1、第三章 听觉(tngju)特性,第一节 人耳的听觉(tngju)特性第二节 立体声的听觉机理第三节 听觉特性对电声技术的要求,第一页，共一百一十三页。,第一节 人耳的听觉(tngju)特性,一、听觉生理(shngl)系统二、响 度三、音 高四、音 色五、可闻声的频域特征六、可闻声的时域特征七、人耳听觉的非线性掩蔽效应八、人耳听觉的延时效应与双耳效应,第二页，共一百一十三页。,一、听觉(tngju)生理系统,1.人耳的结构(jigu)2.人耳结构示意图3.人耳的结构的类比,第三页，共一百一十三页。,1.人耳的结构(jigu),第四页，共一百一十三页。,2.人耳结构(jigu)示意图,第五页，共一
2、百一十三页。,3、人耳的结构(jigu)的类比,第六页，共一百一十三页。,二、响 度,1.概 述 2.人耳的听觉范围3.声级计,第七页，共一百一十三页。,1.概 述,1定 义2声压级3平面波声强级 4响度(xin d)级,第八页，共一百一十三页。,1)定义：人耳对声音强弱主观感觉(gnju)到的响亮程度,听觉范围：相差100多万倍。振 幅：人耳灵敏度很高，听觉(tngju)响度的感觉是非线性的.一般具有指数特性.即:,第九页，共一百一十三页。,2声压级,用对数来计算(j sun)和划分声音强弱等级的一种表示方法。具体如下：式中：p0基准声压(=2*10-5Pa/1kHz)prms某点声压的有效
3、值,第十页，共一百一十三页。,3)平面波声强级,定义(dngy)：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：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,第十一页，共一百一十三页。,平面波声强级与声压级的关系(gun x),第十二页，共一百一十三页。,4响度(xin d)级,测试条件(tiojin)测试方法响度级,第十三页，共一百一十三页。,测试(csh)条件,声源在被测试者的上方声源为自由平面波测量声压级时测试者不在场(zichng)用双耳听声音年龄在1825岁之间,第十四页，共一百一十三页。,测试方法,第十五页，共一百一十三页。,响度(xi
4、n d)级,将某一频率(pnl)的声音与1KZ的声音进行比较，当感觉两者的响度一致时，1KZ声音的声压级就是该声音的响度。一般用S表示单位为宋。或用响度级P表示单位为方二者的关系如下：该式适用与20129PHON也可用图表示,第十六页，共一百一十三页。,2.人耳的听觉范围,1不同(b tn)声压级时的频率响应 2人耳的听觉范围3等响曲线,第十七页，共一百一十三页。,1不同(b tn)声压级时的频率响应,第十八页，共一百一十三页。,3等响曲线(qxin),第十九页，共一百一十三页。,2)人耳的听觉范围,第二十页，共一百一十三页。,b、记权的依据(yj),A计权：模拟人耳对40方纯音的响度指示。低
5、频衰减，3k-5k提升，高频(o pn)也稍稍衰减。用来测55dB 以下的噪声。B计权：模拟人耳对70方的纯音的响度指示。用来测55dB-85dBC计权：模拟人耳对100方的纯音的响度指示。用来测85dB-130dB Lin计权：不修正，用来测声压级Lp。D计权：用来测量飞机噪声,第二十一页，共一百一十三页。,5.声级计,a.原理(yunl)框图b.记权的依据c.记权曲线,第二十二页，共一百一十三页。,a.原理(yunl)框图,第二十三页，共一百一十三页。,c.记权曲线(qxin),第二十四页，共一百一十三页。,三、音 高,1.定义(dngy)2.音高的规定 3.音律4.向度对音高的影响,第二
6、十五页，共一百一十三页。,1.定 义,人耳对声音调子的上下的主观感觉(gnju)称为音高或称音调音准。,第二十六页，共一百一十三页。,2.音高(yngo)的规定,人耳对音高的变化感觉如下：通常用倍频程来描述(mio sh)音高的变化一个倍频程对应纯八度：,第二十七页，共一百一十三页。,3.音 律,定 义音律的规定(gudng)音律与唱名,第二十八页，共一百一十三页。,定 义,在音乐中反映音高的某种规定称作音律。我国古代(gdi)规定为：宫1商2角3徵5羽6 唇音、舌音、齿音、牙音、喉音,第二十九页，共一百一十三页。,音律(ynl)的规定,12平均律：在一个倍频程内8度通常按对数刻度分成十二等份
7、划分音阶,两个相邻的音为半音关系。两个半音组成(z chn)一个全音。如图示：,第三十页，共一百一十三页。,3.音律(ynl)与唱名,十二个音名字：C、D、E、F、G、A、B其余以#和b半音命名。唱名：1、2、3、4、5、6、7、i相邻两个半音的频率比：人对音高的区别：1000Hz,Lp=40dB时，一般(ybn)人3Hz有觉察,调音师1Hz有觉察,第三十一页，共一百一十三页。,4、响度(xin d)对音高的影响,当声音的响度过大时，由于耳膜产生超常(cho chn)形变将会对音高的判别产生影响。且和频率成反比,第三十二页，共一百一十三页。,四、音 色,1、定义(dngy)2、线状谱3、连续谱
8、,第三十三页，共一百一十三页。,1、定义(dngy),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。(如图示)乐音除了(ch le)基频f0外还有nf0的谐波，音高由fo 决定而各次谐波决定了音乐的音色(谐波即泛音)例：弦的振动：人耳对相位变化不敏感相聋,第三十四页，共一百一十三页。,如图示,第三十五页，共一百一十三页。,2.线状谱,线状谱：一种不连续排列(pili)分布的 频谱。如以下图:,特点：频率分布是离散(lsn)的不同频率的振 幅不同,第三十六页，共一百一十三页。,3.连续谱,连续谱：在频谱轴上没有断续(dun x)的频谱分布称为连续谱。如右图示：,第三十七页，共一百一十
9、三页。,五、可闻声(wn shn)的频域特征,1.共振(gngzhn)峰2.频谱分布,第三十八页，共一百一十三页。,1.共振(gngzhn)峰,线状谱的峰包 共振(gngzhn)峰的高度、位置和数量决定着每种乐器的特色。,第三十九页，共一百一十三页。,2.频谱分布(fnb),语 音音 乐,第四十页，共一百一十三页。,语音(yyn),通过(tnggu)对人发出的声音的统计可得到它的谱级分布曲线。如以下图：,特点(tdin)：1、男声与女声在200Hz以下有较大差异70Hz达18dB 2、语音的能量分布主要集中在100Hz-5kHz左右。3、：主要集中在300Hz-3.4kHz左右。,第四十一页，
10、共一百一十三页。,音 乐 通过对各种乐器发出的声音节目进行(jnxng)长时间的统计可得到它的谱级分布曲线。如以下图：,西洋音乐：中低频(dpn)平坦、高频按轻音乐：3KHz尚有假设干个峰值，较明亮,第四十二页，共一百一十三页。,七、可闻声(wn shn)的时域特征,起振段 稳定段 衰减段各点特性如下：起振段：钢琴10ms、风琴：100ms、语言(yyn)：8050ms 稳定段:弦乐数秒、打击乐几乎没有。衰减段: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(音品)。,第四十三页，共一百一十三页。,六、人耳听觉的非线性掩蔽(ynb)效应,1.声音信号在人听觉系统(xt
11、ng)中会被非线性加工2.掩蔽效应,第四十四页，共一百一十三页。,1.声音信号在人听觉系统(xtng)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响 听感不再增强不同乐音组合f1与f2，人感到还有，有的组合引起(ynq)人的悦感的音乐称为谐和音，反之 为不和谐音。鸡尾酒会效应：人耳具有智能补缺功能。,第四十五页，共一百一十三页。,谐和(xih)音与不和谐音,第四十六页，共一百一十三页。,掩蔽(ynb)效应,什么是掩蔽效应是掩蔽效应的类型掩蔽效应的一般(ybn)特点例 题,第四十七页，共一百一十三页。,什么(shn me)是掩蔽效应,当两个或两个以上的声音(shngyn)号同时存在时
12、，其中一个声音(shngyn)在听觉是会掩盖另一个声音(shngyn)。影响人对另一个声音(shngyn)的听觉能力,第四十八页，共一百一十三页。,掩蔽效应(xioyng)的类型,纯音的掩蔽效应复音的掩蔽效应噪声(zoshng)掩蔽非同时掩蔽中枢掩蔽,第四十九页，共一百一十三页。,掩蔽(ynb)效应的一般特点,低音(d yn)容易掩蔽高音频率相近的声音易产生掩蔽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,第五十页，共一百一十三页。,例题(lt),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(bx)
13、将声压级提升到34dB才能听到.那么:掩蔽量为34-23=11dB 如图3-12所示：,第五十一页，共一百一十三页。,八、人耳听觉(tngju)的延时效应与双耳效应,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；对声源(shn yun)方位角的定位能力叫做双耳效应。,第五十二页，共一百一十三页。,第二节 立体声的听觉(tngju)机理,一、立体声的特点(tdin)二、听觉定位机理三、声象及声象定位 四、立体声拾声方式五、立体声系统,第五十三页，共一百一十三页。,一、立体声的特点(tdin),1.听歌2.立体声的特点(tdin),第五十四页，共一百一十三页。,1、听 歌,
14、之一之二,第五十五页，共一百一十三页。,2、立体声的特点(tdin),具有(jyu)声象感具有临场感具有较高的清晰度具有较高的信噪比,第五十六页，共一百一十三页。,二、听觉定位机理(j l),一双耳效应(xioyng)二耳壳效应,第五十七页，共一百一十三页。,一双耳效应(xioyng),.声级差.时间差.位相差(xin ch).音色差,第五十八页，共一百一十三页。,1.声级差 对于不同的声源由于(yuy)头颅的遮蔽效应，双耳将产生声级差。如图示：,1kHz,10kHz,距离不太远时，听觉定位主要(zhyo)决定于声级差。,小于300Hz：双耳听到的声音(shngyn)无声级差,1kHz,10k
15、Hz,第五十九页，共一百一十三页。,2.时间差由于双耳到声源的距离不同(b tn)而产生。,设:d=20cm、s=、c0=340m/s、d=0.2sin由图可计算(j sun)出时间差为:,人耳可鉴别(jinbi)的最小角度为：,瞬态声语言，打击乐等判断方位主要决定于时间差。,第六十页，共一百一十三页。,3.位相差 正比(zhngb)于时间差。一般用下式表示：,一般来说高频 易产生混乱相差，无法(wf)判断超前落后。所以低频声判断方位的主要依据是相位差。2k-3k声级差小又易产生混乱相差，所以声音定位反映较差。,第六十一页，共一百一十三页。,4.音色(yns)差,由于人头的遮蔽效应，频率越高衰
16、减的越多,双耳接收的声音信号(xnho)存在着音色差.,第六十二页，共一百一十三页。,二耳壳效应(xioyng),竖直方向(fngxing)重复声：水平方向重复声：,人耳如何根据这么小的差异(chbi)判断方位？原因至今不明。,第六十三页，共一百一十三页。,三、声象及声象定位(dngwi)立,1.哈斯效应2.德波埃效应(xioyng)DE.bye,第六十四页，共一百一十三页。,1.哈斯效应,哈斯效应：延迟(ynch)效应人耳对相同声源的两个声波先后到达人耳时的声音的区分能力.,第六十五页，共一百一十三页。,2.德波埃效应(xioyng),a、实 验b、几种(j zhn)情况c、说 明,第六十六页，共一百一十三页。,a、实验(shyn),界外声象,第六十七页，共一百一十三页。,b、几种(j zhn)情况,A、LI=0 t=0,B、C、D、,第六十八页，共一百一十三页。,t=0 LI=0,正弦(zhngxin)定理：,)当:)当:)当:,声象向声级强的方向(fngxing)偏转,声象在中间(zhngjin),声象固定在强声级的扬声器的位置上.,第六十九页，共一百一十三页。,声象向超前发声(
