第8章 信息的听觉传示

第八章信息的听觉传示听觉的特征听觉传示的信息类型与设计原则信息的听觉传示装置8．1听觉特征

8．1．1声音的波形振动：物体在平衡位置附近的往复运动。物体振动会发出声音。声源：振动的物体叫做声源。声音介质：传播声音的物质叫做声音介质。单音（纯音）、复音：具有一定的周期和只有一种简单频率、波形为正弦波的声音，称为单音或纯音，其他为复音。乐音、噪音：由频率成整数比值的几个纯音可以形成乐音，或周期音。由不规则波构成非周期音，或噪音。白噪音：包含各种可听到的声音。8．1．2．人耳与声波传导1人耳的构造人的听觉器官是耳。耳包括外耳、中耳和内耳三部分，如图所示。外耳包括耳廓和外耳道，有保护耳孔、集声和传声的作用。中耳包括鼓膜、鼓室以及连接鼓室与鼻咽腔的咽鼓管。内耳包括耳蜗、前庭和半规管。2声波的传导鼓膜—听骨—前庭窗膜—外淋巴、内淋巴、基底膜

—蜗神经末梢—电信号—神经传导—听觉低级中枢—大脑听觉中枢｜-----外耳(声能)----｜---中耳(机械能)-｜-内耳(液态能)-｜-中枢(电能)-｜构造包含器官各器官之基本功能外耳1.耳廓

2.外耳道

3.鼓膜1.收集声波。

2.把声波传到耳膜，有放大效果。

3.外耳、中耳之分界线，声波撞击耳膜时，会引起耳膜之振动，传入三块听小骨。中耳4.锤骨

5.砧骨

6.镫骨

7.卵圆窗

8.咽鼓管4-6.合称「听骨链」，以「杠杆原理」，把声波的能量转成「机械能，从外耳经中耳送到内耳，有放大效果。

7.是内耳门户，镫骨振动，引起内耳淋巴液波动，最后经由圆窗得到释放

8.连接中耳腔与咽喉部，排除积聚在中耳的液体，维持耳膜两边气压平衡内耳9.前庭

10.半规管

11.耳蜗

12.听神经9.10.维持身体平衡。

11.有约1万余计的毛细胞，将「液态能」转换成「电能」，连接听神经传至大脑。

12.将电能传送至大脑，产生听觉8．1．3．人耳的分辨能力可听范围辨别声音的强弱辨别声音的方向和距离可听范围人的频率听觉范围：20Hz~20,000Hz声压听觉范围：0.00002Pa为听阈；20Pa为痛阈。辨别声音的强弱受过良好训练的被试者，在良好的声环境条件下，听觉器官能够觉察到0.5dB的强度变化，因此在人机系统设计运用强度变化传递信息时，必须考虑没有接受过训练的作业者。辨别声音的方向和距离听觉器官具有方位辨别能力，主要根据声信号到达两耳的强度差和时间差判别声源方向。其中对高频声信号根据强度差，对低频声信号则根据时间差来判断。判断声源的距离主要依靠人的主观经验。

8．1．4．听觉的掩蔽效应两种声音同时存在会出现声音之间的掩盖作用。1掩蔽的特征强的声音可以掩盖弱的声音听两个音调相近的声音，所听到是被低频调制了的单频声音。一个声音为另一个声音掩蔽的现象，叫做掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽而增强的现象，叫掩蔽效应。2掩蔽效应的范围从掩蔽效应曲线8.4可以看到，曲线上的一些凹谷，思考一下其特点是什么？产生的原因是什么？3残余掩蔽掩蔽声去掉以后，掩蔽效应仍然会存在一会儿，人的听阈复原需要一定的时间。我们称为残余掩蔽。这是一种听觉疲劳。与刺激的时间和强度有关。“余音绕梁，三日不绝”4掩蔽对语言的影响噪音对语言的掩蔽不仅使听阈提高，对语言的清晰度有影响。噪声超过说话10-15dB， 必须全神贯注才能听清；噪声超过说话20-25dB，根本无法听清说话声音。噪声在800~2500Hz（人的语言频率），影响最大。8．2听觉传示

8．2．1听觉传示的信息类型机械声信息、语言声信息1机械声信息与语言声信息的比较项目机械声信息语言声信息信息声性质音调信号系统语言信号系统信息内容单一或单纯多变复杂信息源不一定清楚一般清楚信息互换性一般不互换互换可懂度熟悉编码可以懂语言相通可以懂信息处理立即处理各种情况都可以环境影响影响较大一般影响小时间性瞬时可以瞬时和延续2适合机械声系统的信息类型非常简单又暂时的信息与后续信息无关的信息；应急信息；需要立即作出反映的信息；等3适合语言声系统的信息类型需要灵活机动的通信场合；需要能辨别信息源的场合；听者未掌握信号编码的场合；信息涉及到一些准备时间的场合；等8．3听觉传示信息类型和设计准则

一致性原则选用反映物理量的信号和编码时，应当选用使用者熟悉或在逻辑上有联系的信号及编码。渐进性原则信息表示复杂内容时，信号可以分为两步或三步设置。不变原则：同样信号表示同样的信息内容，不混杂，不交叉，这样可以提高识别度。适应原则：信号强度不宜过大过小，要适应人的承受能力和识别能力。8．3信息听觉传示装置8．3．1声纳利用水声进行定位，定向用的装置叫做声纳。送波用声纳装置：向水中发射各种形式的声信号，碰到目标时产生回波，经过多普勒频移等等装置系统，对回波分析，得到所需要的信息。受波用声纳装置：不主动发射声波，通过装置接受水中目标的噪声场，得出目标信息。声纳8．3．2水声测深装置在船上向下发射声脉冲，测出发射和收到回波的时间就能知道海深了。把测深仪的功率加大,频率降低,则发出的声波就能透射进海底地层,并能记录不同地质层间的反射,这就构成了海底地层剖面仪。将测深仪的发射、接受固定在海底，接受海面回波，就可以测量海面波浪、潮汐。

8．3．3水声控制与通讯装置在海洋工程和航海工程领域有广泛应用。比如潜水员的通讯；潜艇之间；潜艇与水面之间的联系；海面上发布指令等；控制水下仪器、设备作业（如海底油井）。8．3．4音响报警装置1音响报警装置的种类蜂音器：声压级低，50~60dB；频率较低。铃：较蜂音器声压频率都高。角笛：吼声和尖叫声。汽笛：声频率和声强高，适用于紧急事态的音响报警。报警器：声音强度大，频率由低向搞，可以抵抗噪声干扰。2．音响报警装置设计要点传播距离远的时候，要使