Пилотное исследование проблем и эффективности двух имитаций потери слуха

Почему важно моделировать потерю слуха

Многие из нас знают друга или родственника, которому трудно следить за беседой, особенно в шумных местах. Тем не менее людям с нормальным слухом трудно по-настоящему понять, как это звучит, и не всегда практично привлекать большое количество людей с потерей слуха для каждого эксперимента. В этом исследовании изучают, могут ли компьютерные симуляции потери слуха надежно «подделать» такой опыт для слушателей с нормальным слухом, чтобы исследователи и звукоинженеры могли проверять идеи, проектировать более доступные медиа и лучше понимать, как звучит жизнь при нарушенном слухе.

Два цифровых аналога повреждённых ушей

Исследователи сосредоточились на двух программных инструментах, работающих в реальном времени как студийные аудиоэффекты: плагин QMUL и набор инструментов 3D Tune-In (3DTI) Toolkit. Оба направлены на имитацию четырёх распространённых эффектов сенсоневральной потери слуха: ослабление слышимости тихих звуков, слишком быстрое увеличение громкости после достижения порога слышимости, размытие тональных и частотных деталей и искажение временной информации. Плагин QMUL рассчитан на простоту и интуитивность для звукорежиссёров и содержит небольшой набор пресетов. Инструментарий 3DTI более гибок: он принимает реальные данные аудиометрии человека и предлагает гораздо больше настроек, включая привязку к 3D-пространственному звуку.

Аудирование с реальной и симулированной потерей

Чтобы оценить работоспособность этих инструментов, команда провела пилотное слушательское исследование. Два добровольца с лёгкой‑до‑умеренной высокочастотной потерей слуха сначала прошли стандартные тесты слуха и ряд тщательно подобранных задач. Эти задания измеряли, какой минимальный по длительности молчаливый промежуток в шуме они могли обнаружить, насколько хорошо они выделяют тон, спрятанный в «с вырезом» шуме, как воспринимается громкость тонов на разных уровнях и насколько хорошо они понимают речь на фоне шума. Затем исследователи настроили симуляции QMUL и 3DTI, чтобы имитировать слух каждого из этих двух участников. Одиннадцать человек с нормальным слухом прослушали материалы в наушниках при включённых симуляциях в реальном времени и выполнили тот же набор задач.

Где симуляции попадают в цель

Лучше всего симуляции воспроизводили проблемы, связанные с частотной обработкой — то, как при потере слуха звуки теряют чёткость по высоте тона. В тесте с тоном в шуме оба инструмента дали уровни маскирования и смоделированные «аудиторные фильтры», которые в общих чертах соответствовали показателям реальных слушателей; часто симуляция 3DTI была немного ближе. В вопросе восприятия громкости результаты были смешанными, но обнадёживающими. Связь между реальным уровнем звука и воспринятой громкостью можно описать стандартным психофизическим законом — степенным законом Стивенса. Для одного из двух участников с потерей слуха обе симуляции достаточно хорошо захватили необычно быстрое нарастание громкости: модель 3DTI приблизилась к измеренной кривой этого слушателя примерно на 10 процентов.

Где цифровые уши всё ещё уступают

Другие аспекты было значительно труднее имитировать. В задаче обнаружения паузы пороги сильно варьировались между участниками, использовавшими симуляции, и ни один из инструментов не смог воспроизвести крайне плохое временное разрешение одного слушателя, чья способность обнаруживать паузы была намного хуже, чем типичные значения в литературе. Тест понимания речи в шуме выявил ещё более серьёзную проблему: почти все участники с нормальным слухом, прослушивавшие материал через симуляции, показали худшие результаты, чем реальные слушатели с потерей слуха. Люди, живущие с потерей слуха, по‑видимому, со временем приспосабливаются, учась использовать доступные сигналы и, возможно, применяя когнитивные стратегии. Напротив, внезапный искусственный «фильтр», наложенный на нормальный слух, не даёт такой долгосрочной адаптации.

Что это означает для будущих инструментов

В целом это небольшое пилотное исследование показывает, что современные симуляции потери слуха способны достаточно правдоподобно воспроизводить восприятие громкости и частотное размытие звуков, по крайней мере для некоторых людей. Однако им всё ещё трудно передать временные дефекты и реальную сложность понимания речи в шумной обстановке. Работа также подчёркивает практические препятствия: как набрать достаточное количество людей с конкретными типами потери слуха, как выбирать дизайн тестов с учётом их удобства, и как сбалансировать сложность модели с потребностью в быстром и удобном программном обеспечении. Авторы утверждают, что нужны более настраиваемые симуляции, протестированные на больших и более разнообразных группах реальных слушателей с потерей слуха, прежде чем такие инструменты смогут надёжно заменить добровольцев. Даже так подход, продемонстрированный здесь, даёт конкретный путь к разработке лучших цифровых «тестовых ушей», которые будут направлять создание будущих слуховых аппаратов, доступных медиа и просвещение общественности.

Цитирование: Mourgela, A., Picinali, L. & Vicente, T. A pilot study to assess the challenges and efficacy of two hearing loss simulations. npj Acoust. 2, 9 (2026). https://doi.org/10.1038/s44384-026-00042-z

Ключевые слова: имитация потери слуха, психоакустика, речь в шуме, аудиоплагины, исследования слуха