現(xiàn)代教育技術(shù)——聲學(xué)知識(shí)運(yùn)用

1、聽感知規(guī)律聽感知規(guī)律第二組成員：閆鵬宇 李翠林 謝際萍 杜曉婷 雷曉飛維瓦爾第交響樂：維瓦爾第交響樂：四季四季 人耳的聽覺特性 人耳的非線性效應(yīng) 人耳的聲音定位機(jī)理1.人耳的聽覺特性 人對(duì)聲音的感知有響度、音調(diào)和音色三個(gè)主觀聽感要素。 人的主觀聽感要素與聲波的聲壓、頻率和頻譜成分之間既有緊密的聯(lián)系，又有一定的區(qū)別。 響度是人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺。 響度的單位為宋（sone）。頻率1000Hz，強(qiáng)度為聽閾以上40dB(感覺級(jí))的純音所產(chǎn)生的響度為1sone。大體上，聲音(1000Hz純音)增加10dB(聲壓級(jí))，其響度約增加1倍。由此可見，人耳主觀響度的感覺并不與聲音所含的能量呈線性關(guān)系，聲音

2、能量增加近4倍，主觀感覺響度增加1倍。 根據(jù)國(guó)際規(guī)定，1 kHz時(shí)聞閾點(diǎn)的聲壓定為0 dB，痛閾點(diǎn)的聲壓為120 dB。響度（Loudness） 響度主要取決于聲音的聲壓或聲強(qiáng)大小，但兩者并不是簡(jiǎn)單的正比例關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)顯示，聲音的響度與聲壓具有對(duì)數(shù)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)顯示，聲音的響度與聲壓具有對(duì)數(shù)的關(guān)系。 響度還與聲音的頻率有關(guān)系，響度還與聲音的頻率有關(guān)系， a a、聲壓相同而頻率不同，感覺的響度也不一樣、聲壓相同而頻率不同，感覺的響度也不一樣。 b b、聲壓級(jí)不同，、聲壓級(jí)不同，“可聞聲可聞聲”的頻率范圍也不同的頻率范圍也不同。 聲功率（W）聲功率是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向某指定面積的聲

3、能量。在噪聲監(jiān)測(cè)中，聲功率是指聲源總聲功率。單位為W。 聲強(qiáng)（I）聲強(qiáng)是指單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過垂直于傳播方向單位面積的聲能量。單位為 W / m2。聲壓是由于聲波的存在而引起的壓力增值。單位為Pa。聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化，所以壓力增值是正負(fù)交替的。但通常講的聲壓是取均方根值，叫有效聲壓，故實(shí)際上總是正值，對(duì)于球面波和平面波，聲壓與聲強(qiáng)的關(guān)系是： I= P2 / c式中：-空氣密度，如以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與20的空氣密度和聲速代入，得到=408 國(guó)際單位值,也叫瑞利。稱為空氣對(duì)聲波的特性阻抗.分貝表頻率（Sound frequency） 通常人耳可感知的頻率范圍在20 Hz20 kHz

4、，稱為可聞聲. 低于20 Hz的頻段稱為次聲 高于20 kHz的頻段稱為超聲，且人耳對(duì)24 kHz的頻率最為敏感。 音調(diào)是人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感覺。音調(diào)主要取決于聲音的頻率，頻率低的調(diào)子給人以低沉、厚實(shí)、粗獷的感覺，而頻率高的調(diào)子則給人以亮麗、明亮、尖刻的感覺。音調(diào)與頻率之間不存在線性的關(guān)系。 人耳對(duì)音調(diào)的感覺還會(huì)受到聲音響度的影響。（2）音調(diào)（Tone）（3）音色（Timbre）音色是人耳對(duì)聲源發(fā)聲特色的感受。 當(dāng)黑管和鋼琴發(fā)出等響度且基頻同為100 Hz的樂音時(shí)，人完全能分辨出這是兩種截然不同的樂器發(fā)出的聲響。因?yàn)楹诠芎弯撉佼a(chǎn)生的聲音盡管基頻（音高）相同，但它們諧波成分的大小和分布卻不

5、盡相同，而諧波成分的多少及振幅的比例決定了樂音的音色，即由泛音決定。泛音（Overtone）在聲學(xué)和音樂中，指一個(gè)聲音中除了基頻外其他頻率的音。樂器或人聲等自然發(fā)出的音，一般都不會(huì)只包含一個(gè)頻率（參見純音），而是可以分解成若干個(gè)不同頻率的音的疊加。聲音的波形是具有周期性的，因此根據(jù)傅里葉變換的理論，聲音可以分解成若干個(gè)不同頻率純音的疊加。這些頻率都是某一頻率的倍數(shù)，這一頻率就稱作基頻，也就決定了這個(gè)音的音高。假設(shè)某個(gè)音的基頻為f，則頻率為2f的音稱為第一泛音，等等?；艉筒煌阂舻哪芰勘壤P(guān)系是決定一個(gè)音的音色的核心因素。并能使人明確地感到基音的響度。樂器和自然界里所有的音都有泛音。音樂的頻譜

6、是決定音色的要素之一，是指不同頻率的諧波及泛音相對(duì)于基頻（也就是音高）的強(qiáng)度。頻譜分析儀可以將音樂的訊號(hào)轉(zhuǎn)換為其組成頻率的圖像，此圖像稱為聲學(xué)頻譜圖（spectrogram）。頻譜聲譜聲音的照片2.人耳的非線性效應(yīng) （1）人耳的掩蔽效應(yīng) 當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的聲音同時(shí)存在時(shí)，其中的一個(gè)聲音在聽覺上會(huì)掩蓋另一個(gè)聲音，這種現(xiàn)象稱為掩蔽效應(yīng)。 低頻聲對(duì)高頻聲的掩蔽作用明顯，所以，播音室和演播室中要防止空調(diào)的低頻振動(dòng)聲、氣流聲，電子線路中要盡量減少低頻交流聲（如50 Hz）。 在時(shí)間上，掩蔽聲越接近被掩蔽聲時(shí)，掩蔽作用越大，且后掩蔽（掩蔽聲在被掩蔽聲之后）比前掩蔽（掩蔽聲在被掩蔽聲之前）效應(yīng)更加明顯。 單

7、耳聽覺的掩蔽效應(yīng)大于雙耳聽覺的掩蔽效應(yīng)。 提高掩蔽聲的聲壓級(jí)可展寬掩蔽的頻率范圍。研究表明：研究表明： （2）雞尾酒會(huì)效應(yīng)人耳對(duì)掩蔽聲有相當(dāng)?shù)娜萑棠芰??！半u尾酒會(huì)效應(yīng)”（cock tail effect），就是在紛亂的酒會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，人們照樣能聽出其中某個(gè)人的聲音來。人耳的這種功能與人的心理需求有關(guān)，當(dāng)人把注意力相對(duì)集中于某一說話內(nèi)容，而忽略或不去理會(huì)掩蔽聲的存在時(shí)，人耳在噪聲中分辨信息的能力便大大提高。 人耳同時(shí)聽到兩頻率相近的純音時(shí)，會(huì)產(chǎn)生差頻似的顫音感，這是構(gòu)成配樂的生理心理基礎(chǔ)。（4）哈斯效應(yīng) 當(dāng)內(nèi)容相同的兩個(gè)音相繼到達(dá)人耳時(shí)，僅當(dāng)?shù)诙€(gè)音延遲時(shí)間達(dá)到35 ms50 ms（毫秒）后，才會(huì)感受

8、到有延遲音出現(xiàn)，即哈斯效應(yīng)。而當(dāng)延遲音超過50 ms時(shí)就會(huì)產(chǎn)生回聲感，這種聽覺的延遲效應(yīng)是混響和立體聲的心理學(xué)基礎(chǔ)。3.人耳的聲音定位機(jī)理（1 1）雙耳效應(yīng)）雙耳效應(yīng) 人耳主要是靠雙耳效應(yīng)來進(jìn)行聲音定位的。由于人頭部近似于一個(gè)球體，雙耳又位于頭部的兩側(cè)，如果聲源不在雙耳連線的中點(diǎn)垂直面上，則聲源到雙耳的距離就不相等，從聲源發(fā)出來的聲音到達(dá)兩耳的時(shí)間就不一樣，相位也不一樣，聲音的聲壓級(jí)因頭部的遮蔽作用而有差異，這就是雙耳效應(yīng)。 簡(jiǎn)單的說，就是人的雙耳的位置在頭部的兩側(cè)，如果聲源不在聽音人的正前方，而是偏向一邊，那么聲源到達(dá)兩耳的距離就不相等， 聲音到達(dá)兩耳的時(shí)間與相位就有差異，人頭如果側(cè)向聲源，

9、對(duì)其中的一只耳朵還有遮蔽作用，因而到達(dá)兩耳的聲壓級(jí)也有不同。 人們把這種細(xì)微的差異與原來存儲(chǔ)于大腦的聽覺經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較，并迅速作出反應(yīng)從而辨別出聲音的方位。 雙耳效應(yīng)的應(yīng)用利用“雙耳效應(yīng)”，我們可以通過錄音技術(shù)錄下聲響，然后用兩個(gè)或幾個(gè)音箱播放出來，使人們聽起來好像音箱之間有一個(gè)聲源在發(fā)聲，這個(gè)假想的、實(shí)際上不存在的聲源就叫作“聲像”。 當(dāng)我們聽剛才四季中的管弦樂隊(duì)演奏時(shí)，你可以感到大提琴在你的右前方，小提琴在你的左前方。聽重唱，你可以清楚地分辨出左、右聲道中分別播出的各自的高聲部和低聲部。 因此，立體聲的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是有真實(shí)感、臨場(chǎng)感、空間感，而且由于把聲像分離了或改變了位置，就會(huì)使你聽覺具有層次感，而且可以壓低噪聲。（2）耳廓效應(yīng) 人耳的輪廓結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。當(dāng)聲源的聲波傳送到人耳時(shí)，不同頻率的聲波會(huì)由于耳廓形狀的特點(diǎn)而產(chǎn)生不同的反射。反射聲進(jìn)人耳道與直達(dá)聲之間就產(chǎn)生了時(shí)間差（或相位差），這種效應(yīng)稱為耳