实验心理学课件

第七章听觉第一节听觉刺激一、声波的特征频率（frequence）振幅（amplitude）波形（waveform）音高或音调（pitch）响度和音强（loudness）音色（timbre）声波的特征听觉的属性感觉通道特征产生的原因视觉听觉彩色音高波频率的作用亮度响度波振幅的作用饱和度音色波混合的作用视觉和听觉比较二、声波的测量评价值的测量：响度和响度级，感觉噪音级，清晰度指标，语言干扰级，噪音评价数。声源的测量：频谱的时间变化，声功率，指向性，效率，共振峰的跟踪，频谱特征和比较，平均和积分，求极大谱，幅值分布，相关性。音质的测量：混响时间，隔音量。吸音量。其他的测量：计权声级等。第二节听觉现象一、听觉感受性：声音要达到一定的声级才能被听到，这种最小可听声级称为听觉的绝对阈限，是听觉绝对感受性的的表征量；按测验方法和条件不同，听阈可分为最小可听声压（minimumaudiblepressure,MAP）（耳机）和最小可听声场（minimumaudiblefield,MAF）（自由声场）。

人耳对声音的某一参变量变化的最小可觉差被称为听觉的差别阈限，是听觉差别感受性的表征量。强度：噪音和纯音的辨别不同，噪音的差别阈限符合韦伯定律，纯音的差别阈限不符合韦伯定律。频率：频率的差别阈值是频率和强度两者的函数，随频率的升高而变大；差别阈值在1000赫兹以上变化特别显著，随声级的提高而变小。最小的差别阈值（1赫兹）出现在低频和较高声级的条件下。时间：听觉的敏锐度，人耳对时间的分辩可短到2ms，且和声音的频率和强度无关。时间差别阈限随声长的变短而变小。二、音高（一）音高量表感觉比例法（分段法）制作音高量表：①选取标准刺激频率为125~12000赫兹之间的乐音共10个频率。②调节变异刺激的频率，使其为标准刺激的一半，画出减半图。③规定1000赫兹40分贝的乐音的音高为1000美（Mel）。④以美为纵坐标，以频率为横坐标即可得到音高量表。（二）音高和音强的关系等高曲线的制作：①选定五种频率的乐音如200、500、2000、5000、10000赫兹等；确定每个频率的5种强度如A、B、C、D、E，各频率的5种强度不尽相同，但5种强度都应在该频率的响度绝对阈限以上。从最低强度开始，依次增加到所需的最大强度为止。②如200赫兹的乐音，呈现A强度5s，间隔3s后再呈现B强度乐音2s。如果觉得第二个乐音比第一个乐音低，就增加第二乐音的频率，直到觉得两个乐音音高相等为止，记下此时第二个乐音的频率。③分别计算各频率乐音两次反应的平均值，计算这个平均值与标准声音频率的差别的百分数，如④以强度为横坐标，以频率改变的百分数为纵坐标，画出的曲线极为等高曲线。等高曲线当声音刺激低于1000Hz时，音高随强度的增加而减弱；当声音刺激高于3000Hz时，音高知觉随声强的增加而增加；当声音刺激在1000~3000Hz之间时，音高知觉的变化与刺激强度的变化同步。许多音乐的声音刺激是在1000美音高知觉以下的，即1000Hz以下，且随着强度的减弱，音高才是增加的。equalpitchcontour三、响度（一）响度量表分段法制作响度量表的方法：①选定几个强度的乐音作为标准刺激。②给被试一个具有某种响度的固定的乐音，让其调整另一个乐音，直到后者的响度是前者的一半为止，并记录下此时的强度。绘出减半图。③规定1000赫兹40分贝的乐音的响度为1宋。④以宋为纵坐标，以强度（分贝）为横坐标，画出的曲线即为响度量表。特点：在低强度时，强度增加很多才能是响度有所增加。在高强度时，强度增加很少就使响度增加很大。（二）声强的差别阈限频率（赫兹）感觉水平5dB△E/E20dB△E/E60dB△E/E643.61.10.201282.30.70.182562.30.60.165121.40.50.1410241.00.40.1220480.90.350.1040961.00.40.1481921.70.50.18各种频率的声音在不同的感觉水平时的强度差别阈限（三）响度与频率的关系equal-loudnesscontour等响曲线的制作：①测量并计算出被试对1000Hz乐音的响度绝对阈限，依次为0方，再分别确定20，40，60，80方的音强。②测量响度水平为0方时下列各频率乐音的绝对阈限：20，100，500，1000，5000，10000Hz。③测量响度水平为20方时各频率乐音与1000Hz乐音同样响的音强。如先呈现1000Hz乐音5s，间隔2s后呈现500Hz乐音，连续增加其强度，直到觉得二者响度相同为止。④分表测量40，60，80方时各频率乐音与1000Hz同样响的音强。⑤以频率为横坐标，以音强为纵坐标，即可画出五种相度水平的等响曲线。从等响曲线上可以看出①响度级受声强的制约，它随声强而改变，声强提高，响度级也相应增加。②声强不是制约响度的唯一因素，声音的强度尽管相同，但如果频率不同，它们的响度级也不同即响度不同。③不同频率的声音有不同的响度级增长率。当响度级不大时，等响曲线形状近似于听觉阈限的曲线；当响度级越高时，曲线变得平直。在低响度水平，听觉器官大大消弱了高频和低频音的相对响度——高保真放大技术响度控制的基础，当音乐信号值较低时，响度补偿装置不仅应增大高频，同时也应增大低频的强度。在等响曲线图中，每条曲线上的各点，虽然代表不同频率和声压级的声音，但是人耳主观感觉到的声音响度却是一样的，即响度级是相等的，所以称为等响曲线。由等响曲线可知：（1)最下面的曲线（虚线）表示听力阈值（hearingthreshold），称为零响度级线。痛阈线是120方响度级线。对应每个频率都有各自的闻阈声压级与痛阈声压级。在闻阈曲线与痛阈曲线之间是人耳所能听到的全部声音。（2)人耳对低频声较迟钝，频率很低时，即使有较高的声压级也不一定能听到。（3)声压级愈小和频率愈低的声音，其声压级与响度级之值相差也愈大。（4)人耳对高频声较敏感，特别是对于2000~5000Hz频率范围的声音尤为敏感。正由于这种原因，在噪声控制中，应当首先将中、高频的刺耳声降低。响度与响度级是一一对应的，规定响度级为40方时响度为1宋，经实验得出每当响度级增加10方则响度增加一倍，如50方时为2宋，60方时为4宋，等等（四）响度的时间总和四、听觉疲劳和适应（一）听觉疲劳（auditoryfatigue）听觉疲劳的指标———暂时阈移（temporary-thresholdshift）影响暂时阈移的因素：①恢复区间②疲劳声的强度③疲劳的作用时间④测试声的频率（二）听觉适应（auditoryadaptation）听觉适应的特点在于它是一个平衡过程。在感觉上的表现是声音的响度在最初的几分钟有所下降随后保持稳定。在测定程序上，听觉适应和听觉疲劳不同：听觉疲劳是测定声音的阈值→听一段时间的疲劳声→再测定阈值。测定听觉适应时，适应声必须同时作用。五、听觉掩蔽（auditorymasking）现象听觉掩蔽：是指一个声音的听觉由于另一个声音的影响而减弱的现象。一个声音被掩蔽时，其听觉绝对阈限就会增长。掩蔽作用的大小用被掩蔽音的绝对阈限的增量来度量。假设对声音A的阈值确定为40分贝，同时又听见声音B，由于B的影响而使A的阈值提高到52分贝，即比原来的阈值声压要提高12分贝才能听到。B称作掩蔽声，A称作被掩蔽声（测试信号或探测信号），52分贝称为掩蔽阈限，12分贝称为掩蔽量，也称作B的有效级。（一）纯音掩蔽①最大的掩蔽出现在掩蔽声频率的附近。②掩蔽量随掩蔽声的增强而加大。③掩蔽曲线的形状决定于掩蔽声的强度和频率。④低频声的掩蔽范围大于高频声的掩蔽范围。掩蔽音与被掩蔽音频率大体接近时才会产生掩蔽作用，即把包含着几乎幅度均匀的宽频带的频率作为一种掩蔽噪音时，对于一个纯音信号的掩蔽作用是有噪音中在频率上接近纯音的成分造成的→临界频带（criticalband）：是指有效的掩蔽特殊测试音调（被掩蔽音）的掩蔽量最小频带宽度。在信号频率每一侧的一定频率界限（临界频带）之内的成分起着掩蔽作用，而在此之外的频率成分不起掩蔽作用。（二）噪音掩蔽（三）噪音与纯音对语言的掩蔽低频纯音比高频纯音对言语声的掩蔽作用大；强度大的正弦波频率在300赫兹时产生最大掩蔽作用；而弱的正弦波频率在500赫兹时的掩蔽作用最大。由脉形脉冲和方波组成的复杂音由于包含许多倍音，因而能在鼻唇音更的的强度下掩蔽言语声的全部频率范围。噪音对言语声的掩蔽比较复杂，就白噪音来说，强度越大掩蔽作用越大。频带低于1000Hz的噪音强度较大时，掩蔽作用较大。频带高于1000Hz的噪音强度较小时，掩蔽作用较大。（四）双耳掩蔽级差（maskingleveldifference，MLD）a图可听度很差，只有把信号提高到掩蔽阈值L0时才能听到，有一个高的掩蔽阈值，b图可听度提高，要是信号再度被掩蔽，其掩蔽阈值需降低到Lπ。前后两掩蔽阈值之差称为掩蔽级差。关于MLD的一些研究事实①MLD的最大效果发生在低频带。1500Hz以上的频率带才有2~3分贝的效果。这也是声音定位中能做到的两耳相位比较的最高频率。因此，MLD可能至少部分地依赖将刺激的时间信号传导到某高级神经中枢，让它来比较来自两耳的时间信息。②对宽带掩蔽声，并不是全部频率成分都有效。和正常的掩蔽一样，只有一信号为中心的临界频带以内的成分才有掩蔽效果。③产生MLD的条件不限于改进纯音的可听度，也可以提过言语可懂度和降低频率的差别阈。④MLD也能在前、后掩蔽中出现，甚至在信号和掩蔽声之间长40毫秒的无声间隙，也能产生4~5分贝的MLD。第三节空间听觉定位听觉定位（auditorylocalization）是指利用听觉器官判断发声体的空间方位。单、双眼和单、双耳定位能力比较一、听觉空间定位线索对于声源的方向判断，主要有三种双耳线索：强度差时间差周相差（一）双耳强度差当双耳离声源的距离不同时，会产生强度上的差异。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（intensitydifferenceofthetwoears）。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。水平面上不同方位声源所引起的双耳强度差（二）双耳时间差双耳时间差是辨别声音方向的重要线索。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o.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，听分析器正是利用这时间上的差别，来确定声源的方位。（三）双耳周相差如果声源不在正中面上，不仅会产生双耳强度差和双耳时间差，而且还会出现双耳周相差（phasedifferenceofthetwoears）。这是因为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。（四）立体声听觉立