第五节人耳的听觉感知特性课件

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1、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。返回在人耳的可听域范围内，声音听觉心理的主观感受主要有：1、响度2、音调3、音色4、掩蔽效应等听觉特性。人耳的听觉特性声音三要素响度、音调、音色分别与声音的振幅、频率、频谱分布特性（包络形状）相对应，称为声音的“三要素”。人耳的掩蔽效应是心理声学的基础，是感知音频编码的理论依

2、据。１响度（1）声压（2）声压级（3）响度（4）响度级（5）等响度曲线（6）听阈与痛阈声压由声波引起的交变压强称为声压，一般用ｐ表示，单位是帕（Ｐａ）。声压的大小反映了声音振动的强弱，同时也决定了声波的幅度大小。在一定时间内，瞬时声压对时间取均方根值后称为有效声压。用电子仪器测量得到的通常是有效声压，人们习惯上讲的声压实际上也是有效声压。声压是一个重要的声学基本量，在实际工作中经常会用到。例如混响时间是通过测量声压随时间的衰减来求得的；扬声器频响是扬声器辐射声压随频率的变化；声速则常常是利用声压随

3、距离的变化（驻波表）间接求得的。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。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（ｄＢ），可用下式计算：SPL＝20LgP/Pref（３-１）Ｐ为声压有效值；

4、Pref为参考声压，一般取2×10-5Ｐａ，这个数值是人耳所能听到的１ｋＨｚ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。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。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

5、程度。注意事实上：即使在可听声的频率范围（２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ）内，对于声压级相同而频率不同的声音，人们听起来也会感觉不一样响。对强度相同的声音，人耳感受１～４ｋＨｚ之间频率的声音最响，超出此频率范围的声音，其响度随频率的降低或上升将减小。对于同一强度的声波，不同的人听到的效果并不一致，因而对响度的描述有很大的主观性。响度的单位是宋（ｓｏｎｅ）。国际上规定，频率为１ｋＨｚ的纯音在声压级为４０ｄＢ时的响度为１宋（ｓｏｎｅ）。大量统计表表明，一般人耳对声压的变化感觉是，声压级每增加１０ｄＢ，响度增加１倍

6、，因此响度与声压级有如下关系：Ｎ为响度（单位为ｓｏｎｅ），ＳＰＬ为声压级（单位为ｄＢ）。2宋比1宋响1倍，3宋比1宋响2倍响度级人耳对声音强弱的主观感觉还可以用响度级来表示。响度级表示的是某响度与基准响度比值的对数值，单位为方（ｐｈｏｎ）。规定１ｋＨｚ纯音声压级的分贝数定义为响度级的数值。１ｋＨｚ纯音的声压级为０ｄＢ时，响度级定为０ｐｈｏｎ；声压级为４０ｄＢ时，响度级定为４０ｐｈｏｎ，响度为１ｓｏｎｅ。当其他频率的声音响度与１ｋＨｚ纯音响度相同时，则把１ｋＨｚ的响度级当作该频率的响度级。从响度及响度

7、级的定义中可知，响度级每增加１０ｐｈｏｎ，响度增加１倍。例如: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。--等响曲线人耳听觉的等响度曲线图曲线中每一条等响度曲线对应一个固定的响度级值，即１ｋＨｚ纯音对应的声压级值。等响度曲线具有的性质１

8、）两个声音的响度级相同，但强度不一定相同，它们与频率有关。２）声压级越高，等响度曲线越趋于平坦；声压级不同，等响度曲线有较大差异，特别是在低频段。３）人耳对３～４ｋＨｚ范围内的声音响度感觉最灵敏。听阈与痛阈响度是听觉的基础。人耳对于声音细节的分辨与响度直接有关：只有在响度适中时，人耳辨音才最灵敏。正常人听觉的声压级范围为０～１2０ｄＢ。超出人耳的可听频率范围的声音，即使声压级再大，人耳也听不到声音。听阈在人耳的可听频率范围内，若声音弱到一定程度，人耳同样是听不到的。当