實(shí)驗心理學(xué)課件

第七章聽覺第一節(jié)聽覺刺激一、聲波的特征頻率（frequence）振幅（amplitude）波形（waveform）音高或音調(diào)（pitch）響度和音強(qiáng)（loudness）音色（timbre）聲波的特征聽覺的屬性感覺通道特征產(chǎn)生的原因視覺聽覺彩色音高波頻率的作用亮度響度波振幅的作用飽和度音色波混合的作用視覺和聽覺比較二、聲波的測量評價值的測量：響度和響度級，感覺噪音級，清晰度指標(biāo)，語言干擾級，噪音評價數(shù)。聲源的測量：頻譜的時間變化，聲功率，指向性，效率，共振峰的跟蹤，頻譜特征和比較，平均和積分，求極大譜，幅值分布，相關(guān)性。音質(zhì)的測量：混響時間，隔音量。吸音量。其他的測量：計權(quán)聲級等。第二節(jié)聽覺現(xiàn)象一、聽覺感受性：聲音要達(dá)到一定的聲級才能被聽到，這種最小可聽聲級稱為聽覺的絕對閾限，是聽覺絕對感受性的的表征量；按測驗方法和條件不同，聽閾可分為最小可聽聲壓（minimumaudiblepressure,MAP）（耳機(jī)）和最小可聽聲場（minimumaudiblefield,MAF）（自由聲場）。

人耳對聲音的某一參變量變化的最小可覺差被稱為聽覺的差別閾限，是聽覺差別感受性的表征量。強(qiáng)度：噪音和純音的辨別不同，噪音的差別閾限符合韋伯定律，純音的差別閾限不符合韋伯定律。頻率：頻率的差別閾值是頻率和強(qiáng)度兩者的函數(shù)，隨頻率的升高而變大；差別閾值在1000赫茲以上變化特別顯著，隨聲級的提高而變小。最小的差別閾值（1赫茲）出現(xiàn)在低頻和較高聲級的條件下。時間：聽覺的敏銳度，人耳對時間的分辯可短到2ms，且和聲音的頻率和強(qiáng)度無關(guān)。時間差別閾限隨聲長的變短而變小。二、音高（一）音高量表感覺比例法（分段法）制作音高量表：①選取標(biāo)準(zhǔn)刺激頻率為125~12000赫茲之間的樂音共10個頻率。②調(diào)節(jié)變異刺激的頻率，使其為標(biāo)準(zhǔn)刺激的一半，畫出減半圖。③規(guī)定1000赫茲40分貝的樂音的音高為1000美（Mel）。④以美為縱坐標(biāo)，以頻率為橫坐標(biāo)即可得到音高量表。（二）音高和音強(qiáng)的關(guān)系等高曲線的制作：①選定五種頻率的樂音如200、500、2000、5000、10000赫茲等；確定每個頻率的5種強(qiáng)度如A、B、C、D、E，各頻率的5種強(qiáng)度不盡相同，但5種強(qiáng)度都應(yīng)在該頻率的響度絕對閾限以上。從最低強(qiáng)度開始，依次增加到所需的最大強(qiáng)度為止。②如200赫茲的樂音，呈現(xiàn)A強(qiáng)度5s，間隔3s后再呈現(xiàn)B強(qiáng)度樂音2s。如果覺得第二個樂音比第一個樂音低，就增加第二樂音的頻率，直到覺得兩個樂音音高相等為止，記下此時第二個樂音的頻率。③分別計算各頻率樂音兩次反應(yīng)的平均值，計算這個平均值與標(biāo)準(zhǔn)聲音頻率的差別的百分?jǐn)?shù)，如④以強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，以頻率改變的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，畫出的曲線極為等高曲線。等高曲線當(dāng)聲音刺激低于1000Hz時，音高隨強(qiáng)度的增加而減弱；當(dāng)聲音刺激高于3000Hz時，音高知覺隨聲強(qiáng)的增加而增加；當(dāng)聲音刺激在1000~3000Hz之間時，音高知覺的變化與刺激強(qiáng)度的變化同步。許多音樂的聲音刺激是在1000美音高知覺以下的，即1000Hz以下，且隨著強(qiáng)度的減弱，音高才是增加的。equalpitchcontour三、響度（一）響度量表分段法制作響度量表的方法：①選定幾個強(qiáng)度的樂音作為標(biāo)準(zhǔn)刺激。②給被試一個具有某種響度的固定的樂音，讓其調(diào)整另一個樂音，直到后者的響度是前者的一半為止，并記錄下此時的強(qiáng)度。繪出減半圖。③規(guī)定1000赫茲40分貝的樂音的響度為1宋。④以宋為縱坐標(biāo)，以強(qiáng)度（分貝）為橫坐標(biāo)，畫出的曲線即為響度量表。特點(diǎn)：在低強(qiáng)度時，強(qiáng)度增加很多才能是響度有所增加。在高強(qiáng)度時，強(qiáng)度增加很少就使響度增加很大。（二）聲強(qiáng)的差別閾限頻率（赫茲）感覺水平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各種頻率的聲音在不同的感覺水平時的強(qiáng)度差別閾限（三）響度與頻率的關(guān)系equal-loudnesscontour等響曲線的制作：①測量并計算出被試對1000Hz樂音的響度絕對閾限，依次為0方，再分別確定20，40，60，80方的音強(qiáng)。②測量響度水平為0方時下列各頻率樂音的絕對閾限：20，100，500，1000，5000，10000Hz。③測量響度水平為20方時各頻率樂音與1000Hz樂音同樣響的音強(qiáng)。如先呈現(xiàn)1000Hz樂音5s，間隔2s后呈現(xiàn)500Hz樂音，連續(xù)增加其強(qiáng)度，直到覺得二者響度相同為止。④分表測量40，60，80方時各頻率樂音與1000Hz同樣響的音強(qiáng)。⑤以頻率為橫坐標(biāo)，以音強(qiáng)為縱坐標(biāo)，即可畫出五種相度水平的等響曲線。從等響曲線上可以看出①響度級受聲強(qiáng)的制約，它隨聲強(qiáng)而改變，聲強(qiáng)提高，響度級也相應(yīng)增加。②聲強(qiáng)不是制約響度的唯一因素，聲音的強(qiáng)度盡管相同，但如果頻率不同，它們的響度級也不同即響度不同。③不同頻率的聲音有不同的響度級增長率。當(dāng)響度級不大時，等響曲線形狀近似于聽覺閾限的曲線；當(dāng)響度級越高時，曲線變得平直。在低響度水平，聽覺器官大大消弱了高頻和低頻音的相對響度——高保真放大技術(shù)響度控制的基礎(chǔ)，當(dāng)音樂信號值較低時，響度補(bǔ)償裝置不僅應(yīng)增大高頻，同時也應(yīng)增大低頻的強(qiáng)度。在等響曲線圖中，每條曲線上的各點(diǎn)，雖然代表不同頻率和聲壓級的聲音，但是人耳主觀感覺到的聲音響度卻是一樣的，即響度級是相等的，所以稱為等響曲線。由等響曲線可知：（1)最下面的曲線（虛線）表示聽力閾值（hearingthreshold），稱為零響度級線。痛閾線是120方響度級線。對應(yīng)每個頻率都有各自的聞閾聲壓級與痛閾聲壓級。在聞閾曲線與痛閾曲線之間是人耳所能聽到的全部聲音。（2)人耳對低頻聲較遲鈍，頻率很低時，即使有較高的聲壓級也不一定能聽到。（3)聲壓級愈小和頻率愈低的聲音，其聲壓級與響度級之值相差也愈大。（4)人耳對高頻聲較敏感，特別是對于2000~5000Hz頻率范圍的聲音尤為敏感。正由于這種原因，在噪聲控制中，應(yīng)當(dāng)首先將中、高頻的刺耳聲降低。響度與響度級是一一對應(yīng)的，規(guī)定響度級為40方時響度為1宋，經(jīng)實(shí)驗得出每當(dāng)響度級增加10方則響度增加一倍，如50方時為2宋，60方時為4宋，等等（四）響度的時間總和四、聽覺疲勞和適應(yīng)（一）聽覺疲勞（auditoryfatigue）聽覺疲勞的指標(biāo)———暫時閾移（temporary-thresholdshift）影響暫時閾移的因素：①恢復(fù)區(qū)間②疲勞聲的強(qiáng)度③疲勞的作用時間④測試聲的頻率（二）聽覺適應(yīng)（auditoryadaptation）聽覺適應(yīng)的特點(diǎn)在于它是一個平衡過程。在感覺上的表現(xiàn)是聲音的響度在最初的幾分鐘有所下降隨后保持穩(wěn)定。在測定程序上，聽覺適應(yīng)和聽覺疲勞不同：聽覺疲勞是測定聲音的閾值→聽一段時間的疲勞聲→再測定閾值。測定聽覺適應(yīng)時，適應(yīng)聲必須同時作用。五、聽覺掩蔽（auditorymasking）現(xiàn)象聽覺掩蔽：是指一個聲音的聽覺由于另一個聲音的影響而減弱的現(xiàn)象。一個聲音被掩蔽時，其聽覺絕對閾限就會增長。掩蔽作用的大小用被掩蔽音的絕對閾限的增量來度量。假設(shè)對聲音A的閾值確定為40分貝，同時又聽見聲音B，由于B的影響而使A的閾值提高到52分貝，即比原來的閾值聲壓要提高12分貝才能聽到。B稱作掩蔽聲，A稱作被掩蔽聲（測試信號或探測信號），52分貝稱為掩蔽閾限，12分貝稱為掩蔽量，也稱作B的有效級。（一）純音掩蔽①最大的掩蔽出現(xiàn)在掩蔽聲頻率的附近。②掩蔽量隨掩蔽聲的增強(qiáng)而加大。③掩蔽曲線的形狀決定于掩蔽聲的強(qiáng)度和頻率。④低頻聲的掩蔽范圍大于高頻聲的掩蔽范圍。掩蔽音與被掩蔽音頻率大體接近時才會產(chǎn)生掩蔽作用，即把包含著幾乎幅度均勻的寬頻帶的頻率作為一種掩蔽噪音時，對于一個純音信號的掩蔽作用是有噪音中在頻率上接近純音的成分造成的→臨界頻帶（criticalband）：是指有效的掩蔽特殊測試音調(diào)（被掩蔽音）的掩蔽量最小頻帶寬度。在信號頻率每一側(cè)的一定頻率界限（臨界頻帶）之內(nèi)的成分起著掩蔽作用，而在此之外的頻率成分不起掩蔽作用。（二）噪音掩蔽（三）噪音與純音對語言的掩蔽低頻純音比高頻純音對言語聲的掩蔽作用大；強(qiáng)度大的正弦波頻率在300赫茲時產(chǎn)生最大掩蔽作用；而弱的正弦波頻率在500赫茲時的掩蔽作用最大。由脈形脈沖和方波組成的復(fù)雜音由于包含許多倍音，因而能在鼻唇音更的的強(qiáng)度下掩蔽言語聲的全部頻率范圍。噪音對言語聲的掩蔽比較復(fù)雜，就白噪音來說，強(qiáng)度越大掩蔽作用越大。頻帶低于1000Hz的噪音強(qiáng)度較大時，掩蔽作用較大。頻帶高于1000Hz的噪音強(qiáng)度較小時，掩蔽作用較大。（四）雙耳掩蔽級差（maskingleveldifference，MLD）a圖可聽度很差，只有把信號提高到掩蔽閾值L0時才能聽到，有一個高的掩蔽閾值，b圖可聽度提高，要是信號再度被掩蔽，其掩蔽閾值需降低到Lπ。前后兩掩蔽閾值之差稱為掩蔽級差。關(guān)于MLD的一些研究事實(shí)①M(fèi)LD的最大效果發(fā)生在低頻帶。1500Hz以上的頻率帶才有2~3分貝的效果。這也是聲音定位中能做到的兩耳相位比較的最高頻率。因此，MLD可能至少部分地依賴將刺激的時間信號傳導(dǎo)到某高級神經(jīng)中樞，讓它來比較來自兩耳的時間信息。②對寬帶掩蔽聲，并不是全部頻率成分都有效。和正常的掩蔽一樣，只有一信號為中心的臨界頻帶以內(nèi)的成分才有掩蔽效果。③產(chǎn)生MLD的條件不限于改進(jìn)純音的可聽度，也可以提過言語可懂度和降低頻率的差別閾。④MLD也能在前、后掩蔽中出現(xiàn)，甚至在信號和掩蔽聲之間長40毫秒的無聲間隙，也能產(chǎn)生4~5分貝的MLD。第三節(jié)空間聽覺定位聽覺定位（auditorylocalization）是指利用聽覺器官判斷發(fā)聲體的空間方位。單、雙眼和單、雙耳定位能力比較一、聽覺空間定位線索對于聲源的方向判斷，主要有三種雙耳線索：強(qiáng)度差時間差周相差（一）雙耳強(qiáng)度差當(dāng)雙耳離聲源的距離不同時，會產(chǎn)生強(qiáng)度上的差異。聲源很少發(fā)自人體的正中面，這樣它與雙耳的距離之差就產(chǎn)生雙耳聲強(qiáng)差（intensitydifferenceofthetwoears）。向頭部投影一個聲影（soundshadow）（類似于光的影子），與聲源方向相反的一耳處在聲影之中，從側(cè)面來的聲音必須繞過頭部才能到達(dá)另一耳，在聲音到達(dá)之前，許多聲波已被頭部與其周圍物體吸收，因此到達(dá)另一耳的聲音強(qiáng)度相對比較弱。水平面上不同方位聲源所引起的雙耳強(qiáng)度差（二）雙耳時間差雙耳時間差是辨別聲音方向的重要線索。人體頭部近似球形，兩耳間的半圓周約為27．6厘米,聲音到達(dá)兩耳的時差的最大值(即與人體正中面成90時）約為o.5毫秒，假如聲源位于正中面上(如正前方，正后方)，聲波同時到達(dá)兩耳，時差為零，其他情況則介于零和極大值之間，聽分析器正是利用這時間上的差別，來確定聲源的方位。（三）雙耳周相差如果聲源不在正中面上，不僅會產(chǎn)生雙耳強(qiáng)度差和雙耳時間差，而且還會出現(xiàn)雙耳周相差（phasedifferenceofthetwoears）。這是因為聲波是由一系列的正壓和負(fù)壓組成的，因此任何瞬間，最大的正壓到達(dá)兩耳的時間不同，聲調(diào)在兩耳可能產(chǎn)生周相差。（四）立體聲聽覺立