聲音大小有什么不同

【專(zhuān)家解說(shuō)】：聲音聽(tīng)覺(jué)理論 由于人耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)非常復(fù)雜，迄今為止人類(lèi)對(duì)它的生理結(jié)構(gòu)和聽(tīng)覺(jué)特性還不能從生理解剖角度完全解釋清楚。所以，對(duì)人耳聽(tīng)覺(jué)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(tīng)覺(jué)范圍稱(chēng)為聲域。在人耳的聲域范圍內(nèi)，聲音聽(tīng)覺(jué)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)物理量的任何復(fù)雜的聲音，故又稱(chēng)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。 聲音三要素 1．響度 響度，又稱(chēng)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(達(dá)因／平方厘米)或聲強(qiáng)(瓦特／平方厘米)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(chēng)為聲壓級(jí)，單位是分貝(dB)。對(duì)于響度的心理感受，一般用單位宋(Sone)來(lái)度量，并定義lkHz、40dB的純音的響度為1宋。響度的相對(duì)量稱(chēng)為響度級(jí)，它表示的是某響度與基準(zhǔn)響度比值的對(duì)數(shù)值，單位為口方(phon)，即當(dāng)人耳感到某聲音與1kHz單一頻率的純音同樣響時(shí)，該聲音聲壓級(jí)的分貝數(shù)即為其響度級(jí)?？梢?jiàn)，無(wú)論在客觀和主觀上，這兩個(gè)單位的概念是完全不同的，除1kHz純音外，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(tīng)覺(jué)的基礎(chǔ)。正常人聽(tīng)覺(jué)的強(qiáng)度范圍為0dB—140dB(也有人認(rèn)為是-5dB—130dB)。固然，超出人耳的可聽(tīng)頻率范圍(即頻域)的聲音，即使響度再大，人耳也聽(tīng)不出來(lái)(即響度為零)。但在人耳的可聽(tīng)頻域內(nèi)，若聲音弱到或強(qiáng)到一定程度，人耳同樣是聽(tīng)不到的。當(dāng)聲音減弱到人耳剛剛可以聽(tīng)見(jiàn)時(shí)，此時(shí)的聲音強(qiáng)度稱(chēng)為“聽(tīng)閾”。一般以1kHz純音為準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，人耳剛能聽(tīng)到的聲壓為0dB(通常大于0．3dB即有感受)、聲強(qiáng)為10-16Wcm2 時(shí)的響度級(jí)定為0口方。而當(dāng)聲音增強(qiáng)到使人耳感到疼痛時(shí)，這個(gè)閾值稱(chēng)為“痛閾”。仍以1kHz純音為準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，使人耳感到疼痛時(shí)的聲壓級(jí)約達(dá)到140dB左右。 實(shí)驗(yàn)表明，聞閾和痛閾是隨聲壓、頻率變化的。聞閾和痛閾隨頻率變化的等響度曲線(弗萊徹—芒森曲線)之間的區(qū)域就是人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍。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。而對(duì)于1kHz以外的可聽(tīng)聲，在同一級(jí)等響度曲線上有無(wú)數(shù)個(gè)等效的聲壓—頻率值，例如，200Hz的30dB的聲音和1kHz的10dB的聲音在人耳聽(tīng)起來(lái)具有相同的響度，這就是所謂的“等響”。小于0dB聞閾和大于140dB痛閾時(shí)為不可聽(tīng)聲，即使是人耳最敏感頻率范圍的聲音，人耳也覺(jué)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)3kHz—5kHz聲音最敏感，幅度很小的聲音信號(hào)都能被人耳聽(tīng)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，一般應(yīng)特別重視加強(qiáng)低頻音量。通常200Hz--3kHz語(yǔ)音聲壓級(jí)以60dB—70dB為宜，頻率范圍較寬的音樂(lè)聲壓以80dB—90dB最佳。 2．音高 音高也稱(chēng)音調(diào)，表示人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感受?？陀^上音高大小主要取決于聲波基頻的高低，頻率高則音調(diào)高，反之則低，單位用赫茲(Hz)表示。主觀感覺(jué)的音高單位是“美”，通常定義響度為40方的1kHz純音的音高為1000美。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。 人耳對(duì)響度的感覺(jué)有一個(gè)從聞閾到痛閾的范圍。人耳對(duì)頻率的感覺(jué)同樣有一個(gè)從最低可聽(tīng)頻率20Hz到最高可聽(tīng)頻率別20kHz的范圍。響度的測(cè)量是以1kHz純音為基準(zhǔn)，同樣，音高的測(cè)量是以40dB聲強(qiáng)的純音為基準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)證明，音高與頻率之間的變化并非線性關(guān)系，除了頻率之外，音高還與聲音的響度及波形有關(guān)。音高的變化與兩個(gè)頻率相對(duì)變化的對(duì)數(shù)成正比。不管原來(lái)頻率多少，只要兩個(gè)40dB的純音頻率都增加1個(gè)倍頻程(即1倍)，人耳感受到的音高變化則相同。在音樂(lè)聲學(xué)中，音高的連續(xù)變化稱(chēng)為滑音，1個(gè)倍頻程相當(dāng)于樂(lè)音提高了一個(gè)八度音階。根據(jù)人耳對(duì)音高的實(shí)際感受，人的語(yǔ)音頻率范圍可放寬到80Hz--12kHz，樂(lè)音較寬，效果音則更寬。 <br> 3．音色 音色又稱(chēng)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(tīng)得最清楚的音稱(chēng)為基音，各次諧波的微小振動(dòng)所產(chǎn)生的聲音稱(chēng)泛音。單一頻率的音稱(chēng)為純音，具有諧波的音稱(chēng)為復(fù)音。每個(gè)基音都有固有的頻率和不同響度的泛音，借此可以區(qū)別其它具有相同響度和音調(diào)的聲音。聲音波形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，其包絡(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。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(tīng)感的立體環(huán)繞聲效果。 另外，表征聲音的其它物理特性還有：音值，又稱(chēng)音長(zhǎng)，是由振動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短決定的。持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，音則長(zhǎng)；反之則短。從以上主觀描述聲音的三個(gè)主要特征看，人耳的聽(tīng)覺(jué)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(jué)。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)高頻聲音信號(hào)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)(特別是變化快的包絡(luò)在內(nèi)耳的延時(shí))，而感覺(jué)不出單個(gè)周期的波形和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)方面的復(fù)雜問(wèn)題。