Ф.А. Джелдард

[СЕНСОРНЫЕ ШКАЛЫ: МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ШКАЛ]¹

Шкалы отношений встречаются во всех областях науки, они пред­ставляют и самые простые измерения, и наиболее изощренные. Общие измерения длины, веса, электрического сопротивления, скорости и плот­ности осуществляются по шкале отношений. Здесь существуют дейст­вительные нулевые точки. «Нулевая длина», «нулевой вес», «нулевая скорость» понятны для всех. Отнимите 1 дюйм из 1 дюйма, 5 фунтов из 5 фунтов и 10 миль/ч из 10 жиль/ч, и не будет никаких сомнений в ре­зультатах. Также не возникает сомнений, что 10 миль/ч — это дважды по 5 миль/ч и что 1 дюйм — это У, ₂ фута. Существование равных еди­ниц и действительной нулевой точки делает возможным сравнение отно­шений. В этом и заключается большое достоинство шкал отношений.

Если мы хотим точно охарактеризовать стимулы, то чаще всего пользуемся шкалой отношений — шкалой размера, веса, яркости и т.д. Но что можно сказать об ощущениях, вызываемых этими стимулами? Можно ли шкалировать ощущения? Да, если возможны «ощущаемые отношения». Что подразумевается под этим и как мы переходим от ощу­щений к шкале отношений?

Существует несколько способов шкалирования, главными среди них являются фракционирование, оценка отношения и оценка величины. Иногда все три метода дают приблизительно одни и те же результаты, и тем самым подтверждают друг друга.

При методе фракционирования испытуемому предъявляется эталон (стандарт) определенной интенсивности, который он должен сравнить с рядом слабых стимулов, пытаясь выбрать один, который, как ему кажет­ся, составляет простое отношение (дробь) с эталоном (обычно равен по-

¹ Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппенрейтер, М.Б.Ми-халевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 253-261.

Джелдард Ф.А. [Сенсорные шкалы: методы построения шкал] 57

ловине эталона). Допустим, что строится шкала отношений для громко­сти звука. Испытуемому предъявляют тон постоянной интенсивности и предлагают подобрать более тихий тон так, чтобы его громкость была равна половине громкости эталона. Эта процедура повторяется на разных уровнях интенсивности в широком диапазоне. Установки испытуемого представляют собой большое число интервалов, каждый из которых оце­нивается как отношение 1: 2. С их помощью можно построить шкалу. Это будет шкала отношений, которая содержит истинный нуль.

Какой вид будет иметь такая шкала, если ее поместить вдоль шка­лы физической интенсивности? Ответ можно получить, рассмотрев рис.1. Громкость — мера силы звукового ощущения, представлена в зависимо­сти от интенсивности стимула в децибелах (см. подпись к рис. 1). Уве­личение оценки громкости по мере увеличения интенсивности стимула изображено сплошной линией, названной «шкалой сонов». Сон — еди­ницы громкости. Один сон — громкость тона, частота которого равна 1000 Гц, а интенсивность — 40 дБ над абсолютным порогом. Два сона равны удвоенной громкости, три сона — утроенной громкости и т.д. Крутой участок кривой означает, что при высоких интенсивностях зву­ка громкость возрастает быстрее. По определению, один сон получают при тоне 40 дБ. Видно, что 2 сона имеют место при тоне 55, 7 сонов — при 60, 13 сонов — при 70, 25 сонов — при 80, 50 сонов — при 90 дБ над абсолютным порогом. При низких уровнях интенсивности звука мы должны сильно продвинуться по нашей логарифмической шкале физи­ческой энергии, чтобы получить незначительное возрастание громкости, но при высоких интенсивностях сравнительно небольшое увеличение энергии ведет к громадному изменению громкости. Указанные выше со­отношения получены эмпирически в результате тщательных эксперимен­тов. Для упрощения расчетов громкости было принято международное соглашение о том, что увеличение интенсивности на 10 дБ удваивает громкость. Итак, громкость звука, интенсивность которого равна 40 дБ, составляет 1 сон; 50 дБ — 2; 60 дБ — 4; 70 дБ —- 8 и т.д.

Прерывистая линия (рис. 1), названная шкалой «децибел», показы­вает, как увеличилась бы громкость, если бы выполнялся закон Фехнера, так как на горизонтальной оси отложены логарифмические единицы — децибел тоже является логарифмической единицей — интенсивность ощу­щения должна быть связана с ней линейно. Ясно видно большое расхож­дение между предсказаниями закона Фехнера и результатами измерений по методу фракционирования.

Второй метод — оценка отношения — связан с методом фракцио­нирования и поэтому может служить проверкой для него. Метод оценки отношения состоит в том, что испытуемому предъявляют два различных по интенсивности стимула и просят оценить кажущееся отношение меж­ду ними, например, составляет ли слабый звук по громкости ¹/₂ , ¹/₅, ⁴/₅ или какую-либо другую часть сильного звука. Такие субъективные оцен-

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

О 20 40 60 80 100

Рис. 1. Зависимость громкости от интенсивности звука: Ось абсцисс - интенсивность звука в децибелах над абсолютным по­рогом; ось ординат - громкость в сонах. При низких физических ин-тенсивностях оценка громкости (сплошная линия, названная «шкала в сонах») возрастает медленно, а при высоких - быстро. Мера физи­ческой интенсивности - децибел определяется как ¹/₁₀ log₁₀ Е₁/Е₀, где Е₁ - измеряемая акустическая энергия, Е₀ - энергия условного этало­на, взятого в качестве точки отсчета (обычно 0, 0002 дин/см², что при­близительно соответствует абсолютному слуховому порогу «среднего» молодого человека при частоте тона, равной 1000 Гц). Таким образом, децибелы изменяются по логарифмическому закону, 0 дБ соответствует интенсивность звука, равная порогу слышимости, 40 дБ - интенсив­ность звука в среднем учреждении, 60 дБ - интенсивность голосов во время разговора, 100 дБ - грохот в котельном цехе, 120 дБ - удар грома, а рев реактивных двигателей некоторых самолетов может дости­гать 160 дБ и более. Прерывистая линия, обозначенная как «шкала в децибелах», показывает, какой вид имела бы зависимость между гром­костью и физической интенсивностью, если бы выполнялся закон Фехнера, так как громкость дана в линейном масштабе, меняется по линейному закону, а интенсивность (децибелы) - по логарифмическому¹

ки возможны, если они не очень затруднительны. В действительности испытуемые вначале не очень уверены в правильности оценок, но скоро приобретают способность быстро оценивать отношения, и точность оце­нок показывает, что они могут служить ценным дополнением к методу фракционирования.

Частным случаем метода оценки отношения является метод посто­янной суммы. Два стимула, различные по интенсивности (или по другой характеристике), предъявляются одновременно или непосредственно один

¹ Woodworth R.S., Schlosberg H. Experimental psychology. N. Y.: Henry Holt, 1954. P. 239.

Джелдард Ф.А. [Сенсорные шкалы: методы построения шкал] 59

за другим, и наблюдатель должен оценить каждый в процентах от их сум­мы. Так, два расположенных рядом световых пятна сначала, когда их яркости кажутся различными, могут быть оценены как 70 и 30, а затем, но окончании уравнивания, как 50 и 50. Очевидно, что метод постоян­ной суммы есть метод оценки отношения, где оценки даются в процен­тах. Сказать, что два «слагаемых» в сумме составляют 100, — не значит скрыть существующие между ними отношения (7: 3; 1: 1).

Если сенсорная величина может быть разделена пополам или на четыре части, как это делается в методе фракционирования, и если мо­гут быть оценены отношения между двумя или более впечатлениями даже разных модальностей, то можно поставить вопрос, не существует ли более прямого способа оценки сенсорных уровней? Можно ли, например, отправляясь от некоторой точки, эталона, приписать числа другим ощу­щениям? Было предпринято много попыток решить этот вопрос, и теперь уже ясно не только то, что человек способен с известной точностью пря­мо оценивать величину ощущения, но и что с помощью метода оценки величины можно получить некоторые важные выводы, касающиеся от­ношений «стимул — ощущение».

В методе оценки величины используется более прямая процедура. Предположим, что мы хотим получить прямые оценки величины гром­кости и тем самым проверить результаты, полученные с помощью мето­да оценки отношения. Сначала мы предъявляем тон умеренной громкос­ти, например, равный 80 дБ, и сообщаем наблюдателю, что эта громкость является эталоном и должна быть оценена, например, 10 единицами (мо­дуль). Испытуемый должен численно оценивать относительную громкость всех последующих предъявляемых тонов, причем более слабым тонам должны быть приписаны числа меньше 10, а более громким — больше 10. Если переменный тон в четыре раза громче эталона, ему приписыва­ется 40, если он кажется вдвое слабее эталона, ему приписывается 5 и т.д. Экспериментатор не накладывает никаких ограничений на пределы оценок на обоих концах шкалы. Затем в случайном порядке испытуемому предъявляют большой ряд интенсивностей, выбранных заранее.

Результаты, полученные с помощью такого метода, хорошо соответ­ствуют результатам, полученным с помощью метода оценки отношений. На рис. 2 (верхняя кривая) показаны результаты решения обеих задач группой из 8 испытуемых. В этом опыте для оценки величины использо­вался максимальный модуль 100 — модуль не обязательно должен иметь «умеренную» интенсивность или быть «центральным» числом, — и ис­пытуемым предъявлялись для численной оценки 5 более слабых и дос­таточно удаленных друг от друга громкостей. При оценке отношения модуль был равен 1, а знаменатель дроби варьировал в зависимости от интенсивности тона. Нижняя кривая показывает, что во второй задаче была получена та же функция. А именно линии, соединяющие точки, имеют такой же наклон, когда модуль представлен наименьшей интен-

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 2. Сенсорные величины, полученные двумя методами на одной и той же группе испытуемых: Абсцисса - уровень звукового давления в децибелах. Верхняя прямая показывает оценку громкости, полученную методом оценки величины (левая ордината), и методом оценки отношения (правая ордината). Ниж­няя прямая показывает хорошее соответствие данных той же степенной функции (наклоны прямых точно совпадают), когда вместо модуля 100, использовавшегося в эксперименте, был выбран модуль 1. Кружочками и квадратиками обозначены результаты оценки величины, треугольни­ками - результаты оценки отношения¹

сивностью (1, 0 для звука в 60 дБ), а все оцениваемые интенсивности ока­зываются выше его.

Возможно, наиболее важным результатом экспериментов по оцен­ке величины является вывод, теперь уже достаточно убедительный, что для некоторых сенсорных характеристик равные отношения между сти­мулами приводят к равным отношениям между ощущениями. Чтобы понять смысл этого утверждения, достаточно взглянуть на рис. 2. Заме­тим, что на ординате отложены значения в логарифмических единицах, т.е. расстояния от 1 до 10 равны расстоянию от 10 до 100. Абсцисса так­же является логарифмической шкалой, так как сам децибел является логарифмической единицей. Если изображенная на графике зависимость между двумя логарифмическими переменными выражается прямой ли-

^! Стивене С.С. // Американский журнал психологии. 1956. Т. 59. С. 19.

Джелдард Ф.А. [Сенсорные шкалы; методы построения шкал]

нией, то мы знаем, что имеем дело со степенной функцией. Такая функ­ция представлена (рис. 2); она была получена при многих других изме­рениях сенсорных величин.

<...> Все сказанное позволяет заключить, что в психологии, как и в физических науках, мы можем точно измерять наши феномены, если только признаем основные требования к шкалам и к единицам измере­ния. Многие меры, особенно в области ощущений и восприятий, являют­ся психофизическими, так как они определяются характеристиками сти­мула. Другие меры, в которых такие свойства стимулов менее очевидны, являются просто психометрическими, содержащими только отношения между психическими феноменами. Во всех случаях шкала измерений будет более полезной, если это шкала отношений, а не шкала порядка, интервалов или номинальная.