人耳聽覺特性課件

1、人耳聽覺特性一、人耳的構(gòu)造二、我們?nèi)绾胃兄曇羧⑷硕鷮β曇舻捻懚雀杏X四、人耳對聲音的音調(diào)感覺五、人耳對聲音的音色感覺一、人耳構(gòu)造 耳殼：阻抗匹配外耳 耳道：傳導(dǎo) 耳膜：接收聲波振動(dòng)中耳 聽小骨：杠桿放大 圓形窗內(nèi)耳： 耳蝸：形成神經(jīng)脈沖，形成聽覺一、人耳的構(gòu)造看書：P45 圖4-2人耳結(jié)構(gòu)功能類比： P46圖4-3 外耳：拾音； 中耳：放大； 內(nèi)耳：信號(hào)分析最新研究： 日前柏克萊實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家首次繪制出了人類內(nèi)耳用于控制聽覺和平衡的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。人類的耳朵被譽(yù)為自然界最精密的“機(jī)械”，其耳內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，輕薄如細(xì)絲，稱為蛋白質(zhì)纖維，它能將聲音的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詾榇竽X所識(shí)別的電子信號(hào)。雖然它們

2、僅有4納米寬，160納米長（一納米等于一百萬分之一米），但一旦它們受到損害，那么人的聽力將受損。科學(xué)家利用電子斷層攝影術(shù)（electron tomography），繪制了幾百張不同的角度的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，并將它們重構(gòu)成為一個(gè)三維立體復(fù)合圖。 繪制出的結(jié)構(gòu)圖像顯示，人的內(nèi)耳里有大量的長著聽覺細(xì)胞感受體（hair bundle）的毛細(xì)胞。這些聽覺細(xì)胞感受體在耳膜振動(dòng)時(shí)隨著空氣的流動(dòng)而擺動(dòng)，就像微風(fēng)拂過時(shí)麥子的隨風(fēng)輕擺。通過近距離地放大可以看到，每束聽覺細(xì)胞感受體由單獨(dú)的被稱為“靜纖毛”的纖毛組成。相鄰的靜纖毛由蛋白質(zhì)纖維聯(lián)系起來，也稱為“端部聯(lián)結(jié)”(tip links)。當(dāng)靜纖毛開始擺動(dòng)，端部聯(lián)結(jié)被

3、拉伸，從而在一瞬間打開了一個(gè)傳聲渠道，允許帶正電荷的離子進(jìn)入毛細(xì)胞，從而引起神經(jīng)傳遞物質(zhì)釋放，最終到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，為大腦所識(shí)別。這種方式我們可以簡單看作是由機(jī)械地振動(dòng)，引起傳聲渠道的開放，將振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并最終為我們以蟬鳴、鳥叫或是人的語言的形式所聽到。 二、我們?nèi)绾胃兄曇羧丝梢酝ㄟ^兩種途徑聽到聲音： 第一種途徑： 外界聲音鼓膜聽小骨及其它組織聽覺神經(jīng)大腦 第二種途徑（骨傳導(dǎo)）： 聲音頭骨、頜骨聽覺神經(jīng)大腦 正常人通過這兩種途徑都能聽到聲音，耳聾的人則是通過第二種途徑聽到聲音。例如：偉大的音樂家貝多芬耳聾后就是用牙咬住木棒的一端，另一端頂在鋼琴上聽自己演奏的琴聲。三、人耳對聲音的響度感

4、覺響度是判斷聲音強(qiáng)弱的一種屬性。人耳聽覺的響度主要與聲音的強(qiáng)度和頻率有關(guān)。正常的聽覺頻率范圍2020KHz，強(qiáng)度范圍-5dB130dB人們?nèi)粘υ捯袅康膭?dòng)態(tài)范圍為30dB至70dB，聆聽音樂時(shí)約為20dB至100dB。對正常年輕人而言，對正常的年輕人而言，聽覺頻率范圍2020KHz，但實(shí)際上人耳對于16KHz以上的高頻聲的響應(yīng)已經(jīng)相當(dāng)不敏感，特別是中老年人聽覺頻率感受的上限部分的靈敏度衰減很多?？陕犅暤膹?qiáng)度和頻率范圍等響度曲線利用與基準(zhǔn)音比較的方法，測出整個(gè)可聽范圍的純音響度級(jí)，這就是等響度曲線。曲線表示了響度級(jí)、聲壓級(jí)與頻率三者之間的關(guān)系。等響度曲線的特點(diǎn)：在較低的聲壓級(jí)上，等響上曲線各頻率

5、聲音的聲壓級(jí)相差很大，較高的聲壓級(jí)上，等響曲線較為平坦，說明各頻率的聲壓級(jí)基本相同。 高頻段的響度變化與聲壓級(jí)增量基本一致，低頻段聲壓級(jí)的微小變化會(huì)導(dǎo)致響度的較大變化。 這說明：在響度級(jí)較小時(shí)，高、低頻聲音靈敏度降低較明顯，而低頻段比高頻段靈敏度降低更加劇烈，一般應(yīng)特別重視加強(qiáng)低頻音量。響度級(jí)的單位為：“方”（phon） 以1000Hz純音為基準(zhǔn)聲音，其他頻率的純音和它相比較。響度與強(qiáng)度的對數(shù)成正比?，F(xiàn)代心理物理學(xué)進(jìn)行了響度的定量判斷實(shí)驗(yàn)，并建立了響度量表。響度的單位為：“宋”(son)。1 宋的定義為40dB、1000Hz 純音所引起的響度，大致相當(dāng)于耳語的聲級(jí)。響度與響度級(jí)關(guān)系： N為響度

6、，LN為響度級(jí)計(jì)權(quán)聲級(jí)如何將測量值與主觀聽感統(tǒng)一起來呢？我們可以設(shè)計(jì)一種均衡網(wǎng)絡(luò)，或者叫加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，對低頻和高頻都加以適度的衰減，這樣中頻便更突出。把這種加權(quán)網(wǎng)絡(luò)接在被測器材和測量儀器之間，于是器材中頻噪聲的影響就會(huì)被該網(wǎng)絡(luò)“放大”，換言之，對聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權(quán)重，此時(shí)測得的聲級(jí)就叫計(jì)權(quán)聲級(jí)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)有多種曲線形狀，分別以A、B、C來表示，以針對不同的場合。相應(yīng)地，測得的參數(shù)就是A計(jì)權(quán)、B計(jì)權(quán)、C計(jì)權(quán)。單位記作 dB(A) 、 dB(B) 和 dB(C) 。 A加權(quán)曲線是基于40 Phon的等響曲線,當(dāng)量測較低的聲音時(shí),建議使用它較佳.B加權(quán)曲線是基于70 Phon的等響曲線,

7、當(dāng)量測中段的聲音時(shí)建議使用它較適合, C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是基于100方等響曲線，在整個(gè)可聽頻率范圍內(nèi)近于平直，它讓所用頻率的聲音近于一樣程度的通過，基本上不衰減，因此C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表示總聲壓級(jí)。 聲壓在2055 dB SPL范圍內(nèi)，建議使用A加權(quán)曲線網(wǎng)絡(luò).聲壓在5585 dB SPL范圍內(nèi)，建議使用B加權(quán)曲線網(wǎng)絡(luò).聲壓在85140 dB SPL范圍內(nèi)，建議使用C加權(quán)曲線網(wǎng)絡(luò).當(dāng)在量測噪音時(shí),無論其聲壓是低或高,建議使用A加權(quán)曲線網(wǎng)絡(luò). 掩蔽效應(yīng)人耳對一個(gè)聲音的聽覺靈敏度因?yàn)榱硪粋€(gè)聲音的存在而降低的現(xiàn)象。掩蔽量因掩蔽效應(yīng)聽閾提高的分貝數(shù)掩蔽量取決于聲音之間的頻譜關(guān)系、聲壓級(jí)差以及到達(dá)聽者耳朵的時(shí)間和相位關(guān)系

8、。掩蔽類型 (1)頻域掩蔽 是指掩蔽聲與被掩蔽聲同時(shí)作用時(shí)發(fā)生掩蔽效應(yīng)，又稱同時(shí)掩蔽。這時(shí)，掩蔽聲在掩蔽效應(yīng)發(fā)生期間一直起作用，是一種較強(qiáng)的掩蔽效應(yīng)。通常，頻域中的一個(gè)強(qiáng)音會(huì)掩蔽與之同時(shí)發(fā)聲的附近的弱音，弱音離強(qiáng)音越近，一般越容易被掩蔽；反之，離強(qiáng)音較遠(yuǎn)的弱音不容易被掩蔽。 例如，個(gè)1000Hz的音比另一個(gè)900Hz的音高18dB，則900Hz的音將被1000Hz的音掩蔽。而若1000Hz的音比離它較遠(yuǎn)的另一個(gè)1800Hz的音高18dB，則這兩個(gè)音將同時(shí)被人耳聽到。若要讓1800Hz的音聽不到，則1000Hz的音要比1800Hz的音高45dB。 一般來說，低頻的音容易掩蔽高頻的音；在距離強(qiáng)音較

9、遠(yuǎn)處，絕對聞閾比該強(qiáng)音所引起的掩蔽閾值高，這時(shí)，噪聲的掩蔽閾值應(yīng)取絕對聞閾。 (2)時(shí)域掩蔽 所謂時(shí)域掩蔽是指掩蔽效應(yīng)發(fā)生在掩蔽聲與被掩蔽聲不同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，又稱異時(shí)掩蔽。異時(shí)掩蔽又分為超前掩蔽和滯后掩蔽。若掩蔽聲音出現(xiàn)之前的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生掩蔽效應(yīng)，則稱為超前掩蔽；否則稱為滯后掩蔽。產(chǎn)生時(shí)域掩蔽的主要原因是人的大腦處理信息需要花費(fèi)一定的時(shí)間，異時(shí)掩蔽也隨著時(shí)間的推移很快會(huì)衰減，是一種弱掩蔽效應(yīng)。一般情況下，導(dǎo)前掩蔽只有3ms20ms，而滯后掩蔽卻可以持續(xù)50ms100ms。純音間的掩蔽 對處于中等強(qiáng)度時(shí)的純音最有效的掩蔽是出現(xiàn)在它的頻率附近。 低頻的純音可以有效地掩蔽高頻的純音，而反過來則作用很小。 P51 圖4-8噪音對純音的掩蔽： 噪音是由多種純音組成，具有無限寬的頻譜 。 若掩蔽聲為窄帶噪聲，被掩蔽聲為純音，其中位于被掩蔽音附近的由純音分量組成的窄帶噪聲即臨界頻帶的掩蔽作用最明顯。所謂臨界頻帶是指當(dāng)某個(gè)純音被以它為中心頻率，且具有一定帶寬的連續(xù)噪聲所掩蔽時(shí)，如果該純音剛好能被聽到時(shí)的功率等于這一頻帶內(nèi)噪聲的功率，那么這一帶寬稱為臨界頻帶寬度。臨界頻帶的單位叫巴克(Bark