УДК 612.85
ВРЕМЕННАЯ СУММАЦИЯ ПРИ МАСКИРОВКЕ И РАЗБОРЧИВОСТЬ РЕЧИ
© 2013 г. Л. К. Римская-Корсакова
ФГУПАкустический институт им. акад. Н.Н. Андреева, Москва Поступила в редакцию 17.10.2012 г.
Оценивали временную суммацию при маскировке путем измерения порогов обнаружения импульсов с длительностями 1—50 мс в присутствии шумовых маскеров. Цель работы состояла в обнаружении влияния спектральных профилей и уровней шумовых маскеров на временную суммацию (1), в поиске проявлений в слуховых реакциях периферических преобразований импульсов с разной частотно-временной структурой (2), в определени возможности использования временной суммации для оценки разборчивости речи (3). Центральные частоты импульсов и маскеров были одинаковыми. Маскеры имели гребенчатую структуру амплитудных спектров двух видов. У одних маскеров центральные частоты совпадали с горбом спектра (оп-маскер), а у других — с провалом (о#-маскер). Если слуховая система разрешала гребни маскеров, то разность порогов обнаружения импульсов, предъявляемых с каждым из двух видов маскеров, не равна нулю. Поэтому оценивая временную суммацию и разность порогов обнаружения импульсов при действии оп- и о#-маскеров, судили о слуховой чувствительности и разрешении спектральной структуры маскеров (или частотной избирательности) в присутствии импульсов разных длительностей в локальных частотных областях. Варьируя уровень маскеров, оценивали влияние динамических свойств слуха на чувствительность и частотную избирательность. Временная суммация при действии оп- и о#-маскеров разных уровней была измерена в двух частотных областях (2 и 4 кГц) у 4 испытуемых с нормальным слухом и у 1 испытуемого с возрастными нарушениями слуха, который жаловался на ухудшение разборчивости речи в шуме. Короткие импульсы с длительностью менее 10 мс были приняты за упрощенные модели согласных звуков речи, а тональные импульсы с длительностью более 10 мс — за упрощенные модели гласных. У испытуемых с нормальным слухом в области средних уровней маскеров было выявлено усиление временной суммации в присутствии коротких импульсов (согласных), а также улучшение разрешения изрезанной структуры спектров маскеров в присутствии коротких и тональных импульсов (гласных и согласных). Предполагалось, что усиление суммации связано с проявлениями рефрактерных свойств волокон слухового нерва. В области 4 кГц испытуемый с возрастными изменениями слуха не распознавал гребенчатую структуру маскеров в присутствии коротких импульсов или согласных. Предполагается, что такие нарушения могли быть следствием нарушений синхронизации вызванных импульсами реакций волокон слухового нерва и могли приводить к ухудшению разборчивости речи.
Ключевые слова: импульсные звуки, оп- и о#-маскировка, шумы с гребенчатой структурой спектра, слуховая чувствительность, частотная избирательность, периферическая нелинейность, возрастные нарушения слуха, слуховая нейропатия.
Б01: 10.7868/80131164613040127
С возрастом слуховая чувствительность и частотная избирательность в области высоких частот падает, и аудиограмма приобретает характерный завал. При относительно стабильных порогах слышимости у пожилых людей может понижаться разборчивость речи. Это понижение связывают с ухудшением слухового восприятия согласных звуков речи, которые по сравнению с гласными являются менее интенсивными, более высокочастотными и менее продолжительными. Если за простейшую модель согласного принять высокочастотный импульс, то это означает, что у пожилых
людей ухудшается слуховая чувствительность и частотная избирательность к импульсным звукам.
На практике слуховую чувствительность оценивают, используя тональную аудиометрию. Но она, скорее, оценивает слуховое восприятие гласных, но не согласных звуков речи. Для оценки разборчивость речи определяют пороги различения речи, пороги разборчивости речи надпороговых уровней, пороги комфортного и дискомфортного восприятия речи [1]. Однако, установив факт ухудшения разборчивости, эти пороги нельзя связать с
Оп-
« 1 Ьп
Гг
й¥ = 1/Б
Ге
Гц
Рис. 1. Профили амплитудных спектров оп- и о/Т-мас-керов и тестовых сигналов (импульсов). Ге — центральные частоты маскеров и импульсов, Гг, Ьп — ширина гребней и уровень маскеров; (¿Г, Б — ширина полосы и длительность импульсов.
определенной частотной областью, ответственной за нарушения разборчивости.
В настоящей работе для оценки слуховой чувствительности и частотной избирательности звуков при маскировке мы сравнивали временную суммацию, т.е. зависимость порогов обнаружения звуков от их длительности, полученную в тишине и в присутствии шума [2]. В качестве маскеров мы использовали полосовые шумы с изрезанной или гребенчатой структурой амплитудных спектров двух видов (рис. 1). В одном случае центральная частота маскера совпадала с горбом изрезанного спектра (оп-маскер), а в другом — с его провалом (о/Т-маскер). Если слуховая система разрешала гребни маскеров, то разность порогов обнаружения импульсов, полученных при их одновременном предъявлении, либо с одним, либо другим маскером, не должна быть равна нулю. Другими словами, если временная суммация, полученная в тишине и при маскировке, была способна оценить слуховую чувствительность к импульсным звукам разной длительности, то разность порогов обнаружения импульсов, полученных при действии двух видов маскеров, — частотную избирательность. Варьирование центральных частот импульсов и маскеров давало возможность измерять указанные характеристики в заданных локальных частотных областях, а варьирование уровней маскеров — выявлять влияние периферической динамической нелинейности слуха [3, 4] на слуховую чувствительность и частотную избирательность.
Тестовыми сигналами были импульсы с огибающей в виде Гауссовой функции и синусоидальным заполнением. Ширина частотной полосы таких импульсов была обратно пропорциональна его длительности (ширину и длительность определяли
на уровне 0.7 от амплитуды спектрального или временного профиля импульса). Минимальная длительность тестовых импульсов (или коротких импульсов) была ограничена величиной, которая была обратно пропорциональна ширине критической полосы слуха, образованной на центральной частоте импульсов. Максимальная длительность импульсов (или тональных импульсов) достигала 50 мс. Короткие импульсы с длительностью менее 10 мс мы приняли за упрощенные модели согласных звуков речи, а тональные импульсы с длительностью более 10 мс — за упрощенные модели гласных.
Уместно указать, что периферическое кодирование и слуховое восприятие коротких и тональных импульсов (гласных и согласных) не одинаково [5—7]. Использованные в данной работе короткие импульсы имеют единственную частотную составляющую, отфильтрованную базилярной мембраной (БМ). В частотном диапазоне выше 1 кГц такие импульсы вызывают однократный залп волокон слухового нерва (ВСН) с характеристическими частотами (ХЧ), объединенными критической полосой, т.е. групповую реакцию волокон, каждое из которых генерирует один-два потенциала действия или спайка. В силу этого слуховое восприятие коротких импульсов слабо связано с процессами мультичастотного взаимодействия и длительного временного анализа, протекающими в центральных отделах слуховой системы, и может воспроизводить особенности процессов периферических преобразований. В противоположность этому, тональные импульсы закодированы последовательностями спайков ВСН с ХЧ, разброс которых заметно меньше ширины критической полосы. На слуховое восприятие таких сигналов оказывают влияние процессы временного центрального анализа, способные нивелировать проявления периферических преобразований.
В настоящей работе представлены результаты оценок временной суммации при маскировке. Цели работы состояли в обнаружении влияния спектральных профилей и уровней шумовых маскеров на временную суммацию, в поиске в слуховых реакциях проявлений периферических преобразований импульсов с разной частотно-временной структурой, а также применимости временной суммации для оценки разборчивости речи. Данные по временной суммации были получены в двух локальных областях 2 и 4 кГц для испытуемых с нормальным слухом и возрастными изменениями, сопровождаемыми ухудшением разборчивости речи.
МЕТОДИКА
Измерения проводили в звукозаглушенной камере. Программный звуковой комплекс, реализованный на персональном компьютере, генериро-
вал тестовые сигналы и маскеры, обрабатывал и накапливал ответы испытуемых, управлял экспериментом. В состав комплекса входили 24-битная звуковая карта Echo Indigo DJ с разъемом РСМС1А и низкоомные головные телефоны Sennheiser 265 [2]. Частота дискретизации звуковой карты составляла 44.1 кГц. Для каждого испытуемого была проведена калибровка головных телефонов с помощью штатного шумомера Robotron 0024 фирмы RTF с микрофонным усилителем MV201, микрофонным капсюлем MK201.
Для измерения порогов был использован адаптивный двухинтервальный метод двухальтерна-тивного вынужденного выбора "два — вниз, один — вверх". Согласно методу, испытуемый прослушивал две звуковые посылки, длительностью в 700 мс, разделенные паузой в 500 мс. Тестовый сигнал в случайном порядке возникал в одной из них, через 500 мс после начала посылки. Испытуемый, путем нажатия на одну из двух клавиш пульта или компьютера, определял, в какой из посылок был тестовый сигнал. После каждой ошибки изменяемый параметр (амплитуда) тестового сигнала увеличивали на один шаг, после двух подряд правильных ответов — уменьшали на один шаг. Переход от увеличения к уменьшению или от уменьшения к увеличению изменяемого параметра тестового сигнала называли точками поворота. Прослушивание пар звуковых посылок заканчивалось на седьмой точке поворота. В качестве порога обнаружения или распознавания принимали среднее значение изменяемого параметра, определяемое в последних четырех точках поворота, а значения, полученные в первых трех точках поворота, отбрасывали. В начале эксперимента изменяемый параметр тестового сигнала устанавливали так, чтобы испытуемый легко обнаруживал тестовый сигнал. Шаг уменьшения амплитуды сигнала параметра сост
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.