Потери слуха у музыкантов и звукорежиссеров – проблема XXI века

Автор: Ирина Алдошина

Слуховая система человека – чрезвычайно сложный и тонкий аппарат, приспособленный в основном для восприятия тихих звуков (порог слуха составляет 0,00002 Па). Обрушившаяся на нее лавина громких звуков, появившихся в результате технического прогресса в ХХ-ХХI веках (рок-музыка, мощные системы звукоусиления и т.д.), неизбежно привела в технически развитых странах к постепенному ухудшению слуха, особенно у молодого поколения, как у слушателей, так и у профессионалов – музыкантов, звукорежиссеров и др. Так, например, проведенные недавно исследования порогов слуха у студентов Мюнхенского университета показали, что практически у 100% студентов имеются отклонения от стандартных порогов. Явление это стало уже настолько распространенным, что вызывает тревогу у специалистов разных стран.

На 120 конгрессе AES в Париже был проведен специальный семинар на тему «Потери слуха – причины, превентивные измерения и эффекты у слушателей и профессионалов аудио».

Основные проблемы, обсуждаемые на этом семинаре, представляют всеобщий интерес, поэтому постараюсь рассказать о них в данной статье.

Несмотря на то что слуховой аппарат человека представляет собой уникальный и совершенный механизм, возможности его ограничены при восприятии таких параметров, как звуковое давление, частота, временные интервалы и пр.

Для характеристики его возможностей используется понятие абсолютных и дифференциальных (JND) порогов слуха: первые представляют собой границы восприятия по давлению, частоте и времени (подробнее о них было рассказано в учебнике «Музыкальная акустика»), вторые характеризуют разрешающую способность слуховой системы, то есть способность улавливать различия между звуками по этим же параметрам.

Пороги слуха по звуковому давлению, принятые на основе многолетних экспериментов в стандарте ISO/R-226, показаны в табл. 1.

Таблица 2

Частота, Гц	100	200	400	800	1000	2000	3150	5000	8000	12500
Уровень, дБ	25,1	13,8	7,2	4,4	4,2	1,0	-3,6	-1,1	15,3	11,6

Громкоговоритель был размещен в свободном поле на оси, слушатели подобраны в возрасте 18…30 лет. Это данные 1987 года, сейчас они заново проверяются, и совершенно очевидно, что все пороги будут существенно выше.

Показатели индивидуальных порогов слуха называются аудиограммами, снятие их является совершенно необходимым для проверки слуха, особенно у людей, занимающихся музыкой, в первую очередь звукорежиссеров и музыкантов. Снятие аудиограмм происходит обычно в специальных условиях, но на 119 конгрессе AES специалисты из Гданьского университета предложили свободную компьютерную программу, позволяющую каждому измерить свою аудиограмму (www.telewelfare.com). Для этого необходимо использование стереотелефонов и специального электронного калибратора, включаемого в звуковую карту компьютера.

Существует ограничение области слухового восприятия и со стороны громких звуков, хотя и не такое четкое, как порог слышимости. Например, синусоидальное звуковое давление с эффективным значением около 10 Па (100 дБ) соответствует одному из порогов, называемому порогом неприятного ощущения. При достижении 60…80 Па (132 дБ) возникает ощущение давления на уши, подобное тому, которое бывает при закладывании ушей в самолете, а также неприятного щекотания в ухе. Эта величина называется порогом осязания. Наконец, давление 150…200 ПА (140 дБ) причиняет боль и называется болевым порогом.

Окружающие нас в современной жизни звуки условно можно разделить на следующие группы:

• болевые ощущения: 150 дБ – пики в рок-музыке,
• 140 дБ – выстрел пушки, запуск ракеты;
• 130 дБ – отбойный молоток;
• 120 дБ – рок-музыка на расстоянии 1…2 м, многополосные системы в автомобиле;
• чрезвычайно громкие: 100…110 дБ – рок-концерт в зале, 106 дБ – ударные установки, литавры;
• 90 дБ – газонокосилки, метро, грузовой транспорт;
• громкие: 80 дБ – шум улицы; 70 дБ – пылесос;
• 60 дБ – разговор, посудомоечная машина;
• средние: 50 дБ – дождь, 40 дБ – тихая комната;
• слабые: 30 дБ – шепот, зал библиотеки.

На современных дискотеках и концертах, если находиться рядом с громкоговорителями, можно получить уровни звука 129 дБ.

Воздействие на слуховой аппарат громких звуков в течение длительного времени приводит к необратимым потерям слуха (называемым нейросенсорной глухотой), вызванным повреждениями волосковых клеток внутреннего уха. Как было показано в предыдущих статьях, наш «слуховой микрофон» представляет собой набор волосковых клеток, находящихся на базилярной мембране внутреннего уха. При колебаниях мембраны под действием звуковой волны волоски изгибаются и в клетках генерируются электрические импульсы, которые по слуховым нервам передают информацию в высшие отделы мозга. При высоких уровнях звукового давления и, соответственно, при колебаниях мембраны с большой амплитудой клетки ломаются, и передача электрических импульсов в мозг прекращается. Эти повреждения не поддаются лечению, единственный способ – вживление специальных электродов в слуховой нерв, передающих цифровые сигналы прямо в мозг, а это операция сложная и очень дорогая.

Последние исследования показывают, что музыка любого рода может приводить к ухудшению слуха, если в течение длительного времени на малом расстоянии от уха создаются звуки с уровнями, приносящими вред слуху.

Негативное влияние на слуховые органы обнаруживается по сдвигу порога слышимости, то есть по отклонению от стандартизованного порога после того, как они подверглись акустическому возбуждению.

Обычно вначале возникает временный сдвиг порога (temporary threshold shift – TTS), который исчезает после периода восстановления (период этот может достигать 16 часов). Если ухо подвергается очень длительным или очень высоким и частым акустическим возбуждающим воздействиям, может возникнуть постоянный сдвиг порога слышимости (permanent threshold shift – PTS), указывающий на действительное ухудшение слуха.

Как показали исследования, представленные в книге В. Анерта, постоянный сдвиг порога слышимости можно приближенно оценить следующим образом:

PTS_Гц = 501_g(В_L/В₀) дБ,

где B_L— общая доза шума (или музыки); нулевой уровень В₀ = 2 x 10⁷ Па-s.

Величина BL общей дозы звукового воздействия вычисляется на основе суммирования значений звуковой энергии на протяжении определенного периода воздействия. Время воздействия делится на короткие временные интервалы, для каждого из которых вычисляется количество звуковой энергии, воздействующей на слух, а затем полученные значения суммируются.

На некоторых примерах можно показать последствия, к которым приводит воздействие громких звуков:

• молодые люди посещают дискотеку один-два раза в неделю в течение пяти лет. На их слух воздействует средний звуковой уровень 115 дБ (А). Суммарное воздействие составляет около 400 дней по пять часов, итого 2000 часов. В соответствии с вышеприведенным уравнением аккумулированная доза шума BL~ 6,5 x 10⁷ Па-s. Из расчета следует, что постоянный сдвиг порога слуха равен примерно 25 дБ, это означает, что произошел уже невосстановимый сдвиг порога на эту величину;
• на симфонических концертах редко достигается уровень звука 115 дБ. Здесь характерны средние уровни порядка 85 дБ (А). Чтобы достичь того же постоянного сдвига порога (25 дБ), потребовалось бы воздействие звука такой интенсивности в течение более 40 лет, то есть 300 дней в году по пять часов, что маловероятно. Этот пример показывает, почему у слушателей симфонических оркестров редко отмечается профессиональное ухудшение слуха.
• у поп- и рок-музыкантов положение совсем иное, что демонстрирует следующий пример. Предположим, что рок-музыкант 200 дней в году подвергается шестичасовому воздействию звука в 120 дБ (А). Таким образом, годовая доза шума равна 6,9 x 10⁷ Па-s, и через 10 лет постоянный сдвиг порога слышимости у музыканта составит почти 70 дБ, а это – профессиональная непригодность вследствие глухоты. Поскольку рок-музыканты с годами постепенно теряют слух, они вынуждены играть громче или должны иметь более громкий аккомпанемент, чтобы слышать соседние инструменты. В результате возникает кумулятивный процесс, ведущий к дальнейшему увеличению громкости и к неизбежному ухудшению слуха. Сейчас обсуждается вопрос о необходимости включить значение действительного сдвига порога слышимости в сертификат квалификации музыкантов рок- и поп-групп (и в первую очередь работающих с ними звукорежиссеров).

Необходимо отметить, что наибольший эффект на повреждение волосковых клеток оказывают высокие частоты, которые исполняются зачастую на очень высоких уровнях на концертах электронной музыки.

Развитие нейросенсорной глухоты сказывается прежде всего на восприятии гласных и согласных в области частот от 1000 Гц и выше.

Повреждения слуха могут начинаться с воздействия звуков с уровнем 85 дБ. В США этот уровень считается предельно допустимым на предприятиях в течение 8 часов. В Европе этот уровень снижен до 80 дБ. При уровне выше 85 дБ работники должны носить слуховые протекторы и требовать принятия мер для снижения окружающего шума.

Воздействие внешних звуков оценивается обычно по интегральным измерениям, взятым в течение определенного времени. Увеличение уровня шума на 3 дБ (то есть в два раза по мощности) требует уменьшения времени эквивалентного воздействия в два раза. Так, например, если принято допустимым воздействие звука с уровнем 85 дБ в течение 8 часов, то увеличение уровня до 88 дБ снижает время воздействия до 4 часов и т.д.

Допустимые уровни звука и безопасное время воздействия, установленные в результате многолетних исследований в Институте слуха (House Ear Institute), представлены на табл. 2. Уровни выше 115 дБ при любом времени воздействия представляют серьезную опасность.

Таблица 2

Уровень звукового давления, дБ	85	88	91	94	97	100	103	106
Максимальное допустимое время воздействия	8 ч	4 ч	2 ч	1 ч	30 мин	15 мин	7,5 мин	3,5 мин

Особую группу риска создает широкое использование плееров с ушными вкладышами. Уровни звукового давления у барабанной перепонки могут достигать при этом 110 дБ. Исследования, проведенные со студентами, показали, что средние уровни при прослушивании в таких устройствах превосходят 85 дБ. Более чем 5% испытуемых обычно прослушивают плееры на уровнях выше 90 дБ. При этом, поскольку происходит утечка низких частот из-за отсутствия полной изоляции, слушателям кажется, что громкости недостаточно, они начинают поднимать усиление, что еще больше увеличивает опасность повреждения слуха. Учитывая, что прослушивание музыки через плееры происходит по нескольку часов в день, опасность повреждения слуха при этом очень велика. Сейчас в аудиосообществе обсуждается вопрос, чтобы плееры выпускались с ограничителями на безопасных уровнях звука.

Кроме прямой потери слуха при воздействии громких звуков, существуют и дополнительные эффекты, возникающие в слуховой системе. Одной из таких проблем, возникающих у музыкантов, слушателей и др., является процесс, получивший название тиннитус (tinnitus). Это явление, заключающееся в том, что человек слышит «фантомные» звуки в ушах при отсутствии внешнего источника. Это может быть шум, свист, звон и др. Он может звучать периодически, постоянно или появляться и исчезать. Причем уровень его может быть очень незначительным, а может быть достаточно большим и создавать сильные помехи, особенно музыкантам.

Явление это может возникать в любом возрасте, в том числе и у молодых. Слуховая система при некоторых условиях сама генерирует такие звуки, то есть слуховые нейроны находятся в состоянии повышенной активности и передают в мозг информацию о звуках, которых нет в окружающей среде. Явление это в последние годы стало настолько распространенным, что была создана международная ассоциация, объединяющая организации, занимающиеся этой проблемой (подробности можно найти на сайте www.tinnitus.org.uk).

Причины появления тиннитуса еще до конца не ясны: это могут быть травмы, атеросклероз, депрессия и др. Однако то обстоятельство, что при воздействии громких звуков это явление усиливается, а также то, что степень его распространенности существенно увеличилась за последние годы, особенно среди рок-музыкантов, позволяет предположить – причины его появления связаны с перегрузками слуховой системы громкими звуками. Для лечения предлагаются разные методы (от лекарственных препаратов до специальных упражнений), однако эффективность их невелика, поэтому остаются только покой, тишина и положительные эмоции.

Близко к тиннитусу явление hyperacusis, которое выражается в том, что у человека появляется резко повышенная чувствительность к звукам окружающей среды.

Следующим дефектом такого рода является снижение уровня отоакустической эмиссии. Как уже было показано выше, при смещения базилярной мембраны волосковые клетки генерируют электрические импульсы, которые по слуховым нервам передаются в мозг. При этом внешние волосковые клетки на больших уровнях начинают удлиняться и тем самым компрессируют большие смещения базилярной мембраны и предохраняют внутренние волосковые клетки от повреждений. Таким образом, слуховой аппарат работает как нелинейный компрессор, что обуславливает появление слуховых гармоник и продуктов интермодуляционных искажений в слуховой системе при больших уровнях. При очень малых уровнях звука внешние волосковые клетки начинают колебаться в фазе с базилярной мембраной и тем самым «подкачивают» ее, то есть работают как экспандер. При этом можно фиксировать небольшое звуковое излучение из внутреннего уха, это явление называется отоакустической эмиссией, оно характерно для здорового слухового аппарата. При измерениях этого явления у людей, длительно пользующихся плеерами, отмечается резкое снижение отоакустической эмиссии, что также свидетельствует о нарушениях нормальной работы слухового аппарата.

Исследования влияния громких звуков (на дискотеках, концертах, шумных производствах и т.д.), проведенные целым рядом институтов – the National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (NIDCD), National Institutes of Health (NIH), National Institute on Environmental Health Sciences (NIEHS) и National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), – показали, что такие звуки, действующие в течение длительного времени, приводят не только к повреждению слухового аппарата, но и вызывают другие изменения в организме: повышение кровяного давления, аритмию сердца, нарушения ритма дыхания, усиливают воздействия алкоголя, наркотиков и др.

Таким образом, все специалисты сходятся во мнении, что надо принимать срочные меры по предохранению населения (особенно молодежи) от воздействия звуков очень высоких уровней (от 90 дБ и более), поскольку на концертах поп-музыки, в особенности рок-музыки, а также на дискотеках преобладают чрезвычайно высокие уровни звука, которые даже могут возрастать в ходе представления для усиления эмоционального эффекта. На близком расстоянии долговременные уровни звука могут превышать 90 дБ (А), а вблизи громкоговорителей – 110…120 дБ (А). Спектральный анализ звучания на таких концертах и шоу показывает: в большинстве случаев в сигнале присутствуют подчеркнутые басы, которые создаются намеренно, чтобы получить желаемую вибрацию брюшной стенки. По мнению любителей таких представлений, музыка должна быть настолько громкой, чтобы она полностью захватила слушателей. Часто замечают, что при низком качестве исполнения или воспроизведения музыку делают громче, чтобы результирующие искажения в ухе скрывали недостатки, в то время как при хорошем музыкальном исполнении используемые уровни обычно значительно ниже.

В настоящее время в разных странах законодательством установлены нормы, определяющие допустимую максимальную громкость звука, создаваемую звуковыми системами в местах отдыха и развлечений, а также в зданиях (необходимо отметить, правда, что они существенно различаются). В Германии ограничения звуковых уровней, создаваемых звукоусилительными системами в театрах и в залах универсального назначения, определены в стандарте DIN 15905. Там же содержатся уровни звука, допустимые для звукоусилительных систем, и приведены инструкции по измерениям и оценке этих уровней.

При работе звукоусилительных систем трудно, в силу технических причин, избежать опасных уровней звука, то есть превышающих 90 дБ. Снижение уровня звука за счет ограничения мощности используемого усилителя и громкоговорителя не всегда осуществимо, поскольку вследствие обязательного запаса по перегрузке у системы должен быть резерв по мощности не менее 10 дБ. (цифровые фонограммы требуют еще большего запаса по перегрузке и, соответственно, по мощности.) Тем не менее, следует подстраивать уровни звука в системе таким образом, чтобы резерв по мощности не приводил к избыточному увеличению громкости.

В ряде стран в дискотеках установлены так называемые «индикаторы громкости», которые показывают на дисплее, что установленные максимальные уровни звука превышены, таким образом присутствующих предупреждают о том, что они подвергаются воздействию, которое может привести к ухудшению слуха.

Существуют также автоматические ограничители громкости, которые включаются в электрическую цепь перед усилителями мощности и вводят заданное затухание, когда максимальный уровень звука превышается. Избыточный звуковой уровень, излучаемый от систем, установленных на сцене, может быть частично сбалансирован соответствующими средствами акустики помещения.

Кроме негативного воздействия на находящихся в помещении людей, излишне громкая музыка мешает соседям, не участвующим в «звуковом представлении». Поэтому молодежные клубы и дискотеки обязаны принимать специальные меры для исключения излучения звука в окружающее пространство. В связи с этим в законодательстве ряда европейских стран установлены четкие предельные значения уровня звука, нарушение которых приводит к вмешательству правовых органов.

Для индивидуальной защиты музыкантов (и слушателей) используются специальные ушные вкладыши-протекторы. Институтом слуха в США (House Ear Institute) разработаны специальные вкладыши, которые позволяют снизить общий уровень звука на 25 дБ, сохраняя при этом плоскую АЧХ, то есть они равномерно снижают уровень на низких и высоких частотах, что позволяет сохранять тембр звучания.

К сожалению, производимые в России вкладыши типа «беруши» сильнее поглощают высокие частоты и, соответственно, искажают тембр, разработок аналогичных устройств специально для музыкантов у нас не ведется. Информацию о них можно получить по адресу: www.hei.org.

Таким образом, развитие современных средств массовых коммуникаций, в первую очередь шоу-бизнеса, приводит к таким тяжелым последствиям, как потеря слуха, особенно у молодого поколения, что требует принятия специальных законодательных мер, особенно в нашей стране, где эти процессы практически не контролируются.