VAAK GESTELDE VRAGEN OVER GELUID - Hoofdstuk 8 redactie: Elly Waterman

8. Psychoakoestiek en gehoor

8.1 Wat is psychoakoestiek

Psychoakoestiek is de wetenschap die zich bezighoudt met hoe mensen geluid waarnemen. Het gaat hier vooral om de relatie tussen subjectieve waarneming (psychologie) en objectieve natuurkundige aspecten (akoestiek) van klank.

In veel toepassingen van akoestiek en audio signaal bewerking is het van belang om te weten wat mensen eigenlijk horen. Geluid, dat bestaat uit drukgolven in de lucht, kan exact gemeten worden met geavanceerde meettechnieken. Het begrijpen van de manier waarop deze geluidsgolven worden opgevangen in het oor, en hoe ze worden omgezet in gedachten en waarnemingen in de hersenen is echter niet makkelijk. Geluid is een continu analoog signaal dat in theorie een oneindige hoeveelheid informatie kan bevatten. Hoe kan een mens uit al deze informatie de wenselijke informatie filteren

Grenzen aan de geluid perceptie

Het menselijk gehoor is over het algemeen in staat geluiden waar te nemen in het frequentiegebied tussen 20 Hz to 22 kHz. In muzikale termen uitgedrukt is dat ongeveer 10 octaven, waarbij de bovenste 2 en het onderste octaaf muzikaal niet zo interessant is. Bij het ouder worden vermindert dit hoorbare gebied. Vooral het waarnemen van de hoogste frequenties wordt dan aanzienlijk slechter.

De frequentie resolutie van het oor bedraagt in het middengebied ongeveer 2 Hz. Dat wil zeggen dat verschillen in toonhoogte van meer dan 2 Hz kunnen worden waargenomen. Echter, op andere manieren kunnen kleinere frequentieverschillen worden waargenomen. Bijvoorbeeld kan de interferentie tussen twee vrijwel gelijke tonen worden gehoord als een zweving. Door deze zweving wordt de sterkte van de toon die wordt gehoord hoger en lager. Een pianostemmer bijvoorbeeld gebruikt deze zweving om de twee snaren van een piano die dezelfde stemming moeten hebben, precies gelijk te krijgen. Met behulp van die zweving kan een frequentieverschil van bijvoorbeeld 0,5 Hz (overeenkomend met een zweving van 2 seconden) makkelijk worden waargenomen. Worden twee tonen met een verschil van 0,5 Hz achter elkaar gehoord, dan hoort men geen verschil.

Het bereik in geluidssterkte uitgedrukt in decibel van hoorbaar geluid is enorm. De ondergrens van de hoorbaarheid van geluid is gedefinieerd als 0 dB, maar de bovengrens is niet zo eenvoudig te definiëren. De bovengrens hangt meer samen met het punt waar het oor echt wordt beschadigd. Deze limiet hangt ook af van de tijdsduur waarmee iemand aan het geluid wordt blootgesteld. Gedurende heel korte tijd kan het oor aan geluiden van 120 dB worden blootgesteld zonder dat schade optreedt. Langdurige blootstelling aan geluidsniveau's van 80 dB(A) levert echter op termijn gehoorschade op.

Wat horen we

Het menselijk gehoor is in feite een spectrum analysator. Dat betekent dat het oor de spectrale componenten van het geluid splitst, zonder dat daarbij aandacht wordt besteed aan de fase, of aan de golfvorm van het geluid. In sommige gevallen echter blijkt fase informatie toch van belang te zijn, met name bij het richtinghoren.

Maskering

In sommige situaties wordt een geluid, dat op zichzelf goed hoorbaar is, gemaskeerd door ander geluid. Bijvoorbeeld als mensen staan te praten bij een bushalte, wordt het gesprek onverstaanbaar op het moment dat er een bus voorbijrijdt. Dit verschijnsel heet geluidniveau maskering. Een luid geluid kan een zwakker geluid dusdanig maskeren dat het zwakkere geluid niet meer waargenomen wordt.

Er zijn nog twee andere verschijnselen die maskering veroorzaken, namelijk verschillen in frequentie en verschillen in tijd. Als twee tonen dicht bij elkaar zitten in frequentie, wordt de zwakkere toon niet goed waargenomen. Als het frequentieverschil groter wordt, dan wordt de zwakkere toon echter wel waargenomen.

Op soortgelijke manier treedt maskering op als twee tonen kort na elkaar worden uitgezonden. Als er voldoende tijd tussen de twee pulsen zit, worden ze beide waargenomen. Als de tijd erg kort wordt, wordt alleen het luidste geluid waargenomen. Dit geldt zelfs als het zwakkere geluid vóór het luidere geluid wordt uitgezonden.

Bron: Deze pagina is een vertaling van het lemma over psychoakoestiek van http://www.wikipedia.org

8.2 Hoe kan je met twee oren horen of geluid recht van voren of recht van achteren komt

De twee oren waarover de mens beschikt zijn voldoende om te bepalen waar een geluidsbron zich bevindt. Als een geluidsbron zich bijvoorbeeld aan de rechterkant bevindt, komt het geluid eerder in het rechteroor aan dan in het linkeroor. De mens gebruikt dat verschil in aankomsttijden om de geluidsbron te lokaliseren.
Daarnaast speelt het verschil in geluidssterkte een rol. Geluid van rechts komt zwakker door in het linkeroor, omdat het hoofd in deze situatie als een soort geluidsscherm fungeert. Meestal kan door deze verschillen in waarneming tussen het linker- en rechteroor worden vastgesteld hoever links of rechts een geluidsbron zich bevindt.

Het onderscheid tussen voren, achter, boven en onder is lastiger. Zo komt bijvoorbeeld het geluid dat recht van voren komt gelijktijdig en even luid aan in beide oren. Voor een geluidsbron recht achter geldt precies hetzelfde. Toch kan de mens ook deze richtingen waarnemen voor veel soorten geluid, bijvoorbeeld spraak.Het geheim schuilt in de grillige asymmetrische vorm van de oorschelp.
De manier waarop het geluid in de oorschelp wordt gereflecteerd is door de onregelmatige vorm sterk afhankelijk van de richting van het geluid. Bij geluid dat recht van voren komt, kunnen daardoor bepaalde hoge tonen versterkt worden, en andere juist verzwakt. Bij geluid uit een iets andere richting kan dat precies andersom zijn.Elke richting heeft zo zijn eigen karakteristieke reflecties in de oorschelp.
Vooral bij hoge tonen is dit richtingseffect sterk. Bij de verwerking van het geluid in de hersenen worden de karakteristieke versterkingen en verzwakkingen gebruikt om de richting vast te stellen. Het effect van de oorschelpen is aangetoond met proeven waarbij de oorschelp met kneedbaar rubber werd bedekt. De ribbels en holtes in de oorschelp worden op die manier afgevlakt. De reflecties in het oor worden daardoor minder afhankelijk van de richting van het geluid. Het vermogen om de plaats van de geluidsbron te bepalen, ging daarmee verloren. Het plaatsen van trechters in de oren, waardoor de oorschelp wordt afgedekt, heeft hetzelfde effect.

Bron: Paul Hofman, onderzoeker op het gebied van richtinghoren, Werkgroep Auditief Systeem, Katholieke Universiteit Nijmegen, in antwoord op een "knagende vraag" in het tijdschrift Intermediair.

8.2 Wat is de gehoordrempel ?

De gehoordrempel is het zachtste geluid dat een persoon kan horen. De gehoordempel is sterk afhankelijk van de frequentie en vertoont bij personen zonder gehoorschade een minimum tussen 1000 Hz en 5000 Hz. Bij dit minimum hoort een mens dus het beste. De referentie geluidsdruk van 2 x 10 -5 Pa die gebruikt wordt voor de definitie van de decibel is gelijk gesteld aan de gehoordrempel bij 1000 Hz van een gemiddelde persoon. De gehoordrempel bij 1000 Hz bedraagt derhalve 0 dB. De gehoordrempel van een persoon kan door metingen worden bepaald, en wordt dan vastgelegd in een audiogram.

De gemiddelde gehoordrempel van jonge, gezonde mensen

Bij lage frequenties is het menselijk oor veel minder gevoelig; bij 100 Hz bedraagt de gehoordrempel ongeveer 28 dB, bij 10 Hz zelfs ongeveer 95 dB. Het geluid wordt bij zulke lage frequenties eerder gevoeld dan gehoord. De verschillen tussen individuele personen zijn bij de laagste frequenties echter zeer groot, zodat de ene persoon het geluid helemaal niet waarneemt, en de andere zeer gehinderd kan zijn is.

Rond een frequentie van 4000 Hz hoort de mens het beste. De gehoordrempel bedraagt daar ongeveer -5 dB. Sommige dieren, zoals hond hebben een lagere gehoordrempel dan de mens. Honden kunnen vooral bij hoge frequenties veel beter horen.

Slechthorendheid

Slechthorendheid gaat gepaard met een verhoogde gehoordrempel. Dit kan ontstaan door ouderdom, maar kan ook veroorzaakt worden door een middenoorontsteking of aangeboren zijn.

Lawaaidoofheid

Bij lawaaidoofheid is vooral de gehoordrempel bij frequenties vanaf 1000 Hz verhoogd, hetgeen er toe leidt dat vooral de medeklinkers niet meer van elkaar kunnen worden onderscheiden. Het geluid van medeklinkers bevat door het impulsachtige en ruisachtige karakter veel hoge frequenties. Een slechthorend persoon kan hierdoor verschillende woorden niet van elkaar onderscheiden, bijvoorbeeld sap en tap zullen dan veel op elkaar lijken.

Het verband tussen de gehoordrempel en slechthorendheid is als volgt:

• Gehoordrempel 0 dB tot 30 dB - normaal horend tot licht slechthorend
• Gehoordrempel 30 dB tot 50 dB - licht tot matig slechthorend
• Gehoordrempel 50 dB tot 70 dB - ernstig slechthorend
• Gehoordrempel 70 dB tot 90 dB - zwaar slechthorend
• Gehoordrempel 90 dB tot 120 dB - doof

Na kortdurende blootstelling aan hard geluid, bijvoorbeeld na een avond of nacht met housemuziek of in de disco, kan de gehoordrempel tijdelijk verhoogd zijn. Er kan ook tinnitus optreden. Komt dit niet al te vaak voor, dan herstelt het gehoor zich weer spontaan. Niettemin wordt bij jongeren hierdoor, of door het veelvuldig gebruik van hoofdtelefoons met harde muziek, blijvende gehoorschade geconstateerd.

Ouderdomsdoofheid

Met het ouder worden wordt het gehoor vanzelf slechter. Vooral bij hogere frequenties wordt de gehoordrempel hoger. Door statistisch onderzoek bij grote aantallen mensen is de gemiddelde verhoging van de gehoordrempel bepaald. In onderstaande figuur de leeftijdscorretie voor mannen en vrouwen, volgens de Amerikaanse standaard: Occupational Health and Environment Control, Standard Number:1910.95 App F

De gemiddelde gehoordrempelverhoging voor mannen tussen 20 jaar (M20) en 60 (M60) jaar en voor vrouwen van 60 jaar (V60)

Hieruit blijkt dat vrouwen op hogere leeftijd een flink beter gehoor hebben dan mannen. Bij 6000 Hz hebben de mannen op 60 jarige leeftijd gemiddeld een met 38 dB verhoogde drempel, bij vrouwen is dat slechts 22 dB. Deels wordt dit veroorzaakt doordat mannen gemiddeld aan meer lawaai worden blootgesteld gedurende hun leven, denk daarbij aan het schieten tijdens militaire dienst. Maar vrouwen hebben intrinsiek een beter gehoor op hogere leeftijd.

Voor Inhoudsopgave klik hier.

Laatst gewijzigd: 26 september 2003