Das Treppenstufenverfahren zur Bestimmung der Wahrnehmungsschwelle

(1) Reize und Ausrüstung

1. Dieses Experiment erfordert einen Computer mit experimentellen Basissoftware sowie eine Reihe von Kopfhörern und einem relativ ruhigen Testraum (Schallschutz ist nicht erforderlich).
2. Die Reize des Experiments werden Töne mit Frequenzen von 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 5 kHz und 6 kHz. Menschliche Gehör ist am besten in diesem Frequenzbereich.
3. Im Verlauf des Experiments wird die Lautstärke der Töne im Bereich von 1 bis 40 dB, adaptiv variiert werden, wie klar im Zusammenhang mit der experimentellen Design, um die minimalen wahrnehmbaren Lautstärke an jedem der sechs Frequenzen zu messen sein wird.

(2) design

1. Das Experiment umfasst sechs Blöcke, eine für jede der sechs Frequenzen. Und zwar deshalb, weil menschliche Schwellenwerte nicht für alle Frequenzen gleich sind. Das heißt, wird die Schwelle unabhängig für jede der sechs Frequenzen gemessen werden. Der folgende Entwurf wird sechs Testprogramme erzeugen.
2. Programm das Experiment eine bestimmte Frequenz während jeder Prüfung zu präsentieren.
   1. In jeder Prüfung wird der Teilnehmer Aufgabe zu berichten sein, unabhängig davon, ob sie den Ton präsentiert hörte. Verwenden Sie die 'Y'-Taste, um "Ja" Antworten zu geben und die ' n '-Taste, um "Nein" Antworten zu geben.
   2. Das Experiment beginnt immer mit einem sehr geringen Mengen Ton-One, die der Teilnehmer nicht wahrnehmen sollte. Programm der erste Ton, ein Volumen von 2 dB 200 MS gespielt zu haben.
   3. Wann immer eine "Ja" Antwort erzeugt wird, wird das Volumen in den nächsten Versuch um eine Stufe gesenkt werden, und wann immer eine "Nein" Antwort erzeugt wird, wird sie um eine Stufe erhöht werden. Es ist somit möglich, das experimentelle Design als ein Flussdiagramm, visualisieren wie in Abbildung 1dargestellt. Töne werden immer für eine Dauer von 200 ms ausgetragen.
   4. Enthalten Sie 30 Studien im Experiment.
   5. Um die Teilnehmer visuell beschäftigt zu halten, zeigen Sie die Worte "Ja oder Nein? an" auf dem Bildschirm nach jeder Ton gespielt wird.
   6. Generieren Sie sechs experimentelle Programme wie dieses, eine für jede der sechs Frequenzen zwischen 1 und 6 kHz.
   7. Achten Sie darauf, dass das Programm gibt die Lautstärke des Tons auf jeden Versuch und die Reaktion der Teilnehmer geliefert präsentiert.

Abbildung 1: Ein Flussdiagramm für die Gestaltung eines Experiments mit dem auditiven Treppe Verfahren. Die erste Studie immer beinhaltet einen Ton gespielt auf einem unhörbaren Volumen von 2 dB. Da die Teilnehmer diesen Ton nicht erkennen sollte, wird ein "Nein" beantwortet, und das Volumen in den nächsten Versuch erhöht werden, um 1 dB (um 3 dB). Jede Prüfung (einschließlich und) nach dem zweiten geht mit derselben Richtlinie: Wenn eine Antwort "Ja" vom Teilnehmer angegeben wird, wird das Volumen in den nächsten Versuch um 1 dB reduziert. Und wenn eine "Nein" Antwort angegeben wird, wird die Lautstärke in den nächsten Versuch erhöht um 1 dB. Ein Experiment wird 30 Versuche pro Frequenz umfassen.

(3) Verfahren

1. Beachten Sie, dass man leicht selbst testen kann.
2. Bevor die Teilnehmer am Kopfhörer setzt, erklären Sie die Anweisungen wie folgt:
   1. "Dieses Experiment soll Ihre Hörschwelle, das weichste oder leisesten Geräusch zu messen, die Sie wahrnehmen können. In jeder Studie der Computer spielt einen Ton über die Kopfhörer, und alles, was Sie tun müssen, ist drücken Sie "Y" Taste Wenn Sie den Ton gehört, oder die n-Taste, wenn Sie nicht. Es ist okay, die ' n '-Taste drücken. Einige der Töne werden sehr weich, und wir erwarten nicht, dass Sie immer, sie zu hören. Einfach ehrlich zu antworten Sie, und geben Sie Ihr Bestes. Das Experiment umfasst sechs Blöcke mit 30 Studien. Alle sechs Blöcke dauert nur ca. 10 Minuten, inklusive Pausen dazwischen."
3. Wenn die Teilnehmer bereit ist, starten Sie das erste Programm, für die 1-kHz-Signalton.
4. Sie können den Raum verlassen, während der Teilnehmer das Programm beendet ist. Schloß die Tür, wenn möglich, um externen Geräusche zu minimieren.
5. Nachdem das erste Experiment abgeschlossen ist, bitten Sie die Teilnehmer, wenn sie irgendwelche Fragen hat. Ich ließ eine Pause für 1-2 min, entfernen die Kopfhörer während dieser Zeit.
6. Nun führen Sie das Programm für die 2 kHz-Töne.
7. Und 3.4-3.6 wiederholen, bis alle sechs Töne getestet wurden.

4. Analyse der Ergebnisse

1. Um die Ergebnisse zu analysieren, eine separate Tabelle für jede der sechs Experimente zu machen.
2. Die Tabelle ist die raw-Ausgabe vom experimentellen Programm. Es sollte die Prüfungsnummer, die Lautstärke des Tons vorgestellt und die Reaktion der Teilnehmer geliefert. Abbildung 2 zeigt, wie ein Teil der Tabelle für die ersten 10 Studien mit einem Ton von 1 kHz aussehen wird.

Abbildung 2: Ein Beispiel für eine Tabelle, die die erforderlichen Ausgänge vom auditiven Treppe Experiment enthält. Beachten Sie, dass die übermittelten Daten für ein einzelnes Thema (mit der Bezeichnung Thema #1) und für eine einzelne Frequenz (1000 Hz) sind. Die Tabelle besteht aus drei Spalten: die Prüfungsnummer, die Lautstärke des Tons auf Testzeitraum (in dB) und die Antwort der Teilnehmer vorgestellt.

3. Stellen Sie sicher, dass das Programm ordnungsgemäß funktioniert hat-d. h., die "Ja" Antworten führten zu einem Rückgang der Volumen, und dass keine Reaktionen hergestellt im Volumen erhöht.
4. Nun, ein Diagramm zu machen: die X-Achse sollte die Prüfungsnummer und die Y-Achse sollte die Lautstärke des Tons auf diese Studie präsentiert plot. Abbildung 3 zeigt ein Beispiel.

Abbildung 3. Probieren Sie Ergebnisse von einem einzelnen Teilnehmer und mit einem einzigen Ton. Die Grafik zeichnet das Volumen des Tones gespielt, in dB, in Abhängigkeit von der Prüfungsnummer für jede der 30 Studien. Die Haupt-Muster ist, dass der Teilnehmer einen Ton in den ersten Studien nicht hören kann, produziert eine Reihe von "Nein" Antworten und Mengensteigerungen aufgefordert, bis die Hörschwelle erreicht ist. An diesem Punkt der Teilnehmer bewegt sich hin und her zwischen "Nein" und "Ja" Antworten, so dass des Forschers identifizieren der Ort an dem ersten klingt nachweisbar geworden.

5. Erstellen Sie ein Diagramm wie folgt für jeden Ton.
6. Jetzt durchschnittlich spielten zusammen die Volumen während der letzten zehn Versuche des Experiments für jeden Ton. Der ermittelten Wert nennt man die "Volumen Schwelle'.
7. Abbildung 4 ist ein Beispiel für die Volumen-Schwelle in Abhängigkeit der Tonhöhe.

Die Treppe-Verfahren soll den Teilnehmer auf einen Datenträger zu bringen, an dem sie gerade noch einen Ton hören können. Dies wird erreicht durch, woraufhin eine Reihe von "Nein" Antworten in den ersten paar versuchen. Sobald eine Antwort "Ja" produziert wird, ist das Ziel, halten die Lautstärke gespielt in der Nähe jener, der die erste "Ja" entlockte. Dies geschieht durch die Lautstärke zu verringern, wenn "Ja" beantwortet wird. Dadurch entsteht eine Muster, in der die Lautstärke steigt stetig in den ersten paar versuchen und dann Hochebenen, noch in einem engen Bereich bis zum Ende des Experiments, wie in Abbildung 3 dargestellt. Der zentrale Tendenz dieser schmalen Bandbreite ist ein Maß für die Schwelle. In Abbildung 3 ist es klar, dass der Schwellenwert bei etwa 6 dB erreicht wird. Eine gängige Methode zur Berechnung die Schwelle besteht darin, den Durchschnitt der Volumen berechnen spielte während der letzten 10 Versuche der Experimente. Im Falle von Abbildung 3, dass durchschnittlich Werke auf 6,1 dB.

Mit Ergebnissen für sechs Töne unterschiedlicher Frequenzen kann man sehen, dass Wahrnehmbarkeit Schwellen variieren nach Frequenz je (was häufig Pitch genannt wird). Höhere Töne sind schwerer zu hören, als Steildach sind niedriger. Um dies grafisch sehen, plot Volumen Schwelle für jeden der sechs Töne in das Experiment getestet wie für die 1-kHz-Signalton-wie in Abbildung 4 dargestellt. Die angezeigten Daten sind für einen einzigen Teilnehmer, 20 Jahre alt. Die Haupt-Muster ist, dass die niederfrequenten Töne leichter als hochfrequenten Töne zu hören sind. Dies ist eine Tatsache des menschlichen Gehörs, die aufgrund der Struktur des auditorischen Systems, beginnend mit der Natur des schwingenden Fäden und Knochen im menschlichen Ohr entsteht.

Abbildung 4. Volumen-Schwelle als Funktion der Frequenz. Daten sind für einen einzigen Teilnehmer, 20 Jahre alt. Aufgrund der Struktur des menschlichen Gehörs, Klänge mit niedrigeren Frequenzen-was sind umgangssprachlich auch als niedriger schräg- oder tiefer sind leichter als Hochfrequenz (hohe) Töne zu hören. Es nimmt ein größeres Volumen, eine hohe Frequenz hörbar klingen zu machen.

In der Tat, während Leute altern, klingt die Diskrepanz zwischen niedriger und hoher Frequenz erhöht. Abbildung 5 Ziffern auditive Schwellenwerte für das 20-Jahr-alte Thema zusammen mit Schwellen für ein 40-Jahr-alten und ein 60-Jahr-alten in Abbildung 4 gezeigt. Im Allgemeinen erhöhen Schwellen, wenn Menschen älter werden. Aber darüber hinaus höhere Frequenz Töne deutlich schwieriger geworden, als Töne zu hören.

Abbildung 5. Volumen-Schwellenwerte als Funktion der Frequenz und Alter. Volume Schwellenwerte erhöhen im Allgemeinen, während Leute altern. Darüber hinaus wächst die Ungleichheit zwischen niedrigen und hohen Frequenzen. Um jemanden im Alter von etwa 60 Jahre hörbar, braucht ein hochfrequenten Ton fast viermal so laut, wie es gewesen wäre, von einer Person im Alter von 20 Jahren hörbar sein.

Die Hauptanwendungen des Verfahrens auditive Treppe gehört zu Hörschäden zu beurteilen. Jenseits der normalen Alterung, können Hörschäden durch Schäden am Innenohr, Hirnschäden und Krankheit verursacht werden. Hörschäden betrifft oft, bestimmte Frequenzen mehr als andere. Die Treppe-Methode kann verwendet werden, um festzustellen, ob jemand vor allem schlechte Gehör in einem engen Frequenzbereich besitzt, welche durch mehr als normale Alterung verursacht Hörschäden zu vermuten wäre. Abbildung 6 Graphen auditive Schwellenwerte für eine Anhörung beeinträchtigt 60 yr alt im Vergleich mit einer ungestörten 60-Jahr-alten. Die sehbehinderte Person leidet Hörverlust bei 4 und 5 kHz, wie durch sehr hohe auditive Schwellen bei diesen Frequenzen. Andernfalls führt die sehbehinderte Person ebenso um eine Alterskontrolle abgestimmt.

Abbildung 6. Volumen Schwellenwerte für einen hörbehinderte Menschen (60 Jahre) im Vergleich mit einem ungestörten Alter Spiel. Hörstörungen oft betrifft nur einen Teil des Raumes der Frequenz. Beeinträchtigte Person hier gezeigten erleidet schwere Beeinträchtigung sehr hohe Schwellen-bei 4 und 5 kHz, scheint aber sonst Normal im Vergleich mit einer Steuerung Alter abgestimmt.

Dieser Ansatz kann auch verwendet werden, zur Einschätzung der Folgen der verschiedenen Arten von Erfahrungen auf das auditive System. Zum Beispiel habe Studien einen Schwellenwert-Ansatz zur Bewertung der Auswirkungen von laute Heavy-Metal-Musik in einem Konzert zu hören. ¹ Wissenschaftler testeten Menschen kurz vor der Teilnahme an einem Konzert und eine halbe Stunde nach. Vielleicht nicht überraschend, erhöhte Schwermetall die Volumen-Schwelle für Sounds, vor allem im Bereich von 6 Hz. Rockmusik schwerhörig machen kann!