Степень уменьшения громкости по мере прохождения звуковой волной единичного расстояния зависит от диаграммы направленности излучателя. При анализе расстояния слушатель исходит из памяти средней громкости данного источника и возможности ее уменьшения, связывая источник с тем или иным типом направленности.
Изменение тембра в зависимости от расстояния происходит следующим образом: низкие частоты распространяются с меньшим удельным затуханием, высокие частоты имеют более высокий коэффициент затухания при прохождении единичного расстояния. Таким образом, звуки, раздающиеся издалека, содержат меньше высоких частот.
В помещении оценка расстояния до источника происходит проще и с более высокой точностью, так как нервная система получает для анализа масс дополнительной информации, извлекаемой из отраженных звуков. Анализируются время задержки и уровень ранних отражений, относительный уровень и время затухания реверберации. Частотный состав реверберации содержит дополнительную информацию о размере помещения. А значение акустического отношения с учетом размера помещения дает основания предполагать реальное расстояние до источника.
Бинауральное слияние
Откроем второе ухо и послушаем, что изменилось.
Если источник сигнала расположить в свободном от отражений поле, тої его звуковые волны будут поступать в оба уха с определенным различием во времени, по интенсивности и спектру. В итоге нервная система начнет анализировать пару подобных, но не идентичных звуков, которые сольются в единый образ. Первая фаза анализа носит название «бинауральное слияние» и определяет общие для обоих каналов характеристики с целью извлечения из сигнала полезной смысловой информации. Во второй фазе, наоборот, анализируются различия в каналах и решается задача получения информации о месторасположении источника звука и характеристиках окружающего пространства.
Наиболее важными для бинаурального слияния являются звуки с частотой ниже 1500 Гц. Можно провести характерный эксперимент: подадим в наушники два высокочастотных звука с разными частотами —они будут восприниматься на слух как отдельные звуковые сигналы. Если изменить условия опыта — промоделировать исходные сигналы низкочастотной огибающей, то оба сигнала сольются в единый слуховой образ. Результат свидетельствует о том, что нервная система для целей бинаурального слияния использует низкочастотную огибающую комплексного звука, то есть его макроструктуру, несмотря на то что детали составляющих комплексного звука — его микроструктура — различаются. Это доказывает и следующий эксперимент: если в одно ухо поступают только высокочастотные компоненты речевого звука, а в другое — только низкочастотные (при этом ни одно ухо не получает достаточной информации для распознавания речевого сигнала), то получаемый в результате бинаурального слияния слуховой образ позволит распознать и проанализировать речь. Говоря научным языком, механизм бинаурального слияния звуков можно описать в виде математической модели, которая основывается на поиске центральной нервной системой перекрестных корреляций между звуковыми сигналами в обоих ушах. Другими словами, используется поиск общих признаков в обоих каналах. Результаты поиска позволяют выделить из шума периодические компоненты сигналов, что, в частном примере, и позволяет понять речь.