Psicoacústica

Prévia do material em texto

20 
UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL 
FÍSICA ACÚSTICA PARA FONOAUDIOLOGIA 
 Prof.: Moacyr Marranghello 
 
Acústica Fisiológica – Psicoacústica 
 
A diferença básica entre a Audiologia e a 
Psicoacústica reside na metodologia emprega-
da. A psicoacústica interessa-se por pequenas 
diferenças e efeitos sutis, podendo submeter 
os pacientes a inúmeros testes, horas a fio, 
para determinar a média dos resultados obti-
dos para um grande número de indivíduos, a 
fim de investigar estes efeitos. A audiologia, 
por outro lado, utiliza-se de testes simples, de 
rápida aplicação a um indivíduo em particular, 
a fim de determinar a natureza do distúrbio e o 
local da lesão na via auditiva. A diferença de 
abordagem, contudo, não impede o intercâm-
bio de idéias entre as duas disciplinas, o que 
efetivamente ocorreu, pois uma é à base da 
outra. 
 
Os testes audiométricos subjetivos utili-
zados na audiologia, com o intuito de medir a 
acuidade auditiva do indivíduo são chamados 
teste psicométricos ou psicoacústicos e só 
foram possíveis a partir de estudos psicoacús-
ticos, os quais, além outros aspectos, determi-
naram a área de sensibilidade do ouvido hu-
mano. 
 
Faixa de audição humana 
O ouvido humano não é igualmente sen-
sível para todas as freqüências e vários expe-
rimentos psicoacústicos foram realizados com 
o intuito de esclarecer as relações existentes 
entre as alterações nas propriedades físicas 
das vibrações sonoras e as correspondentes 
alterações subjetivas na sensação auditiva. 
Nestes experimentos foi determinada a faixa 
de audição humana, que compreendia a área 
de freqüência de 20 a 20 000 Hz, incluindo o 
limiar mínimo de detecção ou audibilidade, isto 
é, a mais fraca intensidade sonora capaz de 
impressionar o ouvido humano para um tom 
puro em 50% das vezes em que o estímulo 
sonoro é apresentado, tomando por base a 
freqüência de 1 000 Hz e a pressão sonora de 
referência de 20 µPa. Este valor de pressão 
determinou o estabelecimento do 0 dB NA (Ní-
vel de Audição). 
O procedimento foi empregado para as 
demais freqüência e foi construído um gráfico 
onde, na abcissa eram dispostas as freqüên-
cias e na ordenada os valores de pressão so-
nora. Neste mesmo gráfico foram, também, 
registrados os limiares de desconforto que, 
para um tom de 1 000 Hz, se encontra a 120 
dB e dor a 140 dB (Santos & Russo, 1993). 
 
Gráfico representando a faixa de audição humana 
 
A determinação do nível de audição 
A área de audibilidade ou o nível de au-
dição foi determinado para um grupo de indiví-
duos otologicamente normais, com idades va-
riando entre 18 e 25 anos, inicialmente para 
tons puros apresentados em campo livre e, 
posteriormente, com o uso de fones, no Labo-
ratório Nacional de Física, na Inglaterra. 
Pode se observar que a área da fala 
concentra energia na faixa de freqüências en-
tre 400 e 4 000 Hz, embora inclua freqüências 
mais baixas (área da freqüência fundamental) 
e mais altas (formantes de várias consoantes), 
iniciando, portanto, em torno de 100 Hz e indo 
até aproximadamente 8 000 Hz, com intensi-
dades variando de 40 a 65 dB NA. 
O audiômetro de tons puros foi projetado 
como um instrumento eletrônico de calibração 
 21 
de tal forma que a leitura zero para cada fre-
qüência correspondesse a um nível de audição 
médio para jovens adultos normais. 
Os valores de nível de pressão sonora 
eram, pois, diferentes para cada freqüência e a 
audiometria tonal mediria, por sua vez, o nú-
mero de dB em que o limiar do indivíduo se 
situasse com relação a cada valor médio. 
O resultado era anotado em um gráfico 
que horizontalizou os limiares de audibilidade – 
audiograma. Níveis de audição positivos re-
presentariam a pressão adicional necessária 
para ser ouvida por ouvidos menos sensíveis 
do que as médias da população foram coloca-
das para baixo para expressar a idéia de redu-
ção na sensibilidade auditiva, ao contrário dos 
gráficos físicos. 
No audiograma, as freqüências variam 
de 125 a 8 000 Hz em intensidade –que vã 
desde – 10 dB a 120 dB NA. 
A razão de existirem valores negativos (– 
5 dB e – 10 dB NA) justificou-se pelo fato de 
existirem indivíduos que ouviram valores de 
pressão sonora inferiores ao valor de referên-
cia, ou seja, 20 µPa, sendo sua audição consi-
derada como acima do normal. 
 
Audiogramas para ouvidos esquerdo e direito 
 
Se levarmos em consideração a variação 
individual, encontraremos o nível de sensação, 
ou seja, o zero audiométrico de cada indivíduo: 
é um valor subjetivo e depende do nível de 
audição individual. Se, por exemplo, imaginar-
mos três indivíduos com níveis de audição 
médios de 20, 40 e 60 dB, expostos a um som 
de 100 dB NA, seus respectivos níveis de sen-
sação serão 80, 60 e 40 dB NS, isto é, a dife-
rença entre o seu nível de audição e o estímu-
lo sonoro apresentado (Santos & Russo, 
1993). 
 
Aspectos Psicoacústicos da Percepção do 
Som 
Na percepção auditiva dos sons, em ge-
ral, desde puros ou complexo, periódicos ou 
aperiódicos, o ouvido necessita de algumas 
informações básicas, referentes a quatro as-
pectos: 
 
a) “Pitch”: Sensação subjetiva de freqüência. 
b) Duração: Tempo em segundos da vibração 
sonora. 
c) “Loudness”: Sensação subjetiva de intensi-
dade. 
d) Timbre: Qualidade fornecida pela combina-
ção harmônica do som, decorrente das ca-
racterísticas da fonte sonora que o produz. 
 
O atributo da sensação auditiva, em ter-
mos de que sons podem ser ordenados em 
uma escala musical ou de tonalidade, variando 
de graves a agudos, é denominado de sensa-
ção subjetiva de freqüência ou “pitch”. 
Pesquisas têm mostrado que o ouvido 
humano é notavelmente sensível às diferenças 
de freqüência, podendo detectar, na faixa de 
20 a 20 000 Hz, mudanças de freqüências da 
ordem de 1% (o intervalo entre uma nota mu-
sical branca e uma preta do piano é da ordem 
de 6%), dando-nos cerca de 1 000 intervalos 
discrimináveis nesta faixa (Boothroyd, 1986). 
A “pitch” está relacionada à taxa de repe-
tição da forma de onda de um som. Para um 
tom puro isto corresponde à sua freqüência e 
para uma onda complexa periódica correspon-
de à freqüência fundamental (Moore, 1989). 
Uma vez que é um atributo subjetivo, não pode 
ser medido diretamente, embora tenha sido 
criada uma unidade denominada sone para 
medir a sensação de freqüência. 
A duração está relaciona à habilidade em 
detectarmos diferenças nos estímulos sonoros 
em função do tempo. Podemos detectar dife-
renças de cerca de 10 milionésimos de segun-
do de intervalo de tempo entre os estímulos 
sonoros que atingem os nossos ouvidos, gra-
ças à audição estereofônica. Com apenas um 
ouvido podemos detectar mudanças temporais 
da ordem de 1 milionésimo de segundo, per-
 22 
cebendo a ordem de dois eventos sonoros 
distintos, separados por apenas 1/50 de se-
gundo (Boothroyd, 1986). 
A “loudness” é também uma impressão 
subjetiva, relacionada à intensidade de um 
som a partir de sua pressão, energia ou ampli-
tude. Em geral, podemos dizer que, quanto 
maior a amplitude de um som, mais intensa-
mente o ouvimos, embora não haja linearidade 
neste processo e variações existam, depen-
dendo da freqüência. Quando a pressão sono-
ra é reduzida, a “loudness” também decresce 
e, abaixo de certo nível de pressão, o som não 
é mais ouvido: A menor pressão sonora capaz 
de impressionar o ouvido humano é de 20 µPa 
para um tom de 1 000 Hz e podemos aumentá-
la um trilhão de vezes, até que atinjamos o 
limiar da dor (Starkey – “Basics of Audiology”, 
1988). 
A “loudness” é definida como sendo o a-
tributo da sensação auditiva em Termos de 
quais sons podem ser ordenados em uma es-
cala que varia de fraco a forte (Moore, 1989). 
Nossa sensibilidade auditiva para mudanças 
na intensidade sonoraé menos precisa do que 
para as de freqüência. Precisamos de pelo 
menos 1 dB de intervalo para percebermos 
diferenças na intensidade, o que corresponde 
a uma mudança de 10%, dando-nos, na faixa 
audível, cerca de 100 intervalos discrimináveis 
entre o limiar de audibilidade e o de desconfor-
to (Broothroyd, 1986). A unidade de medida da 
“loudness” é o fone, que eqüivale à sensação 
de intensidade em dB, produzida para um tom 
de 1 000 Hz a partir das curvas de igual audibi-
lidade ou isofônicas, determinadas em experi-
ências realizadas por Fletcher e Munson (Gon-
zales, 1980). 
A fim de responder à questão: “Quantas 
vezes um som é mais audível do que o ou-
tro?”, foi decidido que o nível correspondente a 
1 sone seria igual a 40 fones, com base no 
conhecimento de que a cada aumento ou di-
minuição do nível de audibilidade de um som 
em 10 fones corresponde ao dobro ou à meta-
de da audibilidade, sendo possível, assim, de-
terminar a associação entre essas duas unida-
des (Gonzales, 1980). 
 
Curvas de igual audibilidade ou isofônicas (Fletcher & Munson) 
 
O timbre, como vimos, é o que torna 
possível a distinção entre a mesma nota musi-
cal, executada em instrumentos diferentes, e 
depende da qualidade e da quantidade de 
harmônicos presentes na onda sonora com-
plexa. Sendo também uma impressão subjeti-
va, não pode ser medido diretamente e é sabi-
do que o timbre de um som pode ser alterado 
por mudanças na intensidade e/ou no número 
dos seus componentes harmônicos, ou seja, 
alterações no modelo sonoro. O timbre está 
diretamente relacionado com nossa habilidade 
de analisar freqüências e depende das várias 
combinações de freqüências e intensidades no 
modelo físico da estimulação acústica (Davis, 
1970). 
 
Relação entre “Pitch” e Freqüência, “Loud-
ness” e Intensidade. 
Existem relações interessantes entre es-
tes atributos físicos mensuráveis da onda so-
nora e a sensação que eles produzem em 
nossos ouvidos. 
Entre freqüência e “pitch” a relação pode 
ser entendida a partir do seguinte experimento: 
apresentamos a um indivíduo um tom de 1 000 
Hz e pedimos que ele procure um tom que lhe 
pareça duas vezes mais grave ou duas vezes 
mais agudo do que o tom apresentado, através 
de um gerador de freqüências. A princípio, é 
esperado que o tom escolhido tenha a fre-
qüência de 500 ou de 2 000 Hz, respectiva-
 23 
mente. Todavia, foi descoberto que esta rela-
ção linear entre “pitch” e freqüência existe so-
mente na faixa compreendida entre 125 e 2 
000 Hz, não sendo válida para tons situados 
fora dela. Neste experimento, por mais que 
possa haver problema do indivíduo não haver 
compreendido bem o que significa duas vezes 
mais grave ou agudo, sua confiabilidade reside 
no fato de que ele foi realizado com um núme-
ro muito grande de indivíduos, sendo a con-
cordância entre os resultados surpreendente-
mente boa. É exatamente neste fato que resi-
de à confiabilidade dos testes psicométricos 
(Starkey – “Basics of Audiology”, 1988). 
Na relação entre “loudness” e intensida-
de os teste psicométricos mostram que, nova-
mente, não há linearidade entre ambas. 
Experimentos psicométricos realizados 
com diversos indivíduos, solicitando a cada um 
deles que, do mesmo modo que no experimen-
to anterior, procurassem ajustar um tom que 
fosse duas vezes mais intenso do que o outro 
tomando como referência, revelaram que so-
mente numa pequena faixa de intensidade, 
entre 30 e 60 dB, a “loudness” é proporcional à 
intensidade sonora. 
Isto acontece porque esta faixa inclui os 
valores médios de intensidade sonora para a 
fala (50 – 60 dB) e é, portanto, permitido afir-
mar que, quando alguém fala duas vezes mais 
forte, o nível de pressão sonora aumenta em 6 
dB. 
 
Padrões de Calibração para Audiômetros 
Desde 1922, quando Fowler e Wegel, 
descreveram o primeiro audiômetro eletrônico, 
estes instrumentos vem sofrendo modificações 
significativas ao longo do tempo. As diversa 
instituições existente ao redor do mundo como 
a “American Standard Association” (ASA), “In-
ternational Organization for Standardization” 
(ISO) e a “American National Standards Institu-
te” (ANSI) – antiga ASA –, estabeleceram pa-
drões de calibração diferenciados para os ins-
trumentos utilizados. 
Portanto, ao se anotar no audiograma os 
níveis de audição de um indivíduo é importante 
especificar o padrão de calibração ao qual o 
audiômetro foi submetido, uma vez que os 
valores de referência para o 0 dB diferem de 
padrão para padrão. 
 
Valores obtidos para o 0 dB (NA) audiométrico, segundo o padrão ASA - 51. 
Freqüência (Hz) 125 250 500 1000 2000 3000 4000 6000 8000 
Intensidade (dB) 54,5 39,5 25,0 16,5 17,0 16,0 15,0 17,5 21,0 
 
Valores de conversão (a serem somados) do padrão ASA – 51 para ISSO – 64 
Freqüência (Hz) 125 250 500 1000 2000 3000 4000 6000 8000 
Intensidade (dB) 9 15 10 10 8,5 8,5 6 9,5 11,5 
 
Valores obtidos para o 0 dB audiométrico nos padrões de calibração ASA – 51, ISSO – 64 e ANSI – 69. 
Freqüência (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 8000 
ASA – 51 51,8 39,5 24,1 17,2 18,0 14,3 26,8 
ISO - 64 42,8 24,5 10,1 7,2 9,5 8,3 15,3 ntensidade (dB) 
ANSI - 69 45,0 25,5 11,5 7,0 9,0 9,5 13,0 
Padrões de calibração para audiômetros 
 
As Diferenças apenas perceptíveis 
Numa experiência realizada há muitos 
anos, um pesquisador fez vibrar a haste de um 
diapasão afinado na nota dó central a poucos 
metros do ouvido de uma boa cantora e pediu-
lhe que a reproduzisse com sua voz. Em se-
guida o pesquisador aproximou o mesmo dia-
pasão a poucos centímetros do ouvido da can-
tora e pediu que esta repetisse a nota. Para a 
cantora, a nota passara a ser consideravel-
 24 
mente mais intensa e mais grave, o que não 
seria possível uma vez que se tratava do 
mesmo diapasão, mas sua voz reproduziu uma 
nota mais grave do que a primeira. Neste caso 
a sensação de freqüência da cantora foi alte-
rada pela sensação de intensidade. 
Exatamente para tentar explicar fenôme-
nos como estes a Psicoacústica foi criada. 
Fechner, físico e filósofo alemão, após muita 
meditação a respeito do assunto, propõe a 
existência de uma lei matemática pela qual 
julgava poder medir a sensação causada por 
qualquer estímulo, denominando-a “lei de We-
ber”, em homenagem ao filósofo alemão E. H. 
Weber, cujo enunciado é: “o indivíduo ao rece-
ber um estímulo, a sensação não é diretamen-
te proporcional a ele, mas ao seu logaritmo”. 
Esta lei poderia ser aplicada a qualquer 
estímulo e a qualquer sensação, não somente 
a som e audição. Até hoje esta lei é discutida 
nos meios científicos, pois se trata de uma 
perspectiva matemática para medirmos sensa-
ções humanas.