Наименьшая величина порогов слышимости свойственна: Абсолютный порог слышимости — Absolute threshold of hearing

Содержание

Абсолютный порог слышимости — Absolute threshold of hearing

минимальный уровень звука, который может слышать средний человек

Порог слышимость ( ATH ) минимальный уровень звука из чистого тона , что среднее ухо людей с нормальным слухом может слышать без другого звука настоящего времени . 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 отношении времени. Это также известно как слуховой порог .

Порог слышимости обычно определяется как среднеквадратичное звуковое давление в 20 микропаскалей , т. Е. 0 дБ SPL, что соответствует интенсивности звука 0,98 пВт / м 2 при 1 атмосфере и температуре 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 между 2 кГц и 5 кГц, где порог достигает всего -9 дБ SPL.

Средние пороги слышимости нанесены от 125 до 8000 Гц для младшего (красные кружки) и старшего (черные ромбы).

Психофизические методы измерения пороговых значений

Измерение абсолютного порога слышимости дает основную информацию о нашей слуховой системе . Инструменты, используемые для сбора такой информации, называются психофизическими методами. Через них измеряется восприятие физического стимула (звука) и наша психологическая реакция на звук.

Абсолютный порог можно измерить несколькими психофизическими методами. Они различаются, но некоторые аспекты идентичны. Во-первых, тест определяет стимул и указывает, каким образом 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.

В некоторых процедурах используется серия испытаний, в каждом из которых используется парадигма «да / нет» с одним интервалом. 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 XIX веку и впервые были описаны Густавом Теодором Фехнером в его работе « Элементы психофизики» . Для проверки восприятия стимула испытуемым традиционно используются три метода: метод ограничений, метод постоянных стимулов и метод настройки.

Метод пределов
В методе пределов тестер контролирует уровень раздражителей. Single-интервальная да / нет парадигмы»не используются, но нет улова испытания.
В испытании используется несколько серий нисходящих и восходящих прогонов.
Испытание начинается с нисходящего прогона, где стимул представлен на уровне, значительно превышающем ожидаемый порог. Когда субъект правильно реагирует на раздражитель, уровень интенсивности звука уменьшается на определенную величину и воспроизводится снова. Тот же паттерн повторяется до тех пор, пока испытуемый 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 с шагом в два децибела (дБ), пока испытуемый не ответит. Серия спусков по убыванию и возрастанию в методе пределов Поскольку нет четких границ «слышать» и «не слышать», порог для каждого прогона определяется как средняя точка между последним слышимым и первым неслышимым уровнями.
Абсолютный порог слышимости испытуемого рассчитывается как среднее значение всех полученных пороговых значений как по возрастанию, так и по убыванию.
Есть несколько вопросов, связанных с методом лимитов. 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» на спусках, либо на «нет» на восходящих. По этой причине пороговые значения повышаются при восходящих пробегах и улучшаются при нисходящих пробегах.
Другая проблема может быть связана с размером шага. Слишком большой шаг снижает точность измерения, так как фактический порог может находиться только между двумя уровнями стимула.
Наконец, поскольку тон присутствует всегда, «да» всегда является правильным ответом.
Метод постоянных раздражителей
В методе постоянных стимулов тестер устанавливает уровень стимулов и предъявляет их в совершенно произвольном порядке. Субъект отвечает «да» / «нет» после каждой презентации.
Таким образом, нет ни восходящих, ни нисходящих испытаний.
Испытуемый отвечает «да» / «нет» после каждой презентации.
Стимулы предъявляются много раз на каждом уровне, и порог определяется как уровень стимула, при котором испытуемый получил 50% правильных оценок. В этот метод могут быть включены «отлов» испытания.
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 определить степень предположения слушателя.
Главный недостаток заключается в большом количестве испытаний, необходимых для получения данных, и, следовательно, времени, необходимом для завершения теста.
Метод регулировки
Метод регулировки имеет общие черты с методом ограничения, но отличается от других. Есть нисходящие и восходящие пробеги, и слушатель знает, что стимул всегда присутствует. Объект снижает или увеличивает уровень тона
Однако, в отличие от метода ограничений, здесь стимул управляется слушателем. Объект понижает уровень тона до тех пор, пока его не перестанут обнаруживать, или усиливает, пока его снова не услышат.
Уровень стимула непрерывно изменяется с помощью шкалы, а уровень стимула измеряется тестером в конце. Порог — это среднее значение только слышимого и просто неслышимого уровней.
Также этот метод может привести к нескольким ошибкам. Чтобы не давать подсказок о фактическом уровне стимула, на шкале не должно быть надписи. Помимо уже упомянутых ожиданий и привыкания, стойкость (сохранение) стимула может влиять на результат от метода адаптации.
Во время нисходящих пробежек субъект может продолжать снижать уровень звука, как будто звук все еще слышен, даже если стимул уже значительно ниже фактического порога слышимости.
Напротив, в восходящих пробегах субъект может сохранять отсутствие стимула до тех пор, пока порог слышимости не будет превышен на определенную величину.

Модифицированные классические методы

Методы принудительного выбора

Слушателю предлагаются два интервала: один с тоном, а другой без тона. Слушатель должен решить, в каком интервале звучит тон. Количество интервалов может быть увеличено, но это может вызвать проблемы у слушателя, который должен помнить, в каком интервале содержится тон.

Адаптивные методы

В отличие от классических методов, в которых шаблон изменения стимулов задается заранее, в адаптивных методах реакция субъекта на предыдущие стимулы определяет уровень, на котором предъявляется следующий стимул.

Методы лестницы (методы вверх-вниз)
Серия пробных спусков и подъемов и поворотных точек

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

Точно так же, как и в методе ограничений, стимулы регулируются заранее заданными шагами.
После получения от шести до восьми разворотов первое отклоняется, 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 аттенюатором с приводом от двигателя и повышается, если кнопка не нажимается. Таким образом, пороговое значение отслеживается слушателями и вычисляется как среднее из средних значений прогонов, записанных автоматом.

Эффект гистерезиса

Гистерезис можно примерно определить как «отставание эффекта от его причины». При измерении порога слышимости пациенту всегда легче следить за звуком, который слышен и уменьшается по амплитуде, чем обнаруживать тон, который ранее не был слышен.

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 нежелательный внешний (из окружающей среды) и внутренний (например, сердцебиение) шум приводит к тому, что субъект реагирует на звук только в том случае, если отношение сигнал / шум выше определенной точки.

На практике это означает, что при измерении порога с уменьшением амплитуды звука точка, в которой звук становится неслышимым, всегда ниже, чем точка, в которой он возвращается в слышимость. Это явление известно как «эффект гистерезиса».

По убыванию порог слышимости лучше, чем по восходящей

Психометрическая функция абсолютного порога слышимости

Психометрическая функция «представляет вероятность реакции определенного слушателя в зависимости от величины конкретной изучаемой звуковой характеристики».

В качестве примера, это может быть кривая вероятности обнаружения звука субъектом, представленная как функция уровня звука. Когда стимул предъявляется слушателю, можно ожидать, что звук будет либо слышным, либо неслышным, что приводит к функции «порога». 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, характеризующаяся s-образной формой в ее графическом представлении.

Минимальное звуковое поле против минимального звукового давления

Для измерения минимального звукового раздражителя 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 ушном канале пациента 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:

  • монофонический против бинаурального слуха. 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 /
  • физиологические шумы, слышимые, 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 звуковое поле и минимальное слышимое давление важны при рассмотрении вопросов калибровки, и они также показывают, 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 составляет менее 1 секунды. Слуховая чувствительность изменяется, когда продолжительность звука становится меньше 1 секунды. Пороговая интенсивность уменьшается примерно на 10 дБ при увеличении длительности тональной посылки 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 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. a b Кидд Г. 2002. Психоакустика IN Справочник по клинической аудиологии . Пятое издание.

внешние ссылки

Психоакустика. Методика измерения слуховых порогов

Метод границ

Это наиболее распространенный метод измерения абсолютных слуховых порогов на разных частотах. Оценка обнаружения слуховой системой тонов разной частоты и определение количественных значений этого обнаружения, обеспечивается построением аудиограммы. Аудиограмма представляет собой кривую зависимости абсолютных порогов слышимости от частоты звукового сигнала.

Рассмотрим измерения при оценке порога обнаружения звукового сигнала как основу измерения аудиограммы человека. Испытуемому предъявляется сигнал определенной интенсивности. В случае его обнаружения обследуемым, интенсивность сигнала уменьшается до тех пор, пока испытуемый сообщает по речевому отчету или какой-либо двигательной реакцией (например, нажатием кнопки), что сигнал продолжает им восприниматься.

При отсутствии такого подтверждения (т.е. при указании на то, что сигнал более не воспринимается) интенсивность стимула вновь увеличивается до тех пор, пока сигнал вновь уверенно не воспринят. Затем интенсивность вновь уменьшается и увеличивается, и после трех-четырех изменений интенсивности и усреднении результатов этих трех-четырех измерений выносится суждение о так называемом абсолютном пороге на данной частоте сигнала.

Следует иметь в виду, что порог (а, строго говоря, результат любого психоакустического измерения) является понятием статистическим. Это означает, что его значения могут варьировать от одного предъявления стимула к другому, и поэтому определение величины порога требует многократного предъявления звуковых стимулов и их последующего усреднения. При такой процедуре достигается значение наиболее близкое к истинному значению измеряемой величины.

Психометрическая функция измерения абсолютного порога слышимости.
По оси абсцисс — уровень звукового давления в дБ; по оси ординат % ответов — «сигнал обнаружен». Штриховой линией обозначена вероятность обнаружения сигнала равная 0.5, принятая за абсолютный порог слышимости (процент ответов наружения звукового сигнала равен 50), так и уровень интенсивности, при которой этот порог зафиксирован


При методе установки, в отличие от предыдущего метода, изменение измеряемого параметра сигнала регулируется самим обследуемым. Другими словами, обследуемый получает инструкцию четыре раза на самом себе провести измерения порога обнаружения звукового сигнала. При этом вся основная процедура измерения, изложенная при описании метода границ, сохраняется той же.

Наконец, последний классический метод измерения порогов, метод постоянных стимулов, не предполагает направленного увеличения или уменьшения измеряемого параметра сигнала, как это происходит при использовании двух предыдущих методов. Разные значения измеряемого параметра представляются обследующим лицом в случайном порядке (обычно используют 10 разных значений измеряемого параметра сигнала) и повторяют их многократно (например, каждую интенсивность по 10 раз).

Оценка порога обнаружения сигнала или порога различения одного сигнала от другого предполагает критерий, который может выбрать сам экспериментатор. Например, интенсивность считают пороговой, если обследуемый в 75% ответов отвечает «слышу». Однако обычно за критерий порога выбирают процент правильных ответов, равный 50%. Заметим, что характер представленной кривой обычно называют «психометрической функцией», так как она весьма типична для обширного класса психофизических измерений на человеке, независимо от сенсорной модальности (зрение, обоняние, вкус) оцениваемого сигнала.

Рассмотрим еще один метод психоакустической оценки параметров звуковых сигналов, близкий к классическим методам и получивший название метода шкалирования. Необходимость рассмотрения этого метода определяется тем, что при количественном измерении ряда субъективных характеристик восприятия звуковых сигналов (например, при построении шкалы восприятия высоты тона) используется именно метод шкалирования. Суть метода близка к методу установки: испытуемые сами регулируют какой-либо из параметров предъявленного звукового сигнала.

Однако, в отличие от метода установки, обследующее лицо предъявляет испытуемому какой-либо сигнал (эталон) и просит его установить измеряемый параметр звука, численно отличающийся от эталона. Так, испытуемый получает инструкцию установить измеряемый параметр в 2 раза больше (процедура обозначается как мультипликация) или в 2 раза меньше (процедура фракционирования), чем этот же параметр в эталонном сигнале. Например, тон частотой 1000 Гц обладает определенным субъективным коррелятом восприятия, обозначаемым как высота тона.

Согласно инструкции, испытуемый должен увеличить воспринимаемую им субъективно высоту тона (а не физическую частоту тона в Гц!) в два раза, по сравнению с высотой эталонного сигнала. Это увеличение в два раза, естественно, имеет в виду определенное увеличение физического значения частоты тона в Гц, которое учитывается на графике. Далее используются и другие эталонные значения частоты тона с использованием уже указанной выше инструкции. В результате проведенного измерения можно построить график зависимости субъективно воспринимаемой высоты тона от его физической частоты.

Следует отметить, что предложен еще ряд методов при оценке порогов обнаружения сигнала: адаптивные методы, методы метки, методы теории статистических решений и др. Однако процедура их выполнения более сложна и громоздка и вряд ли дает при оценке слуховой функции в прикладных целях лучшие результаты, чем любой из рассмотренных выше классических методов.

Абсолютная слуховая чувствительность характеризуется как минимальная интенсивность звука, при которой вероятность его обнаружения равна 0,5. Эта интенсивность принята за порог слышимости или абсолютный порог слышимости.

Аппроксимированная зависимость порога обнаружения тонального сигнала от его частоты у нормально слышащего обследуемого.
По оси абсцисс — частота тонального сигнала в кГц; по оси ординат -интенсивность звука в дБ


Оказалось, что пороги слышимости зависят от частоты сигнала. Наибольшая чувствительность у человека наблюдается на частотах 1-4 кГц. Слух человека воспринимает частоты в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 кГц. Начиная с 35-40 лет, происходит повышение порогов слышимости на высоких частотах. На основании измерений среднего абсолютного порога слышимости, проведенных на больших группах здоровых молодых людей в разных странах, установлен стандарт на нулевой аудиометрический уровень ISO-R-389, и действует международный аудиометрический стандарт МЭК 645.

Кроме однокамерного может использоваться и трехкамерное искусственное ухо, удовлетворяющее требованиям стандарта МЭК 318.

Нанесение на график результатов измерения абсолютного порога слышимости, при их совпадении с приведенными данными, позволяет получить аудиограмму нормального слуха. Отчетливо выступает один существенный факт: порог слышимости человека зависит от частоты звуковых сигналов.

Как уже указывалось выше при рассмотрении электроакустической аппаратуры, при измерении аудиограммы используют специальные приборы — аудиометры. Довольно распространенным прибором в последние десятилетия являлся аудиометр Бекеши (предложен лауреатом Нобелевской премии Дж. Бекеши в 1947 году).

Этот аудиометр был первым автоматическим (а вернее полуавтоматическим) прибором при регистрации аудиограммы. Его использование основано на изложенном выше методе установки. При этом изменение обследуемым интенсивности тональных сигналов разной частоты для их порогового восприятия или исчезновение их обнаружения (при уменьшении интенсивности звукового сигнала) регистрируется самописцем.

Отметим, что колебания кривой отражают регулировку испытуемым интенсивности сигналов: от отчетливого воспринимаемого уровня до отсутствия этого восприятия. Имеются еще некоторые особенности при использовании аудиометра Бекеши. Так, тональные сигналы могут быть непрерывными или прерываться с частотой 2,5 раза в секунду. Автоматическое изменение интенсивности стимула происходит с шагом 5 дБ за секунду.

В аудиометре Бекеши могут использоваться фиксированные частоты тонального сигнала, изменяющие шагами свое значение автоматически (например, 500, 1000, 2000 Гц и т. д.). С другой стороны, при выполнении обследуемым той же процедуры измерения порогов могут использоваться тональные сигналы, частота которых непрерывно изменяет свое значение (например, частота меняется в диапазоне от 100 до 10000 Гц; так называемые частотномодулированные сигналы).

Аудиограмма, зарегистрированная аудиометром Бекеши.
По оси абсцисс — частота тона в кГц; по оси ординат интенсивность тонального сигнала в дБ


При необходимости измерения слуховой чувствительности у детей, для повышения эффективности измерения, используются так называемые «игровые методики». В этом случае, при правильном обнаружении ребенком тонального сигнала той или иной частоты, ему предъявляется какая-либо игрушка. Если процесс измерения аудиограмм у ребенка компьютеризован, на экране дисплея компьютера появляются различные зрительные изображения, вызывающие положительную эмоциональную реакцию.

Необходимо указать, что имеются также и другие методы измерения слуховой чувствительности, требующие значительно большего времени. Эти методы необходимы для оценки слуха у маленьких детей, когда невозможно получить речевой ответ или в неврологической клинике (например, при истерической глухоте). В порядке исторической справки укажем, что в этих целях ранее применялись методы, основанные на регистрации условнорефлекторных реакций (мигательной, зрачковой реакций), вегетативной реакции (кожногальванический рефлекс), реакции подавления α-ритма в ЭЭГ при действии звука и др.

В последние 20-30 лет широкое распространение получил метод определения слуховой чувствительности по регистрируемым от промонториальной стенки или ниши круглого окна потенциалам улитки и слухового нерва (метод электрокохлеографии), а также по слуховым вызванным потенциалам, регистрируемым с поверхности черепа и отражающим деятельность различных слуховых структур мозга.

В виду крайне малой амплитуды регистрируемых с поверхности черепа потенциалов (доли и единицы микровольт) эти методы требуют автоматического усреднения большого количества измерений. Однако, следует иметь в виду, что зарегистрированные потенциалы являются лишь электрофизиологическим эквивалентом порогов слышимости и обеспечивают косвенную оценку слуховой чувствительности.

Отметим также, что помимо абсолютного порога слышимости для слуховой системы человека выделяют еще один порог — порог болевого ощущения. Под ним понимается минимальная интенсивность звука, вызывающая ощущение боли в ушах. Принято считать, что это величина порядка 140 дБ над уровнем 2х105 Н/м2.

Я.А. Альтман, Г. А. Таварткиладзе

Опубликовал Константин Моканов

ПОРОГИ СЛУХА • Большая российская энциклопедия

  • В книжной версии

    Том 27. Москва, 2015, стр. 167

  • Скопировать библиографическую ссылку:


Авторы: Н.  Г. Бибиков

ПОРО́ГИ СЛУ́ХА (слу­хо­вые по­ро­ги), зна­че­ния фи­зич. ха­рак­те­ри­стик зву­ка, со­от­вет­ст­вую­щие воз­ник­но­ве­нию слу­хо­во­го ощу­ще­ния или из­ме­не­нию ка­че­ст­ва это­го ощу­ще­ния. Уро­вень ин­тен­сив­но­сти зву­ка, со­от­вет­ст­вую­щий воз­ник­но­ве­нию слу­хо­во­го ощу­ще­ния в ус­ло­ви­ях ти­ши­ны, на­зы­ва­ет­ся аб­со­лют­ным П. с., или по­ро­гом слы­ши­мо­сти. У мо­ло­дых лю­дей наи­низ­шие аб­со­лют­ные П. с. на­блю­да­ют­ся в диа­па­зо­не час­тот 1–4 кГц и со­став­ля­ют по дав­ле­нию со­тые до­ли мПа. Ве­ли­чи­на 2·10–5 Па ус­лов­но при­ня­та в ка­че­ст­ве точ­ки от­счё­та при вве­де­нии шка­лы уров­ней зву­ко­во­го дав­ле­ния, из­ме­ряе­мых в дБ. За­ви­си­мость аб­со­лют­но­го П. с. чис­тых то­нов от час­то­ты на­зы­ва­ет­ся ау­дио­грам­мой. Этим же тер­ми­ном обо­зна­ча­ют и час­тот­ную за­ви­си­мость от­кло­не­ний аб­со­лют­но­го П. с. кон­крет­но­го че­ло­ве­ка от нор­ма­тив­ных П. с., при­ня­тых для дан­ной час­то­ты ме­ж­ду­нар. стан­дар­том. Ау­дио­грам­мы ис­поль­зу­ют при ди­аг­но­сти­ке слу­хо­вых на­ру­ше­ний. Аб­со­лют­ный П. с. рас­тёт с умень­ше­ни­ем дли­тель­но­сти то­нов; для сиг­на­лов ко­ро­че 0,3 с де­ся­ти­крат­ное умень­ше­ние дли­тель­но­сти при­во­дит к по­вы­ше­нию аб­со­лют­ных П. с. при­мер­но на 10 дБ. Ог­ра­ни­че­ние об­лас­ти слы­ши­мо­сти че­ло­ве­ка со сто­ро­ны вы­со­ких уров­ней ин­тен­сив­но­сти оп­ре­де­ля­ет­ся су­ще­ст­во­ва­ни­ем т. н. бо­ле­во­го по­ро­га (на­зы­вае­мо­го так­же по­ро­гом ощу­ще­ния по­ка­лы­ва­ния, ще­ко­та­ния, ося­за­ния). Бо­ле­вой П. с. ма­ло за­ви­сит от час­то­ты зву­ка. Уро­вень зву­ко­во­го дав­ле­ния бо­ле­во­го П. с. со­став­ля­ет, как пра­ви­ло, 120–130 дБ.

На­ря­ду с аб­со­лют­ным, су­ще­ст­ву­ют раз­но­ст­ные П. с., со­от­вет­ст­вую­щие раз­но­сти па­ра­мет­ров сиг­на­ла, при­во­дя­щей к из­ме­не­нию ка­че­ст­ва ощу­ще­ния. Ча­ст­ное от де­ле­ния раз­но­ст­ных П. с. на ср. зна­че­ние из­ме­няе­мо­го па­ра­мет­ра на­зы­ва­ют диф­фе­рен­ци­аль­ным П.  с. и обыч­но вы­ра­жа­ют в про­цен­тах. Со­глас­но за­ко­ну Ве­бе­ра, диф­фе­рен­ци­аль­ные П. с. сла­бо за­ви­сят от ср. зна­че­ния из­ме­няе­мо­го па­ра­мет­ра. Од­на­ко этот за­кон вы­пол­ня­ет­ся толь­ко в осо­бых слу­ча­ях, напр. для диф­фе­рен­ци­аль­ных П. с. по ин­тен­сив­но­сти ши­ро­ко­по­лос­ных шу­мов в диа­па­зо­не уров­ней вы­ше 30 дБ над аб­со­лют­ным П. с. это­го зву­ка. Диф­фе­рен­ци­аль­ные П. с. по ин­тен­сив­но­сти для чис­тых то­нов умень­ша­ют­ся с по­вы­ше­ни­ем уров­ня от 30–50% вбли­зи по­ро­га до 3–5% на уров­нях ок. 90 дБ. Диф­фе­рен­ци­аль­ные П. с. по час­то­те с рос­том час­то­ты умень­ша­ют­ся от 1–2% на час­то­те 0,1 кГц до 0,1–0,2% на час­то­те 2,0 кГц, но при даль­ней­шем рос­те час­то­ты они вновь воз­рас­та­ют, дос­ти­гая 2–3% на час­то­те 10 кГц. Диф­фе­рен­ци­аль­ные П. с. мо­гут быть оп­ре­де­ле­ны и для дли­тель­но­сти сиг­на­ла. Для чис­тых то­нов дли­тель­но­стью ко­ро­че 0,1 с они со­став­ля­ют де­сят­ки про­цен­тов, на вы­со­ких уров­нях умень­ша­ют­ся до 5–8%.

Для оп­ре­де­ле­ния П. с. обыч­но при­ме­ня­ют ме­тод вы­ну­ж­ден­но­го вы­бо­ра, при ко­то­ром ис­пы­туе­мый ука­зы­ва­ет, в ка­ком из за­дан­ных ин­тер­ва­лов вре­ме­ни сиг­нал име­ет­ся или от­ли­ча­ет­ся по сво­ему зву­ча­нию от эта­лон­но­го. При ис­поль­зо­ва­нии по­ро­го­во­го ме­то­да ис­пы­туе­мый дол­жен ука­зать, слы­шит он сиг­нал или нет. При этом боль­шую роль иг­ра­ют пред­на­строй­ка ис­пы­туе­мо­го, сте­пень его тре­ни­ро­ван­но­сти, уве­рен­но­сти в се­бе и т. д. Час­тич­но от та­кой субъ­ек­тив­но­сти мож­но из­ба­вить­ся, учи­ты­вая не толь­ко чис­ло пра­виль­но опо­знан­ных сиг­на­лов, но и чис­ло лож­ных тре­вог и про­пус­ков сиг­на­ла. Для из­ме­ре­ния П. с. мож­но так­же ис­поль­зо­вать ме­то­ды объ­ек­тив­ной ау­дио­мет­рии, ко­гда воз­ник­но­ве­ние слу­хо­во­го ощу­ще­ния оп­ре­де­ля­ют по по­яв­ле­нию элек­трич. от­ве­тов в ЦНС. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ла ре­ги­ст­ра­ция т. н. ко­рот­ко­ла­тент­ных по­тен­циа­лов ство­ла моз­га. Объ­ек­тив­ная ау­дио­мет­рия осо­бен­но важ­на для изу­че­ния слу­ха де­тей и лиц с тя­жё­лы­ми слу­хо­вы­ми на­ру­ше­ния­ми.

П. с. жи­вот­ных мож­но оп­ре­де­лять как ме­то­да­ми объ­ек­тив­ной ау­дио­мет­рии, так и при изу­че­нии их по­ве­де­ния. Аб­со­лют­ные П. с. в об­лас­ти вы­со­ких зву­ко­вых и УЗ-час­тот у мн. жи­вот­ных су­ще­ст­вен­но ни­же, чем у че­ло­ве­ка. Так, кош­ка в час­тот­ном диа­па­зо­не 3–8 кГц слы­шит зву­ки с дав­ле­ни­ем ок. 10–6 Па, что, по-ви­ди­мо­му, объ­яс­ня­ет­ся уси­ле­ни­ем сиг­на­ла за счёт ре­зо­нан­са уш­ной ра­ко­ви­ны. Кро­ме то­го, боль­шин­ст­во мле­ко­пи­таю­щих об­ла­да­ют вы­со­кой чув­ст­ви­тель­но­стью в час­тот­ном диа­па­зо­не 30–60 кГц, ле­ту­чие мы­ши и зу­ба­тые ки­ты вос­при­ни­ма­ют и ана­ли­зи­ру­ют сиг­на­лы час­то­той 150–200 кГц. У низ­ших по­зво­ноч­ных (ам­фи­бии, реп­ти­лии, ры­бы) ВЧ-гра­ни­ца слу­ха сни­жена до 1–5 кГц, гл. обр. вслед­ст­вие огра­ни­че­ний, на­кла­ды­вае­мых ме­ха­нич. ха­рак­те­ри­сти­ка­ми зву­ко­вос­при­ни­маю­щих струк­тур. Диф­фе­рен­ци­аль­ные П. с. у жи­вот­ных низ­ки толь­ко для тех зву­ков, ана­лиз ко­то­рых значим для вы­жи­ва­ния в ес­теств. ус­ло­ви­ях су­ще­ст­во­ва­ния ви­да (ком­му­ни­ка­ци­он­ные сиг­на­лы, сиг­на­лы, из­да­вае­мые хищ­ни­ком или пред­по­ла­гае­мой жерт­вой).

П. с. од­но­го сиг­на­ла (тес­то­во­го) мо­жет оп­ре­де­лять­ся и в при­сут­ст­вии др. зву­ка – мас­ке­ра. Та­кие по­ро­ги мас­ки­ров­ки ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся для изу­че­ния час­тот­ной се­лек­тив­но­сти слу­ха, его по­ме­хо­устой­чи­во­сти и в ря­де др. слу­ча­ев (см. Мас­ки­ров­ка зву­ка). Как аб­со­лют­ные, так и диф­фе­рен­ци­аль­ные П. с. мо­гут ме­нять­ся по­сле про­дол­жи­тель­но­го воз­дей­ст­вия гром­ких зву­ков.

Особенности восприятия звука человеком

Особенности восприятия звука человеком

          Психоакустика — область науки, граничащая между физикой и психологией, изучает данные о слуховом ощущении человека при действии на ухо физического раздражения — звука. Накоплен большой объем данных о реакциях человека на слуховые раздражения. Без этих данных трудно получить правильное представление о работе систем передачи сигналов звуковой частоты. Рассмотрим наиболее важные особенности восприятия звука человеком.
      Человек ощущает изменения звукового давления, происходящие с частотой 20-20 000 Гц. Звуки с частотой ниже 40 Гц сравнительно редко встречаются в музыке и не существуют в разговорной речи. На очень высоких частотах музыкальное восприятие исчезает и возникает некое неопределенное звуковое ощущение, зависящее от индивидуальности слушателя, его возраста. С возрастом чувствительность слуха у человека уменьшается и прежде всего в области верхних частот звукового диапазона.
      Но было бы неправильно делать на этом основании вывод, что для пожилых людей неважна передача звуковоспроизводящей установкой широкой полосы частот. Эксперименты показали, что люди, даже едва воспринимающие сигналы выше 12 кГц, очень легко распознают в музыкальной передаче недостаточность верхних частот.

Частотные характеристики слуховых ощущений

      Область слышимых человеком звуков в диапазоне 20-20000 Гц ограничивается по интенсивности порогами: снизу — слышимости и сверху — болевых ощущений.
      Порог слышимости оценивается минимальным давлением, точнее, минимальным приращением давления относительно границы чувствителен к частотам 1000-5000 Гц — здесь порог слышимости самой низкий (звуковое давление около 2- 10 Па). В сторону низших и высших звуковых частот чувствительность слуха резко падает.
      Порог болевых ощущений определяет верхнюю границу восприятия звуковой энергии и соответствует примерно интенсивности звука 10 Вт/м или 130 дБ (для опорного сигнала с частотой 1000 Гц).
      При увеличении звукового давления увеличивается и интенсивность звука, причем слуховое ощущение нарастает скачками, называемыми порогом различения интенсивности. Число этих скачков на средних частотах примерно 250, на низких и высоких частотах оно уменьшается и в среднем по частотному диапазону составляет около 150.

      Поскольку диапазон изменения интенсивностей 130 дБ, то элементарный скачок ощущений в среднем по диапазону амплитуд равен 0,8 дБ, что соответствует изменению интенсивности звука в 1,2 раза. При низких уровнях слуха эти скачки достигают 2-3 дБ, при высоких уровнях они уменьшаются до 0,5 дБ (в 1,1 раза). Увеличение мощности усилительного тракта меньше чем в 1,44 раза практически не фиксируется ухом человека. При более низком звуковом давлении, развиваемом громкоговорителем, даже двукратное увеличение мощности выходного каскада может не дать ощутимого результата.

Субъективные характеристики звука

      Качество звукопередачи оценивается на основе слухового восприятия. Поэтому правильно определить технические требования к тракту звукопередачи или отдельным его звеньям можно, только изучив закономерности, связывающие субъективно воспринимаемое ощущение звука и объективными характеристиками звука являются высота, громкость и тембр.
      Понятие высоты звука подразумевает субъективную оценку восприятия звука по частотному диапазону. Звук принято характеризовать не частотой, а высотой тона.
      Тон — это сигнал определенной высоты, имеющий дискретный спектр (музыкальные звуки, гласные звуки речи). Сигнал, обладающий широким непрерывным спектром, все частотные составляющие которого имеют одинаковую среднюю мощность, называется белым шумом.

      Постепенное увеличение частоты звуковых колебаний от 20 до 20 000 Гц воспринимается как постепенное изменение тона от самого низкого (басового) до наиболее высокого.
      Степень точности, с которой человек определяет высоту звука на слух, зависит от остроты, музыкальности и тренировки его слуха. Следует отметить, что высота звука в какой-то степени зависит от интенсивности звука (при больших уровнях звуки большей интенсивности кажутся ниже, чем слабые..
      Ухо человека хорошо различает два близких по высоте тона. Например, в области частот примерно 2000 Гц человек может различать два тона, которые отличаются друг от друга по частоте на 3-6 Гц.
      Субъективный масштаб восприятия звука по частоте близок к логарифмическому закону. Поэтому увеличение частоты колебаний вдвое (независимо or начальной частоты) всегда воспринимается как одинаковое изменение высоты тона. Интервал высоты, соответствующий изменению частоты в 2 раза, называется октавой. Диапазон частот, воспринимаемых человеком, 20-20 000 Гц, он охватывает приблизительно десять октав.
      Октава — достаточно большой интервал изменения высоты тона; человек различает значительно меньшие интервалы. Так, в десяти октавах, воспринимаемых ухом, можно различить более тысячи градаций высоты тона. В музыке используются меньшие интервалы, называемые полутонами и соответствующие изменению частоты приблизительно в 1,054 раза.
      Октаву делят на полуоктавы и треть октавы. Для последних стандартизован следующий ряд частот: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3: 8; 10, являющихся границами третьоктав. Если эти частоты расположить на равных расстояниях по оси частот, то получится логарифмический масштаб. Исходя из этого все частотные характеристики устройств передачи звука строят в логарифмическом масштабе.
      Громкость передачи зависит не только от интенсивности звука, но и от спектрального состава, условий восприятия и длительности воздействия. Так, два звучащих тона средней и низкой частоты, имеющие одинаковую интенсивность (или одинаковое звуковое давление), воспринимаются человеком не как одинаково громкие. Поэтому введено понятие уровня громкости в фонах для обозначения звуков одинаковой громкости. За уровень громкости звука в фонах принимают уровень звукового давления в децибелах такой же громкости чистого тона частотой 1000 Гц, т.е для частоты 1000 Гц уровни громкости в фонах и децибелах совпадают. На других частотах при одном и том же звуковом давлении звуки могут казаться более громкими или более тихими.
      Опыт работы звукорежиссеров по записи и монтажу музыкальных произведений показывает, что для лучшего обнаружения дефектов звучания, которые могут возникнуть в процессе работы, уровень громкости, при контрольном прослушивании следует поддерживать высоким, примерно соответствующим уровню громкости в зале.
      При длительном воздействии интенсивного звука чувствительность слуха постепенно снижается, и тем больше, чем выше громкость звука. Обнаруживаемое снижение чувствительности связано с реакцией слуха на перегрузку, т.е. с естественной его адаптацией, После некоторого перерыва в прослушивании чувствительность слуха восстанавливается. К этому следует добавить, что слуховой аппарат при восприятии сигналов высокого уровня привносит свои, так называемые субъективные, искажения (что свидетельствует о нелинейности слуха). Так, при уровне сигнала 100 дБ первая и вторая субъективные гармоники достигают уровня 85 и 70 дБ.
      Значительный уровень громкости и длительность его воздействия вызывают необратимые явления в слуховом органе. Отмечено, что у молодежи за последние годы резко возросли пороги слышимости. Причиной этого явилось увлечение поп-музыкой, отличающейся высокими уровнями громкости звучания.
      Уровень громкости измеряют с помощью электроакустического прибора — шумомера. Измеряемый звук сначала преобразуется микрофоном в электрические колебания. После усиления специальным усилителем напряжения этих колебаний измеряют стрелочным прибором, отрегулированным в децибелах. Чтобы показания прибора как можно более точно соответствовали субъективному восприятию громкости, прибор снабжен специальными фильтрами, изменяющими его чувствительность к восприятию звука разных частот в соответствии с характеристикой чувствительности слуха.
      Важной характеристикой звука является тембр. Способность слуха различать его позволяет воспринимать сигналы с большим разнообразием оттенков. Звучание каждого из инструментов и голосов благодаря характерным для них оттенкам становится многокрасочным и хорошо узнаваемым.
      Тембр, являясь субъективным отображением сложности воспринимаемого звучания, не имеет количественной оценки и характеризуется терминами качественного порядка (красивый, мягкий, сочный и др. ). При передаче сигнала по электроакустическому тракту возникающие искажения в первую очередь влияют на тембр воспроизводимого звука. Условием правильной передачи тембра музыкальных звуков является неискаженная передача спектра сигнала. Спектром сигнала называют совокупность синусоидальных составляющих сложного звука.
      Простейшим спектром обладает так называемый чистый тон, в нем присутствует только одна частота. Более интересным оказывается звук музыкального инструмента: его спектр состоит из частоты основного тона и нескольких ‘»примесных» частот, называемых обертонами (высшими тонами). Обертоны кратны частоте основного тона и обычно меньше его по амплитуде.
      От распределения интенсивности по обертонам зависит тембр звука. Звуки разных музыкальных инструментов различаются по тембру.
      Более сложным оказывается спектр сочетания музыкальных звуков, называемый аккордом. В таком спектре присутствуют несколько основных частот вместе ссоответствуюшими обертонами
      Различия в тембре onpeделяются в основном низко-средне частотными составляющими сигнала, следовательно, и большое разнообразие тембров связано с сигналами, лежащими в нижней части частотного диапазона. Сигналы же, относяшиеся к верхней его части, по мере повышения все больше теряют свою окраску тембра, что обусловлено постепенным уходом их гармонических составляющих за пределы слышимых частот. Это можно объяснить тем, что в образовании тембра низких звуков активно участвуют до 20 и более гармоник, средних 8 — 10, высоких 2 — 3, так как остальные либо слабы, либо выпадают из области слышимых частот. Поэтому высокие звуки, как правило, по тембру беднее.
      Практически у всех естественных источников звука, в том числе и у источников музыкальных звуков, наблюдается специфическая зависимость тембра от уровня громкости. К такой зависимости приспособлен и слух — для него является естественным определение интенсивности источника по окраске звука. Громкие звуки обычно являются и более резкими.

Музыкальные источники звука

      Большое влияние на качество звучания электроакустических систем оказывает ряд факторов, характеризующих первичные источники звуков.
      Акустические параметры музыкальных источников зависят от состава исполнителей (оркестр, ансамбль, группа, солиста и типа музыки: симфоническая, народная, эстрадная и пр.).

      Зарождение и формирование звука на каждом музыкальном инструменте имеет свою специфику, связанную с акустическими особенностями звукообразования в том или ином музыкальном инструменте.
      Важным элементом музыкального звука является атака. Это — специфический переходный процесс, в течение которого устанавливаются стабильные характеристики звука: громкость, тембр, высота. Любой музыкальный звук проходит три стадии -начало, середину и конец, причем и начальная, и конечная стадии имеют некоторую продолжительность. Начальная стадия называется атакой. Длится она по-разному: у щипковых, ударных и некоторых духовых инструментов 0-20 мс, у фагота 20-60 мс. Атака — это не просто нарастание громкости звука от нуля до некоторого установившегося значения, она может сопровождаться таким же изменением высоты звука и его тембра. Причем характеристики атаки инструмента неодинаковы в разных участках его диапазона при разной манере игры: скрипка по богатству возможных выразительных способов атаки — наиболее совершенный инструмент.
      Одна из характеристик любого музыквльного инструмента — это частотный диапазон звучания. Кроме основных частот каждый инструмент характеризуется дополнительными высококачественными составляющими — обертонами (или, как принято в электроакустике, — высшими гармониками), определяющими его специфический тембр.
      Известно, что звуковая энергия неравномерно распределяется по всему спектру звуковых частот, излучаемых источником.
      Большинство инструментов характеризуется усилением основных частот, а также отдельных обертонов в определенных (одной или нескольких) относительно узких полосах частот (формантах), различных для каждого инструмента. Резонансные частоты (в герцах) формантной области составляют: для трубы 100-200, валторны 200-400, тромбона 300-900, трубы 800-1750, саксофона 350-900, гобоя 800-1500, фагота 300-900, кларнета 250-600.
      Другое характерное свойство музыкальных инструментов — сила их звука, обусловливается большей или меньшей амплитудой (размахом) их звучащего тела или воздушного столба (большей амплитуде соответствует более сильное звучание и наоборот). Значение пиковых акустических мощностей (в ваттах) составляет: для большого оркестра 70, большого барабана 25, литавр 20, малого барабана 12, тромбона 6, фортепиано 0,4, трубы и саксофона 0,3, трубы 0,2, контрабаса 0.(6, малой флейты 0,08, кларнета, валторны и треугольника 0,05.
      Отношение мощности звука, извлекаемого из инструмента при исполнении «фортиссимо», к мощности звука при исполнении «пианиссимо» принято называть динамическим диапазоном звучания музыкальных инструментов.
      Динамический диапазон музыкального источника звука зависит от вида исполнительского коллектива и характера исполнения.
      Рассмотрим динамический диапазон отдельных источников звука. Под динамическим диапазоном отдельных музыкальных инструментов и ансамблей (различные по составу оркестры и хоры), а также голосов понимают отношение максимальных звуковых давлений, создаваемых данным источником, к минимальным, выраженное в децибелах.
      На практике при определении динамического диапазона источника звука обычно оперируют только уровнями звукового давления, вычисляя или измеряя соответствующую их разность. Например, если максимальный уровень звучания оркестра составляет 90, а минимальный 50 дБ, то говорят, что динамический диапазон равен 90 — 50= = 40 дБ. При этом 90 и 50 дБ — это уровни звукового давления относительно нулевого акустического уровня.
      Динамический диапазон для данного источника звука — величина непостоянная. Она зависит от характера исполняемого произведения и от акустических условий помещения, в котором происходит исполнение. Реверберация расширяет динамический диапазон, который обычно достигает максимального значения в помещениях, имеющих большой объем и минимальное звукопоглощение. Почти у всех инструментов и человеческих голосов динамический диапазон неравномерен по регистрам звучания. Например, уровень громкости самого низкого звука на «форте» у вокалиста равен уровню самого высокого звука на «пиано».

      Динамический диапазон той или иной музыкальной программы выражается таким же образом, как и для отдельных источников звука, но максимальное звуковое давление отмечается при динамическом ff (фортиссимо) оттенке, а минимальное при рр (пианиссимо).

      Наибольшей громкости, обозначаемой в нотах fff (форте-, фортиссимо), соответствует акустический уровень звукового давления примерно 110 дБ, а наименьшей громкости, обозначаемой в нотах ррр (пиано-пианиссимо), примерно 40 дБ.
      Следует отметить, что динамические оттенки исполнения в музыке относительны и их связь с соответствующими уровнями звукового давления до некоторой степени условна. Динамический диапазон той или иной музыкальной программы зависит от характера сочинения. Так, динамический диапазон классических произведений Гайдна, Моцарта, Вивальди редко превышает 30-35 дБ. Динамический диапазон эстрадной музыки обычно не превышает 40 дБ, а танцевальной и джазовой — всего около 20 дБ. Большинство произведений для оркестра русских народных инструментов также имеют небольшой динамический диапазон (25-30 дБ). Это справедливо и для духового оркестра. Однако максимальный уровень звучания духового оркестра в помещении может достигать достаточно большого уровня (до 110 дБ).

Эффект маскировки

      Субъективная оценка громкости зависит от условий, в которых звук воспринимается слушателем. В реальных условиях акустический сигнал не существует в абсолютной тишине. Одновременно с ним воздействуют на слух посторонние шумы, затрудняющие звуковое восприятие, маскируюшие в определенной мере основной сигнал. Эффект маскировки чистого синусоидального тона посторонним шумом оценивается величиной, указываюшей. на сколько децибел повышается порог слышимости маскируемого сигнала над порогом его восприятия в тишине.
      Опыты по определению степени маскировки одного звукового сигнала другим показывают, что тон любой частоты маскируется более низкими тонами значительно эффективнее, чем более высокими. Например, если два камертона (1200 и 440 Гц) излучают звуки с одинаковой интенсивностью, то мы перестаем слышать первый тон, он замаскирован вторым (погасив вибрацию второго камертона, мы снова услышим первый).
      Если одновременно существуют два сложных звуковых сигнала, состоящих из определенных спектров звуковых частот, то возникает эффект взаимной маскировки. При этом если основная энергия обоих сигналов лежит в одной и той же области диапазона звуковых частот, то эффект маскировки будет наиболее сильным, Так, при передаче оркестрового произведения из-за маскировки аккомпанементом партия солиста может стать плохо разборчивой, невнятной.
      Достижение четкости или, как принято говорить, «прозрачности» звучания при звукопередаче оркестров или эстрадных ансамблей становится весьма трудным, если инструмент или отдельные группы инструментов оркестра играют в одном или близких регистрах одновременно.
      Режиссер, производя запись оркестра, обязательно учитывает особенности маскировки. На репетициях он с помощью дирижера устанавливает баланс между силой звучания инструментов одной группы, а также между группами всего оркестра. Ясность основных мелодических линий и отдельных музыкальных партий достигается в этих случаях близким расположением микрофонов к исполнителям, умышленным выделением звукорежиссером наиболее важных в данном месте произведения инструментов и другими специальными приемами звукорежиссуры.
      Явлению маскировки противостоит психофизиологическоя способность органов слуха выделять из обшей массы звуков один или несколько, несущих наиболее важную информацию. Например, при звучании оркестра дирижер замечает малейшие неточности в исполнении партии на каком-либо инструменте.
      Маскировка может существенно влиять на качество передачи сигнала. Четкое восприятие принимаемого звука возможно в том случае, если его интенсивность существенно превышает уровень составляющих помех, находящихся в той же полосе, что и принимаемый звук. При равномерной помехе превышение сигнала должно быть 10- 15 дБ. Эта особенность слухового восприятия находит практическое применение, например, при оценке электроакустических характеристик носителей. Так, если отношение сигнал-шум аналоговой грампластинки 60 дБ, то динамический диапазон записанной программы может быть не более 45- 48 дБ.

Временные характеристики слухового восприятия

      Слуховой аппарат, как и любая другая колебательная система, инерционен. При исчезновении звука слуховое ощущение исчезает не сразу, а постепенно, уменьшаясь до нуля. Время, в течение которого ошущение по уровню громкости уменьшается на 8- 10 фон, называется постоянной времени слуха. Эта постоянная зависит от ряда обстоятельств, а также от параметров воспринимаемого звука. Если к слушателю приходят два коротких звуковых импульса, одинаковых пи частотному составу и уровню, но один из них запаздывает, то они будут восприниматься слитно при запаздывании, не превышающем 50 мс. Пои больших интервалах запаздывания оба импульса воспринимаются раздельно, возникает эхо.
      Эта особенность слуха учитывается при конструировании некоторых приборов обработки сигналов, например электронных линий задержки, ревербератов и др.
      Следует отметить, что благодаря особому свойству слуха ощушение громкости кратковременного звукового импульса зависит не только от его уровня, но и от продолжительности воздействия импульса на ухо. Так, кратковременный звук, длящийся всего 10-12 мс, воспринимается ухом тише, чем звук такой же но уровню, но воздействующий на слух в течение, например 150-400 мс. Поэтому при прослушивании передачи громкость является результатом усреднения энергии звуковой волны в течение некоторого интервала. Кроме того, слух человека обладает инерцией, в частности, при восприятии нелинейных искажений он не ощущает таковых, если продолжительность звукового импульса меньше 10-20 мс. Именно поэтому в индикаторах уровня звукозаписывающей бытовой радиоэлектронной аппаратуры осуществляется усреднение мгновенных значений сигнала за промежуток, выбираемый в соответствии с временными характеристиками органов слуха.

Пространственное представление о звуке

      Одной из важных способностей человека является возможность определять направление источника звука. Эта способность называется бинауральным эффектом и объясняется тем, что человек имеет два уха. Данные экспериментов показывают, откуда приходит звук: один для высокочастотных тонов, другой для низкочастотных.

      До уха, обращенного к источнику, звук проходит более короткий по времени путь, чем до второго уха. Вследствие этого давление звуковых волн в ушных каналах различается по фазе и амплитуде. Амплитудные различия значительны только на высоких частотах, когда длина звуковой волны становится сравнимой с размерами головы. Когда разница в амплитудах превышает пороговое значение, равное 1 дБ, то кажется, что источник звука находится на той стороне, где амплитуда больше. Угол отклонения источника звука от средней линии (линии симметрии) приблизительно пропорционален логарифму отношения амплитуд.
      Для определения направления источника звука с частотами ниже 1500-2000 Гц существенны фазовые различия. Человеку кажется, что звук приходит с той стороны, с которой волна, опережаюшая по фазе, достигает уха. Угол отклонения звука от средней линии пропорционален разности времени прихода звуковых волн к обоим ушам. Тренированный человек может заметить разность фаз при разннице во времени 100 мс.
      Способность определять направление звука в вертикальной плоскости развита значительно слабее (примерно в 10 раз). Эту особенность физиологии связывают с ориентацией органов слуха в горизонтальной плоскости.
      Специфическая особенность пространственного восприятия звука человеком проявляется в том, что органы слуха способны ощушать суммарную, интегральную локализацию, создаваемую с помошью искусственных средств воздействия. Например, в помещении по фронту на расстоянии 2-3 м друг от друга установлены две АС. На таком же расстоянии от оси соединяющей системы строго по центру находится слушатель. В помешении через АС излучаются два одинаковых по фазе, частоте и интенсивности звука. В результате идентичности звуков, проходящих в орган слуха, человек не может их разделить, его ощущения дают представления о едином, кажущемся (виртуальном) источнике звука, который находится строго по центру на оси симметрии.
      Если теперь уменьшить громкость одной АС, то кажущийся источник переместится в сторону более громко работающего громкоговорителя. Иллюзию перемещения источника звука можно получить не только изменением уровня сигнала, но и искусственной задержкой одного звука относительно другого; в этом случае кажущийся источник сместится в сторону АС, излучающей сигнал с опережением.
      Для иллюстрации интегральной локализации приведем пример. Расстояние между АС 2м, расстояние от фронтальной линии до слушателя 2 м; для того чтобы источник как бы сместился на 40 см влево или вправо, необходимо подать два сигнала с разностью по уровню интенсивности в 5 дБ или с временным запаздыванием в 0,3 мс. При разности уровней в 10 дБ или задержке по времени 0,6 мс источник «переместится» на 70 см от центра.
      Таким образом, если изменять создаваемое АС звуковое давление, то возникает иллюзия перемещения источника звука. Это явление называется суммарной локализацией. Для создания суммарной локализации применяется двухканальная стереофоническая система звукопередачи.
      В первичном помешении устанавливаются два микрофона, каждый из которых работает на свой канал. Во вторичном — два громкоговорителя. Микрофоны располагаются на определенном расстоянии друг от друга по линии, параллельной размещению излучателя звука. При перемещении излучателя звука на микрофон будет действовать разное звуковое давление и время прихода звуковой волны будет различно из-за неодинакового расстояния между излучателем звуха и микрофонами. Эта разница и создает во вторичном помешении эффект суммарной локализации, в результате чего кажущийся источник локализуется в определенной точке пространства, находящейся между двумя громкоговорителями.
      Следует сказать о биноуральной системе звукопередачи. При использовании этой системы, называемой системой «искусственной головы», в первичном помешении размещают два отдельных микрофона, располагая их на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между ушами человека. Каждый из микрофонов имеет независимый канал звукопередачи, на выходе которого во вторичном помещении включены телефоны для левого и правого уха. При идентичности каналов звукопередачи такая система точно передает бинауральный эффект, создаваемый около ушей «искусственной головы» в первичном помещении. Наличие головных телефонов и необходимость пользования ими в течение длительного времени является недостатком.
      Орган слуха определяет расстояние до источника звука по ряду косвенных признаков и с некоторыми погрешностями. В зависимости от того, мало или велико расстояние до источника сигнала, субъективная его оценка меняется под воздействием различных факторов. Было установлено, что если определяемые расстояния невелики (до 3 м), то их субъективная оценка почти линейно связана с изменением громкости перемещающегося по глубине источника звука. Дополнительным фактором для сложного сигнала является его тембр, который становится все более «тяжелым'» по мере приближения источника к слушателю. Это связано со все большим усилением обертонов низкого по сравнению с обертонами высокого регистра, вызванным происходящим при этом повышением уровня громкости.
      Для средних расстояний 3-10 м. удаление источника от слушателя будет сопровождаться пропорциональным уменьшением громкости, причем это изменение будет одинаково относиться к основной частоте и к гармоническим составляюшим. В результате происходит относительное усиление высокочастотной части спектра и тембр становится более ярким.
      С ростом расстояния потери энергии в воздухе будут расти пропорционально квадрату частоты. Увеличенная потеря обертонов высокого регистра приведет к снижению тембральной яркости. Таким образом, субъективная оценка расстояний связана с изменением его громкости и тембра.
      В условиях закрытого помещения сигналы первых отражений, запаздывающие относительно прямого на 20-40 мс, воспринимаются органом слуха как приходящие с различных направлений. Вместе с этим все большее их запаздывание создает впечатление о значительном удалении точек, от которых происходят эти отражения. Таким образом, по времени запаздывания можно судить об относительной удаленности вторичных источников или, что то же, о размерах помещения.

Некоторые особенности субъективного восприятия стереофонических передач.

      Стереофоническая система звукопередачи имеет ряд существенных особенностей по сравнению с обычной монофонической.
      Качество, отличающее стереофоническое звучание, объемность, т.е. естественную акустическую перспективу, можно оценить с помощью некоторых дополнительных показателей, не имеющих смысла при монофонической технике передачи звука. К таким дополнительным показателям следует отнести: угол слышимости, т.е. угол, под которым слушатель воспринимает звуковую стереофоническую картину; стереофоническую разрешающую способность, т.е. определяемую субъективно локализацию отдельных элементов звукового образа в определенных точках пространства в пределах угла слышимости; акустическую атмосферу, т.е. эффект возникновения у слушателя ощущения присутствия в первичном помещении, где происходит передаваемое звуковое событие.

О роли акустики помещения

      Красочность звучания достигается не только с помощью аппаратуры воспроизведения звука. Даже при достаточно хорошей аппаратуре качество звучания может оказаться низким, если помещение, предназначенное для прослушивания, не обладает определенными свойствами. Известно, что в закрытом помешении возникает явление нослезвучания, называемое реверберацией. Воздействуя на органы слуха, реверберация (в зависимости от ее длительности) может улучшать или ухудшать качество звучания.

      Человек, находящийся в помещении, воспринимает не только прямые звуковые волны, создаваемые непосредственно источником звука, но и волны, отраженные потолком и стенами помещения. Отраженные волны слышны еше некоторое время после прекращения действия источника звука.
      Иногда считают, что отраженные сигналы играют только отрицательную роль, создавая помехи восприятию основного сигнала. Однако такое представление неправильно. Определенная часть энергии начальных отраженных эхосигналов, достигая ушей человека с малыми задержками, усиливает основной сигнал и обогашает его звучание. Напротив, более поздние отраженные эхосигналы. время задержки которых превышает некоторое критическое значение, образуют звуковой фон, затрудняющий восприятие основного сигнала.
      Помещение прослушивания не должно иметь большое время реверберации. Жилые комнаты, как правило, имеют малое воемя реверберации в силу ограниченности своих размеров и наличия звукопоглощающих поверхностей, мягкой мебели, ковров, занавесок и т. п.
      Различные по характеру и свойствам преграды характеризуются коэффициентом поглощения звука, который представляет собой отношение поглощенной энергии к полной энергии падающей звуковой волны.

      Для повышения звукопоглощающих свойств ковра (и снижения шумов в жилом помещении) ковер желательно вешать не вплотную к стене, а с зазором 30-50 мм).

Источник: Высокоачественное звуко-воспроизведение, Козюренко Ю.И.


Адрес администрации сайта: [email protected]ndbarrel.ru
   

 

Слуховая чувствительность. Абсолютные слуховые пороги

Слуховая чувствительность. Абсолютные слуховые пороги. Кривая 
слышимости.

3. Абсолютные слуховые пороги определяются прежде всего по следующим объективным параметрам звукового сигнала: интенсивности (звуковому давлению), частоте и длительности.

Абсолютный порог  слышимости определяется как «минимальный уровень звукового давления (в  дБ), при котором еще возникает  слуховое ощущение». Он характеризует  чувствительность слуха к интенсивности  звуковой энергии.

Опыты по определению  абсолютного порога слышимости показали, что его величина зависит от условий  опыта, особенностей звукового сигнала, параметров звукового источника  и др. Обычно используются результаты измерений, полученные или в условиях свободного поля (т. е. в заглушенной  камере), где звуковой сигнал подается через громкоговоритель, помещенный перед слушателем, или с помощью  сигналов, подаваемых на телефоны. Испытуемый имеет возможность с помощью переключателя менять направление изменения интенсивности звука, уменьшая его до уровня, когда тон становится неслышимым, и повышая до уровня, когда тон становится слышимым. Граница между ними и принимается за порог слышимости. Измерения проводятся на различных частотах, при этом на каждой частоте определяется полученный уровень. Описанные измерения должны быть проделаны с участием многих испытуемых, обладающих здоровым слухом, как тренированных (которые дают меньшие значения порогов), так и нетренированых.

При подаче сигналов на стереотелефоны звуковое давление измеряется в слуховом проходе у  барабанной перепонки. Полученные кривые порогов слуховой чувствительности отличаются от полученных в свободном поле. Пороги при предъявлении сигнала через телефоны получаются выше, т. е. слуховая система более чувствительна к сигналам, поступающим из свободного внешнего пространства. Это объясняется фильтрующим действием ушной раковины и слухового канала.

Абсолютные пороги слышимости существенно отличаются у индивидуальных слушателей в зависимости  от возраста, состояния слуховой системы, наличия заболеваний и т. д.

Абсолютные пороги слышимости зависят от длительности предъявляемого сигнала: если длительность сигнала мала (меньше 250 мс), пороги возрастают, причем скорость этого возрастания  зависит от частоты; только при длительности, большей 250 мс, значения слуховых порогов  стабилизируются к норме. Например, сокращение длительности воздействия  звукового сигнала с 200 до 20 мс на частоте 1000 Гц приводит к возрастанию  слухового порога на 10 дБ. Это связано  с особым свойством слуховой системы, называемым временной интеграцией (или суммацией). Слуховой аппарат  интегрирует энергию внутри определенного  временного окна длительностью примерно 200 мс.

Для достижения порога слышимости требуется накопить определенное количество энергии внутри этого  окна, поэтому чем короче сигнал, тем больше должна быть его интенсивность.

Болевой порог и область слышимости. Существует ограничение области слухового восприятия и со стороны громких звуков, хотя и не такое четкое, как порог слышимости. Например, синусоидальное звуковое давление со значением 10 Па (100 дБ) соответствует одному из порогов, называемому порогом неприятного ощущения. При достижении 60-80 Па (132 дБ) возникает ощущение давления на уши. Эта величина называется порогом осязания. Наконец, давление 150-200 Па (140 дБ) причиняет боль и называется болевым порогом. Частотная зависимость болевого порога и общая область слышимости, ограниченная по частоте и по интенсивности звука, приведена на рис.

Нужно отметить, что  слуховая система приспособлена  к восприятию в основном тихих  звуков и звуков средней интенсивности. Громкие звуки с уровнем выше 100 дБ приводят к изменению порогов  слуха и к необратимым изменениям свойств слуховой системы вплоть до полной глухоты. Причем степень повреждения слуха пропорциональна времени воздействия громких звуков, поэтому международные стандарты регламентируют допустимое время пребывания (количество часов в день) в звуковой среде с высокими

Рис. Область слышимости звуковых сигналов, ограниченная по частоте  и интенсивности

уровнями звукового  давления, выше которых могут произойти  необратимые изменения слуховой чувствительности:

Таблица 

 

SPL,

ДБ

90

92

95

97

100

102

105

110

115

Т, часов в день

8

6

4

3

2

1,5

1

0,5

0,25

Эта проблема особенно актуальна для звукорежиссеров, музыкантов и др., работающих длительное время с высокими уровнями звукового  давления (а также для современной  молодежи, испытывающей огромные перегрузки слухового аппарата на концертах  и дискотеках или при прослушивании  музыки на плеерах с ушными телефонами).

Исследования, выполненные  различными международными организациями, показали,что уровни абсолютной слуховой чувствительности значительно снизились за последние десятилетия.

После воздействия  громких звуков высокой интенсивности  у человека резко снижается слуховая чувствительность. Процесс восстановления обычных порогов может продолжаться до 16 часов. Этот процесс называется временный сдвиг порога слуховой чувствительности, или «постстимульное утомление». Этот сдвиг порога начинает появляться при уровне звукового давления выше 75 дБ и соответственно увеличивается при повышении уровня сигнала. Причем наибольшее влияние на сдвиг порога чувствительности оказывают высокочастотные составляющие сигнала. Величина сдвига порогов пропорциональна логарифму времени воздействия (поэтому и нормируется время прослушивания в день). Если измерять пороги чувствительности в разные сроки после выключения сигнала, то можно установить что пороги начинают плавно снижаться, но примерно через 2 минуты происходит «скачок» в ходе восстановления чувствительности, затем пороги продолжают плавно уменьшаться со скоростью, пропорциональной логарифму времени после выключения звука.

Однако если время  нахождения под воздействием громких  звуков превышает допустимые нормы, то полного восстановления порогов  чувствительности не происходит, постепенно чувствительность слуха снижается, что может привести к полной глухоте, особенно опасной, потому что она связана с повреждением волосковых клеток и поэтому практически не поддается лечению.

Абсолютные слуховые пороги по частоте. Если продолжить кривые болевых порогов и кривые абсолютной слышимости на рис., то они как бы пересекутся, т. е. на самых низких и  самых высоких частотах, чтобы  достичь порогов слышимости, требуются  уже настолько высокие уровни звукового давления, что они совпадают  сразу с болевыми порогами, не создавая ощущения «звука».

Таким образом, только звуки, попадающие в диапазон частот 20-20000 Гц, воспринимаются в виде слуховых ощущений. Измерения показали, что  звуки с частотой 20 кГц можно  услышать только в очень молодом  возрасте; в среднем чувствительность слуха к высоким частотам снижается  каждые десять лет примерно на 1000 Гц. К шестидесяти годам слышимый частотный диапазон в среднем  не превышает по высоким частотам 10-12 кГц.

Однако, как видно  на рис., музыкальные и речевые  сигналы занимают только часть слышимой области как по частоте, так и по амплитуде. Основная энергия музыкальных звуков сосредоточена в частотной области от 40 Гц до 5000 Гц, поэтому нормальное возрастное изменение частотных порогов приводит к некоторому уменьшению яркости звучания за счет высокочастотных обертонов, но не мешает воспринимать музыку и речь, тем более что часто это дополняется большим музыкальным опытом.

 

 

 

Порог слышимости — минимальное звуковое давление, при котором звук данной частоты воспринимается ухом человека. Величину порога слышимости выражают в децибелах. За нулевой уровень принято звуковое давление 2·10−5Па на частоте 1 кГц. Порог слышимости у конкретного человека зависит от индивидуальных свойств, возраста, физиологического состояния.

Порог болевого ощущения слуховой — величина звукового давления, при котором в слуховом органе возникают боли (что связано, в частности, с достижением предела растяжимости барабанной перепонки). Превышение данного порога приводит к акустической травме. Болевое ощущение определяет границу динамического диапазона слышимости человека, который в среднем составляет 140 дБ для тонального сигнала и 120 дБ для шумов со сплошным спектром.


Характеристики слухового ощущения. Пороги слышимости.

Так как звук является объектом слуховых ощущений, то кроме его объективных характеристик существуют еще субъективные, основанные на особенностях восприятия звука человеком. Характеристиками слухового ощущения являются высота, тембр, громкость и порог слышимости звука.

Воспринимая тоны, человек различает их по высоте. Высота – субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона. Особенность восприятия звука человеком состоит в том, что звуковые сигналы различной частоты воспринимаются им неодинаково. Порог слышимости – минимальное значение силы звука вызывающее появление ощущений. Максимальная чувствительность к звуковым сигналам частоты 1000 Гц, порог слышимости при частоте 1кГц принят равным 210-5Па. Значение порога слышимости различно для разных частот звука.

Другой характеристикой слухового ощущения является тембр звука. Тембр звука определяется его спектральным составом.

Еще одной субъективной оценкой звука, является громкость, которая характеризует уровень слухового ощущения.

  1. Закон Вебера – Фехнера. Шкала громкости. Единицы измерения громкости.

По закону Вебера-Фехнера ощущение громкости E связано с создающим его физическим раздражителем I логарифмической зависимостью:

где k – некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности I0  пороговая интенсивность звука. Т.о., нулевая точка шкалы громкости соответствует 0дБ при 1кГц. Если бы коэффициент k был постоянным, то логарифмическая шкала интенсивностей звука совпадала бы со шкалой громкости. Однако сильная зависимость k от частоты и интенсивности звука не позволяет свести измерение громкости к простому измерению интенсивности звука. Условно считают, что на частоте 1 кГц шкалы громкости и интенсивности звука полностью совпадают. Для отличия шкалы интенсивности звука от шкалы громкости, в шкале громкости децибелы называют фонами – это и есть единица громкости.

  1. Физика слуха.

Звуковая волна, пройдя наружное ухо, наталкивается на барабанную перепонку, приводя её в движение. Барабанная перепонка через систему слуховых косточек передаёт колебания во внутреннее ухо  улитку. Движение жидкости в вестибулярном и базилярном каналах внутреннего уха заставляет колебаться базилярную мембрану, стимулируя рецепторные клетки.

Среднее ухо системой косточек усиливает давление в 17 раз (или на 25дБ).

Внутреннее ухо заполнено жидкостью. Длина развёрнутой улитки 35мм. Благодаря неоднородным механическим свойствам базилярной мембраны, волны разной частоты приводят в движение различные её участки.

Слуховой аппарат очень чувствителен: пороговые колебания барабанной перепонки составляют 10-11м.

Локализация источника звука основана на двух механизмах:

  1. При низких частотах ухо улавливает разность фаз звуковой волны в левом и в правом ухе.

  2. При высоких частотах ухо реагирует на разность интенсивностей звука, достигших левого и правого уха. Вокруг головы образуется звуковая тень и если разница будет в 1дБ то можно локализовать источник звука (с точностью +100).

  1. Ультразвук. Основные свойства и особенности распространения. Действие ультразвука на биологические ткани. Ультразвук в диагностике.

Ультразвук — механические колебания и волны, частоты которых более 20 кГц. Верхний предел ультразвуковых частот — 109 – 1010 Гц.

Для генерирования ультразвука применяют излучатели, основанные на обратном пьезоэффекте, который заключается в механической деформации тел под действием электрического поля. Для регистрации ультразвука может быть использован прямой пьезоэффект, когда под действием механической деформации тела возникает электрическое поле.

Применение ультразвука в медицине связано с его особенностями распространения и характерными свойствами. Отражение ультразвуковых волн (УЗ) на границе двух сред зависит от соотношения их волновых сопротивлений. Так, УЗ хорошо отражается на границах мышца – надкостница – кость, на поверхности полых органов и т.д. Поэтому можно определить расположение и размер неоднородных включений, полостей, внутренних органов и т.п. (УЗ – локация). При УЗ – локации используют как непрерывное, так и импульсное излучения. В первом случае исследуется стоячая волна, возникающая при интерференции падающей и отраженной волн от границы раздела. Во втором случае наблюдается отраженный импульс и измеряют время распространения ультразвука до исследуемого объекта и обратно. Зная скорость распространения ультразвука, определяют глубину залегания объекта.

Волновое сопротивление биологических сред в 3000 раз больше волнового сопротивления воздуха. Поэтому, если УЗ — излучатель приложить к телу человека, то УЗ не проникнет внутрь, а будет отражаться из-за тонкого слоя воздуха между излучателем и биологическим объектом. Чтобы исключить воздушный слой, поверхность УЗ –излучателя покрывают слоем масла.

Скорость распространения УЗ и их поглощение существенно зависят от состояния среды на этом основано использование ультразвука для изучения молекулярных свойств вещества. Исследования такого рода являются предметом молекулярной акустики.

При распространении ультразвука в среде возникают зоны сжатия и разряжения, которые приводят к образованию разрывов жидкости – кавитации.

Кавитации существуют недолго и быстро захлопываются, при этом в небольших объемах выделяется значительная энергия, что приводит к разогреванию вещества, а также ионизации и диссоциации молекул.

Применение ультразвука в медицине можно разбить на два основных направления: диагностику и терапию.

К первому направлению относятся локационные методы с использованием главным образом импульсного излучения. Это эхоэнцефалография, ультразвуковая кардиография, в офтальмологии – для определения размеров глазных сред.

Основное применение ультразвука в терапии основано на механическим и тепловым действием на ткани. При операциях ультразвук применяют как ультразвуковой скальпель.

% PDF-1.4 % 107 0 obj> endobj xref 107 102 0000000016 00000 н. 0000003242 00000 н. 0000002336 00000 н. 0000003378 00000 н. 0000003518 00000 н. 0000004515 00000 н. 0000004557 00000 н. 0000005099 00000 н. 0000005641 00000 п. 0000005732 00000 н. 0000006924 00000 н. 0000007157 00000 н. 0000007491 00000 п. 0000007582 00000 н. 0000007731 00000 н. 0000007969 00000 п. 0000008082 00000 н. 0000008129 00000 н. 0000008176 00000 н. 0000008223 00000 н. 0000008270 00000 п. 0000008317 00000 н. 0000008364 00000 н. 0000008411 00000 н. 0000008458 00000 п. 0000008505 00000 н. 0000008671 00000 н. 0000008707 00000 н. 0000008753 00000 н. 0000009152 00000 п. 0000009541 00000 н. 0000010005 00000 п. 0000010052 00000 п. 0000010099 00000 п. 0000010146 00000 п. 0000010192 00000 п. 0000010238 00000 п. 0000011003 00000 п. 0000011188 00000 п. 0000012448 00000 п. 0000012834 00000 п. 0000012945 00000 п. 0000013965 00000 п. 0000015203 00000 п. 0000016381 00000 п. 0000017630 00000 п. 0000018010 00000 п. 0000018272 00000 п. 0000019479 00000 п. 0000020266 00000 п. 0000075747 00000 п. 0000133164 00000 н. 0000189941 00000 н. 00001

00000 н. 0000191383 00000 н. 0000246426 00000 н. 0000303236 00000 н. 0000358051 00000 н. 0000412546 00000 н. 0000467468 00000 н. 0000524440 00000 н. 0000580530 00000 н. 0000636153 00000 п. 0000694200 00000 н. 0000695444 00000 п. 0000695506 00000 п. 0000695554 00000 п. 0000695624 00000 н. 0000695974 00000 п. 0000698623 00000 н. 0000699054 00000 н. 0000699496 00000 н. 0000699983 00000 п. 0000700164 00000 н. 0000700292 00000 н. 0000700487 00000 н. 0000700871 00000 н. 0000701269 00000 н. 0000701757 00000 н. 0000702131 00000 п. 0000702552 00000 н. 0000703065 00000 н. 0000703496 00000 н. 0000703874 00000 н. 0000704360 00000 н. 0000707078 00000 н. 0000707494 00000 н. 0000707878 00000 н. 0000708112 00000 н. 0000708481 00000 н. 0000710311 00000 н. 0000710593 00000 н. 0000711106 00000 н. 0000715310 00000 н. 0000715593 00000 н. 0000715706 00000 н. 0000715780 00000 н. 0000715854 00000 н. 0000715973 00000 н. 0000716161 00000 п. 0000741558 00000 н. 0000750986 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 109 0 obj> поток x ڬ TYLaR + — & q BHBD1vB) PhrXѠ_4BAHO & i

Меры распространения | Как и когда использовать меры распространения

Показатели распространения | Как и когда использовать меры распространения | Статистика Лаэрд

Введение

Мера разброса, иногда также называемая мерой дисперсии, используется для описания изменчивости в выборке или генеральной совокупности.Обычно он используется в сочетании с показателем центральной тенденции, например средним или медианным, для обеспечения общего описания набора данных.

Почему важно измерять разброс данных?

Существует много причин, по которым мера разброса значений данных важна, но одна из основных причин касается ее взаимосвязи с мерами центральной тенденции. Мера разброса дает нам представление о том, насколько хорошо среднее, например, представляет данные.Если разброс значений в наборе данных велик, среднее значение не так репрезентативно для данных, как если бы разброс данных был небольшим. Это потому, что большой разброс указывает на то, что между индивидуальными оценками, вероятно, есть большие различия. Кроме того, в исследованиях часто считается положительным, если в каждой группе данных мало вариаций, поскольку это указывает на сходство.

Мы будем рассматривать диапазон, квартили, дисперсию, абсолютное отклонение и стандартное отклонение.

Диапазон

Диапазон — это разница между наивысшим и наименьшим баллами в наборе данных и является самой простой мерой разброса. Таким образом, мы рассчитываем диапазон как:

Диапазон = максимальное значение — минимальное значение

Например, рассмотрим следующий набор данных:

23 56 45 65 59 55 62 54 85 25

Максимальное значение — 85, минимальное — 23.В результате получается диапазон 62, что составляет 85 минус 23. Хотя использование диапазона в качестве меры разброса ограничено, он устанавливает границы оценок. Это может быть полезно, если вы измеряете переменную, имеющую критический низкий или высокий порог (или оба), которые не следует пересекать. Диапазон мгновенно сообщит вам, превышало ли хотя бы одно значение эти критические пороги. Кроме того, диапазон можно использовать для обнаружения любых ошибок при вводе данных. Например, если вы записали возраст школьников в своем исследовании и ваш диапазон составляет от 7 до 123 лет, вы знаете, что совершили ошибку!

Квартили и межквартильный размах

Квартили говорят нам о разбросе набора данных, разбивая набор данных на кварталы, точно так же, как медиана разбивает его пополам.Например, рассмотрим оценки 100 учащихся, перечисленных ниже, которые были отсортированы от наименьшего до наивысшего, и квартили выделены красным.

Заказать Оценка Заказать Оценка Заказать Оценка Заказать Оценка Заказать Оценка
1-й 35 21-я 42 41-я 53 61-я 64 81-я 74
2-я 37 22-я 42 42-я 53 62-я 64 82-я 74
3-й 37 23-й 44 43-й 54 63-й 65 83-й 74
4-я 38 24-й 44 44-й 55 64-й 66 84-й 75
5-я 39 25-й 45 45-я 55 65-я 67 85-й 75
6-й 39 26-й 45 46-я 56 66-й 67 86-й 76
7-й 39 27-й 45 47-й 57 67-й 67 87-й 77
8-й 39 28-й 45 48-я 57 68-й 67 88-й 77
9-я 39 29-й 47 49-я 58 69-я 68 89-й 79
10-й 40 30-й 48 50-я 58 70-й 69 90-й 80
11-я 40 31-я 49 51-я 59 71-я 69 91st 81
12-й 40 32-я 49 52-я 60 72-я 69 92-я 81
13-я 40 33-й 49 53-й 61 73-й 70 93-й 81
14-я 40 34-й 49 54-й 62 74-я 70 94-я 81
15-й 40 35-я 51 55-й 62 75-я 71 95-я 81
16-я 41 36-й 51 56-я 62 76-й 71 96-й 81
17-я 41 37-я 51 57-й 63 77-й 71 97-й 83
18-й 42 38-й 51 58-й 63 78-й 72 98-я 84
19 42 39-й 52 59-я 64 79-й 74 99-й 84
20-й 42 40-й 52 60-я 64 80-е 74 100-я 85

Первый квартиль (Q1) находится между 25-м и 26-м оценками учащегося, второй квартиль (Q2) между 50-м и 51-м оценками учащегося и третий квартиль (Q3) между 75-м и 76-м. студенческие оценки.Следовательно:

Первый квартиль (Q1) = (45 + 45) ÷ 2 = 45
Второй квартиль (Q2) = (58 + 59) ÷ 2 = 58,5
Третий квартиль (Q3) = (71 + 71) ÷ 2 = 71

В приведенном выше примере у нас четное число баллов (100 студентов, а не нечетное число, например 99 студентов). Это означает, что при вычислении квартилей мы берем сумму двух оценок по каждому квартилю, а затем их половину (отсюда Q1 = (45 + 45) ÷ 2 = 45).Однако, если бы у нас было нечетное количество баллов (скажем, 99 студентов), нам нужно было бы взять только один балл для каждого квартиля (то есть 25-го, 50-го и 75-го баллов). Вы должны понимать, что второй квартиль также является медианой.

Квартили — полезная мера разброса, потому что на них гораздо меньше влияют выбросы или искаженный набор данных, чем на эквивалентные меры среднего и стандартного отклонения. По этой причине квартили часто указываются вместе с медианой как лучший выбор для измерения разброса и центральной тенденции, соответственно, при работе с искаженными данными и / или данными с выбросами.Обычный способ выражения квартилей — это межквартильный размах. Межквартильный диапазон описывает разницу между третьим квартилем (Q3) и первым квартилем (Q1), рассказывая нам о диапазоне средней половины баллов в распределении. Следовательно, для наших 100 студентов:

Межквартильный размах = Q3 — Q1
= 71–45
= 26

Однако следует отметить, что в журналах и других публикациях вы обычно видите межквартильный диапазон, указанный как 45–71, а не рассчитанный диапазон.

Небольшое отклонение от этого — это полумежквартильный размах, который составляет половину межквартильного размаха = ½ (Q3 — Q1). Следовательно, для наших 100 студентов это будет 26 ÷ 2 = 13.

Главная О нас Связаться с нами Положения и условия Конфиденциальность и файлы cookie © 2018 Lund Research Ltd

Ситуационное задание для терапии 1 Мужчина 57 лет поступил в клинику

Ситуационное задание на терапию 1

Мужчина 57 лет поступил в стационар с жалобами на кашель с мокротой, прожилками крови, болью в правом боку при вдохе, повышенное потоотделение, слабость, повышение температуры тела до 37 лет.40 ° С.

Из анамнеза: 10 лет назад перенес очаговый туберкулез легких и снят с учета.

Состояние удовлетворительное. Кожа нормального цвета. При аускультации в обоих легких выслушивается жесткое дыхание, единичные сухие хрипы, а в межлопаточном пространстве — мелкопузырчатые хрипы после кашля.

Анализ крови: э — 4,8х1012, НВ — 142 г / л, л — 9,2х109, р — 2, с — 78, л — 12, м — 8, СОЭ — 25 мм / час.

В мокроте МБТ бактериоскопически не обнаружено.

Задача ситуационной задачи терапии

1. Установите предварительный диагноз.

2. Составьте план дополнительного обследования.

3. Выполните дифференциальную диагностику.

4. Назначить лечение.

Эталон ответов на ситуационную задачу терапии

1. Предварительный диагноз: подострый диссеминированный туберкулез легких.

2. План дополнительного обследования: en. мокрота и моча на МБТ посевом, общий анализ мочи, консультация отоларинголога, томографическое исследование легких, туберкулиновые пробы, бронхоскопия.

3. В пользу туберкулезной этиологии процесса свидетельствуют: легкие проявления клинической симптоматики, характерная рентгенологическая картина: наличие очагов полиморфного характера в обоих легких, умеренные изменения картины крови.

4. Больному показано лечение антибактериальными препаратами: изониазид, стрептомицин, этамбутол, тизамид через день.

Задача ситуационной терапии 2

Больной П., 35 лет, в 16 лет перенес экссудативный плеврит, через 20 лет у него развился диссеминированный туберкулез легких в фазе распада.ОБТ +. Лечился 14 месяцев в больнице и санатории. Отмечено прекращение бактериовыделения, рассасывания и уплотнения очагов в легких, но во 2-м сегменте справа образовалась полость с толстыми стенками. Пациент отказался от хирургического лечения.

Состояние удовлетворительное. Кожа нормального цвета. Периферические лимфатические узлы не пальпируются. При перкуссии справа над правой верхушкой легкого сзади определяется притупление легочного звука: в этой же зоне при кашле определяются стойкие влажные хрипы среднего калибра.Со стороны других систем и органов при физикальном осмотре отклонений не обнаружено.

Анализ крови: эр. — 4,5 х 109, НВ — 130 г / л, л — 8,0 х 109, р — 0, с / я — 75, лимф. — 20, м — 5, СОЭ — 12 мм / час.

Задание ситуационной задачи терапии

1. Поставьте клинический диагноз и обоснуйте его.

2. Определить тактику фтизиатра после отказа пациента от операции.

3. Тактика участкового врача общей практики по отношению к данному пациенту.

Стандарт ответов на ситуационную задачу терапии

1. Прежде всего, в данной ситуации необходимо составить дифференциально-диагностическую серию наиболее часто встречающихся заболеваний. К ним относятся: фиброзно-кавернозный туберкулез легких, хронический абсцесс, распадающийся рак легкого.

2. Больной фиброзно-кавернозный туберкулез легких. Об этом свидетельствуют:

1) экссудативный плеврит в анамнезе и

в анамнезе

14 месяцев назад диссеминированный туберкулез легких с aba

путем циклирования;

2) формирование финального процесса в результате длительного неэффективного лечения в стационаре и санатории препаратами АБ;

3) характерный рентгеновский снимок:

4) локализация полости в 11 сегменте

5) характер полости — толстые стенки

6) полость расположена на фоне фиброза легких

7) наличие плотных очагов бронхогенной диссеминации

3.Пациент будет наблюдаться при 1 A g. ДУ (ВК +). Продолжит амбулаторный основной курс лечения двумя АД интермиттирующим методом, каждые 3 месяца будет проводить рентгенологический мониторинг.

4. У участкового терапевта есть информация о наличии выделительной палочки на месте у этого пациента.

5. Указано количество контактов в эпид. вспышка, и когда они обращаются в клинику, проявляет настороженность по поводу туберкулеза.

6. Вместе с эпидемиологом и врачом фтизатор посещает эпидемиолог.очаг сразу после его выявления и участвует в составлении плана его восстановления.

Задача ситуационной терапии 3

Больной М., 27 лет, две недели назад появились слабость, потливость, субфебрильная температура, одышка, боли в груди слева. Лечилась с диагнозом ОРЗ без улучшения. Усилилась одышка, температура тела повысилась до 39,00С, хотя боли в груди слева уменьшились.

Объективно: состояние удовлетворительное.Кожа влажная, нормальной окраски. Левая половина грудной клетки отстает в акте дыхания. Перкуторно слева ниже 1-го ребра определяется притупление. Дыхания в этой зоне не слышно. Органы брюшной полости не изменены.

Анализ крови: эр. — 4,2х1012, НВ — 140 г / л, л — 12х109, п — 2, с — 80, л — 12, м — 6, СОЭ — 38 мм / час.

В мокроте МБТ не обнаружено.

Задание ситуационной задачи терапии

1. Установить предварительный диагноз с учетом этиологии заболевания.

2. Составьте план дальнейшего изучения с указанием возможных результатов.

3. Выполните дифференциальную диагностику.

4. Назначить лечение.

Стандарт ответов на ситуационную задачу терапии

1. Предварительный диагноз: левосторонний экссудативный плеврит туберкулезной этиологии.

2. План обследования:

1) плевральная пункция; клеточный состав экссудата может быть лимфоцитарным, содержание белка более 30 г / л;

2) туберкулиновые пробы могут быть гиперчувствительными к туберкулину;

3) Рентгеновская томография после эвакуации экссудата;

4) плевроскопия может выявить макроскопические и микроскопические данные в пользу предварительного диагноза.

3. Дифференциальный диагноз проводится с неспецифическим плевритом. В пользу туберкулезной этиологии свидетельствуют:

— постепенное развитие заболевания с симптомами интоксикации туберкулезом;

— юный возраст больного;

— отсутствие эффекта от неспецифического лечения;

— характер гемограммы.

4. До получения первых результатов обследования назначить лечение антибиотиками широкого спектра действия.

Задача ситуационной терапии 4

Больной 52-х лет жалуется на одышку, кашель с зеленой мокротой, слабость, потливость. Считает себя больной много лет. Заболевание протекало волнообразно, сначала с редкими, а затем с более частыми обострениями. В последнее время ухудшился аппетит, заметили похудание, усилилась одышка. При осмотре отмечалось укорочение перкуторного звука на верхушке правого легкого. Здесь также можно услышать резко ослабленное дыхание с бронхиальным оттенком, скудные сухие хрипы.Выше нижних легких дыхание ослаблено, вдох удлинен. Границы сердца четко не определены из-за рамочного оттенка.

Анализ крови: эр. — 3,5х1012, НВ — 100 г / л, л — 9,0х109, с / я — 2, с / я — 82, лимф. — 10, м — 6, СОЭ — 30 мм / час.

Общий анализ мочи: патологии нет.

В анализе мокроты большое количество лейкоцитов, эластических волокон. После обнаружения БК методом Циля-Нильсона.

Задание ситуационной задачи терапии

1.Составить дифференциально-диагностическую серию.

2. Обоснуйте предварительный диагноз.

3. Составьте план дополнительного обследования.

4. Определить тактику лечения.

Стандарт ответов на ситуационную задачу терапии

1. Дифференциально-диагностическая серия:

— хронический абсцесс легкого

— поликистоз легких

— бронхоэктатическая болезнь

— фиброзно-кавернозный туберкулез легких.

2. Предварительный диагноз: фиброзно-кавернозный туберкулез легких. Для этого диагноза указывают:

— наличие отделения в мокроте;

— отсутствие катаральных явлений в легких в области выраженной притупления легочного звука и нарушения дыхания;

— умеренные изменения общего анализа крови, в частности умеренный лейкоцитоз;

— Рентгенограмма — верхняя доля уменьшена за счет фиброза, в зоне которого определяются кольцевидные тени с толстыми стенками.

3. Для уточнения диагноза необходимо:

МБТ посев мокроты

для проведения диагностической бронхоскопии с забором содержимого бронхов для бактериологического исследования в кабинете;

по возможности компьютерная томография легких.

4. Лечебная тактика:

— больной должен быть госпитализирован в стационар противотуберкулезного диспансера;

— требуется антибактериальная терапия — не менее 3 АД;

— при отсутствии рентгенологической динамики через два месяца консервативного лечения пациенту должно быть предложено хирургическое лечение — резекция верхней доли правого легкого.

Ситуационное задание на терапию 5

Больной К., 29 лет, работает на ЯМЗ. За последние три месяца я стал замечать периодические повышения температуры до 38,00С, усиление слабости, сонливости, похудание и чрезмерное потоотделение. Пациент продолжал работать, но два дня назад появилось кровохарканье, что заставило его обратиться к врачу.

Объективно: состояние удовлетворительное. Кожа бледная, влажная. Периферические лимфатические узлы не увеличены. Правая половина грудной клетки задерживает дыхание.При перкуссии глухой звук в верхней доле правого легкого. Дыхание в этой зоне резкое; после кашля выслушиваются мелкопузырчатые влажные хрипы.

Пульс — 92 в мин., Ритмичный, удовлетворительного наполнения. Тоны сердца чистые. Живот при пальпации безболезненный. Печень не увеличена.

Гемограмма: e — 3,8 x 1012, HB — 134 г / л, l — 11,2 x 109, p — 2, s — 78, l — 16, m — 4, СОЭ — 28 мм / час.

Задание к ситуационной задаче терапии

1. Поставить предварительный диагноз.

2. Составьте план дополнительного обследования.

3. Выполните дифференциальную диагностику.

4. Назначить лечение.

Стандарт ответов на ситуационную задачу терапии

1. Предварительный диагноз: инфильтратив

Microsoft Word — cjs907_634629203453125000

% PDF-1.6 % 188 0 объект > endobj 200 0 объект > / Шрифт >>> / Поля [] >> endobj 187 0 объект > поток PScript5.dll Версия 5.2.22012-01-23T13: 55: 54Z2012-01-23T13: 01: 24Z2012-01-23T13: 55: 54Zapplication / pdf

  • Microsoft Word — cjs907_634629203453125000
  • XDL_ADMIN
  • FreeFlow 8.0 N9.0uuid: 79d21778-d272-43ce-a61b-3ea4928f2d8auuid: 0484de8d-5809-b047-b568-665cea

    3 конечный поток endobj 186 0 объект > endobj 4 0 obj > endobj 204 0 объект > endobj 35 0 объект > endobj 66 0 объект > endobj 97 0 объект > endobj 128 0 объект > endobj 129 0 объект >>> / Тип / Страница >> endobj 132 0 объект >>> / Тип / Страница >> endobj 135 0 объект >>> / Тип / Страница >> endobj 137 0 объект >>> / Тип / Страница >> endobj 206 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC] / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [29.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.