Предлагаем вашему вниманию обзор исследований о связи музыки и слуховых аппаратов и о том, как неправильная настройка аппаратов может повлиять на комфорт восприятия музыкальных произведений. Своими наблюдениями делится аудиолог и руководитель лаборатории исследования слуха в Канадской клинике для музыкантов, адъюнкт-профессор Университета Торонто Маршалл Чейсин.
Несмотря на то, что аудиологическая база знаний о настройке слуховых аппаратов с использованием музыкальных образцов в качестве входных сигналов значительно выросла за последние годы, существует множество ситуаций, когда небольшие исследования могут пополнить копилку знаний. Вы можете быть не согласны с моими выводами. Но согласитесь, они же приглашают к разговору о связи музыки, ее восприятии, и настройки слуховых аппаратов?
Исследование № 1. Родители часто спрашивают: Какой музыкальный инструмент лучше всего подходит для моего слабослышащего ребенка? Являются ли музыкальные инструменты с большим количеством гармоник лучше, чем инструменты с меньшим количеством слуховых сигналов?
Интуитивно можно предположить, что музыкальные инструменты с лучшим басовым откликом могут стать хорошим выбором для обучения слабослышащего ребенка, чем их собратья с большим акцентом на высоких частотах. Но также можно сказать, что музыкальный инструмент, который имеет удвоенное количество гармоник (возможно, удвоенное количество слуховых сигналов?) в заданной полосе пропускания, может быть лучше, чем инструмент с более разреженной гармонической структурой.
Поскольку инструменты с полуволновым резонатором (саксофон, например, и струнные инструменты) имеют в два раза больше гармоник в любом заданном частотном диапазоне, по сравнению с инструментами с четвертьволновым резонатором (кларнет или труба), саксофон может быть хорошим выбором, когда речь идет об обучении для слабослышащих детей, имеющих больший кохлеарный резерв в области более низких частот. Если окажется, что более плотно упакованная гармоническая структура обеспечивает качественный звук для слабослышащего человека, то саксофон может стать лучше кларнета. Означает ли это, что в два раза больше гармоник = в два раза больше слуховых сигналов? Или что более крупные или длинные по размеру басовые музыкальные инструменты, независимо от того, насколько плотно в них упакована гармоническая структура будут лучше, потому что в них будет больше басовой энергии? А может быть, обе причины будут способствовать выбору оптимального музыкального инструмента для слабослышащего ребенка?
Исследование № 2. Является ли многоканальная компрессия хорошей идеей для музыкальной программы прослушивания?
В то время как многоканальная компрессия считается весьма успешной для речи, служившей в качестве входного сигнала для слухового аппарата, до сих пор неясно, справедливо ли это в отношении музыки. Многоканальная компрессия обрабатывает основную энергию более низкой частоты иначе, чем информацию о более высоких гармониках, изменяя тем самым баланс амплитуд между основной частотой и ее гармониками. Флейта может начать звучать как скрипка или гобой. Хотя точные частоты гармоник и связанные с ними амплитуды важны для идентификации музыкального инструмента, другие динамические факторы, такие, как параметры срабатывания и восстановления для отдельных нот, а также вибрато, тоже являются важными факторами для идентификации. Поэтому понимание того, насколько плохими станут настройки многоканальной компрессии, прежде чем идентификация музыкального инструмента или изменение тембра станут заметными или начнут создавать проблемы, может дать важные знания (и сведения при разработке слуховых аппаратов).
Исследование № 3. Станет ли многоканальная компрессия меньшей проблемой для одних групп инструментов, чем для других?
Действительно, многоканальная компрессия может стать большей проблемой для одних групп инструментов, чем для других. Например, когда скрипач сообщает об «отличном» звуке, он имеет в виду амплитуды определенных высокочастотных гармоник, и это помогает отличить модель дешевой скрипки для начинающих от скрипки Страдивари. Напротив, музыкант, играющий на деревянных духовых инструментах, хотя и создает на своем инструменте в процессе игры такую же широкополосную характеристику, как и скрипач, он больше полагается на низкочастотное межрезонансное «дыхание» для получения правильного тона. Интересной областью исследования могло бы стать изучение вопроса особенностей звучания струнных инструментов, у которых изменения амплитуды гармоник могут быть более заметными, чем у деревянных духовых инструментов. Гипотеза заключается в следующем: исполнители на деревянных духовых спокойнее переносят плохо сконфигурированные, «фальшивые» многоканальные системы компрессии, чем музыканты, играющие на струнных инструментах.
Исследование № 4. Можно ли создать Индекс музыкальных предпочтений по аналогии с индексом SII для речи?
Индекс разборчивости речи (SII), особенно SII при работающих слуховых аппаратах, предоставляет информацию об уровнях восприятия речи, зависящих от частоты. Вероятнее всего из-за изменчивой природы музыки разработка музыкального аналога SII — Индекса музыкальных предпочтений — может оказаться неэффективной. Например, при прослушивании струнных инструментов, где низкочастотные и высокочастотные компоненты одинаково возрастают, когда музыка звучит громче, единая стратегия настройки аппаратов действительно может подсказать правильное направление. Однако для более разнообразной инструментальной (и, возможно, смешанной с вокалом) музыки, такой, как оркестровые произведения или опера, может потребоваться другой подход. Чтобы проверить эту гипотезу, можно было бы разработать подходящую формулу, отражающую адекватные уровни ощущений в диапазоне частот, соответствующих оркестровой музыке, и основанную на разном энергетическом вкладе каждой из музыкальных частей или, возможно, на другом значении индекса для народной музыки. Если такое станет возможно и будут получены значимые результаты, индекс предпочтительной музыки при работающем слуховом аппарате или ряд таких индексов имеют все шансы хорошими помощниками для целевой настройки.
Исследование № 5. Что для прослушивания музыки лучше – один или несколько телефонов в слуховом аппарате?
Правдой является то, что речевой спектр является широкополосным в любой момент времени, при этом речевой диапазон довольно узок по сравнению с музыкой. Речь включает либо низкочастотные сонорные звуки (носовые или гласные), либо высокочастотные звуки (согласные), но никогда не то и другое одновременно. Музыка же всегда содержит низкочастотную (основную) и высокочастотную (гармоническую) составляющую одновременно. Ученым еще предстоит определить, что лучше – один или несколько телефонов в слуховом аппарате передают речь по сравнению с музыкой, если исходить оттого, что один телефон специализируется на определенной полосе частот. Гипотеза заключается в следующем: усиленная слуховым аппаратом музыка должна передаваться через один телефон, чтобы он смог реагировать на ее широкополосный характер, а речь – через два или более телефонов, потому что низкочастотная и высокочастотная информация при этом обрабатывается отдельно.
Исследование № 6. Предоставляет ли оптимизация входного аналого-цифрового преобразователя для музыки преимущества для собственного голоса слабослышащего человека?
Уровень речи на расстоянии один метр составляет порядка 65 дБ УЗД (среднеквадратичное значение), уровень собственного голоса человека в микрофоне его слухового аппарата (который находится гораздо ближе) примерно на 20 дБ выше. При пиковой громкости речи от 12 до 15 дБ входной уровень собственного голоса может быть близок к 100 дБ УЗД. Сможет ли решение проблемы предварительной обработки музыки посредством более подходящего аналого-цифрового преобразователя принести пользу слабослышащим людям, если их собственный усиленный голос будет звучать более приятно? Вероятно да, но для этого нужны дополнительные исследования.
Исследование № 7. Учитывая наличие мертвых зон в улитке, станет ли снижение усиления лучшим решением, чем снижение частоты, которое изменяет частоты гармоник?
Понижение частоты может оказаться весьма полезным для речи, особенно в ситуациях, когда нужно избежать чрезмерного усиления мертвых зон в улитке, которые могут быть связаны с серьезным повреждением внутренних волосковых клеток. При этом нет никакой гарантии, что это будет полезно при прослушивании инструментальной музыки. Например, нота, такая, как C диез, состоит из четко определенной основной частоты и диапазона четко определенных гармоник на точных частотах. Все, что изменяет эти частоты, может сделать музыку крайне неприятной для восприятия. Стратегия «уменьшения усиления» в области (областях) некомфортно звучащих частот вполне вероятно может стать оптимальным решением, вместо рандомного изменения частоты гармоники усиленной музыки. Потому что эта стратегия помогает уменьшить объем энергии в сильно поврежденной области улитки без изменения частоты. Соответственно, музыка будет легче восприниматься слабослышащим музыкантом или меломаном.
Исследование № 8. Поскольку «стриминговая музыка» изначально ограничивается компрессией еще на этапе ее создания, музыкальная программа для потоковой передачи звука должна иметь более линейный отклик, чем для программы прослушивания «речь в тишине».
Стриминговые музыкальные файлы и аудиофайлы в формате mp3 изначально имеют ограничение компрессии. Дополнительная компрессия может стать проблемой из-за того, что программа прослушивания для слуховых аппаратов изначально включает второй, в данном случае ненужный цикл компрессии. Гипотеза может заключаться в том, что для стриминговой музыки стратегия обработки должна быть более линейной, чем обработка звука для программы прослушивания речи в тишине. Исследования, посвященные прослушиванию рок-музыки, которая уже была ограничена компрессией, показали, что испытуемые предпочитают линейный отклик. То есть, пока музыка достаточно громкая, стратегия «меньше может быть лучше» имеет место быть. В этой области требуются дополнительные эксперименты.
Исследование № 9. Ученые выяснили, что люди с высокочастотной сенсоневральной потерей слуха, имеющие кохлеарные мертвые зоны, считают, что речь и музыка звучат «плоско». Будут ли люди с потерей низких частот считать, что речь и музыка звучат «резко»?
Исследование, в ходе которого изучались пациенты с односторонней высокочастотной сенсоневральной потерей слуха, показало, что речь в поврежденном ухе звучит плоско по сравнению с их нормально слышащим ухом. В области более низких частот, там, где оба уха имели нормальную чувствительность, все было в порядке, но в области сенсоневрального повреждения испытуемые обнаружили, что звук в поврежденном ухе звучит все громче, но не выше, по мере увеличения частоты. То есть испытуемые слышали звук в поврежденном ухе как постепенно «уплощающийся», что является основой алгоритмов понижения частоты в слуховых аппаратах. При проведении исследования результат не зависел от входного стимула и во время восприятия речи и при слушании музыки. Вероятно, аналогичное исследование целесообразно провести для людей с односторонней низкочастотной сенсоневральной потерей слуха, например, для людей с односторонним синдромом Меньера, чтобы проверить, окажется ли звук «плоским» и для них.
Исследование № 10. Существует ли более эффективный метод, чем тест TEN, позволяющий определить мертвые зоны улитки?
Тест порогового выравнивания шума [откалиброван для TEN (нПС)] был разработан в 1990-х годах. Он предназначен для выявления мертвых зон улитки, которых следует избегать при настройке любого слухового аппарата. Его прохождение, как правило, занимает 8-10 минут (для двух ушей и четырех тестовых частот).
Существует альтернативный метод, показывающий, что чистые тона в мертвой зоне улитки звучат плоско по сравнению с нормально слышащим ухом (или, что чаще, по сравнению с тем, как пациент «запоминает» звучание музыки). При его использовании человеку нужно нажать две соседние клавиши на клавиатуре фортепиано и указать, звучит ли услышанный звук на одной высоте или на разных. Если на одной, то это можно оценивать как мертвую зону улитки, и их не нужно использовать во время настройки слухового аппарата. Это справедливо как в отношении речи, так и музыки. Для проведения этого исследования необходимо гораздо меньше времени, но будет ли оно более достоверным? Для получения ответа снова нужны дополнительные исследования.
Автор статьи: Маршалл Чейсин - аудиолог и руководитель лаборатории исследования слуха в Канадской клинике для музыкантов, адъюнкт-профессор Университета Торонто.
Статья подготовлена пресс-службой ГК "Исток-Аудио"