Audiologieboek
Home  |   NVA  |   Print deze pagina  |    |     
 Titel: 2.3.1(2). Luidheid en verschillen in luidheid
 Auteur: Lamoré, Dreschler
 Revisie: 2007

Inhoud:

2.3.1.1(2). Inleiding

2.3.1.2(2). Vergelijking van luidheden – de foonschaal

2.3.1.3(2). Schatting van luidheden – de soonschaal

2.3.1.4(2). Luidheid van breedbandige en fluctuerende geluiden

2.3.1.5(2). Luidheidsadaptatie

2.3.1.6(2). Verschillen in luidheid

2.3.1.7(2). Recruitment

2.3.1.8(2). Methoden om luidheid te meten

2.3.1.9(2). Meting van luidheid - Pascoe Audiometrie en Würzburg Hörfeld Skalierung (WHS test)

2.3.1.10(2). Nauwkeurigheid en toepassing van de Pascoe en de WHS


 

2.3.1.1(2). Inleiding

Het begrip 'luidheid' karakteriseert hoe sterk een geluid subjectief wordt ervaren. De luidheid van een geluid hangt primair af van het fysische geluidsniveau van dat geluid, maar ook van de frequentie(s) die het bevat (het spectrum) en van de tijdstructuur (het dynamisch gedrag). Ondanks het subjectieve karakter is het wel mogelijk de luidheid van een geluid in een getal uit te drukken. Hiervoor worden twee eenheden (schalen) gebruikt, één die tot stand is gekomen door vergelijking van luidheden – van verschillende frequenties – en één die gebaseerd is op een schatting van de toename van de luidheid van een geluid wanneer het geluidsniveau wordt verhoogd, bij dezelfde frequentie. In beide gevallen is de schaal niet volledig subjectief, maar is de luidheid op één of meer punten verbonden met het fysische geluidsniveau, omdat we 'ergens' moeten beginnen bij het definiëren van een luidheidsschaal. De twee maten voor luidheid worden hierna besproken.


Het schatten van subjectieve grootheden, zoals luidheid, betreft een karakteristieke eigenschap van het menselijk brein. De eigenschap is te beschrijven m.b.v. een wiskundige formule. Deze wordt eveneens besproken.


In het kader van het onderwerp van dit hoofdstuk wordt ook aandacht besteed aan de mate waarin men kleine luidheidsvariaties en kleine verschillen in luidheid kan waarnemen.


Het onderwerp 'luidheid' behoort tot de basis leerstof van de audiologie. Aan 'luidheid' is veel wetenschappelijk onderzoek verricht. De resultaten daarvan vindt men terug in een overvloed aan literatuur, maar ook in b.v. (leer)boeken over akoestiek en fonetiek. Zie voor literatuur niveau 3.

 


2.3.1.2(2). Vergelijking van luidheden – de foonschaal

De eerste methode voor het kwantificeren van luidheid is gebaseerd op het onderling vergelijken van de luidheid van tonen van verschillende frequenties. Men spreekt ook wel over 'vergelijkingsmethode'. De eenheid van luidheid is in dit geval de 'foon'. We beginnen met vast te leggen dat een toon van 1000 Hz van A dB SPL (A kan elke willekeurige waarde hebben) een luidheid (men spreekt in dit geval ook wel van 'luidheidsniveau') heeft van A foon. Dus een toon van 1000 Hz van b.v. 55 dB SPL heeft een luidheidsniveau van 55 foon. Wat is nu het luidheidsniveau van een toon van b.v. 150 Hz van 50 dB SPL? Deze wordt bepaald door hierbij een toon van 1000 Hz te zoeken en de (fysische) geluidssterkte van de 1000 Hz toon net zo lang te regelen tot de twee tonen, voor het oor, even luid klinken. In de praktijk doet men dit door de twee tonen afwisselend aan te bieden en de luisteraar te vragen wanneer ze even luid klinken. Stel dat dit optreedt wanneer de 1000 Hz toon een geluidssterkte heeft van 30 dB SPL. Dan is het luidheidsniveau van de 150 Hz toon 30 foon. Het zal duidelijk zijn dat op deze manier voor elke toon, willekeurig welke frequentie of geluidssterkte, het luidheidsniveau kan worden vastgelegd. Fig.1 laat zien hoe dit verband is. In deze figuur zijn de geluidssterktes van de verschillende tonen die leiden tot hetzelfde luidheidsniveau, resp. 0, 20, 40 .. foon, met elkaar verbonden. Men noemt deze lijnen van gelijke luidheid 'isofonen'. Men noemt ze ook wel, naar de oorspronkelijke samenstellers, 'Fletcher Munson curven'. De lijnen geven de gemiddelde waarden voor een grote groep normaalhorende personen, zoals vastgelegd in de ISO 226 normen (1987). De 4.2 foon curve correspondeert hier met standaard gehoordrempel (voor jonge normaalhorenden). De isofonen in deze figuur zijn gebaseerd op metingen in de vrije veldsituatie (binauraal).


Fig. 1. Lijnen van gelijke luidheid in foon voor zuivere tonen met verschillend geluidniveau en frequentie, conform de ISO-226 (1987)

Fig.1 laat zien dat het luidheidsniveau bij eenzelfde fysische geluidssterkte nogal wat verschilt voor de  verschillende frequenties. Naarmate we het geluidsniveau hoger kiezen worden de verschillen in luidheidsniveau tussen de verschillende frequenties kleiner (vlakkere curven). Bij zeer lage frequenties leiden kleine variaties in dB SPL, zoals 2 dB, al tot een variaties van 10 foon in luidheidsniveau! We zien verder dat een niet te sterke toon van 100 Hz, wil deze even luid zijn als een toon van 1000 Hz, een hoger geluidsniveau moet hebben. Tussen de 2 en 6 kHz is het net andersom. Dit laatste komt omdat de vorm van het hoofd en de aanwezigheid van de gehoorgang het binnenkomende geluid in dit frequentiegebied enigszins versterken.


Let er op dat de foonschaal niet echt de subjectieve luidheid  van een geluid weergeeft. Daarvoor is de schaal te sterk gekoppeld aan de fysische sterkte van het geluid (bij 1000 Hz). Het is vooral een methode om het verloop van het luidheidsniveau voor verschillende frequenties in kaart te brengen.


De isofonen worden praktisch toegepast bij de bepaling van de - fysische – geluidssterkte van hinderlijk omgevingsgeluid, zoals verkeerslawaai. Verkeerslawaai is een 'breedbandig' geluid. Het bevat dus veel frequentiecomponenten, m.n. lage frequenties. Wanneer het niveau van dit geluid door een meetapparaat gemeten wordt zonder rekening te houden met het spectrum, worden - in het licht van de isofonen - de lage frequenties eigenlijk onevenredig zwaar meegeteld. Men maakt daarom, bij de bepaling van de geluidssterkte, gebruik van filters, ook wel 'weegnetwerken' genoemd, die de lagere frequenties enigermate onderdrukken, afhankelijk van het geluidsniveau. Bij niet al te hoge niveaus gebruikt men het 'A-netwerk'. Men meet dan niet in dB SPL, maar in dB(A).

 


2.3.1.3(2). Schatting van luidheden – de soonschaal

De tweede methode voor het kwantificeren van luidheid is gebaseerd op schatting van luidheden. We beperken ons nu tot één bepaald geluid (frequentie). De vraag die nu aan de orde komt is: hoeveel dB moet een toon sterker gemaakt worden om subjectief 2x zo luid te klinken? De eenheid van luidheid (men spreekt nu van 'luidheid') is in dit geval de 'soon'. Het startpunt is opnieuw een afspraak: een toon van 40 foon heeft een luidheid van 1 soon. Het is gebleken dat een verdubbeling van de luidheid, van 1 naar 2 soon, wordt bereikt door de toon 10 foon sterker te maken. Een toon van 50 foon klinkt dus twee keer zo luid als een toon van 40 foon. In feite gaat het hier om een schatting (Engels: 'scaling') van de luidheid. De schatting wordt uitgevoerd door eerst de toon van 40 foon te beluisteren en vervolgens 'blind' aan de versterkingsknop te draaien tot het geluid - volgens de eigen oren – twee keer zo luid klinkt. Het is gebleken dat mensen deze schattingen gemakkelijk en reproduceerbaar kunnen uitvoeren en ook treden er geen bijzondere verschillen op tussen de uitkomsten van verschillende personen. Door uit te gaan van foons hoeven we niet bij elke frequentie met andere getallen te werken! Het verband tussen soon en foon is geïllustreerd in Fig.2. Let er op dat in de figuur de soons in


Fig. 2. Luidheid van een 1000 Hz toon, in soons, als functie van het luidheidsniveau in foons; 40 foon komt per definitie overeen met 1 soon; voor niet te zwakke geluiden komt een verdubbeling van de luidheid – in de figuur van 1 soon naar 2 soon – overeen met een toename van het luidheidsniveau met 10 foon

logaritmische schaal zijn genoteerd. Dit is met opzet gedaan om tot uiting te laten komen dat in het rechte stuk boven 40 foon een optelling (b.v. 10 foon erbij) overeenkomt met een factor (luidheid twee maal zo groot).


 Het rechte stuk in Fig.2 voldoet aan de door S.S. Stevens in 1936 geformuleerde 'Power Law', een algemene formule regel die het verband aangeeft tussen een fysische stimulus of prikkel (intensiteit I) van een zintuig (oor, oog, huid) en de optredende sensatie (in ons geval luidheid) S.


Deze wet luidt:



Hierin is k een constante die voor elk type prikkel een specifieke waarde heeft. Voor luidheid geldt de waarde 0.3 (bij gebruik van de intensiteit van het geluid; wanneer in de uitdrukking de geluidsdruk wordt gebruikt is de exponent voor luidheid 0.6). De grootheid a is een schaalfactor.


Resumerend stellen we vast dat in het algemeen een verdubbeling van de luidheid wordt bereikt door een geluid 10 foon sterker te maken. Bij 1000 Hz wordt dit bereikt door de toon 10 dB sterker te maken. Bij andere frequenties zal die verdubbeling i.h.a. met een geringere toename in dB (zie Fig.1) bereikt worden.

 


2.3.1.4(2). Luidheid van breedbandige en fluctuerende geluiden

De beoordeling van de luidheid van fluctuerende en breedbandige signalen is zeer complex. Dit is de reden dat er veel onderzoek is gedaan met relatief continue geluiden (eliminatie van het effect van de tijdstructuur) en met continue smalbandige signalen (tonen – beperking van het effect van de frequentie inhoud van het geluid). Bij de breedbandige geluiden speelt het verschijnsel 'luidheidssommatie' (Engels: 'loudness summation') een rol. Dit houdt in dat voor niet te zwakke geluiden, wanneer het spectrum breder wordt, bij gelijke geluidsterkte, de luidheid toeneemt. De toename begint pas nadat de spectrale verbreding een bepaalde waarde (een tertsband rond de centrale frequentie van het geluid) heeft overschreden. De betreffende bandbreedte heet de 'kritieke band' (zie Hfdst.2.8.1). Bij fluctuerende  signalen treedt het verschijnsel 'temporele sommatie' op. Het oor heeft een bepaalde tijd, in de praktijk 150 à 200 ms, nodig om een luidheid 'op te bouwen'. Dit noemt men de 'integratietijd'. Geluiden die langer duren worden niet luider. Geluiden die korter duren dan de integratietijd worden minder luid. Snel fluctuerende geluiden zullen dus, bij gelijke geluidsterkte, als minder luid worden ervaren dan langzaam fluctuerende geluiden. In de praktijk echter treden combinaties op van spectrale en temporele effecten. Zo leidt een verkorting van de duur van een geluid tot een verbreding van het spectrum. Een tweede voorbeeld is de luidheid van een periodiek onderbroken toon, dus van in feite een aantal snel opvolgende toonstootjes van gelijke frequentie. Binnen de korte toonstootjes speelt temporele integratie een rol. Het spectrum echter is breed. Het bevat naast de grondfrequentie ook de veelvouden daarvan, de boventonen. Dit maakt een voorspelling van de luidheid van een fluctuerend geluid op basis van het luidheidsgedrag van eenvoudige geluiden moeilijk.

 



2.3.1.5(2). Luidheidsadaptatie

Adaptatie betekent eigenlijk 'gewenning'. Het heeft in de audiologie betrekking op effecten die veranderen, in de zin van 'geadapteerd raken'. Een voorbeeld is luidheidsadaptatie. Wanneer men aan één van de oren een continue toon aanbiedt, is de luidheid direct na het inschakelen het grootst en treedt met de tijd een afname op. Men kan dit verloop meten door het andere oor een testtoon aan te bieden, waarvan het geluidsniveau zó geregeld moet worden dat de luidheden links en rechts gelijk zijn. Het


Fig. 3. Luidheidsadaptatie, uitgedrukt als verzwakking, in dB, van een toon waarmee de luidheid vergeleken wordt

verloop van de luidheid, dus de adaptatie is schematisch aangegeven in Fig.3. De adaptatie in deze figuur is het grootst in de eerste dertig seconden maar gaat wel door tot een drietal minuten. Wanneer het niveau van de continue toon hoger is, is de afval direct na het inschakelen sneller. De mate van adaptatie is dan dus groter.


Normaalhorenden merken niet zoveel van adaptatie. Bij slechthorenden kan in pathologische gevallen de adaptatie zó groot zijn (mate van adaptatie) dat de sensatie van een geluid, direct na het begin, geheel verdwijnt en pas na het uitzetten van het geluid weer terugkomt. De curve, in Fig.3, zakt dan helemaal naar het drempelniveau. Dit treedt op bij 'retrocochleaire stoornissen' (aanwezigheid van tumoren rond de N-VIII of in de hersenstam). Slechthorenden met een cochleair gehoorverlies hebben vaak onevenredig veel last van fluctuerende stoorruis bij het spraakverstaan. De indruk bestaat dat bij hen grotere adaptatietijden een rol spelen waardoor een momentane piek maskerend werk op het signaal erna. Mogelijk is een vergrote adaptatietijd hinderlijker dan een vergrote adaptatie.

 


2.3.1.6(2). Verschillen in luidheid

De nauwkeurigheid waarmee men, zonder specifieke meetprocedure, twee geluiden even luid kan instellen bedraagt 1 à 2 dB. Met speciaal daarop gerichte meetmethoden is echter wel een grotere gevoeligheid te bereiken. Wanneer men in een meetprocedure twee dezelfde geluiden van verschillend geluidsniveau na elkaar aanbiedt, noemt men het kleinst waarneembare verschil in geluidsterkte (dB) het 'Just Noticable Difference' (JND), of het 'Difference Limen for Intensity' (DLI). Dit verschil bedraagt, althans zolang de twee geluiden niet al te zacht zijn, 0.5 dB. Geluiden van 80 en 80.5 dB SPL klinken dus net zo verschillend - of zo men wil gelijk, want het is een grensgeval - als geluiden van 40 en 40.5 dB SPL. Dit betekent dat de relatieve toename in intensiteit, dus de verhouding:


ΔI/I


constant is. Decibellen hebben immers betrekking op verhoudingen. Deze verhouding ΔI/I heet de 'Weber fractie' en het feit dat deze fractie – binnen bepaalde grenzen – constant is heet de 'wet van Weber'. Noemen we de JND (in dB) ΔL, dan kan men afleiden dat de Weber fractie 1/10 bedraagt. De wet van Weber geldt voor alle zintuigen, maar de Weber fractie heeft telkens een andere waarde.


Samenvattend geldt dus dat de toename van de geluidsintensiteit die nodig is om een juist waarneembare toename van de luidheid of geluidssterkte te bereiken (de JND) in absolute maat (ΔI) afhankelijk is van de geluidssterkte, maar relatief (de Weberfractie ΔI/I) gelijk blijft. Een punt van aandacht is dat het gedrag van de JND wordt beïnvloed door stimulusparameters zoals frequentie, duur en vorm en door de aard van de uit te voeren taak. Zo kan men de JND ook bepalen door amplitude gemoduleerde tonen aan te bieden en de kleinst waarneembare modulatie te bepalen.


Men kan zich vervolgens de opbouw van de luidheid van een geluid, wanneer men de geluidsterkte laat toenemen, voorstellen als een opeenvolging van JND's , die vanaf een bepaald geluidniveau allemaal hetzelfde zijn. In het voorafgaande hebben we gezien dat de daarvoor benodigde DI's in grootte toenemen. Een weergave van deze opbouw van de luidheid is te zien in Fig.4. In de verticale richting staan de JND's. De stappen zijn dus subjectief gelijk. De horizontale schaal is lineair. Bij toenemende geluidsterkte moet er, om een bepaalde toename in luidheid (JND) te bereiken, een steeds grotere dosis (intensiteit) geluid worden toegevoegd. De afstanden tussen de punten worden daarom naar rechts toe dus steeds groter. Het resultaat laat zien dat er een logaritmisch verband is tussen de luidheid en de geluidsintensiteit. Dit heet de wet van Fechner:



Hierin is S de luidheid van het geluid, I de geluidsintensiteit en k een evenredigheidsconstante. De wet van Fechner legt voor alle zintuigmodaliteiten en allerlei soorten taken het verband tussen een stimulus en sensatie of waardering, uiteraard binnen zekere stimulusgrenzen. De logaritmische toename van de sensatie betekent dat, om een bepaalde vaste subjectieve toename te bereiken, steeds meer energie van buiten toegevoegd moet worden. In het geval van de luidheid betekent dit meer 'geluid bij moet'.


Fig. 4. Het logaritmisch verband tussen 'sensatie' en 'stimulus' volgens Fechner; de horizontale schaal is een lineaire intensiteitsschaal; de opeenvolgende punten markeren hoeveel  intensiteit toegevoegd moet worden om een bepaalde JND te bereiken. Figuur ontleend aan Snodgrass, 1975

De wet van Fechner en de ‘Power Law’ van Stevens zijn in elkaar om te rekenen. Wanneer, beginnend bij 40 dB SPL het geluidsniveau wordt verlaagd, neemt de verhouding ΔI/I - de Weber fractie – toe.

 


2.3.1.7(2). Recruitment

Fig.2 is een illustratie van de opbouw van de (subjectieve) luidheid van een toon als functie van het luidheidsniveau van die toon (in foons). Datzelfde verloop, maar nu als functie van de intensiteit, is te zien in Fig.5 als curve A. Dit geldt voor een normaalhorende in een overigens stille omgeving. Wanneer echter aan de toon een breedbandige maskeerruis wordt toegevoegd, die zo sterk is dat de drempel van de toon 40 dB verschuift zal, ten gevolge van de maskering de curve voor lage luidheden ongeveer 40 dB naar rechts verschuiven. Dit is geïllustreerd door curve B. Voor hoge luidheden speelt de maskeerruis geen rol meer en vallen de curven A en B samen. Derhalve is er ten gevolge van de maskeerruis sprake van een versnelde luidheidsopbouw, ook wel aangeduid als 'recruitment'. Het verschijnsel, dat bij normaalhorenden gesimuleerd kan worden door het toevoegen van maskeerruis, komt vaak voor bij slechthorenden met een perceptief gehoorverlies. Voor verdere bespreking zie Hfdst.7.2.3.


Fig. 5. Het verband tussen luidheid (in soon) en geluidsintensiteit (dB SPL) voor een 1000 Hz toon (curve A) en dezelfde functie (B) wanneer maskeerruis is toegevoegd. Figuur ontleend aan Yost & Nielsen 2000.

 


2.3.1.8(2). Methoden om luidheid te meten

Voor het meten van luidheid zijn een aantal methoden beschikbaar.


  1. Schattingsmethoden voor, hetzij de grootte, hetzij een verhouding ('Magnitude Estimation' en 'Ratio Scaling'). De methoden zijn vergelijkbaar met een soon meting zoals in Par.2.3.1.3 besproken. Hierbij wordt altijd een referentie geluid aangeboden
  2. In aanvulling hierop is er de 'Absolute Magnitude Estimation', waarbij een cijfer wordt gegeven aan een luidheid zonder dat daarbij een referentie signaal wordt aangeboden
  3. Vervolgens is er de 'Category Scaling' waarbij de luisteraar gevraagd wordt de luidheid van het signaal te plaatsen in een reeks categorieën: 'zeer zacht', 'zacht', 'normaal', 'luid', 'zeer luid' etc. Voordelen van deze laatste methode zijn dat de instructies eenvoudig zijn, de meting snel uitgevoerd kan worden en dat de uitkomsten voor normaal- en slechthorenden met elkaar vergeleken kunnen worden. Nadeel is het subjectieve en niet-kwantitatieve karakter van de uitkomsten.
  4. Tenslotte is er de 'Cross-Modality Matching', een techniek waarbij bijvoorbeeld een lijn moet worden getekend, die net zo lang is als de luidheid van het signaal, of een lichtbron zodanig in sterkte moet worden geregeld dat de helderheid overeen komt met de betreffende luidheid. Hoewel dit wat abstract lijkt zijn de resultaten betrouwbaar en heeft de methode op methodologische gronden voordelen.

Zowel bij de 'Category Scaling' als bij de 'Cross-Modality Matching' kan men uitgaan van het geluid en daar een categorie of lijngrootte bij zoeken ('Magnitude Estimation') als – in de omgekeerde richting - van de categorie of lijngrootte en daar een luidheid mee combineren ('Magnitude Production').


Zoals al  even werd aangeduid zijn er methodologische bezwaren tegen het gebruik van schalingstechnieken aan te voeren omdat er een groot aantal factoren bestaat welke de resultaten van de toch al zeer subjectieve beoordeling van de luidheid kunnen beïnvloeden. We noemen de volgende:


De instructie
De instructie heeft grote invloed op de uitkomsten. Het is belangrijk om een standaard instructie op te stellen (zo mogelijk op papier) zodat alle te meten personen op identieke wijze worden geïnstrueerd.


De stimuli
Bij de keuze van de aan te bieden signalen zijn de reeds genoemde effecten van frequentie inhoud en tijdstructuur van belang. Zo moet een verstandige keuze worden gemaakt tussen smalbandige en breedbandige signalen. Breedbandige signalen geven meer informatie over de waarneming van achtergrondgeluiden en van spraak. Smalbandige signalen geven informatie over de luidheidsopbouw per frequentieband.


De stimulus omgeving
Met 'omgeving' van de stimulus wordt bedoeld de invloed van de range (geluidsniveau en frequentie) van stimuli en het effect van de volgorde waarin de stimuli worden aangeboden. Om de gedachten te bepalen denke men aan het rondkijken in schemerdonker. Als even het normale licht aangaat beleeft men dat als een bliksemflits en men raakt enige tijd verblind. Het duurt een tijdje voordat men in het schemerdonker weer kan zien zoals vóór dat de lamp aan ging. Bij een serie relatief zachte geluiden zal men relatief hoog schalen (en andersom) omdat men de neiging heeft om per meting de gehele schaal te gebruiken. Na enkele zachte geluiden zal een harde stimulus relatief luid worden beoordeeld, etc. En als de range van stimuli mede afhankelijk is van de responsies van de proefpersoon (bij adaptieve methoden) zal men vooral in het begin zeer voorzichtig zijn met de beoordeling van luide stimuli. Immers, zo lang men aangeeft een geluid nog niet als zeer luid te ervaren kan er een nog sterker geluid komen. In de loop van de meting worden de meeste personen minder angstig, maar een volgorde effect is daarmee een feit.


De reproduceerbaarheid
Er zijn ook vraagtekens te plaatsen bij de reproduceerbaarheid van de meting, zeker indien de meting na enkele dagen wordt herhaald. Wat is de invloed van de 'vorm van de dag'? In welke mate is er een leereffect of ervaringseffect zoals aangestipt in het voorgaande stuk over stimulus omgeving?


Ondanks deze methodologische kanttekeningen worden de schalingstechnieken in Europa steeds populairder. Daarom wordt aan een tweetal technieken nadere aandacht besteden: de 'Pascoe Audiometrie' (in het vervolg 'Pascoe' te noemen) en de Würzburg Hörfeld Skalierung (af te korten als de 'WHS test' – voor literatuur zie niveau 3). Bij beide methoden wordt gevraagd om de subjectieve waardering van een aangeboden geluid uit te drukken in een cijfer.

 


2.3.1.9(2). Meting van luidheid - Pascoe Audiometrie en Würzburg Hörfeld Skalierung (WHS test)

Pascoe audiometrie
Bij Pascoe audiometrie wordt de gehele opbouw van de luidheid, van drempel tot UCL ('UnComfortable Loudness'),  per frequentie in kaart gebracht door middel van subjectieve beoordelingen. Gepulseerde tonen of  smalbandige ruisstimuli worden monauraal aangeboden via de hoofdtelefoon, voor de frequenties van 250 tot 6000 Hz. De luisteraar krijgt de volgende instructie: 'Luister naar het geluid alsof u luistert naar spraak en geef dan een waardering van de luidheid in een schaal zoals weergegeven in Fig.6. De waarderingen 'te zacht', 'zeer zacht' en 'zacht' (niveaus 1 tot 3) betreffen luidheidsniveaus die zachter zijn dan gewenst voor spraak. De waardering 'goed' (niveaus 4 tot 6) dient te worden gegeven voor de luidheidniveaus die de luisteraar het prettigst vindt voor conversatie. Deze komen overeen met het gebied comfortabele luidheid, de RCL ('Range of  Comfortable Loudness'). De niveaus 'hard' (7) en 'zeer hard' (8) spreken voor zich.. De waardering 'te hard' geeft het maximale tolerantieniveau voor de betreffende frequentie aan. Dit komt overeen met de UCL.


De luisteraar weet door middel van een lampje of teken dat het signaal wordt aangeboden. 'Niets' (niveau 0) dient te worden aangegeven indien geen enkel geluid wordt waargenomen. Bij de geringste waarneming van het signaal dient 'te zacht' (niveau 1) te worden aangegeven. Per frequentie wordt gemeten vanaf drempelniveau in stappen van 10 dB tot het geluid als 'zeer hard' (niveau 8) wordt aangegeven. Daarna in stappen van 5 dB, totdat het geluid als 'te hard' (niveau 9) wordt ervaren. Voor een nauwkeuriger bepaling wordt de procedure herhaald vanaf een geluidsterkte die ongeveer aan de bovenkant van de RCL ligt. Dit laatste kan eventueel worden herhaald tot de hoogste tolerantiegrens bereikt is. Ook de hoordrempel kan meerdere malen worden benaderd. De waarderingen worden door de luisteraar op de schaal aangewezen, zodat spreken de concentratie niet verstoort. De resultaten worden in kaart gebracht in een speciaal ontworpen Pascoe matrix. In niveau 3 wordt hier verder op ingegaan.


Fig. 6. Overzicht van de beoordelingsschaal voor Pascoe

Würzburg Hörfeld Skalierung (WHS test)
Bij de WHS-test wordt gewerkt met een vaste range van stimuli (20 - 90 dB SPL) voor tonen of  smalbandige ruisstimuli bij de frequenties 500 tot 4000 Hz, in stappen van één octaaf. Voor de responsies worden getallen tussen 0 en 50 gebruikt. Deze 50-puntschaal is onderverdeeld in 11 grotere gebieden, die sterk doen denken aan de Pascoe schalen. De beoordelingsschaal is afgebeeld in Fig.7.


Fig. 7. Overzicht van de beoordelingsschaal voor de WHS (Würzburg Hörfeld Skalierung)

 


2.3.1.10(2). Nauwkeurigheid en toepassing van de Pascoe en de WHS

Uit onderzoek is gebleken dat de reproduceerbaarheid van beide testen in dezelfde orde van grootte ligt. Een standaarddeviatie van 5 tot 7 dB is haalbaar. Deze betrouwbaarheid is vergelijkbaar met die van het conventionele toonaudiogram. Pascoe en WHS hebben t.o.v. elkaar een aantal specifieke voordelen. In de WHS worden stimuli van verschillende sterkte en frequentie door elkaar aangeboden. Hiermee worden de volgorde effecten verkleind.


Een nadeel is dat de test zich, in tegenstelling tot de Pascoe test, niet aanpast aan de responsies van een slechthorende. Soms wordt een groot deel van de stimuli niet gehoord. Bij versterking is er echter kans op het overschrijden van het UCL niveau. Bij een nieuwe versie van de WHS, ‘ACALOS’, ontwikkeld door de Universiteit van Oldenburg en een Nederlandstalige versie, in ontwikkeling in het AMC-UVA, is dit probleem ondervangen.


Verder is voor goede analyse van de WHS resultaten een fit van de meetpunten m.b.v. een computer programma nodig, terwijl de Pascoe test eenvoudig handmatig uit te voeren is. De resultaten van de WHS zijn gedetailleerder en beter bruikbaar bij de keuze van een compressie curve bij hoortoestelaanpassing. Pascoe daarentegen neemt weer minder tijd. De WHS is tenslotte is op CDROM verkrijgbaar.


Het verloop van de luidheidsopbouw binnen een verkleinde hoorspan ten gevolge van slechthorendheid is voor de revalidatie een belangrijk gegeven. Zo kan bij het instellen van compressiedrempels op geleide van de subjectieve waardering van geluidsterkten worden geprobeerd om zoveel mogelijk auditieve informatie aan te bieden binnen de restdynamiek van het gehoor. De meeste hoortoestellen werken nog steeds breedbandig, in één kanaal. Hiervoor lijkt het nauwelijks zinvol om de luidheidsopbouw voor verschillende frequenties afzonderlijk te meten. In dat geval is in de regel informatie over de luidheidsopbouw voor breedbandige signalen voldoende. Voor de meerkanaals hoortoestellen ligt dat echter anders. In dit geval biedt het meten van de luidheidsopbouw bij afzonderlijke frequenties de mogelijkheid om in deze kanalen afzonderlijke compressieregelingen op te nemen. Zie verder Hfdst.9.2.2.


 


 

2.3.1.1(3). Opmerkingen over de beschikbare literatuur

Het onderwerp 'luidheid' wordt – Nederlandstalig – goed behandeld door Slis (1996). Verder wordt verwezen naar – het mogelijk niet meer verkrijgbare – 'Experimental Sensory Psychology' (Scharf and Reynolds, 1975) en naar 'Introduction to the Psychology of Hearing (Moore, 1997). Men lette er op dat er veel literatuur is over de luidheidsopbouw in relatie tot hoortoestelaanpassing. Voor details over de Pascoe Audiometrie zie Pascoe (1986) en Fenijn & Dreschler (1992).


2.3.1.2(3). Modellen van luidheidsperceptie

Luidheidsmodellen in het algemeen
Luidheidsmodellen zijn vooral ontwikkeld om vanuit het bekende luidheidsgedrag van enkelvoudige signalen inzicht te krijgen in de luidheid van natuurlijke - breedbandige en fluctuerende – signalen, maar ook om een berekening te maken van de luidheid van industrieel geluid.  In de laatste categorie valt het destijds door Zwicker (1967) ontwikkelde model. De berekening hierbij start met het bepalen van het spectrum in banden die overeenkomen met de filterbreedte van normaalhorenden (langs een 'Bark' schaal, zie Hfdst.2.8.1). Het niveau in iedere band bepaalt het excitatiepatroon op het basilair membraan, waarbij sterkere geluiden een groter gebied exciteren dan zwakkere geluiden. Vervolgens wordt voor ieder auditief filter de luidheid (in soon) berekend vanuit het excitatiepatroon en worden de luidheden in verschillende filters opgeteld tot de totale luidheidswaardering. Een nadeel van dit model is dat het alleen toegepast kan worden bij  statische signalen. De modelvorming van de luidheidsperceptie van dynamische signalen is nog een braak liggend terrein.


Luidheidsmodellen bij slechthorendheid
Bij slechthorenden met een perceptief verlies kan men de cochleaire beschadiging opgebouwd denken uit een beschadiging van de binnenste haarcellen en een beschadiging van de buitenste haarcellen. Bij beschadiging van de binnenste haarcellen neemt de drempelgevoeligheid af of is er zelfs sprake van een lokale uitval van de overdracht. Dit leidt tot een verhoging van de drempel, maar niet tot het verschijnsel recruitment. Bij beschadiging van de buitenste haarcellen is er echter meer aan de hand dan een verminderde gevoeligheid. Hierbij verdwijnt ook de comprimerende niet-lineariteit van de geluidsoverdracht in het binnenoor. Tevens leidt beschadiging van de buitenste haarcellen tot verbreding van de auditieve filters. Deze laatste factoren resulteren gezamenlijk in een steilere toename van de luidheid bij toename van de intensiteit van het aangeboden geluid. De belangrijkste oorzaak voor recruitment is dan ook de beschadiging van de buitenste haarcellen. De mate van recruitment bij een gegeven grootte van het cochleaire verlies is afhankelijk van de verhouding van de schade aan binnenste en buitenste haarcellen bij de individuele slechthorende.


Fig.1. Voorbeeld van een luidheidsmodel (Elberling, 1995)

Niettemin zijn pogingen gedaan om een model als dat van Zwicker geschikt te maken voor slechthorenden. Een voorbeeld hiervan staat weergegeven in Fig.1 (Elberling, 1995). Op basis van het toonaudiogram worden de filterbreedtes vergroot en wordt de opbouw van de luidheid per auditief filter steiler gekozen. Een dergelijk model wordt gebruikt om de individuele luidheidsopbouw te begrijpen op basis van de verbreding van de auditieve filters en het wegvallen van de comprimerende niet-lineariteit in het binnenoor. Tot nu toe heeft men bij de berekening echter relatief weinig aandacht gegeven aan de wijze waarop de luidheid in de verschillende frequentiegebieden bij elkaar opgeteld moet worden (het verschijnsel 'loudness summation'). Het is onjuist gebleken om er van uit te gaan dat de hoeveelheid 'loudness summation' bij slechthorenden altijd geringer is dan bij normaalhorenden. Ook hier blijken er grote inter-individuele verschillen te bestaan.


Gebruik luidheidsmodellen bij aanpassing van hoortoestellen
Bij de aanpassing van de meeste innovatieve hoortoestellen is het uitvoeren van individuele luidheidsmetingen (tot nu toe) niet vereist. Men gebruikt daarbij echter wel degelijk een min of meer 'gemiddeld' luidheidsgedrag, afgeleid van de in het voorafgaande beschreven luidheidsmodellen. Gegeven de voorafgaande kritische opmerkingen is het  de vraag of aanpas-strategieën uitsluitend gebaseerd kunnen worden op het toonaudiogram, omdat hiervoor moet worden aangenomen dat iedere slechthorende zich 'gedraagt' volgens het – gemiddelde - luidheidsmodel. In de toekomst zal blijken in hoeverre dit voldoende is voor een adequate instelling van complexe signaalbewerking voor individuele slechthorenden.


Würzburg Hörfeld Skalierung
De Würzburg Hörfeld Skalierung (WHS test) is ontwikkeld door Hellbrück en Moser (1985).


Literatuur

  1. Allen JB, Hall JL, Jeng PS. Loudness growth in 1/2-octave bands (LGOB) - a procedure for the assessment of loudness. J Acoust Soc Am 1990;88:745-753.
  2. Arlinger S. Comparison of ascending and bracketing methods in pure-tone audiometry. Scand Audiol 1979;8:247-251.
  3. ASHA. Guidelines for manual pure-tone audiometry. ASHA 1978;20:297-30.
  4. Brand T, Hohmann V. An adaptive procedure for categorical loudness scaling. J Acoust Soc Am 2002;112:1597-1604.
  5. Buus, S. Loudness functions derived from measurements of temporal and spectral integration of loudness. In: Rasmussen AR, Poulsen T, Andersen T, Osterhammel PA (eds) Auditory models and non-linear hearing instruments, 1999, 135-188. GN ReSound, Taastrup, Denmark.
  6. Buus S, Florentine M. Psychometric functions for level discrimination. J Acoust Soc Am 1991; 90: 1371-1380.
  7. Buus S, Florentine M, Mason CR. Psychoacoustical tuning curves and absolute thresholds at high frequencies. In:Moore BCJ, Patterson RD (eds) Auditory Frequency Selectivity. New York: Plenum 1986.
  8. Buus S, Florentine M, Zwicker T. Psychometric functions for level discrimination in cochlearly impaired and normal listeners with equivalent-threshold masking. J Acoust Soc Am 1995;98:853-861.
  9. Buus S, Müsch H, Florentine M. On loudness at threshold. J Acoust Soc Am 1998;104:399-410.
  10. Carhart R, Jerger JF. Preferred method for clinical determination of pure-tone thresholds. J Speech Hear Dis 1959;24:330-345.
  11. Chocholle R. Etude statistique des seuils auditifs monauraux et binauraux; interprétation des résultats. Acustica 1954;4:341-350.
  12. Cooper NP, Yates GK. Nonlinear input-output functions derived from the responses of guinea-pig cochlear nerve fibers: Variations with characteristic frequency. Hear Res 1994;78:221-234.
  13. Crocker MJ (ed.). Encyclopedia of Acoustics, vol 3. New York, Wiley, 1997.
  14. Dreschler WA. Fitting multi-channel compression hearing aids. Audiology 1992;31:121-131.
  15. Dreschler WA, Hijmans AC. Hoortoestellen met driekanaals compressie (2): toepassingsmogelijkheden en aanpasprocedures. Logopedie en Foniatrie 1992;64:39-43.
  16. Dreschler WA. Amplification. Current opinion in Otolaryngology & Head and Neck Surgery 1994;2:201-208.
  17. Dreschler WA, Maré MJ, Boermans PP, Verschuure J. Compression in hearing aids: frequency dependence and effects in background noise. In: Beilin J, Jensen GR, eds. Recent developments in hearing instrument technology 1993:253-272.
  18. Elberling C. Evaluation of the auditory dynamic range using narrow band signals. Paper presented at UHA-Congress Hamburg, 1995.
  19. Fenijn K, Dreschler WA. Hoortoestellen met driekanaals compressie (1): De relevantie van Pascoe-audiometrie. Logopedie en Foniatrie 1992;64:34-38.
  20. Fletcher H, Munson WA. Loudness, its definition, measurement and calculation. J Acoust Soc Am 1933;5:82-108.
  21. Fletcher H, Steinberg JC. The dependence of the loudness of a complex sound upon the energy in the various frequency regions of the sound. Phys Rev 1924;24:306-317.
  22. Florentine M. Level discrimination of tones as a function of duration. J Acoust Soc Am 1986;79:792-798.
  23. Florentine M, Buus S, Mason CR. Level discrimination as a function of level for tones from 0.25 to 16 kHz. J Acoust Soc Am 1987;81:1528-1541.
  24. Florentine M, Buus S, Poulsen T. Temporal integration of loudness as a function of level. J Acoust Soc Am 1996;99:1633-1644.
  25. Florentine M, Buus S, Robinson M. Temporal integration of loudness under partial masking. J Acoust Soc Am 1998;104:999-1007.
  26. Grantham DW, Yost WA. Measures of intensity discrimination. J Acoust Soc Am 1982;72:406-410.
  27. Green DM. Stimulus selection in adaptive psychophysical procedures. J Acoust Soc Am 1990;87:26622674. Erratum: J Acoust Soc 1990;88:2486.
  28. Green DM. A maximum-likelihood procedure for estimating thresholds in a yes-no task. J Acoust Soc Am 1993;93:2096-2105.
  29. Han LA, Poulsen T. Equivalent threshold sound pressure levels for Sennheiser HDA 200 earphone and Etymotic Research ER-2 insert earphone in the frequency range 125 Hz to 16 kHz. Scand Audiol 1998;27:105-112.
  30. Harris JD. Loudness discrimination. J Speech Hear Dis 1963; Monogr Suppl 11: 1-63.
  31. Hellbrück J, Moser LM. Hörgeräte-Audiometrie: Ein computerunterstütztes psychologisches Verfahren zur Hörgeräteanpassung. Psycholog Beiträge 1985;27:494-508.
  32. Hellman RP. Cross-modality matching: A tool for measuring loudness in sensorineural impairment. Ear Hearing 1999;20:193-213.
  33. Hellman RP, Meiselman CH. Rate of loudness growth for pure tones in normal and impaired hearing. J Acoust Soc Am 1993;93:966-975.
  34. Hughson W, Westlake H. Manual for program outline for rehabilitation of aural casualties both military and civilian. Trans Am Acad Ophthalmol Otolaryngol 1944;Suppl 48:1-15.
  35. ISO 226 (1987) Acoustics - Normal Equal-Loudness Level Contours, International Organization for Standardization, Geneva.
  36. ISO 389-7 (1996) Acoustics - Reference zero for the calibration of audiometric equipment-Part 7: Reference threshold of hearing under free-field and diffuse-field listening conditions, International Organization for Standardization, Geneva.
  37. ISO 8253-1 (1989) Acoustics-Audiometric test methods-Part 1: Basic pure-tone air and bone conduction threshold audiometry, International Organization for Standardization, Geneva.
  38. Kiessling J, Schubert M. ScalAdapt - Ein adaptives Verfahren zur Hörgeräteanpassung mittels Lautheitsskalierung. Hörakustik 1995;3:4-15.
  39. Miskiewicz A, Buus S, Florentine M. Auditory facilitation: Procedural or sensory effect? J Acoust Soc Am 1994;96:1429-1434.
  40. Moore BCJ. Frequency difference limens for short-duration tones. J Acoust Soc Am 1973;54:610-619.
  41. Moore BCJ. An introduction to the psychology of hearing (5th edition). Academic Press, San Diego CA, 2003.
  42. Moore BCJ, Glasberg BR, Baer T. A model for the prediction of thresholds, loudness, and partial loudness. J Aud Eng Soc 1997;45:224-240.
  43. Moore BCJ, Peters RW, Glasberg BR. Effects of frequency and duration on psychometric functions for detection of increments and decrements in sinusoids in noise. J Acoust Soc Am 1999;106:3539-3552.
  44. Pascoe DP. Hörgerate-Auswahlverfahren am Central Institute for the Deaf in Saint Louis. Audiologische Akustik 1986;25:90-106.
  45. Plomp R, Bouman MA. Relation between hearing threshold and duration for tone pulses. J Acoust Soc Am 1959;31:749-758.
  46. Riesz RR. Differential intensity sensitivity of the ear for pure tones. Phys Rev 1928;31:867-875.
  47. Robinson DW, Dadson RS. A re-determination of the equal-loudness relations for pure tones. Brit J Appl Phys 1956;7:166-181.
  48. Robinson DW, Whittle LS. A comparison of self-recording and manual audiometry: Some systematic effects shown by unpractised subjects. J Sound Vib 1973;26:41-62.
  49. Ruggero MA, Rich NC, Recio A, Narayan SS, Robles L. Basilar membrane responses to tones at the base of the chinchilla cochlea. J Acoust Soc Am 1997;101:2151-2163.
  50. Scharf B. Critical bands and the loudness of complex sounds near threshold. J Acoust Soc Am 1959;33:365-370.
  51. Scharf B, Buus S. Audition I: Stimuli, physiology, thresholds. In Boff K, Kaufman L, Thomas J (eds), Handbook of Perception and Human Performance, vol. 1. New York, Wiley, 1986:pp. 14-1-14-61.
  52. Scharf B, Houtsma AJM. Audition II: Loudness, pitch, localization, aural distortion, pathology. In: Boff K, Kaufman L, Thomas J (eds.), Handbook of Perception and Human Performance, vol. 1, New York, Wiley, 1986: pp. 15-1-15-60.
  53. Slis IH. Audiologie – Horen in een wereld van geluid. Dick Coutinho, Bussum, 1996.
  54. Smith RL, Zwislocki JJ. Short-term adaptation and incremental responses in single auditory nerve fibers. Biol Cybern 1975;17:169-182.
  55. Snodgrass JG. Psychophysics. In: Scharf B, Reynolds GS (eds), Experimental Sensory Psychology. Scott, Foresman and Company, Glenview etc, 1975.
  56. Stevens JC, Guirao M. Subjective scaling of length and area to loudness and brightness. J Exp Psych 1963;66: 177-186.
  57. Stevens SS, Greenbaum HB. Regression effect in psychophysical judgement. Perc Psychophys 1966;1:439-446.
  58. Verschuure J, Dreschler WA. Present and future technology in hearing aids. J .Sp Lang Pathology and Audiology 1993;suppl. 1:65-73.
  59. von Békésy G. Über das Fechnersche Gesetz und seine Bedeutung für die Theorie der akustischen Beobachtungfehler und die Theorie des Hörens. Ann Physik 1930;7:229-359.
  60. Wojtczak M, Viemeister NF. Intensity discrimination and detection of amplitude modulation. J Acoust Soc Am 1999;106:1917-1924.
  61. Yates GK. Basilar-membrane nonlinearity and its influence on auditory-nerve rate-intensity functions. Hearing Res 1990;50:145-162.
  62. Yost WA, Nielsen DW. Fundamentals of hearing: An introduction. Ac Press Inc. San Diego etc., 2000.
  63. Zwicker E, Feldtkeller R. Das Ohr als Nachrichtenempfanger, Hirzel-Verlag, Stuttgart, Germany, 1967. Available in English translation by Müsch H, Buus S, Florentine M. The Ear as a Conununication Receiver. Acoust. Soc. Am., Woodbury, NY, 1999.
  64. Zwislocki JJ. Analysis of some auditory characteristics. In: Luce RD, Bush RR, Galanter E (eds) Handbook of Mathematical Psychology. New York, Wiley, 1965, pp. 1-97.
  65. Zwislocki JJ. Temporal summation of loudness: An analysis. J Acoust Soc Am 1969;46:431-441.
© NVA leerboek 2000-2017 Privacy | Disclaimer | Copyright | Statistieken | Webredactie