Andrzej Klawiter Anna Preis SŁYSZEĆ CZŁAPIĄCEGO GRUBASA o tym, jak posługujemy się słuchem w życiu codziennym Jan Baptysta Grenuille, bohater Pachnidła, rozpoznawał i organizował swój świat kierując się tym, co wywąchał. Czy ta literacka wizja jest li tylko wytworem fantazji pisarza? Czy może w wyobrażeniach artysty kryje się przeczucie, że nie tylko widzenie decyduje o tym jak porządkujemy nasze otoczenie i że można wyobrazić sobie istotę, która klasyfikuje to, co ją otacza polegając przede wszystkim na danych węchowych? Choć jest to dziwaczne w przypadku człowieka, to tracimy poczucie dziwności, gdy rozważymy świat psa. Porusza się on wśród przedmiotów, które rozpoznaje głównie węchem i słuchem. Stąd niedaleko już do wyobrażenia istoty inteligentniejszej niż pies, która zdobywa informacje o otoczeniu dając prymat bądź to danym węchowym bądź to danym słuchowym. Nie zamierzamy brnąć dalej w tę fantazję. Postaramy się pokazać, że ludzki słuch pełni takie same funkcje jak wzrok. Argumentujemy, że posługując się nim potrafimy dowiedzieć się zdumiewająco dużo o tym, co dzieje się wokół nas. Możemy więc usłyszeć a nie tylko zobaczyć człapiącego grubasa i ustalić, czy zmierza on w naszym kierunku, czy też się od nas oddala. Zanim pokażemy jak przebiega takie słyszenie, porównamy tradycyjne ujęcia widzenia i słyszenia. Świat słyszany a świat widziany W życiu codziennym jesteśmy niewiernymi Tomaszami. Uznajemy za realnie istniejące to tylko, co daje się zobaczyć, czego można dotknąć lub w inny sposób doświadczyć. Najbardziej wierzymy świadectwu wzroku, wszak to jego używamy do rozpoznawania osób i przedmiotów potrzebnych do życia nam i naszym bliskim. Jesteśmy wzrokowcami, czyli istotami, które penetrują otoczenie polegając przede wszystkim na tym, co możemy zobaczyć. Prymat przyznawany widzeniu sprawia, że pozostałe systemy percepcyjne 1
traktujemy jako pomocnicze, dostarczające danych potwierdzających, dopełniających lub dekorujących elementy wzrokowego obrazu świata. Wzrokowiec to jednak tylko szczególny typ organizmu. W świecie zwierząt występują bowiem dotykowce, węchowce czy słuchowce, czyli organizmy, które podstawową informację o otoczeniu zbierają za pośrednictwem dotyku, węchu czy słuchu. Są też zwierzęta bardziej egzotyczne, np. sonarowce (delfin, nietoperz) czerpiące informację o otoczeniu z fal ultradźwiękowych, czy elektrolokatory (ryby elektryczne), identyfikujące obiekty na podstawie zakłóceń wytwarzanego przez nie pola elektrycznego. We wszystkich tych przypadkach, świat zewnętrzny poznawany jest za pomocą systemów innych niż wzrokowy. Rozważmy przykład słuchowca, czyli zwierzęcia dla którego słuch jest tak ważny jak dla nas wzrok. Oto puszczyk mszarny, duży drapieżnik z rzędu sów, mający świetny wzrok i słuch. Podczas zimy, kiedy tereny, na których poluje przykryte są śniegiem puszczyk traci z pola widzenia swój pokarm, czyli niewielkie gryzonie, które żerują ukryte pod kilkudziesięciocentymetrową warstwą śniegu. Nawet sokoli wzrok nie pozwoliłby dostrzec tych małych ssaków biegających korytarzami, które wydrążyły w śniegu. I właśnie wtedy puszczyk mszarny ujawnia swoją naturę słuchowca. Jego system słuchowy bezbłędnie lokalizuje gryzonia, a sam puszczyk spada dokładnie w wysłyszane miejsce i zanurza w śnieg swe pazury, by chwycić w nie nieświadomą niebezpieczeństwa ofiarę.
3
Fotograficzna dokumentacja zimowego polowania puszczyka mszarnego. Zdjęcie (1) ukazuje puszczyka, który usłyszał chrobot dobywający się spod śniegu i leci do wysłyszanego miejsca. Na kolejnym, widzimy ptaka, który właśnie zanurza się w śniegu (2). Chwytając równowagę i ofiarę w pazury puszczyk bacznie rozgląda się wokoło (3). Kiedy znów zrywa się do lotu, widoczne u dołu kończyny to tylne łapy schwytanej ofiary (4). Co wspólnego ma opis zimowych polowań puszczyka mszarnego z tym jak my, ludzie, posługujemy się słuchem? Bardzo wiele. Podstawową formą słyszenia jest bowiem słyszenie naturalne, którego zadaniem jest dostarczenie informacji o tym, co dzieje się wokół organizmu, niezależnie od tego, czy organizmem tym jest puszczyk, czy człowiek. Słuch potrzebny był i jest przede wszystkim do śledzenia tego, co dzieje się w otoczeniu. Pomaga w lokalizowaniu obiektów wytwarzających dźwięki (podobnie jak wzrok pomaga w lokalizowaniu obiektów odbijających światło), umożliwia ustalenie sposobu ich
przemieszczania się (kierunek ruchu, prędkość, przyspieszenie), pozwala oszacować ich masę, kształt, rodzaj tworzywa, z którego są zrobione i wiele, wiele innych cech. Zauważmy jak zdecydowanie takie podejście do słyszenia różni się od potocznego jego pojmowania, a także od ujęć spotykanych w podręcznikach z psychologii słyszenia. Ich autorzy twierdzą, że słyszenie to proces percepcji dźwięku, polegający na odbieraniu docierających do uszu fal akustycznych i rozpoznawaniu ich jako dźwięków o określonej głośności, wysokości oraz barwie. 1 Pogląd taki prowadzi jednak do nienaturalnego rozszczepienia naszego świata. Zamiast jednego, który i widzimy i słyszymy pojawiają się dwa: świat wzrokowy, zawierający zwykłe solidne przedmioty, mające kształt, wielkość i barwę oraz świat słuchowy, wypełniony dźwiękami, czyli ulotnymi, niedostępnymi dla oka drganiami rozchodzącymi się w powietrzu, które rozróżniamy przede wszystkim ze względu na ich głośność, wysokość i barwę. Pominiemy tu analizę słabości takiego ujęcia słyszenia 2 i dodamy jedynie, że jego nietrafność bierze się z pomieszania cech obiektu, jakim jest nośnik informacji (fala świetlna czy fala akustyczna) z cechami obiektu, którego ta informacja dotyczy. Błędu takiego nie popełniają badacze widzenia, którzy przecież nie twierdzą, że widzimy światło, lecz starają się dociec, w jaki sposób wzrokowy system percepcyjny wydobywa ze światła odbitego od powierzchni przedmiotów informacje o ich kształcie, wielkości, barwie, fakturze powierzchni itp. Uważamy, że tak samo trzeba badać i wyjaśniać proces słyszenia. Przyjmujemy, że fala akustyczna podobnie jak światło niesie informację o przedmiocie, który wygenerował ten sygnał, np. kiedy toczył się po podłożu. System słuchowy odbiera tę falę i wydobywa z niej informację o tym że duży kulisty obiekt toczy się powoli w kierunku nasłuchującego organizmu. Łatwo zauważyć, że dane te mają dla słuchającego istotne znaczenie, gdyż odebrawszy je może oszacować masę, kształt, prędkość i trajektorię poruszającego się przedmiotu. To z kolei pozwoli mu zdecydować czy uskoczyć w bok, aby uniknąć zmiażdżenia, czy też stać spokojnie, gdyż słyszy, że obiekt przetacza się w 1 Pogląd ten znaleźć np. można w podręczniku B.C.J. Moore'a Wprowadzenie do psychologii słyszenia, Warszawa-Poznań, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999 2 Omówione jest to w naszym artykule Percepcja słuchowa przedmiotów. Szkic teorii i jej testowanie, Kolokwia Psychologiczne, tom 14, Neuronauka, Wydawnictwo Instytutu Psychologii PAN, Warszawa 2006 a także w artykule Andrzeja Klawitera O słyszeniu przedmiotów, Poznańskie Studia z Filozofii Humanistyki, 5(18), 1999 5
bezpiecznej odległości. Odrzucając pogląd, że słyszymy dźwięki, unikamy niepożądanego podziału na dwa odrębne światy, w których mielibyśmy przebywać (niekiedy jednocześnie!) za sprawą naszych systemów percepcyjnych. Zamiast wzrokowego przebywania w świecie widzialnych lecz niesłyszalnych przedmiotów oraz słuchowego pobytu w świecie słyszalnych lecz niewidzialnych dźwięków powracamy do wspólnego świata przedmiotów, których własności oraz zachowanie rozpoznajemy korzystając z dostępnych nam systemów percepcyjnych: wzrokowego, słuchowego, dotykowego a także smakowego i węchowego. Gdybyśmy byli wyposażeni w inne systemy percepcyjne (sonarowy, elektrolokacyjny, itp.) i tak używalibyśmy ich do rozpoznawnia obiektów w otoczeniu. Spróbujmy nieco bliżej opisać działanie ludzkiego systemu słuchowego. Jak posługujemy się słuchem? Tradycyjne ujęcie słyszenia miałoby gdyby było trafne istotną zaletę. Dla jego zwolennika nie ma znaczenia czy słuch używany jest do rozpoznawania cech przedmiotów w otoczeniu (ich ruchowego wizerunku ), czy do rozpoznawania co mówi nasz rozmówca, czy wreszcie do odbioru muzyki. Uważa on bowiem, że wszelkie odmiany słyszenia dadzą się sprowadzić do tego samego mechanizmu, polegającego na odbieraniu fali akustycznej i rozpoznawaniu jej własności. Koncepcja taka jest rzeczywiście elegencka, jej wadą jest jednak to, że podciągając procesy słyszenia pod jeden schemat upraszcza je nadmiernie i sprowadza je wszystkie do jednej fazy przetwarzania informacji słuchowej, nie dostrzegając, że są jeszcze następne. My twierdzimy, że system słuchowy wykorzystywany jest na różne sposoby i dla różnych celów. Choć więc u jego podstaw leży odbiór i obróbka fali dźwiękowej, to jego działanie usprawnia nasze funkcjonowanie w naturalnym otoczeniu (słyszenie naturalne), umożliwia zainicjowanie procesu rozumienia rodzimego języka (słyszenie mowy) a także uchwycenie abstrakcyjnych struktur w złożonych, przestrzennoczasowych kompleksach dźwiękowych (słyszenie muzyki). Wyróżniamy więc trzy, wskazane wyżej, podstawowe odmiany słyszenia. Ta pierwsza słyszenie naturalne wymaga trójpoziomowego procesu przetwarzania informacji słuchowej. W dwóch pozostałych przypadkach przetwarzanie informacji słuchowej jest zubożone, czyli przebiega na jednym lub dwóch poziomach, a to dlatego, że jest to tylko wstęp do dalszych procesów, które nie mają już charakteru słuchowego. Zauważmy, że rozumienie mowy wymaga sprawnego słuchu lecz nie wystarcza to do wydobycia zawartej w dźwiękach treści (znaczenia). Aby ją uchwycić trzeba wykroczyć poza akustyczne cechy sygnałów dźwiękowych i rozpocząć
kolejny proces przetwarzania zupełnie innej informacji. Tu naszkicujemy tylko model słyszenia naturalnego. Zanim to jednak uczynimy przedstawmy schematycznie odmiany słyszenia. Wyróżnione tu podstawowe odmiany słyszenia reprezentują różne sposoby posługiwania się słuchem i chociaż zaczynają się od tego samego procesu słyszenia elementarnego to następne procesy są już odmienne. Słyszenie naturalne wydobywa cechy przedmiotów w otoczeniu, słyszenie mowy wydobywa treści komunikatów, a słyszenie muzyki odsłania abstrakcyjne struktury w konkretnych kompleksach dźwiękowych. Słyszenie naturalne Aby zrozumieć, na czym polega słyszenie naturalne, należy najpierw ustalić zasady działania systemu słuchowego, następnie na ich podstawie - odtworzyć zasadnicze stadia procesu przetwarzania informacji słuchowej. W realizacji tego zadania skorzystamy z inspiracji, jakie zaczerpnęliśmy z teorii widzenia Davida Marra (Vision, 1982). Poprzestaniemy tu na wyliczeniu tych zasad oraz wymienieniu stadiów przetwarzania informacji słuchowej. Ich bliższa charakterystyka wymagałaby znacznie obszerniejszego opracowania. 7
Zasady funkcjonowania słuchowego systemu percepcyjnego Proponowane przez nas ujęcie słyszenia opiera się na nastepujących zasadach: Zasada funkcjonowania jak słuchowiec: słuch umożliwia podobnie jak inne modalności percepcyjne - pozyskiwanie informacji o cechach obiektów znajdujących się w otoczeniu. Zasada ta pozwala na badanie działania systemu słuchowego w niezakłóconej postaci, a więc w warunkach, w których pomija się interakcje z innymi systemami percepcyjnymi. Istotę, która swoje przetrwanie zawdzięcza słuchowi nazywamy słuchowcem. Stosunkowo łatwo wskazać organizmy, które w wysokim stopniu posiadają cechy słuchowca. Są to, przykładowo, sowa płomykówka, puszczyk mszarny czy posługujący się echolokacją nietoperz. Te, a także inne zwierzęta, posługują się słuchem, aby rozpoznać pożywienie (sowy lokalizują w ten sposób gryzonie, którymi się żywią; nietoperze lokalizują tak owady), partnera (tzw. fonotaksja u samic świerszcza) czy drapieżnika, przed którym trzeba umknąć. Istota, dla której obiekty świata zewnętrznego dostępne są przede wszystkim poprzez dane słuchowe, korzysta z nich tak, że uwagę koncentruje nie na samych tych danych, lecz na cechach obiektu. Zasada tworzenia słuchowego wizerunku przedmiotu: nośnikiem informacji o przedmiocie jest sygnał akustyczny wytworzony podczas ruchu przedmiotu. Struktura tego sygnału, tzw. charakterystyka akustyczna, stanowi podstawę słuchowego wizerunku przedmiotu. Zasada ta stwierdza, że słuch, podobnie jak wzrok, dostarcza nam pewnej bazowej charakterystyki przedmiotu. Podczas kiedy w przypadku widzenia na charakterystykę tę składają się zwykle informacje o kształcie, wielkości i barwie przedmiotu, to w przypadku słyszenia są to przede wszystkim informacje o jego ruchu, stanowiące swoisty ruchowy wizerunek przedmiotu. Pozwalają one ustalić, czy przedmiot zbliża się, czy oddala, z jaką prędkością się porusza itp. Postulujemy, że słuch, traktowany zgodnie z pierwszą zasadą jako naczelna modalność percepcyjna, jest w stanie wytworzyć całościowy, słuchowy obraz przedmiotu. Aby uniknąć zbyt natrętnych skojarzeń z działaniem wzroku, zastąpiliśmy słowo 'obraz' rzadziej używanym, choć również odsyłającym do widzenia, słowem 'wizerunek'. Uważamy, że system słuchowy również potrafi wytworzyć całościowy wizerunek przedmiotu. Poszczególne własności, identyfikowane za pośrednictwem słuchu, włączane są do takiego wizerunku. Podczas kiedy obraz wzrokowy służy do rozpoznawania statycznych cech przedmiotu, takich jak kształt, wielkość czy barwa, to wizerunek słuchowy w pierwszej
kolejności dostarcza danych o cechach dynamicznych, takich jak prędkość, przyspieszenie, kierunek poruszania się przedmiotu itp. Idea hierarchicznej organizacji informacji słuchowej: wydobycie cech przedmiotu z jego charakterystyki akustycznej wymaga wielopoziomowego procesu przetwarzania informacji. Zasada ta (wzorowana na Marr'a podejściu do widzenia) głosi, iż odtworzenie słuchowego wizerunku przedmiotu odbywa się podczas wieloetapowego przetwarzania informacji słuchowej. Informacji tej nie da się uzyskać za jednym zamachem. Jako słuchacze mamy zazwyczaj wrażenie, że od razu, niejako bezpośrednio, rozpoznajemy, że ktoś do nas podbiega lub że tłucze się szklana butelka. W rzeczywistości, jest to rezultat kilkuetapowej obróbki materiału dźwiękowego. Twierdzimy, że wydobycie z fali akustycznej informacji o odległym przedmiocie wymaga złożonych operacji, które rozłożone są na etapy. Pierwszy etap polega na rozpoznaniu struktury materiału dźwiękowego, który dotarł bezpośrednio do ucha, kolejne natomiast wykraczają poza bodziec akustyczny Drugi umożliwia rozpoznanie otoczenia przestrzennego słuchacza, a zadaniem trzeciego jest ustalenie wizerunku słuchowego oddalonego od słuchacza przedmiotu. Procesy realizowane na poszczególnych etapach przebiegają poza świadomością słuchowca; tym, co uświadomione, jest ich finalny efekt, czyli słyszenie przedmiotu i rozpoznawanie jego cech. Omówimy teraz krótko podstawowe etapy percepcji słuchowej. Stadia słyszenia naturalnego Nawiązując do teorii widzenia Marra (1982), proponujemy, aby przyjąć, że słyszenie naturalne przebiega na trzech, realizowanych kolejno, poziomach. Są to: słyszenie akustyczne, słyszenie przestrzeni oraz słyszenie przedmiotu. Słyszenie akustyczne Słyszenie akustyczne polega na identyfikowaniu akustycznych cech sygnału dźwiękowego. Klasyczne ujęcie słyszenia nie wykracza poza ten poziom, ograniczając się do projektowania i stosowania niekiedy bardzo wyrafinowanych metod analizy materiału dźwiękowego, w nadziei, że wystarczą one do wyjaśnienia, na czym polega proces percepcji słuchowej. To, czego nie da się włączyć do słyszenia akustycznego, traktowane jest jako informacja pozasłuchowa. W latach 70. XX wieku pojawiła się koncepcja tzw. strumieni słuchowych (Bregman, Auditory Scene Analysis, 1990), która w istotny sposób wzbogaciła klasyczne ujęcie słyszenia. Zachowuje ona jednak podstawowe cechy tego podejścia, uznając, że słyszenie to proces ograniczony do rozpoznawania cech struktur dźwiękowych. 9
Uwzględnienie koncepcji Bregmana sprawia, iż w obrębie słyszenia akustycznego wyróżnić trzeba dwa subpoziomy. Pierwszy z nich to słyszenie elementarne, drugi to zaproponowane przez niego słyszenie scen słuchowych. Tak rozumiany proces słyszenia akustycznego rozpatrywany jest zwykle jako jednouszny, powiedzieć zatem można, że istota realizująca słyszenie akustyczne to jednouszny odpowiednik mitycznego cyklopa. Słyszenie akustyczne: identyfikacja cech sygnału dźwiękowego Słyszenie przestrzeni Opis słyszenia akustycznego jest zbyt wyidealizowany, aby można go było odnieść do realnych organizmów biologicznych. Narysowana wyżej istota, słuchowiec jednouszny nie potrafi lokalizować źródeł dźwięku. Aby rozpoznawać położenie przedmiotów w otoczeniu, trzeba mieć dwoje uszu 3. Uwzględnienie tego prowadzi do wyróżnienia drugiego poziomu przetwarzania informacji słuchowej słyszenia przestrzeni. Na tym poziomie system słuchowy oblicza" (m.in. na podstawie różnic w czasie oraz w natężeniu sygnału docierającego do jednego i do drugiego ucha) odległość oraz położenie źródła dźwięku względem perceptora. Dwoje uszu pełni zatem analogiczną rolę jak dwoje oczu, a słyszenie przestrzeni odpowiada poziomowi dwuipółwymiarowego szkicu z koncepcji Marra. 3 Dokładniejszy opis mechanizmu słyszenia pokazałby, że także dźwięk monofoniczny zawiera wskazówki przestrzenne. Dla prostoty rozważań pomijamy jednak tę kwestię.
Procesy przebiegające na tym poziomie ilustruje taki oto szkic. Słyszenie przestrzeni: słuchowe rozpoznanie położenia i odległości źródła dźwięku. Słyszenie przedmiotu Po zlokalizowaniu źródła dźwięku rozpoczyna się proces ustalania wizerunku słuchowego przedmiotu. Wizerunek ten powstaje na trzecim poziomie przetwarzania informacji słuchowej, a jego rdzeń stanowi charakterystyka ruchowa przedmiotu. Jej rozpoznanie dostarcza informacji o prędkości, przyspieszeniu, kierunku ruchu, a także o sposobie poruszania się (toczenie, kroczenie, przesuwanie itp.) przedmiotu. Poza charakterystyką ruchową słuchowiec jest w stanie ustalić także inne cechy przedmiotu. Może więc oszacować jego kształt, masę, wewnętrzną strukturę, stan skupienia itp. Istotę procesów z trzeciego poziomu słyszenia obrazuje poniższa ilustracja. Słyszenie przedmiotu: rozpoznanie jego ruchowej charakterystyki 11
Już nawet ta zgrubna charakterystyka pozwala dostrzec na czym polega słyszenie naturalne. Przedstawiony tu model wyjaśnia dlaczego słyszenie człapiącego tłuściocha to jeden, wielopoziomowy proces percepcji słuchowej, a nie dwa procesy: percepcja dźwięku oraz nadbudowana nad nią pozasłuchowa procedura nadawania tym dźwiękom semantycznego znaczenia. Jak zaznaczylismy, proponowane przez nas podejście zainspirowane zostało teorią widzenia Davida Marra. Zestawmy zatem obydwa ujęcia w poglądowej tabeli. Tabela 1. Poziomy przetwarzania informacji wzrokowej i informacji słuchowej Poziomy przetwarzania informacji wzrokowej według Marra Pierwotny szkic Dwuipółwymiarowy szkic Trójwymiarowy model kształtu przedmiotu Poziomy przetwarzania informacji słuchowej Słyszenie akustyczne Schematyczna struktura strumienia słuchowego Słyszenie przestrzeni Położenie i odległość źródła dźwięku Słyszenie przedmiotu Ruchowa charakterystyka przedmiotu Podsumowanie Otoczenie, w jakim żyjemy, prezentuje się nam przede wszystkim we własnościach wzrokowych. Je też skłonni jesteśmy traktować jako podstawowe kryteria percepcyjnego wyróżniania przedmiotów. Wyrażenie 'percypowany przedmiot' jest więc zazwyczaj utożsamiane ze zwrotem 'widziany przedmiot'. Model słyszenia, jaki proponujemy pokazuje, że zwrot 'słyszany przedmiot' ma sens literalny, a nie metaforyczny. Kiedy słyszymy przedmiot, to słuch informuje nas o jego własnościach i o tym, co się z nim dzieje. Na zakończenie dodajmy, że współautorka niniejszego tekstu, wraz z członkami swojego zespołu, prowadziła i prowadzi eksperymenty, których celem jest testowanie poszczególnych składników zaprezentowanego tu modelu słyszenia naturalnego.