第四章-人耳的听觉特性.ppt

1、第四章人耳的听觉特性，音响基础第四章人耳的听觉特性，主要内容，听觉生理系统响度分析音调感音色和和谐感人耳觉特性，音响基础第四章人耳的听觉特性，听觉生理系统，音响基础第四章人耳的听觉特性，外耳由耳壳、耳道构成，直到耳鼓。 耳廓的作用是调整耳道和空气之间的阻抗，使更多的声音进入耳道。 该匹配作用以800Hz左右为最好，在高频区域也有效，不足400Hz时，该阻抗匹配作用的性能变差。 外耳道的作用是将声音从耳廓传递到耳膜，保护耳膜不受外界物体的机械损伤。 耳道长约27mm，直径57mm，共振频率约3000Hz，耳道的共振效果是决定听力灵敏度的重要因素之一。听觉生理系统、音响基础第四章人耳的听觉特性，音

2、响基础第四章人耳的听觉特性，中耳连接外耳和内耳，耳膜受力振动，推进中耳室内三个相互连接的听骨运动。 这三块听骨分别为锤骨、砧骨、镫骨，可发挥杠杆的扩大作用。 中耳室内充满空气，其体积约为2cm3。 中耳通过欧几里得管与鼻腔相连，平时欧几里得管被封闭，它打开后形成连接耳腔和口鼻腔的大气通路，可以释放耳腔内压力的激增。 中耳室内的倾斜壁有通向内耳的两个开口：卵形窗和圆形窗。 圆形窗用封闭膜封闭，卵形窗用镫骨底板和联络韧带封闭。 两扇窗户的内侧是充满液体的耳蜗。 中耳的作用是把耳朵的空气振动和内耳的液体运动通过听骨的运动有效地结合起来。听觉生理系统、音响基础第四章人耳的听觉特性、听觉生理系统、音响基

3、础第四章人耳的听觉特性、音响基础第四章人耳的听觉特性，内耳的主要部分像耳蜗，耳蜗的外形像蜗壳，它绕骨的中轴旋转2.75圈，长约35mm，中轴是中空的耳蜗中间是骨质层前庭段和鼓段内充满淋巴液。 鼓膜的振动经过耳小骨的杠杆作用，镫骨的振动通过圆卵窗激发耳蜗内淋巴液的波动，当波动传递到涡顶时，又通过小孔传递到鼓段内，最后被圆卵窗吸收。 淋巴液中的波动使基膜产生弯曲振动。 在附着于基底膜的柯氏螺旋器官中，有很多神经末梢的原毛细胞，它们根据液体的运动而变形，形成神经脉冲信号，通过听觉传达神经传达到脑的听觉中枢。 这就是听觉的全过程。在强音阶下，拉伸应力会使毛细胞基团疲劳损伤。 需要注意的是，这种损害是无

4、法恢复的。 音响基础第四章人耳的听觉特性、耳的构造功能模拟图、听觉生理系统、音响基础第四章人耳的听觉特性、主要内容、听觉生理系统的响度分析音调感音色和谐感人之间的耳的听觉特性、音响基础第四章人耳的听觉特性、感觉阈值和韦伯定律响度、 响度等级等响度分析人的耳朵感觉到的响度主要依赖于声音的强度，但是与声音的频率和波形有关，有时将在声音中听到的最低声压称为听阈，将与声音的频率有关的听觉区域的上限设为不舒服阈，其声压等级与频率无关，约为120dB。 然而，更经常使用的是140dB的声压级的下限。超过140dB的声音使人感到疼痛，在150160dB的声场内人耳急性损伤，音响基础第4章人耳的听觉特性，响度

5、分析，音响基础第4章人耳的听觉特性，人的感觉阈值其实包含两个概念，一个是绝对阈值，即人的某些感觉器官对某种刺激人即使在不同的声音信号之间存在非常小的差异，但是该差异也能够在声音的强度、频率或者时间中发生。 在心理声学上，这种能力称为差阈。 差分阈值或最小可察觉差分阈值是人可以识别两个物理信号之间的最小差分值，并且用物理量来表示。感觉阈值和韦伯定律，音响基础第四章人耳的听觉特性，绝对阈值：刚产生感觉的最小刺激强度差阈值：刚产生差感觉的刺激间的最小差阈值是统一学的概念，是经过多次测定实验得到的平均值。 韦伯定律是与阈值相关的定律，一般来说，该定律只适用于中等强度的刺激、感觉阈值和韦伯定律、声学基础

6、第四章人耳的听觉特性。 韦伯定律通常受现有刺激的影响是施加刺激产生的心理效应感觉。 其中s :感觉变化，q :刺激变化，q :既有的刺激，感觉与刺激的对数成正比，与刺激不成正比。感觉阈值和韦伯定律、音响基础第4章人耳的听觉特性、将Weber定律用于音高的感觉判断、音高感觉=、2个纯音、和、的音高感觉的差、感觉阈值和韦伯定律、音响基础第4章人耳的听觉特性、对声响的感觉首先由耳膜振动决定显示了在中频毛细胞的密度大，在中频音响灵敏度大。 人类耳朵感知到的声音大小的强弱与声音的强弱有关，但并不完全是由强度决定的。 由于人耳的振动系统、传导系统、神经信号振动的变换系统等都与频率有关，所以主观的强弱感也受

7、到频率的影响。 响度水平反映了这种关系。 响度、响度水平、声学基础第4章人耳听觉特性、响度水平：单位用手机、符号LN表示，以1000Hz的纯音为基准音，与其他频率的纯音和1000Hz的纯音进行比较，调整前者的声压水平，以使听众判断两个纯音音响基础第四章人耳的听觉特性，响度：单位宋(sone) 40方为1宋，50为2宋，60为4宋，70方为8宋即响度水平各变化10方，响度相应地变化2倍，适用范围如下曲线为响度水平、声学基础第四章人耳的听觉特性、等音曲线、等音曲线、声学基础第四章人耳的听觉特性、人耳的响度感的特征人耳对高频音，特别是对2000Hz5000Hz音敏感，对100Hz以下的低频音不敏感。

8、 对3000Hz的声音最敏感，这与人耳的机械共振特性有关。 由于耳道长度为3cm左右，3000HZ声波的1/4波长为3.75cm，这一频带的声波信号容易在耳道中共振。例：响度水平为60方向的情况1000 h z 60 db100 Hz 67db 30hz 90db 3000 Hz 5000 Hz 52db、等音曲线、音响基础第4章人耳的听觉特性、声压水平小、频率低的情况下，对于某个声音来说是声压水平(分贝值)的例子当低于听阈80Hz 20的1000Hz 40方音压电平高于100dB时，等音曲线逐渐变平。 这说明了当声音达到某种程度(100dB )时，声音的响度被确定为声压级，与频率的关系不太大

9、。 等音曲线，音响基础第四章人耳的听觉特性，最低频率可听界限一般为青少年2020KHz，中年3015KHz，老年10010KHz。 最小最大可听界限人耳有一定的适应性，常人的上限为120dB，噪声暴露多的人可达135140dB。 下限频率取决于频率。 最小可辩驳阈值(差阈)声压级变化的感知：一般在1dB 3dB以上有明显的感知频率变化的感知：一般为3%，低频时为3Hz。 等音曲线、音响基础第四章人耳的听觉特性、音调感、音高的心理评价单位以美尔mel为40方的1000Hz纯音的音高为基准，类推为1000mel，纯音高2倍的为2000mel，音调低2倍的为500 mel，人耳对声音高度的感觉感觉频

10、率高，声音细，感觉高的频率低，感觉声音粗，低。 音高与频率有正相关关系，但没有严格的比例关系，因人而异。 音响基础第四章人耳的听觉特性、音色和谐感、音乐一般是一个复音，是一系列频率独立且呈单纯整数比的纯音叠加，这种复音具有三组数据的音乐的音色主要取决于其频带，有时其值和衰减特性也有助于音色的判断。 音响基础第四章关于人耳的听觉特性、音色和谐感、音色的鉴别的只有前07个语调，更上位的语调对音色的贡献不明显。 根据听觉的位置理论，复音中的各灰度的谐音在基底膜上对应的谐振区域对数分布，因此越是与高次谐音对应的谐振区域越相互聚集，进而相互复盖，到6层以后的谐音为止，相邻的2个谐音在基底膜的2个对应区域

11、之间重叠，在一个临界频带内根据光谱成分不同，音色的主观感觉也不同。 例如，如果音色不灵活、干燥，则表示缺少足够的高次谐波；如果不存在表示音色明亮、高则表示高次谐波丰富的偶次谐波，则声音低，看起来不明亮。 音响基础第四章人耳的听觉特性、主要内容、听觉生理系统的响度感分析音调感音色和谐感人耳觉特性、音响基础第四章人耳的听觉特性、人耳觉特性、遮蔽效果双耳定位斜线效果空间感、音响基础第四章人耳的听觉特性、遮蔽效果、 掩蔽效果，即，人耳对一方声音的听觉灵敏度因另一方声音的存在而降低的现象的掩蔽量听阈上升的分贝数掩蔽阈上升后的听阈，不仅能够听到一个声音的条件下，而且能够进行如下处理：即，不仅声音的声压电平

12、超过听众的听阈，并且，还能够进行如下处理声学基础第四章人耳的听觉特性，一些典型的对频域掩蔽纯声的掩蔽窄带噪声对纯声的掩蔽作用宽带噪声对纯声的掩蔽，频域掩蔽是掩蔽声和被掩蔽声同时作用时产生掩蔽效应，同时掩蔽和掩蔽声在掩蔽效果发生期间一直起作用，是很强的掩蔽效果。掩蔽效应，声学基础第四章人耳听觉特性，纯音纯音掩蔽(1)掩蔽声强度提高，掩蔽效应增加，掩蔽声越强，其影响范围越广，掩蔽频率越高。 (2)掩蔽声对频率接近的声音影响最大。 (3)低频的高频掩蔽效果比高频的低频掩蔽效果大。 掩蔽效应，声学基础第四章人耳的听觉特性，声学基础第四章人耳的听觉特性，窄带噪声对纯音的掩蔽窄带噪声的掩蔽作用等于窄带噪声

13、的中心频率，强度大于相同纯音的掩蔽作用。 如果声压低，则窄带噪声的掩蔽区域仅限于中心频率附近的窄的范围，声级高，掩蔽区域宽，对于高于中心频率的声音的掩蔽作用大。 由于宽带噪声引起的掩蔽纯声音宽带噪声可以掩蔽宽频范围的纯声音。 与纯音掩蔽相似，低频音对高频音的掩蔽作用强，而高频音对低频音的掩蔽作用相对较弱，掩蔽声水平越高掩蔽量越大。 掩蔽效果，音响基础第四章人耳的听觉特性，时域掩蔽，超前掩蔽：5ms-20ms延迟掩蔽： 50ms-200ms，时间上相邻的声音间的掩蔽现象称为时域掩蔽。 时域掩蔽的主要原因是人脑处理信息需要时间。 掩蔽效应，声学基础第四章人耳的听觉特性，双耳定位，双耳定位是指利用听

14、觉器官判断发声体的空间方位。 音源方向的判断中，强度差IID时间差ITD相位差IPD、音响基础第四章人耳的听觉特性、音响基础第四章人耳的听觉特性、两耳能够定位的主要原因是到达两耳的声音有强度差、时间差、音色差。 对于中高频音，强度差起主要作用的次声，时间差起主要作用。双耳定位，声学基础第四章人耳听觉特性，人耳判断声源方位主要为双耳定位，判断时间差和强度差。 人耳的水平方向感比垂直方向感强。 通常情况下，频率高于1500Hz的强度差起主要作用低于1500Hz时，时间差起主要作用。 双耳定位，音响基础第四章人耳的听觉特性，问题：单耳条件下的声源定位双耳对称平面上的声源定位？ 前后音源的识别？ 除了ITD和ILD等两耳要素之外，包括头、肩和耳廓在内的外耳通过声音衍射的滤波作用，对高频声音的定位，特别是前后方向和中垂面上的声音的定位起到了重要的作用，两耳的定位，音响基础第四章人耳的听觉特性，斜线效应，斜线效应也被称为优先效应。 两个音源没有延迟，音像定位于两个音源中间的两个音源，延迟音比导频音延迟的时间小于30ms，人们感觉不到延迟