絶対聴力閾値 （ATH ）は、 絶対聴力閾値 または聴覚閾値 とも呼ばれ、他の音が存在しない状態で、正常な聴力 を持つ平均的な人間の耳が聞き取れる純音 の最小音量 です。絶対閾値は、生物がかろうじて聞き取れる音に関係します。 [ 1 ] [ 2 ] [ 1 ]
聴覚閾値は一般的に、20マイクロパスカルの RMS 音圧 、すなわち0 dB SPLを基準として報告され、これは1気圧、25 ℃で0.98 pW/m 2の 音の強度に相当します。 [ 3 ] kHz で検出できる最も静かな音です。[ 4 ] 周波数 に依存し、耳の感度は2 kHzから5 kHzの周波数で最も高く、[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
若年成人（18～30歳、赤丸）と高齢者（60～67歳、黒ひし形）の平均聴力閾値をデシベル （SPL）で示しています（縦軸に表示されている「dB(HL)」という単位は誤りです）。高齢者の聴力は、4000Hzと8000Hzの周波数 において、若年成人よりも著しく低いことが示されています 。
閾値を測定するための精神物理学的方法 絶対聴力閾値の測定は、私たちの聴覚系 に関する基本的な情報を提供します。[ 4 ] 知覚 と、その音に対する私たちの心理的反応が測定されます。[ 9 ]
絶対閾値を測定できる心理物理学的方法はいくつかあります。これらの方法は異なりますが、いくつかの側面は共通しています。まず、テストでは刺激を定義し、被験者がどのように反応すべきかを指定します。テストでは、音を聴取者に提示し、あらかじめ決められたパターンで刺激レベルを操作します。絶対閾値は統計的に定義され、多くの場合、得られたすべての聴力閾値の平均として定義されます。[ 4 ]
一部の手順では、一連の試行を使用し、各試行で「単一区間「はい」/「いいえ」パラダイム」を使用します。これは、単一の区間に音が存在するか存在しないかのどちらかであり、リスナーは刺激があったと思ったかどうかを答える必要があることを意味します。区間に刺激が含まれていない場合、それは「キャッチ試行」と呼ばれます。[ 4 ]
古典的な方法 古典的な方法は19世紀に遡り、グスタフ・テオドール・フェヒナー が著書『精神物理学の要素』 で初めて記述した。[ 9 ] [ 4 ]
極限法における一連の下降および上昇ラン 極限法 限界法では、検査者が刺激のレベルを制御します。単一間隔のイエス／ノー 方式が用いられますが、キャッチトライアルはありません。 この試験では、下降と上昇を繰り返す一連の走行を行う。 実験は、まず下降刺激から始まる。この刺激は、被験者が想定する閾値をはるかに超えるレベルで提示される。被験者が刺激に正しく反応すると、音の強度が一定量だけ下げられ、再び提示される。被験者が刺激に反応しなくなるまで同じパターンが繰り返され、反応がなくなった時点で下降刺激の段階は終了する。 続く上昇試行では、まず刺激を閾値よりかなり低いレベルで提示し、被験者が反応するまで2デシベル （dB）ずつ徐々に上げていきます。「聞こえる」と「聞こえない」の間に明確な境界線がないため、各試行の閾値は、最後に聞こえたレベルと最初に聞こえなかったレベルの中間点として決定されます。 被験者の絶対聴力閾値は、上昇試行と下降試行の両方で得られたすべての閾値の平均値として算出される。 限界法にはいくつかの問題点がある。まず、被験者が転換点によって反応が変わることを認識することで生じる予測である。予測は上昇閾値をより良くする一方で、下降閾値をより悪くする。 慣れは 全く逆の効果をもたらし、被験者が下降局面では「はい」、上昇局面では「いいえ」と答えることに慣れることで生じる。このため、上昇局面では閾値が上昇し、下降局面では閾値が改善される。もう一つの問題は、ステップサイズに関係している可能性があります。ステップが大きすぎると、実際の閾値が2つの刺激レベルのちょうど中間にある場合があるため、測定の精度が損なわれます。 最後に、トーンは常に存在するので、「はい」が常に正しい答えです。[ 4 ] 定常刺激法 定常刺激法では、検査者が刺激のレベルを設定し、それらを完全にランダムな順序で提示する。被験者は各プレゼンテーション後に「はい」または「いいえ」で回答する したがって、上昇試行も下降試行も存在しない。 被験者は各プレゼンテーションの後、「はい」または「いいえ」で回答する。 刺激は各レベルで複数回提示され、閾値は被験者が正答率50%を達成した刺激レベルとして定義される。この方法には「キャッチ」試行が含まれる場合がある。 定常刺激法は、限界法に比べていくつかの利点があります。まず、刺激の順序がランダムであるため、聞き手は正解を予測できません。次に、音がない場合（キャッチトライアル）があるため、「はい」が必ずしも正解とは限りません。最後に、キャッチトライアルは、聞き手の推測の度合いを把握するのに役立ちます。 主な欠点は、データを取得するために多くの試行が必要であり、そのためテストを完了するのに時間がかかることである。[ 4 ] 調整方法 調整法は、限界法と共通する特徴もあるが、異なる点もある。下降する音階と上昇する音階があり、聴取者は刺激が常に存在することを認識している。主題は音のレベルを下げたり上げたりする しかし、限界法とは異なり、ここでは刺激は聞き手によって制御される。被験者は音が聞こえなくなるまで音量を下げるか、再び聞こえるようになるまで音量を上げる。 刺激レベルはダイヤルで連続的に変化させ、最後に検査者が刺激レベルを測定する。閾値は、可聴レベルと不可聴レベルの平均値である。 また、この方法はいくつかのバイアスを生じさせる可能性があります。実際の刺激レベルに関する手がかりを与えないようにするためには、ダイヤルには目盛りを付けてはいけません。既に述べた予測や慣れ以外にも、刺激の持続性（保持）が調整方法の結果に影響を与える可能性があります。 音量が下がるにつれて、被験者は刺激音が実際の聴覚閾値をはるかに下回っているにもかかわらず、まるで音がまだ聞こえるかのように音量を下げ続ける可能性がある。 対照的に、上昇ランでは、被験者は聴覚閾値を一定量超えるまで刺激がない状態が持続する可能性がある。[ 10 ]
強制選択法 リスナーには、音を含む音程と音を含まない音程の 2 つの音程が提示されます。リスナーは、どちらの音程に音が含まれていたかを判断しなければなりません。音程の数を増やすこともできますが、どの音程に音が含まれていたかをリスナーが覚えておく必要があるため、問題が発生する可能性があります。[ 4 ] [ 11 ]
適応的手法 刺激の変化パターンがあらかじめ決められている古典的な方法とは異なり、適応的な方法では、被験者の前の刺激に対する反応によって、次の刺激が提示されるレベルが決定されます。[ 12 ]
一連の下り坂と上り坂の試走と転換点 単純な1-down-1-up 法は、 一連の下降および上昇の試行と転換点 (反転) から構成されます。被験者が反応しない場合は刺激レベルを上げ、反応がある場合は下げます。限界法と同様に、刺激はあらかじめ決められたステップで調整されます。6 ～ 8 回の反転が得られた後、最初の反転は破棄され、閾値は残りの試行の中間点の平均として定義されます。実験では、この方法の精度は 50% しかないことが示されています。[ 12 ] 2-down-1-up 法 、3-down-1-up 法など です。[ 4 ]
リスナーが追跡している閾値 ベケシー法は、古典的な方法と階段法の特徴をいくつか備えている。刺激レベルは一定の速度で自動的に変化する。被験者は刺激が感知できるようになったときにボタンを押すように指示される。ボタンが押されると、モーター駆動の減衰器 によってレベルが自動的に低下し、ボタンが押されていないときはレベルが上昇する。このようにして、聴取者は閾値を追跡し、自動装置によって記録された試行の中間点の平均として計算する。[ 4 ]
ヒステリシス効果 下り坂の方が上り坂よりも聴力閾値が良い ヒステリシスは 、おおまかに言えば「原因に対して結果が遅れて現れる現象」と定義できます。聴力閾値を測定する際、被験者は、それまで聞こえなかった音を検出するよりも、聞こえて振幅 が徐々に小さくなっていく音を追う方が常に容易です。
これは、「トップダウン」の影響によって、被験者は音を聞くことを期待し、その結果、より高い集中力とモチベーションを持つようになるためである。
「ボトムアップ」理論では、望ましくない外部（環境からの）ノイズや内部（例えば心拍）ノイズによって、 信号対雑音比が 一定のポイントを超えた場合にのみ被験者が音に反応するということが説明されている。
実際には、これは、振幅が徐々に減少する音を用いて聴力閾値を測定する場合、音が聞こえなくなる点が、再び聞こえるようになる点よりも常に低いことを意味します。この現象は「ヒステリシス効果」として知られています。
絶対聴力閾値の心理測定関数 心理測定関数は 、「研究対象となる特定の音特性の大きさに応じて、特定のリスナーの反応の確率を表す」ものです。[ 13 ]
例えば、これは音レベルの関数として提示された音を被験者が検出する確率曲線である。刺激がリスナーに提示されると、音は聞こえるか聞こえないかのどちらかであると予想され、「ドアステップ」関数となる。実際には、リスナーが実際に音を聞いたかどうか確信が持てないグレーゾーンが存在するため、反応は一貫性がなく、心理測定関数 となる。
心理測定関数は、グラフで表すと「S」字型になるという特徴を持つシグモイド関数である。
最小可聴域と最小可聴圧 最小可聴刺激[ 2 ] [ 2 ] [ 14 ] [ 2 ] [ 2 ] [ 1 ] [ 14外耳道内の音圧を測定します [ 2 ] 。 [ 1 ] [ 2 ] [ 2 ] 。この差は、以下の理由によるものと考えられています。
単耳聴覚と両耳 聴覚。可聴域が最小の場合、両耳で刺激を検出できますが、可聴圧が最小の場合、片耳でしか刺激を検出できません。両耳聴覚は単耳聴覚よりも感度が高いです/ [ 1 ] 最小可聴圧測定中にイヤホンで耳を塞いだときに聞こえる生理的ノイズ。[ 2 ] 最小可聴域と最小可聴圧は、校正の 問題を検討する際に重要であり、人間の聴覚が2～ 5kHzの範囲で最も敏感であることも示している。[ 2 ]
時間的加算 時間加算とは、刺激提示時間が1秒未満の場合における、刺激の持続時間と強度との関係のことです。音の持続時間が1秒未満になると、聴覚感度が変化します。 トーンバーストの持続時間が20ミリ秒から200ミリ秒に増加すると、閾値強度は約10dB低下します。
例えば、被験者が聞き取れる最小の音量が、 200ミリ秒の音の場合16dB SPLだとします。同じ音を20ミリ秒の音で提示した場合、被験者が聞き取れる最小の音量は26dB SPLまで上昇します。つまり、信号の長さが10分の1になると、被験者が聞き取れるようにするには、 信号レベルを10dBも上げる必要があるということです。
耳は、一定時間内に存在するエネルギー量をサンプリングするエネルギー 検出器として機能します。閾値に達するには、一定時間内に一定量のエネルギーが必要です。これは、より短い時間でより高い強度を使用するか、より長い時間でより低い強度を使用することによって実現できます。音に対する感度は、信号の持続時間が約 200 ～ 300 ms まで増加するにつれて向上し、その後は閾値は一定になります。[ 2 ]
耳のティンパニは、音圧センサーとして機能します。マイクロフォンも同様の仕組みで動作し、音の強さには反応しません。
参考文献 1 2 3 4 5 Durrant J D.、Lovrinic J H. 1984.聴覚科学の基礎 。第2版。アメリカ合衆国：Williams & Wilkins 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Gelfand S A., 2004. Hearing: An Introduction to Psychological and Physiological Acoustics . 第4版. アメリカ合衆国: Marcel Dekker ↑ RMS音圧p {\displaystyle p} 私 = p 2 ρ v {\displaystyle I={\frac {p^{2}}{\rho v}}} ρ は空気の密度であり、v {\displaystyle v} 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Gelfand, S A., 1990. Hearing: An introduction to psychological and physiological acoustics . 2nd edition. New York and Basel: Marcel Dekker, Inc. ↑ ジョンソン、キース (2015).音響音声学および聴覚音声学 (第 3 版). ワイリー・ブラックウェル. ↑ Jones, Pete R (2014年11月20日)。 「人間が聞き取れる最も静かな音とは？」 (PDF) 。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン。 2016年3月24日に オリジナル (PDF)からアーカイブ。 2016年3月16日 に取得 。 一方、図1からもわかるように、人間の聴覚は1kHzをわずかに超える周波数に対してより敏感であり、その閾値は-9dBSPLまで低くなることがあります。 ↑ フィールディング、チャールズ。 「講義 007 聴覚 II」 。 サンタフェ大学聴覚理論 。2016 年 5 月 7 日に オリジナルからアーカイブ 。2016 年 3 月 17 日 に取得。 この図に示されているピーク感度は、音波の音圧振幅が 10 μPa、つまり約 -6 dB (SPL) に相当します。これは、リスナーの正面で提示された音を片耳で聞く場合であることに注意してください。頭部の聴取側で提示された音の場合、頭部からの反射によって圧力が増加するため、ピーク感度は約 6 dB [-12 dB SPL] 上昇します。 ↑ Montgomery, Christopher. "24/192 音楽ダウンロード…そしてなぜ意味がないのか" . xiph.org . 2016年3月14日の オリジナルからアーカイブ済み。 2016年3月17日 取得 。 最も小さな知覚可能な音は約-8dBSPLです。 1 2 Hirsh I J.,1952.「聴覚の測定」アメリカ合衆国：マグロウヒル。 ↑ Hirsh I J., Watson C S., 1996. Auditory Psychophysics and Perception. Annu. Rev. Psychol. 47: 461–84. ダウンロードはこちら: http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.psych.47.1.461 . 2007年3月1日アクセス。 ↑ Miller et al., 2002. "信号検出可能性理論における単一間隔強制選択課題と2間隔強制選択課題間の非パラメトリック関係". Journal of Mathematical Psychology archive. 46:4;383–417. 入手先: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=634580 . 2007年3月1日アクセス。 1 2 Levitt H. (1971). "音響心理学における変換されたアップダウン法" . J. Acoust. Soc. Am . 49 (2): 467– 477. Bibcode : 1971ASAJ...49..467L . doi : 10.1121/1.1912375 . PMID 5541744 . 2007年 3月1日 取得 . ↑ Arlinger, S. 1991. Manual of Practical Audiometry: Volume 2 (Practical Aspects of Audiology) . Chichester: Whurr Publishers. 1 2 Kidd G. 2002. Psychoacoustics IN Handbook of Clinical Audiology . Fifth Edition. フェヒナー、G.、1860年。『精神物理学の基礎』 。ニューヨーク：ホルト、ラインハート・アンド・ウィンストン。本書からの引用は、http ://psychclassics.yorku.ca/Fechner/ で入手可能。 カッツ J. (編). アメリカ合衆国: リッペンコット、ウィリアムズ＆ウィルキンス Levitt H., 1971. 「音響心理学における上下変換法」. J. Acoust. Soc. Amer. 49, 467–477. ダウンロード可能: http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JASMAN00004900002B000467000001&idtype=cvips&gifs=yes . (2007年3月1日アクセス). www.thefreedictionary.com（2007年2月28日アクセス）
外部リンク 6～11歳児における閾値推定方法の比較 聴覚学および関連トピックの簡潔な用語集（2021年3月4日にWayback Machine に アーカイブ済み） 聴覚の基本的な側面 等ラウドネス曲線と聴力検査 – 自分の聴力をテストしてみましょう オンライン聴力閾値検査 – 校正済みのレベルとdBHLで表示される結果を用いた代替聴力検査 音響心理学の基礎 可能性を最大化することで退屈を最小限に抑える―マスクされた閾値の効率的な推定 最小可聴音場について 騒音中の音を子供から聞き取るための心理測定関数 精神物理学的方法 客観的聴力検査の基準値 精神物理学における反応バイアス 人間の耳の感度 マルチチャンネルオーディオの音響心理学 正常聴力者と難聴者を対象に評価した3つの時間加算モデル しきい値 聴覚閾値 – 方程式とグラフ
