s 第6章听觉

1、课外补充：声音的心理效应 1.噪音和心理疾病 2.音乐的心理效应1.噪音和心理疾病 噪声不是直接引起精神病的原因，但能促发或恶化神经症。最近的研究表明，接触噪声与精神病发病率之间缺乏的直接联系，但在那些非常厌烦噪声的人中，精神病发病率机会大大增多。 噪声是一种能分散注意力的刺激：噪声能分散注意作用的大小取决于噪声刺激的意义和个体的心理状态。如当一个不熟悉的噪声突然发生时，或熟悉的声音突然停止时，就会导致分散注意力而使作业能力下降。 脱鞋的故事 一个老人住在楼下，一个年轻人住在楼上。仅此，并无什么故事。不幸的是，楼下的人经常的失眠，原因是楼上年轻人的晚归。年轻人每晚夜半归来，疲惫至极，还不忘潇洒

2、的把鞋子一个个的重重的抛在地板上，每次都会把睡着的老人吵醒。忍无可忍之时，某晚，告与年轻人，要轻拿轻放。次日夜半，年轻人回来，奋力扔了一只鞋子，正要扔第二只，忽然想起来楼下老人的训话，轻放至无声。而老人在等了一只鞋子放到地上的声音之后，等另一只扔掉，竟至天亮。上楼敲门，问，为何一夜不听你脱另一只鞋子？5 噪声对脑力劳动作业能力的影响由于噪声能分散注意力，就可能对需要记忆和解决问题相结合的作业能力产生不良影响，而对仅需进行计数的作业却可能有益。智力测验表明，噪声能使智力程度高者的作业能力下降，而对智力中等者无不良影响，甚至可使其作业能力稍稍增强。间断性噪声刺激时，能使脑力劳动的作业能力下降和错误

3、增多。对需要迅速准确作出判断的警觉活动作业(如监视自动化生产)，影响很大。由于嘈杂的噪声，尤其是突然发生或停止的高强度噪声，常常导致错误和事故发生率增高。2.音乐的心理效应 音乐主要通过物理、生化和心理三种作用影响人体。具有一定规律和变化频率的声，振动作用于人体各部位时，胃收缩、肠蠕动、肌肉收缩与舒张、心脏跳动和脑电波等随之产生和谐共振，从而改善了各器官的紊乱状态，以解除疾患、促进康复。当优美的音乐声波作用于大脑时，会提高神经体液的调节，促进分泌有利健康的激素和生物活性物质，如酶和乙酰胆碱等物质，从而改善血液循环，调节内分泌系统，促进唾液分泌和加强新陈代谢等。音乐的美学形象能对人产生明显影响，

4、其心理效应将缓解躯体的应激状态，解除心理扭曲和紧张，提高自我治愈机会。通过音乐抒发情感，也舍对植物神经系统产生激活或抑制作用。 8主要内容主要内容 听觉概述听觉概述听觉刺激与音感听觉刺激与音感听觉的属性听觉的属性 听觉实验的变量听觉实验的变量 听觉的基本实验听觉的基本实验听觉掩蔽听觉掩蔽听觉定位听觉定位可见语言可见语言10一、听觉的物理刺激和音感（1） （一）声波及其特征（一）声波及其特征 声波有三种物理属性：频率（波长）、强度声波有三种物理属性：频率（波长）、强度（振幅）和纯度，它们别引起听觉的三种心理（振幅）和纯度，它们别引起听觉的三种心理感觉，即音高、音响（响度）和音色。感觉，即音高、音

5、响（响度）和音色。 （二）频率和音高（二）频率和音高 音高的单位为美（音高的单位为美（mel），确定），确定1000mel 的的音高为音高为10O0 赫（声压级为赫（声压级为40 分贝）的声音分贝）的声音刺激的主观感觉。刺激的主观感觉。 11一、听觉的物理刺激和音感（2） （三）振幅和响度（三）振幅和响度 响度的单位为响度的单位为“宋宋”，1宋宋的定义为声压级为的定义为声压级为40dB,频频率为率为1000Hz,且来自听者且来自听者正前方的平面波形的强度。正前方的平面波形的强度。 （四）波形和音色（四）波形和音色 音色是反映声波混合特性的音色是反映声波混合特性的心理量心理量乐音乐音噪音噪音语音

6、语音12分贝量表（分贝量表（dB 量表）量表） 13二、听觉属性音高（1） （一）音高量表：（一）音高量表：音高的测量和确定音高的测量和确定分段法分段法一般指定一般指定40 分贝分贝的的1000 赫纯音的赫纯音的音高音高1000 mels 作为参照点作为参照点 14二、听觉属性音高（2） （二）音高和强度（二）音高和强度的关系的关系 等高线等高线 音高受强度改变影音高受强度改变影响最小的那些频率响最小的那些频率都是人耳对它们最都是人耳对它们最敏感的声音，也是敏感的声音，也是感受性最高的部分感受性最高的部分 15二、听觉属性音高（3） （三）音高和周相的关系（三）音高和周相的关系 布鲁克（布鲁克

7、（1968）：当低频音的持续时间较短）：当低频音的持续时间较短时，音高会明显地被判断得偏高；而缩减高频时，音高会明显地被判断得偏高；而缩减高频音的持续时间，则会使音高的报告值偏低；在音的持续时间，则会使音高的报告值偏低；在10004000 赫（赫（10003000 ）之间时，）之间时，周相对音高的影响作用最小。周相对音高的影响作用最小。 （四）音高与复合音（四）音高与复合音16三、听觉属性响度（1）（一）响度量表：（一）响度量表： 宋量表宋量表 1.1.二分法二分法 2.2.多分法多分法17三、听觉属性响度（2） （二）声强的差别阈限（二）声强的差别阈限 感觉水平感觉水平频率（赫）频率（赫）5

8、 5分贝分贝E/EE/E2020分贝分贝E/EE/E6060分贝分贝E/EE/E64643.63.61.11.10.200.201281282.32.30.70.70.180.182562562.32.30.60.60.160.165125121.41.40.50.50.14001.00.40.40.120.12204820480.90.90.350.350.100.10409640961.01.00.40.40.14071.70.50.50.180.1818三、听觉属性响度（3） （三）等响曲线（三）等响曲线（equal loudness

9、curve） ：把响度水平相同的把响度水平相同的各种频率的纯音的各种频率的纯音的声压级连成的曲线。声压级连成的曲线。等响级：单位是等响级：单位是昉昉（phone） 19三、听觉属性响度（4） （四）响度与时间（四）响度与时间 Mirabella Teichner et al.（ 1967）要）要求被试对一个持续几分钟的音连续进行响度调求被试对一个持续几分钟的音连续进行响度调整。结果表明，对高强度的音，为了要获得同整。结果表明，对高强度的音，为了要获得同样的主观响度，被试逐渐随时间的加长而增加样的主观响度，被试逐渐随时间的加长而增加音强；而对低强度的音，则结果相反：随时间音强；而对低强度的音，则

10、结果相反：随时间的推移，音的知觉响度不断加大。的推移，音的知觉响度不断加大。总和作用：总和作用：当两个不同频率的音同时呈现时，当两个不同频率的音同时呈现时，其响度要比任何一个单独呈现的响度大。其响度要比任何一个单独呈现的响度大。 21一、自变量一、自变量 （一）自变量类型：（一）自变量类型：不同种类的声音刺激：纯音、噪音不同种类的声音刺激：纯音、噪音不同呈现位置：不同呈现位置： （二）自变量的变化主要有两个方面：（二）自变量的变化主要有两个方面：量的变化：某一声音持续时间的长短；量的变化：某一声音持续时间的长短；质的变化：声音的三个特性中任一个发生变化。质的变化：声音的三个特性中任一个发生变化

11、。 22二、因变量二、因变量 因变量指标的确定：因变量指标的确定：首先，主试要挑选能反映实验目的和要求的指首先，主试要挑选能反映实验目的和要求的指标。标。 其次，解释所选指标的指导语要言简意赅，前其次，解释所选指标的指导语要言简意赅，前后统一，使得任何一名被试能有一致的客观标后统一，使得任何一名被试能有一致的客观标准。准。 再次，对于因变量的客观指标，要力求能进行再次，对于因变量的客观指标，要力求能进行明确的辨别和准确的测量。明确的辨别和准确的测量。 23三、控制变量三、控制变量 机体变量：机体变量：如被试的性别、年龄、智力等如被试的性别、年龄、智力等特征，可以通过实验设计的安排来进行控特征，

12、可以通过实验设计的安排来进行控制，而情绪状况、健康状况等指标则可在制，而情绪状况、健康状况等指标则可在对被试的选择时进行适当的剔选。对被试的选择时进行适当的剔选。 操作变量：操作变量：要求运用实验技术对实验条件要求运用实验技术对实验条件和实验过程进行调节。如和实验过程进行调节。如隔音室隔音室主要用于主要用于建立可以控制的自由声场。建立可以控制的自由声场。 25一、听觉掩蔽现象 听觉掩蔽（听觉掩蔽（auditory masking）是两个）是两个声音同时呈现时，一个声音因受到另一个声声音同时呈现时，一个声音因受到另一个声音影响而减弱的现象。音影响而减弱的现象。 在日常生活中经常可以遇到声音的掩蔽

13、现象。一个可听声由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，前者必须增加强度才能重新听到。这种阈限强度增加的过程和强度增加的量就叫声音的掩蔽效应。要听的声音叫做被掩蔽被掩蔽音音，起干扰作用的声音叫掩蔽音掩蔽音。 举例 假定对声音A的阈值为10dB，由于声音B的影响使A的阈值提高到25dB即阈值提高15dB。个声音的阈值因另一声音的出现而提高，这种现象就是听觉掩蔽。这里B称为掩蔽声，A称为被掩蔽声，25dB称为掩蔽阈限，15dB称为掩蔽量。 杜比数码家庭影院系统 杜比数码则是采用第三代ATC技术，被称为感觉编码系统，它将一种特殊的心理音响（Psycho Acoustics）知识、人耳效应的最新研究成果与

14、先进的数码信号处理技术很好地结合起来，形成了这种数字多声道音频处理技术。 杜比数码中的感觉编码技术主要是运用了人耳的掩蔽效应和音乐心理学中的听闻界限来达到压缩信息冗余度的目的。所谓掩蔽效应掩蔽效应就是说当两种频率相近而音量不同的声音同时存在时，人耳只能听到就是说当两种频率相近而音量不同的声音同时存在时，人耳只能听到较响的那个声音的存在，而声音较弱的那个声音听不到，即已被掩蔽较响的那个声音的存在，而声音较弱的那个声音听不到，即已被掩蔽了，人耳在实际听音中就是利用这种掩蔽效应从复杂声音中听到所需了，人耳在实际听音中就是利用这种掩蔽效应从复杂声音中听到所需要的声音，凡是属于被掩蔽的信息要的声音，凡是

15、属于被掩蔽的信息，在杜比数码编码时就将它坚决去除，以提高压缩率。所谓音乐心理学中的听闻界限涉及到一种心理效应的问题，人们对声音强度相同但频率（音调）不同的两种声音会有明显不同的感受，但对小音量下的低音和高音，则不太容易听清晰，当它们的音量小到一定值时人耳就根本听不到。在杜比数码编码时对输入的每一个信息量首先进行分析，若是属于这种根本听不见的小音量信息，一律加以删除，这样可以将大量人耳无法听到或可以忽略不计的信息去除，达到压缩信息量的目的。 掩蔽现象（一）纯音掩蔽（一）纯音掩蔽 （二）噪音掩蔽（二）噪音掩蔽（三）噪音与纯音对语言的掩蔽（三）噪音与纯音对语言的掩蔽28（一）纯音掩蔽：（一）纯音掩蔽

16、： 指某个定额频率的纯音来掩蔽其他不同频指某个定额频率的纯音来掩蔽其他不同频率的纯音，再来观察后者阈值提高的情况。率的纯音，再来观察后者阈值提高的情况。 掩蔽音强度提高，掩蔽效果随之增加，而掩蔽音强度提高，掩蔽效果随之增加，而且掩蔽音越强，它的影响范围也越大，能且掩蔽音越强，它的影响范围也越大，能掩蔽更多种频率的声音。掩蔽更多种频率的声音。 掩蔽音对于频率相近的声音影响最大。掩蔽音对于频率相近的声音影响最大。 低频对高频效果大于高频对低频的掩蔽。低频对高频效果大于高频对低频的掩蔽。 30（2）噪音掩蔽）噪音掩蔽 白噪音对纯音掩蔽实验的结果显示：白噪音对纯音掩蔽实验的结果显示： 低强噪音对不同频

17、率纯音的掩蔽效果差异低强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果差异很大很大 高强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果相差高强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果相差不大。不大。3233（3）噪音和纯音对语言的掩蔽）噪音和纯音对语言的掩蔽 纵轴：每一频带中语音的强度比所有各频率语音的平均强度低多少分贝。 由图可见：强度最高的频带在300-500赫。 “老师上课难”：人耳朵敏感的声音是3000赫左右，但是语音强度最高的频带是300-500赫兹。 噪音的掩蔽效果比纯音好，但要高强度。噪音的掩蔽效果比纯音好，但要高强度。 纯音：纯音：300500赫兹的掩蔽效果最好。赫兹的掩蔽效果最好。 掩蔽效应应用举例 在声音的整个频率谱中，

18、如果某一个频率段的声音比较强，则人就对其它频率段的声音不敏感了。 应用此原理，人们发明了mp3等压缩的数字音乐格式，在这些格式的文件里，只突出记录了人耳朵较为敏感的中频段声音中频段声音，而对于较高和较低的频率的声音则简略记录，从而大大压缩了所需的存储空间。在人们欣赏音乐时，如果设备对高频响应得比较好，则会使人感到低频响应不好，反之亦然。心理声学模型及其在MP3编码中的应用基于听觉掩蔽效应的语音增强算法研究 络合滴定中的掩蔽效应 络合掩蔽效应公式及其应用 视觉任务对听觉掩蔽效应影响的实验分析 一种基于掩蔽效应的数字音频隐藏方案 试论“掩蔽效应”原理在配器中的运用 基于听觉掩蔽效应的自适应反馈抵消

19、 同时掩蔽效应的实验研究 掩蔽模型对语音增强效果影响的研究 多频声同时掩蔽效应的实验研究 基于Bark域噪声估计及掩蔽效应的语音增强 基于心理声学模型的音频隐藏图像算法 一种基于短时谱估计和人耳掩蔽效应的语音增强算法 MPEG-音频编解码技术 基于AVS音频编码的心理声学应用 认知规律对CAI信息处理的启示 言语识别中感知空间分离的去掩蔽效应及相位信息的作用 二、听觉的疲劳和损伤以及适应二、听觉的疲劳和损伤以及适应 1听觉疲劳听觉疲劳 2听力损伤听力损伤 3听觉适应听觉适应 1听觉疲劳听觉疲劳 听觉疲劳(auditory fatigue)乃是声音刺激强度大大超过听觉感受器的正常生理反应限度，或

20、声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。 听觉疲劳测量方法：可先测定被试对某种频率声音的阈值，而后让他听一段时间引起疲劳的特定频中和强度的纯音，再测定他的听阈，所得阈值的改变量所得阈值的改变量，即暂时阈移，就是听觉疲劳的指标。 暂时阈移的大小受多种因素的影响 影响暂时阈移(TTS)大小的因素 (1)暂时阈移的大小，和引起疲劳的声音停止多少时间有关 (2)暂时阔移一般随疲劳声强度的变化而变化。 (3)暂时阈移和疲劳声作用时间的久暂有关。 (4)频率在40006000赫的高频高强度的疲劳声对暂时阈移的影响最大，不可恢复的听力损失也最为厉害。 2听力损伤听力损伤 听力损伤乃是声强

21、超过听觉系统正常生理反应程度的声音，持续作用于听觉器官造成的听力下降，通常听力平均损失大于通常听力平均损失大于25分贝，即为听力损伤分贝，即为听力损伤，在职业性听力影响的情况下，防止听力损伤应当防止听力损伤应当视作劳动保护的目标。视作劳动保护的目标。 听力损伤主要有两种类型：一为传导性耳聋，即由于听觉系统传导机能的缺陷所致；另一种为神经性耳聋(或中枢性聋) ，即由听神经系统的损伤所致。3听觉适应听觉适应 听觉适应：是持续的声音刺激引起听觉感受性下降的现象。 听觉适应的研究方法：响度平衡法以一定声强(如80分贝)的纯音作用于左耳，用另一频率相同但声级可变的声音同时作用于右耳，使两者等响(对一个正常听者，两者平衡的声级可能相等)。然后，将右耳的声音停止，让左耳继续听3分钟，在这一适应期后，重新使左右耳等响，这时右耳的等响级常下降，如降到60分贝，适应量为80-60=20分贝。三、听觉定位三、听觉定位 单、双眼和单、双耳定位能力比较 单、双眼和单、双耳定位能力比较46听觉定位 47484950 双耳周相差双耳周相差