确定感知阈值的阶梯法程序

1. 刺激材料与设备

1. 本实验需要一台配备基本实验软件的计算机，以及一副耳机和一个相对安静的测试房间（无需隔音处理）。
2. 实验中的刺激声为频率分别为 1 kHz、2 kHz、3 kHz、4 kHz、5 kHz 和 6 kHz 的纯音。人耳对这一频率范围的声音最为敏感。
3. 在实验过程中，声音的音量将在 1 至 40 dB 范围内自适应调整，具体方式将在实验设计中说明，以测量受试者在上述六个频率下可感知的最小音量。

2. 设计

1. 实验将包含六个区组，每个区组对应六个频率中的一个。这是因为人类对不同频率的听觉阈值各不相同。换句话说，阈值将针对这六个频率分别独立测量。因此，以下设计将生成六个测试程序。
2. 编写实验程序，使每次试验中呈现指定频率的纯音。
   1. 在每次试验中，受试者的任务是报告其是否听到了所呈现的纯音。使用“Y”键表示“是”的回答，使用“N”键表示“否”的回答。
   2. 实验始终从一个音量非常低的纯音开始——即受试者不应能感知到的声音。将第一个纯音的音量设为 2 dB，持续时间为 200 ms。
   3. 每当受试者做出“是”回答时，下一次试验的音量将降低一个步长；每当受试者做出“否”回答时，音量将增加一个步长。因此，可将实验设计可视化为一个流程图，如图1所示。每次播放的纯音持续时间均为 200 ms。
   4. 实验中包含 30 次试验。
   5. 为保持受试者的视觉注意力，在每次播放纯音后于屏幕上显示“是或否？”字样。
   6. 为此 1 至 6 kHz 范围内的六个频率中的每一个生成一个类似的实验程序，共六个。
   7. 确保程序输出每次试验中所呈现纯音的音量以及受试者给出的回答。

图 1. 使用听觉阶梯法设计实验的流程图。 第一次试验始终以 2 dB 的不可听音量播放一个音调。由于受试者不应察觉该音调，因此会给出“否”反应，下一次试验的音量将增加 1 dB（至 3 dB）。从第二次试验开始，后续每次试验均遵循相同的规则：若受试者给出“是”反应，则下一次试验的音量减少 1 dB；若给出“否”反应，则下一次试验的音量增加 1 dB。每个频率的实验包含 30 次试验。

3. 实验步骤

1. 请注意，测试者可以轻松地自行测试。
2. 在参与者戴上耳机之前，按如下方式说明指导语：
   1. “本实验旨在测量您的听觉阈值，即您能感知到的最微弱或最安静的声音。在每一次试验中，计算机会通过耳机播放一个音调，您只需在听到音调时按下‘Y’键，未听到时按下‘N’键即可。按‘N’键是完全正常的。部分音调会非常微弱，我们并不期望您每次都听到。请如实作答，并尽力而为。实验共包含六个区组，每个区组30次试验。包括中间休息在内，全部六个区组大约需要10分钟。”
3. 当参与者准备就绪后，启动第一个程序，即用于1 kHz音调的程序。
4. 在参与者完成程序期间，您可离开房间。如有可能，请关闭房门以尽量减少外界噪音干扰。
5. 第一个实验结束后，询问参与者是否有任何问题。让她休息1-2分钟，期间可取下耳机。
6. 接着运行用于2 kHz音调的程序。
7. 然后重复步骤3.4至3.6，直至全部六种音调均完成测试。

4. 分析结果

1. 为分析结果，需为六项实验中的每一项单独制作一个表格。
2. 该表格为实验程序的原始输出结果，应包含试验序号、呈现音调的音量以及受试者提供的反应。图2展示了在音调频率为1 kHz时，前10次试验对应的表格部分内容。

图 2. 听觉阶梯实验所需输出结果的示例表格。 请注意，表中数据来自单个受试者（标记为受试者 #1）和单一频率（1000 Hz）。该表格包含三列：试验序号、该次试验中呈现的音调强度（单位为 dB）以及受试者的反应。

3. 检查以确保您的程序正常运行——即“是”的回答导致音量减小，而“否”的回答导致音量增加。
4. 现在，绘制一张图表：X轴应为试验次数，Y轴应绘制 体积 该试验所呈现音调的 图3 展示了一个示例。

图3. 单位受试者对单一音调的示例结果。 该图显示了在30次试验中，每次试验所播放音调的音量（以 dB 为单位）随试验次数的变化情况。主要趋势是：在前几次试验中，受试者无法听到任何音调，因而连续做出“否”反应，从而触发音量逐步上升，直至达到听觉阈值。此时，受试者在“否”和“是”的回答之间来回切换，使研究人员能够确定声音首次可被察觉的临界点。

5. 为每种音调生成类似的图表。
6. 现在计算实验最后十次试验中每种音调播放音量的平均值。所得数值称为“音量阈值”。
7. 图4展示了音量阈值随音高变化的示例。