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
四、听觉的基本实验
? (一)听觉感受性
? (二)听觉隐蔽
? (三) 双耳听觉
? (四) 听觉的疲劳和损伤以及适应
? (五) 空间听觉定位
(一)听觉感受性
? 人类听觉系统感受声音的能力 (感受性 )有极其宽的动态
范围。
? 人耳能感觉到的最小的声压级,其振幅只有一个氢分
子那么大,能耐受的最大声压级可达 120dB。这一动态
范围相当于压力比为 1000000,1。
? 人耳能听到的纯音频率 最低可达 20Hz,最高到 20000Hz。
? 人耳对声长的解析力 也是惊人的。
? 听觉的感受性除了表现为对声音的上述三个参量的绝
对感受性之外,还表现为对差异的分辨能力,即 差别
感受性 。
听觉绝对感受性
? 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,它是 听觉绝对感受性的表征量 。
? 按测验方法和条件的不同,听阈分为最小可听声压 (MAP)
和最小可听声场 (MAF)。前者用耳机作测验;后者是在自
由声场内进行测量。
?
听阈的民族差异
? 听阈并无显著的民族差异 。国际标准的听闻曲线,如
图所示。图上 MAP这条曲线为听力零级曲线,是测听
器的各个纯音声压级的起点 (0dB)。
声长与听感受性
? 上述听阈都是用时长超过 1S的纯音确定的。
? 当 声长 短于 1S时,听感受性将起变化。在 200ms以内,
声长改变一个数量级引起听阈改变 10dB。也就是说,
若将纯音音长由 200ms缩短为 20ms,把强度增加 10dB,
才能被重新听到。超过 300ms,声长的增减对阈值起作
用不大。
听觉差别感受性
? 人耳对声音的某一参量变化的最小可觉差 (JND)被称为
差别阈限 (DL)。它是听觉差别感受性的表征量。
? 差别阈限可以是绝对值,也可以是相对值。例如 —个
声音的强度为 100dB,强度增减 5dB即可被察觉出来。
这里 5dB(△ I)是绝对差,5/ 100(△ I/ I)是相对差。
声强 的差别阈的确定
? 声强的差别阈的确定方法是:呈现两个刺激,让听者
判断哪一个较强。
? 实验发现,噪声的辨别和纯音的辨别不同。
? 噪声的差别阈符合韦伯定律,即△ I/ I接近常数,与绝
对强度无关。阈上 20dB到 100dB,宽带噪声差别阈值
约 0,5-1db。
? 纯音的差别阈不符合韦伯定律。 20dB时为 1,5dB,
40dB时为 0,7dB,80dB时为 0,3dB。
声音频率的差别阈值
? 声音频率的差别阈值△ f是频率和强度两者的函数,随
频率的升高而变大;
? △ f在 1000Hz以上变化特别显著,随声级的提高而变小。
? 最小的△ f (1Hz)出现在低频和较高声级的条件下。
听觉的时间辨别
? 关于时间辨别有两个问题:
a.听觉的 时间锐敏度 。实验发现,人耳对时间的分辨
可短到 2ms,且和声音的频率及强度无关。
b,时间差别阈限△ T。有关的实验结果表明,△ T随声
长的减短而变小。
(二)听觉掩蔽
? 1.几个概念
? 2.掩蔽现象
1.几个概念
? 听觉掩蔽 (auditory masking)是两个声音同时呈
现时,对一个声音的感受性因受到另 —个声音
影响而发生改变的现象。
? 在日常生活中经常可以遇到声音的掩蔽现象。
一个可听声由于其他声音的干扰而使听觉发生
困难,前者必须增加强度才能重新听到。这种
阈限强度增加的过程和强度增加的量就叫声音
的掩蔽效应。要听的声音叫做 被掩蔽音,起干
扰作用的声音叫 掩蔽音 。
举例
? 假定对声音 A的阈值为 10dB,由于声音 B
的影响使 A的阈值提高到 25dB.即阈值
提高 15dB。 —个声音的阈值因另一声音
的出现而提高,这种现象就是听觉掩蔽。
这里 B称为掩蔽声,A称为被掩蔽声,
25dB称为 掩蔽阈限, 15dB称为 掩蔽量 。
2.掩蔽现象
? ( 1) 纯音掩蔽
? ( 2) 噪音掩蔽
( 1)纯音掩蔽
? 纯音掩蔽 (pure tone masking),是以某个
定额频率的纯音来掩蔽其他不同频率的
纯音,再来观察后者阈值提高的情况。
? 佛莱奇尔 (Fletcher,1953)的实验
等响曲线图
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等响曲线图
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( 2)噪音掩蔽
? 上述是纯音对纯音的掩蔽作用,在实际生活中,
更常见的是噪音的掩蔽作用。下图是一种白噪
声对纯音掩蔽的实验结果。
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杜比数码家庭影院系统
杜比数码则是采用第三代 ATC技术,被称为感觉编码系统,它将
一种特殊的心理音响( Psycho Acoustics)知识、人耳效应的最新研
究成果与先进的数码信号处理技术很好地结合起来,形成了这种 "数字
多声道音频处理技术 "。
杜比数码中的感觉编码技术主要是运用了人耳的掩蔽效应和音乐
心理学中的 "听闻界限 "来达到压缩信息冗余度的目的。所谓掩蔽效应
就是说当两种频率相近而音量不同的声音同时存在时,人耳只能听到
较响的那个声音的存在,而声音较弱的那个声音听不到,即已被掩蔽
了,人耳在实际听音中就是利用这种掩蔽效应从复杂声音中听到所需
要的声音,凡是属于被掩蔽的信息,在杜比数码编码时就将它坚决去
除,以提高压缩率。
所谓音乐心理学中的 "听闻界限 "涉及到一种心理效应的问题,人
们对声音强度相同但频率(音调)不同的两种声音会有明显不同的感
受,但对小音量下的低音和高音,则不太容易听清晰,当它们的音量
小到一定值时人耳就根本听不到。在杜比数码编码时对输入的每一个
信息量首先进行分析,若是属于这种根本听不见的小音量信息,一律
加以删除,这样可以将大量人耳无法听到或可以忽略不计的信息去除,
达到压缩信息量的目的。
(三)双耳听觉
? 双耳的作用首先表现在纯音信号的阈值比单耳阈值约
低 3dB。这可能是双耳总合作用的结果。
? 双耳接收白噪声和言语信号,也表现出类似的效益。
? 不论是对强度的辨别还是对频率的辨别,双耳的分辨
力都高于单耳。
? 两耳在日常生活中接收声信号,无论时长、强度或者
频谱,都是互不相同的,但是我们听到的却是一个单
一的声象,这一过程就称为双耳融合。
(四)听觉的疲劳和损伤以及适应
? 1.听觉疲劳
? 2.听力损伤
? 3.听觉适应
1.听觉疲劳
? 听觉疲劳 (auditory fatigue)乃是声音刺激强度大大超过
听觉感受器的正常生理反应限度,或声音刺激长时间
作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。
? 听觉疲劳测量方法,可先测定被试对某种频率声音的
阈值,而后让他听一段时间引起疲劳的特定频中和强
度的纯音,再测定他的听阈,所得阈值的改变量,即
暂时阈移, 就是听觉疲劳的指标。
? 暂时阈移的大小受多种因素的影响
影响暂时阈移 (TTS)大小的因素
? (1)暂时阈移的大小, 和引起疲劳的声音停止多少时间
有关
? (2)暂时阔移一般随疲劳声强度的变化而变化 。
? (3)暂时阈移和疲劳声作用时间的久暂有关 。
? (4)频率在 4000—6000赫的高频高强度的疲劳声对暂时
阈移的影响最大, 不可恢复的听力损失也最为厉害 。
2.听力损伤
? 听力损伤 乃是声强超过听觉系统正常生理反应
程度的声音,持续作用于听觉器官造成的听力
下降,通常听力平均损失大于 25分贝,即为听
力损伤,在职业性听力影响的情况下,防止听
力损伤应当视作劳动保护的目标。
? 听力损伤主要有两种类型:一为 传导性耳聋,
即由于听觉系统传导机能的缺陷所致; 另一种
为神经性耳聋 (或中枢性聋 ),即由听神经系
统的损伤所致。
3.听觉适应
? 听觉适应,是持续的声音刺激引起听觉感受性
下降的现象。
? 听觉适应的研究方法, 响度平衡法
– 以一定声强 (如 80分贝 )的纯音作用于左耳,用另一
频率相同但声级可变的声音同时作用于右耳,使两
者等响 (对一个正常听者,两者平衡的声级可能相
等 )。然后,将右耳的声音停止,让左耳继续听 3分
钟,在这一适应期后,重新使左右耳等响,这时右
耳的等响级常下降,如降到 60分贝,适应量为 80-
60=20分贝。
(五)空间听觉定位
? 1.听觉定位
? 2.方向定位的双耳线索
? 3.深度(距离)定位线索
? 4.立体听觉
1.听觉定位
? 听觉定位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
单、双眼和单、双耳定位能力比较
2.方向定位的双耳线索
? ( 1)双耳强度差
? ( 2)双耳时间差
( 1)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。向头部投
影一个声影 ( 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
( 2) 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
人体正中断成 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。
3.深度(距离)定位线索
? 声强和距离的反比关系
? 复合声的频谱将随距离的改变而变化
? 声波波前的曲率也可指示距离的远近
( 图 )
? 反射声, 判断距离依靠直达声和反射声
的比率和两者间的时间延迟
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耳膜
声源
4.立体听觉
? 立体声听觉是利用双耳强度、时间差异
的原理产生的。
? 立体声广播和立体声电影等乃是采用特
定的技术建立听觉透视的错觉效果。这
种特定的技术主要有下列三种,双耳记
录法, 立体声记录 以及 半立体声记录 。
? 立体声效果,就是充分利用双耳决定声
源的位置 。
影视中的, 听觉透视,
? 影视中的, 听觉透视, 是利用两个或两
个以上的扬声器来产生的。
五、声音的心理效应
? 1.噪音和心理疾病
? 2.音乐的心理效应
1.噪音和心理疾病
? 噪声不是直接引起精神病的原因,但能
促发或恶化神经症。最近的研究表明,
接触噪声与精神病发病率之间缺乏的直
接联系,但在那些非常厌烦噪声的人中,
精神病发病率机会大大增多。
? 噪声是一种能分散注意力的刺激:噪声
能分散注意作用的大小取决于噪声刺激
的意义和个体的心理状态。
– 如当一个不熟悉的噪声突然发生时,或熟悉
的声音突然停止时,就会导致分散注意力而
使作业能力下降。
? 噪声对脑力劳动作业能力的影响
– 由于噪声能分散注意力,就可能对需要记忆和解决
问题相结合的作业能力产生不良影响,而对仅需进
行计数的作业却可能有益。
– 智力测验表明,噪声能使智力程度高者的作业能力
下降,而对智力中等者无不良影响,甚至可使其作
业能力稍稍增强。
– 间断性噪声刺激时,能使脑力劳动的作业能力下降
和错误增多。对需要迅速准确作出判断的警觉活动
作业 (如监视自动化生产 ),影响很大。
– 由于嘈杂的噪声,尤其是突然发生或停止的高强度
噪声,常常导致错误和事故发生率增高。
2.音乐的心理效应
? 音乐主要通过物理、生化和心理三种作用影响人体。
– 具有一定规律和变化频率的声,振动作用于人体各部位时,
胃收缩、肠蠕动、肌肉收缩与舒张、心脏跳动和脑电波等随
之产生和谐共振,从而改善了各器官的紊乱状态,以解除疾
患、促进康复。
– 当优美的音乐声波作用于大脑时,会提高神经体液的调节,
促进分泌有利健康的激素和生物活性物质,如酶和乙酰胆碱
等物质,从而改善血液循环,调节内分泌系统,促进唾液分
泌和加强新陈代谢等。
– 音乐的美学形象能对人产生明显影响,其心理效应将缓解躯
体的应激状态,解除心理扭曲和紧张,提高自我治愈机会。
通过音乐抒发情感,也舍对植物神经系统产生激活或抑制作
用。