Психоакустика. Громкость

19 Февраля в 20:16 4763 0


Громкость является важным признаком звукового сигнала и субъективным коррелятом его физической интенсивности. Как и другие характеристики деятельности слуховой системы, громкость зависит от частоты тонального стимула. Это иллюстрируется кривыми равной громкости, которые показывают, какова должна быть интенсивность тонов разной частоты, чтобы они обладали равной громкостью.

Для количественной оценки громкости при ряде психоакустических измерений используется сравнение с громкостью стандартного сигнала. В качестве стандартного сигнала обычно используется тон с частотой 1000 Гц.

Поэтому, за уровень громкости любого произвольного сигнала принимается уровень звукового давления этого произвольного сигнала, соответствующий уровню звукового давления равногромкого тона с частотой 1000 Гц. За единицу уровня громкости принимается фон. Так, если громкости данного звукового сигнала соответствует уровень равногромкого стандартного тона частотой 1000 Гц, равный 40 дБ, то уровень громкости оцениваемого сигнала равен 40 фонам.

Так, для равногромкого восприятия равного 40 фонам тонов 100 Гц, 3000 Гц и 12000 Гц их интенсивность должна составлять величины порядка 50дБ, 30 дБ и 70 дБ УЗД.

Кривые равной громкости (международный стандарт)
Кривые равной громкости (международный стандарт).
По оси абсцисс - частота стимулирующего тона в кГц; по оси ординат - интенивность тона в дБ. Параметр кривых (цифры над кривыми) - громкость в фонах

Разрешающая способность механизма оценки громкости звуковых сигналов определяется дифференциальными или разностными порогами по интенсивности (сокращенно - ДП). ДП могут характеризоваться абсолютной величиной минимального приращения параметра стимула ("ΔdS"), который может быть воспринят. Такую величину обозначают как абсолютное значение дифференциального порога или абсолютный дифференциальный порог.

В других случаях оценки ДП их выражают в относительных единицах: отношением минимально различимого приращения параметра стимула к его исходному значению, обычно - "ΔS/S", где "S" значение сигнала, на котором производятся измерения. Например, ДП по интенсивности может быть обозначен как ΔI (абсолютное значение ДП) или Δ1/1 (относительное значение ДП).

Для выражения относительного значения ДП по интенсивности в дБ используются выражения 10 lg(ΔdI/I). В среднем диапазоне слышимых частот и при средних уровнях интенсивности ДП по интенсивности - ДП - 10 lg[(ΔdI/I] - равен 0,3-0,7 дБ. ДП по интенсивности практически не зависит от частоты стимула, однако, существенно зависит от уровня звукового давления различаемых стимулов - при его возрастании ДП уменьшается.

Дифференциальные пороги по громкости и феномен выравнивания громкости
Дифференциальные пороги по громкости (а) и феномен выравнивания громкости (б).
На "а" по оси абсцисс - интенсивность звука, на которой производится измерение ДП; по оси ординат - значение ДП, сплошная линия -аппроксимация измерений (крестики). На "б" по оси абсцисс - измерения при трех нарастающих интенсивностях маскирующего шума в дБ (кружки, квадраты, треугольники), по оси ординат - громкость в дБ

Громкость существенно зависит и от ширины спектра звукового сигнала. При ширине полосы, не выходящей за пределы критической полосы, при средних интенсивностях стимула, громкость остается постоянной. Расширение спектра за пределы критической полосы приводит к падению громкости. Существенно влияют на громкость маскирующие шумы: на их фоне она оказывается меньше, чем в тишине.

Чем выше уровень маскирующего шума, тем быстрее растет громкость восприятия маскируемого звука при увеличении его интенсивности. Феномен ускоренного нарастания громкости звука при маскировке получил название выравнивания громкости (перевод с английского термина "recruitment", введенного в 1937 г. американским аудиологом Е.Фоулером). Оценка выравнивания громкости является значимым диагностическим критерием и наблюдается у больных при нарушении деятельности звуковоспринимающего аппарата улитки и без воздействия маскирующего шума.



Явление выравнивания громкости применяется также для формирования ряда тестов при оценке нарушений слуховой функции каждого из ушей. Один из этих тестов адресован обследованию одного из ушей и получил название монауральный баланс громкости. Сущность процедуры состоит в балансе восприятия громкости на одном ухе. Например, предъявляется тон какой-либо частоты комфортной надпороговой интенсивности (например, 30 дБ УЗД), который, по предыдущей аудиологической оценке, по своему значению соответствовал нормальному порогу слышимости.

Затем предъявляется тон другой частоты, такого уровня звукового давления, который должен быть по громкости примерно равен громкости первого, нормально воспринимаемого тона. В случае нарушения нормального восприятия громкости второго тона требуется изменение его интенсивности, чтобы уравнять его по громкости с первым тоном. Проведенная на разных частотах такая балансировка громкости позволяет оценить надпороговые нарушения в восприятии громкости, если таковые имеются.

Следующий тест с учетом оценки громкости получил название альтернативного бинаурального баланса громкости. Процедура выполнения этого теста абсолютно идентична первому тесту, за тем исключением, что один из тонов подается в одно ухо, а второй - в противоположное.

На основе феномена выравнивания громкости основан также тест, предложенный в 1949 г. американскими аудиологами Люшером и Цвислоцким и названный их именами (тест Люшера-Цвислоцкого). Одно время этот тест был достаточно популярен в аудиологической практике. При проведении этого теста вначале определяется ДП по интенсивности. Затем обследуемому дают слушать тон средней интенсивности (например, 40 дБ над порогом слышимости) с небольшой амплитудной модуляцией тона тоном более низкой частоты (т.е. амплитудномодулированный сигнал).

Задача состоит в определении появления ощущения обследуемым пульсирующего тона при возрастании глубины амплитудномодулированного сигнала. При обнаружении очень малых значений восприятия глубины амплитудной модуляции, вызывающей ощущение пульсации тона, ниже, чем ДП по интенсивности у нормального испытуемого, предполагают наличие феномена выравнивания громкости. Впоследствии было предложено несколько модификаций этого теста. Следует также указать, что, по данным некоторых исследований, обследования с помощью теста Люшера-Цвислоцкого и тестов баланса громкости дают идентичные результаты.

Прямым продолжением использования в аудиологической практике теста Люшера-Цвислоцкого явился тест, предложенный в 1952 году Джергером и получивший название теста SISI (Short Increment Sensitivity Index - индекс малых приростов интенсивности). В отличие от амплитудной модуляции, длящейся все время предъявления тонального сигнала, при SISI-тесте, по мере действия постоянного тона с интенсивностью порядка 20 дБ над порогом слышимости, вводится кратковременное нарастание интенсивности.

Параметры этого нарастания таковы: его амплитуда варьирует от 1 до 5 дБ, время нарастания и спада этого увеличения интенсивности - 50 мс, а длящаяся постоянная часть увеличения интенсивности - 200 мс. Обычная частота повторения инкремента - 1 раз в 5 сек. В зависимости от минимально определяемого значения амплитуды инкремента делают выводы о характере и степени нарушения слуховой функции.

Схема предъявления звукового сигнала при тесте SISI
Схема предъявления звукового сигнала при тесте SISI

Я.А. Альтман, Г. А. Таварткиладзе
Похожие статьи
  • 24.02.2013 36982 15
    Тональная пороговая аудиометрия

    Тональная пороговая аудиометрия осуществляется при помощи аудиометров, которые производятся многими фирмами и отличаются друг от друга по функциональным возможностям и по возможностям управления. В них предусмотрен набор частот 125, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, и 8000 Гц (в...

    Аудиология
  • 24.02.2013 24434 7
    Тимпанометрия

    Первые работы, посвященные тимпанометрии, содержали описание отдельных тимпанограмм, характерных для той или иной патологии (Terkildsen, Thomsen, 1959; Brooks, 1968; 1969). Позднее были разработаны классификации тимпанограмм, из которых наибольшее распространение получили взаимно дополняющие...

    Аудиология
  • 20.02.2013 7083 10
    Слуховые вызванные потенциалы. Часть 1

    Исследование этого класса реакций определяется возможностью неинвазивной (т.е. с поверхности черепа) регистрации суммарной электрической активности слуховых центров у человека и животных. В виду малой амллитуды реакций при таком способе регистрации и значительного уровня помех за счет других...

    Аудиология
показать еще
 
Оториноларингология