人耳听觉特性

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二、我们如何感知声音
人可以通过两种途径听到声音: 第一种途径: 外界声音——鼓膜——听小骨及 其它组织——听觉神经——大脑 第二种途径(骨传导): 声音——头骨、颌骨——听觉神 经——大脑
正常人通过这两种途径都能听到声音,耳 聋的人则是通过第二种途径听到声音。 例如:伟大的音乐家贝多芬耳聋后就是用 牙咬住木棒的一端,另一端顶在钢琴上听 自己演奏的琴声。
可听声的强度和频率范围
等响度曲线
利用与基准音比较的方法,测出整个可听 范围的纯音响度级,这就是等响度曲线。 曲线表示了响度级、声压级与频率三者之 间的关系。
等响度曲线的特点:
★在较低的声压级上,等响上曲线各频率声音的声压级相差很大, 在较低的声压级上,等响上曲线各频率声音的声压级相差很大,
响度与响度级关系:
N =2 L N = 40 + 10 log 2 N
N为响度,LN为响度级
( L N − 40 ) /10
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
计权网络有多种曲线形状,分别以A、B、 C来表示,以针对不同的场合。相应地,测 得的参数就是A计权、B计权、C计权。 单位记作 dB(A) 、 dB(B) 和 dB(C) 。
A加权曲线是基于40 Phon的等响曲线, 当量测较低的声音时,建议使用它较佳. B加权曲线是基于70 Phon的等响曲线,当量测中 段的声音时建议使用它较适合, , C计权网络是基于100方等响曲线,在整个可听频 率范围内近于平直,它让所用频率的声音近于一 样程度的通过,基本上不衰减,因此C计权网络 表示总声压级。
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—130dB 人们日常对话音量的动态范围为30dB至70dB,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。
纯音间的掩蔽 wk.baidu.com对处于中等强度时的纯音最有效的掩 蔽是出现在它的频率附近。 ②低频的纯音可以有效地掩蔽高频的纯 音,而反过来则作用很小。 P51 图4-8
噪音对纯音的掩蔽: 噪音是由多种纯音组成,具有无限宽的 频谱 。 若掩蔽声为窄带噪声,被掩蔽声为纯音, 其中位于被掩蔽音附近的由纯音分量组成 的窄带噪声即临界频带的掩蔽作用最明显。
最新研究: 日前柏克莱实验室的科学家首次绘制出了人类 内耳用于控制听觉和平衡的蛋白质结构。人类的 耳朵被誉为自然界最精密的“机械”,其耳内的 蛋白质结构,轻薄如细丝,称为蛋白质纤维,它 能将声音的机械振动转变为可以为大脑所识别的 电子信号。虽然它们仅有4纳米宽,160纳米长 (一纳米等于一百万分之一米),但一旦它们受 到损害,那么人的听力将受损。
所谓临界频带是指当某个纯音被以它为中心频率, 且具有一定带宽的连续噪声所掩蔽时,如果该纯 音刚好能被听到时的功率等于这一频带内噪声的 功率,那么这一带宽称为临界频带宽度。 临界频带的单位叫巴克(Bark),1Bark=一个临界 (Bark) 1Bark 频带宽度。频率小于500Hz时,1Bark约等于freq 500Hz 1Bark freq /100;频率大于500Hz时,1Bark约等于 9+41og(freq/1000),即约为某个纯音中心频率 的20%。 通常认为,20Hz--16kHz范围内有24个 子临界频带。而当某个纯音位于掩蔽声的临界频 带之外时,掩蔽效应仍然存在。
(2)时域掩蔽 所谓时域掩蔽是指掩蔽效应发生在掩蔽声与 被掩蔽声不同时出现时,又称异时掩蔽。异时掩 蔽又分为超前掩蔽和滞后掩蔽。若掩蔽声音出现 之前的一段时间内发生掩蔽效应,则称为超前掩 蔽;否则称为滞后掩蔽。 产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需 要花费一定的时间,异时掩蔽也随着时间的推移 很快会衰减,是一种弱掩蔽效应。一般情况下, 导前掩蔽只有3ms—20ms,而滞后掩蔽却可以持 续50ms—100ms。
响度级的单位为:“方”(phon) 以1000Hz纯音为基准声音,其他频率的纯 音和它相比较。
响度与强度的对数成正比。现代心理物理 学进行了响度的定量判断实验,并建立了 响度量表。 响度的单位为:“宋”(son)。 1 宋的定义为40dB、1000Hz 纯音所引起的 响度,大致相当于耳语的声级。
较高的声压级上,等响曲线较为平坦,说明各频率的声压级基本相同。 较高的声压级上,等响曲线较为平坦,说明各频率的声压级基本相同。
高频段的响度变化与声压级增量基本一致, ★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。 导致响度的较大变化。
这说明:在响度级较小时, 这说明:在响度级较小时,高、低频声音灵敏度降低较明显,而低 低频声音灵敏度降低较明显, 频段比高频段灵敏度降低更加剧烈,一般应特别重视加强低频音量。 频段比高频段灵敏度降低更加剧烈,一般应特别重视加强低频音量。
声压在20~55 dB SPL范围内,建议使用A 加权曲线网络. 声压在55~85 dB SPL范围内,建议使用B 加权曲线网络. 声压在85~140 dB SPL范围内,建议使用C 加权曲线网络. 当在量测噪音时,无论其声压是低或高,建议 使用A加权曲线网络.
掩蔽效应
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。 掩蔽量——因掩蔽效应听阈提高的分贝数 掩蔽量取决于声音之间的频谱关系、声压 级差以及到达听者耳朵的时间和相位关系。
掩蔽类型 (1)频域掩蔽 是指掩蔽声与被掩蔽声同时作用时发 生掩蔽效应,又称同时掩蔽。这时,掩蔽 声在掩蔽效应发生期间一直起作用,是一 种较强的掩蔽效应。通常,频域中的一个 强音会掩蔽与之同时发声的附近的弱音, 弱音离强音越近,一般越容易被掩蔽;反 之,离强音较远的弱音不容易被掩蔽。
例如,—个1000Hz的音比另一个900Hz的音 高18dB,则900Hz的音将被1000Hz的音掩 蔽。而若1000Hz的音比离它较远的另一个 1800Hz的音高18dB,则这两个音将同时被 人耳听到。若要让1800Hz的音听不到,则 1000Hz 1000Hz的音要比1800Hz的音高45dB。 1800Hz 45dB 一般来说,低频的音容易掩蔽高频的 音;在距离强音较远处,绝对闻阈比该强 音所引起的掩蔽阈值高,这时,噪声的掩 蔽阈值应取绝对闻阈。
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 听小骨:杠杆放大 圆形窗
中耳
内耳: 耳蜗:形成神经脉冲,形成听觉
一、人耳的构造
看书:P45 图4-2 人耳结构功能类比: P46图4-3 外耳:拾音; 中耳:放大; 内耳:信号分析
科学家利用电子断层摄影术(electron tomography),绘制 了几百张不同的角度的蛋白质结构图,并将它们重构成为一 个三维立体复合图。 绘制出的结构图像显示,人的内耳里有 大量的长着听觉细胞感受体(hair bundle)的毛细胞。这些 听觉细胞感受体在耳膜振动时随着空气的流动而摆动,就像 微风拂过时麦子的随风轻摆。通过近距离地放大可以看到, 每束听觉细胞感受体由单独的被称为“静纤毛”的纤毛组成。 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。
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