Binaural İşitme ve Ses Lokalizasyonu
İki kulakla işitme, dinleyicilerin sesleri uzayda konumlandırmasına ve hedef bir konuşmacıyı rakip seslerden ayırmasına olanak tanımaktadır. Binaural işitme, baş ve dış kulaklar tarafından uygulanan spektral şekillendirme ile birlikte, esas olarak varış zamanı ve seviye olmak üzere iki kulaktaki sinyaller arasındaki küçük farklılıklardan yararlanmaktadır. Bu konu, bir sesin yönüne ilişkin ipuçlarını, iki kulağı karşılaştıran mekanizmaları ve gürültülü ortamlarda işitme için binaural dinlemenin faydalarını kapsamaktadır.
Tanım
Binaural işitme, sesi işlemek için iki kulağın birlikte kullanılmasıdır ve ses lokalizasyonu, dinleyicinin bir ses kaynağının yönünü ve mesafesini, esas olarak her kulağa ulaşan sinyaller arasındaki farklılıklar olmak üzere akustik ipuçlarından belirlemesidir.
Kapsam
Bu konu, kulaklararası zaman ve seviye farklılıklarını, yükseklik ve ön-arka çözünürlük için spektral (kulak kepçesi) ipuçlarını, lokalizasyon keskinliğini, iki kulağı birleştiren binaural işlemeyi ve gürültülü ortamlarda konuşmayı anlama için binaural işitmenin avantajlarını kapsamaktadır. Bu, uzaysal işitme üzerine bir referans ve eğitim materyali olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Hangi akustik ipuçları bir dinleyiciye sesin nereden geldiğini bildirmektedir?
- İşitsel sistem, iki kulaktaki zamanlamayı ve seviyeyi nasıl karşılaştırmaktadır?
- Ön-arka veya yükseklik gibi belirsizlikleri ne çözmektedir?
- İki kulakla dinlemek gürültülü ortamlarda nasıl yardımcı olmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Kulaklararası zaman farkı
- Kulaklararası seviye farkı
- Dubleks kuram
- Başa-ilişkin transfer fonksiyonu ve kulak kepçesi ipuçları
- Minimum işitilebilir açı
- Karışıklık konisi (cone of confusion) ve ön-arka belirsizliği
- Binaural susturma (binaural squelch) ve maskelemeden uzaysal kurtulma (spatial release from masking)
- Kokteyl partisi problemi
Temel kuramlar
- Lokalizasyonun dubleks kuramı
- Yatay lokalizasyon iki tamamlayıcı ipucuna dayanmaktadır: başın az akustik gölge oluşturduğu düşük frekanslarda kulaklararası zaman farklılıkları baskınken, başın uzak kulağı gölgelediği yüksek frekanslarda kulaklararası seviye farklılıkları baskın olmaktadır.
- Kulaklararası zamanlamanın çakışma-tespit (yer) modeli
- Jeffress, kulaklararası zaman farklılıklarının gecikme hatları boyunca çakışma dedektörleri olarak işlev gören nöronlar tarafından kodlandığını, böylece maksimal nöral yanıtın yerinin belirli bir kulaklararası gecikmeyi ve dolayısıyla bir yönü temsil ettiğini öne sürmüştür.
Mekanizmalar
Bir tarafa doğru gelen bir ses, yakın kulağa biraz daha erken ve yüksek frekanslarda daha yoğun ulaşarak, beyin sapının karşılaştırdığı kulaklararası zaman ve seviye farklılıkları oluşturmaktadır; medial superior olivar çekirdek (medial superior olive) kulaklararası zamanlamaya, lateral superior olivar çekirdek (lateral superior olive) ise kulaklararası seviyeye duyarlıdır. Kulak kepçesinin kıvrımları sesi yöne bağlı bir şekilde filtreleyerek, kulaklararası ipuçlarının tek başına çözemediği yükseklik ve ön-arka belirsizliklerini gideren spektral ipuçları eklemektedir. İşitsel sistem, iki kulağı karşılaştırarak, gürültüdeki bir hedefin tespitini ve anlaşılırlığını da artırmaktadır; bu fayda, maskelemeden uzaysal kurtulma (spatial release from masking) olarak bilinmektedir.
Klinik önem
Asimetrik veya tek taraflı işitme kaybı, lokalizasyon ve konuşmayı gürültüden ayırmak için gerekli olan kulaklararası ipuçlarını bozmaktadır; bu, bu tür kayıpları olan dinleyicilerin, bir kulak iyi işitse bile gürültülü ortamlarda zorluk bildirmelerinin bir nedenidir. İki kulağa dengeli girdi sağlamak, birçok rehabilitasyon yaklaşımının bir hedefidir. Bu materyal binaural işlevi tanımlamaktadır ve bireysel tanı veya cihaz önerileri için bir temel oluşturmamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Lokalizasyon keskinliği Mills (1958) tarafından minimum işitilebilir açı (minimum audible angle) aracılığıyla nicelleştirilmiş ve kulaklararası zamanlamanın nöral temeli Jeffress (1948) tarafından çerçevelenmiştir. Binaural işitmenin konuşmayı rakip sesten ayırmadaki rolü, Cherry (1953) tarafından kokteyl partisi problemi (cocktail-party problem) açıklamasında vurgulanmış ve alan Blauert (1997) tarafından sentezlenmiştir.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın başında Lord Rayleigh'in dubleks kuramı (duplex theory), zaman ve seviye farklılıklarının farklı frekans aralıklarına hizmet ettiğini öne sürmüştür. Jeffress'in 1948 tarihli çakışma-tespit modeli (coincidence-detection model), kulaklararası zaman farklılıklarının nöral olarak nasıl kodlanabileceğine dair etkili bir açıklama sunmuş ve Mills'in 1958 ölçümleri, insan lokalizasyonunun hassasiyetini ortaya koymuştur. Cherry'nin seçici dikkat üzerine çalışmaları kokteyl partisi problemini (cocktail-party problem) tanıtmış ve sonraki araştırmalar başa-ilişkin transfer fonksiyonlarını (head-related transfer functions) ve binaural maskelemesizleştirmeyi (binaural unmasking) detaylandırmıştır.
Tartışmalar
- İnsanlarda kulaklararası zamanlama, Jeffress tarzı bir yer haritası ile mi kodlanmaktadır?
- Çakışma-tespit modeli bazı türlere iyi uymakla birlikte, memelilerdeki kanıtlar, kulaklararası zaman farklılıklarının ince bir yer haritasından ziyade hemisferler arasındaki hız farklılıkları ile kısmen kodlanabileceğini düşündürmektedir ve insan mekanizması hala tartışılmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Lloyd Jeffress
- A. W. Mills
- Colin Cherry
- Jens Blauert
- John William Strutt (Lord Rayleigh)
İlgili konular
Temel eserler
- jeffress-1948
- mills-1958
- cherry-1953
Sıkça sorulan sorular
- Kulaklararası zaman ve seviye farklılıkları nelerdir?
- Bunlar, iki kulaktaki sinyaller arasındaki farklılıklardır. Kulaklararası zaman farkı, bir tarafa doğru gelen bir sesin varış zamanındaki küçük farktır ve kulaklararası seviye farkı, başın uzak kulağı gölgelemesinden kaynaklanan yoğunluk farkıdır. Birlikte, başlıca yatay lokalizasyon ipuçlarını oluşturmaktadırlar.
- Gürültülü ortamda tek kulakla işitme neden iki kulakla işitmeden daha zordur?
- İki kulak, işitsel sistemin sinyalleri karşılaştırmasına ve bir hedef ile arka plan arasındaki uzaysal ayrımı kullanmasına olanak tanımaktadır; bu avantaj, maskelemeden uzaysal kurtulma (spatial release from masking) olarak adlandırılmaktadır. Yalnızca tek kullanılabilir kulakla bu binaural ipuçları kaybolmakta, bu da konuşmayı rakip sesten ayırmayı zorlaştırmaktadır.