s 第6章 聽覺課件

第6章聽覺實(shí)驗(yàn)課外補(bǔ)充：聲音的心理效應(yīng)1.噪音和心理疾病2.音樂的心理效應(yīng)1.噪音和心理疾病噪聲不是直接引起精神病的原因，但能促發(fā)或惡化神經(jīng)癥。最近的研究表明，接觸噪聲與精神病發(fā)病率之間缺乏的直接聯(lián)系，但在那些非常厭煩噪聲的人中，精神病發(fā)病率機(jī)會大大增多。脫鞋的故事一個(gè)老人住在樓下，一個(gè)年輕人住在樓上。僅此，并無什么故事。不幸的是，樓下的人經(jīng)常的失眠，原因是樓上年輕人的晚歸。年輕人每晚夜半歸來，疲憊至極，還不忘瀟灑的把鞋子一個(gè)個(gè)的重重的拋在地板上，每次都會把睡著的老人吵醒。忍無可忍之時(shí)，某晚，告與年輕人，要輕拿輕放。次日夜半，年輕人回來，奮力扔了一只鞋子，正要扔第二只，忽然想起來樓下老人的訓(xùn)話，輕放至無聲。而老人在等了一只鞋子放到地上的聲音之后，等另一只扔掉，竟至天亮。上樓敲門，問，為何一夜不聽你脫另一只鞋子？5噪聲對腦力勞動(dòng)作業(yè)能力的影響由于噪聲能分散注意力，就可能對需要記憶和解決問題相結(jié)合的作業(yè)能力產(chǎn)生不良影響，而對僅需進(jìn)行計(jì)數(shù)的作業(yè)卻可能有益。智力測驗(yàn)表明，噪聲能使智力程度高者的作業(yè)能力下降，而對智力中等者無不良影響，甚至可使其作業(yè)能力稍稍增強(qiáng)。間斷性噪聲刺激時(shí)，能使腦力勞動(dòng)的作業(yè)能力下降和錯(cuò)誤增多。對需要迅速準(zhǔn)確作出判斷的警覺活動(dòng)作業(yè)(如監(jiān)視自動(dòng)化生產(chǎn))，影響很大。由于嘈雜的噪聲，尤其是突然發(fā)生或停止的高強(qiáng)度噪聲，常常導(dǎo)致錯(cuò)誤和事故發(fā)生率增高。2.音樂的心理效應(yīng)音樂主要通過物理、生化和心理三種作用影響人體。具有一定規(guī)律和變化頻率的聲，振動(dòng)作用于人體各部位時(shí)，胃收縮、腸蠕動(dòng)、肌肉收縮與舒張、心臟跳動(dòng)和腦電波等隨之產(chǎn)生和諧共振，從而改善了各器官的紊亂狀態(tài)，以解除疾患、促進(jìn)康復(fù)。當(dāng)優(yōu)美的音樂聲波作用于大腦時(shí)，會提高神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)，促進(jìn)分泌有利健康的激素和生物活性物質(zhì)，如酶和乙酰膽堿等物質(zhì)，從而改善血液循環(huán)，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)，促進(jìn)唾液分泌和加強(qiáng)新陳代謝等。音樂的美學(xué)形象能對人產(chǎn)生明顯影響，其心理效應(yīng)將緩解軀體的應(yīng)激狀態(tài)，解除心理扭曲和緊張，提高自我治愈機(jī)會。通過音樂抒發(fā)情感，也舍對植物神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生激活或抑制作用。8主要內(nèi)容聽覺概述聽覺刺激與音感聽覺的屬性聽覺實(shí)驗(yàn)的變量聽覺的基本實(shí)驗(yàn)聽覺掩蔽聽覺定位可見語言10一、聽覺的物理刺激和音感（1）

（一）聲波及其特征

聲波有三種物理屬性：頻率（波長）、強(qiáng)度（振幅）和純度，它們別引起聽覺的三種心理感覺，即音高、音響（響度）和音色。

（二）頻率和音高

音高的單位為美（mel），確定1000mel的音高為10O0赫（聲壓級為40分貝）的聲音刺激的主觀感覺。

12分貝量表（dB量表）

14二、聽覺屬性——音高（2）（二）音高和強(qiáng)度的關(guān)系

等高線音高受強(qiáng)度改變影響最小的那些頻率都是人耳對它們最敏感的聲音，也是感受性最高的部分

15二、聽覺屬性——音高（3）（三）音高和周相的關(guān)系

布魯克（1968）：當(dāng)?shù)皖l音的持續(xù)時(shí)間較短時(shí)，音高會明顯地被判斷得偏高；而縮減高頻音的持續(xù)時(shí)間，則會使音高的報(bào)告值偏低；在1000～4000赫（1000～3000）之間時(shí)，周相對音高的影響作用最小。

（四）音高與復(fù)合音16三、聽覺屬性——響度（1）（一）響度量表：宋量表

1.二分法

2.多分法17三、聽覺屬性——響度（2）（二）聲強(qiáng)的差別閾限

感覺水平頻率（赫）5分貝△E/E20分貝△E/E60分貝△E/E643.61.10.201282.30.70.182562.30.60.165121.40.50.1410241.00.40.1220480.90.350.1040961.00.40.1481921.70.50.1818三、聽覺屬性——響度（3）（三）等響曲線（equalloudnesscurve）：把響度水平相同的各種頻率的純音的聲壓級連成的曲線。等響級：單位是昉（phone）

第二節(jié)聽覺實(shí)驗(yàn)中的各種變量

21一、自變量

（一）自變量類型：不同種類的聲音刺激：純音、噪音……不同呈現(xiàn)位置：

（二）自變量的變化主要有兩個(gè)方面：量的變化：某一聲音持續(xù)時(shí)間的長短；質(zhì)的變化：聲音的三個(gè)特性中任一個(gè)發(fā)生變化。

23三、控制變量

機(jī)體變量：如被試的性別、年齡、智力等特征，可以通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的安排來進(jìn)行控制，而情緒狀況、健康狀況等指標(biāo)則可在對被試的選擇時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶捱x。操作變量：要求運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)對實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。如隔音室主要用于建立可以控制的自由聲場。第三節(jié)聽覺的基本實(shí)驗(yàn)

舉例假定對聲音A的閾值為10dB，由于聲音B的影響使A的閾值提高到25dB．即閾值提高15dB?！獋€(gè)聲音的閾值因另一聲音的出現(xiàn)而提高，這種現(xiàn)象就是聽覺掩蔽。這里B稱為掩蔽聲，A稱為被掩蔽聲，25dB稱為掩蔽閾限，15dB稱為掩蔽量。

杜比數(shù)碼家庭影院系統(tǒng)

杜比數(shù)碼則是采用第三代ATC技術(shù)，被稱為感覺編碼系統(tǒng)，它將一種特殊的心理音響（PsychoAcoustics）知識、人耳效應(yīng)的最新研究成果與先進(jìn)的數(shù)碼信號處理技術(shù)很好地結(jié)合起來，形成了這種"數(shù)字多聲道音頻處理技術(shù)"。

杜比數(shù)碼中的感覺編碼技術(shù)主要是運(yùn)用了人耳的掩蔽效應(yīng)和音樂心理學(xué)中的"聽聞界限"來達(dá)到壓縮信息冗余度的目的。所謂掩蔽效應(yīng)就是說當(dāng)兩種頻率相近而音量不同的聲音同時(shí)存在時(shí)，人耳只能聽到較響的那個(gè)聲音的存在，而聲音較弱的那個(gè)聲音聽不到，即已被掩蔽了，人耳在實(shí)際聽音中就是利用這種掩蔽效應(yīng)從復(fù)雜聲音中聽到所需要的聲音，凡是屬于被掩蔽的信息，在杜比數(shù)碼編碼時(shí)就將它堅(jiān)決去除，以提高壓縮率。

所謂音樂心理學(xué)中的"聽聞界限"涉及到一種心理效應(yīng)的問題，人們對聲音強(qiáng)度相同但頻率（音調(diào)）不同的兩種聲音會有明顯不同的感受，但對小音量下的低音和高音，則不太容易聽清晰，當(dāng)它們的音量小到一定值時(shí)人耳就根本聽不到。在杜比數(shù)碼編碼時(shí)對輸入的每一個(gè)信息量首先進(jìn)行分析，若是屬于這種根本聽不見的小音量信息，一律加以刪除，這樣可以將大量人耳無法聽到或可以忽略不計(jì)的信息去除，達(dá)到壓縮信息量的目的。

掩蔽現(xiàn)象（一）純音掩蔽

（二）噪音掩蔽（三）噪音與純音對語言的掩蔽2830佛萊奇爾（Fletcher，1953）純音掩蔽實(shí)驗(yàn)

說明：A、B為掩蔽音。橫坐標(biāo)為各種頻率的被掩蔽音，縱坐標(biāo)為掩蔽閾限（2）噪音掩蔽

白噪音對純音掩蔽實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示：低強(qiáng)噪音對不同頻率純音的掩蔽效果差異很大高強(qiáng)噪音對不同頻率純音的掩蔽效果相差不大。32不同強(qiáng)度的噪音對純音的掩蔽（采自Egan，1965）33三種水平的窄頻帶掩蔽噪聲所產(chǎn)生的掩蔽

（采自Egan，1965）（3）噪音和純音對語言的掩蔽男聲和女聲的語言音譜（采自Fletcher，1953）

縱軸：每一頻帶中語音的強(qiáng)度比所有各頻率語音的平均強(qiáng)度低多少分貝。由圖可見：強(qiáng)度最高的頻帶在300-500赫?！袄蠋熒险n難”：人耳朵敏感的聲音是3000赫左右，但是語音強(qiáng)度最高的頻帶是300-500赫茲。噪音的掩蔽效果比純音好，但要高強(qiáng)度。純音：300—500赫茲的掩蔽效果最好。掩蔽效應(yīng)應(yīng)用舉例在聲音的整個(gè)頻率譜中，如果某一個(gè)頻率段的聲音比較強(qiáng)，則人就對其它頻率段的聲音不敏感了。應(yīng)用此原理，人們發(fā)明了mp3等壓縮的數(shù)字音樂格式，在這些格式的文件里，只突出記錄了人耳朵較為敏感的中頻段聲音，而對于較高和較低的頻率的聲音則簡略記錄，從而大大壓縮了所需的存儲空間。在人們欣賞音樂時(shí)，如果設(shè)備對高頻響應(yīng)得比較好，則會使人感到低頻響應(yīng)不好，反之亦然。

心理聲學(xué)模型及其在MP3編碼中的應(yīng)用基于聽覺掩蔽效應(yīng)的語音增強(qiáng)算法研究

絡(luò)合滴定中的掩蔽效應(yīng)絡(luò)合掩蔽效應(yīng)公式及其應(yīng)用

視覺任務(wù)對聽覺掩蔽效應(yīng)影響的實(shí)驗(yàn)分析

一種基于掩蔽效應(yīng)的數(shù)字音頻隱藏方案

試論“掩蔽效應(yīng)”原理在配器中的運(yùn)用

基于聽覺掩蔽效應(yīng)的自適應(yīng)反饋抵消

同時(shí)掩蔽效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究

掩蔽模型對語音增強(qiáng)效果影響的研究

多頻聲同時(shí)掩蔽效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究

基于Bark域噪聲估計(jì)及掩蔽效應(yīng)的語音增強(qiáng)

基于心理聲學(xué)模型的音頻隱藏圖像算法

一種基于短時(shí)譜估計(jì)和人耳掩蔽效應(yīng)的語音增強(qiáng)算法

MPEG-Ⅱ音頻編解碼技術(shù)

基于AVS音頻編碼的心理聲學(xué)應(yīng)用

認(rèn)知規(guī)律對CAI信息處理的啟示

言語識別中感知空間分離的去掩蔽效應(yīng)及相位信息的作用

二、聽覺的疲勞和損傷以及適應(yīng)

1．聽覺疲勞

2．聽力損傷

3．聽覺適應(yīng)

1．聽覺疲勞聽覺疲勞(auditoryfatigue)乃是聲音刺激強(qiáng)度大大超過聽覺感受器的正常生理反應(yīng)限度，或聲音刺激長時(shí)間作用于聽覺器官而引起的聽覺閾限暫時(shí)提高的現(xiàn)象。聽覺疲勞測量方法：可先測定被試對某種頻率聲音的閾值，而后讓他聽一段時(shí)間引起疲勞的特定頻中和強(qiáng)度的純音，再測定他的聽閾，所得閾值的改變量，即暫時(shí)閾移，就是聽覺疲勞的指標(biāo)。暫時(shí)閾移的大小受多種因素的影響

影響暫時(shí)閾移(TTS)大小的因素(1)暫時(shí)閾移的大小，和引起疲勞的聲音停止多少時(shí)間有關(guān)

(2)暫時(shí)闊移一般隨疲勞聲強(qiáng)度的變化而變化。

(3)暫時(shí)閾移和疲勞聲作用時(shí)間的久暫有關(guān)。

(4)頻率在4000—6000赫的高頻高強(qiáng)度的疲勞聲對暫時(shí)閾移的影響最大，不可恢復(fù)的聽力損失也最為厲害。

2．聽力損傷聽力損傷乃是聲強(qiáng)超過聽覺系統(tǒng)正常生理反應(yīng)程度的聲音，持續(xù)作用于聽覺器官造成的聽力下降，通常聽力平均損失大于25分貝，即為聽力損傷，在職業(yè)性聽力影響的情況下，防止聽力損傷應(yīng)當(dāng)視作勞動(dòng)保護(hù)的目標(biāo)。聽力損傷主要有兩種類型：一為傳導(dǎo)性耳聾，即由于聽覺系統(tǒng)傳導(dǎo)機(jī)能的缺陷所致；另一種為神經(jīng)性耳聾(或中樞性聾)，即由聽神經(jīng)系統(tǒng)的損傷所致。3．聽覺適應(yīng)聽覺適應(yīng)：是持續(xù)的聲音刺激引起聽覺感受性下降的現(xiàn)象。聽覺適應(yīng)的研究方法：響度平衡法以一定聲強(qiáng)(如80分貝)的純音作用于左耳，用另一頻率相同但聲級可變的聲音同時(shí)作用于右耳，使兩者等響(對一個(gè)正常聽者，兩者平衡的聲級可能相等)。然后，將右耳的聲音停止，讓左耳繼續(xù)聽3分鐘，在這一適應(yīng)期后，重新使左右耳等響，這時(shí)右耳的等響級常下降，如降到60分貝，適應(yīng)量為80-60=20分貝。三、聽覺定位聽覺定位（auditorylocalization）是指利用聽覺器官判斷發(fā)聲體的空間方位。單、雙眼和單、雙耳定位能力比較

單、雙眼和單、雙耳定位能力比較46聽覺定位

方向定位三種雙耳線索：

雙耳強(qiáng)度差：聲源與雙耳的距離之差雙耳時(shí)間差雙耳周相差深度定位立體聲聽覺47

雙耳強(qiáng)度差聲源很少發(fā)自人體的正中面，這樣它與雙耳的距離之差就產(chǎn)生雙耳聲強(qiáng)差。向頭部投影一個(gè)聲影（soundshadow）（類似于光的影子），與聲源方向相反的一耳處在聲影之中，從側(cè)面來的聲音必須繞過頭部才能到達(dá)另一耳。在聲音到達(dá)之前，許多聲波已被頭部與其周圍物體吸收，因此到達(dá)另一耳的聲音強(qiáng)度相對比較弱。48雙耳強(qiáng)度差49雙耳時(shí)間差

人體頭部近似球形，兩耳間的半圓周約為27.6厘米，聲音到達(dá)兩耳的時(shí)差的最大值（即與人體正中面成90°時(shí)）約為0.5毫秒。假如聲源位于正中面上（如正前方、正后方），聲波同時(shí)到達(dá)兩耳，時(shí)差為零。其他情況則介于零和極大值之間。50雙耳周相差

聲波是由一系列的正壓和負(fù)壓組成的，因此任何瞬間，最大的正壓到達(dá)兩耳的時(shí)間不同，聲調(diào)在兩耳可能產(chǎn)生周相差。在日常生活中，雙耳周相差線索在低頻上較為有效，因?yàn)閮啥木嚯x有27.5厘米，距離相當(dāng)大，容易顯出周相差；相反，高頻的波長短，周相差出現(xiàn)在高頻的機(jī)率就較小，可靠性差些。

深度（距離）定位線索聲強(qiáng)和距離的反比關(guān)系復(fù)合聲的頻譜將隨距離的改變而變化

聲波波前的曲率也可指示距離的遠(yuǎn)近（圖）反射聲：判斷距離依靠直達(dá)聲和反射聲的比率和兩者間的時(shí)間延遲

返回前頁耳膜聲源53立體聲聽覺

立體聲聽覺是利用雙耳強(qiáng)度、時(shí)間和周相差異的原理產(chǎn)生的。立體聲廣播和立體聲電影等乃是采用特定的技術(shù)建立聽覺透視（auditoryperspective）的錯(cuò)覺效果。這種特定的技術(shù)主要有下列三種：雙耳記錄法、立體聲記錄以及半立體聲記錄。所謂立體聲效果，就是充分利