s 第6章 听觉课件

第6章听觉实验课外补充：声音的心理效应1.噪音和心理疾病2.音乐的心理效应1.噪音和心理疾病噪声不是直接引起精神病的原因，但能促发或恶化神经症。最近的研究表明，接触噪声与精神病发病率之间缺乏的直接联系，但在那些非常厌烦噪声的人中，精神病发病率机会大大增多。脱鞋的故事一个老人住在楼下，一个年轻人住在楼上。仅此，并无什么故事。不幸的是，楼下的人经常的失眠，原因是楼上年轻人的晚归。年轻人每晚夜半归来，疲惫至极，还不忘潇洒的把鞋子一个个的重重的抛在地板上，每次都会把睡着的老人吵醒。忍无可忍之时，某晚，告与年轻人，要轻拿轻放。次日夜半，年轻人回来，奋力扔了一只鞋子，正要扔第二只，忽然想起来楼下老人的训话，轻放至无声。而老人在等了一只鞋子放到地上的声音之后，等另一只扔掉，竟至天亮。上楼敲门，问，为何一夜不听你脱另一只鞋子？5噪声对脑力劳动作业能力的影响由于噪声能分散注意力，就可能对需要记忆和解决问题相结合的作业能力产生不良影响，而对仅需进行计数的作业却可能有益。智力测验表明，噪声能使智力程度高者的作业能力下降，而对智力中等者无不良影响，甚至可使其作业能力稍稍增强。间断性噪声刺激时，能使脑力劳动的作业能力下降和错误增多。对需要迅速准确作出判断的警觉活动作业(如监视自动化生产)，影响很大。由于嘈杂的噪声，尤其是突然发生或停止的高强度噪声，常常导致错误和事故发生率增高。2.音乐的心理效应音乐主要通过物理、生化和心理三种作用影响人体。具有一定规律和变化频率的声，振动作用于人体各部位时，胃收缩、肠蠕动、肌肉收缩与舒张、心脏跳动和脑电波等随之产生和谐共振，从而改善了各器官的紊乱状态，以解除疾患、促进康复。当优美的音乐声波作用于大脑时，会提高神经体液的调节，促进分泌有利健康的激素和生物活性物质，如酶和乙酰胆碱等物质，从而改善血液循环，调节内分泌系统，促进唾液分泌和加强新陈代谢等。音乐的美学形象能对人产生明显影响，其心理效应将缓解躯体的应激状态，解除心理扭曲和紧张，提高自我治愈机会。通过音乐抒发情感，也舍对植物神经系统产生激活或抑制作用。8主要内容听觉概述听觉刺激与音感听觉的属性听觉实验的变量听觉的基本实验听觉掩蔽听觉定位可见语言10一、听觉的物理刺激和音感（1）

（一）声波及其特征

声波有三种物理属性：频率（波长）、强度（振幅）和纯度，它们别引起听觉的三种心理感觉，即音高、音响（响度）和音色。

（二）频率和音高

音高的单位为美（mel），确定1000mel的音高为10O0赫（声压级为40分贝）的声音刺激的主观感觉。

12分贝量表（dB量表）

14二、听觉属性——音高（2）（二）音高和强度的关系

等高线音高受强度改变影响最小的那些频率都是人耳对它们最敏感的声音，也是感受性最高的部分

15二、听觉属性——音高（3）（三）音高和周相的关系

布鲁克（1968）：当低频音的持续时间较短时，音高会明显地被判断得偏高；而缩减高频音的持续时间，则会使音高的报告值偏低；在1000～4000赫（1000～3000）之间时，周相对音高的影响作用最小。

（四）音高与复合音16三、听觉属性——响度（1）（一）响度量表：宋量表

1.二分法

2.多分法17三、听觉属性——响度（2）（二）声强的差别阈限

感觉水平频率（赫）5分贝△E/E20分贝△E/E60分贝△E/E643.61.10.201282.30.70.182562.30.60.165121.40.50.1410241.00.40.1220480.90.350.1040961.00.40.1481921.70.50.1818三、听觉属性——响度（3）（三）等响曲线（equalloudnesscurve）：把响度水平相同的各种频率的纯音的声压级连成的曲线。等响级：单位是昉（phone）

第二节听觉实验中的各种变量

21一、自变量

（一）自变量类型：不同种类的声音刺激：纯音、噪音……不同呈现位置：

（二）自变量的变化主要有两个方面：量的变化：某一声音持续时间的长短；质的变化：声音的三个特性中任一个发生变化。

23三、控制变量

机体变量：如被试的性别、年龄、智力等特征，可以通过实验设计的安排来进行控制，而情绪状况、健康状况等指标则可在对被试的选择时进行适当的剔选。操作变量：要求运用实验技术对实验条件和实验过程进行调节。如隔音室主要用于建立可以控制的自由声场。第三节听觉的基本实验

举例假定对声音A的阈值为10dB，由于声音B的影响使A的阈值提高到25dB．即阈值提高15dB。—个声音的阈值因另一声音的出现而提高，这种现象就是听觉掩蔽。这里B称为掩蔽声，A称为被掩蔽声，25dB称为掩蔽阈限，15dB称为掩蔽量。

杜比数码家庭影院系统

杜比数码则是采用第三代ATC技术，被称为感觉编码系统，它将一种特殊的心理音响（PsychoAcoustics）知识、人耳效应的最新研究成果与先进的数码信号处理技术很好地结合起来，形成了这种"数字多声道音频处理技术"。

杜比数码中的感觉编码技术主要是运用了人耳的掩蔽效应和音乐心理学中的"听闻界限"来达到压缩信息冗余度的目的。所谓掩蔽效应就是说当两种频率相近而音量不同的声音同时存在时，人耳只能听到较响的那个声音的存在，而声音较弱的那个声音听不到，即已被掩蔽了，人耳在实际听音中就是利用这种掩蔽效应从复杂声音中听到所需要的声音，凡是属于被掩蔽的信息，在杜比数码编码时就将它坚决去除，以提高压缩率。

所谓音乐心理学中的"听闻界限"涉及到一种心理效应的问题，人们对声音强度相同但频率（音调）不同的两种声音会有明显不同的感受，但对小音量下的低音和高音，则不太容易听清晰，当它们的音量小到一定值时人耳就根本听不到。在杜比数码编码时对输入的每一个信息量首先进行分析，若是属于这种根本听不见的小音量信息，一律加以删除，这样可以将大量人耳无法听到或可以忽略不计的信息去除，达到压缩信息量的目的。

掩蔽现象（一）纯音掩蔽

（二）噪音掩蔽（三）噪音与纯音对语言的掩蔽2830佛莱奇尔（Fletcher，1953）纯音掩蔽实验

说明：A、B为掩蔽音。横坐标为各种频率的被掩蔽音，纵坐标为掩蔽阈限（2）噪音掩蔽

白噪音对纯音掩蔽实验的结果显示：低强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果差异很大高强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果相差不大。32不同强度的噪音对纯音的掩蔽（采自Egan，1965）33三种水平的窄频带掩蔽噪声所产生的掩蔽

（采自Egan，1965）（3）噪音和纯音对语言的掩蔽男声和女声的语言音谱（采自Fletcher，1953）

纵轴：每一频带中语音的强度比所有各频率语音的平均强度低多少分贝。由图可见：强度最高的频带在300-500赫。“老师上课难”：人耳朵敏感的声音是3000赫左右，但是语音强度最高的频带是300-500赫兹。噪音的掩蔽效果比纯音好，但要高强度。纯音：300—500赫兹的掩蔽效果最好。掩蔽效应应用举例在声音的整个频率谱中，如果某一个频率段的声音比较强，则人就对其它频率段的声音不敏感了。应用此原理，人们发明了mp3等压缩的数字音乐格式，在这些格式的文件里，只突出记录了人耳朵较为敏感的中频段声音，而对于较高和较低的频率的声音则简略记录，从而大大压缩了所需的存储空间。在人们欣赏音乐时，如果设备对高频响应得比较好，则会使人感到低频响应不好，反之亦然。

心理声学模型及其在MP3编码中的应用基于听觉掩蔽效应的语音增强算法研究

络合滴定中的掩蔽效应络合掩蔽效应公式及其应用

视觉任务对听觉掩蔽效应影响的实验分析

一种基于掩蔽效应的数字音频隐藏方案

试论“掩蔽效应”原理在配器中的运用

基于听觉掩蔽效应的自适应反馈抵消

同时掩蔽效应的实验研究

掩蔽模型对语音增强效果影响的研究

多频声同时掩蔽效应的实验研究

基于Bark域噪声估计及掩蔽效应的语音增强

基于心理声学模型的音频隐藏图像算法

一种基于短时谱估计和人耳掩蔽效应的语音增强算法

MPEG-Ⅱ音频编解码技术

基于AVS音频编码的心理声学应用

认知规律对CAI信息处理的启示

言语识别中感知空间分离的去掩蔽效应及相位信息的作用

二、听觉的疲劳和损伤以及适应

1．听觉疲劳

2．听力损伤

3．听觉适应

1．听觉疲劳听觉疲劳(auditoryfatigue)乃是声音刺激强度大大超过听觉感受器的正常生理反应限度，或声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。听觉疲劳测量方法：可先测定被试对某种频率声音的阈值，而后让他听一段时间引起疲劳的特定频中和强度的纯音，再测定他的听阈，所得阈值的改变量，即暂时阈移，就是听觉疲劳的指标。暂时阈移的大小受多种因素的影响

影响暂时阈移(TTS)大小的因素(1)暂时阈移的大小，和引起疲劳的声音停止多少时间有关

(2)暂时阔移一般随疲劳声强度的变化而变化。

(3)暂时阈移和疲劳声作用时间的久暂有关。

(4)频率在4000—6000赫的高频高强度的疲劳声对暂时阈移的影响最大，不可恢复的听力损失也最为厉害。

2．听力损伤听力损伤乃是声强超过听觉系统正常生理反应程度的声音，持续作用于听觉器官造成的听力下降，通常听力平均损失大于25分贝，即为听力损伤，在职业性听力影响的情况下，防止听力损伤应当视作劳动保护的目标。听力损伤主要有两种类型：一为传导性耳聋，即由于听觉系统传导机能的缺陷所致；另一种为神经性耳聋(或中枢性聋)，即由听神经系统的损伤所致。3．听觉适应听觉适应：是持续的声音刺激引起听觉感受性下降的现象。听觉适应的研究方法：响度平衡法以一定声强(如80分贝)的纯音作用于左耳，用另一频率相同但声级可变的声音同时作用于右耳，使两者等响(对一个正常听者，两者平衡的声级可能相等)。然后，将右耳的声音停止，让左耳继续听3分钟，在这一适应期后，重新使左右耳等响，这时右耳的等响级常下降，如降到60分贝，适应量为80-60=20分贝。三、听觉定位听觉定位（auditorylocalization）是指利用听觉器官判断发声体的空间方位。单、双眼和单、双耳定位能力比较

单、双眼和单、双耳定位能力比较46听觉定位

方向定位三种双耳线索：

双耳强度差：声源与双耳的距离之差双耳时间差双耳周相差深度定位立体声听觉47

双耳强度差声源很少发自人体的正中面，这样它与双耳的距离之差就产生双耳声强差。向头部投影一个声影（soundshadow）（类似于光的影子），与声源方向相反的一耳处在声影之中，从侧面来的声音必须绕过头部才能到达另一耳。在声音到达之前，许多声波已被头部与其周围物体吸收，因此到达另一耳的声音强度相对比较弱。48双耳强度差49双耳时间差

人体头部近似球形，两耳间的半圆周约为27.6厘米，声音到达两耳的时差的最大值（即与人体正中面成90°时）约为0.5毫秒。假如声源位于正中面上（如正前方、正后方），声波同时到达两耳，时差为零。其他情况则介于零和极大值之间。50双耳周相差

声波是由一系列的正压和负压组成的，因此任何瞬间，最大的正压到达两耳的时间不同，声调在两耳可能产生周相差。在日常生活中，双耳周相差线索在低频上较为有效，因为两耳的距离有27.5厘米，距离相当大，容易显出周相差；相反，高频的波长短，周相差出现在高频的机率就较小，可靠性差些。

深度（距离）定位线索声强和距离的反比关系复合声的频谱将随距离的改变而变化

声波波前的曲率也可指示距离的远近（图）反射声：判断距离依靠直达声和反射声的比率和两者间的时间延迟

返回前页耳膜声源53立体声听觉

立体声听觉是利用双耳强度、时间和周相差异的原理产生的。立体声广播和立体声电影等乃是采用特定的技术建立听觉透视（auditoryperspective）的错觉效果。这种特定的技术主要有下列三种：双耳记录法、立体声记录以及半立体声记录。所谓立体声效果，就是充分利