Szinuszokat hallgatni baromi unalmas, ezért egy zenei hangfelvétellel való kísérletezésre csábítalak. Ehhez nagyon koncentrálnod kell majd, hiszen minden pszichoakusztikai kísérlet nagyfokú együttműködést igényel. Sajnos, parányi hangsugárzókkal a kísérlet nem végezhető el, s minél jobb a számítógéphez csatlakozó hangrendszered, annál több jelenséget figyelhetsz majd meg. De legalább valami ilyen legyen a cucc:

A hangszínszabályzókat – ha vannak – tekerd középállásba! Hogy kipróbáld, elég jó-e a rendszer, kapsz egy-egy mély és magas szinuszt. Még ne állíts be nagy hangosságot! Ha mindkét szinuszt jól hallod, a rendszer alkalmas a kísérletre.

Most egy kis rózsazajt kapsz, hogy be tudd állítani a kezdeti hangosságot! Ez jó hangos legyen, de azért ne kergesd el a szomszédokat!

Induljon hát a nóta; lejátszás közben ne nyúlj semmihez!

Nos, mi mindent hallhattál? Elsőként persze azt, hogy a szám egyre jobban halkult. Persze, hiszen a hangerő – a nótából adódó pici ingadozásokkal – egyenletesen csökkent.

Hallhattad azt is, hogy miközben csökkent a hangerő, a hangszín is megváltozott. Először csak a mélyekből lett kevesebb, aztán a magasakból is. Kifakult, elvékonyodott a hang. Ez az oka annak, hogy általában az tűnik szebbnek, amit hangosabban hallgatunk.

Végül, ha szerencséd volt, és nagyon figyeltél, azt is tapasztalhattad, hogy noha folyamatosan halkult a zene, de közel sem egyenletesen. Kezdetben sokáig picit halkult, aztán hirtelen csökkent a hangosság. Ismét picit halkult egy darabig, és megint volt egy lépcső. Három-négy hangosság-ugrást lehetett észrevenni. Ebből az következik, hogy a hangerő és a hangosság között fura kapcsolat van.

Valójában ez a három jelenség jellemzi alapvetően a fizikai hangerő és a szubjektív hangosság közötti összefüggéseket. Pedig igazán egyszerű kísérletet hajtottunk végre.

Ideje hát visszatérni a tudomány világába!

A hangok észlelt hangosságának megállapítására az egyik leggyakrabban alkalmazott módszer a közvetlen nagyságbecslés. Ennek egyik változatában különböző hangosságú hangokat adnak a kísérleti személyeknek, és arra kérik őket, hogy rendeljenek számokat ezekhez a hangokhoz aszerint, hogy milyen hangosnak hallják őket. Vagyis, ha például egy 80 dBSPL-es hangot 10-zel jelöltek, akkor csak az a lényeges, hogy egy ennél hangosabb hang 10-nél nagyobb értéket, egy halkabb hang pedig 10-nél kisebbet kapjon.

A másik változatban az áldozatoknak az a dolguk, hogy egy hang hangerejét úgy állítsák be, hogy az megfeleljen egy előre meghatározott másik hang hangosságának, illetve egy annál bizonyos mennyiséggel hangosabb szintnek.

Eredményként egy olyan általános összefüggést kapunk a hang intenzitása és az észlelt hangosság között, amely szerint a hangosság a hangerővel együtt, de annál lassabban növekszik. Ez a Stevens-elvnek felel meg, ha még emlékszel rá.

Stevens bevezetett egy mértékegységet is a hangosság mérésére. Ez az egység a son.

1 son egy 1 kHz frekvenciájú, 40 dBSPL szintű hang hangosságát jelöli.

Az értékét úgy választották meg, hogy az 1 son különbség a hangerő megduplázódásának feleljen meg, 10 dBSPL-es ugrásokkal. Például egy 2 son hangosságú, 1 kHz-es hang kétszer olyan hangos, mint az 1 sonos hang, és a 2 son hangosságú hanghoz tartozó hangerő szint 50 dBSPL. A 4 son hangosságú hanghoz 60 dBSP, a 8 sonhoz 70 dBSPL tartozik, de csak 1 kHz-en. A son-skála nagy előnye, hogy ha két son-értéket összeadunk, akkor (megközelítőleg) valóban az eredő hangosságot kapjuk meg.

A hangok hangosságának és intenzitásának összefüggését Stevens vizsgálata óta sokan alátámasztották. Több kritika is felmerült az eredményekkel kapcsolatban. Ezek elsősorban arra vonatkoztak, hogy a mérés során több torzító hatás is felléphetett.

Általános tapasztalata a vizsgálatoknak az is, hogy rendkívül nagy egyéni változatosság tapasztalható az eredményekben: egy-egy személyt vizsgálva sem feltétlenül kapjuk meg a Stevens-féle „ideális” összefüggést, azt valójában csak nagyon sok személy átlaga adja ki. Ez azért gond, mert így a son-skála gyakorlati alkalmazása eléggé kétséges. A mért adatok 1 son alatt már eltérnek a Stevens törvénytől, ami azt jelenti, hogy fülünk az egészen halk hangok azonos intenzitásváltozásait erősebb hangosságváltozásoknak hallja.

Van azonban egy másik módszer is a hangosságszintek mérésére. Ez olyannyira bejött, hogy az eredményét szabványosították; a legutóbbi változatot 2003-ban fogadta el az ISO nevű nemzetközi szervezet.

A kísérlet alanynak az a feladata, hogy állítsa be egy 1 kHz-es hang hangosságát úgy, hogy az ugyanolyan hangos legyen, mint a tesztinger. A hangokat felváltva adják a fülébe, és minden esetben az a személy dolga, hogy az 1 kHz-es hang hangerejét változtatva, azt a teszthanghoz hasonlóvá tegye.

Azt a hangerőszintet, amelyen az 1 kHz-es hang a teszthanggal megegyezően észlelt hangosságú, a teszthang hangossági szintjének nevezzük, és egy speciális mértékegységben, a phonban mérjük.

Az 1 kHz-es hang hangossági szintje megfelel a dBSPL-ben mért hangerő szintjének. Például egy 10 dBSPL hangerejű 1 kHz-es frekvenciájú hang 10 phon hangossági szintnek felel meg. Csakis 1 kHz-en igaz, hogy a dBSPL és a phon-érték ugyanaz.

Minden más frekvenciájú hang, amely szubjektív hangosságát tekintve megegyezik a 10 dBSPL hangerőszintű 1 kHz-es hanggal, szintén 10 phonos lesz, függetlenül attól, hogy pontosan hány dBSPL hangerővel szólal meg.

Ha ezt az eljárást megismételjük sok eltérő frekvenciájú hanggal, akkor egy egyenlő hangosságú görbét, szintvonalat kapunk. Az egyik ilyen szintvonal éppen a hallásküszöb. A hallásküszöb fölött pedig akárhány szintvonalat fölvehetünk.

Ha sok ilyen görbét veszünk föl, akkor kapjuk az egyenlő hangosságú szintvonalakat. Lássuk hát, miről árulkodik ez a görbesereg!

A derékszögű koordináta rendszer vízszintes tengelye logaritmikus skálán tünteti föl az ember hallástartományának frekvencia készletét. Alatta kiegészítésként a muzsikusok számára érzékletesebb zenei skála látható. A függőleges tengelyen a hangnyomás szintek szerepelnek dBSPL-ben ( az SPL-t gyakran nem írják ki). Mellette a hangnyomás és hangintenzitás értékek is leolvashatók. A kiegészítések csak segítségként vannak ott, miként a beszédtartomány jelölése is.

Erre az ábrára a sonban mért hangosságokat és a phonban mért hangosságszinteket is ráírták. A sont általában nem szokták feltüntetni.

Egy-egy szintvonalat egyszerűen úgy értelmezhetünk, hogy az azon fekvő, különböző frekvenciájú hangokat azonos hangosságúnak észleljük. Olyan ez, mint amikor egy térképen az egyenlő magasságú pontokat kötjük össze. Az ugyanazon görbén levő hangok phon- és son-értéke megegyezik a görbe minden pontján, a hangerő dBSPL értéke azonban frekvenciafüggő. Vagyis igazolódott az a sejtésünk, hogy a hallórendszerünk frekvenciamenete nem egyenletes, minden hangerőn lineáris torzítása van.