Между физическими параметрами звука и тем, как они воспринимаются человеком, не существует простого линейного соотношения. Ниже будут изложены основные разделы психоакустики, касающиеся слуховой чувствительности, маскировки, громкости, высоты и бинаурального восприятия. Подробнее с психоакустическими характеристиками слуха можно ознакомиться в ряде полных обзоров [Соловьева А. И., Чистович Л. А. и др., Цвикер Э., Фсльдкеллер Р.].

Ухо обладает крайне широким диапазоном чувствительности — от 0 дБ уровня звукового давления (УЗД) (амплитуда звуковой вибрации сравнима с размером молекулы водорода) до 140 дБ (отношение давлений 107:1). По частоте чувствительность уха простирается в среднем от 20 Гц до 20 кГц. Кроме того, слуховая система человека способна различать весьма небольшие интервалы по времени.

Три характеристики звука — интенсивность, частота и длительность, взаимодействуя, в определенной степени влияют на чувствительность уха. Помимо этого, ухо способно улавливать маленькие различия между подобными звуками, т. е. имеет значительную дифференциальную чувствительность.

Минимально слышимые уровни интенсивности измерены у нормально слышащих в наушниках (минимально слышимое звуковое давление) или в звуковом поле через динамики (минимально слышимое звуковое поле). В этих измерениях получены различные величины порогов. Человеческий слух наиболее чувствителен в области частотной шкалы между 2 и 5 кГц, с высокой чувствительностью в диапазоне от 100 Гц до 10 кГц. На частотах выше и ниже этого диапазона слуховая чувствительность значительно уменьшается.

По этим данным составлены стандартные кривые минимальной слышимости, отражающие нижний предел слуха. Верхний предел слуховой чувствительности определяется как дискомфорт в слухе. Хотя понятие порогов дискомфорта еще нуждается в стандартизации, в общем уровень дискомфорта в зависимости от частоты тона определен на интенсивностях 100—120 дБ УЗД.

При длительностях звука короче 1 с слуховая чувствительность закономерно уменьшается. Если длительность тональной посылки уменьшить до 10 мс или короче, появляются переходные явления, рассеивающие звуковую энергию на соседний частотный диапазон. Для восприятия тональности требуется, чтобы короткий звук содержал несколько периодов синусоиды. Например, для частоты 50 Гц порог тонального восприятия составляет 60 мс, для частоты 500 Гц— 15 мс, а для частот выше 1000 Гц порог тональности восприятия остается постоянным в пределах 10 мс.

Установлено, что длительности тональных посылок свыше 300 мс обрабатываются слуховой системой как бесконечно длительные. Более короткие звуки вовлекают феномен временной суммации. Ухо работает как детектор энергии определенного количества в пределах определенного временного отрезка. Необходимая энергия получается или при высокой интенсивности за короткое время, или при низкой интенсивности за более продолжительное время. Постоянная времени слуховой системы оценивается примерно в 200 мс.

В психоакустике применяется понятие «дифференциальный порог», отражающее наименьшее воспринимаемое различие между двумя звуками. Дифференциальная чувствительность у человека измерена как для интенсивности, так и для частоты на разных уровнях ощущения.

Дифференциальные пороги по интенсивности измеряют при сравнении двух тонов, настолько близких по частоте, что их совместное предъявление создает восприятие биений. Затем, изменяя интенсивность одного из тонов, можно по исчезновению восприятия биений судить о дифференциальном пороге по интенсивности. Показано, что дифференциальный порог по интенсивности зависит от УЗД — при уменьшении интенсивности сравниваемых тонов дифференциальный порог увеличивается. В диапазоне средних уровней интенсивности дифференциальный порог для тонов составляет 0,3—0,7 дБ.

Дифференциальная чувствительность уха по частоте изучена путем сравнения тона постоянной частоты с частотно-модулированным тоном отличающейся частоты. За дифференциальный порог принимается наименьшее различие в частоте, даваемое воспринимаемой модуляцией исходного тона. Дифференциальный порог по частоте увеличивается с нарастанием частоты и уменьшается с нарастанием уровня интенсивности. Наименьшая величина дифференциального порога (около 1 Гц) обнаруживается для низких частот при уровнях интенсивности выше 50 дБ.

Исследования дифференциальной чувствительности уха в отношении длительности звука (или оценки наикратчайшего отрезка времени, в котором ухо способно суммировать звуковую энергию) показали, что в норме слуховая система способна различать временные интервалы в 2 мс. Указанная величина не зависит от частоты звука, а при достижении определенного уровня и от нарастания интенсивности сигнала.

1. Эпидемиология нарушений слуха и тугоухости. История развития учения о слухе
2. История аудиологии. Направления развития изучения слуха и звука
3. История слухопротезирования и создания слухового аппарата
4. Электрический слуховой аппарат. История создания отечественных аппаратов для слухопротезирования
5. Физика звуковых колебаний и методика их оценки
6. Шкала физического уровня звука. Децибел, дифракция и интерференция звука
7. Диффузное и свободное звуковое поле. Акустические сигналы
8. Психоакустическая характеристика звука. Слуховая чувствительность
9. Маскировка звука. Чувствительность слуха к звукам
10. Громкость звука и факторы влияющие на него