Postoje okolnosti u kojima čujan zvuk, (dakle onaj koji je u čujnom djelu frekvencijskog spektra i razine intenziteta iznad praga sluha) prestaje biti čujan. To se može dogoditi u prisustvu drugog, jačeg zvuka. Taj drugi zvuk, koji onemogućuje nekom zvuku da se čuje naziva se maskirajućim zvukom ili kraće maskom.

Mjera kojom se može izraziti veličina efekta maskiranja je broj decibela za koji se podiže prag čujnosti nekog zvuka u prisustvu maskirajućeg zvuka. Efekt maskiranja najjednostavnije se mjeri tako da se najprije uključi maska i zatim da se postepeno pojačava intenzitet drugog zvuka (signala) dok se (ponovno) ne začuje. Veličina efekta maskiranja je razlika razine intenziteta potrebnog da se maskirani zvuk čuje uz masku i razine intenziteta praga sluha za isti zvuk ako nema maske.

Brojna istraživanja pokazala su da efekt maskiranja mnogo varira u funkciji intenzitetskih i frekvencijskih odnosa tonova kojima se eksperimentira.

Fig. 88 (Stevens i Davis, 1960. str.209)
Slika predstavlja sposobnost tonova različitih frekvencija (Fp) da maskiraju tonove drugih frekvencija. Svaki je dijagram za posebnu frekvenciju maske.
Abscisa predstavlja razinu osjeta (sensation level) maskirajućeg tona a ordinata pomak praga čujnosti za tonove frekvencija označenih uz krivulje.

Iz ovih su krivulja mogu uopćiti neka pravila:
-Ton znatno niže frekvencije od maskirajućeg teško se maskira.
-Ton znatno više frekvencije od maskirajućeg neznatno je maskiran uz mali intenzitet maske ali uz veće intenzitete maske i efekt maskiranja brzo raste. Drugim riječima glasni ton lakše maskira tonove viših frekvencija a teško tonove nižih frekvencija.
-Efekt maskiranja najveći je za tonove po frekvenciji bliske maskirajućem tonu. Za takve tonove krivulje maskiranja su otprilike pod 45 st. i presjecaju apscisu na 20 dB razine osjeta maskirajućeg tona.

Poseban je slučaj ako se frekvencije maske i maskiranih tonova tako malo razlikuju da nastaju treptaji. Pojava treptaja smanjuje efekt maskiranja. Ako su dva tona frekvencijski malo različita tako tiha da se odvojeno ne mogu čuti, pojava treptaja može ih učiniti čujnima zato što se amplitude jednog i drugog tona zbrajaju. To se naziva negativnim maskiranjem.
Naglo povećanje strmine krivulja, relativno udaljenih od frekvencije maske tumači se pojavom slušnih harmonika (aural harmonics), koji su produkt nelinearne distorzije uha. Nihov se efekt vidi i na sljedećoj slici koja liči na efekt tri simultane maske
(1200, 2400 i 3600 Hz) premda je maskirajući ton samo 1200 Hz.

fig.89. (Stevens i Davis, 1960.str.211)

Slika 89 prikazuje koliko treba signal pojačati iznad praga za pojedinu frekvenciju u prisustvu konstantne maske sinusoidalnog tona od 1200 Hz 80 dB iznad praga. Na slici se vidi efekt treptaja kad su maska i signal frekvencijski bliski (negativno maskiranje). Treba obratiti pažnju na to da signal na različit način "probija" masku, ovisno o tome je li više ili niže frekvencije od maske: ako je niže frekvencije, pojavljuje se kao ton baš te frekvencije, a ako je više uz masku se najprije pojavljuje diferencijalni ton a tek 10 dB kasnije i originalan signal.

Alternativni način ispitivanja efekta maskiranja opisan je u radu Zwickera (1974): emitira se tih sinusoidalan signal 5 - 10 dB iznad praga. S obzirom na mali intenzitet pobuđena su samo vlakna (stanice) na uskom pojasu bazilarne membrane gdje vlakna imaju frekvencijsku karakteristiku vrlo blizu frekvencije signala. Ostala vlakna koja imaju različitu karakterističnu frekvenciju ne mogu detektirati signal. Ona bi na tu frekvenciju mogla "odgovoriti" samo uz mnogo veći intenzitet. Zatim se odabire druga sinusoidalna frekvencija kao maska i varira se njezin intenzitet dok ne maskira signal. Na tim drugim frekvencijama maskirajuća sinusoida mora proizvesti dovoljno jaku pobudu da bi interferirala s percepcijom signala. Na taj se način dobiju krivulje (psychophysical tuning curve) zrcalnog izgleda u odnosu na prije spomenutu proceduru eksperimentiranja gdje je maska bila konstantna (vidi Atkinson et al. 1988, fig.6.2, str.338. i novije referencije: Greenwood, 1961; Green et al. 1981)

(demonstracija: CD 22 Houtsma, 1987)

MASKIRANJE ZVUČNIH IMPULSA

Impulsom je, naravno, nemoguće maskirati stalan ton koji traje prije i poslije kratkog impulsa. Obrnuto je moguće. Problem je važan upravo za razumijevanje maskiranja govora koji je impulsnog karaktera. Međutim, efekt maskiranja teško je predvidjeti na temelju znanja o maskiranju čistih tonova jer ekstremno važan postaje spektralni sastav signala i maske. Impuls ne može biti sinusoidalan.

MASKIRANJE TONOVA U RAZLIČITOM UHU

fig.92. Stevens i Davis, 1960. str.214)

Na slici ton od 1200 Hz maskira tonove označene na odvojenim grafovima (350, 1000, 2000, i 4000). Crtkana linija predstavlja efekt maskiranja kad su oba tona (signal i maska) emitirani u istom uhu (slušalice), a puna linija predstavlja situaciju kad su signal i maska u suprotnom uhu. Puna i crtkana su po obliku slične ali je puna pomaknuta za 40 do 60 dB desno po horizontalnoj osi što znači da maska za isti efekt maskiranja, kad je u suprotnom uhu od signala, mora biti 40 do 60 dB jača nego kad je u istom uhu. Pomak pune krivulje u desnu stranu po veličini odgovara prigušenju zvuka u tkivu glave na putu od jednog do drugog uha.

MASKIRANJE UNAPRIJED I UNAZAD

Maskiranje je moguće i onda kad maska i signal nisu simultani. Maskiranje unaprijed (forward masking) odnosi se na slučaj u kojemu maskirajući ton završi prije nego signal počne, a kod maskiranja unazad (backward masking), maskirajući zvuk počinje nakon što signal prestane.

Unatoč tome što je objavljeno mnogo studija o nesimultanom maskiranju, fenomen nije još sasvim objašnjen. Ima različitih pokušaja objašnjenja, na razini kohlee i na centralnoj razini. Jedno moguće objašnjenje maskiranja unaprijed sastoji se u tome da netom stimulirani senzori (slušne stanice) nisu isto osjetljivi kao potpuno odmorni (zamor).
Drugo je objašnjenje vremensko preklapanje sukcesivnih pobuda bazilarne membrane koja, posebno za niske frekvencije, uz uži auditivni filtar duže "odzvanja".

Veličina efekta maskiranja unatrag (backward masking) vrlo je zavisna od stupnja treninga ispitanika: vrlo uvježbani ispitanici ispoljavaju vrlo mali ili nikakav efekt maskiranja unatrag. Prema tome, veći efekti maskiranja kod nevještih ispitanika mogli bi se pripisati nerazlikovanju signala i maske. Za razliku od toga, kod maskiranja unaprijed (forward masking), nema razlike između uvježbanih i neuvježbanih ispitanika.

Osnovne osobine maskiranja unaprijed su:
1. Maskiranje unaprijed veće je što je signal vremenski bliži maski.
Kod toga, veličina maskiranja izražena decibelima linearna je funkcija logoritamski nanesenog vremenskog razmaka između signala i maske.
2. Brzina "oporavljanja" od maskirajućeg efekta veća je uz više razine maske, a efekt se potpuno gubi, neovisno o razini maske nakon 100 - 200 ms.
3. Povećanje razine maske za npr. 10 dB nema za posljedicu povećanje efekta maskiranja za istu veličinu, već samo za 3 dB. Kod simultanog maskiranja prag zavisi zavisi od otprilike konstantnog odnosa S/M. Taj je efekt kvantificiran crtežom na desnoj strani sl. 3.15. Nagib krivulja (pravaca) za simultano maskiranje iznosi 1, a uz duži vremenski razmak između maske i signala kod maskiranja unaprijed sve je manji.
4. Efekt maskiranja unaprijed povećava se uz duže trajanje maske, međutim, prema nekim studijama to povećanje manifestira se samo do 20 ms, a prema drugima do 200 ms.
5. Na maskiranje unaprijed djeluje spektralni sastav maske i signala baš kao i kod simultanog maskiranja.

sl. 3.15 str. 120, Moore

(Demonstracija: Houtsma, 1987, str.31. CD 23-25)

SLUŠNI ZAMOR

Iznenađuje koliko je uho neprestano obasipano zvukovima i danju i noću i to sve podnosi s relativno sporim gubljenjem oštrine. Uho prirodno nije zaštićeno od jakih zvukova. Snalaženju u takvom okruženju mnogo pomaže sposobnost selektivne pažnje. Čak i u snu u stanju smo "zanemarivati" neinformativnu buku (prometnu) a probuditi se na daleko tiši zvuk. Vrlo jaki zvukovi uzrokuju trajne povrede organa i gubitak sluha.
Slušni zamor, međutim, odnosi se se na privremeni gubitak, odnosno slabljenje sluha zbog toga što je uho bilo izloženo jakim zvukovima. Taj privremeni gubitak slušne osjetljivosti očituje se kao izdignut prag sluha, poremećen odnos osjeta glasnoće i nesposobnost lokaliziranja smjera izvora zvuka. U literaturi koja opisuje fenomen nalazimo mnogo nepodudaranja, ali može se navesti nekoliko općih konstatacija.

Privremeno izdizanje praga sluha, nakon što prestane stimulacija jakim zvukom, traje nekoliko sekundi do nekoliko minuta što ovisi o frekvencijskom sastavu stimulirajućeg zvuka i onog kojeg treba detektirati.

Primjer: ako je uho 2 minute izloženo zvuku razine glasnoće od 94 fona ( u Stevens i Davis, 1960. nije specificirano kojeg sastava) prag sluha za frekvencije oko 100 Hz vraća se na normalu za 20 sekundi a za 4000 Hz za 6 minuta. Razlike među pojedincima su znatne. Najveći je efekt zamora na frekvencije bliske stimulirajućem (zamarajućem) zvuku, no efekt niskih frekvencija proteže se na viši dio spektra. Oblik krivulje zamora sličan je krivulji maskiranja.

Interesantan je eksperiment Bekesya (prema Stevens i Davis, 1960) koji nalazi da se zbog zamora jednim tonom mijenja osjećaj tonske visine susjednih: nakon zamaranja tonom od 800 Hz tonska visina 500 Hz pada a tona od 1200 Hz poraste za 7%

Zamor je također centralni fenomen. Ako je zamarano jedno uho, efekt zamora može se primijetiti i u drugom uhu.

PERZISTENCIJA (NEPRESTAJANJE) OSJETA

Bekesy je mjerio kako se najsporije može utišavati kraj zvuka a da se još percipira kao nagli prekid. Rezultat njegovih eksperimenata prikazan je na dijagramu:

fig. 95. Stevens i Davis, 1960. str.223

Postoji kritična vrijednost od 0.14 sekundi (140 milisekundi) u kojem vremenu se signal treba stišati do praga. Manje vrijeme stišavanja ispitanici ne primjećuju kao kvalitativno drugačiji zvuk. Međutim, treba naglasiti da je to vrijeme stišavanja konstanta, bez obzira kako je bio jak početni stimulus. Takvo ponašanje ispitanika sugerira da je ovaj fenomen također centralne prirode.

REFERENCIJE

Atkinson, R.C., R.J. Herrnstein, G. Lindzey, R.D. Luce (ed.), (1988),

Stevens' Handbook of Experimental Psychology, vol.1, (John Wiley & Sons Inc. New York).

Bakran, J. (1987) Apsolutno razlikovanje visine tona u opsegu
varijacije Fo normalnog govora, Govor, IV, 2, 133-137.

Elliot, L. L. (1962), Backward and forward masking of probe tones of different frequencies, J. Acoust. Soc. Am. 34, 1116-117.

Flanagan, J.L. (1965), Speech Analysis, Synthesis and Perception, (Academic Press Inc., Publishers, New York)

Fletcher, H. (1940), Auditory patterns, Rev.Mod.Phys. 12, 47-65.

Fletcher, H. (1953), Speech and hearing in communication, New York, Van Nostrand.

Fry, D.B. (ed.), (1976) Acoustic phonetics, Cambridge University Press

Fulgosi, A., B. @aja (1975), Information transmission of 3.1 bits in absolute identification of auditory pitch, Bulletin of Psychonomic Society, 6, (4A), 379-380.

Glasberg, B.R., Moore, B.C., Patterson, R.D., Nimmo-Smith, I. (1984), Dynamic range and asymetry of the auditory filter, J. Acoust. Soc. America, 76, 419-427.

Green, D.M., B.R. Shelton, M.C. Picardi, E.R. Hafter, (1981),
Psychophysical tuning curves independent of signal level, J. Acoust. Soc. America. 69, 1758-1762.

Greenwood, D.D. (1961), Auditory masking and the critical band, J. Acoust. Soc. America. 33, 484-502.

Harris, J.D. (1963), Loudness discrimination, Journal of Speech and Hearing Disorders, Monogr. Suppl. II, 1-63. (prema Atkinson et al. 1988)

Houtsma, A.J.M., Rossing, T.D., Wagenaars, W.M. (1987), Auditory demonstrations, (CD s komentarima) Institute for Perception Research, Eindhoven

Jesteadt, W., C.C. Wier, D.M. Green, (1977), Intensity discrimination as a function of frequency and sensation level, J. Acoust. Soc. Amer. 61, 169-177.177.

Miller, G.A., P.E. Nicely (1955) An analysis of perceptual confusion among some English consonants, J. Acoust. Soc. Am. 27, 338-346. (prema Fry, 1976)

Miller, J.D. (1989), Auditory-perceptual interpretation of the vowel, J. Acoust. Soc. America, 85, 2114-2134.

Moore, B.C.J. (1974), Relation between the critical bandwidth and the frequency difference limen, J. Acoust. Soc. Amer. 55, 359.

Patterson, R.D. (1974), Auditory filter shape, J. Acoust. Soc. America, 55, 802-809.

Patterson, R.D. (1976), Auditory filter shape derived with noise
stimuli, J. Acoust. Soc. America, 59, 640-659.

Patterson, R.D., Henning, G.B. (1977), Stimulus variability and auditory filter shape, J. Acoust. Soc. America, 62, 649-664.

Patterson, R.D., Nimmo-Smith, I. (1980), Off-frequency listening and auditory-filter asymmetry, J. Acoust. Soc. America, 67, 229-245.

Penner, M.J., B. Leshowitz, E. Cudahy, G. Richard (1974), Intensity discrimination for pulsed sinusoids of various frequencies, Perception & Psychophysics, 15, 568-570.

Pierce, J.R., David, E.E. (1958), Man's World of Sound, (Doubleday & Co. Inc., Garden City, New York)

Pollack, I. (1952), The information of elementary auditory displays, J. Acoust. Soc. Amer. 24, 745-749.

Rossing, T.D. (1982), The Science of sound, (Addison-Wesley, Reading, MA)./ prema Houtsma, 1987/

Schacknow, P.N., D.H. Raab (1973), Intensity discrimination of tone bursts and the form of the Weber function, Perception & Psychophysics, 14, 449-450.

Shower, E.G., Biddulph, R. (1931), Differential pitch sensitivity of the ear, J. Acoust. Soc. Amer. 3, 275-287. (prema Stevens i
Davis, (1960).

Stevens, S.S., Davis, H. (1960), Hearing; Its Psychology and
Phisiology, (John Wiley & Sons, Inc., New York)

Zwicker, E., Flottorp, G., Stevens, S.S. (1957), Critical band width in loudness summation, J. Acoust. Soc. America, 29, 548-557.

Zwicker, E. (1961), Subdivision of the audible frequency range into critical bands (Frequenzgruppen) J. Acoust. Soc. America, 33, 248.

Zwicker, E. (1974), On a psychoacoustical equivalent of "tuning
curves", u Facts and Model in Hearing, E. Zwicker i E. Terhardt (eds.), (Springer-Verlag, New York)

Zwicker, E. Terhardt, E. (1980), Analytical expression for critical band rate and critical bandwidths as function of frequency, J. Acoust. Soc. America, 68, 1523-1525.

Wier, C.C., W. Jesteadt, D.M. Green, (1977), Frequency discrimination as a function of frequency and sensation level, J. Acoust. Soc. Amer. 61, 178-184.