В предлагаемой вашему вниманию статье речь пойдет о том, чем же на самом деле восприятие музыки отличается от речи, какие особенности нарушений слуха могут вызывать проблемы при прослушивании музыки и всегда ли предустановленная программа «Музыка» является оптимальным вариантом при настройке слуховых аппаратов для меломанов. Музыка — весьма обширное понятие. Оно объединяет великое множество музыкальных произведений, созданных на протяжении нескольких веков. Используются самые разные инструменты — народные, классические, эстрадные, экзотические... Классика, джаз, современная неоклассика, поп- и рок-музыка — перечислять все, что так или иначе ассоциируется у нас с понятием «музыка», можно достаточно долго.
При этом такой важной теме, как прослушивание музыки в слуховых аппаратах, как ни странно, посвящено не так много исследований, как можно было бы ожидать. И этому явлению есть свое объяснение. Дело в том, что впечатления от прослушивания музыкальных произведений всегда субъективные, у специалистов априори не может быть какого-то универсального инструмента, который мог бы оценить качество звучания музыкального произведения для конкретного пользователя единственно правильным способом.
Когда разговор заходит о разборчивости речи, всегда есть возможность провести речевую аудиометрию в свободном звуковом поле, чтобы сравнить, в каких ситуациях она лучше, а в каких — нет (речь в тишине, на фоне шума и т.д.). И несмотря на то, что этот метод является субъективным, он позволяет оценить разборчивость речи в каких-то измеряемых единицах.
Особенность музыки заключается в том, что, как правило, ее слушают для удовольствия (как минимум, для получения эмоций). И здесь недостаточно самого факта слышимости музыки, пользователю должно нравиться, как она звучит. Зачастую, когда пользователи делятся своими впечатлениями о музыке, они могут оперировать такими понятиями, как «нравится» или «не нравится», давать субъективные оценки: звук им может казаться «металлическим», «деревянным», «недостаточно сочным», «как из-под воды» и т.д. При этом зачастую совершенно непонятно, какие ощущения конкретный пользователь вкладывает в эти слова и что нужно скорректировать в настройке, чтобы улучшить результат.
Тем не менее, существуют типичные жалобы, если качество звучания не оправдало ожиданий слушателя. Например:
- музыка недостаточно четкая;
- музыка звучит искаженно;
- музыка ненатуральная;
- качество звучания музыки низкое.
Если в музыкальном произведении присутствует вокальная партия, специалист может услышать замечание, что слова звучат слишком неразборчиво. Эти негативные реакции могут быть связаны как с работой слуховых аппаратов, так и с самим музыкальным произведением. Даже человек с нормальным слухом не всегда в состоянии распознать звучащий текст. Вокалисты могут грешить недостаточно хорошей артикуляцией или намеренно ее искажать, что также влияет на качество восприятия.
Прослушивание музыки в слуховых аппаратах. Есть проблема?
Посмотрим более подробно, с какими проблемами чаще всего сталкиваются меломаны в слуховых аппаратах.
Во-первых, как известно, слух чаще всего снижается неравномерно на разных частотах. Обычно больше страдают высокие частоты, меньше — низкие. Это приводит к тому, что специалисту во время настройки аппаратов приходится «давать» разное усиление на разных частотах, что не всегда является хорошей стратегией в отношении музыки. Когда речь идет о прослушивании музыки, которая априори имеет широкий частотный диапазон, обеспечение слышимости при высокочастотном нарушении слуха может приводить к сильному ее искажению.
Рис. 1 Диапазон воспринимаемых звуков у человека с тугоухостью.
Во-вторых, у людей с тугоухостью нередко присутствуют так называемые «мертвые зоны» улитки. А это значит, что слабослышащий меломан изначально не будет воспринимать музыкальное произведение точно таким же образом, что и нормально слышащий.
В-третьих, у людей с нарушением слуха сужен динамический диапазон. Это значит, что разница между порогами слышимости и порогами дискомфорта становится меньше. Во время настройки аппаратов специалисту приходится применять различные технологии, чтобы «поместить» все нужные звуки, особенно тихие, в этот суженный диапазон. И это неизменно приводит к искажению звучания музыки.
В-четвертых, при уменьшении количества волосковых клеток в улитке всегда снижается не только способность слышать, но и частотная и временная дифференцировка, что негативно влияет на качество восприятия музыки.
То, что обычно происходит со слухом при тугоухости, наглядно показано на Рис. 1, где темная область — это неслышимый диапазон, а зеленая — область слышимых звуков, которая, в свою очередь, ограничивается порогами дискомфорта. При этом еще нужно учитывать, что и внутри этой слышимой области есть градация громкости, то есть какие-то звуки человек воспринимает как тихие, какие-то — нормально, а какие-то как громкие. Необходимость разместить все звуки внутри суженного динамического диапазона вынуждает применять компрессию и, таким образом, дополнительно искажать первоначальное звучание музыкального произведения.
Рис. 2. Диапазон речи и музыки
Крутонисходящая аудиограмма — трудности для меломана
Один из часто встречающийся типов аудиограмм, при котором возникают большие проблемы во время прослушивания музыки, — крутонисходящий (относительно сохранная слышимость низких частот и значительное снижение слышимости высоких). Такой тип нарушения слуха создает дополнительные сложности при подборе и настройке слуховых аппаратов.
Специалисты заметили, что люди, имеющие именно такое нарушение слуха, с каждым годом все чаще прибегают к помощи слуховых аппаратов. Сложность протезирования данных пациентов заключается в том, что восприятие низких частот, за счет которых в основном формируется субъективное ощущение громкости, у них относительно сохранно. По этой причине такие люди полагают, что существенных проблем со слухом у них нет, ведь они же слышат речь достаточно громко, только не очень хорошо ее понимают. Помимо большой разницы в восприятии низких и высоких частот, при крутонисходящих аудиограммах существует высокая вероятность существования у пациента так называемых скрытых «мертвых зон» улитки, не выявляемые при обычной процедуре проведения тональной пороговой аудиометрии. Волосковые клетки в мертвой зоне погибли, и эту область частотного диапазона человек не воспринимает совсем, но при аудиометрии из-за большого уровня сигналов, предъявляемых на высоких частотах, ответ может быть получен благодаря восприятию сигналов соседними зонами улитки (эффект переслушивания соседних частот — Off Frequency Listening).
Пояснить это можно следующим примером. Когда специалист предъявляет большие уровни сигнала, например на частотах 4 или 6 кГц с уровнем
Речь и музыка. В поисках сходства и отличий
Первое. Динамический и частотный диапазон у музыки значительно больше, чем у речи. Поскольку основная задача слуховых аппаратов по-прежнему заключается в обеспечении слышимости и разборчивости речи, то расчет амплитудно-частотных характеристик фокусируется в основном на речевом диапазоне. Часть музыкального диапазона оказывается вне области внимания.
Второе. И речь, и музыка включают такие важные понятия, как тембр, темп, громкость. Обе они имеют определенную структуру и последовательность чередования фонем (для речи) и нот (для музыки). При этом в речи одного чело-века одновременно может звучать только одна фонема, а в музыке — одна или несколько нот (например, аккорд).
Третье. Речь воспроизводится голосовым аппаратом, включающим голосовые связки, мягкое и твердое небо, язык, губы, зубы и пазухи костей черепа. Несмотря на то, что все люди разные, строение и работа голосового аппарата у них более-менее одинаковы. Поэтому речь в аудиологии — это всегда относительно стандартный сигнал, воспроизводимый схожим по строению биологическим устройством.
Музыка с этой точки зрения понятие значительно более обширное. Помимо того, что музыкальных инструментов существует великое множество, и каждый из них имеет свои особенности, звуки музыки могут создаваться, например, синтезаторами и иметь огромное разнообразие. Поэтому изначально все, что понимается под термином «музыка» очень сильно отличается друг от друга. При этом каждый инструмент имеет свой набор обертонов с определенной интенсивностью (дополнительных гармоник).
По этой причине одна и та же нота, воспроизведенная на фортепиано или на скрипке, имеет одинаковую основную частоту, однако при этом слушателю понятно, на каком инструменте она сыграна. Это важно учитывать при наст-ройке слуховых аппаратов, чтобы не возникла ситуация, когда фортепиано и скрипка вдруг зазвучат одинаково.
Четвертое. Измерения, проведенные в реальной жизни, показали, что люди слушают музыку при бОльших уровнях, чем те, которые характерны для речи во время обычной беседы. Кроме этого, в аудиологии существует такое понятие, как отклонение от среднего значения уровня сигнала. Что это значит, поясним на следующем примере. Пик-фактор (отклонение от среднего значения) для речи составляет 12 дБ. Если взять RMS речи (среднеквадратичный уровень за определенный промежуток времени), то пики при определенных фонемах обычно не превышают его более чем на 12 дБ. В музыке это значение гораздо выше, оно может достигать 18 дБ и даже 20 дБ. Также нужно помнить о том, что даже если большая часть музыкального произведения будет находиться в пределах 70 дБ УЗД, громкость кульминационных моментов вполне может превысить 100 дБ УЗД.
Пятое. Речь имеет достаточно хорошо изученные характеристики, в частности частотный спектр и амплитудные модуляции, характерные для каждой фонемы. В современном мире для воспроизведения речи даже можно использовать программы, синтезирующие ее из текста, а также, наоборот, анализировать звучащую речь и превращать в текст или общаться с голосовым помощником. Такие системы сканируют речь, выделяют фонемы, переводят их в буквы, тексты, и уже с этим материалом работают. То есть речь представляет достаточно стандартный сигнал с точки зрения акустики. Несмотря на все многообразие голосов, структура речи более однообразна и стабильна, даже когда она звучит на разных языках.
Важный момент! Для речи существует такое понятие, как фундаментальная частота, то есть основная частота, несущая наибольшую энергию. Частота создается голосовыми связками, и дальше этот звук, проходя по голосовому тракту, определенным образом модифицируется. Но, так или иначе, она всегда примерно одинаковая и располагается в относительно небольшом диапазоне примерно от 100 до 250 Гц. Именно эта частота и определяет тембр голоса конкретного человека. Музыка, как правило, также имеет больше энергии на низких частотах, однако фундаментальная частота может находиться в любом диапазоне, более того, меняться даже в рамках одного музыкального произведения.
Шестое. Частотный диапазон речи обычно составляет от 250 до 8000 Гц, причем это справедливо для разных языков. Основная звуковая информация, которая влияет на разборчивость речи в наибольшей степени, сосредоточена в диапазоне от 1 до 4 кГц.
Музыка же имеет гораздо более широкий частотный диапазон — от 50 до 16000 Гц! При этом наиболее значимый частотный диапазон может быть любым. Поэтому, когда пациент сообщает, что один музыкальный отрывок звучит более четко, чем другой, не всегда возможно понять, с лучшей слышимостью каких частот это связано.
Программа «Музыка» в слуховых аппаратах. Всегда ли она синоним идеального решения?
Что обычно делает слухопротезист, если пришедший к нему на прием пациент сообщает: «Прослушивание музыки является важной частью моей жизни»? Как правило, специалист добавляет программу «Музыка» при настройке слуховых аппаратов и рекомендует использовать ее при прослушивании музыки. Большинство производителей имеют эту программу в наборе добавляемых вручную, либо как отдельный звуковой класс в рамках автоматической программы. В последнем случае, по замыслу производителей, она включается в тот момент, когда слуховые аппараты расценивают поступающие в них звуки как музыку.
Если посмотреть на программу «Музыка» у разных производителей, то можно обнаружить много общего. Во-первых, обычно она дает больше усиления для низких частот, а некоторые добавляют также большее усиление и для высоких частот. Во-вторых, усиление, как правило, более линейное, то есть компрессия при этом меньше по сравнению с основной программой. В-третьих, обычно отключены такие функции, как шумоподавление и подавление импульсных звуков, а также отсутствует опция направленности микрофонов. В-четвертых, система подавления обратной связи либо отключена, либо работает в каком-то ином, по сравнению с обычным, режиме. На этом сходство заканчивается. Потому что, как показывает практика, разработать универсальную программу «Музыка» чрезвычайно сложно, создать какой-то единый подход к обработке сигнала для улучшения восприятия музыки пока не представляется возможным. Очень многое зависит от того, на какие музыкальные образцы опирались разработчики, какие категории людей с нарушенным слухом выступали в роли испытуемых, какие критерии для оценки они использовали.
Что же касается использования автоматического классификатора, то он не всегда может активироваться корректно. Одно из исследований, посвященных этой теме, показало: только у двух из пяти производителей тестируемые слуховые аппараты корректно идентифицировали музыку больше чем в 60 % времени. Таким образом, автоматический классификатор не всегда правильно включает программу во время звучания реальной музыки. Некоторые части музыкальных произведений могут быть похожи на звук работы двигателя автомобиля или на какой-то другой, совершенно не связанный с музыкой. Если говорить о пользователях слуховых аппаратов, то у слухопротезиста, как правило, нет возможности установить, в какой программе работали слуховые аппараты в тот или иной момент прослушивания музыки.
Рис. 3. «Объединенные» аудиограммы участников исследования.
О чем говорят исследования
В 2022 году Emily Sandgren и Joshua M. Alexander провели исследование, в ходе которого они изучали субъективную оценку эффективности программы «Музыка» в слуховых аппаратах семи ведущих производителей. Участие в нем приняли 70 человек с разными типами аудиограмм. На Рис. 4 показана «обобщенная» аудиограмма, которая позволяет понять усредненное нарушение слуха. На Рис. 5 представлены модели используемых в исследовании слуховых аппаратов. Все они имели формфактор «ресивер в ухе», настройки по формуле NAL-NL2 были верифицированы, а автоматическое переключение программ и частотное понижение — отключены.
Рис. 5. Общие результаты тестирования
При этом добавлялась программа «Музыка», предлагаемая производителем, с настройками по умолчанию. Исследование проводилось методом слепого тестирования. Испытуемые оценивали качество звучания музыки в основной программе (режим «off») и программе «Музыка» (режим «on») по семибалльной шкале от «неприемлемо» до «прекрасно». Результаты показаны на Рис.5.
Кроме того, в исследовании использовалась программа «Контроль» (Рис.6), когда испытуемые прослушивали неизмененные, необработанные слуховыми аппаратами записи. Результаты показали, что восприятие музыки во многом зависит от особенностей конкретного человека. Общий вывод выглядит таким образом:
- по мнению большинства пользователей, только для трех из семи продуктов программа «Музыка» оказалась лучше, чем основная;
- для двух производителей достоверной разницы не было, и для двух продуктов базовая программа была лучше для прослушивания музыки;
- разница в оценках качества звучания была больше между производителями, чем между основной программой и программой «Музыка»;
- с точки зрения восприятия музыки выбор производителя оказался важнее, чем попытки изменения параметров работы аппарата.
Другие исследования, проводившиеся на эту тему, также косвенно подтвердили вышеуказанные выводы. В целом, большинство участников подобных исследований считают, что слуховые аппараты в общем помогают при прослушивании музыки, несмотря на замечания. Иногда у них могут возникнуть проблемы с искажениями, недостаточной/избыточной громкостью, неадекватной слышимостью тихих звуков, несбалансированным тембром. При этом итоговая оценка звучания музыки, которую дает один и тот же пользователь, может очень сильно отличаться, если ему предлагают слуховые аппараты разных производителей.
Рис. 6. Программа «Контроль»
Если подытожить, то общая рекомендация будет звучать следующим образом: при подборе слуховых аппаратов всегда нужно опираться на особенности конкретного человека и предлагать ему попробовать модели разных производителей (прослушивать в них музыку). Только так появляется возможность подобрать оптимальную модель, которая будет удовлетворять потребности пользователя как в отношении восприятия речи в наибольшем количестве акустических ситуаций, так и музыки. Разговор о слуховых аппаратах и музыке будет продолжен в следующем номере журнала. В частности, о том, какие технологии и функции, имеющиеся в аппаратах, тем или иным образом влияют на восприятие музыки и что может сделать слухопротезист, чтобы улучшить восприятие музыки у пользователей слуховых аппаратов.
