人體感知與運動特征1

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.1.人在系統(tǒng)中的功能人在系統(tǒng)中的功能 3 3. .聽覺機能及其特征聽覺機能及其特征 4 4. .其他感覺機能及其特征其他感覺機能及其特征 5 5. .人的信息處理系統(tǒng)人的信息處理系統(tǒng) 2 2. .視覺機能及其特征視覺機能及其特征 6 6. .運動系統(tǒng)的機能及其特征運動系統(tǒng)的機能及其特征 7 7. .人的運動輸出人的運動輸出3 3.1 .1 人在系統(tǒng)中的功能人在系統(tǒng)中的功能 把操作者作為把操作者作為人機系統(tǒng)中的一個人機系統(tǒng)中的一個“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”來來研究，人與外界發(fā)生聯(lián)系的主要是三個子系統(tǒng)，研究，人與外界發(fā)生聯(lián)系的主要是三個子系統(tǒng)，即感覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、運動系統(tǒng)即感覺系統(tǒng)、神經(jīng)

2、系統(tǒng)、運動系統(tǒng)見圖見圖3-13-1。感知響應(yīng)系統(tǒng)感知響應(yīng)系統(tǒng)感知響應(yīng)過程感知響應(yīng)過程 圖圖3-1 3-1 人機系統(tǒng)示意圖人機系統(tǒng)示意圖3.1.2 3.1.2 人的感知與反應(yīng)機能（感知響應(yīng)）人的感知與反應(yīng)機能（感知響應(yīng)） 反射是神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)肌體活動的一種基本形成反射是神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)肌體活動的一種基本形成. .反射活動的全部結(jié)構(gòu)組成反射??；反射弧具有五個基反射活動的全部結(jié)構(gòu)組成反射??；反射弧具有五個基本環(huán)節(jié)，即感受器本環(huán)節(jié)，即感受器 傳入神經(jīng)元傳入神經(jīng)元 中間神經(jīng)元中間神經(jīng)元 傳出神經(jīng)元傳出神經(jīng)元 放應(yīng)器。見放應(yīng)器。見圖圖3-2（a）。）。反反射射弧弧圖圖3-23-2反射弧和信息鏈反射弧和信息鏈 人

3、機系統(tǒng)的信息在人的神經(jīng)系統(tǒng)中的循環(huán)過程人機系統(tǒng)的信息在人的神經(jīng)系統(tǒng)中的循環(huán)過程形成信息鏈。形成信息鏈。見圖見圖3-23-2（b b）。）。 人機系統(tǒng)中的最常用的感覺通道是視覺通道（人機系統(tǒng)中的最常用的感覺通道是視覺通道（80%80%）、）、聽覺通道（聽覺通道（14%14%）和觸覺和其他通道（）和觸覺和其他通道（6%6%）。其適用場合）。其適用場合參閱參閱表表3-13-1。返回返回3.2 3.2 視覺機能及其特征視覺機能及其特征 視覺的適宜刺激是光。人的兩眼可以感視覺的適宜刺激是光。人的兩眼可以感受到的光波只占整個電磁光譜的一小部分，受到的光波只占整個電磁光譜的一小部分，其波長為其波長為3803

4、80780nm780nm，見圖見圖3-33-3。 視覺系統(tǒng)由眼睛、視神經(jīng)和視覺中樞的共同活動視覺系統(tǒng)由眼睛、視神經(jīng)和視覺中樞的共同活動組成。組成。見圖見圖3-4 3-4 。 眼睛是視覺的感受器官，人眼是直徑為眼睛是視覺的感受器官，人眼是直徑為21212525mmmm的球體，其基本構(gòu)造與照相機類似，見的球體，其基本構(gòu)造與照相機類似，見圖圖3-5 3-5 。 視網(wǎng)膜最外層細胞包括視桿細胞和視錐細胞，它視網(wǎng)膜最外層細胞包括視桿細胞和視錐細胞，它們是接受信息的主要細胞。們是接受信息的主要細胞。如表如表B1B1。圖圖3-3 3-3 全部電磁波中的光譜可見全部電磁波中的光譜可見返回返回圖圖3-43-4人的

5、視覺系統(tǒng)人的視覺系統(tǒng)右視野右視野左視野左視野處理文字的能力較強處理文字的能力較強處理數(shù)字的能力較強處理數(shù)字的能力較強數(shù)字數(shù)字文字文字返回返回圖圖3-5 3-5 眼睛結(jié)構(gòu)示意圖眼睛結(jié)構(gòu)示意圖返回返回表B1 視網(wǎng)膜的視桿細胞和視錐細胞的不同性質(zhì)視網(wǎng)膜的視桿細胞和視錐細胞的不同性質(zhì)返回返回3.2.3 3.2.3 視覺機能視覺機能 視角：視角：由瞳孔中心到觀察對象兩端所張開的角度由瞳孔中心到觀察對象兩端所張開的角度。（如圖（如圖3-53-5） =2arctg(D/2L)=2arctg(D/2L) 視角；視角； DD被看物體上兩端點的直線距離；被看物體上兩端點的直線距離； LL眼睛到被看物體的距離。眼睛

6、到被看物體的距離。 在工業(yè)設(shè)計中，視角是在工業(yè)設(shè)計中，視角是確定設(shè)計可視對象尺寸大確定設(shè)計可視對象尺寸大小的依據(jù)。小的依據(jù)。 臨界視角：臨界視角：眼睛能分辨被看物體最近兩點的視角。眼睛能分辨被看物體最近兩點的視角。（按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，人站在離視力檢查表按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，人站在離視力檢查表5m5m遠處觀看表中第十行遠處觀看表中第十行“E”E”字，字，若能分辨清楚，視力為若能分辨清楚，視力為1.01.0即視力正常，此時的臨界視角即視力正常，此時的臨界視角=1=1 。）。）視力：視力：眼睛分辨物體細微結(jié)構(gòu)能力的一個生理尺度，以眼睛分辨物體細微結(jié)構(gòu)能力的一個生理尺度，以臨界視角的倒數(shù)來表示。臨界視角的倒數(shù)來表示。

7、 視力視力=1/=1/能夠分辨的最小物體的視角能夠分辨的最小物體的視角視野視野：眼睛觀看正前方物體時所能看得見的空間范圍：眼睛觀看正前方物體時所能看得見的空間范圍, ,常常以角度來表示。以角度來表示。( (靜視野、注視視野、動視野靜視野、注視視野、動視野 ) ) 動視野動視野: :見圖見圖3-63-6。 水平視野水平視野（單視野（單視野/ /雙視野）雙視野）: : 1.53.0 1.53.0特優(yōu)視區(qū)；（物象落在黃斑上）特優(yōu)視區(qū)；（物象落在黃斑上） 10 10以內(nèi)以內(nèi)最優(yōu)視區(qū)；最優(yōu)視區(qū)； 1020 1020瞬息視區(qū)；（能在很短的時間內(nèi)看清瞬息視區(qū)；（能在很短的時間內(nèi)看清物體）物體） 2030 2

8、030有效視區(qū)；（需集中注意力看）有效視區(qū)；（需集中注意力看） 其余其余：良好視區(qū)。：良好視區(qū)。垂直視野垂直視野:（如圖（如圖3-6） 水平視線上下水平視線上下1.5 為特優(yōu)視區(qū)；為特優(yōu)視區(qū)； 水平視線以下水平視線以下10為最優(yōu)視區(qū)；為最優(yōu)視區(qū)； 水平視線以上水平視線以上10，以下，以下1030內(nèi)為有效視區(qū)；內(nèi)為有效視區(qū)；其余其余：良好視區(qū)。：良好視區(qū)。視距視距：指人在操作系統(tǒng)中正常的觀察距離，：指人在操作系統(tǒng)中正常的觀察距離，幾種工作視距推薦值參閱幾種工作視距推薦值參閱表表3-2。舒適視線舒適視線：直立：水平視線以下直立：水平視線以下1515度度；放松立：水平視線以下放松立：水平視線以下30

9、30度；度；放松坐：水平視線以下放松坐：水平視線以下4040度。度。一般應(yīng)根據(jù)觀察目一般應(yīng)根據(jù)觀察目標(biāo)的大小和形狀以標(biāo)的大小和形狀以及工作要求確定視及工作要求確定視距，普通操作的視距，普通操作的視距范圍在距范圍在3876cm之間，在之間，在56cm處最處最為適宜。為適宜。在垂直面內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)視線為水在垂直面內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)視線為水平視線，最大固定視野為平視線，最大固定視野為115115，標(biāo)準(zhǔn)視線上方，標(biāo)準(zhǔn)視線上方5050，下方下方7070，擴大的視野為，擴大的視野為150150，站立時的自然視線低，站立時的自然視線低于水平線于水平線1010，坐著時自然，坐著時自然視線代于水平視線視線代于水平視線1515；

10、人；人在很低松馳的狀態(tài)中，站著在很低松馳的狀態(tài)中，站著和坐著時的自然視線偏離標(biāo)和坐著時的自然視線偏離標(biāo)準(zhǔn)視線分別是準(zhǔn)視線分別是3030和和3838。因此，人在輕松的時刻觀看因此，人在輕松的時刻觀看展覽時，展示物的位置在低展覽時，展示物的位置在低于標(biāo)準(zhǔn)視線于標(biāo)準(zhǔn)視線3030的區(qū)域里。的區(qū)域里。圖圖3-6 3-6 人的垂直視野人的垂直視野返回返回返回返回任務(wù)要求舉例視距離（眼至視覺對象）單位：cmcm固定視野直徑單位：cmcm備注最精細的工作安裝最小部件安裝最小部件（表、電子元件（表、電子元件）12252040完全坐著，部分地依靠視覺輔助手段（小型放大鏡、顯微鏡）精細工作安裝收音機、電視機2535

11、4060坐著或站著中等粗活在印刷機、鉆井機床旁工作50以下至80坐或站粗活包裝、粗磨5015030250多為站著遠看黑板、開汽車150以上250坐或站 圖圖3-6 3-6 人的水平視野人的水平視野返回返回在水平面內(nèi)最大在水平面內(nèi)最大固 定 雙 眼 視 野 為固 定 雙 眼 視 野 為180180，擴大的視野，擴大的視野為為190190，在標(biāo)準(zhǔn)視，在標(biāo)準(zhǔn)視線 左 右 各線 左 右 各 1 01 0 2020視野內(nèi)可以辨視野內(nèi)可以辨別字。在標(biāo)準(zhǔn)視線別字。在標(biāo)準(zhǔn)視線左右各左右各5 53030視視野內(nèi)可以辨別字母，野內(nèi)可以辨別字母，在 標(biāo) 準(zhǔn) 視 線 右在 標(biāo) 準(zhǔn) 視 線 右30306060范圍是范圍

12、是顏色視野，人最敏顏色視野，人最敏銳的視力是在標(biāo)準(zhǔn)銳的視力是在標(biāo)準(zhǔn)視線兩側(cè)各視線兩側(cè)各1010的的視野內(nèi)。視野內(nèi)。 中央視覺（明視覺）中央視覺（明視覺）視維細胞（感色能力強、視維細胞（感色能力強、能清晰分辨物體）。能清晰分辨物體）。 周圍視覺（暗視覺）周圍視覺（暗視覺）視桿細胞（觀察空間范圍視桿細胞（觀察空間范圍和正在運動的物體）。和正在運動的物體）。 操作者在進行作業(yè)時，除要注視操作對象外，還要求操作者在進行作業(yè)時，除要注視操作對象外，還要求看到周圍情況。如果視野很小或缺損，將會對工作效率產(chǎn)看到周圍情況。如果視野很小或缺損，將會對工作效率產(chǎn)生影響，甚至造成工作事故。因而，在選擇車、船駕駛員生

13、影響，甚至造成工作事故。因而，在選擇車、船駕駛員時，必須檢查其正常視野范圍。如果各方面的視野都縮小時，必須檢查其正常視野范圍。如果各方面的視野都縮小1010以內(nèi)者稱為工業(yè)盲。以內(nèi)者稱為工業(yè)盲。 雙眼視物雙眼視物：視野范圍較大；具有分辨物體深淺、視野范圍較大；具有分辨物體深淺、遠近等相對位置的能力；能形成立體視覺。遠近等相對位置的能力；能形成立體視覺。 色視野是指顏色對眼的刺激能引起感覺的范圍。色視野是指顏色對眼的刺激能引起感覺的范圍。( (見圖見圖3-73-7) ) 人眼隨視覺環(huán)境中光亮度的變化而感受性發(fā)生變化人眼隨視覺環(huán)境中光亮度的變化而感受性發(fā)生變化的過程，有暗適應(yīng)和明適應(yīng)兩種。的過程，有

14、暗適應(yīng)和明適應(yīng)兩種。 見見圖圖3-8 根據(jù)視覺的明暗適應(yīng)特征，要求在設(shè)計工作面照明根據(jù)視覺的明暗適應(yīng)特征，要求在設(shè)計工作面照明時，需使其亮度均勻而且不產(chǎn)生陰影，否則，眼睛的頻時，需使其亮度均勻而且不產(chǎn)生陰影，否則，眼睛的頻繁明暗調(diào)節(jié)，不僅會增加眼睛的疲勞，而且會引起錯誤繁明暗調(diào)節(jié)，不僅會增加眼睛的疲勞，而且會引起錯誤操作。操作。 物體表面產(chǎn)生的刺眼和耀眼的強烈光線，稱為眩光。物體表面產(chǎn)生的刺眼和耀眼的強烈光線，稱為眩光。 v 目標(biāo)與背景有一定的對比度時，目標(biāo)與背景有一定的對比度時，人眼才能看清其形狀。這種對人眼才能看清其形狀。這種對比可以用顏色（背景與物體具比可以用顏色（背景與物體具有不同的顏

15、色），也可以用亮有不同的顏色），也可以用亮度（背景與物體在亮度上有一度（背景與物體在亮度上有一定的差別）。定的差別）。v 人眼剛剛能看辨別到物體時，人眼剛剛能看辨別到物體時，背景與物體之間的最小亮度差背景與物體之間的最小亮度差稱為臨界亮度差。臨界亮度差稱為臨界亮度差。臨界亮度差與背景亮度之比稱為臨界對比與背景亮度之比稱為臨界對比度；臨界對比的倒數(shù)稱為對比度；臨界對比的倒數(shù)稱為對比感度。感度。boppppLLLLLCpcCS1式中式中：CP 臨界對比度 Lp臨界亮度差 Lp背景亮度 Lo 物體的亮度 SC對比感度v對比感度與照度、物體尺寸、視距、和眼的適對比感度與照度、物體尺寸、視距、和眼的適應(yīng)

16、情況等因素有關(guān)。在理想情況下，視力好的人，應(yīng)情況等因素有關(guān)。在理想情況下，視力好的人，其臨界對比度約為其臨界對比度約為0.010.01，也就是其對比感度達到，也就是其對比感度達到100100。圖圖3-7 3-7 人的色視野人的色視野眼睛的色視野眼睛的色視野返回返回圖圖3-8 3-8 明適應(yīng)與暗適應(yīng)明適應(yīng)與暗適應(yīng)v1. 1. 疲勞程度：水平優(yōu)于垂直。疲勞程度：水平優(yōu)于垂直。v2. 2. 視線變化習(xí)慣：左視線變化習(xí)慣：左右，上右，上下，順時針。下，順時針。v3. 3. 準(zhǔn)確性：水平尺寸和比例的估計更準(zhǔn)確。準(zhǔn)確性：水平尺寸和比例的估計更準(zhǔn)確。v4. 4. 觀察情況的優(yōu)先性觀察情況的優(yōu)先性：左上：左上

17、右上右上左下左下右下視區(qū)右下視區(qū), ,儀表的布置必須考慮這一點。儀表的布置必須考慮這一點。v5. 5. 設(shè)計依據(jù)：以雙眼視野為設(shè)計依據(jù)。設(shè)計依據(jù)：以雙眼視野為設(shè)計依據(jù)。v6 .6 .接受程度：直線輪廓優(yōu)于曲線輪廓。接受程度：直線輪廓優(yōu)于曲線輪廓。3.2.4 3.2.4 視覺特征視覺特征v7.7.顏色的易辨認順序：顏色的易辨認順序：紅、綠、黃、白紅、綠、黃、白；v 顏色相配時的易辨認順序：顏色相配時的易辨認順序：黃底黑字、黑底白黃底黑字、黑底白字、藍底白字、白底黑字、白底紅字字、藍底白字、白底黑字、白底紅字。v8 8、物體的顏色在有色光源的照射下會產(chǎn)生變化，、物體的顏色在有色光源的照射下會產(chǎn)生變

18、化，顯現(xiàn)的顏色與物體本色，照射光線的顏色之間的關(guān)顯現(xiàn)的顏色與物體本色，照射光線的顏色之間的關(guān)系有一定規(guī)律性。系有一定規(guī)律性。如表如表B2B2。v9 9、眼睛在直視方向的最小分辨角和分辨顏色的情、眼睛在直視方向的最小分辨角和分辨顏色的情況。況。如表如表B3B3。v1010、視覺損傷、視覺損傷 v1111、視覺疲勞、視覺疲勞右上限右上限左上限左上限左下限左下限右下限右下限返回返回表表B2 B2 顯現(xiàn)的顏色與物體本色、照射光的顏色之間的關(guān)系顯現(xiàn)的顏色與物體本色、照射光的顏色之間的關(guān)系 返回返回返回返回1 1、光通量、光通量 光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起視覺光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起

19、視覺的能量，稱為光通量，用符號的能量，稱為光通量，用符號表示，單位為流表示，單位為流明（明（lmlm）。）。光通量是光源的一個重要參數(shù)，是照光通量是光源的一個重要參數(shù)，是照明設(shè)計的必備數(shù)據(jù)。明設(shè)計的必備數(shù)據(jù)。 當(dāng)波長為當(dāng)波長為555555nmnm的黃、綠光的輻射功率為的黃、綠光的輻射功率為1 1W W時，時，人眼感覺量為人眼感覺量為680680lmlm，所以所以1 1lmlm就相當(dāng)于波長為就相當(dāng)于波長為555555nmnm的單色光輻射功率為（的單色光輻射功率為（1/6801/680）W W時的光通量。時的光通量。 1 1光瓦光瓦=680=680lmlm照明的基本概念照明的基本概念 2 2、發(fā)光

20、強度、發(fā)光強度 光源在空間某一特定方向上單位立體角內(nèi)光源在空間某一特定方向上單位立體角內(nèi)（每球面度）輻射的光通量空間刻度，稱為光源（每球面度）輻射的光通量空間刻度，稱為光源在該方向上的發(fā)光強度（簡稱光強），用符號在該方向上的發(fā)光強度（簡稱光強），用符號I I表示，單位為坎德拉（表示，單位為坎德拉（cdcd）。）。其計算公式為：其計算公式為： I I= =/式中：式中：球面所對應(yīng)的立體角（球面所對應(yīng)的立體角（srsr: :立體弧度）立體弧度） 在在立體角內(nèi)所輻射的光通量（立體角內(nèi)所輻射的光通量（lmlm） I I表示光通量在空間各個方向上的分布情表示光通量在空間各個方向上的分布情況。況。 3 3

21、、照度、照度 照度是用來表示被照面（點）上光的強弱。投照度是用來表示被照面（點）上光的強弱。投射到被照面上的光通量與被照面的面積之比稱為該射到被照面上的光通量與被照面的面積之比稱為該面的照度，用符號面的照度，用符號E E表示。定義式為：表示。定義式為： E=/SE=/S 式中：式中：被照面上接受的光通量被照面上接受的光通量( (lm)lm) S S被照面的面積被照面的面積( (m m2 2) )，與光線垂直。，與光線垂直。 照度的單位為勒克斯照度的單位為勒克斯( (lx), lx), 表示表示1 1流明的光通量流明的光通量均勻分布在均勻分布在1 1平方米的被照面上，即：平方米的被照面上，即：

22、1( 1(lx)=1(lm)/mlx)=1(lm)/m2 2 4 4、亮度、亮度 發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強度發(fā)光體在視線方向單位投影面上的發(fā)光強度稱為該物體表面的亮度，用符號稱為該物體表面的亮度，用符號L L來表示，表達來表示，表達式為：式為： L= L=I I/Scos/Scos 式中式中 I I-發(fā)光體在視線方向上的光強發(fā)光體在視線方向上的光強( (cdcd) )； ScosScos-發(fā)光體在視線方向上的投影面發(fā)光體在視線方向上的投影面積積m2m2； - -視線方向與發(fā)光面法線（垂線）的視線方向與發(fā)光面法線（垂線）的夾角。夾角。 L L的單位為坎德拉每平方米（的單位為坎德拉每平

23、方米（cd/m2cd/m2） 自學(xué)內(nèi)容自學(xué)內(nèi)容9.3 人與光環(huán)境人與光環(huán)境(教材教材) 聽覺的適宜刺激是聲音，聲音的聲源是振動的物體，聽覺的適宜刺激是聲音，聲音的聲源是振動的物體，人的聽感范圍：人的聽感范圍：20202000020000HzHz。感受性最高的頻率范感受性最高的頻率范圍圍 : :1000100040004000HzHz 起主要作用的部位：內(nèi)耳耳蝸起主要作用的部位：內(nèi)耳耳蝸 起輔助作用的部位：外耳、中耳、內(nèi)耳的其它部分，起輔助作用的部位：外耳、中耳、內(nèi)耳的其它部分，見見圖圖3-9。3.3 3.3 聽覺機能及其特征聽覺機能及其特征圖圖3-9 3-9 （a a）人耳的基本結(jié)構(gòu)人耳的基本

24、結(jié)構(gòu) （b b）耳蝸耳蝸 聲功率是指單位時間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方聲功率是指單位時間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測中，聲功率是向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測中，聲功率是指聲源總聲功率。單位為指聲源總聲功率。單位為W W。 聲強是指單位時間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方聲強是指單位時間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向單位面積的聲能量。單位為向單位面積的聲能量。單位為 W/mW/m2 2。 聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力增值。單位聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力增值。單位為為PaPa。 四、分貝、聲壓級四、分貝、聲壓級 分貝分貝：是聲音音量的度量值，是指兩個相同的物是聲音音量的

25、度量值，是指兩個相同的物理（例理（例A A和和A0A0）之比取以之比取以1010為底的對數(shù)并乘以為底的對數(shù)并乘以1010（或（或2020）。）。 N = 10lg(A/A0) N = 10lg(A/A0)或或 N = 20lg(A/A0)N = 20lg(A/A0) 分貝符號為分貝符號為“dB”dB”，它是無量綱的。它是無量綱的。式中：式中：A0A0是基準(zhǔn)量（或參考量），是基準(zhǔn)量（或參考量），A A是實測度量。是實測度量。 聲壓級聲壓級：LP = 20lg(P/P0)式中：式中： LP 聲壓級（聲壓級（dB）；）； P 實測聲壓（實測聲壓（Pa）；）； P0基準(zhǔn)聲壓，為基準(zhǔn)聲壓，為210-5P

26、a，該值是該值是對對1000HZ的純音，人耳剛能聽到的最低聲壓。的純音，人耳剛能聽到的最低聲壓。 聲強級聲強級： L LI I = 10lg(I/I = 10lg(I/I0 0) )式中：式中：L LI I 聲壓級聲壓級( (dB)dB)； I I 實測聲強（實測聲強（W/mW/m2 2）；）； I I0 0基準(zhǔn)聲強，為基準(zhǔn)聲強，為1010-12-12 W/mW/m2 2。聲功率級：聲功率級： L Lw w =10lg(W/W=10lg(W/W0 0) ) 式中：式中： L Lw w聲功率級（聲功率級（dBdB）；）； W W 實測聲功率（實測聲功率（W W）；）； W W0 0 基準(zhǔn)聲功率，

27、為基準(zhǔn)聲功率，為1010-12 -12 W W。五、響度和響度級五、響度和響度級響度（響度（N N）：）： 響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念，響度是人耳判別聲音由輕到響的強度等級概念，它不僅取決于聲音的強度它不僅取決于聲音的強度( (如聲壓級如聲壓級) )，還與它的頻，還與它的頻率及波形有關(guān)。響度的單位為率及波形有關(guān)。響度的單位為“宋宋”,1”,1宋的定義為宋的定義為聲壓級為聲壓級為4040dB,dB,頻率為頻率為10001000Hz,Hz,且來自聽者正前方的且來自聽者正前方的平面波形的強度。如果另一個聲音聽起來比平面波形的強度。如果另一個聲音聽起來比1 1宋的宋的聲音大聲音大n n倍

28、，即該聲音的響度為倍，即該聲音的響度為n n宋。宋。響度級響度級( (L LN N) )：v響度級是建立在兩個聲音主觀比較的基礎(chǔ)上，響度級是建立在兩個聲音主觀比較的基礎(chǔ)上，選擇選擇10001000HzHz的純音作基準(zhǔn)音，若某一聲音聽起的純音作基準(zhǔn)音，若某一聲音聽起來與該純音一樣響，則該聲音的響度級在數(shù)值來與該純音一樣響，則該聲音的響度級在數(shù)值上就等于這個純音的聲壓級（上就等于這個純音的聲壓級（dBdB）。）。響度級用響度級用L LN N表示，單位是表示，單位是“方方”。如果某聲音聽起來與聲。如果某聲音聽起來與聲壓級為壓級為8080dBdB，頻率為頻率為10001000HzHz的純音一樣響，則的

29、純音一樣響，則該聲音的響度級就是該聲音的響度級就是8080方。方。v 不同聲音的響度級可從不同聲音的響度級可從ISOISO等響曲線等響曲線上查出來。上查出來。 返回返回3.3.3 3.3.3 聽覺的物理特性聽覺的物理特性v（聲音：音調(diào)、強度、音色）（聲音：音調(diào)、強度、音色）v人耳能聽聞的頻率比為人耳能聽聞的頻率比為f fminmin/ /fmaxfmax=1=1：10001000；v頻率感受的上限隨著年齡的增長而逐年連續(xù)下降，頻率感受的上限隨著年齡的增長而逐年連續(xù)下降，見圖見圖3-103-10；v 聽覺的頻率響應(yīng)特性對聽覺傳示裝置的設(shè)計是聽覺的頻率響應(yīng)特性對聽覺傳示裝置的設(shè)計是很重要的。很重要

30、的。圖圖3-103-10聽力損失曲線聽力損失曲線返回返回v 聽覺聲強的動態(tài)范圍聽覺聲強的動態(tài)范圍= =正好可忍受的聲強正好可忍受的聲強 / / 正正好能聽見的聲強好能聽見的聲強v（1 1）聽閾）聽閾：在最佳的聽聞頻率范圍內(nèi)，一個聽力：在最佳的聽聞頻率范圍內(nèi)，一個聽力正常的人剛剛能聽到給定各種頻率的正弦式純音正常的人剛剛能聽到給定各種頻率的正弦式純音的最低聲強的最低聲強I Iminmin。圖圖3-113-11 a a、在在800-1500800-1500HzHz頻率范圍內(nèi)，聽閾無明顯變化；頻率范圍內(nèi)，聽閾無明顯變化； b b、低于低于800800HzHz，可聽聲音的強度隨著頻率的降低可聽聲音的強

31、度隨著頻率的降低而明顯增大；而明顯增大； c c、在在3000-40003000-4000HzHz之間，聽覺靈敏度最高；之間，聽覺靈敏度最高； d d、超過超過60006000HzHz時，靈敏度再次下降。時，靈敏度再次下降。v（2 2）痛閾痛閾：對于感受給定各種頻率的正弦式純音，：對于感受給定各種頻率的正弦式純音，開始產(chǎn)生疼痛感的極限聲強開始產(chǎn)生疼痛感的極限聲強I Imaxmax。 （1 1）與（與（2 2）都與頻率有關(guān)系，是在某一頻率下的）都與頻率有關(guān)系，是在某一頻率下的聽閾值或痛閾值。聽閾值或痛閾值。v（3 3）聽覺范圍）聽覺范圍：由聽閾和痛閾兩曲線所包圍的聽覺：由聽閾和痛閾兩曲線所包圍的聽覺區(qū)區(qū), ,見圖見圖3-113-11。標(biāo)準(zhǔn)靈敏度：標(biāo)準(zhǔn)靈敏度：f=1000Hzf=1000Hz，I I0 0= =I Iminmin=10=10-12-12 W/m W/m2 2圖圖3-113-11聽閾、痛閾與聽覺區(qū)域聽閾、痛閾與聽覺區(qū)域返回返回 （1 1）時差時差：t=t=聲音到兩