建筑声学声音与人的听觉

一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
1.人耳听觉频率范围
声音三要素 : 声音的强弱、音调的高低和音色
声音的强弱(大小)可用响度级表示。它与声音的频率和 声压级有关。
音调的高低主要取决于声音的频率（基频），频率越高， 音调就越高。在音乐中，频率提高一倍，即为所说的高 “八度音” 。
一般来说，儿童说话的音调比成人高，女性音调比男性 高，小提琴最细的弦，音调最高，键盘乐器，靠左的音 调低。
水平面的定位
时间差 强度差
一、人耳的听觉特性
3.听觉定位
水平面的定位
时间差 低频的情况
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
3.听觉定位
水平面的定位
强度差 高频的情况
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
3.听觉定位
水平面的定位
• 低频：主要决定于到达两耳的声音的时间差(相位差）； • 高频：主要决定于到达两耳的声音的强度差(音色差)； • 2000Hz一4000Hz范围（声波波长与人头的线度接近）：
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
人耳对低频声压级的变化最为敏感
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
2.主观响度与计权
计权
纯音用等响曲线来计算响度(比如1000Hz60dB/100Hz80dB) 复合音需要通过某种计算方法来获得其响度。
用声级计来测量响度，读数为“声级”，单位为分贝（dB）
声级计中设有A、B、C、D四个计权网络， 这四种计权网络大致参考某几条等响曲线而设计，模拟 人耳对不同频率声音的响应。
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
2.主观响度与计权
计权
A计权网络是参考40方等响曲线。（LA噪声评价） C计权网络具有接近线性的较平坦的特性，在整个可听
范围内几乎不衰减，以模拟人耳对85方以上的听觉响 应，因此它可以代表总声压级。 B 计权网络模拟人耳对70方纯音的响应，B计权很少使 用，在一些仪器上已经取消。
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第一部分 声学基本知识
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
1.人耳听觉频率范围
可听频率范围是20～20000Hz。在这个频率范围中，我们 最敏感的频率成分在500～4000Hz之间，2000～3000Hz达 到最大。
最大和最小的可听声压极限: 0～120 dB
通常，声压级在120dB左右，人就会感到不舒服，130dB 左右耳内将发痒或产生痛觉，达到140dB时耳内会感到 疼痛。当声压级继续升高，会造成耳内出血，听觉机构 损坏。
一、人耳的听觉特性
1.人耳听觉频率范围
声音三要素 : 音色
第三节 声音与人的听觉
各种乐器，演奏相同的曲子，听起来效果不一样，胡 琴的声音柔韧，笛子声音清脆，小提琴声音优美，小 号声音激昂，这就是因为它们音色不同。
一、人耳的听觉特性
1.人耳听觉频率范围
声音三要素 : 音色
第三节 声音与人的听觉
A4 440Hz
人耳分辨水平方向声源位置的能力比垂直方向的要好。正 常听觉的人在安静和无回声的环境中，水平方向可以辨别 出5°～15°的方位变化。在水平方向0°～60°范围内， 人耳具有良好的定位能力。
垂直方向的定位，有时要达到60°的变化才能分辨出来。
一、人耳的听觉特性
3.听觉定位
第三节 声音与人的听觉
声源发出的声波到达双耳，可以产生一定的时间差(相 位差)和强度差，人们就可以据此来判断声源的方向， 进行声像的定位。
声压级（dB）
55
60
68
67
60
54
A计权修正值（dB） -16 -9
-3
0
1
1
修正后的声压级（dB） 39
51
65
67
61
55
39
51
55
61
65
67
依次叠加 LA=70dB
一、人耳的听觉特性
2.主观响度与计权
声压级的改变同主观感受的关系
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
3.听觉定位
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
2.主观响度与计权
主观响度
确定某一声音使人的听觉器官产生多响的感觉，最简 单方法：把它与另一个标准音比较测定。
若某一声音与已选定的1000Hz纯音听起来同样响，这个 1000Hz纯音的声压级值就定义为待测声音的“响度级”。 响度级的单位是方（Phon）。
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
40方等响 曲线
人耳对2000～4000Hz的声音最敏感。在低于1000Hz时，人耳的灵敏度随着 频率的降低而降低；而在4000Hz以上时，人耳的灵敏度也是逐渐降低的
一、人耳的听觉特性
源自文库
第三节 声音与人的听觉
随着声压级的提高，对频率的相对敏感度不同： 声压级高，频率相对变化感觉小（曲线平坦） 声压级低，频率相对变化感觉大（曲线倾斜）
Mariah Carey
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
2.主观响度与计权
主观响度
测听实验
声压级相等而频率不同的纯音听起来并不一样响；
两个频率和声压级都不同的声音，有时候听起来 一样响；
声音强度加倍并不感到加倍的响。
主观感受与客观物理量的关系并非简单的线性关 系，不能单纯用声压级大小来衡量声音的响度。
钢琴的音色
吉他的音色
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
1.人耳听觉频率范围
声音三要素 : 音色
基音：音乐声中往往包含有一系列的频率成分，其中的一 个最低频率声音称为基音，人们据此来辨别音调，其频率 称为基频。
另一些则称为谐音，它们的频率都是基频的整数倍，称 为谐频。这些声音组合在一起，就决定了音乐的音色。
音乐声(即乐音)只含有基频和谐频，所以音乐的频谱是不 连续的，称为线状谱。而噪音大多是连续谱。
高速公路隧道内的交通噪声
一、人耳的听觉特性
1.人耳听觉频率范围
歌声的声学特性
歌声的音调范围
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
1.人耳听觉频率范围
歌声的声学特性
第三节 声音与人的听觉
张靓颖
Minnie Riperton
D 计权网络使用在航空噪声测量中。
一、人耳的听觉特性
2.主观响度与计权
计权
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
2.主观响度与计权
第三节 声音与人的听觉
一、人耳的听觉特性
第三节 声音与人的听觉
2.主观响度与计权
计算举例
计算举例
倍频带中心频率（Hz） 125 250 500 1000 2000 4000