A hallásunk, a hang idegi jelekké alakítása és ezen jelek feldolgozása sokkal összetettebb, mint azt sokan gondolnánk. Második cikkünk a hallással kapcsolatos legújabb eredményeket ismertetve a zene legnagyobb hűségű visszaadásával kapcsolatos nézőpontjainkra gyakorolt következményeket vizsgálja, a felbontás, a kimutathatóság és a vaktesztelés következményeinek kérdéseit tárgyalja. Amint azt az első részében említettük, a csúcskategóriás hangeszközökkel kapcsolatos szkepticizmus egy része a hallásműködés megértésének hiányán alapul. Ez a félreértés nem megfelelően megtervezett vaktesztekhez és egy ön-beteljesítő jóslathoz vezet, amely hamisan erősíti az állítások érvénytelenségét. A következő ismertetés leegyszerűsített és tömörített kivonat.
Az emberi fül élettanának tanulmányozásakor evidencia, hogy a külső és középfülben lezajló nemlineáris és aktívan szabályozott szakaszok sorozata után a hangrezgések belépnek a folyadékkal töltött csigába – felfelé haladnak a vesztibuláris csatornán, a túlsó végén egy fordulatot tesznek, majd visszahaladnak a dobhártyán, mielőtt visszatérnének a középfülbe. Ez a haladó hullám rezgéseket vált ki az alaphártyában, amelybe 3 500 sor szőrsejt van beágyazva. A membrán kúpos, így a magas frekvenciák a bejárat közelében (ovális ablak), az alacsony frekvenciák pedig a távolabbi szélén rezonálnak maximálisan. Bizonyos folyamatok hallási időbeli felbontása a jel periódusának századrésze lehet, és egészen a mikroszekundumos időskáláig terjedhet. A 3 500 belső szőrsejtből származó 30 000 hallóidegrost idegi gerjesztési mintázatának megfelelő elképesztően nagy számú variáció magyarázatot ad a hallórendszer hatalmas kapacitására a hangrészletek felbontására. A fül pedig elég érzékeny ahhoz, hogy pikométer szintű, vagyis egy atomnál körülbelül százszor kisebb baziláris membrán amplitúdót érzékeljen. A szerkezet nemlineáris és rendkívül összetett, 3 500 csatornás spektrumanalizátorként működik, de van és még sok más is: a „mikrofonként” működő belső szőrsejtek által előállított feszültséget öt aktív visszacsatolási mechanizmus befolyásolja. A későbbi neurális feldolgozás több spektro-időbeli elemzést végez, kinyerve a különböző csatornák közötti korrelációkat, például a jelkezdések relatív időzítését. Ezen okok miatt az audio-berendezések egyszerű spektrális elemzése aligha tudja megjósolni a hangzás teljesítményét. A fizikai hang és annak érzékelése közötti eseményláncolat mentén a frekvencia, az idő és a fázis közötti szokásos kapcsolatok, amelyek a lineáris rendszerekre érvényesek, nem vonatkoznak közvetlenül a hallási folyamatra.
A részletek és a felbontás
A 3 500 analóg, folyamatosan változó feszültséget 30 000 hallóidegrost „digitalizált” mintázata képviseli (együttesen idegi gerjesztési mintázatnak nevezzük). Az általa képviselt pillanatnyi információ olyan hatalmas, hogy „csillagászati” összehasonlítása „sértés”. A részletek felbontására (a variációk számára) vonatkozó nagyon konzervatív alsó korlát RD >1 040 – ez a szám 17-tel több nullát tartalmaz, mint az univerzum összes csillaga! Ez az információ hatalmas idegi feldolgozáson megy keresztül.
A hatalmas, részletes információtartalom problémát okoz a teszteknél. A hagyományos gyors A-B tesztek azon az elven alapulnak, hogy az A és B termékek hallgatása közötti szünetben a vizsgálati alany elfelejti az első hangot. Ez hiba, mert a vizsgálati alany ekkor a rövid távú memóriájára fog támaszkodni, amely akár 15-30 másodpercig is eltarthat, és csak körülbelül négy elemet tud tárolni. Ez jól működhet, ha egyetlen paraméter megváltozik egy egyszerű hangban (pl. a tiszta hang esetében a frekvencia éppen észrevehető különbségének megkülönböztetése).
Azonban a hang torzulásai miatt, az idegi gerjesztési mintázatban, a hangszínbéli különbségek számtalan finom változást vonnak maguk után. Ezek meghaladják a rövid távú memória kapacitását. Ahhoz, hogy ezeket a részletes információkat befogadjuk, hosszú ideig komplex zenét kell hallgatni, egyperces vagy hosszabb szünettel az A és B variáns között. Ez visszaállítja a rövid távú memóriát, és előhívja a tartós és végtelenül részletesebb hosszú távú memóriát. Ez a kiterjesztett többmenetes meghallgatási megközelítés vezetett ahhoz a történelmi bizonyítékhoz, hogy az audio-komponensek közötti kábelutak is hallható különbséget jelentenek.
Időbeli felbontás (ITD)
Az időbeli felbontás (Interaural Time Difference – ITD) – időbeli különbség a két fül között – a kétfülű (binaturális) hallás egyik legfontosabb mechanizmusa, amely az alacsony frekvenciájú hangok vízszintes irányú lokalizációját teszi lehetővé. Egyszerűsítve, a hallásban kétféle időbeli felbontás létezik – az egyik a két fül közötti (binaurális) interaurális időkülönbség egy adott frekvencián, a másik a (monaurális) tranziens felbontás, amely az adott fül különböző frekvenciái közötti időbeli különbség. Amint a hallgató felől közvetlenül érkező hang egyszerre éri el mindkét fület; míg más irányokból relatív késleltetéssel éri el. A különböző frekvenciákon kimutatható küszöbérték legérzékenyebb detektálása (~9 μs), amely ~900 Hz-en történik, a periódus századrésze! Az ITD valójában magasabb frekvenciákon rosszabb (pl. ~140 μs 1 400 Hz-en). Ez ellentmond annak a hagyományos elvárásnak, amely a rövidebb válaszidőket a magasabb frekvenciákhoz társítja.
A hangzásbéli (hangszínbéli) hűség főként a monó tranziens felbontást foglalja magában. A különböző frekvenciakomponensek kezdete és az impulzus felfutása (valamint a burkológörbe egyéb szakaszai) közötti relatív időzítés kulcsfontosságú. Az agyban van egy speciális kör, amely ezt a frekvenciaközi szinkronitást érzékeli. A „bemenetek” merőlegesek a hallóidegrostokra, lehetővé téve, hogy azok a frekvenciák széles tartományából származó információkat integráljanak. Szinkron ÉS kapuként működve akkor kapcsol be, amikor a bemeneteire egy szűk időablakon belül együtt érkeznek meg a jelek. Fontos megjegyezni, hogy ez nincs szoros összefüggésben a legmagasabb frekvenciával, amelyet egy személy hall. Így egy idős audiofil, aki nem hall néhány kilohertz felett a frekvenciatartományban, még mindig képes lehet felbontani az időbeli jellemzőket a mikroszekundumos tartományban.
Konklúzió
Tömör áttekintésünk az emberi hallórendszer kifinomultságáról, érzékenységéről és felbontásáról szólt. Megalapozottabb hátteret nyújt a reprodukált hang hűségének megvitatásához, eloszlatva a számos téves, mélyen gyökerező feltételezést, amelyek áthatják az audio-kedvelő közösség egyes részeit. A hallásról szóló áttekintés elengedhetetlen olvasmány mindazok számára, akik megfelelően szeretnék megérteni, mi történik az agyunkban, miután a hang eléri a fülünket.
– Cikkünkhöz felhasználtuk Milind N. Kunchur a University of South Carolina in Columbia kitüntetett professzora, az American Physical Society tagja, „Az év amerikai professzora” díj tulajdonosa gondolatait –
