聽覺聲音三要素

1、石油大廈音響培訓(xùn)之一,聽覺聲音的三要素,一 概述,聲音聽覺理論  由于人耳聽覺系統(tǒng)非常復(fù)雜，人們對(duì)它的生理結(jié)構(gòu)和聽覺特性還不能從完全解釋清楚。所以，對(duì)人耳聽覺特性的研究目前僅限于在心理聲學(xué)和語(yǔ)言聲學(xué)。  人耳對(duì)不同強(qiáng)度、不同頻率聲音的聽覺范圍稱為聲域。在人耳的聲域范圍內(nèi)，聲音聽覺心理的主觀感受主要有響度、音高、音色等特征和掩蔽效應(yīng)、高頻定位等特性。其中響度、音高、音色可以在主觀上用來(lái)描述具有振幅、頻率和相位三個(gè)物理

2、量的任何復(fù)雜的聲音，故又稱為聲音“三要素”。而在多種音源場(chǎng)合，人耳掩蔽效應(yīng)等特性更重要，它是心理聲學(xué)的基礎(chǔ)。下面簡(jiǎn)單介紹一下以上問(wèn)題。,二 聲音三要素 之一響度,響度又稱聲強(qiáng)或音量，它表示的是聲音能量的強(qiáng)弱程度，主要取決于聲波振幅的大小。聲音的響度一般用聲壓來(lái)計(jì)量，聲壓的單位為帕(Pa)，它與基準(zhǔn)聲壓比值的對(duì)數(shù)值稱為聲壓級(jí)，單位是分貝(dB)。對(duì)于響度的心理感受，聲壓級(jí)的值一般不等于響度級(jí)的值，使用中要注意。  響度是聽覺

3、的基礎(chǔ)；聲壓是以電聲儀器檢測(cè)為基礎(chǔ)。正常人聽覺的強(qiáng)度范圍為0dB—140dB(也有人認(rèn)為是-5dB—130dB)。,,超出人耳的可聽頻率范圍(即頻域)的聲音，即使響度再大，人耳也聽不出來(lái)(即響度為零)。但在人耳的可聽頻域內(nèi)，若聲音弱到或強(qiáng)到一定程度，人耳同樣是聽不到的。當(dāng)聲音減弱到人耳剛剛可以聽見時(shí)，此時(shí)的聲音強(qiáng)度稱為“聽閾”。而當(dāng)聲音增強(qiáng)到使人耳感到疼痛時(shí)，這個(gè)閾值稱為“痛閾”。  實(shí)驗(yàn)表明，聞閾和痛閾是隨聲壓、頻率變化

4、的。通常認(rèn)為，對(duì)于1kHz純音，0dB—20dB為寧?kù)o聲，30dB--40dB為微弱聲，50dB—70dB為正常聲，80dB—100dB為響音聲，110dB—130dB為極響聲，小于0dB聞閾和大于140dB痛閾時(shí)為不可聽聲，即使是人耳最敏感頻率范圍的聲音，人耳也覺察不到。,,人耳對(duì)不同頻率的聲音聞閾和痛閾不一樣，靈敏度也不一樣。人耳的痛閾受頻率的影響不大，而聞閾隨頻率變化相當(dāng)劇烈。人耳對(duì)中頻區(qū)3kHz—5kHz聲音最敏感，幅度很小的聲

5、音信號(hào)都能被人耳聽到；而在低頻區(qū)(如小于800Hz)和高頻區(qū)(如大于5kHz)人耳對(duì)聲音的靈敏度要低得多。響度級(jí)較小時(shí)，高、低頻聲音靈敏度降低較明顯，而低頻段比高頻段靈敏度降低更加劇烈。所以一般應(yīng)特別重視加重低頻音量。有時(shí)高頻區(qū)也要稍微加強(qiáng)。,三 聲音三要素 之二音調(diào),音調(diào)也稱音頻，表示人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感受。客觀上音調(diào)高低主要取決于聲波基頻的高低，基頻頻率高則音調(diào)高，反之則低，單位用赫茲(Hz)表示。主觀感覺的音調(diào)單位是“美

6、”，赫茲與“美”同樣是表示音高的兩個(gè)不同概念而又有聯(lián)系的單位，前者是儀器檢測(cè)，后者是人耳感覺。,,人耳對(duì)響度的感覺有一個(gè)從聞閾到痛閾的范圍。人耳對(duì)頻率的感覺同樣有一個(gè)從最低可聽頻率20Hz到最高可聽頻率別20kHz的范圍。實(shí)驗(yàn)證明，音調(diào)與頻率之間的變化并非線性關(guān)系，除了頻率之外，音調(diào)還與聲音的響度及波形有關(guān)。在音樂聲學(xué)中，音高的連續(xù)變化稱為滑音。根據(jù)人耳對(duì)音調(diào)的實(shí)際感受，人的語(yǔ)音頻率范圍可放寬到80Hz--12kHz，樂音較寬，效果

7、音則更寬。,20Hz--60Hz部分，人聲一般不包含，這段提升能給音樂強(qiáng)有力的感覺，給人很響的感覺，如雷聲。如果提升過(guò)高，則又會(huì)混濁不清，造成清晰度不佳，特別是低頻響應(yīng)差和低頻過(guò)重的音響設(shè)備。60Hz--150Hz部分，這段頻率影響聲音的混厚感和豐滿度，是低音的基音區(qū)。如果這段頻率很豐滿，音色會(huì)顯得厚實(shí)、混厚感強(qiáng)；如果這段頻率不足，音色會(huì)變得無(wú)力、單薄、蒼白；而如果這段頻率過(guò)強(qiáng)，音色音色將會(huì)顯得渾濁，語(yǔ)音的清晰度變差，還會(huì)出現(xiàn)低頻共振

8、聲，有轟鳴聲的感覺。,150 Hz--300Hz部分，這段頻率影響聲音的力度，尤其是男聲聲音的力度。這段頻率是男聲低頻的基音頻率，同時(shí)也是樂音中和弦的根音頻率。如果這段頻率成分缺乏，音色會(huì)顯得發(fā)軟、發(fā)飄，語(yǔ)音則會(huì)變得軟綿綿；如果這段頻率成分過(guò)強(qiáng)，聲音會(huì)變得生硬而不自然，且沒有特色。 300 Hz--1KHz部分，這段頻率是人聲的基音頻率區(qū)域。如果這段頻率的幅度豐滿，那么人聲的輪廓明朗，整體感好、有力度。如果這段頻率幅度不足，聲音會(huì)顯得

9、空洞、不堅(jiān)實(shí)；如果這段頻率幅度過(guò)強(qiáng)，音色會(huì)變得單調(diào)，相對(duì)來(lái)說(shuō)低頻成分少了，高頻成分也少了，語(yǔ)音會(huì)變成像電話中聲音的音色一樣，顯得很單調(diào)。 1--4KHz部分，人耳耳腔的諧振頻率是1∽4KHz，所以人耳對(duì)這段頻率非常敏感。這段頻率是影響聲音明亮度和順暢感，如果這段頻率成分過(guò)少，音色則松散且音色脫節(jié)，聲音將會(huì)變得朦朦朧朧；如果這個(gè)頻率成分過(guò)強(qiáng)了，音色就會(huì)顯得呆板、發(fā)硬、不自然，有跳躍感。 4kHz--5KHz部分，這是影響臨場(chǎng)感（距離感

10、）的頻段。提升這一頻段，使人感覺聲源與聽者的距離顯得稍近了一些；衰減則就會(huì)使聲音的距離感變遠(yuǎn)；如果在5KHz左右提升6dB，則會(huì)使整個(gè)混合聲音的聲功率提升3dB。 6kHz--16kHz部分，這一頻段控制著音色的明亮度，宏亮度和清晰度。一般來(lái)說(shuō)提升這部分使聲音宏亮，但不清晰，還可能會(huì)引起齒音過(guò)重；衰減這部分使聲音變得清晰，可音質(zhì)又略顯單薄。 無(wú)線傳輸摸組,四 聲音三要素 之三音色,（一）音色基礎(chǔ)——基音自然界的聲音并不是由單一的頻

11、率組成的，大多數(shù)都是一種復(fù)合音，而基音就是指復(fù)合音中頻率最低的成分?；艟拖穹课莸牡鼗粯?，一種音色中如果沒有足夠的基音，那整個(gè)音色都會(huì)改變。,（二）音色基礎(chǔ)——泛音　 　大自然中萬(wàn)物所發(fā)出的聲音是各種各樣的，都有著不同的音色和復(fù)雜的波形，這種復(fù)雜的波形除了基本頻率的波形之外(基音)，還會(huì)有一系列的諧振頻率，也就是所謂的泛音，它與主音調(diào)有一定的倍音關(guān)系，而且泛音還可分為偶次泛音與奇次泛音，2、4、6、8……等為偶次泛音，3、5、7、9

12、……等為奇次泛音。,（三）音色基礎(chǔ)——諧波泛音的作用諧波（泛音）的作用：知道了什么是諧波（泛音），那泛音有什么用呢？我們以鋼琴為例：鋼琴的最低音頻率在30Hz左右,最高音頻率在4000Hz左右，而鋼琴有十幾個(gè)泛音，它的高頻可達(dá)20ＫHz左右。而這些泛音中又可分為低頻泛音、中頻泛音和高頻泛音。如果低頻泛音適中，音色就會(huì)表現(xiàn)得混厚、豐滿；中頻泛音適中，音色就會(huì)表現(xiàn)得圓潤(rùn)、自然、和諧；高頻泛音適中，音色就會(huì)表現(xiàn)得明亮、清透、解析力強(qiáng)、具有穿

13、透力。因此一種聲音除了有最基本的基音外，還會(huì)有相應(yīng)的泛音。而這些泛音對(duì)音色的影響是至關(guān)重要的。例如：各種樂器用不同的演奏方法能產(chǎn)生數(shù)量和強(qiáng)弱各不相同的泛音成分，因此不同的樂器也會(huì)具有不同的音色。,（四）音色音色又稱音品，由聲音波形的諧波頻譜和包絡(luò)決定。聲音波形的基頻所產(chǎn)生的聽得最清楚的音稱為基音，各次諧波的微小振動(dòng)所產(chǎn)生的聲音稱泛音。單一頻率的音稱為純音，具有諧波的音稱為復(fù)音。不同發(fā)聲物體都即或有相同的頻率和相同的響度，但諧波泛音成

14、分和基音與復(fù)音疊加的包絡(luò)肯定不一樣。借此可以區(qū)別其它具有相同響度和音調(diào)的聲音。,聲音包絡(luò)是每個(gè)周期波峰間的連線，包絡(luò)的陡緩影響聲音強(qiáng)度的瞬態(tài)特性。包絡(luò)的各次諧波的比例和隨時(shí)間的衰減大小決定了各種聲源的音色特征。聲音的音色色彩紛呈，變化萬(wàn)千，高保真(Hi—Fi)音響的目標(biāo)就是要盡可能準(zhǔn)確地傳輸、還原重建原始聲場(chǎng)的一切特征，使人們其實(shí)地感受到，諸如聲源定位感、空間包圍感、層次厚度感等各種臨場(chǎng)聽感的立體環(huán)繞聲效果。,五 人耳對(duì)聲音要素的局

15、限,從以上主觀描述聲音的三個(gè)主要特征看，人耳的聽覺特性并非完全線性。聲音傳到人的耳內(nèi)經(jīng)處理后，除了基音外，還會(huì)產(chǎn)生各種諧音及它們的和音和差音，并不是所有這些成分都能被感覺。人耳對(duì)聲音具有接收、選擇、分析、判斷響度、音高和音品的功能。例如人耳對(duì)高頻聲音只能感受到對(duì)聲音定位有決定性影響的時(shí)域波形的包絡(luò)，而感覺不出單個(gè)周期的波形，也判斷不出頻率非常接近的高頻信號(hào)的方向；以及對(duì)聲音幅度分辨率低，對(duì)相位失真不敏感等。這些涉及心理聲學(xué)和生理聲學(xué)方

16、面的復(fù)雜問(wèn)題。,六 人耳的掩蔽效應(yīng),最后簡(jiǎn)單講下人耳的掩蔽效應(yīng) 。這個(gè)現(xiàn)象雖然非常普遍，但對(duì)于音響的調(diào)試的學(xué)習(xí)，意義不是很大。要講好也難。一個(gè)較弱的聲音的聽覺感受被另一個(gè)較強(qiáng)的聲音掩蔽的現(xiàn)象稱為人耳的“掩蔽效應(yīng)”。,,A.純音間的掩蔽 ①對(duì)處于中等強(qiáng)度時(shí)的純音最有效的掩蔽是出現(xiàn)在它的頻率近。           &

17、#160;  ②低頻的純音可以有效地掩蔽高頻的純音，而反過(guò)來(lái)則作用很小。     B.噪音對(duì)純音的掩蔽，噪音是由多種純音組成，具有無(wú)限寬的頻譜 ①若掩蔽聲為寬帶噪聲，被掩蔽聲為純音， ②若掩蔽聲為窄帶噪聲，被掩蔽聲為純音,,2．掩蔽類型 (1)頻域掩蔽 ：一般來(lái)說(shuō)，同響度下，低頻的音容易掩蔽高頻的音；高頻的音不容易掩蔽低頻低頻的音。(2)時(shí)域掩蔽  ：產(chǎn)生時(shí)域掩