人耳的听觉灵敏度和掩蔽效应

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所属分类:声学基础
摘要

研究结果表明:对于纯音,人耳能分辨出280个声压层次和1400个频率层次;对于复音,人耳只能分辨7种不同的响度层次和7种不同的音调,共49种响度和音调的组合。掩蔽效应是指同一环境中的其它声音会使聆听者降低对某一声音的听力,或者说一个声音的听阈因为另一个较强声音的存在而上升的现象称为掩蔽。

人耳的听觉灵敏度是指人耳对声压、频率及方位的微小变化的判断能力。

当声压发生变化时,人们听到的响度会有变化。例如声压级在50dB以上时,人耳能分辨出的最小声压级差约为1dB;而声压级小于40dB时,要变化1~3dB才能觉察出来。当频率发生变化时,人们听到的音调会有变化。例如频率为1000Hz、声压级为40dB的声音,变化3Hz就能察觉出来;当频率超过1000Hz、声压级超过40dB时,人耳能察觉到的相对频率变化范围(Δf/f)约为0.003。另外听觉灵敏度还与年龄有关,因人而有所差异。

人耳的听觉灵敏度和掩蔽效应

人耳掩蔽效应中声强与频率的关系图

研究结果表明:对于纯音,人耳能分辨出280个声压层次和1400个频率层次;对于复音,人耳只能分辨7种不同的响度层次和7种不同的音调,共49种响度和音调的组合。

听觉的掩蔽效应

掩蔽效应是指同一环境中的其它声音会使聆听者降低对某一声音的听力,或者说一个声音的听阈因为另一个较强声音的存在而上升的现象称为掩蔽。当一个复合声音信号作用到人耳时,如果其中有响度较高的频率分量,则人耳不易觉察到那些低响度的频率分量,这种生理现象称为“掩蔽效应”。一个声音对另一个声音的掩蔽值,被规定为由于掩蔽声的存在,被掩蔽声的听阈必须提高的分贝数,提高后的听阈称为掩蔽阈。
实验证明:对于纯音,一般低音容易掩蔽高音,而高音较难掩蔽低音。当两个信号的频率比较接近的时候,有差拍现象存在,这时听到的不再是这两种频率的信号,而是被低频调制的单频声音。调制频率等于原来两种频率的差。当信号很弱时,完全听不出差拍现象,信号较强时,差拍现象就出现了。

当掩蔽声消除后,掩蔽效应并不是立即消除的,听阈的复原即回落到原来没有掩蔽声时的值需要一段时间。我们把这个现象称为听觉暂时损失,其量值可代表听觉疲劳程度。掩蔽声刺激的时间越长,强度越强,疲劳程度也就越厉害。

在背景和噪声中,双耳识别信号的灵敏度一般比单耳强,也就是说对双耳听阈的掩蔽作用小于对单耳的掩蔽作用。尤其当掩蔽声和信号从不同方向传到人耳时,对双耳听阈的掩蔽作用就更小一些。

掩蔽效应有利有弊,如一些降噪系统就是利用掩蔽效应的原理设计的;信噪比的概念及其指标要求也是根据掩蔽效应提出来的。在数字音源中,可利用掩蔽效应进行压缩编码。

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