人耳聽覺特性

1、第二章第二章 人耳聽人耳聽覺覺特性特性 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 人耳聽感基本特征人耳聽感基本特征 立體立體聲聲的聽的聽覺覺機理機理 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 一、人耳的構(gòu)造一、人耳的構(gòu)造 人耳有雙重感覺功能，聽覺器官、位置人耳有雙重感覺功能，聽覺器官、位置 和平衡感覺器官。和平衡感覺器官。 聲聲源源耳廓（收集耳廓（收集聲聲波）波）外耳道（使外耳道（使聲聲波通波通過過）鼓膜（鼓膜（將聲將聲波波轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成 振振動動）耳耳蝸蝸（將將振振動轉(zhuǎn)換動轉(zhuǎn)換成神成神經(jīng)經(jīng)沖沖動動）聽神聽神經(jīng)經(jīng)（傳遞傳遞沖沖動動）大大腦腦聽聽 覺覺中中樞樞（形成聽（形成聽覺覺）。）。 2.1

2、人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 1、外耳-拾音 作用：作用： u耳廓可以將聲音進行聚焦并傳至中耳。耳廓可以將聲音進行聚焦并傳至中耳。 u利用耳廓進行聲源定位。利用耳廓進行聲源定位。 u利用耳道對聲波進行共鳴放大。利用耳道對聲波進行共鳴放大。 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 2、中耳-放大 作用：作用： u耳膜接收到的聲波壓力在聽小骨傳導(dǎo)的過程耳膜接收到的聲波壓力在聽小骨傳導(dǎo)的過程 中得到放大。中得到放大。 u對外耳的空氣與內(nèi)耳的淋巴液起著阻抗匹配對外耳的空氣與內(nèi)耳的淋巴液起著阻抗匹配 的作用。的作用。 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 3、內(nèi)耳-信號分析 作用：

3、作用： u將聲波信號轉(zhuǎn)換成生物電信號，傳導(dǎo)至大腦。將聲波信號轉(zhuǎn)換成生物電信號，傳導(dǎo)至大腦。 u對聲波信號做初級分析，對聲音的響度、音對聲波信號做初級分析，對聲音的響度、音 高、音色的分析。高、音色的分析。 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 二、我們?nèi)绾胃兄曇舳?、我們?nèi)绾胃兄曇?2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 三、聽覺極限三、聽覺極限 人耳能聽到的聲音無論是頻率或聲壓都 有一定的界限，稱為聽覺極限。 聞閾：聲壓由零逐漸增大直至人耳剛好能聽到聲音 時的聲壓。 痛閾：將聲壓再逐漸增大，直到使人耳感到疼痛。 2.1 人耳聽人耳

4、聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 三、聽覺極限三、聽覺極限 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 三、聽覺極限 2、音差分辨閾： 人耳對最小音高差異的識別能力。 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 三、聽覺極限 2、音差分辨閾： 美國心理學(xué)家西肖爾的實驗： 以一個435hz的純音為基準音，取另一純音為 比較音，然后不斷改變比較音的音高，使其與 基準音構(gòu)成一系列由小到大的音差供受試者辯 聽。以80%受試者剛剛能分辨的音差作為最小 可變音差，結(jié)果為3hz,其中聽覺最敏銳者可分 辨的最小音差為0.5hz. 2.1 人耳聽人耳聽覺與覺與聽聽覺覺特性特性 三、聽覺極限 2、音差分辨閾： 結(jié)論

5、： u 人耳音差的分辨能力與智力水平能力無關(guān) u 年齡因素對音差分辨能力影響不大 u 人耳對音差最敏感的頻率在1khz左右 u 人耳的音差分辨閾與遺傳有關(guān) u 音差分辨與音的強弱無關(guān) 第二節(jié)第二節(jié) 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 一、響度一、響度 響度是人耳對聲音強弱 大小的主觀感覺. 單位：“宋”（son） 決定響度的主要因素是：聲壓聲壓或聲強聲強的 大小，在同樣的聲壓而不同頻率時，感 覺的響度不同。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 響度級：以1KHZ純音 為基準聲音，將其他頻率 的聲音與它比較，當響度 一樣時，1KHZ聲音的

6、聲壓 級就是該聲音的響度級。 單位：“方”（phon） 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 1、等響度曲線、等響度曲線 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 2、有關(guān)響度的特性、有關(guān)響度的特性 有等響度曲線可以得出一下有等響度曲線可以得出一下 結(jié)論：結(jié)論： u響度級與聲壓級有關(guān)。低聲壓響度級與聲壓級有關(guān)。低聲壓 時，等響度曲線上的各頻率聲時，等響度曲線上的各頻率聲 音的聲壓級相差很大。音的聲壓級相差很大。 u聲壓級很高時，等響度曲線較聲壓級很高時，等響度曲線較 為平坦，各頻率等響基本相同。為平坦，各頻率等響基本相同。 u低頻聲壓級

7、的微小變化會導(dǎo)致低頻聲壓級的微小變化會導(dǎo)致 響度的較大變化。響度的較大變化。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 二、音高二、音高 音高是聽覺系統(tǒng)對聲音音調(diào)高 低的一種主觀感覺。 音調(diào)的高低主要決定于頻率。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 人耳對聲音頻率的主觀感覺 u音高的單位為美（音高的單位為美（mel),它以它以1khz、40dB的純音的純音 為標準，定為為標準，定為1000mel. u音高雖與聲音的頻率有關(guān)，但不是呈線性關(guān)系，音調(diào)音高雖與聲音的頻率有關(guān)，但不是呈線性關(guān)系，音調(diào) 大體上與頻率的對數(shù)成線性關(guān)系，即音高大體上與頻率的對數(shù)成線性關(guān)系，即音高=klgf（K:

8、 常數(shù)；常數(shù)；f：音高的物理量簡諧頻率）：音高的物理量簡諧頻率） u音高與頻率的對數(shù)關(guān)系只是限定在一定音區(qū)范圍內(nèi)，音高與頻率的對數(shù)關(guān)系只是限定在一定音區(qū)范圍內(nèi)， 一旦超過其對數(shù)關(guān)系就會偏離。其規(guī)律是：在低音區(qū)，一旦超過其對數(shù)關(guān)系就會偏離。其規(guī)律是：在低音區(qū)， 客觀量要比正常值偏低才能與主觀感覺量相符；高音客觀量要比正常值偏低才能與主觀感覺量相符；高音 區(qū)，客觀量要比正常值偏高才能與主觀感覺量相符區(qū)，客觀量要比正常值偏高才能與主觀感覺量相符。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 三、音色三、音色 u音色主要由聲音的波形或它的頻譜 結(jié)構(gòu)決定。 u人耳在主管感覺上區(qū)別相同響度和人耳在主管感

9、覺上區(qū)別相同響度和 音高的兩類不同聲音的主觀聽覺特音高的兩類不同聲音的主觀聽覺特 性稱為性稱為音色音色。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 四、掩蔽效應(yīng) 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 掩蔽效應(yīng)的特性： u被掩蔽聲的頻率越接近掩蔽聲時，掩蔽 量越大，即頻率相近的純音掩蔽效果顯 著。 u掩蔽聲的聲壓級越高，掩蔽量越大，且 掩蔽的頻率范圍越寬。 u掩蔽聲對比其頻率低的純音掩蔽作用小， 而對比其頻率高的純音掩蔽作用大。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 五、哈斯效應(yīng) 相同的幾個聲音在時間上先后 到達人耳時，聽覺對先后到達的聲 音的延時能做出分辨的特性稱為延 時效

10、應(yīng)，即哈斯效應(yīng)。（對回聲的 感覺規(guī)律） 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 哈斯效應(yīng)： u延遲小于30ms時，幾乎沒有人能感覺到回聲。 u延遲大于70ms時，差不多一半人能感覺到回 聲。 u延遲超過100ms時，幾乎所有人都能覺察到 回聲。 u反射聲強度減弱到直達聲以下10dB時，延遲 時間很長，也幾乎沒人能感覺到有回聲。 u如果兩者延遲時間很短，則反射聲即使聲壓 級高出直達聲10dB,也不會有回聲的感覺。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 u利用哈斯效應(yīng)，可以在常規(guī)條 件下模擬廳堂效果，分析出廳 堂中直達聲、前期反射聲、混 響聲等各類成分后，可用人工 延時混響技術(shù)，采用

11、延時器、 混響器等各具需要調(diào)整、合成 聲音，以達到模擬的效果。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 六、德波埃效應(yīng) 德波埃效應(yīng)是一種利用聲音 到達聽音者時的聲級（強度） 差和時間差來確定聲音方位的 聽覺效應(yīng)。它描述的是人耳同 時傾聽數(shù)個聲源時引起的方向 性感覺。 2.2 人耳聽感的基本特征人耳聽感的基本特征 u將兩揚聲器對稱地放在聽者的前方，聽著感覺“聲像” 只有一個，且在正前方。 u當兩個揚聲器輻射的聲壓級有一定差別時，則聲像向 聲壓級高的揚聲器方向移動，偏移量大小與聲壓級之 差有關(guān)，當聲壓級差大于15dB時，則感覺聲音完全 來自較響的那只揚聲器。 u當兩只揚聲器輻射的聲壓級相等，

12、但有一定時間差， 聽者感到聲像向聲音先到達的那只揚聲器移動，當時 間差大于3ms時，聲像就好像完全來自聲音先到的那 只揚聲器。 u時間差和聲級差產(chǎn)生的效果類似，并且在聲級差小于 15dB,時間差小于3ms時，兩者呈線性關(guān)系。 第三節(jié) 立體聲的聽覺機理 2.3 立體聲的聽覺機理立體聲的聽覺機理 u 人們對來自自然空間的聲音位置進 行判斷，是對聲源的距離和方位進 行判斷，時一種空間真實的聽感。 如果把這種有真實聽感的效果用電 聲系統(tǒng)模擬重放就是立體聲系統(tǒng)。 u人耳的延時效應(yīng)和雙耳效應(yīng)都是立 體聲的生理學(xué)基礎(chǔ)。 2.3 立體聲的聽覺機理立體聲的聽覺機理 一、聽覺的定位機理 1、雙耳效應(yīng) 雙耳效應(yīng)的基

13、本原理：人的雙耳的位置在 頭部的兩側(cè), 如果聲源在聽音人的正前方，這 時由于聲源傳送到左、右二耳的距離相等， 聲波到達左、右耳的強度差、時間差（相位強度差、時間差（相位 差）、音色差差）、音色差都是零，聆聽者的感受出聲音 來自聆聽者的正前方，沒有偏向某一側(cè)。 2.3 立體聲的聽覺機理立體聲的聽覺機理 S聲源 聲音在聽音者正前方 S聲源 聲音不在聽音者正前方 2.3 立體聲的聽覺機理立體聲的聽覺機理 如果聲源不在聽音人的正前方, 而是偏 向一邊, 那么聲源到達兩耳的距離就不 相等, 聲音到達兩耳的時間與相位時間與相位就有 差異, 人頭如果側(cè)向聲源, 對其中的一只 耳朵還有遮敝作用, 因而到達兩耳

14、的聲聲 壓級和音色壓級和音色也有不同。人們把這種細微 的差異與原來存儲于大腦的聽覺經(jīng)驗進 行比較, 并迅速作出反應(yīng)從而辨別出聲 音的方位。 2.3 立體聲的聽覺機理立體聲的聽覺機理 u低頻信號（頻率低于300以下）的定向以兩耳 的時間差為依據(jù)； u高頻信號的定向取決于兩耳的聲級差 u對于瞬態(tài)聲，可以有效的利用時差來辨別聲 音的方位。這種定位作用取決于聲音傳來的 最初瞬間，這也是人耳對打擊樂、語言等瞬 態(tài)聲更以辨別方向的重要原因，對于持續(xù)聲， 由于它們分別先后到達兩耳所引起的掩蔽效 應(yīng)，致使定位效果變差。 2.3 立體聲的聽覺機理立體聲的聽覺機理 利用“雙耳效應(yīng)”，我們通過錄音技術(shù)錄下聲響，然后 用兩個或幾個音箱播放出來，使人們聽起來好像音箱 之間有一個聲源在發(fā)聲。這個假想的、實際上不存在 的聲源就叫作“聲像”。當我們聽立體聲廣播、立體 聲唱片中的一個管弦樂隊演奏時，你可以感到大提琴 在你的右前方，小提琴在你的左前方，而小號卻在中 間。對于電聲樂隊，你也可以很明顯地感覺出主 奏樂器來自不同的方向。聽重唱，你可以清楚地分辨 出左、右聲道中分別播出的各自的高聲部和低聲部。 因此，立體聲的優(yōu)點不僅僅是有真實感、臨場感、空 間感，而且由于把聲像分離了或改變了位置，就