Приложение В (справочное). Влияние возрастного снижения слуха на распознавание слов

Приложение В
(справочное)

Влияние возрастного снижения слуха на распознавание слов

B.1 Общие положения

Данное приложение содержит информацию о влиянии возрастного снижения слуха на распознавание отдельных слов как функции отношения сигнал-шум (см.[11]).

Примечание - Распознавание слов является трудной задачей, а наихудший вариант этой задачи - обработка словесной информации в повседневной жизни. Лучшее распознавание слов речевого сообщения обычно обеспечивает сообщение в виде предложения.

B.2 Зависимости количества распознанных слов от отношения сигнал-шум, среднего чистого тона, пола и возраста

На рисунке В.1 представлена зависимость количества распознанных отдельных слов от значения отношения сигнал-шум для людей молодого возраста (20 лет) с нормальным слухом и старшего возраста (60 лет или старше) с пороговыми уровнями слышимости (см. [10]). Среднее количество правильно распознанных слов и стандартные отклонения для каждого отношения сигнал-шум и каждой группы слушателей представлены на рисунке В.1. Испытания по распознаванию слов проведены при наличии фонового шума с уровнем звукового давления, эквивалентным уровню звукового давления непрерывного звука в 50 дБ с А-корректированной частотой, со спектром Хота, как определено в [11]. Отношение сигнал-шум варьировалось в соответствии с представленным уровнем речи.

Стандартизованные данные статистического распределения пороговых уровней слышимости приведены в ИСО 1999 и ИСО 7029. В приложении В ИСО 1999 представлены пороговые уровни слышимости смешанной группы слушателей в возрасте от 30 до 60 лет. В ИСО 7029 представлены пороговые уровни слышимости для людей в возрасте от 20 до 70 лет с нормальным слухом. Пороговый уровень слышимости представлен средним чистого тона, который является среднеарифметическим пороговых уровней слышимости в 0,5, 1, 2, и 4 кГц, где сигнал способствует распознаванию слов.

Примечание - В ИСО 7029:2000 человек с нормальным слухом определен как "человек с нормальным состоянием здоровья, у которого отсутствуют признаки или симптомы заболеваний органов слуха, причем слуховые проходы свободны от выделений, и который в течение жизни не подвергался недопустимому воздействию шума".

Для молодых слушателей отношение сигнал-шум, равное минус 2,0 дБ, дает 95% результата от максимально возможной оценки. В группе слушателей пожилого возраста со средним отношением чистого тона, равным 23,6 дБ, данный результат требует улучшения отношения сигнал-шум в среднем на 5,5 дБ при отсутствии эха. При увеличении среднего чистого тона на 1 дБ кривые исследуемой зависимости перемещаются на 0,26 дБ к более высокому отношению сигнал-шум. При высокой степени потери слуха у слушателя отношение сигнал-шум рассматривают вместе со средним отношением чистого тона. Результаты в группе слушателей средних лет сходны с результатами для молодых слушателей.

Рисунок В.1 - Процент правильно распознанных слов для молодых слушателей (группа А), слушателей средних лет (группа В) и слушателей старшего возраста (группа С) для каждого отношения сигнал-шум

В таблице В.1 представлены среднее чистого тона для людей с нормальным слухом (см. ИСО 7029) и смешанной популяции экономически развитых стран (см. ИСО 1999). Разность средних медиан среднего чистого тона для отобранных по определенному признаку групп слушателей от 30 до 60 лет и смешанной группы составляет 3,5 дБ для мужчин и 1,5 дБ для женщин соответственно, что установлено с помощью линейной регрессии по данным людей с нормальным слухом и смешанных групп слушателей каждого пола.

Данные о процентном соотношении групп населения, характеризуемых по возрасту и полу среди взрослого населения экономически более развитых стран, даны в таблице В.2 (см. [14]). Среднее чистого тона для людей с нормальным слухом в возрасте 60 лет или старше принято как 7,4 дБ для 90-й процентили, 14,5 дБ для 50-й процентили и 23,5 дБ для 10-й процентили. Среднее отношение чистого тона для процентилей соответствуют необходимому усовершенствованию отношения сигнал-шум на 1,9, 3,8 и 6,1 дБ. Отношение сигнал-шум, равное 1,8 и 4,1 дБ, требуется для достижения 95% результата от максимально возможного, соответственно для 50% и 90% популяции, в которой возраст составляет 60 лет и более, что основано на требовании равенства отношения сигнал-шум минус 2 дБ для молодых слушателей. В данном предположении среднее отношение чистого тона для слушателей в возрасте 70 лет и старше расценено как равное среднему отношению чистого тона для слушателей 70 лет. Как известно, для людей в возрасте 80 лет или старше фактически пороговый уровень слышимости снижается на 1,5 дБ ежегодно (см. [15]). Этому снижению соответствует необходимость улучшения отношения сигнал-шум на 0,4 дБ ежегодно.

Таблица В.1 - Среднее чистого тона в дБ для людей с нормальным слухом (ИСО 7029) и смешанной популяции экономически развитых стран (ИСО 1999)

Возраст	ISO 7029							ISO 1999
	Мужчина			Женщина				Мужчина			Женщина
	Процентили
	0,9	0,5	0,1		0,9	0,5	0,1	0,9	0,5	0,1		0,9	0,5	0,1
20	-6,8	0,0	9,0		-6,8	0,0	8,8
30	-6,5	1,3	10,8		-6,3	1,0	10,0	-2,8	4,8	19,0		-4,5	2,8	12,5
40	-5,0	3,8	15,0		-5,3	2,8	13,0	-0,8	8,0	25,8		- 3,3	4,3	15,8
50	-2,8	7,8	21,3		-3,5	5,8	17,5	1,0	12,3	29,8		0,5	7,3	22,0
60	0,3	13,3	30,3		-1,3	10,0	24,3	3,0	16,0	39,5		1,5	11,5	30,5
70	4,3	20,5	41,5		1,5	15,0	32,5

Таблица В.2 - Смешанная совокупность взрослого населения (старше 20 лет) экономически развитых стран (см. [14]) различного возраста и пола

	Возраст	Мужчина, %	Женщина, %
	20	9,1	8,8
	30	9,1	8,9
	40	9,2	9,3
	50	8,5	9,0
	60	6,2	7,0
	70+	5,8	9,1

В.3 Различия в количестве распознанных слов

Различия в характеристиках распознавания слов слушателями молодого и старшего возраста, являющимися носителями языка, определены для обеспечения возможности применения настоящего стандарта на международном уровне. В исследовании участвовали представители шести стран: Китая, Германии, Соединенных Штатов Америки, Кореи, Японии и Таиланда.

Тесты на распознавание слов составлены аналогично для всех языков. Слово, которое необходимо распознать (целевое слово), включено в следующее предложение, произнесенное на родном языке слушателя: "Следующее слово - целевое слово, запишите это". Более 20 слушателей молодого возраста (20 лет) и более 20 слушателей старшего возраста (старше 60 лет) участвовали в тестах на распознавание слов на родном языке. Все участники были отобраны случайным образом (смешанная группа) среди тех, кто не сообщал о проблемах со слухом. Спектр шума Хота (см.[11]) с уровнем звука в 50 дБ, корректированного по шкале А, использован в качестве маскирующего фонового шума. А-корректированные отношения сигнал-шум были установлены от минус 20 до 24 дБ с шагом в 4 дБ. Каждый участник исследований слышал 16 слов при каждом отношении сигнал-шум, произносимых мужским и женским голосом. Испытания проводились с помощью наушников или громкоговорителей.

Кривая, полученная по результатам испытаний для носителей японского языка молодого возраста, использована в качестве стандартной кривой. Показано, что подобные результаты дает и тестирование в аналогичных условиях молодых носителей английского языка. При этом кривая, полученная по результатам испытаний, такая же, как стандартная кривая. Как видно из формулы (В.1), функция, определяющая стандартную кривую, является психометрической функцией. Регрессионные кривые получают, варьируя максимальную оценку и разность , оценка которой составляет 50% m от . Крутизна функции s была фиксирована, s = 2,9 дБ. Среднеквадратическая ошибка модели составляет 0,34% от среднего количества распознанных слов для текстов на японском языке

, %.

(В.1)

Регрессионная кривая также получена для слушателей старшего возраста. Вычислена разность , характеризующая различия в характеристиках распознавания отдельных слов слушателями молодого и старшего возраста. Для каждого языка вычислено отношение значений для слушателей старшего возраста к значению для слушателей молодого возраста. Коэффициент корреляции для кривой регрессии и результатов измерений, вычисленный для каждого языка и пола говорящего, составил более чем 0,99.

Рисунок В.2 - Взаимосвязь количества распознанных слов и отношения сигнал-шум для групп слушателей молодого возраста и шести языков. Голос говорящего - мужской (слева), голос говорящего - женский (справа)

Рисунок В.3 - Взаимосвязь количества распознанных слов и отношения сигнал-шум для групп слушателей старшего возраста и шести языков. Голос говорящего - мужской (слева), голос говорящего - женский (справа)

В.4 Необходимые улучшения отношения сигнал-шум для слушателей старшего возраста

Разность , характеризующая различие в характеристиках распознавания отдельных слов между слушателями молодого и старшего возраста, представлена в таблице В.3.

Разность показывает необходимое улучшение отношения сигнал-шум для слушателей старшего возраста по сравнению со слушателями молодого возраста. Среднее отношение значения данной разницы, вычисленное для различных языков, для мужского и женского пола, составляет 3,3 дБ. Отмечается тенденция к тому, что разность для женского голоса превосходит разность для мужского голоса, что объясняется наличием более высоких частот у женских голосов и возрастным ухудшением слухового распознавания в более высоком спектре частоты звука. Вариации значений разности вызваны различиями в возрасте слушателей и их слуховыми способностями. Значения разности для среднего чистого тона между слушателями младшего и старшего возраста, измеренные для трех языков, дали следующие результаты: китайского - 19 дБ, тайского - 14 дБ и японского - 17 дБ.

Таблица В.3 - Разность значений y слушателей младшего и старшего возраста для шести языков

Язык	Разность значений у слушателей младшего и старшего возраста
	Мужской голос	Женский голос
Японский	3,9	4,4
Английский (американский)	3,8	3,6
Немецкий	2,1	2,4
Корейский	2,7	2,2
Китайский	5,1	6,1
Тайский	2,0	2,8