1、第七章 人耳的听觉(tngju)特性,7-1 听觉系统(xtng)7-2 听觉的感受性7-3 听觉的度量7-4 人耳的听觉特性,目 录,人耳的听觉(tngju)特性,声学讨论声的产生、传播和接受，声的性质以及声音与其他物质的作用。而声的接受，不论是通过什么途径，也不管是通过什么方式，最终是被人听到。所以离开了人耳的听觉就谈不上声学。对于一个失聪的人，世界是寂静无声的。,第一页，共一百零三页。,声波通过人耳转化成听觉神经中的神经脉冲信号，传到人脑中的听觉中枢，引起听觉。因此，人们对声音的判别主要是由人耳感官的结构、特性(txng)造成的。人耳可以分成三个主要部分，即外耳、中耳和内耳。如图:3-1
2、-1,7-1 听觉(tngju)系统,返回(fnhu),第二页，共一百零三页。,人耳结构图,第三页，共一百零三页。,人耳结构图,返回(fnhu),第四页，共一百零三页。,一、外耳(wi r),外耳由最外面的耳廓、外耳道组成，到鼓膜(gm)为止。,返回(fnhu),第五页，共一百零三页。,1、耳廓(r ku),1）定义耳廓，又称耳壳，就是我们看到的耳朵，耳廓呈不对称形。2）作用耳廓主要起收集(shuj)声音和使耳道与空气之间阻抗匹配作用，从而使更多的声音能进入耳道。这种匹配作用在800Hz左右最好，在高频也有效，但在低于400Hz时作用就较差了。由于耳廓的形状能使不同方向来的高频声具有不同的反射
3、情况，因此对高频声声源产生定位作用，尤其对区分来自前、后方的声音起着重要作用。,返回(fnhu),第六页，共一百零三页。,2、外耳道,1）定义外耳道是一直径约0.5cm，长约2.5cm的一端以鼓膜为封闭的圆管。2）作用其作用是将声波传导到鼓膜，从而使鼓膜在声波激励下振动。外耳道相当于一个声管，它具有共鸣特性，它的自然谐振频率约为3000HZ。由于外耳道的共鸣以及人头对声音反射(fnsh)、衍射现象的影响，使人耳对3000Hz左右的声波的感觉灵敏度特别高。,返回(fnhu),第七页，共一百零三页。,二、中耳(zhng r),中耳是鼓膜内侧的空腔部分(b fen)，它由感觉振动的鼓膜、听骨和容纳鼓
4、膜及听骨的中耳室组成。,返回(fnhu),第八页，共一百零三页。,1、中耳(zhng r)室,中耳室，也叫鼓室，其内充满了空气，体积约为2 cm3，它通过欧氏管与鼻腔相连。平时欧氏管封闭，当鼓膜内外的压力失去平衡时，欧氏管打开，从而形成了一个沟通鼓室和鼻腔的大气通道(tngdo)，以宣泄鼓室内压强的剧增，使鼓膜内外气压恢复平衡。,返回(fnhu),第九页，共一百零三页。,2、鼓膜(gm),鼓膜的面积约为0.8cm，厚度(hud)约为0.1mm，是一个浅锥形的软膜，它的顶点朝向中耳内部。鼓膜的振动推动中耳室中三块互相连接的小骨头听骨运动。,返回(fnhu),第十页，共一百零三页。,3、听骨(tn
5、gg),即位于中耳室中三块互相连接的小骨头。这三块小骨头分别叫锤骨、砧骨(zhng)和镫骨，它们起杠杆放大作用，将鼓膜的振动传到内耳入口处的椭圆窗膜上。与鼓膜相连的是锤骨，然后是砧骨和镫骨，这三块听小骨作关节状连接。听小骨上附有能对强声起反射作用的肌肉，使强声减低后再传入内耳，起到保护内耳的作用。,第十一页，共一百零三页。,中耳还可以通过听骨的运动把外耳的空气振动和内耳(ni r)中的淋巴液的运动有效地耦合起来，从而起到阻抗匹配作用。,返回(fnhu),第十二页，共一百零三页。,三、内耳(ni r),内耳是听觉的主要部分，由耳蜗等组成，其作用是对穿入的声波进行(jnxng)分析，将声能变换成神
6、经能传入人脑的听觉中枢。,返回(fnhu),第十三页，共一百零三页。,耳蜗(r w),1、定义耳蜗的外形有点(yudin)象蜗牛壳，它是卷曲了2.75圈的螺旋形骨质小管。小管是中空的，是神经纤维的通道。耳蜗内充满了淋巴液。,第十四页，共一百零三页。,2、结构耳蜗(r w)中间有骨质层和基底膜把它隔成两半，分别为前庭阶和耳鼓阶。,第十五页，共一百零三页。,3、工作过程当声波引起听骨的振动，并通过卵形窗膜使淋巴液运动传到基底膜上时，会使基底膜上与该声音频率相应的部分产生共振。当入射声音频率低时，振动向耳蜗深处传播，激励深处的基底膜共振。当入射声音频率较高时，振动会中途衰减，只有靠近(kojn)耳鼓
7、室的基底膜共振。,第十六页，共一百零三页。,对应于每一个频率，基底膜上都有一个共振点，而不同频率的声音引起基底膜振动的最大振幅位置是不同的，这表明(biomng)它对频率有一种分析作用。,第十七页，共一百零三页。,在基底膜上分布着大量的神经末梢元毛细胞，它们在基底膜振动作用下会发生变形，形成神经脉冲信号，并通过听觉传导神经传至大脑听觉中枢，进一步进行分析(fnx)，从而使人听到声音。,第十八页，共一百零三页。,声压越大，被激发的神经脉冲信号数也大，从而使人感到的响度(xin d)越大。若长期在强声压级作用下工作，毛细胞会因为拉伸应力而疲劳以至损坏，这种损坏是不可能恢复的。,第十九页，共一百零三
8、页。,四、骨传导(chundo),声音还可以通过颅骨的振动使内耳液体运动，这一传导途径称骨传导。颅骨的振动可由振源直接(zhji)引起，也可由极强声压级的声波引起，还可由身体组织和骨骼结构把身体其他部分受到的振动传至颅骨。在以空气为介质时，声压级超过听阈60dB以上，就能由骨传导途径听到。,第二十页，共一百零三页。,7-2 听觉(tngju)的感受性,一、可听频率(pnl)极限二、可听声压极限三、最小可辨阈四、感受性的体现,返回(fnhu),第二十一页，共一百零三页。,一、可听频率(pnl)极限,对于可听频率的上限，不同的人有相当大的变化，而且和声音的声压级也有关系。一般年轻人可以听到约200
9、00Hz，中老年人只能听到1200016000Hz，最低频率下限(xixin)通常认为是20Hz，人对低于20Hz 的声波感觉主要是身体的振动而不是听觉。,返回(fnhu),第二十二页，共一百零三页。,二、可听声压极限(jxin),人类听觉感受性有极宽的动态范围，是0140dB，在用纯音做测试(csh)实验时，一般正常年轻人在中频附近的最小可听极限大致相当于参考压强为20Pa的0dB，一个人最小可听极限即听阈的提高，表示其听觉灵敏度的降低。,返回(fnhu),第二十三页，共一百零三页。,在强声极作用下，人耳会有不舒服及疼痛的感觉。各人能容忍的声压级上限(shngxin)与其在噪声中暴露的经历有
10、关，未经历过强噪声的人，极限约为125dB；有经常处于强噪声环境中经历的人，可达135140dB。通常，声压级在120dB 左右时，人就会感到不舒服；130dB 左右耳内会有痒的感觉；达到140dB 时耳内会感到疼痛；当声压级继续升高时，会造成耳内出血，甚至听觉机构损坏。,第二十四页，共一百零三页。,三、最小可辨阈,对于频率在5010000Hz 之间的任何(rnh)纯音，在声压级超过闻阈50分贝时，人耳大约可鉴别1分贝的声压级变化。当声压级超过40分贝，频率低于1000Hz 时，人耳约能察觉3Hz 的频率变化。,返回(fnhu),第二十五页，共一百零三页。,四、感受性的体现(txin),1、高
11、、中、低各频段量感的分布与控制2、密度与重量感3、透明(tumng)感4、层次感5、定位感6、速度与暂态反应7、想象力与形体感8、对比性9、空间感,返回(fnhu),第二十六页，共一百零三页。,1、高、中、低各频段(pn dun)量感的分布与控制,量感指量的多少，即表示高音或低音的多少等。各频段量感的多少并不代表(dibio)器材真正的好坏，器材之间量感多少的相互搭配才是最重要的。高、中、低各频段量感的分布也可以说是频率响应曲线的一方面。控制指对低频段的控制能力。,返回(fnhu),第二十七页，共一百零三页。,整体平衡线不是指频率响应曲线的平直，最主要讲高、中、低频段的适当量感分配(fnpi)
12、。低频基础要好，在整个音乐里造成稳固、稳定状态。大部分 的音乐迷都希望音乐是很厚实、丰润，不希望高频多过中频、低频，而造成头重脚轻的情况。合理的高、中、低频段量感就是整体平衡。整体平衡性好的器材也会耐听，也就是人们所说的音乐性。,第二十八页，共一百零三页。,2、密度(md)与重量感,声音的密度，对于同一种物质的概念是相同的，只是效果不同，声音密度大，听起来会感到厚实而饱满。声音的密度与重量感让乐器与人声听起来更有真实感。较好的声音密度与重量感与供电的充足及中频段的饱满有关。打击乐器敲起来都会有空气振动的感觉。所有的乐器与人声都具有重量感，很多音响爱好者都希望(xwng)得到很好的声音密度与重量
13、感。,返回(fnhu),第二十九页，共一百零三页。,3、透明(tumng)感,是一种比较直观的观察(gunch)形式，最好的透明感是很耐听，但又不会刺耳。比较差的透明感虽然也透明，但是不耐听。每一对人耳于耐听与不耐听的感觉程度都不尽相同，因此对于透明感的好坏也就又不同的标准。,返回(fnhu),第三十页，共一百零三页。,4、层次感,指的是音场中由前往后一排排乐器的清晰(qngx)程度，以及乐器与乐器之间的间隔够不够清楚。,返回(fnhu),第三十一页，共一百零三页。,5、定位(dngwi)感,就是人声或乐器发生点之间由确定的音响感觉。如果说音响发飘，就表示定位感不好。靠音场中两侧的乐器定位通常
14、会较好，而靠音场中央的乐器定位会较差，这也是环绕音效果加中间(zhngjin)声道的原因之一。在这种情况下，如果加个中间声道对定位感也会有很大改善。,返回(fnhu),第三十二页，共一百零三页。,6、速度(sd)与暂态反应,速度感是暂态反应的结果(ji gu)，也是器材上升时间与回转率的具体表现。这两个名词都是指器材各项反应的快慢。由速度感引伸出来的活性感属于强弱对比的另一面，它让人们感到很活泼，不沉闷。这是音乐是否好听的一个重要因素，就好象一个卓越的指挥家能把音乐指挥得充满生气。,返回(fnhu),第三十三页，共一百零三页。,7、想象力与形体(xngt)感,想象力是将虚无缥缈的音像凝结成实体
15、的能力，也就是让人声(rnshng)或乐器的形体展现的能力。想象力好的音响器材会让音像更浮突，更具立体感，音像轮廓的阴影跟清楚。,返回(fnhu),第三十四页，共一百零三页。,8、对比性,音效在很多方面是以对比产生(chnshng)效果的。强弱对比即为动态对比，是大声与小声之间的对比。一般而言，强弱很接近的细微对比称为动态对比。常说古典音乐的动态很大就是指它的最大声与最小声的对比很大；而摇滚乐虽然声大，但它大小声起伏并不大，所以说它的动态对比并不大。强弱很接近的细微对比称为动态对比。强弱对比用最浅显的说法应该是极大的强弱对比是拍打岩岸的海浪；极小的强弱对比就是清风吹拂下的湖水波动。,第三十五页
16、，共一百零三页。,乐器与人声的大小比例指各种乐器的相关大小不能离谱。正确的音场是近乎现场大小，正确的比例是各种乐器相互之间的合理比例，而不是(b shi)以现场按比例去缩小。例如低音大提琴不能占据整个音场，大鼓不能把整个乐队淹没。,返回(fnhu),第三十六页，共一百零三页。,9、空间感,与空间相关的因素很多，如细节的再生、堂音的清楚与否、音场的大小等，其中特别是注意音场空间大小的描绘能力。假如能听出空间有多大，这个器材的空间感就很好。要能够听出空间感有多大，要靠耳朵判别第一次反射(fnsh)音传到耳朵时间的长短，也就是堂音。此外，残响时间是决定空间音色与软硬调子的原因。,第三十七页，共一百零三页。,由空间感音场相结合，便产生解析力这一概念。解析力并不能代表所有的细节再生与层次感，例如由前向后一排排的层次感就不是由解析力造成的。暗部的层次指低电平时的解析力。音乐(ynyu)细微的变化，都能表现得很清楚，这说明器材的解析力很好。在极端爆棚时能将所有东西解析得很清楚，那就是高电平时的解析力。综合低电平与高电平的解析力，就是总的解析力。,返回(fnhu),第三十八页，共一百零三页。,质感(z