聽覺聲音三要素

1、石油大廈音響培訓之一,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)非常復雜，人們對它的生理結(jié)構(gòu)和聽覺特性還不能從完全解釋清楚。所以，對人耳聽覺特性的研究目前僅限于在心理聲學和語言聲學。  人耳對不同強度、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、高頻定位等特性。其中響度、音高、音色可以在主觀上用來描述具有振幅、頻率和相位三個物理

2、量的任何復雜的聲音，故又稱為聲音“三要素”。而在多種音源場合，人耳掩蔽效應等特性更重要，它是心理聲學的基礎。下面簡單介紹一下以上問題。,二 聲音三要素 之一響度,響度又稱聲強或音量，它表示的是聲音能量的強弱程度，主要取決于聲波振幅的大小。聲音的響度一般用聲壓來計量，聲壓的單位為帕(Pa)，它與基準聲壓比值的對數(shù)值稱為聲壓級，單位是分貝(dB)。對于響度的心理感受，聲壓級的值一般不等于響度級的值，使用中要注意。  響度是聽覺

3、的基礎；聲壓是以電聲儀器檢測為基礎。正常人聽覺的強度范圍為0dB—140dB(也有人認為是-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(即響度為零)。但在人耳的可聽頻域內(nèi)，若聲音弱到或強到一定程度，人耳同樣是聽不到的。當聲音減弱到人耳剛剛可以聽見時，此時的聲音強度稱為“聽閾”。而當聲音增強到使人耳感到疼痛時，這個閾值稱為“痛閾”。  實驗表明，聞閾和痛閾是隨聲壓、頻率變化

4、的。通常認為，對于1kHz純音，0dB—20dB為寧靜聲，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劇烈。人耳對中頻區(qū)3kHz—5kHz聲音最敏感，幅度很小的聲

5、音信號都能被人耳聽到；而在低頻區(qū)(如小于800Hz)和高頻區(qū)(如大于5kHz)人耳對聲音的靈敏度要低得多。響度級較小時，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。所以一般應特別重視加重低頻音量。有時高頻區(qū)也要稍微加強。,三 聲音三要素 之二音調(diào),音調(diào)也稱音頻，表示人耳對聲音調(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不同概念而又有聯(lián)系的單位，前者是儀器檢測，后者是人耳感覺。,,人耳對響度的感覺有一個從聞閾到痛閾的范圍。人耳對頻率的感覺同樣有一個從最低可聽頻率20Hz到最高可聽頻率別20kHz的范圍。實驗證明，音調(diào)與頻率之間的變化并非線性關系，除了頻率之外，音調(diào)還與聲音的響度及波形有關。在音樂聲學中，音高的連續(xù)變化稱為滑音。根據(jù)人耳對音調(diào)的實際感受，人的語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有力的感覺，給人很響的感覺，如雷聲。如果提升過高，則又會混濁不清，造成清晰度不佳，特別是低頻響應差和低頻過重的音響設備。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，音色會顯得厚實、混厚感強；如果這段頻率不足，音色會變得無力、單薄、蒼白；而如果這段頻率過強，音色音色將會顯得渾濁，語音的清晰度變差，還會出現(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，音色會顯得發(fā)軟、發(fā)飄，語音則會變得軟綿綿；如果這段頻率成分過強，聲音會變得生硬而不自然，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，聲音會顯得

9、空洞、不堅實；如果這段頻率幅度過強，音色會變得單調(diào)，相對來說低頻成分少了，高頻成分也少了，語音會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少，音色則松散且音色脫節(jié)，聲音將會變得朦朦朧朧；如果這個頻率成分過強了，音色就會顯得呆板、發(fā)硬、不自然，有跳躍感。 4kHz--5KHz部分，這是影響臨場感（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；衰減則就會使聲音的距離感變遠；如果在5KHz左右提升6dB，則會使整個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。一般來說提升這部分使聲音宏亮，但不清晰，還可能會引起齒音過重；衰減這部分使聲音變得清晰，可音質(zhì)又略顯單薄。 無線傳輸摸組,四 聲音三要素 之三音色,（一）音色基礎——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)都是一種復合音，而基音就是指復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，那整個音色都會改變。,（二）音色基礎——泛音　 　大自然中萬物所發(fā)出的聲音是各種各樣的，都有著不同的音色和復雜的波形，這種復雜的波形除了基本頻率的波形之外(基音)，還會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——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，而鋼琴有十幾個泛音，它的高頻可達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，音色就會表現(xiàn)得混厚、豐滿；中頻泛音適中，音色就會表現(xiàn)得圓潤、自然、和諧；高頻泛音適中，音色就會表現(xiàn)得明亮、清透、解析力強、具有穿

13、透力。因此一種聲音除了有最基本的基音外，還會有相應的泛音。而這些泛音對音色的影響是至關重要的。例如：各種樂器用不同的演奏方法能產(chǎn)生數(shù)量和強弱各不相同的泛音成分，因此不同的樂器也會具有不同的音色。,（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、分和基音與復音疊加的包絡肯定不一樣。借此可以區(qū)別其它具有相同響度和音調(diào)的聲音。,聲音包絡是每個周期波峰間的連線，包絡的陡緩影響聲音強度的瞬態(tài)特性。包絡的各次諧波的比例和隨時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，變化萬千，高保真(Hi—Fi)音響的目標就是要盡可能準確地傳輸、還原重建原始聲場的一切特征，使人們其實地感受到，諸如聲源定位感、空間包圍感、層次厚度感等各種臨場聽感的立體環(huán)繞聲效果。,五 人耳對聲音要素的局

15、限,從以上主觀描述聲音的三個主要特征看，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。例如人耳對高頻聲音只能感受到對聲音定位有決定性影響的時域波形的包絡，而感覺不出單個周期的波形，也判斷不出頻率非常接近的高頻信號的方向；以及對聲音幅度分辨率低，對相位失真不敏感等。這些涉及心理聲學和生理聲學方

16、面的復雜問題。,六 人耳的掩蔽效應,最后簡單講下人耳的掩蔽效應 。這個現(xiàn)象雖然非常普遍，但對于音響的調(diào)試的學習，意義不是很大。要講好也難。一個較弱的聲音的聽覺感受被另一個較強的聲音掩蔽的現(xiàn)象稱為人耳的“掩蔽效應”。,,A.純音間的掩蔽 ①對處于中等強度時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，而反過來則作用很小。     B.噪音對純音的掩蔽，噪音是由多種純音組成，具有無限寬的頻譜 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 ：一般來說，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)時域掩蔽  ：產(chǎn)生時域掩