掩蔽在时间上向前后延伸
别名: 前向掩蔽 · 后向掩蔽 · forward and backward masking
概念解释
掩蔽不是只在两个声音严格同时响起时才发生。一个强声结束之后的一小段时间里,紧跟着出现的弱声仍然可能被抬高检测阈值听不清——这叫前向掩蔽(forward masking);更反直觉的是,强声出现之前很短一段时间里已经播放的弱声,也可能被随后到来的强声"倒着"影响,同样变得难以检测——这叫后向掩蔽(backward masking)。两者合称时间掩蔽,是同时掩蔽在时间轴上的延伸。
机制
前向掩蔽反映的是强声引发的神经反应有一个衰减过程,不会在声音物理结束的瞬间立刻归零。这段残留的神经活动继续占据着本该用来检测后续弱声的通道,弱声信号相对这段残留活动的对比度不够,就像同时掩蔽里"背景激活淹没弱声"的道理一样,只是这里的背景激活来自刚刚过去的声音而不是当下同时响起的声音。残留活动随时间推移逐渐衰减,弱声出现得越晚,受到的影响越小。
后向掩蔽更复杂一些:它反映的是弱声引发的神经反应还没来得及被充分加工,紧跟着到来的强声就已经产生了远大得多的反应,把弱声的加工过程打断或盖过。因为这依赖于"弱声处理未完成"这个窗口,而这个窗口比前向掩蔽中神经活动的衰减过程短得多,所以后向掩蔽能起作用的时间范围明显短于前向掩蔽——间隔一拉长,弱声的加工已经完成,后向掩蔽就消失了,但前向掩蔽的残留活动可能还没完全衰减。这种前后不对称,是时间掩蔽区别于同时掩蔽的核心特征。
怎么研究
标准范式是固定掩蔽声与目标声的频率、声级,系统地改变两者之间的时间间隔(分别测掩蔽声在前、目标声在前两种顺序),测量目标声在不同间隔下的检测阈值抬高量,分别画出前向和后向掩蔽随间隔衰减的曲线。
常见自变量:掩蔽声与目标声之间的间隔时长、掩蔽声本身的声级与持续时间。 常见因变量:目标声检测阈值相对无掩蔽基线的抬高量。
这套范式主要用于刻画听觉系统的时间分辨极限,是理解"两个紧邻的听觉事件能不能被分别听清"的基础数据来源,在声音编解码与音频压缩算法的心理声学模型里也是常被引用的基础参数。
边界
- 前向掩蔽的有效窗口通常明显长于后向掩蔽,两者不是对称的时间窗,不能假设"前后各留同样长的间隔就安全"。
- 掩蔽强度随间隔增大而衰减,间隔越长影响越小,但衰减速率和绝对窗口长度会随掩蔽声的声级与持续时间变化,不存在一个放之四海而皆准的固定毫秒数。
- 这里讨论的时间掩蔽建立在同时掩蔽的频率邻近关系之上,只是把作用范围从"同一时刻"扩展到"前后一小段时间",两个强弱声仍需要频率足够接近才会有明显效应,频率相差很远时时间掩蔽同样很弱。
- 长间隔下仍可能出现的某些干扰效应,往往不再是这里说的能量层面机制,而属于记忆或注意层面的另一类现象,不应套用这条的解释。