人耳的听觉特性
声学基础知识(1)
音高\频率\唱名\键盘位置关系 提琴C\523.2Hz \1 提琴C6\1KHz \і
钢琴：一百三十赫兹（130Hz） 钢琴：一千赫兹（1KHz）
提琴：一百三十赫兹（130Hz） 提琴：一千赫兹（1KHz）
音高\频率\唱名\键盘位置关系
二、响度：响度，又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度， 主要取决于声波的振幅大小。
第六节 声波的传播
一、波阵面和声线：声波由声音发出后，在介质中向各个方向传播，在某一时刻由声
波到达的各点所连成的面称为波阵面。波阵面为平面的称平面波（如管子中的声波）， 波阵面为球面的波称为球面波（点声源）；波的传播方向称为声线或波射线。
横波：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,这种波称为横波。
响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB-140dB。超出人耳的可听频 率范围(即频域)的声音，即使响度再大，人耳也听不出来(即响度为零)。 当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此时的声音强度称为“听阈”；当声音 增强到使人耳感到疼痛时，这个阈值称为“痛阈”，听阈和痛阈随声压和频 率的变化而变化。听阈和痛阈随频率变化的曲线叫“等响度曲线”。
三、音色
音色是人们区别具有同样响度和音调的两个声音的主观感觉，音色也称音 品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。
声音波形的基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振动 所产生的声音称泛音。单一频率的音称为纯音，具有谐波的音称为复音。
第四章-人耳的听觉特性
80Hz 20方
1000Hz 40方
✓ 当声压级高于100dB时，等响曲线逐渐拉平。这说明当声 音达到一定程度（>100dB），声音的响度决定于声压级 ，而与频率关系不太大。
声学基础
③ 等响曲线
第四章 人耳的听觉特性
•最高最低频率可听极限 一般地，青少年20~20KHz,中年30~15KHz,老年100~10KHz。 •最小最大可听极限 人耳有一定的适应性，常人上限为120dB,经常噪声暴露的人 有可能达到135~140dB。下限频率与频率有关。
外耳道的作用是使声音从耳廓传到耳膜，并保护耳膜不受 外界物体的机械损伤。耳道的长度大约为27mm，直径为 5~7mm，其共振频率约为3000Hz，外耳道的共振效应是决 定听力灵敏度的一个重要因素。
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
➢听觉生理系统
中耳连接外耳和内耳，耳膜因受力而振动，进而推动中耳 室内的三块互相连接的听小骨运动。这三块听骨分别为锤 骨、砧（zhēn）骨、镫（dèng）骨，起杠杆放大作用。
中耳的作用是通过听骨的运动把外耳的空气振动和内耳的 液体运动有效地耦合起来。
声学基础
➢听觉生理系统
第四章 人耳的听觉特性
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
内耳的主要部分是耳蜗，耳蜗的外形有点像蜗牛壳，它围 绕着骨质中轴盘旋了2.75转，长约35mm，中轴是中空的 ，是神经纤维的通道。
人耳对声音高低的感觉主要与频率有关。频率高，感到音 细、高；频率低，感到音粗、低。音高与频率有正相关的 关系，但没有严格的比例关系，且因人而异。
声学基础
➢音色与谐和感
听觉的基本特征
听觉的基本特征
1、听觉范围。
人耳能够听到声波范围有两个方面，一个是声波的频率范围：人耳可听到范围，一个是声压的幅值范围：被听觉阈值（最低声压级，和声音的频率有关）和痛域（使人耳感到疼痛的声压级，与声音的频率关系不大）决定。
2、听觉的等响特性。
反映人们对不同频率的纯音乐的响度感觉的基本特性。
说明认为判断声音和相对与声压级和频率都有关系。
以低于或者高于原始声音的声压级重放音源，则会改变原始声音中的各频成分的相对响度关系，产生音色变化。
3、听觉阈值。
如果把可闻频段的信号保留，把不敏感频段的信号只反映强信号，对难以察觉的弱信号忽略不计，这样可以使信息量大大减少，从而压缩声音信息量。
4、听觉得掩蔽特性。
听觉得掩蔽性是指一个比较强的声音往往会掩盖较弱的声音，从而使其不能被听到，分为频域掩蔽和时域掩蔽
频域掩蔽：稳定条件下，一个包含多种频率成分的声音同时发声时，幅值较大的频率信号会掩蔽相邻幅值较小的频率信号，使之完全听不见，而且低于该频率的掩蔽交窄，高于该频率的掩蔽范围较宽，可达该频率的数倍。
时域掩蔽：人耳除了对同时发出的声音在相邻频率信号之间有掩蔽现象意外，在时间上相邻的声音之间也存在掩蔽现象。
第三章 人的主要听觉特征
§3-1 人耳听觉系统 1.人耳的听觉本领：
人耳的听觉过程是一个复杂的生理过程，它直接和人耳的机械结构和听觉 神经系统特点有关。
①人耳能经得起自然界中最强声音(有时高达 2×103～2×104pa)，同时也 能感觉到极微小的声音(如 2×10-5 帕)这只有一个大气压的五十亿分之一。这种 极微小的声压在 1kc 时，使人耳鼓膜仅产生 10-9cm 的位移，这距离小于氢分子直 径的十分之一。
方位感是人耳听觉的又特性，构成方位感信息量是在两耳处产生的声压的 相位差和强度差。低频声定位主要是依靠相位差起作用，而高频声主要是强度差 起作用。 ②双耳效应：
由于人的双耳听到的声音在时间上，强度上和相位上有一定的差别，即使差 别很微小，也可由此来判别出声音的方向，确定出声源的位置，这就是双耳效应。 双耳效应是获得立体声感的基本原因。人耳是置于头部对称两侧的，通常可分辨 出水平方向 5°～15°的变动量，但对上下竖直方向，有时竟高达 60°方能分辨 出来。 §3-3 声音的特征： 1.人耳对声音感觉的四种特征是：响度、音调、音色和音品，这四种特征是人的
的强弱感相对应。
P
SPL＝20
㏒
10
Pref
I
SIL＝10
㏒
10
Iref
W
SWL＝10
㏒
10
Wref
(2)允差的概念：
人们对声音强弱变化的察觉能力是有限的，未进行过听觉训练的人，当声
音的声压级突然增高或降低 3dB 方能觉察出声音强弱在变化。
经过专门训练的音乐工作者和电声工作者才能察觉出(1～2)分贝声压级
一切电声技术标准都是根据听觉的需要提出来的，经常在声波这个客观与
听觉这个主观二者之间的关系上付出劳动。
人耳对声音感受的特点
人耳对声音感受的特点包括以下几个方面：
1、听觉范围：人耳能够感知的声音范围约为20 Hz至20,000 Hz。
低于20 Hz 的声音被称为次声，高于20,000 Hz的声音被称为超声。
不同年龄段的人可能对不同频率范围的声音更敏感。
2、声音响度：声音的响度是指声音的强度或音量。
人耳对不同响度的声音有不同的感受。
强度较高的声音会被感知为较大的响度，而强度较低的声音则会被感知为较小的响度。
3、频率感知：人耳对声音的频率也有不同的感受。
低频声音（例如低音乐器的声音）给人一种低沉的感觉，而高频声音（例如鸟儿的鸣叫声）给人一种尖锐的感觉。
4、声音定位：人耳能够通过左右两只耳朵接收到声音的差异，从而确定声音的方向和位置。
这种能力被称为声音定位。
通过分析声音的到达时间、声音的强度差异和频率差异等信息，人耳可以感知声源的位置。
5、声音质量：人耳对不同声音的质量也有感受。
声音的质量包括音调的纯净度、音色的浑厚度和谐振特性等。
不同声音的质量给人不同的感觉和情绪。
人耳听觉特性
三、人耳对声音的响度感觉
响度是判断声音强弱的一种属性。人耳听觉的响度主要与声 音的强度和频率有关。
正常的听觉频率范围20—20KHz，强度范围-5dB—1B，聆听音乐时约 为20dB至100dB。
对正常年轻人而言，對正常的年輕人而言，听觉频率范围 20—20KHz，但实际上人耳对于16KHz以上的高频声的响 应已经相当不敏感，特别是中老年人听觉频率感受的上限部 分的灵敏度衰减很多。
相邻的静纤毛由蛋白质纤维联系起来，也称为“端部联 结”(tip
links)。当静纤毛开始摆动，端部联结被拉伸，从而在一瞬间 打开了一个传声渠道，允许带正电荷的离子进入毛细胞，从 而引起神经传递物质释放，最终到达中枢神经系统，为大脑 所识别。这种方式我们可以简单看作是由机械地振动，引起 传声渠道的开放，将振动转化为电信号，并最终为我们以蝉 鸣、鸟叫或是人的语言的形式所听到。
人耳听觉特性
一、人耳的构造 二、我们如何感知声音 三、人耳对声音的响度感觉 四、人耳对声音的音调感觉 五、人耳对声音的音色感觉
一、人耳构造
耳壳：阻抗匹配 外耳
耳道：传导
耳膜：接收声波振动 中耳 听小骨：杠杆放大
圆形窗
内耳： 耳蜗：形成神经脉冲，形成听觉
看书：P45 图4-2
计权声级
如何将测量值与主观听感统一起来呢？
我们可以设计一种均衡网络，或者叫加权 网络，对低频和高频都加以适度的衰减， 这样中频便更突出。把这种加权网络接在 被测器材和测量仪器之间，于是器材中频 噪声的影响就会被该网络“放大”，换言 之，对听感影响最大的中频噪声被赋予了 更高的权重，此时测得的声级就叫计权声 级
★高频段的响度变化与声压级增量基本一致，低频段声压级的微小变化会
导致响度的较大变化。
人耳的听觉特征
人耳的听觉特征人耳的听觉特征1、振动产生声波，声波传播至耳，耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。
声音的传播过程（自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。
当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。
2、声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理、心理活动。
①构成人耳听觉特性的要素构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色⑴响度：是人耳对声音强弱的感觉程度。
它首先决定于声音的振幅，其次是频率。
声学中把描述响度、振幅、频率之间的关系曲线叫等响度曲线。
单位：分贝（dB）与振幅的关系：a、声压级越高，人耳感觉声音响度越大b、人耳的声压范围是：0——120 dB与频率的关系：a、4—5KHz附近的声音最响，因外耳道与其产生共鸣b、低声压时，低频区的音响度大于高频音的响度c、常见声源的声压级dBλ窃窃私语：20——35女高音：35——105 男λ高音：40——95λ小提琴：40——100 交响乐：80 dB小鼓：55——105 打雷：120λ dBλ教师讲话：50——60 飞机起飞（3m处）：140 dB⑵音调（音高）：是人耳对声音高低的感觉，其变化主要取决于声音频率的对数值，其次是取决于声音的振幅。
频率越高，人耳感觉的音调随之升高，频率增加一倍，声学中称之增加一个“倍频程”，音乐上叫“提高一个八度”。
音调单位：美（mei）音调与频率的关系：a、人耳听觉的频率范围：20Hz——20KHz，其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言的频率范围范围是100——10 KHz音乐的频率范围是50——15 KHz音调与声压（振幅）的关系：a、1K——2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降⑶音色（音品）：指声音的音调和响度以外的音质差异。
人耳的听觉特征
人耳得听觉特征1、振动产生声波,声波传播至耳,耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢,形成声音得存在感觉。
声音得传播过程(自然状态):当一个物体受外力作用时,产生一个往复得弹性振动,这样就产生了声波,经过介质(物体、空间或水)向四面八方传播。
当人耳接受声波得振动,通过听觉神经传达给大脑。
2、声音得产生就是物理现象,人对声音得感觉就是生理、心理活动。
①构成人耳听觉特性得要素构成声音产生与存在得客观因素就是:振幅、频率、谐波构成人耳对声音得听觉特性得要素就是:响度、音调、音色⑴响度:就是人耳对声音强弱得感觉程度。
它首先决定于声音得振幅,其次就是频率。
声学中把描述响度、振幅、频率之间得关系曲线叫等响度曲线。
单位:分贝(dB)与振幅得关系:a、声压级越高,人耳感觉声音响度越大b、人耳得声压范围就是:0——120 dB 与频率得关系:a、4—5KHz附近得声音最响,因外耳道与其产生共鸣b、低声压时,低频区得音响度大于高频音得响度c、常见声源得声压级dBλ窃窃私语:20——35女高音:35——105 男λ高音:40——95λ小提琴:40——100 交响乐:80 dB小鼓:55——105 打雷:120λ dBλ教师讲话:50——60 飞机起飞(3m处):140 dB⑵音调(音高):就是人耳对声音高低得感觉,其变化主要取决于声音频率得对数值,其次就是取决于声音得振幅。
频率越高,人耳感觉得音调随之升高,频率增加一倍,声学中称之增加一个“倍频程”,音乐上叫“提高一个八度”。
音调单位:美(mei)音调与频率得关系:a、人耳听觉得频率范围:20Hz——20KHz,其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言得频率范围范围就是100——10 KHz音乐得频率范围就是50——15 KHz音调与声压(振幅)得关系:a、1K——2 KHz 以上得高音区,声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下得声音,声压增大,感觉声音低沉,音调下降⑶音色(音品):指声音得音调与响度以外得音质差异。
第三章人耳的听觉特性
LI 0 t 0
此时声象由 ΔLf与 Δt 共同决 定，可互相补偿也可互相校正。 （当Δ Lf<15dBΔ t<13ms时)1ms的 时间差相当于5dB的声级差。
t 0 LI 0
当两个扬声器信号相位相反，又有声级差可 形成界外立体声。
sin
LI L
( LIR
)
产
生
差
拍
。
（听觉：声音发颤）
增四度
3全
掩蔽效应
什么是掩蔽效应是 掩蔽效应的类型 掩蔽效应的一般特点 例 题
什么是掩蔽效应
当两个或两个以上的声音号同时存在 时，其中一个声音在听觉是会掩盖另一个 声音。（影响人对另一个声音的听觉能力）
掩蔽效应的类型
纯音的掩蔽效应 复音的掩蔽效应 噪声掩蔽 非同时掩蔽 中枢掩蔽
400
10 lg
p2 rms
p02
10 lg
400
0c
10 lg I 20 lg prms
I0
p0
4）响度级
测试条件 测试方法 响度级
测试条件
声源在被测试者的上方 声源为自由平面波 测量声压级时测试者不在场 用双耳听声音 年龄在18—25岁之间
测试方法
响度级
将某一频率的声音与1KZ的声音进行 比较，当感觉两者的响度一致时，1KZ声 音的声压级就是该声音的响度。一般用S表 示（单位为宋）。或用响度级P表示（单位 为方）二者的关系如下：
纯1度
11
纯八度
f2 f1 1:1
f2
f1
2 1
5全2半
15
纯五度
f2
f1
3 2
声环境学院：人的主观听觉特性
声环境学院：人的主观听觉特性
1、时差效应
一般说来，如果到达人耳的两个声音的时间间隔(称为“时差”)小于50ms，那么就不觉得它们是断续的。
在室内，天花、地面、墙壁都反射声音，当声源发出一个脉冲声，人们首先听到的是直达声，然后陆续听到经过界面的一次、二次、三次……反射的反射声。
一般认为，在直达声到达后约50ms之内到达的反射声，可以加强直达声；而在
50ms以后到达的反射声，不会加强直达声。
如果有的延时较长的反射声的强度比较突出，还会形成“回声”。
2、双耳效应
人耳的一个重要特性是能够判断声源的方向与远近。
人耳确定声源远近的准确度较差，而确定方向相当准确。
听觉定位特性是由双耳听闻而得到的，由声源发出的声波到达
两耳，可以产生时间差和强度差。
通常，当频率高于1400Hz时，强度差起主要作用；而低于l 400Hz时则时间差起主要作用。
人耳对声源方位的辨别在水平方向比竖直方
向要好。
3、掩蔽效应
人们在安静环境中听一个声音，可以听得很清楚，即使这个声音的声压级很低时也可
以听到，但是，如果在倾听一个声音的同时，存在另一个声音(称“掩蔽声”)，就会
影响到人耳对所听声音的听闻效果，这时对所听的声音的听闻就要提高。
人耳对一个
声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象叫“掩蔽效应”。
第五节、人耳的听觉感知特性
声压级
为什么引入声压级？ 1、人耳有一个很奇怪的特点，其主观感受 的响度并不正比于声压的绝对值，而是大致 正比于声压的对数值。 2、人耳能听到的最低声压2×10-5Ｐａ（听 阈值）到人耳感觉到疼痛20Ｐａ（痛阈值） 的声压之间相差近１００万倍，因此用声压 的绝对值来表示声音的强弱显然也是很不方 便的。
响度
人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。 在客观的度量中，声音的强弱是由声波的振 幅（声压）决定的。 声压越大则响度越大。当人们用较大的力量 敲鼓时，鼓膜振动的幅度大，发出的声音响； 轻轻敲鼓时，鼓膜振动的幅度小，发出的声 音弱。
注意
响度与声波的振幅并不完全一致。 响度不仅取决于振幅的大小，还取决于频率 的高低。 振幅越大，说明声压级越大，声音具有的能 量也越大，而响度则说明对听觉神经刺激的 程度。
等响度曲线
由于响度是指人耳对声音强弱的一种主观感 受，因此，当听到其他任何频率的纯音同声 压级为４０ｄＢ 的１ｋＨｚ的纯音一样响 时，虽然其他频率的声压级不是 ４０ｄＢ， 但也定义为４０ｐｈｏｎ。 这种利用与基准音比较的实验方法，测得一 组一般人对不同频率的纯音感觉一样响的响 度级与频率及声压级之间的关系曲线，称为 等响度曲线。--等响曲线
基于以上两方面的原因，所以常用声压的相 对大小 （称声压级）来表示声压的强弱。声 压级用符号ＳＰＬ表示，单位是分贝 （ｄ Ｂ）， 可用下式计算：SPL＝20LgP/Pref （３-１） Ｐ 为声压有效值；Pref为参考声压，一般取 2×10-5Ｐａ，这个数值是人耳所能听到的１ ｋＨｚ声音的最低声压，低于这一声压，人 耳就无法觉察出声波的存在了。
第五节、人耳的听觉感知特性
由于人耳听觉系统非常复杂，迄今为止人类 对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解 剖角度完全解释清楚。 所以，对人耳听觉特性的研究目前仅限于心 理声学和语言声学。 人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围 称为可听域。
教育电声系统 - 人耳听觉特性
音频声学基础
立体声原理
声像及声像定位 德 . 波埃效应 两个发声源馈入信号时间差与声压差的综合作用 不同程度改变输送给两个声源的的声压或者两个信号的时间差， 声像将在y 1 、 y 2 间移动，在声像定位时，声级差ΔL p 与时间差 Δ t 的作用类似，大致对应关系 5dB = 1ms 德· 波埃效应是立体声系统声音重放分布 y1 y2 定向还原的基础
音频声学基础
立体声原理
在不同的空间环境里，声波到达人耳的的时间、强度和音色以 及直达声和反射声的比例都存在着差异，由此可以辨别出声源的方 向、所处位置和远近距离 立体声与单一声源形式相比有如下优点： 1、具有声源明显的方位感和分布感 2、提高了信息的清晰度和可懂度
3、具有较小的背景噪声影响
4、提高了信息的临场感、层次感和透明度 立体声系统能够比单一声源形式更好的
3500Hz
音频声学基础
人耳的听觉效应
复音的掩蔽规律 1、复音声波同样的中心频率，窄带复音声波的掩蔽作用大于 纯音声波，宽带复音声波大于窄带复音声波 2、提高掩蔽声的声压级可以展宽掩蔽的频率范围 3、复音声波包含的几个频率分量，最高的频率被掩蔽，中频 被掩蔽一部分，将形成音色变化
音频声学基础
人耳的听觉效应
神经冲动的传递
音频声学基础
声音与音质
人耳听觉感受的主要表现方面： 响度 是人耳对声波强弱程度的主观感受 响度主要取决于声压或声强，与声波的频率也有一定的关系 响度对应的声压值越低，表示感受越敏感
20Hz 可闻域的频率范围 20KHz
音频声学基础
声音与音质
响度级 是响度的描述单位，表示人耳感受一个声波信号与1000Hz的纯 音声波相比具有同样响时纯音的声压值 人耳对声压级变化感觉：声压级每增加10dB，响度值增加一倍
关于人耳对音频的感应
关于人耳对音频的感应
人耳的听觉特性人耳对声音的方位、响度、音调及音色的敏感程度是不同的。
存在较大的差异。
1、方位感：人耳对声音传播方向及距离、定位的辨别能力非常强。
人耳的这种听觉特性称之为”方位感“。
2、响度感：对微小的声音，只要响度稍有增加人耳即可感觉到，但是当声音响度增加到某一值后，即使再有较大增加，人耳的感觉却无明显的变化。
通常把可听声按倍频关系分为3份来确定低、中、高音频段。
即：低音频段2 O H z一1 6 0 H z、中音频段1 6 O H z一
2 5 O 0H z、高音频段2 50 0 H z一2 0 KH z。
3、音色感：是指人耳对音色所具有的一种特殊的听觉上的综台性感受。
4、聚焦效应：人耳的听觉特性可以从众多的声音中聚焦到某一点上。
如我们听交响乐时，把精力与听力集中到小提琴演奏出的声音上，其它乐器演奏的音乐声就会被大脑皮层抑制，使你听觉感受到的是单纯的小提琴演奏声。
这种抑制能力因人而异，经常做听力锻炼的人抑制能力就强，我们把人耳的这种听觉特性称为“聚焦效应”。
多做这方面的锻炼，可以提高人耳听觉对某一频谱的音色、品质、解析力及层次的鉴别能力。
第四讲人耳听觉特性
可闻声的频段划分（二） 一．倍频程划分
1/3倍频程各中心频率：25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200， 250，315，400，500，800，1K，1.25K，1.6K，2K，2.5K， 3.15K，4K，5K，6.3K，8K，10K，12.5K，16K，20K
人耳的听觉范围
等响度曲线 一．等响度曲线：
声压不同、频率不同但听起来却有同等响度的声压级连接起来 组成的曲线
响度的单位为：宋（Song）
响度级单位为：方（Phon）
等响度曲线
一．等响度曲线表现出的规律：
低声压级时，等响度曲线上各频率声音声压级相差很大。
高声压级时，等响曲线较为平坦，说明在高声压时，各频率的听 感等响基本相同。 曲线簇在高频段，高响度级与低响度级的曲线斜率及其间隔基本 一致，说明高频段的响度变化与声压级增量基本一致，
第四讲
人耳听觉特性
常见声音的声压 一．声压
声源或噪音源 在发出最大马力时的太空穿梭机
大约的声压 (单位为 µ Pa)
2,000,000,000
交响乐团
在25米范围柴油货运火车高速前进 正常的谈话 图书馆2米范围的低语 播音室 人类耳朵能够听到最微弱的声音
2,000,000
200,000 20,000 2,000 200 20
课后练习 一．声级计是用来做什么，怎么使用？ 二．听觉的生理与心理特性主要有哪些？ 三．立体声听起来是什么感觉？
音色
一．音色：
1. 音色又称音质，是人耳对声音声谱的主观听觉反映。音色不但取
决于基频，而且与基频成整倍数的谐波密切有关 。
二．声与音的区别
1. 《乐记》： “单出曰声，杂比曰音” 2. 纯音:单一频率的音称为纯音。 3. 复合音，由好几个不同的频率所组成的频率。 4. 噪音：指任何难听的、不和谐的声或干扰，有时也指在有用频带 内的任何不需要的干扰 。
第二章-人耳听觉特性
2.2 人耳听感的基本特征
六、德·波埃效应 德·波埃效应是一种利用声音
到达听音者时的声级（强度） 差和时间差来确定声音方位的 听觉效应。它描述的是人耳同 时倾听数个声源时引起的方向 性感觉。
2.2 人耳听感的基本特征
将两扬声器对称地放在听者的前方，听着感觉“声像” 只有一个，且在正前方。
当两个扬声器辐射的声压级有一定差别时，则声像向 声压级高的扬声器方向移动，偏移量大小与声压级之 差有关，当声压级差大于15dB时，则感觉声音完全 来自较响的那只扬声器。
23立体声的听觉机理s声源声音在听音者正前方s声源声音不在听音者正前方23立体声的听觉机理如果声源不在听音人的正前方而是偏向一边那么声源到达两耳的距离就不相等声音到达两耳的时间与相位就有差异人头如果侧向声源对其中的一只耳朵还有遮敝作用因而到达两耳的声压级和音色也有不同
第二章 人耳听觉特性
人耳听觉与听觉特性 人耳听感基本特征
2.3 立体声的听觉机理
低频信号（频率低于300以下）的定向以两耳 的时间差为依据；
高频信号的定向取决于两耳的声级差 对于瞬态声，可以有效的利用时差来辨别声
音的方位。这种定位作用取决于声音传来的 最初瞬间，这也是人耳对打击乐、语言等瞬 态声更以辨别方向的重要原因，对于持续声， 由于它们分别先后到达两耳所引起的掩蔽效 应，致使定位效果变差。
2.1 人耳听觉与听觉特性
2、中耳-放大
作用：
耳膜接收到的声波压力在听小骨传导的过程 中得到放大。
对外耳的空气与内耳的淋巴液起着阻抗匹配 的作用。
2.1 人耳听觉与听觉特性
3、内耳-信号分析 作用： 将声波信号转换成生物电信号，传导至大脑。 对声波信号做初级分析，对声音的响度、音
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该式适用与20—129PHON 也可用图表示
2.人耳的听觉范围
1）不同声压级时的频率响应
2）人耳的听觉范围 3）等响曲线
1）不同声压级时的频率响应
3）等响曲线
2)人耳的听觉范围
b、记权的依据
A计权：模拟人耳对40方纯音的响度指示。（低频衰
减，3k--5k提升，高频也稍稍衰减。）用来测55dB 以 下的噪声。
水平方向重复声：
2 ~ 20s
人耳如何根据这么小 的差别判断方位？原因至 今不明。
三、声象及声象定位立
1.哈斯效应
2.德· 波埃效应（DE.bye）
1.哈斯效应
哈斯效应：（延迟效应）人耳对相同声源的 两个声波先后到达人耳时的声音的区分能力.
当t 17 ms无论两个声音的方向如何，人耳均无法区分他们。 当t为35ms ~ 50ms人耳有感觉。 当t 50ms人耳才能听到“回声”似的干扰声。
八、人耳听觉的延时效应与双耳效应
人耳对不同时间到达的声音的分辨能力称 之为延时效应。下面是实验所得数字；
t 17 ms人分不出是两个声音先后到达。 t为17 ms ~ 35ms同方向来的声仍区分不开。 t为35ms ~ 50ms有感觉。 t 50ms才会听到两个先后到达声音类似 回声的现象
L I 0
t 0
声象向超前发声的扬声器的方向偏移 随 t 增加而增加，
当: t
3ms
时:声象固定在超前发声的扬声器上。
L I 0 t 0
此时声象由 ΔLf与 Δt 共同决 定，可互相补偿也可互相校正。 （当Δ Lf<15dBΔ t<13ms时)1ms的 时间差相当于5dB的声级差。
1.人耳的结构
2.人耳结构示意图
3.人耳的结构的类比
1.人耳的结构
2.人耳结构示意图
3、人耳的结构的类比
二、响
1.概 述
度
2.人耳的听觉范围
3.声级计
1.概 述
1）定 义
2）声压级
3）平面波声强级 4）响度级
1)定义：
人耳对声音强弱主观感觉到的响亮程度
听觉范围 ： 2 10 5 Pa ~ 20 Pa 相差100多万倍。
振
幅： 10 14 米 ~ 10 2 米
人耳灵敏度很高，听觉响度的感觉是非 x 线性的.一般具有指数特性.即: lg P
2）声压级
用对数来计算和划分声音强弱等级的一
种表示方法。具体如下：
p rms L p 20 lg p0
式中：p0基准声压(=2*10-5Pa/1kHz)
prms某点声压的有效值
d 0.2 sin t 0.62 sin ( ms ) C C
人耳可鉴别的最小角度为：
3 t max 3 10 ms
0 2
瞬态声（语言，打击乐等）判断 方位主要决定于时间差。
3.位相差 正比于时间差。一般用下式表
示：
t 2 f t
七、可闻声的时域特征
t
起振段 稳定段 衰减段 各点特性如下： 起振段：钢琴10ms 、风琴：100ms、语言：80—50ms 稳定段:弦乐~数秒、 打击乐几乎没有。 衰减段:高频音衰减时间短、低频音较长. 时域特征与频域特征（频谱）共同决定了声音的音色(音品)。
六、人耳听觉的非线性掩蔽效应
1.声音信号在人听觉系统中会被非线性加工
当t为17 ms ~ 35ms两声音方向如何，人耳仍均无法区分他们。
2.德· 波埃效应
a、实 验
b、几种情况 c、说 明
a、实验
界外声象
b、几种情况
A、 ΔLI=0 B、 L I 0 C、 L I 0 D、 L I 0
Δt=0
t 0 t 0 t 0
Δt=0 ΔLI=0
3)平面波声强级
定义： 某点声强值与零声级的参考声强值之比的对 数值。如下式所示：
I Li 10 lg ( dB ) I0
I某点声强 I0基准声强(=10-12W/m2) 平面波声强级与声压级的关系
式中:
平面波声强级与声压级的关系
0c I LI 10 lg 10 lg 2 p0 I0 400 2 prms 400 10 lg 2 10 lg p0 0c
60 0 Lp 8 .5 dB
90 0
Lp 12 dB
Lp 28 dB
Lp 25 dB
f＞ 3 KHz 距离不太远时，听觉定位
主要决定于声级差。
2.时间差由于双耳到声源的距离不同而产生。
设:d=20cm、θ s=θ 、c0=340m/s、Δ d=0.2sinθ 由图可计算出时间差为:
B计权：模拟人耳对70方的纯音的响度指示
测55dB--85dB 测85dB--130dB
。用来
C计权：模拟人耳对100方的纯音的响度指示。用来
Lin计权：不修正，用来测声压级Lp。 D计权：用来测量飞机噪声
5.声级计
a.原理框图
b.记权的依据 c.记权曲线
a.原理框图
显 示 传 声 器 记权 网络 变 换 处 理
特点： 1、男声与女声在200Hz以下有较大差异70Hz达18dB 2、语音的能量分布主要集中在100Hz--5kHz左右。 3、电话：主要集中在300Hz--3.4kHz左右。
音 乐
通过对各种乐器发出的声音节目进行长时间的统 计可得到它的谱级分布曲线。如图所示：
•西洋音乐：中低频平坦、高频按 6 dB oct 平滑下降 •轻音乐：3KHz尚有若干个峰值，较明亮
•特点：频率分布是离散 的不同频率的振 幅不同
3.连续谱
连续谱：在频谱 轴上没有断续的频谱 分布称为连续谱。如 右图示：
五、可闻声的频域特征
1.共振峰 2.频谱分布
1.共振峰
线状谱的峰包 共振峰的高度、位置和数量决 定着每种乐器的特色。
2.频谱分布
语 音
音 乐
语音
通过对人发出的声音的统计可得到它的谱级分布曲线。 如图所示：
D A1Sin ( t 1 ) A2 Sin ( 2t 2 ) A3 Sin ( 3t 3 ) An Sin ( nt n )
人耳对相位变化不敏感——相聋
如图示
2.线状谱
线状谱 ：一种不连 续排列分布的 频谱。 如图所示:
一般来说高频 2 n 易产生混
乱相差，无法判断超前落后。所以低频声判断
方位的主要依据是相位差。2k--3k声级差小又 易产生混乱相差，所以声音定位反映较差。
4.音色差
由于人头的遮蔽效应，频率越高衰减的越多, 双耳接收的声音信号存在着音色差.
二）耳壳效应
竖直方向重复声：
20 ~ 45s
对声源方位角的定位能力叫做双耳效应。
第二节 立体声的听觉机理
一、立体声的特点 二、听觉定位机理 三、声象及声象定位 四、立体声拾声方式 五、立体声系统
一、立体声的特点
1.听歌
2.立体声的特点
1、听 歌
之一 之二
2、立体声的特点
1.
2. 3. 4.
具有声象感
具有临场感 具有较高的清晰度 具有较高的信噪比
4、响度对音高的影响
当声音的响度过大时，由于耳膜产生 超常形变将会对音高的判别产生影响。 （且和频率成反比）
四、音
1、定义 2、线状谱 3、连续谱
色
1、定义
人耳区别相同响度和音高的两类不同声音的主观 听觉特性称音色。(如图示) 乐音除了基频f0外还有nf0的谐波，音高由fo 决定 而各次谐波决定了音乐的音色(谐波即泛音) 例：弦的振动：
2.掩蔽效应
1.声音信号在人听觉系统中会被非线性加工
当信号非常强烈时，人耳产生保护性听觉反应 （听感不再增强） 不同乐音组合f1与f2，人感到还有 f 2 f1 f 2 f1 ， 有的组合引起人的悦感的音乐称为谐和音，反之 为不和谐音。 鸡尾酒会效应 ：人耳具有智能补缺功能。
谐和音与不和谐音
3.音律与唱名
十二个音名字： C、 D、 E 、F 、G、 A 、B 其余以#和b半音命名。 唱名：1、2、3、4、5、6、7、i 12 相邻两个半音的频率比： 2 / 1 1 .05946 / 1 人对音高的区别：1000Hz,Lp=40dB时，一般人 ±3Hz有觉察,调音师±1Hz有觉察
t 0
sin
L I 0
当两个扬声器信号相位相反，又有声级差可 形成界外立体声。
LI L ( LI R ) LI L ( LI R ) sin sin
sin
LI L LI R LI L LI R
sin
上式为声象定位公式,它是立体声声象展宽的 理论基础。
ⅰ)当: L I 0 0 声象在中间 ⅱ)当:L I 0 声象向声级强的方向偏转 ⅲ)当 : L I 15dB 声象固定在强声级的扬声器的位置上.
正弦定理：
sin k
LI L LI R LI L LI R
sin
f 700 Hz k 1 f 700 Hz k 1.4
1 1
1
5
谐和音：
纯1度 f2 f1 1:1
f2
纯八度 2
纯五度
f2 f1 3 2
f2 f1
1
纯四度 4 或 21 3 10
f1
1
5全2半
3全 1半
1全1半
2全1半
半谐合：