Абсолютный порог слышимости

редактировать

минимальный уровень звука, который может слышать средний человек

Абсолютный порог слышимости(ATH) - это минимальный уровень звука чистого тона, который обычное человеческое ухо с нормальным слухом не может слышать ни на одном другом звук присутствует. Абсолютный порог относится к звуку, который может просто слышать организм. Абсолютный порог не является дискретной точкой и поэтому классифицируется как точка, в которой звук вызывает реакцию в определенном процентном соотношении времени. Это также известно как слуховой порог.

Порог слышимости обычно обозначается как RMS звуковое давление из 20 микропаскалей, то есть 0 дБ SPL, соответствующий интенсивности звука, равной 0,98 пВт / м при 1 атмосфере и 25 ° C. Это примерно самый тихий звук, который молодой человек с неповрежденным слухом может уловить на частоте 1000 Гц. Порог слышимости зависит от частоты, и было показано, что чувствительность уха лучше всего на частотах от 2 кГц до 5 кГц, где порог достигает всего -9 дБ SPL.

Пороги слуха у мужчин (M) и женщин (W) в возрасте от 20 до 60 лет

Содержание

1 Психофизические методы измерения пороговых значений
- 1.1 Классические методы
- 1.2 Модифицированные классические методы
- 1.3 Методы принудительного выбора
- 1.4 Адаптивные методы
  - 1.4.1 Лестничные методы (методы вверх-вниз)
  - 1.4.2 Метод отслеживания Бекеши
2 Эффект гистерезиса
3 Психометрическая функция абсолютного порога слышимости
4 Минимальное звуковое поле и минимальное звуковое давление
5 Временное суммирование
6 См. Также
7 Ссылки
8 Внешние ссылки

Психофизические методы измерения пороговых значений

Измерение абсолютный порог слышимости дает основную информацию о нашей слуховой системе. Инструменты, используемые для сбора такой информации, называются психофизическими методами. С их помощью измеряется восприятие физического стимула (звука) и наша психологическая реакция на звук.

Абсолютный порог измеряется несколькими психофизическими методами. Они различаются, но некоторые аспекты идентичны. Во-первых, тест определяет стимул и указывает, как испытуемый должен реагировать. Тест представляет слушателю звук и манипулирует уровнем стимула по заранее заданному шаблону. Абсолютный порог определяется статистически, часто как среднее значение всех полученных порогов слышимости.

Некоторые процедуры используют серию испытаний, при этом каждое испытание использует парадигму «одноинтервал» «да» / «нет». Это означает, что звук может присутствовать или отсутствовать в одном интервале, и слушатель должен сказать, думал ли он, что стимул присутствует. Когда интервал не содержит стимула, это называется «пробой».

Классические методы

Классические методы восходят к 19 веку и впервые были описаны Густавом Теодором Фехнер в своей работе «Элементы психофизики». Для проверки восприятия стимула субъектом традиционно используются три метода: метод пределов, метод постоянных стимулов и метод настройки.

Метод пределов: В методе пределов тестер контролирует уровень раздражителей. Используется одноинтервальная парадигма «да / нет», но испытаний по улову нет.

Испытание использует несколько серий нисходящих и восходящих прогонов.

Испытание начинается с нисходящего прогона, где стимул представлен в уровень значительно выше ожидаемого порога. Когда субъект правильно реагирует на раздражитель, уровень интенсивности звука уменьшается на определенную величину и воспроизводится снова. Тот же паттерн повторяется до тех пор, пока субъект не перестанет реагировать на стимулы, после чего нисходящий бег заканчивается.

В восходящем беге, который следует после, стимул сначала предъявляется значительно ниже порогового значения, а затем постепенно увеличивается на два. децибел с шагом (дБ), пока объект не ответит. Серия нисходящих и восходящих прогонов в методе пределов Поскольку нет четких границ для «слышать» и «не слышать», порог для каждого прогона определяется как средняя точка между последним слышимым и первым неслышным уровнями.

Абсолютный порог слышимости субъекта рассчитывается как среднее значение всех полученных пороговых значений как в восходящем, так и в нисходящем порядке.

Есть несколько вопросов, связанных с методом ограничения. Во-первых, это предвкушение, которое вызвано осознанием субъектом того, что поворотные точки определяют изменение реакции. Ожидание дает лучшие пороги восходящего и худшие нисходящие.

Привыкание создает совершенно противоположный эффект и возникает, когда субъект привыкает отвечать либо «да» в нисходящих сериях, либо «нет» в восходящих. По этой причине пороговые значения повышаются при восходящих прогонах и улучшаются в нисходящих.

Другая проблема может быть связана с размером шага. Слишком большой шаг ставит под угрозу точность измерения, поскольку фактический порог может находиться только между двумя уровнями стимула.

Наконец, поскольку тон присутствует всегда, «да» всегда является правильным ответом.

Метод постоянных стимулов: В методе постоянных стимулов тестировщик устанавливает уровень стимулов и предъявляет их в совершенно случайном порядке. Субъект отвечает «да» / «нет» после каждого предъявления

Таким образом, нет проб по восходящей или нисходящей.

Субъект отвечает «да» / «нет» после каждого предъявления.

Стимулы представлены много раз на каждом уровне, и порог определяется как уровень стимула, на котором испытуемый получил 50% правильных оценок. В этот метод могут быть включены "улов".

Метод постоянных раздражителей имеет ряд преимуществ перед методом пределов. Во-первых, случайный порядок стимулов означает, что слушатель не может предсказать правильный ответ. Во-вторых, поскольку тон может отсутствовать (пробная версия), «да» не всегда является правильным ответом. Наконец, испытания по отлову помогают выявить степень предположений слушателя.

Главный недостаток заключается в большом количестве попыток, необходимых для получения данных, и, следовательно, времени, необходимом для завершения теста.

Метод определения Регулировка: Метод регулировки имеет общие черты с методом ограничения, но отличается от других. Есть нисходящие и восходящие трассы, и слушатель знает, что стимул присутствует всегда. Субъект снижает или увеличивает уровень тона

Однако, в отличие от метода ограничений, здесь стимул управляется слушателем. Испытуемый снижает уровень тона до тех пор, пока его не перестанут обнаруживать, или увеличивает до тех пор, пока его снова не услышат.

Уровень стимула непрерывно изменяется с помощью шкалы, а уровень стимула измеряется тестером в конце. Пороговое значение - это среднее значение только слышимого и просто неслышимого уровней.

Также этот метод может вызвать несколько смещений. Чтобы не давать подсказок о фактическом уровне стимула, на шкале не должно быть надписи. Помимо уже упомянутых ожиданий и привыкания, постоянство (сохранение) стимула может повлиять на результат от метода настройки.

В нисходящих пробежках субъект может продолжать снижать уровень звука, как если бы звук все еще был слышен, даже если стимул уже значительно ниже фактического порога слышимости.

В отличие от этого, при восходящих пробегах у субъекта может сохраняться отсутствие стимула до тех пор, пока порог слышимости не будет превышен на определенную величину.

Модифицированная классическая модель. методы

Методы принудительного выбора

Слушателю представляются два интервала: один с тональным сигналом, а другой без тона. Слушатель должен решить, в каком интервале звучит тон. Количество интервалов можно увеличить, но это может вызвать проблемы у слушателя, который должен запомнить, в каком интервале содержится тон.

Адаптивные методы

В отличие от классических методов, где шаблон для изменение стимулов задано заранее, в адаптивных методах реакция субъекта на предыдущие стимулы определяет уровень, на котором предъявляется следующий стимул.

Методы лестницы (методы вверх-вниз)

Серии нисходящих и восходящих пробные прогоны и поворотные точки

Простой метод «1-вниз-1-вверх» состоит из серии нисходящих и восходящих пробных прогонов и точек поворота (разворотов). Уровень стимула увеличивается, если субъект не отвечает, и уменьшается, когда возникает реакция.

Точно так же, как в методе пределов, стимулы регулируются заранее заданными шагами. После получения от шести до восьми реверсий первый отбрасывается, и порог определяется как среднее из средних значений оставшихся прогонов. Эксперименты показали, что этот метод обеспечивает только 50% точности.

Для получения более точных результатов этот простой метод можно дополнительно модифицировать, увеличивая размер шагов в убывающих прогонах, например «Метод 2-вниз-1-вверх», «Методы 3-вниз-1-вверх».

Метод отслеживания Бекеши

Метод Бекеши содержит некоторые аспекты классических методов и лестничных методов. Уровень стимула автоматически изменяется с фиксированной скоростью. Испытуемого просят нажать кнопку, когда стимул обнаруживается.

Порог, отслеживаемый слушателем

После нажатия кнопки уровень автоматически понижается моторным аттенюатором и увеличивается, если кнопка не нажимается. Таким образом, пороговое значение отслеживается слушателями и рассчитывается как среднее из средних значений прогонов, записанных автоматом.

Эффект гистерезиса

Гистерезис можно примерно определить как «отставание эффекта от его причина ». При измерении порога слышимости пациенту всегда легче следить за тональным сигналом, который слышен и уменьшается на амплитуду, чем обнаруживать тон, который ранее был неслышным.

Это связано с тем, что влияние «сверху вниз» означает, что субъект ожидает услышать звук и, следовательно, более мотивирован с более высоким уровнем концентрации.

Теория «снизу вверх» объясняет, что нежелательные внешние (из окружающей среды) и внутренние (например, сердцебиение) шум приводят к тому, что субъект реагирует на звук только в том случае, если отношение сигнал / шум выше определенного значения.

На практике это означает, что при измерении порога со звуками, уменьшающимися по амплитуде, точка, в которой звук становится неслышимым, всегда ниже точки, в которой он возвращается в слышимость. Это явление известно как «эффект гистерезиса».

Нисходящие прогоны дают лучший порог слышимости, чем восходящие.

Психометрическая функция абсолютного порога слышимости

Психометрическая функция 'представляет вероятность реакции определенного слушателя как функцию величины конкретной звуковой характеристики изучено '.

В качестве примера это может быть кривая вероятности обнаружения субъектом звука, представленная как функция от уровня звука. Когда слушателю предъявляется стимул, можно ожидать, что звук будет либо слышным, либо неслышимым, что приводит к функции «порог». На самом деле существует серая зона, где слушатель не уверен, действительно ли он слышал звук или нет, поэтому их ответы противоречивы, что приводит к психометрической функции.

Психометрическая функция - это сигмовидная функция. характеризуется "s" формой в графическом представлении.

Минимальное звуковое поле в сравнении с минимальным звуковым давлением

Для измерения минимального звукового стимула и, следовательно, абсолютного порога слышимости, можно использовать два метода. Минимальное слышимое поле подразумевает, что субъект сидит в звуковом поле, а стимул передается через громкоговоритель. Затем уровень звука измеряется в положении головы субъекта, при этом объект не находится в звуковом поле. Минимальное звуковое давление подразумевает подачу стимулов через наушники или измерение звукового давления в слуховом проходе субъекта с помощью очень маленького зондирующего микрофона. Два разных метода создают разные пороговые значения, и минимальные пороги слышимого поля часто на 6-10 дБ лучше, чем минимальные пороги слышимого давления. Считается, что это различие связано с:

монофоническим и бинауральным слухом. При минимальном звуковом поле оба уха способны обнаруживать раздражители, но при минимальном звуковом давлении только одно ухо способно обнаруживать раздражители. Бинауральный слух более чувствителен, чем монофонический слух /
физиологические шумы, которые слышны, когда ухо закрыто наушником во время измерения минимального слышимого давления. Когда ухо закрыто, субъект слышит шумы тела, такие как сердцебиение, и они могут иметь маскирующий эффект.

Минимальное слышимое поле и минимальное слышимое давление важны при рассмотрении вопросов калибровки, и они также иллюстрируют что человеческий слух наиболее чувствителен в диапазоне 2–5 кГц.

Временное суммирование

Временное суммирование - это соотношение между длительностью стимула и его интенсивностью, когда время предъявления менее 1 секунды. Слуховая чувствительность изменяется, когда продолжительность звука становится меньше 1 секунды. Пороговая интенсивность уменьшается примерно на 10 дБ при увеличении длительности тонального сигнала с 20 до 200 мс.

Например, предположим, что самый тихий звук, который может услышать субъект, составляет 16 дБ SPL, если звук присутствует с продолжительностью 200 мс. Если затем такой же звук воспроизводится в течение всего 20 мс, самый тихий звук, который сейчас может слышать субъект, достигает уровня 26 дБ SPL. Другими словами, если сигнал укорачивается в 10 раз, то уровень этого сигнала должен быть увеличен на целых 10 дБ, чтобы его услышал субъект.

Ухо работает как детектор энергии, который измеряет количество энергии, присутствующей в течение определенного периода времени. Для достижения порога необходимо определенное количество энергии в течение определенного периода времени. Это можно сделать, используя более высокую интенсивность в течение меньшего времени или используя более низкую интенсивность в течение большего времени. Чувствительность к звуку улучшается по мере увеличения продолжительности сигнала примерно до 200–300 мс, после чего порог остается постоянным.

Литавры уха работают больше как датчик звукового давления. Также микрофон работает таким же образом и не чувствителен к интенсивности звука.

См. Также

Ссылки

^ Даррант Дж. Д., Ловринич Дж. Х. 1984. Основы слуховых наук. Второе издание. Соединенные Штаты Америки: Уильямс и Уилкинс
^ Гельфанд С. А., 2004. Введение в психологическую и физиологическую акустику. Четвертый выпуск. Соединенные Штаты Америки: Марсель Деккер
^среднеквадратичное звуковое давление $p {\ displaystyle p}$ $p$ может быть преобразовано в интенсивность звука плоской волны с помощью $I = p 2 ρ v {\ displaystyle I = {\ frac {p ^ {2}} {\ rho v}}}$ $I = {\ frac {p ^ {2}} {\ rho v}}$ , где ρ - плотность воздуха, а $v {\ displaystyle v}$ $v$ - скорость звука
^ Гельфанд С.А., 1990. Слух: Введение в психологическую и физиологическую акустику. 2-е издание. Нью-Йорк и Базель: Марсель Деккер, Инк.
^Джонсон, Кейт (2015). Акустическая и слуховая фонетика (третье изд.). Wiley-Blackwell.
^Джонс, Пит Р. (20 ноября 2014 г.). «Какой самый тихий звук может услышать человек?» (PDF). Университетский колледж Лондона. Проверено 16 марта 2016. С другой стороны, на Рисунке 1 вы также можете видеть, что наш слух немного более чувствителен к частотам чуть выше 1 кГц, где пороговые значения могут составлять всего -9 дБSPL!
^Фейлдинг, Чарльз. «Лекция 007: слушания II». Колледж слуховой теории Санта-Фе. Архивировано с оригинального 07.05.2016. Проверено 17 марта 2016. Пиковая чувствительность, показанная на этом рисунке, эквивалентна амплитуде звукового давления в звуковой волне 10 мкПа или: около -6 дБ (SPL). Обратите внимание, что это предназначено для монофонического прослушивания звука, представленного перед слушателем. Для звуков, представленных на стороне головы слушателя, пиковая чувствительность увеличивается примерно на 6 дБ [-12 дБ SPL] из-за увеличения давления, вызванного отражением от головы.
^Монтгомери, Кристофер. «24/192 загрузки музыки... и почему они не имеют смысла». xiph.org. Архивировано из оригинального 14 марта 2016 года. Проверено 17 марта 2016. Самый тихий воспринимаемый звук - около -8 дБ SPL
^ Hirsh I J., 1952. «Измерение слуха». Соединенные Штаты Америки: Макгроу-Хилл.
^Хирш И. Дж., Уотсон С., 1996. Слуховая психофизика и восприятие. Анну. Rev. Psychol. 47: 461–84. Доступно для загрузки с: http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.psych.47.1.461. По состоянию на 1 марта 2007 г.
^Miller et al., 2002. «Непараметрические отношения между одноинтервальными и двухинтервальными задачами с принудительным выбором в теории обнаруживаемости сигналов». Архив журнала математической психологии. 46: 4; 383–417. Доступно по адресу: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=634580. Проверено 1 марта 2007 г.
^ Левитт Х., 1971. «Преобразованные методы вверх-вниз в психоакустике». J. Acoust. Soc. Амер. 49, 467–477. Доступно для загрузки с: http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JASMAN00004900002B000467000001&idtype=cvips&gifs=yes. (Проверено 1 марта 2007 г.).
^Арлингер, С. 1991. Руководство по практической аудиометрии: Том 2 (Практические аспекты аудиологии). Чичестер: Издательство Whurr.
^ Кидд Г. 2002. Психоакустика IN Справочник по клинической аудиологии. Пятое издание.

Фехнер, Г., 1860. Элементы психофизики. Нью-Йорк: Холт, Райнхарт и Уинстон. Цитата из книги, доступной по адресу: http://psychclassics.yorku.ca/Fechner/.
Katz J. (Ed). Соединенные Штаты Америки: Липпенкотт, Уильямс и Уилкинс
Левитт Х., 1971. «Преобразованные методы вверх-вниз в психоакустике». J. Acoust. Soc. Амер. 49, 467–477. Доступно для загрузки с: http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JASMAN00004900002B000467000001&idtype=cvips&gifs=yes. (Доступно с 1 марта 2007 г.)
www.thefreedictionary.com. По состоянию на 28 февраля 2007 г.

Внешние ссылки