3第三章-人耳的听觉特性.ppt

第三章 听觉特性 第一节第一节 人耳的听觉特性人耳的听觉特性 第二节第二节 立体声的听觉机理立体声的听觉机理 第三节第三节 听觉特性对电声技术的要求听觉特性对电声技术的要求 第一节 人耳的听觉特性 一、一、听觉生理系统听觉生理系统 二、二、响响 度度 三、三、音音 高高 四、四、音音 色色 五、五、可闻声的频域特征可闻声的频域特征 六、六、可闻声的时域特征可闻声的时域特征 七、七、人耳听觉的非线性掩蔽效应人耳听觉的非线性掩蔽效应 八、八、人耳听觉的延时效应与双耳效应人耳听觉的延时效应与双耳效应 一、听觉生理系统一、听觉生理系统 1.人耳的结构人耳的结构 2.人耳结构示意图人耳结构示意图 3.人耳的结构的类比人耳的结构的类比 1.人耳的结构人耳的结构 2.人耳结构示意图人耳结构示意图 3、人耳的结构的类比、人耳的结构的类比 二、响二、响 度度 1.概概 述述 2.人耳的听觉范围人耳的听觉范围 3.声级计声级计 1.概概 述述 1）定定 义义 2）声压级声压级 3）平面波声强级平面波声强级 4）响度级响度级 1)定义：人耳对声音强弱主观感觉到的响亮程度人耳对声音强弱主观感觉到的响亮程度 听觉范围听觉范围：相差相差100多万倍。多万倍。振振 幅：幅：人耳灵敏度很高，听觉响度的感觉是非人耳灵敏度很高，听觉响度的感觉是非线性的线性的.一般具有指数特性一般具有指数特性.即即:米米2141010PaPa201025xPlg2）声压级）声压级 0lg20ppLrmsp 用对数来计算和划分声音强弱等级的一用对数来计算和划分声音强弱等级的一种表示方法。具体如下：种表示方法。具体如下：式中：p0基准声压(=2*10-5Pa/1kHz)prms某点声压的有效值 3)平面波声强级 定义：某点声强值与零声级的参考声强值之比的对某点声强值与零声级的参考声强值之比的对数值。如下式所示：数值。如下式所示：式中:I某点声强 I0基准声强(=10-12W/m2)平面波声强级与声压级的关系平面波声强级与声压级的关系)(lg100dBIILi平面波声强级与声压级的关系 2020002200010lg10lg40010lg10l40010lgg20lgrmsIrmsrmspcILpIpppIIpc4）响度级 测试条件测试条件 测试方法测试方法 响度级响度级 测试条件 声源在被测试者的上方声源在被测试者的上方 声源为自由平面波声源为自由平面波 测量声压级时测试者不在场测量声压级时测试者不在场 用双耳听声音用双耳听声音 年龄在年龄在18182525岁之间岁之间 测试方法 响度级响度级 将某一频率的声音与将某一频率的声音与1KZ1KZ的声音进行的声音进行比较，当感觉两者的响度一致时，比较，当感觉两者的响度一致时，1KZ1KZ声声音的声压级就是该声音的响度。一般用音的声压级就是该声音的响度。一般用S S表表示（单位为宋）。或用响度级示（单位为宋）。或用响度级P P表示（单位表示（单位为方）二者的关系如下：为方）二者的关系如下：该式适用与该式适用与2020129PHON129PHON 也可用图表示也可用图表示 2.人耳的听觉范围 1 1）不同声压级时的频率响应不同声压级时的频率响应 2 2）人耳的听觉范围人耳的听觉范围 3 3）等响曲线等响曲线 1）不同声压级时的频率响应 3）等响曲线 2)人耳的听觉范围人耳的听觉范围 b、记权的依据、记权的依据 A A计权：计权：模拟人耳对模拟人耳对4040方纯音的响度指示。（低频衰方纯音的响度指示。（低频衰减，减，3k3k-5k5k提升，高频也稍稍衰减。）用来测提升，高频也稍稍衰减。）用来测55dB 55dB 以以下的噪声。下的噪声。B B计权：计权：模拟人耳对模拟人耳对7070方的纯音的响度指示方的纯音的响度指示 。用来。用来测测55dB55dB-85dB85dB C C计权：计权：模拟人耳对模拟人耳对100100方的纯音的响度指示。用来方的纯音的响度指示。用来测测85dB85dB-130dB 130dB LinLin计权：计权：不修正，用来测声压级不修正，用来测声压级LpLp。D D计权：计权：用来测量飞机噪声用来测量飞机噪声 5.声级计声级计 a.原理框图原理框图 b.记权的依据记权的依据 c.记权曲线记权曲线 a.原理框图原理框图 传传声声器器 记权记权网络网络 变变换换 处处理理 显显示示 c.记权曲线记权曲线 三、音三、音 高高 1.定义定义 2.音高的规定音高的规定 3.音律音律 4.向度对音高的影响向度对音高的影响 1.定定 义义 人耳对声音调子的高低的主观感觉人耳对声音调子的高低的主观感觉称为音高或称音调（音准）。称为音高或称音调（音准）。2.音高的规定 人耳对音高的变化感觉如下：人耳对音高的变化感觉如下：通常用倍频程来描述音高的变化（一个倍频程对通常用倍频程来描述音高的变化（一个倍频程对应纯八度）：应纯八度）：flgk 音高）差一个倍频程（则当octffff121223.音 律 定定 义义 音律的规定音律的规定 音律与唱名音律与唱名 定定 义义 在音乐中反映音高的某种规定称作音律。在音乐中反映音高的某种规定称作音律。我国古代规定为：我国古代规定为：宫（1）商（2）角（3）徵（5）羽（6）唇音、舌音、齿音、牙音、喉音 音律的规定音律的规定 1212平均律：在一个倍频程内（平均律：在一个倍频程内（8 8度）通常按对度）通常按对数刻度分成十二等份划分音阶数刻度分成十二等份划分音阶,两个相邻的音为半两个相邻的音为半音关系。两个半音组成一个全音。如图示：音关系。两个半音组成一个全音。如图示：3.音律与唱名 十二个音名字：十二个音名字：C C、D D、E E、F F、G G、A A、B B其余以其余以#和和b b半音命名。半音命名。唱名：唱名：1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、i i 相邻两个半音的频率比：相邻两个半音的频率比：人对音高的区别：人对音高的区别：1000Hz,Lp=40dB1000Hz,Lp=40dB时，一般人时，一般人3Hz3Hz有觉察有觉察,调音师调音师1Hz1Hz有觉察有觉察 10594611212/./4、响度对音高的影响、响度对音高的影响 当声音的响度过大时，由于耳膜产生当声音的响度过大时，由于耳膜产生超常形变将会对音高的判别产生影响。超常形变将会对音高的判别产生影响。（且和频率成反比）（且和频率成反比）四、音四、音 色色 1、定义定义 2、线状谱线状谱 3、连续谱连续谱 1、定义 人耳区别相同响度和音高的两类不同声音的主观人耳区别相同响度和音高的两类不同声音的主观听觉特性称音色听觉特性称音色。(如图示如图示)乐音除了基频乐音除了基频f f0 0外还有外还有nfnf0 0的的谐波，音高由谐波，音高由f fo o 决定决定而各次谐波决定了音乐的音色而各次谐波决定了音乐的音色(谐波即泛音谐波即泛音)例：弦的振动：例：弦的振动：人耳对相位变化不敏感人耳对相位变化不敏感相聋相聋 )tn(SinA)t(SinA)t(SinA)t(SinADnn 33221132如图示 2.线状谱 线状谱线状谱：一种不连：一种不连续排列分布的续排列分布的 频谱。频谱。如图所示如图所示:特点：频率分布是离散特点：频率分布是离散 的不同频率的振的不同频率的振 幅不同幅不同 3.连续谱连续谱 连续谱：在频谱连续谱：在频谱 轴上没有断续的频谱轴上没有断续的频谱 分布称为连续谱。如分布称为连续谱。如 右图示：右图示：五、五、可闻声的频域特征 1.共振峰共振峰 2.频谱分布频谱分布 1.共振峰 线状谱的峰包线状谱的峰包 共振峰的高度、位置和数量决共振峰的高度、位置和数量决定着每种乐器的特色。定着每种乐器的特色。2.频谱分布 语语 音音 音音 乐乐 语音语音 通过对人发出的声音的统计可得到它的谱级分布曲线。通过对人发出的声音的统计可得到它的谱级分布曲线。如图所示：如图所示：特点：特点：1 1、男声与女声在、男声与女声在200Hz200Hz以下有较大差异以下有较大差异70Hz70Hz达达18dB 18dB 2 2、语音的能量分布主要集中在、语音的能量分布主要集中在100Hz100Hz-5kHz5kHz左右。左右。3 3、电话：主要集中在、电话：主要集中在300Hz300Hz-3.4kHz3.4kHz左右。左右。音音 乐乐 通过对各种乐器发出的声音节目进行长时间的统通过对各种乐器发出的声音节目进行长时间的统计可得到它的谱级分布曲线。如图所示：计可得到它的谱级分布曲线。如图所示：西洋音乐：中低频平坦、高频按西洋音乐：中低频平坦、高频按 轻音乐：轻音乐：3KHz3KHz尚有若干个峰值，较明亮尚有若干个峰值，较明亮 平滑下降octdB6七、可闻声的时域特征 起振段起振段 稳定段稳定段 衰减段衰减段 各点特性如下：各点特性如下：起振段：钢琴起振段：钢琴10ms、风琴：、风琴：100ms、语言：、语言：8050ms 稳定段稳定段:弦乐弦乐数秒、数秒、打击乐几乎没有。打击乐几乎没有。衰减段衰减段:高频音衰减时间短、低频音较长高频音衰减时间短、低频音较长.时域特征与频域特征（频谱）共同决定了声音的音色时域特征与频域特征（频谱）共同决定了声音的音色(音品音品)。t 六、人耳听觉的非线性掩蔽效应 1.声音信号在人听觉系统中会被非线性加工声音信号在人听觉系统中会被非线性加工 2.掩蔽效应掩蔽效应 1.声音信号在人听觉系统中会被非线性加工声音信号在人听觉系统中会被非线性加工 当信号非常强烈时，人耳产生保护性听觉反应当信号非常强烈时，人耳产生保护性听觉反应 （听感不再增强）（听感不再增强）不同乐音组合不同乐音组合f f1 1与与f f2 2，人感到还有人感到还有 ，有的组合引起人的悦感的音乐称为有的组合引起人的悦感的音乐称为谐和音谐和音，反之，反之 为为不和谐音不和谐音。鸡尾酒会效应鸡尾酒会效应：人耳具有智能补缺功能。：人耳具有智能补缺功能。1212ffff谐和音与不和谐音 121全大二度132全大三度半谐合：不谐和音：非常接近时产生差拍。和21ff（听觉：声音发颤）谐和音：全增四度31715半全大七度341半小二度半全小七度24半全大六度14半全小三度11半全小六度23 1:1112ff度纯半全纯八度25121211ff半全纯五度13231251ff半全或纯四度12102134121ff掩蔽效应 什么是掩蔽效应是什么是掩蔽效应是 掩蔽效应的类型掩蔽效应的类型 掩蔽效应的一般特点掩蔽效应的一般特点 例例 题题 什么是掩蔽效应 当两个或两个以上的声音号同时存在当两个或两个以上的声音号同时存在时，其中一个声音在听觉是会掩盖另一个时，其中一个声音在听觉是会掩盖另一个声音。（影响人对另一个声音的听觉能力）声音。（影响人对另一个声音的听觉能力）掩蔽效应的类型 纯音的掩蔽效应纯音的掩蔽效应 复音的掩蔽效应复音的掩蔽效应 噪声掩蔽噪声掩蔽 非同时掩蔽非同时掩蔽 中枢掩蔽中枢掩蔽 掩蔽效应的一般特点掩蔽效应的一般特点 低音容易掩蔽高音低音容易掩蔽高音 频率相近的声音易产生掩蔽频率相近的声音易产生掩蔽 声压级越大掩蔽效应越强声压级越大掩蔽效应越强 两个声音的时间越接近掩蔽效应越强两个声音的时间越接近掩蔽效应越强 例题 例：200Hz的声音闻域Lp=23dB，现同时存 在着Lp=80dB 400Hz的干扰,200Hz的声音 Lp=23dB听不到了，必须将声压级提升到 34dB才能听到.则:掩蔽量为34-23=11dB 如图3-12所示：八、人耳听觉的延时效应与双耳效应八、人耳听觉的延时效应与双耳效应 1717 3535 5050tmstmsmstmsmstms 人分不出是两个声音先后到达。为同方向来的声仍区分不开。为有感觉。才会听到两个先后到达声音类似回声的现象 人耳对不同时间到达的声音的分辨能力称人耳对不同时间到达的声音的分辨能力称之为延时效应。下面是实验所得数字；之为延时效应。下面是实验所得数字；对声源方位角的定位能力叫做双耳效应。对声源方位角的定位能力叫