基于心理声学的声信号响度剖析.pdf

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1、18辽宁科技学院学报第17卷文章编号：10．3969／j．issn．1008—3723．2015．06．007基于心理声学的声信号晌度剖析任晓丽(山西医科大学汾阳学院数理教研室032200)摘要：基于听觉产生的原理基础，有机结合心理声学基本理论，阐述了声信号的响度参量及一般性影响因素。关键词：听觉；心理声学；响度中图分类号：TN911．7文章标识码：A随着工业的不断发展，越来越多的声信号振荡(3kHz一5kHz)微弱声音最敏感，即该范围的绝对闻在人们的周围，家电业、汽车业等领域产生的不同品阈较小；在低频、高频区绝

2、对闻阈值要大。多音源情质音和噪声备受关注，作为声信号适宜性感知的主况下，人耳刚好听见被掩蔽音的闻阈值叫掩蔽门限，体，人们一方面努力降低信号噪声，同时又着力改善即掩蔽存在时的听阈。产品音质增加其欣赏度。不同的发声体对应包含不2．2频域掩蔽(同时掩蔽、声响掩蔽)同的决定声信号的主要特征的谐波。不同的声信号同时发出的声音间的掩蔽，中等强度的纯音对权重指标不同，响度是量化人们对声音的主观评价其频率附近的弱纯音能进行有效掩蔽；低频纯音易指标之一，是人们研究颇多的一项声学参量。掩蔽同时高频音，反之则掩蔽作用不明显；掩蔽音与1

3、人耳对声域信号的反应处理过程被掩蔽音频率相距较远时，后者的绝对闻阈比该掩人耳主要由外耳、中耳和内耳构成。其中外耳蔽强音对应产生的掩蔽门限高，故此时被掩蔽音的收集、传导声波，中耳通过声阻抗匹配将声波能量传掩蔽门限要取绝对闻阈。另外声音信息的完整性也至内耳的耳蜗。耳蜗有传音和感音的功能，涉及机要影响频率的掩蔽现象。械振动、生物电激励转换以及听觉编码一系列过程。2．3时域掩蔽(异时掩蔽)耳蜗将声音转换成神经电信号后，再由听神经向中时间上相邻声音间的掩蔽，掩蔽音发生在被掩枢传递信息，最后产生听觉。声信号引起耳蜗的基蔽音之

4、前，叫超前掩蔽，如某一响度较大的声音之后膜振动，不同的纯音对应基膜不同部位振动：其中耳紧跟一较弱的声音，后者就很难被昕到；反之滞后掩蜗顶端对低频音敏感，而高频音仅引起耳蜗底部基蔽。由于人的大脑处理信息需占用一定时间，故会底膜振动；并且高频音引起耳蜗隔部振动最大峰值产生上述现象，相对来讲时域掩蔽是一种弱掩蔽现象。在耳蜗底部，低频声引起耳蜗隔部振动最大峰值在2．4临界频带耳蜗顶部。可见基底膜可将传人人耳的声信号在频由上述耳蜗的基底膜功能看出，人的内耳可看域上分解，具有一定的带通滤波功能。做一组高度重叠非等带宽的滤波器

5、组，一定频率2心理声学基本理论的声信号对耳蜗的一定部位产生激励，即声信号频率与某⋯滤波器的中心频率相同时会产生最大程度心理声学即基于听觉系统研究声音的有关参作用，整体上听觉系统对由不同频率组成的复音具量，在不同的场合环境下建立不同的数学模型，主要有一定频谱分析功能，为此引入临界频带来分析人反映了声信号的物理特性与听觉主观感知间的联耳的主观感觉与声音的物理性质的联系，从感知层系。常用的基本理论有：面来度量声音频率。临界频带相当于听觉滤波器的2．1掩蔽效应，一种声信号的作用可抑制或减有效带宽。弱受刺激对象对另一声信号

6、的反应，前者是掩蔽音，由Fletcher听音实验得知，当某一听觉滤波器后者是被掩蔽音。该效应是心理声学模型的基础，的中心频率、噪声的中心频率与纯音频率一致，噪声在分析多音源情况时尤为重要。纯音被人耳感受到的带宽增大到该听觉滤波器的带宽，这时的纯音信的听阈值即绝对闻阈，即人耳在安静环境中听到该号的听阈将不随噪声带宽的继续增加而变化，此时声音的强度下限，用dB表示。一般人耳对中频区滤波器的带宽即临界频带。临界频带的划分方式有多种，人耳可以调节频收稿日期：2015—02—21作者简介：任晓丽(1976一)，女，山西平遥

7、人，山西医科大学带的不同中心位置。汾阳学院，硕士，研究方向为医学物理学实验与教学研究．一般将感知的声频范围(20Hz～16kHz)划分为第17卷第2期辽宁科技学院学报Vo1．17No．22015年6月JOURNALOFLIAONINGINSTITUTEOFSCIENCEANDTECHNOLOGYJun．201524个临界频带，一个临界频带的宽度即1巴克响度与声信号的声压级、频谱特性以及持续时(Bark)，1巴克相当于1．3mm的基底膜的距离，间有关。基于人耳听觉产生机理，对于声信号幅值频率f在500Hz的情况下：

8、及频率成分不随时间变化的稳态响度分析常用鉴于1Bark一9+4log(f／lO00)。激励模式的多频带响度计算模型，在声信号作用下，500HZ以下，临界频带带宽大致相同，为每个临界频带会产生对应的激励强度，即特征响度，100HZ；500HZ以上，临界频带带宽随频率增高而增大。反映响度在频域的分布，由史蒂文斯定律特征响度在以掩蔽音频率为中心位置的临界频带内，某与耳蜗基底膜激