實驗心理學(xué)-聽覺課件

聽覺聽覺：引言視覺和聽覺是人們接受外界刺激的兩個最主要通道。人類生活在充滿聲音的物質(zhì)世界里，我們幾乎每時每刻都在接受外界的聲音刺激。通過聽覺，人們可獲得由聲音所傳遞的各式各樣的信息。聲音也給人們帶來煩惱，例如噪音。當(dāng)然，噪音能引起多大的煩惱，既取決于聲音的性質(zhì)，也取決于聽者的主觀態(tài)度。在英國舉行的一次現(xiàn)代派露天音樂會中，有三百多名聽眾突然得了一種怪?。菏ブX，昏迷不醒。一百多輛救護車飛速趕到現(xiàn)場進行搶救。診斷結(jié)果，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代派音樂極度刺耳的噪音使聽眾產(chǎn)生了休克。心理學(xué)專家認為，節(jié)奏強烈的搖滾樂象吸毒一樣，會產(chǎn)生某種心理激情和無拘無束感，使許多人產(chǎn)生了推東西、砸東西或者打人的愿望，而且會慢慢上癮，最后毀掉自己的個性。有人對一些音樂愛好者作過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)常欣賞古典音樂的家庭中，人與人的關(guān)系十分融洽和睦；經(jīng)常欣賞浪漫派音樂的人，性格開朗，思想活躍；而熱衷于嘈雜的現(xiàn)代派音樂的家庭里，成員之間經(jīng)常爭吵不休。美國芝特納醫(yī)學(xué)研究中心曾對兩萬名搖擺舞的參加者作過調(diào)查，證明瘋狂的音響和節(jié)奏確能破壞心臟和血管正常運動的節(jié)律，使心臟受到損害?！稌r代》周刊也曾報道，那種帶有尖銳聲響和刺激性節(jié)奏的“滾石樂”、迪斯科音樂，對人的植物神經(jīng)、判斷力以及行為都產(chǎn)生很大影響，使人的脈搏跳動和呼吸速度明顯加快。時間一久，就會引起身體的病態(tài)反應(yīng)，例如血管病變，腸胃潰瘍，心肌梗塞，嚴重的甚至引起神經(jīng)錯亂，導(dǎo)致自殺或殺人。聽覺的產(chǎn)生聽覺（audition）是個體對聲音物理特征的反應(yīng)。頻率為16~20000赫的機械波為聲波。聽覺的適宜刺激是聲波。聲波是彈性媒質(zhì)中物體震動所激起的縱波。當(dāng)空氣震動到達我們耳內(nèi)時，就產(chǎn)生聽覺。視覺和聽覺的類同之處聽覺刺激聲波和視覺刺激電磁波都有三個主要特征，即頻率、振幅和波形。與此相應(yīng)，聽覺有音高、響度和音色的區(qū)別。一、聲音的特征波頻率（物理特征）——音高（心理特征）波振幅（物理特征）——響度（心理特征）波混合（物理特征）——音色（心理特征）聲波頻率頻率（frequence）是物理量，指每秒鐘振動的次數(shù)，單位赫。聲源的振動頻率主要決定于聲音自身的屬性。聲波振幅振幅是指聲波振動的幅度。聲源的振幅確定于外界施加的力——傳遞的能量。對于振幅，公認的測量方法是對聲波的壓力的測量，它可用聲壓、聲壓級、聲強、聲強級、聲功率級來衡量。聲壓聲波造成的壓力變化用分貝(decibel，簡稱dB)量來測量，分貝量表是一種對數(shù)量表，它將人所能感受的巨大范圍的振幅變化值壓縮在較小的范圍內(nèi)?？査?Corso，1967)通過多種實驗研究指出，人耳所能探測的最強音比其所能聽到的最弱音大約強1000億倍。當(dāng)然，不同的人對最強音和最弱音的察覺范圍存在著個體差異，而且個體對各頻率的聲音的敏度也不完全相同。20分貝的聲音，人的主觀感覺約相當(dāng)于三米遠處柔和的低語聲的聲響，其壓力為我們能聽到的最柔和聲音的10倍。平常，人們的講話聲音約為60分貝的水平。人耳能對高達125-130分貝的聲壓作出反應(yīng)，如從身旁經(jīng)過的火車，響雷或機槍射擊時所發(fā)出的聲壓，但130分貝的聲壓也會使耳產(chǎn)生痛感，若長時間保持這樣高的聲壓水千，人耳的聽力機制就會受到損傷，這也就是紡織女工，爆破工等工種聽力敏度下降的一個原因。音高音高是人對聲波頻率的主觀屬性，它首先和聲波頻率有關(guān)。聲波的振動頻率高，我們聽到的聲音就高；相反。振動頻率低，聽起來就低。在心理學(xué)中，規(guī)定音高的單位為mel，確定1000mel的音高是1000Hz、聲壓級（即聲音強度）為40db的聲音刺激的主觀感覺。這樣，在聲音強度不變的情況下，可以對不同頻率的聲音刺激進行音高判斷，探索音高和頻率的關(guān)系。響度響度是聲波振幅的一種主觀屬性，它是由聲波的振幅引起的，振幅越大則響度越大。響度是與聲波振幅這個物理量相對應(yīng)的心理量。響度主要與聲波的振幅有關(guān)，但同樣亦受頻率的影響。測量聲音響度的的國際標(biāo)準單位是sone，1sone為40dB時所聽到的1000赫的音調(diào)的響度。在頻率不變的情況下，我們可以得到聲壓與響度之間的關(guān)系，以便進一步對頻率、振幅和響度間的關(guān)系進行探索研究。人耳所感受到的響度大小，首先依聲音的強度為轉(zhuǎn)移，與聲音強度的對數(shù)成正比；其次，不同頻率的聲音，若在我們主觀感覺上聽起來一樣響，它們所要求的強度是不一樣的。波混合波混合后，按組成它的各純音頻率之間的不同關(guān)系可分為樂音和噪音，表現(xiàn)出不同的音色。樂音具有周期性的振動，給人以舒適的感覺。噪音具有非周期性的特征，噪音不僅使人感到厭煩，而且還會引起聽覺功能的障礙。事實上，噪音的振幅、頻率和持續(xù)的時間等因素都能給人造成身心的影響，甚至導(dǎo)致死亡。但噪音也有它的實用價值，如臨床上常用一種混合的噪音去掩蔽對側(cè)耳的聽力來測量被測耳的聽力。這種噪聲又稱白噪聲（whitenoise）。二、聽覺的兩個基本屬性（一）音高（二）響度（一）音高音高是聽覺的首要屬性，它是一種心理量，音高的單位是mels，純音的音高依賴于聲音振動的頻率。音高量表的制定二分法是讓被試者將一可變純音的音高調(diào)到標(biāo)準音高的一半，求得相應(yīng)的頻率。為便于音高量表的建立，一般指定40分貝的1000赫純音的音高1000mels作為參照點。按照二分法計算，被判斷是參照音高減半的樂音為500mels時，與其相應(yīng)的頻率約558赫，被判斷是參照音高加倍的樂音為2000mels時與其相應(yīng)的頻率約2100赫，以此推測，便可求得整個可聽范圍的音高量表。多分法（這里以四分法為例）是給被試者一個高頻聲S1和一個低頻聲S5，讓他在兩者之間調(diào)出三個音，使各個相鄰兩音的音高距離相等，即S1-S2=S2-S3=S3-S4=S4-S5，而求得各點相應(yīng)的頻率值。以上兩種方法所制成的量表基本相同。（二）響度響度是聽覺的第二屬性，聲音響度是人耳對于聲音強度反應(yīng)的主觀量，響度單位是sone。一個sone是指40分貝時1000赫的純音聲音刺激的響度感覺。聲音的強度可用聲壓、聲壓級與聲強、聲強級來量度。下面說明響度是如何確定的以及它有哪些特征。1.響度量表的制作聽覺的響度，作為人的一種聽覺經(jīng)驗，不僅與聲音刺激的強度有關(guān)，也與刺激的頻率有關(guān)。當(dāng)刺激的頻率數(shù)保持恒定時，便可以得出一個隨聲音刺激的強度變化而變化的響度量表——sone量表。sone量表的建立方法很多，主要有以下幾種：二分法讓被試調(diào)節(jié)一個可變音，直至其響度等于兩個連續(xù)音響度的中間值。例如，如果相鄰兩響度值代號為2和4，則調(diào)節(jié)后的變量值代號應(yīng)為3。多分法這個方法在建立音高量表時已經(jīng)用過。被試按要求來調(diào)一個可變音的物理強度，直至它聽起來與標(biāo)準音響度的幾分之一相當(dāng)。這樣的過程持續(xù)進行，使連續(xù)的響度值分為許多段，直至主試獲得足夠的數(shù)據(jù)來建立主觀響度量表為止。單耳和雙耳平衡法這種方法的特點是，一個純音同時傳給雙耳聽，使其聽起來是這個音單獨傳給單耳聽時響度的1/2倍、1倍或2倍。因此，如果一個被試對單耳聽到的一個可變音的強度判斷為雙耳聽到的相同頻率音的響度相等，這樣，我們便得到了一種相對自由的判斷方法。單耳和雙耳平衡法是二分法和多分法的補充。2.響度的差別閾限用心理物理學(xué)的恒定刺激法可以測定聲強的差別閾限，即呈現(xiàn)兩個聲音，讓聽者判斷哪一個較強。有人用此法直接測量了不同頻率的聲音在各種感覺水平時能區(qū)分出不同響度所需要的壓力變化。3.等響曲線等響曲線是把響度水平相同的各種頻率的純音的聲壓級連成的曲線。如前所述，頻率不同的聲音響度，不能單純地用聲壓級大小來衡量聲音的響度。例如對兩個頻率為1000赫和100赫的聲音，聲壓級雖然都是40分貝，但響度感覺卻大不相同，1000赫聲音要比100赫的聲音響得多。要使兩者響度一樣，就要把100赫聲音的聲強級增加11個分貝。因此需要確定一種響度級來量度各頻率聲音響度的大小。

對于響度級的研究可采用間接對比的方法進行。先選定一定強度的1000赫純音作為標(biāo)準刺激，用頻率的聲音為比較刺激，由聽者調(diào)節(jié)比較純音的強度，直至和標(biāo)準純音響度感覺相等，于是得出如下圖所示的一組曲線，圖中每條曲線上各種頻率的聲音的響度感覺是相等的，所以稱為等響曲線，這個等響曲線具體表明了響度級的特征。4.響度與時間響度與時間有關(guān)，對一個聲音的響度進行估計必須要達到一定的持續(xù)時間。在這個最短時間值以上時，隨著持續(xù)時間的增加（減少），響度也會增加（降低）。若一個人要對一個持續(xù)時間太長的音進行感知的話，則其響度也會變化。密拉貝勒和泰欽納等人對這個問題進行了研究。他們要求被試對一個持續(xù)幾分鐘的音連續(xù)進行響度調(diào)整。結(jié)果表明，對高強度的音，為了要獲得同樣的主觀響度，被試逐漸隨時間的加長而增加音強；而對低強度的音，則結(jié)果相反：隨時間的推移，音的知覺響度不斷加大。三、聽覺的基本實驗（一）聽覺感受性（二）聽覺隱蔽（三）雙耳聽覺（四）聽覺的疲勞和損傷以及適應(yīng)（五）空間聽覺定位（一）聽覺感受性人類聽覺系統(tǒng)感受聲音的能力（感受性）有極寬的動態(tài)范圍。人耳能感覺到的最小的聲壓級，其振幅只有一個氫分子那么大，能耐受的最大聲壓級可達120dB。這一動態(tài)范圍相當(dāng)于壓力比為1000000：1。人耳能聽到的純音頻率最低可達20Hz，最高到20000Hz。人耳對聲長的解析力也是驚人的。聽覺的感受性除了表現(xiàn)為對聲音的上述三個參量的絕對感受性之外，還表現(xiàn)為對差異的分辨能力，即差別感受性。聽覺絕對感受性聲音要達到一定的聲級才能被聽到，這種最小可聽聲級稱為聽覺的絕對閾限，它是聽覺絕對感受性的表征量。按測驗方法和條件的不同，聽閾分為最小可聽聲壓(MAP)和最小可聽聲場(MAF)。前者用耳機作測驗；后者是在自由聲場內(nèi)進行測量。MAP曲線為聽力零級曲線，是測聽器的各個純音聲壓級的起點（0dB）聲長與聽感受性上述聽閾都是用時長超過1S的純音確定的。當(dāng)聲長短于1S時，聽感受性將起變化。在200ms以內(nèi)，聲長改變一個數(shù)量級引起聽閾改變10dB。也就是說，若將純音音長由200ms縮短為20ms，把強度增加10dB，才能被重新聽到。超過300ms，聲長的增減對閾值起作用不大。聽覺差別感受性人耳對聲音的某一參量變化的最小可覺差（JND）被稱為差別閾限（DL）。它是聽覺差別感受性的表征量。差別閾限可以是絕對值，也可以是相對值。例如一個聲音的強度為100dB，強度增減5dB即可被察覺出來。這里5dB（△I）是絕對差，5／100（△I／I）是相對差。聲強的差別閾的確定聲強的差別閾的確定方法是：呈現(xiàn)兩個刺激，讓聽者判斷哪一個較強。實驗發(fā)現(xiàn)，噪聲的辨別和純音的辨別不同。噪聲的差別閾符合韋伯定律，即△I／I接近常數(shù)，與絕對強度無關(guān)。閾上20dB到100dB，差別閾值約0.5-1dB。純音的差別閾不符合韋伯定律。20dB時為1.5dB，40dB時為0.7dB，80dB時為0.3dB。聲音頻率的差別閾值聲音頻率的差別閾值△f是頻率和強度兩者的函數(shù)，隨頻率的升高而變大；△f在1000Hz以上變化特別顯著，隨聲級的提高而變小。最小的△f(1Hz)出現(xiàn)在低頻和較高聲級的條件下。聽覺的時間辨別聽覺的時間銳敏度：人耳對時間的分辨可短到2ms，且和聲音的頻率及強度無關(guān)。時間差別閾限△T：△T隨聲長的減短而變小。（二）聽覺掩蔽1.幾個概念2.掩蔽現(xiàn)象1.幾個概念聽覺掩蔽（auditorymasking）是兩個聲音同時呈現(xiàn)時，對一個聲音的感受性因受到另一個聲音影響而發(fā)生改變的現(xiàn)象。在日常生活中經(jīng)?？梢杂龅铰曇舻难诒维F(xiàn)象。一個可聽聲由于其他聲音的干擾而使聽覺發(fā)生困難，前者必須增加強度才能重新聽到。這種閾限強度增加的過程和強度增加的量就叫聲音的掩蔽效應(yīng)。要聽的聲音叫做被掩蔽音，起干擾作用的聲音叫掩蔽音。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。一個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。2.掩蔽現(xiàn)象（1）純音掩蔽（2）噪音掩蔽（1）純音掩蔽純音掩蔽（puretonemasking），是以某個定額頻率的純音來掩蔽其他不同頻率的純音，再來觀察后者閾值提高的情況。佛萊奇爾(Fletcher，1953)的實驗（2）噪音掩蔽（三）雙耳聽覺雙耳的作用首先表現(xiàn)在純音信號的閾值比單耳閾值約低3dB。這可能是雙耳總合作用的結(jié)果。雙耳接收白噪聲和言語信號，也表現(xiàn)出類似效益。不論是對強度的辨別還是對頻率的辨別，雙耳的分辨力都高于單耳。兩耳在日常生活中接收聲信號，無論時長、強度或者頻譜，都是互不相同的，但是我們聽到的卻是一個單一的聲象，這一過程就稱為雙耳融合。（四）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，或聲音刺激長時間作用于聽覺器官而引起的聽覺閾限暫時提高的現(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，而后讓他聽一段時間引起疲勞的特定頻率和強度的純音，再測定他的聽閾，所得閾值的改變量，即暫時閾移，就是聽覺疲勞的指標(biāo)。暫時閾移的大小受多種因素的影響影響暫時閾移（TTS）大小的因素（1）暫時閾移的大小，和引起疲勞的聲音停止多少時間有關(guān)（2）暫時闊移一般隨疲勞聲強度的變化而變化（3）暫時閾移和疲勞聲作用時間的久暫有關(guān)（4）頻率在4000-6000赫的高頻高強度的疲勞聲對暫時閾移的影響最大，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)視作勞動保護的目標(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（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作用于右耳，使兩者等響（對一個正常聽者，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。（五）空間聽覺定位1.聽覺定位2.方向定位的雙耳線索3.深度（距離）定位線索1.聽覺定位聽覺定位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：2.方向定位的雙耳線索（1）雙耳強度差（2）雙耳時間差（1）雙耳強度差當(dāng)雙耳離聲源的距離不同時，會產(chǎn)生強度上的差異。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)生雙耳聲強差。向頭部投影一個聲影（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另一耳，在聲音到達之前，許多聲波已被頭部與其周圍物體吸收，因此到達另一耳的聲音強度相對比較弱。水平面上不同方位聲源所引起的雙耳強度差（2）雙耳時間差雙耳時間差是辨別聲音方向的重要線索。人體頭部近似球形，兩耳間的半圓周約為27.6厘米，聲音到達兩耳的時差的最大值（即與人體正中面成90°時）約為0.5毫秒，假如聲源位于正中面上（如正前方、正后方），聲波同時到達兩耳，時差為0，其他情況則介于零和極大值之間，聽分析器正是利用這時間上的差別，來確定聲源的方位。3.深度（距離）定位線索聲強和距離的反比關(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近反射聲