环境心理学第三节听觉.ppt

第三节 听觉 一 听觉刺激二 听觉的生理机制三 人耳对声音频率的分析四 听觉基本现象五 听觉尺度六 听觉现象在环境设计中的应用 一听觉的适宜刺激 频率在16 20000Hz的声波是人耳的适宜刺激 在这一范围之外的次声波及超声波是人耳所听不到的 在听阈范围内 通常对1000 4000Hz范围内的中高频声音特别敏感 对这一频率范围内较大强度声音的耐受性也较高 老年人对高频声音的感受性明显下降 声波的物理特质是频率 振幅和波形 听觉的音高 响度和音色均是对声波的物理性质的主观反映 声波的传导途径 空气传导 骨传导 二听觉的生理机制 一 耳的构造和功能耳朵由外耳 中耳 内耳三部分组成外耳包括耳廓和外耳道 它的作用主要是收集声音 中耳由鼓膜 三块听小骨 卵圆窗和正圆窗组成 三块听小骨指锤骨 砧骨和镫骨 锤骨一端固定在鼓膜上 镫骨一端固定在卵圆窗上 当声音从外耳道传至鼓膜时 引起鼓膜的机械振动 鼓膜的运动带动三块听小骨 把声音传至卵圆窗 引起内耳淋巴液的振动 由于鼓膜的面积与镫骨覆盖的卵圆窗面积的比为20 1 因此 声音经过中耳的传音装置 其声压大约提高20倍 30倍 声音的这条传导途径称为生理性传导 声音的传导途径还有空气传导和骨传导 内耳由前庭器官和耳蜗组成 耳蜗是人耳的听觉器官 耳蜗分三部分鼓阶 中阶和前庭阶 鼓阶与中阶以基底膜分开 基底膜在靠近卵圆窗的一端最狭窄 在蜗顶一端最宽 这一点对听觉有重要的意义 基底膜上的柯蒂氏器包含着大量支持细胞和毛细胞毛细胞是听觉的感受器 毛细胞的细毛突入由耳蜗液所充满的中间阶内 声音经过镫骨的运动产生压力波 引起耳蜗液的振动 由此带动基底膜的运动 并使毛细胞兴奋 产生动作电位 从而实现能量的转换 二 听觉的传导机制和中枢机制 毛细胞的轴突离开耳蜗组成了听神经 即第八对脑神经 它先投射到脑干的髓质 然后和背侧或腹侧的耳蜗神经核形成突触 这些区域的细胞轴突形成外侧丘系 最后终止于下丘的离散区 从下丘开始 经过背侧和腹侧的内侧膝状体 形成了两条通道 腹侧通道投射到听觉的核心皮层 布鲁德曼41区 背侧通路投射到第二级区 近年来的研究表明 听觉系统的单个神经元编码声音的频率 或音调 不同神经元对不同频率有最大的敏感性 一般来说 皮下神经核细胞对较宽的频率敏感 而更高层次的细胞对较窄的频率敏感 人类的听觉系统的二级区可能对言语声音敏感 三人耳对声音频率的分析 人耳怎样分析不同频率的声音 科学家们提出了各种不同的学说 一 频率理论由物理学家罗 费尔得1886年提出 这种理论认为 内耳的基底膜是和镫骨按相同频率运动的 振动的数量与声音的原有频率相适应 如果我们听到一种频率低的声音 连接卵圆窗的镫骨每次振动次数较少 因而使基底膜的振动次数也较少 如果声音刺激的频率提高 镫骨和基底膜都将发生较快的振动 底膜与镫骨的这种关系 类似于电话机的送话机和收话机的关系 当我们向送话机说话时 它的膜片按话音的频率产生不同频率的振动 使线路内的电流出现变化 在另一端 收话机的薄膜因电流的变化而振动 并产生与送话端频率相同的语音 这种理论也叫电话理论 不足 频率理论难以解释人耳对声音频率的分析 人耳基底膜不能作每秒1000次以上的快速运动 这是和人耳能够接受超过1000赫兹以上的声音不相符合的 2 共鸣理论 赫尔姆霍茨提出 在他看来 由于基底膜的横纤维长短不同 靠近蜗底较窄 靠近蜗顶较宽 因而就像一部竖琴的琴弦一样 能够对不同频率的声音产生共鸣声音的频率高 短纤维发生共鸣 声音的频率低 长纤维发生共鸣 人耳基底膜约有24000条横纤维 它们分别反应不同频率的声音 基底膜的振动引起听觉细胞的兴奋 因而产生高低不同的音调共鸣理论强调了基底膜的振动部对产生音调听觉的作用 因而也叫位置理论 但人们以后发现 这种根据并不充分 人耳能够接受的频率范围为20Hz 20000Hz 最高频率与最低频率之比为1000 1 而基底膜上横纤维的长短之比仅为10 1可见 横纤维的长短与频率的高低之间并不对应 3 行波理论 20世纪40年代 著名生理学家冯 贝克西发展了赫尔姆霍茨的共鸣向合理部分 提出了新的位置理论 行波理论 贝克西认为 声波传到人耳 将引起整个基底膜的振动 振动从耳蜗底部开始 逐渐向蜗顶推进 振动的幅度也随着逐渐增高 振动运行到基底膜的某一部位 振幅达到最大值 然后停止前进而消失 随着外来声音频率的不同 基底膜最大振幅所在的部位也不同 声音频率低 最大振幅接近蜗顶 频率高 最大振幅接近蜗底 即镫骨处 从而实现了对不同频率的分析 但是行波理论难以解释500赫兹以下的声音对基底膜的影响 当声音频率低于500Hz时 它在基底膜各个部位引起相同的运动 并对毛细胞施加了相同的影响 但可以用频率理论解释 4 神经齐射理论 韦弗尔提出 认为 当声音频率低于400赫兹时 听神经个别纤维的发放频率是和声音的频率对应的 当声音频率提高 个别神经纤维无法单独对它作出反应 这种情况下 神经纤维将按齐射原则发生作用 但是 对于5000赫兹以上的频率 神经齐射理论无法解释 声音超过5000Hz 位置理论是对频率进行编码的唯一基础 四听觉基本现象 1 音调和频率的关系 音调是一种心理量 它与声波的物理特性频率的变化不完全对应 在1000赫兹以上 频率与音调几乎是线性的 音调的上升低于频率的上升 但在1000赫兹以下 频率与音调的关系不是线性的 音调的变化快于频率的变化2 音响和频率的关系 在相同的声压水平上 不同频率的声音响度是不同的 而不同的声压水平却可产生同样的音响 3 人的听觉频率范围为16赫兹 20000赫兹 其中1000赫兹 4000赫兹是人耳最敏感的区域 4 声音掩蔽 一个声音由于同时起作用其他声音的干扰而使听觉阈限上升 掩蔽有几种 纯音掩蔽 用一个纯音为掩蔽音 观察它对不同频率的其他声音的影响 噪音对纯音的掩蔽 纯音和噪音对语音的掩蔽 声音的掩蔽依赖于声音的频率 掩蔽音的强度 掩蔽音与被掩蔽音的间隔时间等 兹伟克 Zwicher 1965 和沙而夫 Scharf 1965 等 用1200Hz的声音作掩蔽音 变化它的强度 从20dB 110dB 然后观察它对其他声音的掩蔽作用 结果发现 与掩蔽音频率接近的声音 受到的掩蔽作用大 频率相差越远 受到的掩蔽作用就越小 频率太近 产生拍音 低频掩蔽音对高频声音的掩蔽作用 大于高频掩蔽音对低频声音的掩蔽作用 掩蔽音强度提高 掩蔽作用也增加 当掩蔽音强度很小时 掩蔽作用覆盖的频率范围也较小 掩蔽音的强度增加 掩蔽作用覆盖的频率范围也增加 耳聋的种类及原因 传导性耳聋 是从耳鼓膜到内耳的声音传输障碍造成的 例如 疾病或创伤可能引起耳膜损坏或听小骨不能移动 可使用助听器 使声音增大变清晰 神经性耳聋 是由于毛细胞或听神经受到了损害造成的 助听器无济于事 刺激性耳聋 是神经性耳聋的一个特殊类型 是由于特殊的工作 爱好 经历所引起的 即某种非常大的声音损伤了耳蜗中特定区域的毛细胞 比如猎人的选择性耳聋 五 听觉尺度 1人面对1人 1 3m2 谈话伙伴之间距离自如 由于二人的关系亲密声音也轻 1人面对15 20人 20m2 这是保持个人会话声调的上限 1人面对50人 50m2 单方面的交流 通过表情可以了解个人的反应 1人面对250 300人 300m2 单方面的交流 了解个人面孔的上限 1人面对300人以上 300m2 完全成为演讲 群众一体化 难以区分个人状态 正常会话40 60dB提高声音会话60 80dB高声喊话80 100dB非常困难100 115dB会话不可能115 130dB 人们所期望或允许的室内噪声大小 播音室25 30dB音乐室30 35dB医院 电影院 教室35 40dB公寓 旅馆 住宅35 45dB会议室 办公室 图书馆40 45dB银行 商店40 55dB餐厅50 55dB 六 听觉现象在环境设计中的应用 人的行为方式同样可以作为解决环境问题的重要方法 麦当劳餐厅就善于利用声音和人的行为之间的关系 适时地对环境进行调控 人少时 音乐轻柔 光线明亮 很多人喜欢在此读书看报或者聊天 从侧面塑造了这一场所的文化形象 而人多的时候 音乐节奏加快 音量加大 在促进食欲的同时 也加快了人们的进餐速度 从而提高了座位的周转 为了充分制造游人与动物的声音密切接触的机会 必须尽可能地保全和培育动物的声音要素 在声景观设计阶段 就应该结合视觉景观的设计和规划 采用零设计方法 充分考虑用地的自然环境的保全和再生 用景观生态学的理论作为指导 创建丰富多样的生境系统 为鸟类等小动物提供栖息 迁徙 觅食 繁衍等生存条件 扬州个园的冬山是用纯白的宣石堆叠而成的 远远望去 好像刚下过一场雪 上下全是积雪 使人感到寒气逼人 冬山后面开了24个 风音洞 风吹入孔洞呼呼作响 好像冬天里的北风在呼啸 加深了意境 听水声 青岛海滨广场的一个方案设计中设置三个铜制巨型麦克风 寓意听大海的声