第 05章 知觉实验
? 一, 知觉研究的基本变量
? 二, 知觉现象的研究
? 三、视觉实验
? 四、听觉实验
听觉实验
? 引言
? 一、声音的特征
? 二、听觉实验中的变量
? 三、听觉的二个基本基本属性
? 四、听觉的基本实验
听觉实验,引言
视觉和听觉是人们接受外界刺激的两个最主
要通道。
人类生活在充满声音的物质世界里,我们几
乎每时每刻都在接受外界的声音刺激。
通过听觉,人们可获得由声音所传递的各式
各样的信息。
声音也给人们带来烦恼,例如 噪音 。当然,
噪音能引起多大的烦恼,既取决于声音的性质,
也取决于听者的主观态度。
在英国举行的一次现代派露天音乐会中, 有三
百多名听众突然得了一种怪病:失去知觉, 昏迷不
醒 。 一百多辆救护车飞速赶到现场进行抢救 。 诊断
结果, 发现现代派音乐极度刺耳的噪音使听众产生
了休克 。
心理学专家认为,节奏强烈的摇滚乐象吸毒一
样,会产生某种心理激情不口无拘无束感,使许多
人产生了推东西、砸东西或者打人的愿望,而且会
慢慢上瘾,最后毁掉自己的个性。
有人对一些音乐爱好者作过调查,发现在经常
欣赏古典音乐的家庭中,人与人的关系十分融洽和
睦;经常欣赏浪漫派音乐的人,性格开朗,思想活
跃;而热衷于嘈杂的现代派音乐的家庭里,成员之
间经常争吵不休。
美国芝特纳医学研究中心曾对两万名摇摆舞的参
加者作过调查, 证明疯狂的音响和节奏确能破坏心脏
和血管正常运动的节律, 使心脏受到损害 。 原联邦德
国的, 时代, 周刊也曾报道, 那种带有尖锐声响和刺
激性节奏的, 滚石乐,, 迪斯科音乐, 对人的植物神
经, 判断力以及行为都产生很大影响, 使人的脉搏跳
动和呼吸速度明显加快 。 时间一久, 就会引起身体的
病态反应, 例如血管病变, 肠胃溃疡, 心肌梗塞, 严
重的甚至引起神经错乱, 导致自杀或杀人 。
听觉的产生
听觉( audition)是个体对声音物理特
征的反应。
频率为 16~20000赫的机械波为声波。
听觉的适宜刺激是声波。
声波是弹性媒质中物体震动所激起的
纵波。
当空气震动到达我们耳内时,就产生
听觉。
视觉和听觉的类同之处
听觉刺激声波和视觉刺激电磁波都
有三个主要特征,即频率、振幅和波形。
与此相应,听觉有音高、响度和音色的
区别。具体见下表。
感 觉 道
光 波 视 觉 听 觉 声 波
波 长 色 调 音 高 波频率
明 度 亮 度 响 度 波振幅
饱和度 饱和度 音 色 波混合
一、声音的特征
波频率(物理特征) —— 音 高(心理特征)
波振幅(物理特征) —— 响 度(心理特征)
波混合(物理特征) —— 音 色(心理特征)
声波频率
? 频率 ( frequence)是物理量,指每秒钟
振动的次数,单位赫。
? 声源的振动频率主要决定于声音自身的
属性。
声波振幅
? 振幅 是指声波振动的幅度。
? 声源的振幅确定于外界施加的力 —— 传递
的能量。
? 对于振幅,公认的测量方法是对声波的压
力的测量,它可用声压、声压级、声强、
声强级、声功率级来衡量。
声 压
? 声波造成的压力变化用分贝 (decibel,简称 dB)量来测量,
分贝量表是 — 种对数量表,它将人所能感受的巨大范
围的振幅变化值压缩在较小的范围内 。
? 卡尔索 (Corso,1967)通过多种实验研究指出,人耳所
能探测的最强音比其所能听到的最弱音大约强 1000亿
倍。当然,不同的人对最强音和最弱音的察觉范围存
在着个体差异,而且个体对各频率的声音的敏度也不
完全相同 。
? 对于分贝量,我们规定以人类能听到的平均绝对阔限
值,即 1000赫附近的压力变化为分贝参考点,此时的
压力为 0,0002达因/平方厘米 。
? 20分贝的声音,人的主观感觉约相当于三米远处柔和
的低语声的声响,其压力为我们能听到的最柔和声音
的 10倍。平常,人们的讲话声音约为 60分贝的水平,
这就比参照压力大 1000倍。
? 人耳能对高达 125— 130分贝的声压作出反应,如从身
旁经过的火车,响雷或机枪射击时所发出的声压,但
130分贝的声压也会使耳产生痛感,若长时间保持这样
高的声压水千,人耳的听力机制就会受到损伤,这也
就是纺织女丁,爆破工等工种听力敏度下降的一个原
因 。
波混合
? 波混合 是指不同频率和振幅的纯音相
混合。
音高
? 音高是人对声波频率的主观属性,它首先和声
波频率有关。
? 声波的振动频率高,我们听大批的声音就高;
相反。振动频率低,听起来就低。
? 在心理学中,规定音高的单位为 mel,确定
1000mel的音高是 1000Hz、声压级(即声音强
度)为 40db的声音刺激的主观感觉。这样,在
声音强度不变的情况下,可以对不同频率的声
音刺激进行音高判断,探索音高和频率的关系。
响度
? 响度 是声波振幅的一种主观属性,它是由声波的振幅引起的,振
幅越大则响度越大。
? 响度是与声波振幅这个物理量相对应的心理量。
? 响度主要与声波的振幅有关,但同样亦受频率的影响。
? 测量声音响度的的国际标准单位是 sone,1sone为 40dB时所听到的
1000赫的音调的响度。
? 在频率不变的情况下,我们可以得到声压与响度之间的关系,以
便进一步对频率、振幅和响度间的关系进行探索研究。
? 人耳所感受到的响度大小,首先依声音的强度为转移,与声音强
度的对数成正比;其次,不同频率的声音,若在我们主观感觉上
听起来一样响,它们所要求的强度是不一样的。
波混合
? 波混合后,按组成它的各纯音频率之间的不同关系可分为乐音和
噪音,表现出不同的音色。
? 乐音 具有周期性的振动,给人以舒适的感觉。
? 噪音具有非周期性的特征,噪音不仅使人感到厌烦,而且还会引
起听觉功能的障碍。事实上,噪音的振幅、频率和持续的时间等
因素都能给人造成身心的影响,甚至导致死亡。
? 但噪音也有它的实用价值,如临床上常用 — 种混合的噪音去掩蔽
对侧耳的听力来测量被测耳的听力。这种噪声又称 白噪声 (white
noise),它是由各种频率中组成,各成分之间具有同样振幅在相位
上无系统关系的非周期性复合音,因为白噪声像常光一样,把全
部频率成分都结合在一起。
二、听觉实验中的变量
? 1.自变量
? 2.因变量
? 3.控制变量
1.自变量
? 声音刺激的类型(特点)
– 声音刺激能由主试进行良好的操纵,这主要体现在
以下几个方面:
? ( 1)声音刺激的恒定性:在声音刺激呈现的时候,只要
确定了振幅、频率(如纯音),就可以使音高、响度不变,
条件均等。
? ( 2)辨别性:我们选用自变量的声音刺激,使被试利用
双耳进行方位判断成为可能。因为根据声波传导的时间特
性及几何学原理,人类可以利用双耳进行方位辨别。
? ( 3)可控性:对于声音刺激作自变量,主试能较严密地
进行操作控制。既可以利用仪器设备保证自变量的恒定性,
同时又能在恰当的范围内随意变化自变量。
2.因变量
? 针对任一确定的自变量,如何确定因变量和利
用其变化来产生所需的各种变化,完全在于主
试如何确定相应的因变量指标。
– 首先,主试要挑选能反映实验目的和要求的指标。
– 其次,主试所挑选的指标在用指导语进行解释时,
要言简意赅,前后统 —,使得任何一名被试能有一
致的客观标准。
– 再次,对于因变量的客观指标,要力求能进行明确
的辨别和准确的测量。
3.控制变量
? 听觉实验的控制变量,主要有机体变量和操作
变量以及仪器。
– 对于机体变量的控制,如被试的性别、年龄、智力
等特征,可以通过实验设计的安排来进行控制,而
情绪状况、健康状况等指标则可在对被试的选择时
进行适当的剔选,以保证实验结果的可靠。
– 对于操作变量的控制,主试要适当地运用娴熟的实
验技术来对实验条件和实验过程进行良好的调节。
听觉实验多为室内实验,这就对实验环境提出了一
些特殊要求,尤其是进行听力测量等实验,必须具
备相对无噪音的环境 —— 隔音室。
– 对于仪器,要能对声音刺激的频率、振幅进行随意
选择,且能保持先后呈示的一致性。
三、听觉的二个基本属性
? (一)音高
? (二)响度
(一)音高
? 音高是听觉的首要属性,它是一种心理
量,音高的单位是 mels,纯音的音高依
赖于声音振动的频率。下面主要介绍音
高是如何确定的。
音高量表的制定
? 可以采用二分法和多分法两种方法。
– 二分法是让被试者将一可变纯音的音高调到标准音
高的一半,求得相应的频率。
– 为便于音高量表的建立,一般指定 40分贝的 1000赫
纯音的音高 1000 mels作为参照点。
– 按照二分法计算,被判断是参照音高减半的乐音为
500 mels时,与其相应的频率约 558赫,被判断是
参照音高加倍的乐音为 2000 mels时与其相应的频
率约 2100赫,以此推测,便可求得整个可听范围的
音高量表。
? 多分法(这里以四分法为例)是给被试
者一个高频声 S1和一个低频声 S5,让他在
两者之间调出三个音,使各个相邻两音
的音高距离相等,即 S1-S2=S2-S3=S3-
S4=S4-S5,而求得各点相应的频率值。以
上两种方法所制成的量表基本相同。
(二)响度
? 响度(或音强)是听觉的第二属性,声音响度
是人耳对于声音强度反应的主观量,响度单位
是 sone。 一个 sone是指 40分贝时 1000赫的纯音
声音刺激的响度感觉。
? 声音的强度可用声压、声压级与声强、声强级
来量度。
? 下面说明响度是如何确定的以及它有哪些特征。
1.响度量表 的制作
? 听觉的响度,作为人的一种听觉经验,
不仅与声音刺激的强度有关,也与刺激
的频率有关。当刺激的频率数保持恒定
时,便可以得出一个随声音刺激的强度
变化而变化的响度量表 —— sone量表。
sone量表的建立方法很多,主要有以下
几种:
二分法
? 让被试调节一个可变音,直至其响度等
于两个连续音响度的中间值。例如,如
果相邻两响度值代号为 2和 4,则调节后
的变量值代号应为 3。
多分法
? 这个方法在建立音高量表时已经用过。
被试按要求来调一个可变音的物理强度,
直至它听起来与标准音响度的几分之一
相当。这样的过程持续进行,使连续的
响度值分为许多段,直至主试获得足够
的数据来建立主观响度量表为止。
单耳和双耳平衡法
? 这种方法的特点是,一个纯音同时传给
双耳听,使其听起来是这个音单独传给
单耳听时响度的 1/2倍,1倍或 2倍。
因此,如果一个被试对单耳听到的一个
可变音的强度判断为双耳听到的相同频
率音的响度相等,这样,我们便得到了
一种相对自由的判断方法。单耳和双耳
平衡法是二分法和多分法的补充。
2.声强的差别阈限
? 用心理物理学的次数法可以测定声强的
差别阈限,即呈现两个声音,让听者判
断哪一个较强。有人用此法直接测量了
不同频率的声音在各种感觉水平时能区
分出不同响度所需要的压力变化。
3.等响曲线
? 等响曲线是把响度水平相同的各种频率的纯音
的声压级连成的曲线。
? 如前所述,频率不同的声音响度,不能单纯地
用声强级大小来衡量声音的响度。
– 例如对两个频率为 1000赫和 100赫的声音,声压级
虽然都是 40分贝,但响度感觉却大不相同,1000赫
声音要比 100赫的声音响得多。要使两者响度一样,
就要把 100赫声音的声强级增加 11个分贝。因此需
要确定一种响度级来量度各频率声音响度的大小。
? 对于响度级的研究可采用间接对比的方
法进行。先选定一定强度的 1000赫纯音
作为标准刺激,用频率的声音为比较刺
激,由听者调节比较纯音的强度,直至
和标准纯音响度感觉相等,于是得出如
下图所示的一组曲线,图中每条曲线上
各种频率的声音的响度感觉是相等的,
所以称为等响曲线,这个等响曲线具体
表明了响度级的特征。
4.响度与时间
? 响度与时间有关,对一个声音的响度进行估计
必须要达到一定的持续时间。在这个最短时间
值以上时,随着持续时间的增加(减少),响
度也会增加(降低)。若一个人要对一个持续
时间太长的音进行感知的话,则其响度也会变
化。
– 密拉贝勒和泰钦纳等人对这个问题进行了研究。他
们要求被试对一个持续几分钟的音连续进行响度调
整。结果表明,对高强度的音,为了要获得同样的
主观响度,被试逐渐随时间的加长而增加音强;而
对低强度的音,则结果相反:随时间的推移,音的
知觉响度不断加大。