听觉的声学基础
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。
声学基础(20131016)武汉
声音的物理参量
(1) 频率、
频率用 f 表示，以 Hz为单位，周期用 T 表示，以秒为 单位，周期是频率的倒数，即：T=1/f。周期与波长的关 系如下：λ=C·T
(2) 相位：指质点在周期性运动中某一瞬间与振
动周期相应的时间位置
(3) 频谱：傅立叶分析法表明任何周期性波均
能用一系列频率确定的纯音表示。这些纯音构成一
(4) 混响
如果声音是在室内传播，则声音传至墙壁和天花 板处将有一部分被吸收，而另一部分发生反射，反射 声再次传至另一墙壁或天花板处均有一部分声能被吸 收，因而经过一段时间的多次反射后声音强度将逐渐 减弱，一直到声强降低到听阈之下。这种在声源停止
之后，声音在室内并不立即消失，而是延续一个时刻
的现象称为混响
正常耳能觉察的最小声压，是使鼓膜振动幅度相
当于一个氢原子直径的压力变化，这相当于5×109分
之一的标准大气压，一个标准大气压为1巴(bar)。法
定计量单位用帕(Pa)作为计量压力的单位，1 bar=105 Pa。即正常人耳可听到的最小声压为20 μPa，因人所 听到的声音大小可相差一亿倍，因此用Pa来计量声音 的大小就很不方便
1000～4000 Hz之间的频率，人耳听起来最响。响 度和强度并不成线性比例。响度的主观计量单位是“宋 ”（sone），以1000 Hz纯音40 dBHL时的响度为1宋， 比它响“1倍”即为2宋。纯音的响度与声强级的关系可 以根据有关图表或计算方法得出。大体上说，声音增强
10 dB，其响度约增加1倍。在适当地调节声音的强度时
(d) 声压级(Sound pressure level, SPL) 它是指某声压P与参
考声压P0两者比值的常用对数(以10为底)。其单位亦为贝
声学及听力学基础
声学及听力学基础听力学是一门综合性研究听觉生理、心理功能、病理机理、测试方法，临床防治以及康复听力的学科。
按研究对象及手段的不同，可分为实验听力学、临床听力学、重建听力学和康复听力学，后者包括助听器的选配、电子助听装置和听力语言训练。
声学基础一．声波的概念1．声音的本质：声音是一种波动，它是振动在媒质中的传播。
振动的物体使其周围的空气层质点交替地发生压缩和膨胀，这种变化由近及远，从而使受激发物体的振动以一定的速度传播开去，这种振动能量的传递，就是声波传播的本质。
2．声音的物理特性1）速度常温下声波在空气中的传播速度约是340 米/秒，我们大多数人都见过远处的雷暴，通常是先看到闪电然后再听到轰鸣声，这是由于光的传播速度比声音快。
在不同的介质中声音的传播速度不一样，水中声音传播速度比空气中快4倍，而在铁中声音传播速度是在空气中传播的14倍。
2）频率频率即每秒钟的周期数，若周期持续时间等于1/100 秒即每秒完成100 个周期，那么我们说它的频率为100（周期/秒）。
为纪念德国物理学家Heinrich Gertz 国际标准化组织把它的单位命名为HZ，并被广泛应用。
3）音调如果有两个音叉，一个是500Hz 另一个是800Hz 当你听到这两个音叉发出的声音时，你会发现500Hz 发出的声音比800Hz 低,我们称之为低音。
频率与音调是两回事，频率是物理的数量并可精确衡量，而音调是一种主观印象不能直接衡量。
4）声压和声压级若有两个相同频率的音叉用不同的力量敲击，那么大力敲的音叉就比较响且相应音叉振动幅度也大。
同频率一样空气压力下的变化--声压--是可以精确衡量，因为它是个物理量。
大气静止时的压力为大气压力，大气压力用Ps表示，一个标准大气压力叫1巴（bar）。
当有声波存在时，局部空气产生压缩和膨胀，在压缩的地方压力增加，在膨胀的地方压力减少，这样就在原来的大气压上又增加了一个压力的起伏。
这个压力的起伏是由于声波的作用而引起的，故称之为声压，用符号P表示。
第三节 听觉
第三节听觉一、听觉剌激声波是听觉的适宜刺激。
它是由物体振动产生的,物体振动使周围的介质(如空气)产生周期性的压缩、膨胀的波动,这就是声波。
声波通过介质传递给人耳,并在人耳中产生昕觉。
声波的物理性质包括频率、振幅和波形。
频率指发声物体每秒振动的次数,单位是赫兹。
人耳所能接受的振动频率为20~20000赫兹。
低于20赫兹的振动叫次声,高于20000赫兹的振动叫超声波,是无法引起人的昕觉的。
振幅是指振动物体偏离起始位置的大小。
振幅决定声音的强度,振幅大,压力大,我们听到的声音就强;振幅小,压力小,我们听到的声音就弱。
声波最简单的形状是正弦波。
由正弦波得到的声音叫纯音。
在日常生活中,人们听到的大部分声音不是纯音,而是复合音,这是由不同频率和振幅的正弦波叠加而成。
二、基本的听觉现象(一)声音的属性空气振动传导的声波作用于人的耳朵产生了听觉。
人们所听到的声音具有三个属性,称为感觉特性,即音强、音高和音色。
音强指声音的大小,由声波的物理特性振幅,即振动的大小所决定。
音强的单位称分贝,缩写为db。
0分贝指正常听觉下可觉察的最小的声音大小。
音高指声音的高低,由声波的频率,即每秒振动次数决定,常人昕觉的音高范围很广,可以由最低20赫兹昕到20000赫兹。
日常所说的长波指频率低的声音,短波指频率高的声音。
由单一频率的正弦波引起的声音是纯音,但大多数声音是许多频率与振幅的混合物。
混合音的复合程序与组成形式构成声音的质量特征,称音色。
音色是人能够区分发自不同声源的同一个音高的主要依据,如男声、女声、钢琴声、提琴声表演同一个曲调,听起来各不相同。
(二)听觉的适应与疲劳听觉适应所需时间很短,恢复也很快。
听觉适应有选择性,即仅对作用于耳的那一频率的声音发生适应,对其他未作用的声音并不产生适应现象。
如果声音较长时间(如数小时)连续作用,引起听觉感受性的显著降低,便称作听觉疲劳。
听觉疲劳和听觉适应不同,它在声音停止作用后还需很长一段时间才能恢复。
声学基础知识.docx
声学基础知识添加时间:2008-11-28 9:32:07文章来源：中国吸音隔声降噪网声音听觉理论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H前仅限于在心理声学和语言声学。
人耳对不同强度、不同频率声咅的听觉范围称为声域。
在人耳的声域范围内，声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。
其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音，故又称为声音〃三耍素〃；而在多种音源场合，人耳掩蔽效应等特性更重要，它是心理声学的基础。
下面简单介绍一下以上问题。
一、声音三要素1.响度响度，乂称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度，主要取决丁•声波振幅的人小。
声音的响度一般用声压（达因/平方厘米）或声强（瓦特/平方厘米）来计量，声压的单位为帕（Pa）,它与基准声压比值的对数值称为声压级，单位是分贝（dB）o对于响度的心理感受，一般用单位宋（Sone）来度量，并定义1kHz、40dB的纯音的响度为1宋。
响度的相对量称为响度级，它表示的是某响度与基准响度比值的对数值，单位为I I方（phon）,即当人耳感到某声音与1kHz单一频率的纯音同样响时，该声音声压级的分贝数即为其响度级。
可见，无论在客观和主观上，这两个单位的概念是完全不同的，除1kHz纯音外，声压级的值-般不等于响度级的值，使用屮要注意。
响度是听觉的基础。
正常人听觉的强度范围为0dB-140dB（也有人认为是-5dB-130d B）o 固然，超出人耳的可听频率范I韦1（即频域）的声音，即使响度再人，人耳也听不出来（即响度为零）。
但在人耳的对听频域内，若声音弱到或强到一定程度，人耳同样是听不到的。
当声音减弱到人耳刚刚可以听见吋，此吋的声音强度称为〃听阈〃。
一般以lkllz纯音为准进行测量，人耳刚能听到的声压为OdB（通常人于0. 3dB即有感受）、声强为10-16W/cm2时的响度级定为0 口方。
声学基础知识
声学基础知识一、声学基础：1、名词解释（1）波长——声波在一个周期的行程。
它在数值上等于声速（344米/秒）乘以周期，即λ=CT（2）频率——每秒钟振动的次数，以赫兹为单位（3）周期——完成一次振动所需要的时间（4）声压——表示声音强弱的物理量，通常以Pa为单位（5）声压级——声功率或声强与声压的平方成正比，以分贝为单位（6）灵敏度——给音箱施加IW的噪声信号，在距声轴1米处测得的声压（7）阻抗特性曲线——扬声器音圈的电阻抗值随频率而变化的曲线（8）额定阻抗——在阻抗曲线上最大值后最初出现的极小值，单位欧姆（9）额定功率——一个扬声器能保证长期连续工作而不产生异常声时的输入功（10）音乐功率——以声音信号瞬间能达到的峰值电压来计算的输出功率（PMPO）（11）音染——声音染上了节目本身没有的一些特性，即重放的信号中多了或少了某些成份（12）频率响应——即频响，有效频响围为频响曲线最高峰附近取一个倍频程频带的平均声压级下降10分贝划一条直线，其相交两点间的围2、问答（1）声音是如何产生的？答：世界上的一切声音都是由物体在媒质中振动而产生的。
扬声器是通过振膜在空中振动，使前方和后方的空气形成疏密变化，这种波动的现象叫声波，声波使耳膜同样产生疏密变化，传级大脑，于是便听到了声音。
（2）什么叫共振？共振声对扬魂器音质有影响吗？答：如果物体在受迫振动的振动频率与它本身的固有频率相等时，称为共振当物体产生共振时，不需要很大的外加振动能量就能是使用权物体产生大幅度的振动，甚至产生破坏性的振动。
当扬声器振膜振动时，由于单元是固定在箱体上的，振动通过盆架传递到箱体上。
部分被吸收，转化成热能散发掉；部分惟波的形式再辐射，由于共振声不是声源所发出的声音，将会影响扬声器的重放，使音质变坏，尤其是低频部分（3）什么是吸声系数与吸声量？它们之间的关系是什么？答：吸声性能拭目以待好坏通常用吸声系级“α”表示，即α=1-K；吸声量是用吸声系数与材料的面积大小来表示。
最新第二章+声学基础及人类听觉感知PPT课件
此，外来的声波必须传到内耳才能引起听觉。 外界的声波振动鼓膜，经过中耳的听小骨传 到卵形窗，进而引起耳蜗的外淋巴和内淋巴 的振动，这样的刺激使耳蜗中的听觉感应器 的毛细胞兴奋，并将这种声音的刺激转化为 神经冲动，由听神经传到大脑皮层的听觉中 枢，引起听觉。
如果用公式近似地表示音调和频率的关系则有mel2595log1fhz700掩蔽效应当一个声音存在时它会将另一个声音的感知临界值提高也就是说当某一频率的声音有一特定音强存在时另一个不同频率的声音要将音强提高才会被听到这就是听觉掩蔽效应
第二章+声学基础及人类听觉 感知
本章内容
1. 声学基础知识
1. 人类的语言器官 2. 声音的性质 3. 声波的物理描述 4. 声音的接受装置
听觉系统
耳蜗就像一个频谱分析仪，将复杂的 信号分解成各种频率分量。
人耳能听到的频率范围大约为 20Hz~20kHz，年轻人上限频率可达 20kHz,老年人则衰退为10kHz。强度大概 为－5～130dB。
听觉特性
人耳的听阈及响度 响度就是反映一个人主观感觉不同频率成
分的声音强弱的物理量，单位为方（phone）。 所谓正常人的听阈是指声音小到人耳刚刚
声波的物理描述
各种声源发出的声音大多是由许多不同强度、不同频 率组成的复合音。在复合音中，不同频率成分的声波 具有不同的能量，这种频率成分与能量分布的关系称 为声音的频谱(frequency spectrum)。各频率成分与能 量分布关系的图形称为频谱图。
声音的接收装置
接收装置的类型
碳粒式送话器 动圈式传声器(语音广播、扩声系统) 压电式传声器 电容式传声器(音质好，灵敏度较高，用于舞台、
声学基础知识
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。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 音高\频率 唱名 音高 频率\唱名 键盘位置关系 频率 唱名\键盘位置关系
痛阀
听阀
频率听觉范围实验:频率发生器 频率发生器
第四节 声音的三要素
声音的听觉心理主观感受主要有：音高、响度、音色等特性， 音高、响度、音色 音高 又称为声音“三要素”。 一、音调：音调也称音高，表示人耳对声音调子高低的主观感受，客观上 音调： 音高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之则低，单位 用赫兹(Hz)表示。 音调的变化与频率的关系是对数关系，频率每高一倍 一个倍频程）、音调 频率每高一倍(一个倍频程）、 频率每高一倍 一个倍频程）、音调 就高一个八度 八度。 就高一个八度。音调的单位是“美”，通常定义响度为40方的1kHz纯音的 音高为1000美，赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念的单位。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 原音钢C\523.2Hz\1 原音钢 盛大钢琴C\523.2Hz\1 盛大钢琴
声音的三要素小结 声音的三要素小结
另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长， 另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长， 是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长； 是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长；反 之则短。 之则短。 从以上主观描述声音的三个主要特征看， 从以上主观描述声音的三个主要特征看，人耳的听觉特性 并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除了基音外， 并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除了基音外，还 会产生各种谐音及它们的和音和差音 和音和差音， 会产生各种谐音及它们的和音和差音，并不是所有这些成分都 能被人感觉。 能被人感觉。 人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、 人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和音 品的功能，例如， 品的功能，例如，人耳对高频声音信号只能感受到对声音定位 有决定性影响的时域波形的包络(特别是变化快的包络在内耳 有决定性影响的时域波形的包络 特别是变化快的包络在内耳 的延时)， 的延时 ，而感觉不出单个周期的波形和判断不出频率非常接 近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低， 近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低，对相位失真 不敏感等。这些涉及到心理声学和生理声学方面的复杂问题。 心理声学和生理声学方面的复杂问题 不敏感等。这些涉及到心理声学和生理声学方面的复杂问题。
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听觉的声学基础
The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
听觉的声学基础
一、声波的产生与传播及其表现形式
1）产生：声源振动引起周围媒质质点产生振动，并向四周由近及远传播的过程，形成声波。
形成声波的必要条件：①发生振动的物体（叫做声源）
②传播振动的介质（气体、液体、固体）
2）传播：声波在空气中以疏密波的形式向四面八方传播（介质本身并没有随着声波向远处移动，只是在附近振动）
声波传播的是信息和能量
3）表现形式：振动方向和波传播方向垂直的波叫横波；振动方向与波传播方向一致的波叫纵波，也叫疏密波。
声波就是一种纵波。
二、声音的参量
1）周期与频率：周期（t）：质点完成一次振动循环所经历的时间
频率（f）：质点在单位时间内（秒）所完成的周期次数。
频率的单
位为赫兹（Hz）
f=1/t t=1/f
2)振幅：质点离开平衡位置的位移。
总体的平均振幅不是简单的将所有瞬时振幅值平均，因为正值和负值会相互抵消，我们采用均方根的平均方法更有效，即所有正值和负值先平方，再平均，再开方。
总体平均振幅通常是峰值的%
3）波长：波在一个振动周期内传播的距离，即两个分子积聚区域（密部）之间的距离。
4）相位：致电在某一瞬间所处的状态或所在的位置
三、声音的强度
1）声压：声压的大小表示声波的强弱，声压是有声波传播时的压强与大气静压强之差，声压可以为正，也可以为负。
通常声压以有效值（均方根值RMS）表示。
声压的国际单位是帕斯卡，简称“帕”（Pa），1Pa=1000000μPa=10^6μPa 2）声压级：声场中某点的声压级是指该声的声压（ρ）与基准声压（ρ0）之比的以10为底的对数乘以2，单位为贝[尔]（B），但通常以dB（dB=1/10 B）为单位。
用符号SPL表示，则声压级可以表示Lρ=20lg（ρ/ρ0）dB=2lg（ρ/ρ0）B
声压级必须指明基准声压
在空气中：ρ0=20μPa
四、声导抗
声导纳（Y）是传声系统对声音的传导和接纳程度，声阻抗（Z）是传声系统对声音传导的阻尼和抵抗，两者为相反的概念，互为倒数的关系：Y=1/Z。
声阻抗（Z）和声导纳（Y）合称为声导抗。
导纳（Y)的单位为毫姆欧（mmho），阻抗(Z)的单位为欧姆（Ω）。