Frekans, Şiddet ve Gürlük Algısı
Frekans ve şiddet, basit bir sesin iki temel fiziksel boyutudur ve bunlar, kusurlu bir şekilde, perde (pitch) ve gürlük (loudness) gibi algısal boyutlara karşılık gelmektedir. Bu konu, dinleyicilerin frekans ve seviyedeki değişiklikleri ne kadar hassas ayırt edebildiğini, gürlüğün fiziksel şiddetle nasıl arttığını ve algılanan gürlüğün hem frekansa hem de enerjinin koklea boyunca yayılımına nasıl bağlı olduğunu ele almaktadır. Bu ilişkiler, odyometrinin ve işitme cihazlarının sesi şekillendirme biçiminin merkezinde yer almaktadır.
Tanım
Frekans, şiddet ve gürlük algısı, bir sesin fiziksel frekansının ve genliğinin, dinleyicinin sesin perde yüksekliğini ve gürlüğünü nasıl belirlediğini, bu nicelikleri tespit etme ve ayırt etme eşiklerini de kapsayacak şekilde inceleyen bir alandır.
Kapsam
Bu konu, frekans ve şiddet ayrımını, işitilebilir aralığı ve mutlak eşiği, gürlüğün seviye ile artışını, kritik bant boyunca gürlük toplamını ve gürlüğün eş-gürlük eğrileriyle ifade edilen frekansa bağımlılığını ele almaktadır. Algısal ölçüm üzerine referans ve eğitim materyali olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Frekans veya şiddetteki en küçük tespit edilebilir değişiklik nedir?
- Fiziksel şiddet arttıkça gürlük nasıl artar?
- Sabit fiziksel seviyeye sahip bir ses, neden bazı frekanslarda diğerlerinden daha gür duyulur?
- Enerjiyi frekans boyunca yaymak, algılanan gürlüğü nasıl değiştirir?
Anahtar kavramlar
- Mutlak eşik ve işitilebilir aralık
- Frekans ve şiddet için fark eşiği (difference limen)
- Perde (pitch), frekansın algısal karşılığı olarak
- Gürlük ve sone ölçeği
- Gürlük seviyesi ve fon (phon)
- Eş-gürlük eğrileri
- Kritik bant ve gürlük toplamı
Temel kuramlar
- Gürlüğün üstel yasa (sone) ölçeklemesi
- Gürlük, algılanan gürlüğün ses şiddetinin yaklaşık olarak bir üstel fonksiyonu olarak arttığı bir oran ölçeği olan sone ölçeğinde nicelleştirilebilir; böylece gürlük, aralığın büyük bir kısmında seviyedeki her 10 dB'lik artış için kabaca iki katına çıkmaktadır.
- Kritik bant gürlük toplamı
- Bir sesin enerjisi kritik bir bandın ötesine yayıldığında, toplam enerji sabit tutulsa bile toplam gürlük artmaktadır; bu durum, işitsel sistemin gürlüğü koklear filtreleme ile belirlenen frekans bantları içinde entegre ettiğini göstermektedir.
Mekanizmalar
Frekans, baziler zar (basilar membrane) boyunca maksimal uyarım yeri ve daha düşük frekanslarda faz kilitli nöral zamanlama ile kodlanmaktadır; bu durum, ince frekans ayrımını desteklemektedir. Şiddet, işitsel sinir liflerinin ateşleme hızı ve seviye yükseldikçe ek liflerin devreye girmesiyle sinyalize edilmektedir, ancak kokleanın aktif mekanizması geniş bir fiziksel seviye aralığını daha dar bir nöral yanıt aralığına sıkıştırmaktadır. Bu nedenle gürlük, şiddetle sıkıştırıcı bir şekilde artmakta ve işitsel filtreler boyunca toplanmaktadır, böylece daha fazla kritik bandı kapsayan bir ses, eşit enerjiye sahip tonlu bir sesten daha gür algılanmaktadır. Koklear hassasiyet frekansa göre değiştiği için, eşit fiziksel seviyeler farklı gürlükler üretmekte ve bu durum eş-gürlük eğrileriyle yakalanmaktadır.
Klinik önem
Koklear işitme kaybı, genellikle frekans seçiciliğini azaltmakta ve gürlük artışını dikleştirmektedir; bu durum, gürlüğün eşiğin üzerinde anormal derecede hızlı arttığı gürlük yükselmesi (loudness recruitment) olarak bilinen bir fenomendir. Bu durum, amplifikasyonun orta şiddetteki sesleri rahatsız edici derecede gür yapmadan işitilebilirliği neden geri kazandırması gerektiğini ve işitme cihazlarının neden frekans şekilli sıkıştırma uyguladığını açıklamaya yardımcı olmaktadır. Bu noktalar, işitme kaybının algısal sonuçlarını tanımlamakta olup, kişiselleştirilmiş uygulama veya tedavi talimatları değildir.
Kanıt ve kılavuzlar
Gürlük ve eş-gürlük ilişkileri ilk olarak Fletcher ve Munson (1933) tarafından nicelleştirilmiş ve günümüzde ISO 226:2003'te eş-gürlük seviyesi eğrileri olarak uluslararası düzeyde standartlaştırılmıştır; bu standart, fonu (phon) ve normal işiten dinleyiciler için frekans, seviye ve gürlük arasındaki referans ilişkiyi tanımlamaktadır. Gürlüğün sone ölçeği (sone scale), Stevens geleneğindeki oran ölçekleme çalışmalarından türemekte ve kritik bant toplamı klasik psikofiziksel çalışmalarda belgelenmektedir.
Tarihçe
Fletcher ve Munson'ın 1933'te Bell Laboratuvarları'nda yaptığı ölçümler, ilk sistematik eş-gürlük eğrilerini ve gürlük seviyesi kavramını ortaya koymuştur. Stevens ve meslektaşları, 1930'larda gürlük ve perdenin oran ölçeklemesini geliştirerek sone ve mel ölçeklerini elde etmiştir. Zwicker'ın yüzyıl ortasındaki kritik bant üzerine çalışmaları, gürlük toplamını ve maskelemeyi koklear frekans analiziyle ilişkilendirmiş ve eş-gürlük ilişkisi daha sonra geliştirilerek standartlaştırılmıştır.
Tartışmalar
- Gürlük, şiddetle tam olarak nasıl ölçeklenmelidir?
- Basit üstel yasa, gürlük artışını aralığın büyük bir kısmında yakalamaktadır, ancak fonksiyon eşiğe yakın yerlerde düzleşmekte ve dinleyiciler arasında ve işitme kaybıyla birlikte değişmektedir; bu nedenle tek bir üs, kesin bir yasa olmaktan ziyade bir yaklaşımdır.
Öne çıkan isimler
- Harvey Fletcher
- Wilden Munson
- Stanley Smith Stevens
- Eberhard Zwicker
İlgili konular
Temel eserler
- fletcher-munson-1933
- stevens-1937
- zwicker-1957
Sıkça sorulan sorular
- Şiddet ve gürlük arasındaki fark nedir?
- Şiddet, bir ses tarafından taşınan enerji olan fiziksel bir niceliktir; gürlük ise bir dinleyicinin algıladığı öznel büyüklüktür. Gürlük, şiddete bağlı olmakla birlikte frekansa, bant genişliğine ve dinleyicinin işitme durumuna da bağlıdır, bu nedenle eşit şiddetler her zaman eşit derecede gür duyulmamaktadır.
- Fon (phon) nedir ve sone (sone) nedir?
- Fon, bir gürlük seviyesi birimidir: bir ses, N desibel 1 kHz'lik bir ton kadar gür olarak değerlendirilirse N fon gürlük seviyesine sahiptir. Sone, bir oran ölçeğinde bir gürlük birimidir ve sone sayısının iki katına çıkmasının algılanan gürlüğün iki katına çıkmasına karşılık gelecek şekilde tanımlanmıştır.