых инструментов в низком и высоком регистрах:

 
В низком регистре
В высоком регистре
Флейта
матовый, холодный
блестящий
Гобой
дикий
сухой
Кларнет
звенящий, угрюмый
резкий
Фагот
грозный
напряжённый

(Источник: А. Римский-Корсаков, Основы оркестровки с партитурными образцами, т. 1, Пб., 1913.)

В последнее время все бОльшую роль отводят также так называемым комбинационным тонам.

Комбинационные тоны возникают при одновременном звучании двух сильных тонов. Это так называемые разностные тоны. Они были открыты в 1740 г. немецким органистом Зорге и независимо от него итальянским скрипачом Гартини. Число колебаний этих тонов равно разности чисел колебаний первичных тонов.

Локализация звука

Способность определять направление, из которого исходит звук, обусловлена бинауральным характером нашего слуха, т. е. тем, что мы воспринимаем звук двумя ушами. Локализацию звука в пространстве обозначают поэтому как бинауральный эффект. Люди, глухие на одно ухо, лишь с большим трудом определяют направление звука и вынуждены прибегать для этой цели к вращению головы и к различным косвенным показателям.

Бинауральный эффект может быть фазовым и амплитудным. При фазовом бинауральном эффекте определение направления, из которого исходит звук, обусловлено разностью времён прихода одинаковых фаз звуковой волны к двум ушам. При амплитудном бинауральном эффекте определение направления звука обусловлено разностью громкостей, получающихся в двух ушах. Локализация звуков на основании фазового бинаурального эффекта возможна только в отношении звуков невысоких частот (не свыше 1 500 Гц, а вполне отчётливо даже только до 800 Гц). Для звуков высоких частот локализация совершается на основе различия громкостей, получающихся в одном и другом ухе. Между фазовым и амплитудным бинауральным эффектом существуют определённые соотношения. Некоторые авторы (Р. Гарлей, М. Фрей) считают, что механизмы фазовой и амплитудной локализации всегда действуют в какой-то мере совместно.

В естественных условиях пространственная локализация звука определяется не только бинауральным эффектом, а всей совокупностью данных, служащих для ориентировки в реальном пространстве. Существенную роль при этом играет взаимодействие слуховых данных со зрительными и осмысливание чувственных данных слуховых ощущений на основе восприятия реального пространства.

В пояснение этого тезиса привожу наблюдения, сделанные мною во время одного заседания. Заседание происходило в очень большом радиофицированном зале. Речи выступающих передавались через несколько громкоговорителей, расположенных слева и справа вдоль стен.

Сначала, сидя сравнительно далеко, я по свойственной мне близорукости не разглядел выступавшего и, не заметив, как он оказался на трибуне, я принял его смутно видневшуюся мне фигуру за председателя. Голос (хорошо мне знакомый) выступавшего я отчётливо услыхал слева, он исходил из помещавшегося поблизости громкоговорителя. Через некоторое время я вдруг разглядел докладчика, точнее, заметил, как он сделал сначала один, а затем ещё несколько энергичных жестов рукой, совпавших с голосовыми ударениями, и тотчас же звук неожиданно переместился - он шёл ко мне прямо спереди, от того места, где стоял докладчик.

Рядом со мной сидел коллега, профессор-педагог, сам слепой. Мне бросилось в глаза, что он сидит в полуоборот, повернувшись всем корпусом влево, напряжённо вытянувшись по направлению к репродуктору; в такой позе он просидел всё заседание. Заметив его странную позу, я сначала не сообразил, чем она вызвана. Так как он не видел, для него, очевидно, всё время, как для меня сначала, пока я не разглядел докладчика, источник звука локализировался в направлении громкоговорителя. Ориентируясь на основе слуховых ощущений, мой сосед локализировал и трибуну в направлении громкоговорителя. Поэтому он сидел в полуоборот, желая сидеть лицом к президиуму.

Воспользовавшись перерывом, я пересел на заднее место справа. С этого отдалённого места я не мог разглядеть говорившего; точнее, я смутно видел его фигуру, но не видел, говорил ли он (движение губ, жестикуляцию и т. д.): звук перестал идти от трибуны, как это уже было до перерыва, он снова переместился к громкоговорителю - на этот раз справа от меня. Рискуя несколько нарушить порядок на заседании, я перешёл ближе к оратору. Сначала в локализации звука не произошло никаких перемен. Но вот я стал вглядываться в говорящего и вдруг заметил жестикуляцию, увидел перед собой говорящего человека - и тотчас же звук переместился на трибуну; я стал слышать его там, где я видел говорящего.

Когда следующий оратор направился к трибуне, я следил за ним глазами до трибуны и заметил, что с момента, как он взошёл на трибуну, понёсся звук, и звук его речи шёл с трибуны. Но во время его речи я стал делать себе заметки и потерял его, таким образом, из виду. Перестав писать, я с удивлением заметил, что голос того же оратора уже доносился до меня не спереди, с того места, где он стоял, а справа, сбоку, локализируясь в ближайшем репродукторе.

В течение этого заседания раз 15 звук перемещался с неизменной закономерностью. Звук перемещался на трибуну или снова возвращался к ближайшему громкоговорителю в зависимости от того, видел ли я говорящего человека (движение рта, жестикуляция) или нет. В частности, когда оратор начинал заметно для меня жестикулировать и я видел, что он говорит, звук перемещался к нему, я слышал его на трибуне; когда оратор переставал жестикулировать и я не видел непосредственно перед собой говорящего человека, звук переходил к громкоговорителю. При этом я не представлял, а воспринимал или даже ощущал звук то тут, то там.

Стоит отметить, что я, конечно, очень быстро установил и затем отлично знал, где говорящий. Но мне нужно было видеть говорящего, а не только знать, где он находится, для того чтобы звук переместился к нему. Отвлечённое знание не влияло на непосредственную пространственную локализацию звука. Однако к концу заседания, по прошествии примерно 2 часов, в течение которых происходили эти перемещения, за которыми я специально наблюдал и над которыми я собственно экспериментировал, положение изменилось, я мог уже добиться перемещения звука на трибуну, фиксируя мысленно внимание на говорящем, перенося говорящего на трибуну в своём представлении.

Локализируем ли мы звук, исходя из слуховых или зрительных данных, мы локализируем не слуховые и зрительные ощущения и образы восприятия в слуховом или зрительном "поле", а реальные явления, отображаемые в наших ощущениях, в восприятиях в реальном пространстве. Поэтому локализация источника звука определяется не только слуховым, но и зрительным восприятием вообще, совокупностью всех данных, служащих для ориентировки в реальном пространстве.

Теория слуха

Из большого числа различных теорий слуха наиболее прочное положение занимает резонансная теория слуха, выдвинутая Г. Гельмгольцем.

Согласно этой теории, основным органом слуха является улитка, функционирующая как набор резонаторов, с помощью которых сложные звуки могут быть разложены на парциальные тоны. Отдельные волокна основной мембраны являются как бы струнами, настроенными на различные тоны в пределах от нижней до верхней границы слуха. Г. Гельмгольц сравнил их со струнами музыкального инструмента - арфы. Более короткие волокна, лежащие у основания улитки, должны воспринимать высокие ноты; более длинные волокна, находящиеся у вершины её, - низкие. Поскольку волокна мембраны легко отделяются друг от друга в поперечном направлении, они легко могут колебаться изолированно. Число этих волокон равно приблизительно 13-24 тысячам; число слуховых нервных окончаний составляет примерно 23 500. Это хорошо согласуется с нашей слуховой способностью различения, позволяющей нам воспринимать тысячи ступеней тонов (примерно 11 октав).

Свою резонансную теорию слуха Гельмгольц обосновывал прежде всего анатомическими данными. Анатомическое строение преддверия таково, что маловероятной является возможность передачи колебаний перелимфы не только в улитку, но и на полукружные каналы, поскольку преддверие более или менее полно разделено перегородкой.70 К тому же оба конца каждого полукружного канала открываются в преддверии очень близко друг от друга; поэтому колебания перепонки овального окна вряд ли могут вовлекать в колебание перелимфу каналов. Таким образом, основным органом слуха приходится признать улитку.


70 Впрочем, некоторые новейшие исследования показывают как будто, что и другим частям лабиринта в некоторой мере присуща слуховая функция. Экстирпация и клинические наблюдения доказывают, что и после удаления обеих улиток реакции на звуковые раздражения сохраняются. Кроме того, дрессировка рыб, обладающих, как известно, одним лишь вестибулярным аппаратом, на восприятие тонов также показывает слуховую функцию вестибулярного аппарата.


Кроме анатомических данных, резонансная теория подтверждается также наблюдениями клиники. Явления, называемые пропуском тонов и островами тонов, заключаются в том, что в первом случае выпадают ощущения большей или меньшей области тонов, как если бы были разрушены отдельные резонаторы, или же из области тонов остаются только небольшие "островки", т. е. способность слышать звуки только определённой высоты; заболевание верхушки улитки влечёт за собой глухоту к басу, т. е. нечувствительность к низким тонам, как если бы большинство резонаторов было уничтожено. Эксперименты Л. А. Андреева по методу условных рефлексов над животными, улитка которых была разрушена в определённой области, также подтвердили, что "изолированное повреждение кортиева органа, в зависимости от места этого повреждения, вызывает выпадение слуха на отдельные тоны".71


71 Л. А. Андреев, Характеристика слухового анализатора собаки на основании экспериментальных данных, полученных по методу условных рефлексов, "Журнал технической физики", т. VI, вып. 12, 1936.


Посмертные исследования повреждённых улиток обнаруживают, что потеря слуха на определённые тоны всегда связана с дегенерацией нервных волокон в соответствующей области основной мембраны. Удалось даже точно локализовать отдельные тоны. Так, например, тон 3192 Гц локализован примерно на расстоянии 5,5-8,7 мм от овального окна, тон 4096 Гц - на расстоянии 10-15 мм, тон 2048 Гц - на расстоянии 18,5 - 2,5 мм.

В пользу теории Г. Гельмгольца говорит и ряд фактов, обнаруженных новейшими исследованиями, как-то: эффект Унвера-Брея, или эффект улитки72, то обстоятельство, что повреждение, перерождение или отсутствие органа Корти при сохранении других основных элементов улитки вызывает ослабление или отсутствие её эффекта; изменение величины порога электрического эффекта улитки в различных её точках, подтвердившее намеченную Гельмгольцем картину распределения восприятия тонов вдоль основной мембраны (низкие тоны локализуются у вершины улитки, высокие - у основания, близ круглого окна, средние - в области среднего завитка улитки) и т. д.


72 См. С. Н. Ржевкин, Слух и речь в свете современных физических исследований, М.-Л. 1936.


Таким образом, в пользу теории Г. Гельмгольца говорят многочисленные и веские доказательства. Но всё же уже с самого начала против неё делались и сильные возражения. Непонятно, во-первых, то, что ничтожная по размерам перепонка отвечает на тон определённой высоты изолированными колебаниями одной единственной струны или узкой полосы этих струн, тем более что эти струны соединены в общую перепонку. Однако главные трудности теория Гельмгольца встречает не в каких-либо частных вопросах, а в связи с объяснением восприятия всей совокупности звуков, особенно в отношении большого диапазона силы звука. Диапазон изменения громкости, в котором наблюдается несколько сот градаций, весьма трудно объяснить с точки зрения резонансной теории. В самом деле, каждое нервное волокно может давать ощущение только одной неизменной силы. Если раздражение меньше порога чувствительности, то нерв не реагирует вовсе. Если оно превышает порог, то сила нервного процесса оказывается постоянной. Число волокон, затрагиваемых действием одного тона, исчисляется максимум одним-двумя десятками. И непонятно, каким образом это небольшое число волокон даёт столь большое число градаций.

Непонятным оказывается также бинауральный эффект. Оценка разницы времени прихода одинаковых фаз волны к обоим ушам может происходить, очевидно, лишь в мозговых центрах, а значит, периодический характер звукового процесса должен как-то отображаться в нервных процессах коры. Между тем теория Гельмгольца, будучи теорией "периферического анализатора", относит оценку звука исключительно к возбуждению нервов в данной области улитки.

Затруднения, объяснить которые теория Г. Гельмгольца пока не в состоянии, вызывают к жизни всё новые и новые теории слуха. Одной из таких теорий является теория Г. Флетчера. Согласно этой теории, на звуковые волны отвечают не отдельные струны основной перепонки, а пере- и эндолимфа улитки. Пластинка стремечка передаёт звуковые колебания жидкости улитки к основной перепонке, причём максимум амплитуды этих колебаний при более высоких тонах лежит ближе к основанию улитки, при более низких - ближе к её вершине. Оканчивающиеся на основной перепонке нервные волокна резонируют лишь на частоты выше 60-80 Гц; волокон, воспринимающих более низкие частоты, на основной мембране нет. Тем не менее в сознании формируется ощущение высоты тона вплоть до 20 Гц. Он возникает как комбинационный тон высоких гармоний. Таким образом, с точки зрения гипотезы Флетчера, восприятие высоты низких тонов объясняется ощущением всего комплекса гармонических обертонов, а не только восприятием частоты основного тона, как это обычно принималось до сих пор. А так как состав обертонов в значительной степени зависит от силы звуков, то становится понятной тесная связь между тремя субъективными качествами звука - его высотой, громкостью и тембром. Все эти элементы, каждый в отдельности, зависят и от частоты, и от силы, и от состава обертонов звука.

Согласно гипотезе Г. Флетчера, резонансные свойства присущи всей механической системе улитки в целом, а не только волокнам основной мембраны. Под действием определённого тона колеблются не только резонирующие на данную частоту волокна, но вся мембрана в целом и та или иная масса жидкости улитки. Высокие тоны приводят в движение лишь небольшую массу жидкости вблизи основания улитки, низкие - замыкаются ближе к геликотреме. Флетчер преодолевает также основное затруднение резонансной теории, связанное с объяснением большого диапазона громкости. Он считает, что громкость определяется суммарным числом нервных импульсов, приходящих к мозгу от всех возбуждённых нервных волокон основной мембраны.

Теория Г. Флетчера в общем не отрицает существа теории Г. Гельмгольца и может быть отнесена к теориям "периферического анализатора".

Другую группу теорий составляют теории "центрального анализатора", или так называемые "телефонные теории". Согласно этим теориям, звуковые колебания превращаются улиткой в синхронные волны в нерве и передаются к мозгу, где и происходит их анализ и восприятие высоты тона. К этой группе теорий принадлежит теория И. Эвальда. Согласно этой теории, при действии звука в улитке образуются стоячие волны, длина которых определяется частотой звука. Высота тона определяется восприятием формы узора стоячих волн. Ощущению определённого тона соответствует возбуждение одной части нервных волокон; ощущению другого тона - возбуждение другой части. Анализ звуков происходит не в улитке, но в центрах головного мозга.

Эвальду удалось построить модель основной мембраны, размером приблизительно соответствующую действительности. При возбуждении её звуком в колебательное движение приходит вся перепонка; возникает "звуковая картина" в виде стоячих волн с длиной тем меньшей, чем выше звук.

Несмотря на удачные объяснения некоторых затруднительных частностей, теория И. Эвальда (как и другие теории "центрального анализатора") плохо согласуется с новейшими физиологическими исследованиями природы нервных импульсов. С. Н. Ржевкин считает, однако, возможной двойственную точку зрения, а именно - объяснение восприятия высоких тонов (не встречающее затруднений) в смысле теории "периферического анализатора", а низких - с точки зрения "центрального анализатора".

Восприятие речи и музыки

Человеческий слух в собственном смысле слова несводим к абстрактно взятым реакциям слухового рецептора; он неотрывен от восприятия речи и музыки.

Для звуковой характеристики речи существенное значение имеют частичные тоны, которые характерны для каждого из звуков человеческий речи, - так называемые форманты. Вследствие резонансных свойств полости рта и глотки в каждом звуке речи, производимом связками, усиливаются те компоненты, частоты которых приближаются к собственным частотам резонансных полостей, определяемых формой полости рта при произнесении того или иного речевого звука. Каждому звуку речи соответствует одна или несколько характеристических областей резонанса. Эти характерные для каждого речевого звука области частот и называют формантами.

Каждый гласный звук, на какой бы высоте он ни был произнесён, всегда имеет определённую характерную для него область усиления обертонов. Характерная для каждого гласного звука область усиливаемых частот очень узко ограничена и потому выступает особенно ярко. Согласные звуки (приближающиеся к шумам) по своей структуре гораздо сложнее, чем гласные; формантные области здесь шире. При этом зачастую характерные особенности согласных так незначительны, что не могут быть уловлены физическими аппаратами. Тем удивительнее, что они легко улавливаются человеческим слухом. Наличие специфических для всех звуков речи, и особенно для гласных, частичных тонов позволяет нам отчётливо различать звуки, особенно гласные. Речь, даже очень громкая, лишённая формант, специфичных для каждого из её гласных звуков (например при несовершенной радиопередаче), становится неразборчивой.

Другой высокой и специфической для человека формой слуховых ощущений является музыкальный слух. Под музыкальным слухом нередко понимают узкую способность различать отдельные звуки и звуковые комплексы по их высоте. Такое понимание было особенно распространено в практической музыкальной педагогике, и здесь же оно обнаружило свою полную несостоятельность. Передовые педагоги ещё до революции протестовали против методов развития слуха, сводившихся к дрессировке ученика на звуковысотное различение. Они эмпирически доходили до той, вполне правильной с научной точки зрения, мысли, что в музыкальном слухе слиты в неразрывное целое восприятие высоты, силы, тембра, а также и более сложных элементов - фразировки, формы, ритма и т. д. Музыкальный слух в широком смысле слова выходит собственно не только за пределы ощущения, но и за пределы восприятия. Музыкальный слух, понимаемый как способность воспринимать и представлять музыкальные образы, неразрывно связан с образами памяти и воображения.

Музыкальный слух дифференцируют под разными углами зрения.

Различают слух абсолютный и относительный. Под абсолютным слухом разумеют способность точно определять и воспроизводить высоту данного звука безотносительно к другим звукам, высота которых известна. Абсолютный слух в свою очередь делят на абсолютно-активный слух воспроизведения и абсолютно-пассивный слух узнавания. Абсолютно-активный слух представляет собой высшую форму абсолютного слуха. Лица с таким слухом в состоянии воспроизвести голосом любой заданный им звук с полной точностью. Значительно более распространённым является абсолютно-пассивный слух. Лица с таким слухом в состоянии точно назвать высоту услышанного звука или аккорда. У лиц с абсолютно-пассивным слухом большую роль играет тембр. Так, например, пианист, обладающий подобным слухом, быстро и безошибочно определит звук, взятый на фортепиано, но затруднится в определении, если взять его на скрипке или виолончели. Это дало основание некоторым психологам (В. Келер) предположить, что в основе активного абсолютного слуха лежит различение музыкальной высоты, а в основе пассивного - тембровых компонентов высоты.

Однако пассивный и активный абсолютный слух лишь в крайне редких случаях даны в таком противопоставлении. В реальной жизни в большинстве случаев между ними нет разрыва. Б. М. Теплов поэтому предлагает смягчить антитезу В. Келера и считает характерным для представителей пассивного типа не то, что он опирается только на тембровые критерии, а то, что эти последние играют у него заметно бОльшую роль, чем у представителей активного типа. Активный абсолютный слух, таким образом, является по отношению к пассивному абсолютному слуху не столько другим видом, сколько высшей ступенью. Абсолютный слух является, по-видимому, в значительной мере прирожденной способностью. Для лиц с абсолютным слухом звуки представляются как бы определёнными индивидуальностями. (См. в романе Ромена Роллана "Жан-Кристоф" описание первого знакомства Кристофа с роялем.)

Абсолютный слух считался многими педагогами высшей музыкальной способностью. Более глубокий анализ показал, однако, ошибочность этой точки зрения. С одной стороны, абсолютный слух не является необходимым признаком музыкальности: многие гениальные музыканты (П. И. Чайковский, Р. Шуман и др.) им не обладали. С другой стороны, обладание самым блестящим абсолютным слухом не является гарантией будущих музыкальных успехов. С. М. Майкапар описывает в своей книге "Музыкальный слух" одного учащегося с феноменальным абсолютным слухом, очень плохо подвигавшегося вперёд. В. Келер также описывает студентов консерватории с прекрасным абсолютным слухом, очень мало, в сущности, развитых музыкально. Таким образом, не следует преувеличивать значение абсолютного слуха. Вместе с тем следует отметить, что узнавать высоту звука с известной степенью точности может каждый человек. Путём специальных упражнений можно степень этой точности сильно увеличить (В. Келер, Е. А. Мальцева). Но психологическая природа и характер этого узнавания (которое Б. М. Теплов предложил называть "псевдоабсолютным слухом") остаются качественно отличными от того, которое наблюдается у людей с абсолютным слухом, поскольку при отсутствии абсолютного слуха высота узнаётся либо по тембровому признаку, либо косвенно с помощью относительного слуха. Это узнавание требует поэтому некоторого времени, в течение которого мысленно совершается ряд операций, между тем как люди с абсолютным слухом узнают звук сразу.

Человеку с относительным слухом требуется какая-то отправная точка - данный в начале испытания тон. Отправляясь от него, соотнося его высоту с высотой последующих звуков, он оценивает отношения между звуками. Относительный слух в очень значительной мере поддаётся развитию, и обладание им несравненно важнее наличия абсолютного слуха.

Основой относительного слуха является, по-видимому, так называемое ладовое чувство. При восприятии мелодии или гармонических комплексов мы слышим их в определённом ладу. Звуки мелодико-гармонических последовательностей обнаруживают известные функциональные соотношения. Ладовое чувство и заключается в восприятии одних звуков как опорных, устойчивых, других - как неустойчивых, куда-то стремящихся.

Для ладового чувства характерно, что оно упорядочивает восприятие мелодии чувством объединяющего лада; при отсутствии такого объединяющего чувства получается эстетически неприятное впечатление неоформленности и непонятности; при этом впечатление законченности мелодии зависит не только от качества последнего звука как такового, но и от того пути, которым приходят к этому звуку от общей структуры мелодии.

Следующей линией дифференцировки слуха является различение мелодического и гармонического слуха. Ряд экспериментальных исследований (С. Н. Беляева-Экземплярская, М. Антошина и др.) показал в полном согласии с педагогической практикой, что гармонический слух развивается позднее мелодического. Маленькие дети и даже взрослые с совершенно не развитым гармоническим слухом бывают безразличны к фальшивой гармонизации; порой она даже нравится им больше правильного сопровождения. Как показали опыты Б. М. Теплова, это объясняется тем, что на самых начальных ступенях развития гармонического слуха мелодия легче может быть выделена слухом из фальшивого сопровождения, чем из правильного, образующего много консонирующих созвучий.

Далее различают внешний и внутренний слух. Кроме способности воспринимать предлагаемую для слушания музыку (внешний слух), можно обладать способностью представлять музыку мысленно, в слуховых представлениях, не получая извне никаких реальных звуковых впечатлений (внутренний слух). Внутренний слух может функционировать или как способность представлять только звуковысотную и ритмическую ткань музыкального произведения, или как способность внутренне слышать музыкальные произведения в конкретных тембрах и с определённой динамикой звучания. Внутренний слух, по-видимому, отличается от внешнего не только отсутствием внешнего звука, но и по своей структуре, аналогично тому как внутренняя речь отличается от внешней.

В развитии внутреннего слуха, имеющего очень большое значение для общего музыкального развития, можно наметить ряд ступеней. Сначала внутренние слуховые представления отрывочны, смутны и схематичны. Они должны находить опору во внешнем слухе. Припоминая пути собственного роста, проф. С. М. Майкапар пишет по этому поводу: "Первые (написанные без инструмента) хоры представлялись воображению в виде отвлечённой четырёхголосной гармонии, и только в последующих работах, чем дальше, тем больше, внутреннему слуху стали слышаться действительные, реальные человеческие голоса, каждый в своей характерной хоровой индивидуальности и все вместе в общей хоровой звучности. Таким образом, мы можем предположить, что работа внутреннего слуха идёт при своём развитии от отвлечённого к воплощённому представлению и что чем более развит в известном направлении внутренний слух у данного лица, тем реальнее и жизненнее его звуковые и внутренние представления"73.


73 С. М. Майкапар, Музыкальный слух. Его значение, природа, особенности и метод правильного развития. М., 1900. С. 214-215.


В итоге: музыкальный слух - явление весьма сложное. Создаваясь в историческом процессе развития человеческого общества, он представляет собой весьма своеобразную психическую способность, резко отличную от простого биологического факта слышания у животных. На самой низшей ступени развития восприятие музыки было весьма примитивным. Оно сводилось к переживанию ритма в примитивных плясках и пении. В процессе своего развития человек научается далее ценить звук натянутой струны. Возникает и совершенствуется мелодический слух. Ещё позднее возникает многоголосная музыка, а вместе с нею и гармонический слух. Таким образом, музыкальный слух представляет собой целостное, осмысленное и обобщённое восприятие, неразрывно связанное со всем развитием музыкальной культуры.