В разделе экспериментальной психологии, сосредоточенном на чувствах , ощущениях и восприятии , который называется психофизикой , едва заметное различие или JND — это величина, на которую что-то должно измениться, чтобы различие стало заметным, обнаруживаемым по крайней мере в половине случаев. [1] Этот предел также известен как предел различия , порог различия или наименьшее заметное различие . [2]
Для многих сенсорных модальностей, в широком диапазоне величин стимула, достаточно далеком от верхнего и нижнего пределов восприятия, «JND» является фиксированной пропорцией референтного сенсорного уровня, и поэтому отношение JND/референт примерно постоянно (то есть JND является постоянной пропорцией/процентом референтного уровня). Измеряя в физических единицах, мы имеем:
где — исходная интенсивность конкретной стимуляции, — дополнение к ней, необходимое для того, чтобы изменение было воспринято ( JND ), а k — константа. Это правило было впервые открыто Эрнстом Генрихом Вебером (1795–1878), анатомом и физиологом, в экспериментах по порогам восприятия поднимаемых тяжестей. Теоретическое обоснование (не общепринятое) впоследствии было предоставлено Густавом Фехнером , поэтому правило известно либо как закон Вебера, либо как закон Вебера–Фехнера ; константа k называется константой Вебера . Это верно, по крайней мере, в хорошем приближении, для многих, но не для всех сенсорных измерений, например, яркости света, интенсивности и высоты звука. Однако это неверно для длины волны света. Стэнли Смит Стивенс утверждал, что это будет справедливо только для того, что он назвал протетическими сенсорными континуумами , где изменение входного сигнала принимает форму увеличения интенсивности или чего-то очевидно аналогичного; это не будет справедливо для метатетических континуумов, где изменение ввода производит качественное, а не количественное изменение восприятия. Стивенс разработал свой собственный закон, называемый законом степени Стивенса , который возводит стимул в постоянную мощность, одновременно, как и Вебер, умножая его на постоянный коэффициент для достижения воспринимаемого стимула.
JND — это статистическая, а не точная величина: от испытания к испытанию разница, которую замечает данный человек, будет несколько различаться, и поэтому необходимо провести много испытаний, чтобы определить порог. Обычно сообщаемое JND — это разница, которую человек замечает в 50% испытаний. Если используется другая пропорция, это следует включить в описание — например, можно указать значение «75% JND».
Современные подходы к психофизике, например, теория обнаружения сигнала , подразумевают, что наблюдаемая JND, даже в этом статистическом смысле, не является абсолютной величиной, а будет зависеть от ситуативных и мотивационных, а также перцептивных факторов. Например, когда исследователь мигает очень тусклым светом, участник может сообщить, что видел его в некоторых испытаниях, но не в других.
Формула JND имеет объективную интерпретацию (подразумеваемую в начале этой записи) как несоответствие между уровнями предъявленного стимула, которое обнаруживается в 50% случаев конкретной наблюдаемой реакцией, [3] а не то, что субъективно «замечено» или как разница в величинах сознательно переживаемых «ощущений». Это 50%-ное различимое несоответствие может использоваться как универсальная единица измерения психологического расстояния уровня признака в объекте или ситуации и внутренний стандарт сравнения в памяти, такой как «шаблон» для категории или «норма» распознавания. [4] Расстояния от нормы, масштабированные JND, могут быть объединены между наблюдаемыми и предполагаемыми психофизическими функциями для создания диагностики среди предполагаемых информационно-преобразующих (ментальных) процессов, опосредующих наблюдаемые количественные суждения. [5]
В музыкальном производстве единичное изменение свойства звука, которое ниже JND, не влияет на восприятие звука. Для амплитуды JND для людей составляет около 1 дБ . [6] [7]
JND для тона зависит от частотного содержания тона. Ниже 500 Гц JND составляет около 3 Гц для синусоидальных волн; выше 1000 Гц JND для синусоидальных волн составляет около 0,6% (около 10 центов ). [8]
JND обычно проверяется путем воспроизведения двух тонов в быстрой последовательности, при этом слушателя спрашивают, есть ли разница в их высоте. [9] JND становится меньше, если два тона воспроизводятся одновременно , так как слушатель тогда может различать частоты биений . Общее количество воспринимаемых шагов высоты тона в диапазоне человеческого слуха составляет около 1400; общее количество нот в равномерно темперированной гамме, от 16 до 16 000 Гц, составляет 120. [9]
Анализ JND часто встречается как в музыке, так и в речи, причем эти два понятия связаны и пересекаются в анализе речевой просодии (т. е. мелодии речи). Хотя несколько исследований показали, что JND для тонов (не обязательно синусоидальных волн) обычно может находиться между 5 и 9 полутонами (ST), небольшой процент людей демонстрирует точность между четвертью и половиной ST. [10] Хотя JND варьируется в зависимости от тестируемого диапазона частот, было показано, что JND для лучших исполнителей на частоте около 1 кГц значительно ниже 1 Гц (т. е. менее десятой доли процента). [11] [12] [13] Однако важно осознавать роль, которую играет критическая полоса пропускания при выполнении такого рода анализа. [12]
При анализе мелодии речи, а не музыкальных тонов, точность снижается. Это неудивительно, учитывая, что речь не остается в фиксированных интервалах, как это делают тоны в музыке. Йохан 'т Харт (1981) обнаружил, что JND для речи в среднем составляет от 1 до 2 ST, но пришел к выводу, что «только различия более чем в 3 полутона играют роль в коммуникативных ситуациях». [14]
Обратите внимание, что, учитывая логарифмические характеристики Гц, результаты восприятия музыки и речи следует выражать не в Гц, а в процентах или в ST (5 Гц между 20 и 25 Гц сильно отличаются от 5 Гц между 2000 и 2005 Гц, но увеличение примерно на 18,9% или 3 полутона воспринимается как разница того же размера, независимо от того, начинается ли она с 20 Гц или с 2000 Гц).
Закон Вебера имеет важные приложения в маркетинге . Производители и маркетологи стремятся определить соответствующий JND для своих продуктов по двум совершенно разным причинам:
Когда дело доходит до усовершенствований продукта, маркетологи очень хотят соответствовать или превышать порог дифференциации потребителя; то есть они хотят, чтобы потребители легко воспринимали любые улучшения, сделанные в исходных продуктах. Маркетологи используют JND для определения объема улучшений, которые они должны внести в свои продукты. Меньше JND — это напрасная трата усилий, потому что улучшение не будет воспринято; больше JND — это снова расточительство, потому что это снижает уровень повторных продаж. С другой стороны, когда дело доходит до повышения цен, меньше JND желательно, потому что потребители вряд ли заметят это.
Закон Вебера используется в тактильных устройствах и роботизированных приложениях. Приложение надлежащего количества силы к человеку-оператору является критическим аспектом во взаимодействиях человека и робота и сценариях телеуправления. Это может значительно улучшить производительность пользователя при выполнении задачи. [15]
