您所在的位置: 首頁 > 專業(yè)音響資訊 > 技術(shù)資料 > 聲學(xué)基礎(chǔ)---聽覺的主觀感受之響度
聲學(xué)基礎(chǔ)---聽覺的主觀感受之響度
發(fā)布日期:2020-08-25 瀏覽量:4222次
聽覺是人們對聲音的主觀反映,想要評價音響系統(tǒng)所放聲音效果的好壞,通常需要定量測定頻率響應(yīng)、聲壓級、失真度和混響時間等技術(shù)參數(shù)來精確客觀的表現(xiàn)系統(tǒng)的特性,但是客觀的測試還是不夠的,如聲音的豐滿度,圓潤度及柔和度等還無法用儀器來測定,聲音需要靠人耳來做最后的評價,任何聲音都可以用頻率、相位和幅度3個客觀的物理量來表示,聲音的主觀量最基本的有響度,音調(diào)和音色,了解這些參數(shù),并根據(jù)人耳的聽覺特性,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,才能獲得最佳的聲音效果。
響度
響度是人耳對聲音強弱的主觀感受,人們聽到的聲音響度主要取決于聲音的強度,對于同一強度的聲波,不同的人聽到的效果并不一致,因而對響度的描述有很大的主觀性,在客觀的度量中,聲音的強弱是由聲波的振幅決定的,但是響度與振幅并不完全一致,響度不僅決定于振幅的大小,還決定于頻率的高低,振幅越大,說明聲壓級越大,聲音具有的能量也越大,而響度則說明對聽覺神經(jīng)刺激的程度,事實上,很強的聲音不一定就很響,因為人耳所能聽到的頻率范圍為20Hz-20kHz,即使在可聽聲的頻率范圍內(nèi),聲壓級相同而頻率不同的聲音,人們聽起來也會感覺不一樣響,而頻率和聲壓級不同的兩個聲音聽起來可能會一樣響,為了對響度進(jìn)行計量,定義響度的單位為“宋”(sone),并定義聲壓級為40dB的1kHz標(biāo)準(zhǔn)音的主觀感受規(guī)定為響度等于1sone。為了把聲音強弱的客觀尺度與在此聲音刺激下的主觀感受的強弱聯(lián)系起來,引入響度級概念。
響度級
任何聲音的響度級,在數(shù)值上等于與標(biāo)準(zhǔn)音(1kHz)一樣響時所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)音的聲壓級值,用符號p表示,響度級的單位為“方”(phon)。人耳的響度感覺不僅與聲壓級有關(guān),還與聲音的頻率有關(guān),相同聲壓級的聲音在不同頻率時的響度感覺也完全相同。
根據(jù)定義,人耳判斷與1kHz純音的1dB聲壓級的響度級為1phon,只在1kHz時,響度級與聲壓級相同,若某一聲音(純音或復(fù)合音)聽起來和聲壓級為70db的1kHz純音同樣響,則該聲音的響級度就是70phon,由此可知:
(1)響度級是以主觀試聽方法確定的,是以1kHz的標(biāo)準(zhǔn)音為基準(zhǔn)相互比較得出的。
(2)1kHz聲音的響度級(方值)就是它的聲壓級值(分貝值)。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的推薦標(biāo)準(zhǔn),響度與響度級之間的關(guān)系可用下式表示
lgS=0.03P-1.2
這一規(guī)律可在20~120phon內(nèi)成立。
由式可知,40phon為1sone,2sone比1sone響1倍,3sone比1sone響2倍,以此類推。由于響度級是由標(biāo)準(zhǔn)音(1kHz)的聲壓級定義而得的,因此,它與聲壓級一樣是對數(shù)值,從而存在2個明顯的缺點:
(1)只能間接地反應(yīng)人對聲音的主觀感受;
(2)數(shù)值不能直接加減。
響度是一個主觀心里量,通常以一定的聲壓級的1kHz純音為標(biāo)準(zhǔn),用其他頻率的純音為比較聲音,經(jīng)實驗,測試了不同頻率的聲音在響度相等的情況下與標(biāo)準(zhǔn)音對應(yīng)的聲壓級值,得出了著名的弗萊徹-芒噴等響應(yīng)曲線。圖2-2所示為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦的等響度曲線。
響度
響度是人耳對聲音強弱的主觀感受,人們聽到的聲音響度主要取決于聲音的強度,對于同一強度的聲波,不同的人聽到的效果并不一致,因而對響度的描述有很大的主觀性,在客觀的度量中,聲音的強弱是由聲波的振幅決定的,但是響度與振幅并不完全一致,響度不僅決定于振幅的大小,還決定于頻率的高低,振幅越大,說明聲壓級越大,聲音具有的能量也越大,而響度則說明對聽覺神經(jīng)刺激的程度,事實上,很強的聲音不一定就很響,因為人耳所能聽到的頻率范圍為20Hz-20kHz,即使在可聽聲的頻率范圍內(nèi),聲壓級相同而頻率不同的聲音,人們聽起來也會感覺不一樣響,而頻率和聲壓級不同的兩個聲音聽起來可能會一樣響,為了對響度進(jìn)行計量,定義響度的單位為“宋”(sone),并定義聲壓級為40dB的1kHz標(biāo)準(zhǔn)音的主觀感受規(guī)定為響度等于1sone。為了把聲音強弱的客觀尺度與在此聲音刺激下的主觀感受的強弱聯(lián)系起來,引入響度級概念。
響度級
任何聲音的響度級,在數(shù)值上等于與標(biāo)準(zhǔn)音(1kHz)一樣響時所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)音的聲壓級值,用符號p表示,響度級的單位為“方”(phon)。人耳的響度感覺不僅與聲壓級有關(guān),還與聲音的頻率有關(guān),相同聲壓級的聲音在不同頻率時的響度感覺也完全相同。
根據(jù)定義,人耳判斷與1kHz純音的1dB聲壓級的響度級為1phon,只在1kHz時,響度級與聲壓級相同,若某一聲音(純音或復(fù)合音)聽起來和聲壓級為70db的1kHz純音同樣響,則該聲音的響級度就是70phon,由此可知:
(1)響度級是以主觀試聽方法確定的,是以1kHz的標(biāo)準(zhǔn)音為基準(zhǔn)相互比較得出的。
(2)1kHz聲音的響度級(方值)就是它的聲壓級值(分貝值)。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的推薦標(biāo)準(zhǔn),響度與響度級之間的關(guān)系可用下式表示
lgS=0.03P-1.2
這一規(guī)律可在20~120phon內(nèi)成立。
由式可知,40phon為1sone,2sone比1sone響1倍,3sone比1sone響2倍,以此類推。由于響度級是由標(biāo)準(zhǔn)音(1kHz)的聲壓級定義而得的,因此,它與聲壓級一樣是對數(shù)值,從而存在2個明顯的缺點:
(1)只能間接地反應(yīng)人對聲音的主觀感受;
(2)數(shù)值不能直接加減。
響度是一個主觀心里量,通常以一定的聲壓級的1kHz純音為標(biāo)準(zhǔn),用其他頻率的純音為比較聲音,經(jīng)實驗,測試了不同頻率的聲音在響度相等的情況下與標(biāo)準(zhǔn)音對應(yīng)的聲壓級值,得出了著名的弗萊徹-芒噴等響應(yīng)曲線。圖2-2所示為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦的等響度曲線。
由圖2-2中可以看到,以方為單位的1kHz純音的響度級與聲壓級的db數(shù)相等,在同一條等響度曲線上的不同頻率,不同聲壓級的純音信號,給人的響度感覺是一樣的,例如,50Hz,70dB的聲音和200Hz,50db聲壓級的聲音等響,因為二者在同一條等響度曲線上,即使兩個聲音的聲壓級相差20db,但是人耳聽到的響度感覺是一樣的。
從等響度曲線,可以看出響度級與聲壓級有關(guān),聲壓級提高,響度級也相應(yīng)增大,但是聲壓級并不是制約響度的唯一因素,頻率不同時響度級也不同。
表2-1中列舉了聲壓級變化對響度的影響。
對于復(fù)合聲,不能直接使用純音等響度曲線,其響度級需通過計算求得,目前在測量聲音響度級與聲壓級時所使用的儀器,稱為聲壓級計,為了使聲壓級的測試結(jié)果更接近于人耳的響度曲線,在聲壓級計中設(shè)有A、B、C三個計權(quán)網(wǎng)絡(luò)(有的還有D計權(quán)),這三類計權(quán)都是在考慮等響度曲線基礎(chǔ)上制定的,如圖2-3所示,a計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是參考40phon等響度曲線,對500Hz以下的聲音有較大的衰減,以模擬人耳對敵低頻不敏感的特性,c計權(quán)網(wǎng)絡(luò)具有接近線性的較平坦的特性,在整個可聽范圍內(nèi)幾乎不衰減,以模擬人耳對85phon以上的聽覺響應(yīng),因此他可以代表總聲壓級,B計權(quán)網(wǎng)絡(luò)介于二者之間,對低頻有一定的衰減,它模擬人耳對70phon純音的響度,40dB以下的聲壓級測量一般用A計權(quán)刻度,70phon范圍的測量可用b計權(quán),100db以上的測量一般用c計權(quán),因為B計權(quán)以前很少使用,在一些儀器上已經(jīng)取消,有些儀器上還有D計權(quán),用于測量航空噪聲。
本文節(jié)選自音響工程設(shè)計與應(yīng)用
掃描二維碼分享到微信
下載二維碼