creatio ex nihilo

ศล
Location :
กรุงเทพ Thailand

[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 85 คน [?]




Group Blog
 
All Blogs
 
Friends' blogs
[Add ศล's blog to your web]
Links
 

 
Absolute Thresholds

[สารบัญกลุ่มเรื่องที่กำลังศึกษา]

บทนี้พูดถึงความสามารถของ auditory system ในการตรวจจับเสียงเบา ๆ เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีเสียงอื่นอยู่ด้วย

absolute threshold หรือ ขีดเริ่มการได้ยินเสียง คือ ระดับต่ำสุดของเสียงที่หูเราสามารถตรวจจับได้เมื่อไม่มีเสียงอื่น โดยทั่วไป เรามีวิธีวัดระดับต่ำสุดดังกล่าวอยู่ 2 แบบ (1) วัดความดันเสียงที่จุดใดจุดหนึ่งใกล้รูหูหรือในรูหูโดยใช้ไมโครโฟนโพรบอันเล็ก ๆ ยิ่งใกล้ eardrum ยิ่งดี วิธีวัดแบบนี้ต้องระบุตำแหน่งให้ชัดเจนนะครับ เพราะตำแหน่งต่างกันนิดเดียว ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมากได้สำหรับกรณีความถี่สูง ขีดเริ่ม หรือ threshold ที่วัดด้วยวิธีนี้เรียกว่า minimum audible presure หรือ MAP, (2) วัดระดับเสียงหลังจากเอาผู้ฟังออกจากสนามเสียง (sound field) โดยทำการวัดที่จุดซึ่งเคยเป็นกึ่งกลางศีรษะของผู้ฟัง เรียกค่าขีดเริ่มที่วัดด้วยวิธีนี้ว่า minimum audible field หรือ MAF

เสียงที่เราใช้ป้อนเป็น input ส่วนใหญ่เป็น sinusoidal tone ที่ยาวกว่า 200 ms ทั้งนี้เพราะช่วงความยาวของเสียงมีผลต่อระดับขีดเริ่มการได้ยินเสียง (ถ้าเสียงนานกว่า 500 ms ความยาวของเสียงไม่มีผลต่อ threshold) กราฟขีดเริ่มการได้ยินมักพล็อตในโดเมนความถี่ของ sinusoidal tone ดังรูป


จากรูป เห็นเส้นประ MAP มีวงเล็บ monaural หมายถึง กรณีมีเสียงป้อนเข้ามาที่หูข้างเดียว (ผ่านทางหูฟัง) ส่วน MAF ผู้ฟังตัดสินความดังโดยหูทั้งสองข้าง (binaural) โดยเฉลี่ยนั้น ถ้าใช้สองหู ค่า threshold จะลดลงประมาณ 2 dB SPL เมื่อเทียบกับกรณีหูเดียว เส้นกราฟได้จากข้อมูลเฉลี่ยของผู้ฟังอายุน้อยที่หูปกตินะครับ หมายเหตุ สำหรับผู้ฟังคนใดคนหนึ่งอาจมีค่า threshold สูงหรือต่ำกว่ากราฟนี้ได้ถึง 20 dB SPL ที่บางค่าความถี่ ก็ยังจัดว่าเป็นผู้ฟังที่ปกติอยู่นะ

กราฟ MAP กับ MAF แตกต่างกันชัดเจนในช่วงความถี่ 1.5 - 6 kHz อันนี้เป็นผลจากปากรูหูกับใบหู เพราะการวัดแบบหนึ่งเราต้องยัดโพรบเข้าไปในรูหู ส่วนการวัดอีกแบบ โพรบวางอยู่ในสนามเสียงอิสระไม่ถูกครอบงำด้วยอิทธิพลของปากรูหูกับใบหู ผลต่างของระดับเสียง MAP กับ MAF แสดงดังรูปด้านล่าง


threshold ทั้ง MAP และ MAF จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่ความถี่สูงมากและต่ำมาก ส่วนหนึ่งมาจากลักษณะเฉพาะของการส่งผ่านสัญญาณของหูชั้นกลาง ซึ่งส่งผ่านได้ดีในย่านความถี่กลาง ๆ

ความถี่สูงสุดที่สามารถได้ยินได้ขึ้นอยู่กับอายุ ในเด็กนั้นอาจได้ยิน tone ความถี่สูงถึง 20 kHz แต่สำหรับผู้ใหญ่ส่วนใหญ่ ค่า threshold จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความถี่สูงกว่า 15 kHz ส่วนทางฝั่งความถี่ต่ำ ดูเหมือนจะไม่มีขีดจำกัดจำเพาะ Whittle และคณะ (1972) ได้ทดลองวัด threshold สำหรับความถี่จาก 50 Hz ถึง 3.15 Hz พบว่าผลลัพธ์หรือกราฟที่ได้ก็ดูต่อเนื่องกับฝั่งความถี่ที่สูงกว่าดี กระนั้น ที่ 3.15 Hz ขีดเริ่มการได้ยินจะมีค่าอยู่ที่ราว 120 dB SPL

Johnson กับ Gierke (1974) บอกว่า ในความหมายทั่ว ๆ ไปนะ เราไม่ควรพูดว่าได้ยินเสียงที่ความถี่ต่ำกว่า 16 Hz แต่เราตรวจจับมันได้จาก distortion products (ฮาร์มอนิกส์) ที่พวกมันสร้างขึ้นหลังจากผ่านเข้าไปในหูชั้นกลาง หรือจากการสั่นของร่างกาย อย่างไรก็ตาม แนวคิดของ Johnson กับ Gierke ก็ไม่ค่อยเป็นที่ยอมรับเท่าไรนัก

Moller กับ Pederson (2004) บอกว่า สัญญาณ sinusoidal ที่ความถี่ต่ำกว่า 20 Hz นั้นถูกตรวจจับด้วยหูมากกว่าการสั่นของร่างกาย แต่ที่ความถี่ดังกล่าว เราจะไม่ได้ยินเสียงเป็นโทนอลหรือเสียงแบบที่เอามาทำเป็นทำนองเพลง การได้ยินเสียงที่ความถี่ต่ำกว่า 20 kHz มีลักษณะไม่ต่อเนื่อง และมันอาจถูกรับรู้แบบเรารู้สึกถึงความดันที่ eardrum อันที่จริง ความถี่ 20 Hz ใกล้เคียงกับความถี่ต่ำสุดที่ทำให้เรารับรู้ pitch ของ complex sound

มีรายงานมานานนมแล้วว่า absolute threshold ของเสียงขึ้นอยู่กับช่วงเวลาที่เสียงปรากฏ กรณีที่ช่วงเวลาต่ำกว่า 200 ms เราต้องใช้เสียงที่ดังขึ้นเมื่อช่วงเวลาลดลงเพื่อให้ตรวจจับเสียงนั้นได้ มีนักวิทยาศาสตร์หลายคนสนใจศึกษาดูความสัมพันธ์ระหว่าง threshold กับ ช่วงเวลา งานยุคแรก ของ Hughes (1946) และ Garner กับ Miller (1947) บอกว่า ในช่วงเวลาที่เหมาะสมค่าหนึ่งนั้น ดูเหมือนหูของคนเราจะรวม (integrate) พลังงานของตัวกระตุ้นตลอดช่วงเวลาดังกล่าวเพื่อใช้ตรวจจับ tone สั้น ๆ อันนั้น ถ้าคำอธิบายนี้เป็นจริงนะครับ เราจะต้องได้ว่า I x t = ค่าคงที่ เมื่อ I คือ ความเข้มเสียงขีดเริ่มสำหรับโทนที่ปรากฏในช่วงเวลา t (นั่นคือ ถ้า t ลดลง, เราจะต้องวัดได้ I มากขึ้น) ซึ่งคำว่าค่าคงที่นี้ก็เป็นค่าคงที่ที่ขึ้นอยู่กับ (หรือแปรเปลี่ยนไปตาม) ความถี่

ในทางปฏิบัติ ผลลัพธ์จะเข้ากับความสัมพันธ์ (I - IL) x t = IL x τ = ค่าคงที่ มากกว่า เมื่อ IL คือ ความเข้มขีดเริ่มของโทนกรณีที่มีช่วงเวลายาว Garner กับ Miller ตีความว่าเฉพาะความเข้มที่เกิน IL เท่านั้นที่ถูกหูเอามารวมอย่างเป็นเชิงเส้น ในงานศึกษาต่อมาโดย Zwislocki (1960) Penner (1972) บอกว่า ความคิดดังกล่าวน่าจะผิด คือ auditory system ไม่น่าจะเป็นตัวรวมพลังงานกระตุ้น น่าจะเป็นกิจกรรมของนิวรอนมากกว่า และอาจเป็นไปได้ว่าที่ auditory system ตรวจจับ threshold ได้ดีกว่าเมื่อเสียงยาวกว่า เป็นเพราะเสียงที่ยาวกว่าเพิ่มโอกาสการตรวจจับซึ่งอาจเป็นแบบไม่ต่อเนื่องได้มากกว่า ไอเดียอันนี้เรียกว่า multiple looks และได้รับการสนับสนุนจากผลการทดลองของ Viemeister กับ Wakefield (1991)


พวกเขาศึกษาการตรวจจับโทน 1 kHz สั้น ๆ ที่ปรากฏ ณ ช่วงเวลาที่ 10-20 ms และ/หรือ 120-130 ms (ตามรูปข้างบน) โดยเส้นประคือ noise ที่ช่วงเวลา 50 ms ตรงกลางนั้น ระดับของมันจะเปลี่ยนแปลงในช่วง ±6 dB ของแต่ละรอบการทดลอง พบว่า กรณีที่มีโทน 2 โทน ขีดเริ่มการได้ยินจะต่ำกว่ากรณีมีโทนเดียว (โทนตัวหน้าหรือตัวหลัง ตัวใดตัวหนึ่ง) ประมาณ 2.5 dB, ถ้า auditory system รวมพลังงานของโทน 2 โทนแบบต่อเนื่องตามที่การศึกษายุคแรก ๆ เสนอ ขีดเริ่มการได้ยินก็ต้องได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนระดับของ noise ตรงกลาง แต่ผลการทดลองกลับพบว่าขีดเริ่มของการได้ยินไม่แปรตามระดับของ noise ตรงกลาง ทฤษฎี temporal integration ที่ว่า (I - IL) x t เป็นค่าคงที่จึงให้คำอธิบายดี ๆ ต่อผลการทดลองนี้ไม่ได้นะครับ

ที่มา: บางส่วนจากบทที่ 2 Absolute Thresholds หนังสือ An Introduction to the Psychology of Hearing (6th Ed) โดย Brian C. J. Moore (Emerald, 2012)


Create Date : 24 สิงหาคม 2556
Last Update : 24 สิงหาคม 2556 10:59:49 น. 0 comments
Counter : 965 Pageviews.

ชื่อ : * blog นี้ comment ได้เฉพาะสมาชิก
Comment :
  *ส่วน comment ไม่สามารถใช้ javascript และ style sheet
 
 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.