ГОСТ Р ИСО 28961-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Акустика. Статистическое распределение порогов слышимости людей с нормальным слухом в возрасте от 18 до 25 лет при прослушивании в условиях свободного звукового поля
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 11.11.2014 № 1548-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 1 декабря 2015 года.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 ноября 2014 г. № 1548-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СТАТИСТИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРОГОВ СЛЫШИМОСТИ ЛЮДЕЙ С НОРМАЛЬНЫМ СЛУХОМ В ВОЗРАСТЕ ОТ 18 ДО 25 ЛЕТ ПРИ ПРОСЛУШИВАНИИ В УСЛОВИЯХ СВОБОДНОГО ЗВУКОВОГО ПОЛЯ
Acoustics. Statistical distribution of hearing thresholds of otologically normal persons in the age range from 18 years to 25 years under free-field listening conditions
ISO 28961:2012 Acoustics — Statistical distribution of hearing thresholds of otologically normal persons in the age range from 18 years to 25 years under free-field listening conditions (IDT)
Дата введения 1 декабря 2015 года
Предисловие
1. ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 358 «Акустика»
3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 ноября 2014 г. № 1548-ст
4. Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 28961:2012 «Акустика. Статистическое распределение порогов слышимости людей с нормальным слухом в возрасте от 18 до 25 лет при прослушивании в условиях свободного звукового поля» (ISO 28961:2012 «Acoustics — Statistical distribution of hearing thresholds of otologically normal persons in the age range from 18 years to 25 years under free-field listening conditions»).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1. Область применения
Настоящий стандарт содержит описательную статистику, процентили распределения порога слышимости, среднее значение которого является опорным пороговым значением, установленным в ISO 226 и ISO 389-7. Среднее значение и процентили порогов слышимости установлены при следующих условиях:
a) звуковое поле при отсутствии испытуемого образовано свободно распространяющейся плоской волной (свободное поле);
b) источник звука находится прямо перед испытуемым (фронтальное падение);
c) звуковые сигналы являются чистыми (синусоидальными) тонами;
d) уровень звукового давления измеряют в точке расположения центра головы испытуемого, но при его отсутствии;
e) прослушивание является бинауральным;
f) испытуемыми являются люди с нормальным слухом в возрасте от 18 до 25 лет включительно.
Примечание 1 — x-% порог есть значение порога слышимости, ниже которого находятся индивидуальные пороги слышимости x% всех людей.
Примечание 2 — Применимость процентилей и значений параметров, установленных настоящим стандартом, при прослушивании в условиях диффузного поля не проверялась. Предполагается, что данные величины будут применимы в этих условиях для частот от 20 до 250 Гц, когда различие в пороговых значениях при прослушивании в свободном и диффузном полях отсутствуют, как это установлено в ИСО 389-7:2005 (таблица 1).
Значения процентилей приведены для стандартных третьоктавных по ИСО 266 и некоторых промежуточных частот от 20 до 16000 Гц.
Процентили применимы для оценки слуха индивида при указанных выше условиях относительно распределения порогов слышимости. Процентили могут также быть использованы для оценки слышимости слабого шума вблизи порога слышимости.
Примечание 3 — Примеры применения распределения порога слышимости к оценке шума можно найти в ИСО 7779:2010 (приложение D).
2. Нормативные ссылки
Следующие ссылочные стандарты является обязательными для применения настоящего стандарта. Датированные ссылки применимы только к указанной редакции стандарта. Недатированную ссылку относят к последней редакции ссылочного стандарта, включая его изменения.
ИСО 226:2003 Акустика. Стандартные кривые равной громкости (ISO 226:2003, Acoustics — Normal equal-loudness-level contours)
ИСО 266 Акустика. Предпочтительные частоты (ISO 266, Acoustics — Preferred frequencies)
ИСО 389-7:2005 Акустика. Опорный нуль для калибровки аудиометрической аппаратуры. Часть 7. Опорный порог слышимости при прослушивании в условиях свободного и диффузного звуковых полей (ISO 389-7:2005, Acoustics — Reference zero for the calibration of audiometric equipment — Part 7: Reference threshold of hearing under free-field and diffuse-field listening conditions)
3. Расчет процентилей распределения порога слышимости
3.1 Общие положения
Распределение порога слышимости для частот f ниже 10 000 Гц должно быть аппроксимировано распределением Гаусса, имеющим среднее значение Tf и среднеквадратичное отклонение \sigma_{f} . Используя Tf и \sigma_{f} , можно рассчитать любую процентиль распределения как указано в 3.2.
Процентили для частоты 10000 Гц и более высоких частот вычисляют аналогично (см. 3.3). Однако предварительно следует выполнить такое преобразование переменных, чтобы в новых переменных распределение порога слышимости могло быть аппроксимировано распределением Гаусса.
Для обоих диапазонов частот среднее значение распределения должно быть преобразовано к стандартному пороговому значению в свободном поле Tf, дБ, установленному в ИСО 226 и ИСО 389-7.
Примеры расчета приведены в приложении A. Статистическое распределение порога слышимости, рассчитанное указанными методами, представлено в табличной и графической формах в приложении B.
3.2 Распределение порога слышимости на частотах ниже 10000 Гц
Процентиль Px,f, дБ, уровня x% (x-процентиль) распределения порога слышимости (относительно 20 мкПа) на частотах ниже 10000 Гц может быть вычислен по формуле
P_{x,f} = T_{f} + z_{x}\sigma_{f} , (1)
где zx — процентиль стандартного (с нулевым средним значением и единичной дисперсией) распределения Гаусса, соответствующий x-процентилю.
Значения zx представлены в приложении C. Среднеквадратичное отклонение \sigma_{f} распределения порога слышимости на частотах ниже 10000 Гц представлено в таблице 1. Приведенные значения являются результатом всестороннего статистического анализа. Избыточная точность приведенных величин необходима только для обеспечения расчетов.
Примечание - Из-за неопределенности экспериментальных данных, на которых базируется настоящий стандарт, неопределенность Px,f возрастает при оценке порога слышимости по мере приближения x к 0 или 100.
Среднеквадратичное отклонение распределения порога слышимости \sigma_{f} для частот f, не превышающих 10000 Гц
3.3 Распределение порога слышимости на частоте 10000 Гц и более высоких частотах
Распределение порога слышимости на частоте 10000 Гц и более высоких частотах должно быть аппроксимировано распределением Гаусса после преобразования порога на каждой частоте в соответствии со следующей степенной зависимостью:
u' = (u - \alpha_{f})^{\beta_{f}} , (2)
где u — распределение порога на частоте f, дБ (относительно 20 кПа);
\alpha_{f} — параметр, определяющий начало координат степенной зависимости;
\beta_{f} — показатель степени.
Параметры \alpha_{f} и \beta_{f} представлены в таблице 2. Приведенные значения являются результатом всестороннего статистического анализа. Избыточная точность приведенных величин необходима только для обеспечения расчетов.
Штрихованные переменные относятся к величинам, преобразованным постепенной зависимости.
Параметры для расчета процентилей порога слышимости на частоте 10000 Гц и на более высоких частотах
Процентиль P_{x}\prime_{,f} распределения порога слышимости определяют по формуле
P_{x}\prime_{,f} = T_{f}\prime + z_{x}\sigma\prime_{f} , (3)
где T_{f}\prime — среднее значение распределения порога слышимости на данной частоте, установленное ИСО 226 и ИСО 389-7;
\sigma\prime_{f} — среднеквадратичное отклонение распределения порога слышимости на частоте 10000 Гц и на более высоких частотах.
Обе величины также представлены в таблице 2.
Чтобы определить процентиль Px,f, дБ, уровня x% распределения порога слышимости (относительно 20 мкПа) следует воспользоваться обратной по отношению к (2) зависимостью:
P_{x,f} = exp(\frac{lnP_{x}\prime_{,f}}{\beta_{f}}) + \alpha_{f} . (4)
Примечание - Из-за неопределенности экспериментальных данных, на которых базируется настоящий стандарт, неопределенность Px,f возрастает при оценке порога слышимости по мере приближения x к 0 или 100.
Процентиль уровня 10% порога слышимости людей с нормальным слухом на аудиометрической частоте 1000 Гц рассчитывают следующим образом.
Шаг 1: Из таблицы 1 для f = 1000 Гц находят \sigma_{1000} = 4,29\text{дБ} .
Шаг 2: Из таблицы C.1 для x = 10 имеют zx = -1,282.
Шаг 3: Следуя ИСО 226:2003 (таблица 1) и ИСО 389-7:2005 (таблица 1) для f = 1000 Гц находят T1000 = 2,4 дБ.
Шаг 4: Подставляя в формулу (1) T1000 = 2,4 дБ, zx = -1,282, \sigma_{1000} = 4,29\text{дБ} , получают P10,1000 = -3,1 дБ.
Шаг 5: Результат округляют до ближайшего целого, т.е. — 3 дБ.
Процентиль уровня 75% порога слышимости людей с нормальным слухом на аудиометрической частоте 12500 Гц рассчитывают следующим образом.
Шаг 1: Из таблицы 2 для f = 12500 Гц находят \alpha_{125000} = - 2,219 , \beta_{125000} = 0,3849 , \sigma'_{12500} = 0,6215\text{дБ} и T_{1}\prime_{2500} = 2,800 .
Шаг 2: Из таблицы C.1 для x = 75 имеют zx = 0,6745.
Шаг 3: Подставляя в формулу (3) T_{1}\prime_{2500} = 2,800 , \sigma'_{12500} = 0,6215 , получают P_{7}\prime_{5,125000} = 3,219 .
Шаг 4: Подставляя в формулу (4) P_{7}\prime_{5,125000} = 3,219 ..., \alpha_{125000} = - 2,219 , \beta_{125000} = 0,3849 , получают P75,12500 = 18,6 дБ.
Шаг 5: Результат округляют до ближайшего целого, т.е. 19 дБ.
ПРОЦЕНТИЛИ СТАТИСТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВ СЛЫШИМОСТИ ЛЮДЕЙ С НОРМАЛЬНЫМ СЛУХОМ В ВОЗРАСТЕ ОТ 18 ДО 25 ЛЕТ ВКЛЮЧИТЕЛЬНО
Процентили Px,f уровня x% распределения порога слышимости в зависимости от частоты f
f — частота, в логарифмическом масштабе для f < 10000 Гц и в линейном масштабе для f >= 10000 Гц; Lp — уровень звукового давления
Кривые сверху вниз соответствуют процентилям P99 (пунктирная), P95, P90, P75, P50 (полужирная), P25, P10, P5 и P1 (пунктирная)
Примечание - Процентили P99 и P1 находятся на хвостах распределения порога слышимости и, следовательно, их оценка имеет значительную неопределенность из-за неопределенности экспериментальных данных, на которых основывается настоящий стандарт. Данные кривые приведены для информации.
Рисунок B.1 — Кривые процентилей распределения порога слышимости
ПРОЦЕНТИЛИ СТАНДАРТНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГАУССА
Процентили zx стандартного распределения Гаусса, соответствующие процентилям уровня x
| x | zx |
|---|---|
| 1 | 2,326 |
| 5 | 1,645 |
| 10 | 1,282 |
| 20 | 0,841 6 |
| 25 | 0,674 5 |
| 30 | 0,524 4 |
| 40 | 0,253 3 |
| 50 | 0,000 0 |
| 60 | 0,253 3 |
| 70 | 0,524 4 |
| 75 | 0,674 5 |
| 80 | 0,841 6 |
| 90 | 1,282 |
| 95 | 1,645 |
| 99 | 2,326 |
КОММЕНТАРИИ К ВЫВОДУ СТАТИСТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТАНДАРТНОГО ПОРОГА СЛЫШИМОСТИ
D.1. Форма статистического распределения порога слышимости на частотах ниже 10000 Гц
Статистический анализ эмпирических данных порога слышимости показывает, что форму нормального распределения порога слышимости на частотах ниже 10000 Гц можно аппроксимировать распределением Гаусса (см. [2] - [4]).
Стандартное отклонение распределения изменяется в зависимости от частоты, как указано в таблице 1.
D.2. Форма распределения порога слышимости при 10000 Гц и на более высоких частотах
Отклонение распределения порога слышимости от распределения Гаусса становится очевидным при 10000 Гц и на более высоких частотах. Распределение имеет длинный хвост в направлении более высоких значений уровня звукового давления (см. [5]).
Соответствие с распределением Гаусса улучшается посредством преобразования пороговых значений на каждой частоте по закону степенной зависимости. После такого преобразования распределение порога слышимости можно считать распределением Гаусса.
Стандартное отклонение распределения порога слышимости изменяется в зависимости от частоты, как указано в таблице 2.
D.3. Исследования стандартных пороговых уровней слышимости для определения их статистического распределения
Для проверки нормальности распределения порогов слышимости и оценки стандартных отклонений были использованы данные, представленные в научных публикациях и других источниках.
Результаты исследований [6] - [14] стандартного порога слышимости при прослушивании в условиях свободного поля легли в основу ИСО 226 и ИСО 389-7. Эти девять источников были отобраны среди других, поскольку они предоставляют статистику изменчивости пороговых величин, что позволяет сделать оценку стандартного отклонения.
Данные других работ [2], [15] - [20], не упоминаются в ИСО 226 и ИСО 389-7, но были получены в условиях измерений, сопоставимых с использованными для установления стандартных величин (см. [21]).
Результаты исследований [2] и [15] - [20] были учтены с целью компенсации недостатка данных о пороговых уровнях при самых низких и самых высоких частотах и, следовательно, для повышения точности оценивания индивидуальной изменчивости пороговых значений.
Стандартные отклонения распределения порогов слышимости в таблицах 1 и 2 были рассчитаны посредством объединения данных, приведенных в указанных выше источниках. Подробное описание метода расчета представлено в работах [2] - [5].
СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ НАЦИОНАЛЬНЫМ СТАНДАРТАМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (И ДЕЙСТВУЮЩИМ В ЭТОМ КАЧЕСТВЕ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫМ СТАНДАРТАМ)
Библиография
<*> С некоторыми дополнительными требованиями позднее введен в качестве ИСО 389-9 «Акустика. Опорный нуль для калибровки аудиометрической аппаратуры. Часть 9. Рекомендуемые условия испытаний по определению опорных пороговых уровней прослушивания».