听觉特性
不同频率声音的听觉特性与感知分析
不同频率声音的听觉特性与感知分析声音，作为我们日常生活中不可或缺的一部分，对我们的感知和情绪产生着深远的影响。
然而，声音并不是一种单一的存在，它可以被分解为不同频率的声波。
这些不同频率的声音对我们的听觉特性和感知产生着重要的影响。
本文将探讨不同频率声音的听觉特性与感知分析。
首先，我们需要了解声音的频率是如何影响我们的听觉特性的。
声音的频率是指声波振动的次数，单位为赫兹。
一般来说，人类可以听到的声音频率范围在20赫兹到20千赫兹之间。
低频声音，如20赫兹到200赫兹的声音，给人一种沉稳和低沉的感觉。
这种声音常常被用于营造庄重和肃穆的氛围，例如在葬礼上常常可以听到低沉的悼词声音。
相反，高频声音，如2000赫兹到20千赫兹的声音，给人一种明亮和尖锐的感觉。
这种声音常常被用于增加紧张感和刺激感，例如在恐怖片中常常可以听到尖锐的音效。
其次，不同频率声音的感知分析也与我们的生理特性有关。
人耳对不同频率声音的感知有一定的差异。
低频声音更容易传播，因此我们可以在远处听到低频声音的效果更好。
这也是为什么我们可以在远处听到低沉的雷声，但很难听到高频的细微声音。
另外，人耳对不同频率声音的敏感度也不同。
在中频范围内，人耳对声音的敏感度最高。
这也是为什么中频音乐更容易引起人们的共鸣和情感共鸣。
此外，不同频率声音的听觉特性和感知还与我们的心理状态有关。
研究表明，低频声音可以产生一种平静和放松的效果，有助于缓解焦虑和压力。
这也是为什么一些人喜欢在晚上听一些低沉的音乐来帮助入睡。
相反，高频声音可以引起紧张和兴奋的情绪。
这也是为什么一些运动员在比赛前会听一些激动人心的音乐来提高竞技状态。
总结起来，不同频率声音的听觉特性和感知分析涉及到声音的频率、传播特性、人耳敏感度以及心理状态等多个因素。
低频声音给人一种沉稳和低沉的感觉，而高频声音给人一种明亮和尖锐的感觉。
人耳对不同频率声音的感知有一定的差异，低频声音更容易传播，而中频范围内人耳对声音的敏感度最高。
声学基础知识(1)
音高\频率\唱名\键盘位置关系 提琴C\523.2Hz \1 提琴C6\1KHz \і
钢琴：一百三十赫兹（130Hz） 钢琴：一千赫兹（1KHz）
提琴：一百三十赫兹（130Hz） 提琴：一千赫兹（1KHz）
音高\频率\唱名\键盘位置关系
二、响度：响度，又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度， 主要取决于声波的振幅大小。
第六节 声波的传播
一、波阵面和声线：声波由声音发出后，在介质中向各个方向传播，在某一时刻由声
波到达的各点所连成的面称为波阵面。波阵面为平面的称平面波（如管子中的声波）， 波阵面为球面的波称为球面波（点声源）；波的传播方向称为声线或波射线。
横波：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,这种波称为横波。
响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB-140dB。超出人耳的可听频 率范围(即频域)的声音，即使响度再大，人耳也听不出来(即响度为零)。 当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此时的声音强度称为“听阈”；当声音 增强到使人耳感到疼痛时，这个阈值称为“痛阈”，听阈和痛阈随声压和频 率的变化而变化。听阈和痛阈随频率变化的曲线叫“等响度曲线”。
三、音色
音色是人们区别具有同样响度和音调的两个声音的主观感觉，音色也称音 品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。
声音波形的基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振动 所产生的声音称泛音。单一频率的音称为纯音，具有谐波的音称为复音。
第四章-人耳的听觉特性
80Hz 20方
1000Hz 40方
✓ 当声压级高于100dB时，等响曲线逐渐拉平。这说明当声 音达到一定程度（>100dB），声音的响度决定于声压级 ，而与频率关系不太大。
声学基础
③ 等响曲线
第四章 人耳的听觉特性
•最高最低频率可听极限 一般地，青少年20~20KHz,中年30~15KHz,老年100~10KHz。 •最小最大可听极限 人耳有一定的适应性，常人上限为120dB,经常噪声暴露的人 有可能达到135~140dB。下限频率与频率有关。
外耳道的作用是使声音从耳廓传到耳膜，并保护耳膜不受 外界物体的机械损伤。耳道的长度大约为27mm，直径为 5~7mm，其共振频率约为3000Hz，外耳道的共振效应是决 定听力灵敏度的一个重要因素。
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
➢听觉生理系统
中耳连接外耳和内耳，耳膜因受力而振动，进而推动中耳 室内的三块互相连接的听小骨运动。这三块听骨分别为锤 骨、砧（zhēn）骨、镫（dèng）骨，起杠杆放大作用。
中耳的作用是通过听骨的运动把外耳的空气振动和内耳的 液体运动有效地耦合起来。
声学基础
➢听觉生理系统
第四章 人耳的听觉特性
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
声学基础
第四章 人耳的听觉特性
内耳的主要部分是耳蜗，耳蜗的外形有点像蜗牛壳，它围 绕着骨质中轴盘旋了2.75转，长约35mm，中轴是中空的 ，是神经纤维的通道。
人耳对声音高低的感觉主要与频率有关。频率高，感到音 细、高；频率低，感到音粗、低。音高与频率有正相关的 关系，但没有严格的比例关系，且因人而异。
声学基础
➢音色与谐和感
人耳的听觉特征重点
人耳的听觉特征1、振动产生声波，声波传播至耳，耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。
声音的传播过程（自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。
当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。
2、声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理、心理活动。
①构成人耳听觉特性的要素构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色⑴响度：是人耳对声音强弱的感觉程度。
它首先决定于声音的振幅，其次是频率。
声学中把描述响度、振幅、频率之间的关系曲线叫等响度曲线。
单位：分贝（dB）与振幅的关系：a、声压级越高，人耳感觉声音响度越大b、人耳的声压范围是：0——120 dB与频率的关系：a、4—5KHz附近的声音最响，因外耳道与其产生共鸣b、低声压时，低频区的音响度大于高频音的响度c、常见声源的声压级dBλ窃窃私语：20——35女高音：35——105 男λ高音：40——95λ小提琴：40——100 交响乐：80 dB小鼓：55——105 打雷：120λ dBλ教师讲话：50——60 飞机起飞（3m处）：140 dB⑵音调（音高）：是人耳对声音高低的感觉，其变化主要取决于声音频率的对数值，其次是取决于声音的振幅。
频率越高，人耳感觉的音调随之升高，频率增加一倍，声学中称之增加一个“倍频程”，音乐上叫“提高一个八度”。
音调单位：美（mei）音调与频率的关系：a、人耳听觉的频率范围：20Hz——20KHz，其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言的频率范围范围是100——10 KHz音乐的频率范围是50——15 KHz音调与声压（振幅）的关系：a、1K——2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降⑶音色（音品）：指声音的音调和响度以外的音质差异。
第六讲 听觉特性与听觉显示装置设计
1
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的平均感觉阈限为25 的平均感觉阈限为 ～ 30dB（即测听材料可有 ％被 （即测听材料可有50％ 听清楚），而汉语的平均感觉阎限是27dB。言语传示 ），而汉语的平均感觉阎限是 听清楚），而汉语的平均感觉阎限是 。 装置的言语强度最好在60 ～ 80dB 。 装置的言语强度最好在
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江苏大学艺术学院工业设计系
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Ergonomics
பைடு நூலகம்
第六讲 听觉特性与听觉显示装置设计
Auditory Display Design
三 听觉告警显示器设计
设计原则
• 强度要求：告警信号的强度，取决于使用情境中 告警信号的强度，
的环境噪声水平和传送的距离， 的环境噪声水平和传送的距离，最好能够使信噪比 保持在8～ 的水平上。 保持在 ～15dB的水平上。 的水平上
Ergonomics
第六讲 听觉特性与听觉显示装置设计
Auditory Display Design
四 言语通信装置设计
耳机和扬声器 • 高保真度：要使输出的言语声具有高保真度，就 要使输出的言语声具有高保真度，
一 听觉及其基本特性
（二）基本特性
听觉的绝对感受阈：是人的听觉系统感受最弱声音和
1
痛觉声音的强度，与频率和声压有关。 痛觉声音的强度，与频率和声压有关。听觉得绝对感受 阈包括频率阈限 声压阈限和声强阈限。 频率阈限、 阈包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。
听觉的差别感受阈：人耳具有区分不同频率和不同强
Ergonomics
第六讲 听觉特性与听觉显示装置设计
Auditory Display Design
四 言语通信装置设计
用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能力。 用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能力。传 递和显示言语信号的装置称为言语传示装置。 递和显示言语信号的装置称为言语传示装置。 特点：更符合人的习惯，信息含意准确、接收迅速、 特点：更符合人的习惯，信息含意准确、接收迅速、信息量较大 但易受噪声的干扰。 等，但易受噪声的干扰。 应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器、 应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器、耳机及其它 录音、放音的电声装置。 录音、放音的电声装置。
第三章人耳的听觉特性
LI 0 t 0
此时声象由 ΔLf与 Δt 共同决 定，可互相补偿也可互相校正。 （当Δ Lf<15dBΔ t<13ms时)1ms的 时间差相当于5dB的声级差。
t 0 LI 0
当两个扬声器信号相位相反，又有声级差可 形成界外立体声。
sin
LI L
( LIR
)
产
生
差
拍
。
（听觉：声音发颤）
增四度
3全
掩蔽效应
什么是掩蔽效应是 掩蔽效应的类型 掩蔽效应的一般特点 例 题
什么是掩蔽效应
当两个或两个以上的声音号同时存在 时，其中一个声音在听觉是会掩盖另一个 声音。（影响人对另一个声音的听觉能力）
掩蔽效应的类型
纯音的掩蔽效应 复音的掩蔽效应 噪声掩蔽 非同时掩蔽 中枢掩蔽
400
10 lg
p2 rms
p02
10 lg
400
0c
10 lg I 20 lg prms
I0
p0
4）响度级
测试条件 测试方法 响度级
测试条件
声源在被测试者的上方 声源为自由平面波 测量声压级时测试者不在场 用双耳听声音 年龄在18—25岁之间
测试方法
响度级
将某一频率的声音与1KZ的声音进行 比较，当感觉两者的响度一致时，1KZ声 音的声压级就是该声音的响度。一般用S表 示（单位为宋）。或用响度级P表示（单位 为方）二者的关系如下：
纯1度
11
纯八度
f2 f1 1:1
f2
f1
2 1
5全2半
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纯五度
f2
f1
3 2
声环境学院：人的主观听觉特性
声环境学院：人的主观听觉特性
1、时差效应
一般说来，如果到达人耳的两个声音的时间间隔(称为“时差”)小于50ms，那么就不觉得它们是断续的。
在室内，天花、地面、墙壁都反射声音，当声源发出一个脉冲声，人们首先听到的是直达声，然后陆续听到经过界面的一次、二次、三次……反射的反射声。
一般认为，在直达声到达后约50ms之内到达的反射声，可以加强直达声；而在
50ms以后到达的反射声，不会加强直达声。
如果有的延时较长的反射声的强度比较突出，还会形成“回声”。
2、双耳效应
人耳的一个重要特性是能够判断声源的方向与远近。
人耳确定声源远近的准确度较差，而确定方向相当准确。
听觉定位特性是由双耳听闻而得到的，由声源发出的声波到达
两耳，可以产生时间差和强度差。
通常，当频率高于1400Hz时，强度差起主要作用；而低于l 400Hz时则时间差起主要作用。
人耳对声源方位的辨别在水平方向比竖直方
向要好。
3、掩蔽效应
人们在安静环境中听一个声音，可以听得很清楚，即使这个声音的声压级很低时也可
以听到，但是，如果在倾听一个声音的同时，存在另一个声音(称“掩蔽声”)，就会
影响到人耳对所听声音的听闻效果，这时对所听的声音的听闻就要提高。
人耳对一个
声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象叫“掩蔽效应”。
第五节、人耳的听觉感知特性
声压级
为什么引入声压级？ 1、人耳有一个很奇怪的特点，其主观感受 的响度并不正比于声压的绝对值，而是大致 正比于声压的对数值。 2、人耳能听到的最低声压2×10-5Ｐａ（听 阈值）到人耳感觉到疼痛20Ｐａ（痛阈值） 的声压之间相差近１００万倍，因此用声压 的绝对值来表示声音的强弱显然也是很不方 便的。
响度
人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。 在客观的度量中，声音的强弱是由声波的振 幅（声压）决定的。 声压越大则响度越大。当人们用较大的力量 敲鼓时，鼓膜振动的幅度大，发出的声音响； 轻轻敲鼓时，鼓膜振动的幅度小，发出的声 音弱。
注意
响度与声波的振幅并不完全一致。 响度不仅取决于振幅的大小，还取决于频率 的高低。 振幅越大，说明声压级越大，声音具有的能 量也越大，而响度则说明对听觉神经刺激的 程度。
等响度曲线
由于响度是指人耳对声音强弱的一种主观感 受，因此，当听到其他任何频率的纯音同声 压级为４０ｄＢ 的１ｋＨｚ的纯音一样响 时，虽然其他频率的声压级不是 ４０ｄＢ， 但也定义为４０ｐｈｏｎ。 这种利用与基准音比较的实验方法，测得一 组一般人对不同频率的纯音感觉一样响的响 度级与频率及声压级之间的关系曲线，称为 等响度曲线。--等响曲线
基于以上两方面的原因，所以常用声压的相 对大小 （称声压级）来表示声压的强弱。声 压级用符号ＳＰＬ表示，单位是分贝 （ｄ Ｂ）， 可用下式计算：SPL＝20LgP/Pref （３-１） Ｐ 为声压有效值；Pref为参考声压，一般取 2×10-5Ｐａ，这个数值是人耳所能听到的１ ｋＨｚ声音的最低声压，低于这一声压，人 耳就无法觉察出声波的存在了。
第五节、人耳的听觉感知特性
由于人耳听觉系统非常复杂，迄今为止人类 对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解 剖角度完全解释清楚。 所以，对人耳听觉特性的研究目前仅限于心 理声学和语言声学。 人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围 称为可听域。
人耳的听觉特性
对应于每一个频率，基底膜上都有一个共振点，而不同频率的声音引起基底膜振动的最大振幅位置是不同的，这表明它对频率有一种分析作用。
PART ONE
在基底膜上分布着大量的神经末梢元——毛细胞，它们在基底膜振动作用下会发生变形，形成神经脉冲信号，并通过听觉传导神经传至大脑听觉中枢，进一步进行分析，从而使人听到声音。
质感
由空间感引申产生了乐器和人声的质感、空气感。 质感是指乐器或人演奏、演唱时因接触、摩擦、敲击吐气之后让人足以听出它是某种东西的感觉。例如鼓棒敲在钹上，觉得钹可以听出是金属做的，它的真实感很高，所以就说它的质感很好。早期许多数字录音的小提琴因缺乏琴弦摩擦的质感而像电子乐器般，就说它质感不好。
空气感
声学讨论声的产生、传播和接受，声的性质以及声音与其他物质的作用。而声的接受，不论是通过什么途径，也不管是通过什么方式，最终是被人听到。所以离开了人耳的听觉就谈不上声学。对于一个失聪的人，世界是寂静无声的。
第七章 人耳的听觉特性
人耳的听觉特性
目 录
7-1 听觉系统 7-2 听觉的感受性 7-3 听觉的度量 7-4 人耳的听觉特性
为了得以对响度根据需要进行计量，特定义响度的单位为“宋”。根据定义：声级为40dB的1000Hz标准音的主观感受规定为响度等于1宋。
01
响度
02
为了把声音强弱的客观尺度与再此声音刺激下的主观感受的强弱联系起来，引人了响度级的概念：
PART ONE
ห้องสมุดไป่ตู้
响度级的概念
添加标题
响度级是以主观的方法确定的，是以1000Hz的标准音为基准相互比较得出的
2、鼓膜
鼓膜的面积约为0.8cm，厚度约为0.1mm，是一个浅锥形的软膜，它的顶点朝向中耳内部。 鼓膜的振动推动中耳室中三块互相连接的小骨头——听骨运动。
03 听觉特性
返回
哈斯效应的第一种情况：
Ò
当声源A和B距离人耳的距离相同，A、B声源又 都是相同的音源信号，那么，人不能明显地辨 别出两个声源的准确方位，主观感觉是声音来 自两个声源之间，增加了空间感，人们称之为 假立体声。
哈斯效应的第二种情况：
Ò
当人距A声源近，距B声源远时，会听到A、B两 个强弱不同的声音。但人们的心理感觉却只有 一 个 A 的声音，而 没 有 感到 B 声源的 存 在。 即 50ms以内的两个声源的声音，人耳不能分辨出 是两个独立的声音，而只感觉是一个声音。哪 个声音强，人们就感觉全部声音都由这个方位 传来。这种听觉错觉现象就是哈斯效应。
％
2000 0.4 0.22 0.14 0.12 0.11 4000 0.77 0.42 0.28 0.22 0.22
f／ Hz 1000 0.49 0.27 0.18 0.14 0.14
3．听觉定位
Ò Ò
v v
Ò
人耳判断声源的远近比较差，但确定声源的方向比较准确。 在声源处于正前方垂直方位角为0°时，一个正常听觉的人在 安静和无回声的环境中，靠双耳定位，通过对时间差和强度 差进行判断，可辨别水平方向1°~ 3°的方位变化 在水平方位角0°~ 60°范围内，人耳有良好的方位辨别能力； 超过60°则迅速变差。 人耳的水平方向感要强于竖直方向感。 在竖直平面内人耳定向能力相对较差，但可以通过摆动头部 而大大改善。 频率高于1400Hz强度差起主要作用；低于1400Hz时，时间差 起主要作用。
哈斯效应的第四种情况
Ò
当人们距A声源近时，会觉得全部声音都是A声 源发出的，而感不到B声源的存在。但若将A声 源 经 延 时 器 处理 ，使 其 声音在 B 声源声音 送 入 人 耳 后 才 传 到人 耳， 此 时 A 声源 虽然 离 人 位 置 近，但声音传入人耳晚，人们就会感到全部声 音 都 是由 B 声源传 来 的，这 就是 哈斯 效 应 在 各 种不同情况下的作用。
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听觉特性
2018/04/19
x.zhong
1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
3.频率和声压级可听范围
4.响度感觉
5.听觉对声源的定位能力
6.噪声引起的听力损失
2
1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
3.频率和声压级可听范围
4.响度感觉
5.听觉对声源的定位能力
6.噪声引起的听力损失
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人的听觉系统包括外耳、中耳、内耳以及听觉神经系统各个部分。
外耳
外耳由耳廓、外耳道、鼓膜三部分构成，其功能是收集外界声音并放大，然后将声音传送至中耳并且能够辅助辨别声音的来源方向。
中耳
中耳实际上是一块含气腔，由三块听小骨构成，其功能是放大声音并将声音信号传送至内耳，同时中耳能够平衡中耳腔和外界之间的气压减轻外界的巨大声音或突然发生的声音对内耳的影响。
内耳
内耳的构成比较复杂且精密，内耳的功能是放大微小的声音并调节全音域的声音大小；对传送过来的声音进行精细的分析并将之转化为神经冲动，然后传入听觉系统。
听觉神经系统
听觉神经系统包括听觉神经和大脑听觉区，听觉神经系统的功能是放大及分析声音中的特殊信号，并将声音传送到大脑做最后的分析和理解。
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听觉特性
1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
3.频率和声压级可听范围
4.响度感觉
5.听觉对声源的定位能力
6.噪声引起的听力损失
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临界频带
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临界频带
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临界频带的意义
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听觉特性
1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
3.频率和声压级可听范围
4.响度感觉
5.听觉对声源的定位能力
6.噪声引起的听力损失
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1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
3.频率和声压级可听范围
4.响度感觉
5.听觉对声源的定位能力
6.噪声引起的听力损失
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•响度（N），又称音量，描述的是声音的响亮程度。
人耳感受到的声音强弱，它是人对声音大小的一个主观感觉量
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•人耳对声音的感觉，不仅和声压有关，还和频率有关。
声压级相同，频率不同的声音，听起来响亮程度也不同
–如空压机与电锯，同是100分贝声压级的噪声．听起来电锯声要响
得多。
•以频率为1000赫兹的纯音作为基准音，其他频率的声音
听起来与基准音一样响，该声音的响度级就等于基准音
的声压级，即响度级与声压级是一个概念
–某噪声的频率为100赫兹，强度为50分贝，其响度与频率为1000赫
兹，强度为20分贝的声音响度相同，则该噪声的响度级为20方。
•人耳对于高频噪声1000～5000赫兹的声音敏感，对低
频声音不敏感
–同是是40方的响度级，对1000赫兹声音来说，声压级是40分贝；
4000赫兹的声音，声压级是37分贝；100赫兹的声音，声压级52分
贝；30赫兹的声音，声压级是78分贝。
–低频的80分贝的声音，听起来和高频的37分贝的声音感觉是一样的
–声压级在80分贝以上时，各个频率的声压级与响度级的数值就比较
接近了，这表明当声压级较高时，人耳对各个频率的声音的感觉基
本是一样的。
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响度感觉–等响曲线
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响度感觉
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简单声音的响度
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声压级的可觉差
大多数人对信号声级突变3dB以下时
是感觉不出来的，因此对音响系统常
以3dB作为允许的频率响应曲线变化
范围。
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响度感知与时间关系
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复杂声音的响度
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听觉特性
1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
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1.听觉系统
2.声音频率分析--临界频带
3.频率和声压级可听范围
4.响度感觉
5.听觉对声源的定位能力
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累积噪声剂量
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参考：狗的听觉
狗的听觉很发达:
•它们能听到的音频范围要远比人的宽得多，如人
类只能听到16～20000赫兹的振动音，而狗却能听
到高达一百万赫兹的振动音。
•狗的听觉分辨率是人的16倍。
它可以区别出节拍
器每分钟振动96次、100次、133次和144次之间
的微小差别
47。