v psychofyzice je absolutní práh slyšení (ATH) minimální hladina čistého tónu, kterou průměrné ucho s normálním sluchem slyší bez přítomnosti jiného zvuku. Absolutní práh se vztahuje ke zvuku, který organismus právě slyší. Absolutní práh není diskrétní bod, a proto se klasifikuje jako bod, při kterém je reakce vyvolána v určitém procentu času. Je také známý jako sluchový práh.
Práh slyšení se obecně udává jako efektivní hodnota akustického tlaku 20 µPa (mikropascalů) = 2×10-5 pascalů (Pa). Je to přibližně nejtišší zvuk, který je mladý člověk s nepoškozeným sluchem schopen vnímat při frekvenci 1 000 Hz. Práh slyšení je frekvenčně závislý a bylo prokázáno, že citlivost ucha je nejlepší při frekvencích mezi 1 kHz a 5 kHz.
Prahové hodnoty sluchu u mužů (M) a žen (Ž) ve věku 20 až 60 let.
Psychofyzikální metody měření prahů
Měření absolutního prahu sluchu poskytuje základní informace o našem sluchovém systému. Nástroje používané ke shromažďování těchto informací se nazývají psychofyzikální metody. Jejich prostřednictvím se měří vnímání fyzikálního podnětu (zvuku) a naše psychická reakce na zvuk.
Pro měření absolutního prahu lze použít několik různých psychofyzikálních metod. Tyto metody se mohou v mnoha ohledech lišit, nicméně některé aspekty jsou shodné. Zaprvé je definován podnět a je jasně určen způsob, jakým má osoba reagovat. Zvuk je pak posluchači prezentován a s úrovní podnětu je manipulováno podle předem stanoveného vzoru. Absolutní práh je definován statisticky, často jako průměr všech získaných prahů sluchu.
Některé postupy využívají sérii pokusů, přičemž každý pokus je proveden podle paradigmatu „ano“/“ne“. To znamená, že zvuk může být přítomen nebo nepřítomen v jediném intervalu a posluchač má říci, zda si myslí, že tam podnět byl. Pokud interval neobsahuje žádný podnět, nazývá se „záchytný pokus“.
Klasické metody pocházejí z 19. století a poprvé je popsal Gustav Theodor Fechner ve svém díle Prvky psychofyziky. Pro testování vnímání podnětů subjektem se tradičně používají tři metody: metoda limitů, metoda konstantních podnětů a metoda nastavení.
Série sestupných a vzestupných běhů v metodě Limity
Subjekt odpovídá „ano“/“ne“ po každé prezentaci
Předmět snižuje nebo zvyšuje úroveň tónu
Modifikované klasické metody
Posluchači jsou prezentovány dva intervaly, jeden s tónem a druhý bez tónu. Posluchač musí rozhodnout, ve kterém intervalu byl tón. Počet intervalů lze zvýšit, ale to může způsobit problémy posluchači, který si musí zapamatovat, který interval obsahoval tón.
Na rozdíl od klasických metod, kde je vzor pro změnu podnětů předem nastaven, u adaptivních metod určuje reakce subjektu na předchozí podněty úroveň, na které je prezentován následující podnět.
Série klesajících a stoupajících zkušebních jízd a otočných bodů
Práh sledovaný posluchačem
Hysterezi lze zhruba definovat jako „zpoždění účinku za jeho příčinou“.
Při měření prahu slyšení je pro subjekt vždy snazší sledovat tón, který je slyšitelný a jehož amplituda se snižuje, než detekovat tón, který byl předtím neslyšitelný.
Je to proto, že vlivy „shora dolů“ znamenají, že subjekt bude očekávat, že uslyší zvuk, a proto bude více motivován a bude se více soustředit.
Teorie „zdola nahoru“ vysvětluje, že nežádoucí vnější (z prostředí) a vnitřní (např. srdeční tep) šum způsobí, že subjekt reaguje na zvuk pouze tehdy, pokud je poměr signálu k šumu vyšší než určitá hodnota.
V praxi to znamená, že při měření prahu u zvuků s klesající amplitudou bude bod, v němž se zvuk stává neslyšitelným, vždy nižší než bod, v němž se vrací ke slyšitelnosti. Tento jev je znám jako „hysterezní efekt“.
Klesající tratě poskytují lepší prahy slyšitelnosti než stoupající tratě.
Psychometrická funkce absolutního prahu sluchu
Psychometrická funkce „představuje pravděpodobnost určité reakce posluchače v závislosti na velikosti konkrétní zkoumané zvukové charakteristiky“.
Příkladem může být křivka pravděpodobnosti, že subjekt detekuje prezentovaný zvuk v závislosti na jeho úrovni. Při prezentaci podnětu posluchači by se dalo očekávat, že zvuk bude buď slyšitelný, nebo neslyšitelný, což by vedlo k funkci „prahu“. Ve skutečnosti existuje šedá zóna, kdy si posluchač není jistý, zda zvuk skutečně slyšel, nebo ne, takže jeho odpovědi jsou nekonzistentní, což vede k psychometrické funkci.
Psychometrická funkce je sigmoidní funkce, která se vyznačuje tím, že má v grafickém znázornění tvar písmene „s“.
Minimální slyšitelné pole (MAF) vs. minimální slyšitelný tlak (MAP)
K měření minimálního slyšitelného podnětu, a tedy absolutního prahu slyšení, lze použít dvě metody.
Minimální slyšitelné pole spočívá v tom, že subjekt sedí ve zvukovém poli a podnět je prezentován prostřednictvím reproduktoru. Hladina zvuku se pak měří v poloze hlavy subjektu, který není ve zvukovém poli.
Minimální slyšitelný tlak zahrnuje prezentaci podnětů prostřednictvím sluchátek nebo sluchátek do uší a měření akustického tlaku ve zvukovodu subjektu pomocí velmi malého sondového mikrofonu.
Tyto dvě různé metody vytvářejí různé prahové hodnoty a prahové hodnoty minimálního slyšitelného pole jsou často o 6 až 10 dB lepší než prahové hodnoty minimálního slyšitelného tlaku. Předpokládá se, že tento rozdíl je způsoben:
Minimální slyšitelné pole a minimální slyšitelný tlak jsou důležité při zvažování otázek kalibrace a také ilustrují, že lidský sluch je nejcitlivější v rozsahu 2-5 kHz.
Časová sumace je vztah mezi trváním podnětu a jeho intenzitou, pokud je doba prezentace kratší než 1 sekunda. Sluchová citlivost se mění, když je doba trvání zvuku kratší než 1 sekunda. Prahová intenzita se sníží přibližně o 10 dB, když se doba trvání tónové dávky prodlouží z 20 na 200 ms.
Například nejtišší zvuk, který může subjekt slyšet, je 16 dB, pokud je zvuk prezentován po dobu 200 ms. Pokud je stejný zvuk o hlasitosti 16 dB prezentován po dobu 20 ms, nejtišší zvuk, který může subjekt slyšet, se zvýší na 26 dB. Jinými slovy, pokud je signál zkrácen o desetinásobek, musí se úroveň tohoto signálu zvýšit až o 10 dB, aby jej subjekt slyšel.
Ucho funguje jako detektor energie, který odebírá vzorky energie přítomné v určitém časovém úseku. K dosažení prahové hodnoty je zapotřebí určitého množství energie v časovém rámci. Toho lze dosáhnout použitím vyšší intenzity po kratší dobu nebo použitím nižší intenzity po delší dobu. Citlivost na zvuk se zlepšuje s prodlužující se dobou trvání signálu až do přibližně 200 až 300 ms, poté zůstává práh konstantní.
Ušní tympány fungují spíše jako snímač akustického tlaku. Stejně funguje i mikrofon, který není citlivý na intenzitu zvuku.
Slyšitelný frekvenční rozsah se obvykle udává od 20 Hz do 20 000 Hz. Získání prahových hodnot závisí na tom, zda jsou podněty prezentovány na frekvencích v oblasti sluchové odpovědi.