掩蔽效应及其应用
掩蔽效应的基本概念

7 770 920 150 20
6400 7700 1300
8 920 1080 160 21 7700 9500 1800
9 1080 1270 190 22
9500 12000 2500
10 1270 1480 210 23 12000 15500 3500
11 1480 1720
240 24 15500 22050 6550
固定比特率和可变比特率
我们假定这里讨论的 mp3编码使用的是固定比特率的编码方式 ,也就是说编码产 生的文件在任何一个时间段内输出的比特率都是你指定的那个数值。固定比特率编 码的缺点是,绝大部分声音文件中的信息量并不是固定不变的 。使用乐器较多,或者
有很多人同时说话的音频片断中,信息量就大,反之就小:类似这样影响音频文
则不明显。
由于声音频率与掩蔽曲线不是线性关系,为从感知上来统一度量声
音频率,引入了“临界频带(criticalband)”的概念。通常认为,在20Hz 到16kHz 范围
内有24个临界频带,如表 12-01所示。临界频带的单位叫 Bark(巴克),
1Bark=
一个临界频带的宽度。
f( 频 率 )<500Hz 的 情 况 下 , 1Bark≈f/100 。
另 外 一 些 数 据 较 少 、因 而 有 剩 余 空 间 的 帧 内 。注 意 多 出 来 的 空 间 ,是 别 的 帧 里 多 出 来
的富余空间,而不是特别开辟出来的额外空间。
编辑本段视觉的掩蔽效应
空间域中的掩蔽效应
视觉的大小不仅与邻近区域的平均亮度有关 ,还与邻近区域的亮度在空间上的变 化(不均匀性)有关。假设将一个光点放在亮度不均匀的背景上 ,通过改变光点的亮 度 测 试 此 时 的 视 觉 ,人 们 发 现 ,背 景 亮 度 变 化 越 剧 烈 ,视 觉 越 高 ,即 人 眼 的 对 比 度 灵 敏度越低。这种现象称为空间域中的视觉的掩蔽效应( Masking)。
遮掩效应与中介效应的比较和应用

遮掩效应与中介效应的比较和应用作者:王冬燕张秀琴周甦来源:《科技风》2022年第33期摘要:在多变量分析中,遮掩效应与中介效应都是比较常见的。
为了对两者的分析有更清晰的思路,本文对两种效应进行了比较和分析,并通过一个潜在变量的结构方程模型,对间接效应到底是中介还是遮掩做了详细的阐述。
结论是遮掩效应不仅可以遮掩自变量对因变量的预测,还可能遮掩预测的方向,因此在解释时需要具体问题具体分析。
关键词:遮掩效应;中介效应;潜变量模型在多变量统计分析中,目前比较常用的有两大效应:中介效应和调节效应,以及一些衍生的模型,比如多重中介、链式中介、有调节的中介等。
这些模型应用十分广泛,也经常被搞混淆。
尤其是有一种效应有时会被误认为是中介效应,其实是遮掩效应。
遮掩(Suppression)首次出现是用来解释变量间不存在显著关系的问题,后被命名为遮掩效应[1]。
一、两种效应的比较中介效应应用广泛,比遮掩效应出现的频率要高,且两者有很多相似之处,因此有学者认为遮掩效应就是广义的中介效应[2]。
从两者的相同点来看,两种效应的分析都是基于回归方程的。
中介效应与遮掩效应的回归方程基本是一样的,在回归分析中,都需要列三个方程,得出的系数都符合c=c′+ab的关系。
Y=cX+ε1 (1)M=aX+ε2 (2)Y=c′X+bM+ε3 (3)方程中的M可以是中介变量,也可以是遮掩变量。
其中方程(1)的回归系数c为自变量X对因变量Y的总效应;方程(2)的回归系数a为自变量X对M的效应;方程(3)的回归系数b是在控制了X的影响后M对Y的效应;系数c′是在控制了M的影响后X对Y的效应;ε1-ε3是各个方程的残差,且假设他们相互独立[2]。
两种效应的检验方法也一致。
目前常用的方法是bootstrap检验法,可通过SPSS的process插件、结构方程模型的建模软件等途径进行检验[3]。
两者在显变量模型和潜变量模型中的应用也是相似的,在验证中介或是遮掩效应的方法和统计量都是一致的。
掩蔽效应及其应用

掩蔽效应及其应用我们都有过这样的体验:当两种或两种以上的声音同时存在,人耳对声音的感觉与仅有一种声音单独存在时的感觉是不同的。
例如,在一个安静的环境中,我们的耳朵能分辨出轻微的声音,但是在嘈杂的环境中,轻微的声音就完全被淹没掉了。
要想听到原来轻微的声音,就必须使它增强才行。
一个较弱的声音的听觉感受被另一个较强的声音影响的现象,我们就称之为人耳的“掩蔽效应”。
“掩蔽效应”在实际声学应用中有很重要的作用。
我们假设安静的环境下,听清楚声音A的阈值为30dB,若此时又能同时听见声音B,这时由于B的影响,使得A的阈值提高到了40dB,即比原来提高了10dB。
此时,我们就称B 为掩蔽声,A为被掩蔽声。
被掩蔽声听阈提高的分贝数称为掩蔽量,即上述10dB为掩蔽量,40dB称为掩蔽阈。
掩蔽可分成频域掩蔽和时域掩蔽。
频域掩蔽事实上,掩蔽效应并不仅仅是个音量问题,因为当掩蔽音与被掩蔽音的频率不相同的时候,掩蔽作用并不那么严重。
但一个响亮的纯音很容易就把另一个频率更高的纯音给掩蔽掉。
一个强纯音会掩蔽在其附近同时发声的弱纯音,这种特性称为频域掩蔽,也称同时掩蔽(simultaneous masking),如图1所示。
从图1中可以看到,声音频率在300 Hz附近、声强约为60 dB的声音掩蔽了声音频率在150 Hz附近、声强约为40 db的声音。
又如,一个声强为60 dB、频率为1000 Hz的纯音,另外还有一个1100 Hz的纯音,前者比后者高18 dB,在这种情况下我们的耳朵就只能听到那个1000 Hz的强音。
如果有一个1000 Hz的纯音和一个声强比它低18 dB的2000 Hz的纯音,那么我们的耳朵将会同时听到这两个声音。
要想让2000 Hz的纯音也听不到,则需要把它降到比1000 Hz的纯音低45 dB。
一般来说,弱纯音离强纯音越近就越容易被掩蔽。
图1 声强为60 dB、频率为1000 Hz纯音的掩蔽效应在图2中的一组曲线分别表示频率为250 Hz,1 kHz和4 kHz纯音的掩蔽效应,它们的声强均为60 dB。
声音掩蔽效应在生活中的应用_概述及解释说明

声音掩蔽效应在生活中的应用概述及解释说明1. 引言1.1 概述声音掩蔽效应是指在环境中存在其他声音的情况下,某一特定声音能够通过遮蔽或干扰其他声音而显得更加突出或不易被察觉的现象。
这种现象在生活中普遍存在,并且对我们的日常生活产生着重要的影响。
1.2 文章结构本文将首先介绍声音掩蔽效应的定义和解释,包括其概述、原理以及影响因素等方面内容。
之后,我们将详细探讨声音掩蔽效应在现实生活中的实际应用,包括店铺音乐选择与运用、居住环境中隔音设施的应用以及职场中声音掩蔽技术的运用等。
接着,我们将通过具体案例研究分析声音掩蔽效应在生活场景中的具体应用,并围绕交通噪声对人体健康、医院环境中的音乐治疗以及办公室噪声对工作效率和员工健康等方面展开论述。
最后,我们将进行总结回顾,并展望声音掩蔽效应的重要性和前景,并探讨声音掩蔽效应对个人与社会的意义和启示。
1.3 目的本文旨在全面介绍声音掩蔽效应及其在生活中的应用,并通过实例分析和案例研究,探讨声音对人们健康和生活质量产生的影响。
通过深入理解声音掩蔽效应的原理和重要性,我们可以更好地利用声音掩蔽效应来改善不同场景下的环境品质,并为个人以及社会提供有益的建议和启示。
2. 声音掩蔽效应的定义与解释:2.1 声音掩蔽效应概述:声音掩蔽效应是指在特定环境中,一个声音可以通过另一个较响亮的声音而被忽略或降低听觉感知。
当两个声音同时存在时,较强的声音会使较弱的声音变得不易察觉。
2.2 声音掩蔽效应的原理:声音掩蔽效应基于听觉系统对声源方向和频率特征的处理能力。
较高级别的声源通常更容易吸引我们的注意力,因此,当两个或多个声源同时出现时,我们会倾向于关注较明显的声源。
这一现象主要是由听觉选择性过程和听觉遮蔽机制导致的。
听觉选择性过程指当多个声源同时发生时,大脑通过自动筛选和集中注意力,优先处理重要或者突出的听觉刺激。
这意味着某些频率范围内的较弱声音可能会被忽略或者被认知上降低。
而听觉遮蔽机制则指当接收到相似频率范围内连续发生的声音时,早期听觉处理会压制那些不相关的较弱声音,以避免干扰对当前有用信号的感知。
掩蔽效应的例子

掩蔽效应的例子掩蔽效应,也称为视觉干扰效应,是指在人类感知中的一种现象,即当我们集中注意力于某个特定目标时,往往会忽略或低估周围的其他细节。
下面将列举10个符合标题的掩蔽效应的例子,每个例子将简要介绍并解释掩蔽效应的现象。
1. 斑马过马路:斑马过马路时的黑白条纹具有掩蔽效应,当斑马穿越马路时,驾驶员更容易注意到斑马,而不是注意到其他车辆或行人。
2. 香蕉和草地:当我们看到一个悬挂在草地上的香蕉时,往往会忽略掉周围的草地,因为香蕉具有鲜艳的黄色,吸引了我们的注意力。
3. 伪装动物:一些动物具有出色的伪装能力,它们的皮肤或羽毛颜色与周围环境融为一体,使它们更难以被察觉。
当我们集中注意力于某个区域时,很容易忽略伪装动物的存在。
4. 广告中的隐蔽信息:在电视广告或印刷媒体中,有时会隐藏一些信息,例如品牌标志或文字。
这些隐藏的信息往往被设计成与广告的整体内容相似,以达到掩蔽效应的目的,使观众很难察觉。
5. 隐身飞机:军用隐身飞机采用特殊的涂料和几何形状设计,以减少雷达反射信号,从而在雷达监测中难以被察觉。
这种隐身设计也利用了掩蔽效应,使飞机在空中更难以被敌方发现。
6. 钢琴键盖:钢琴键盖上的黑白相间的键盘,黑白交替的条纹使得我们更容易注意到琴键,而忽略了键盖本身。
这种掩蔽效应使得钢琴键盖看起来更加平滑和一体化。
7. 交通信号灯:在交通信号灯中,红色往往是最引人注目的颜色,因此我们更容易注意到红灯,而忽略了其他颜色的灯。
这种掩蔽效应有助于提高交通信号的可视性和安全性。
8. 电视剧中的隐藏细节:在一些电视剧或电影中,会故意隐藏一些细节或线索,以增加观众的观察和思考。
这些隐藏的细节往往需要观众集中注意力才能发现,利用了掩蔽效应的原理。
9. 伪装士兵:军事行动中,士兵会利用伪装服装和沙盒等工具,将自己与周围环境融为一体,以减少被敌方发现的概率。
这种伪装利用了掩蔽效应,使敌方更难以察觉士兵的存在。
10. 透明隐身技术:科学家们正在研究透明隐身技术,通过将光线绕过物体或利用光学材料的特性,实现物体的隐身效果。
掩蔽法的原理与应用

掩蔽法的原理与应用简介掩蔽法(Masking)是一种数据加密技术,通过在原始数据中添加噪音,使得数据更难以被恶意获取。
掩蔽法在数据安全领域中得到广泛应用,可以有效保护敏感信息的隐私。
原理掩蔽法的原理是将原始数据与随机噪音结合,使得原始数据难以被还原。
常见的掩蔽法算法包括添加噪音、替换、模糊等方法。
添加噪音添加噪音是一种简单而有效的掩蔽法方法。
在原始数据中添加随机生成的噪音,使得原始数据的特征被混淆。
添加噪音可以采用随机数发生器生成,也可以使用其他算法生成。
替换替换是掩蔽法中常用的一种方法。
通过将原始数据中的某些字符替换为其他字符,混淆原始数据的含义。
替换方法可以是随机替换,也可以采用预设的规则进行替换。
模糊模糊是掩蔽法的一种高级方法。
通过对原始数据进行模糊处理,使得解密过程更加困难。
常见的模糊方法包括模糊化图像、隐藏关键信息等。
应用场景掩蔽法在各个领域都有应用,以下列举了一些常见的应用场景。
数据安全在数据安全领域,掩蔽法可以用于保护敏感信息的安全。
通过对敏感数据进行掩蔽处理,使得数据在传输和存储过程中更难以被非法获取。
掩蔽法可以应用于个人隐私数据、商业机密数据等。
声音处理在音频处理领域,掩蔽法可以用于噪音抑制和隐形传输等应用。
通过在原始音频中添加噪音,可以有效抑制背景噪声,改善音频质量。
掩蔽法还可以将隐藏的音频信息嵌入到原始音频中,实现隐形传输。
图像处理在图像处理领域,掩蔽法可以用于图像加密和信息隐藏等应用。
通过对原始图像进行掩蔽处理,可以保护图像的隐私。
掩蔽法还可以将隐藏的图像信息嵌入到原始图像中,实现信息隐藏。
文字处理在文字处理领域,掩蔽法可以用于文本加密和信息隐藏等应用。
通过对原始文字进行掩蔽处理,可以保护文本的隐私。
掩蔽法还可以将隐藏的文字信息嵌入到原始文本中,实现信息隐藏。
优势和局限性掩蔽法作为一种数据加密技术,具有以下优势和局限性。
优势•简单易实现:掩蔽法算法相对简单,易于实现和操作。
频率掩蔽效应
频率掩蔽效应频率掩蔽效应是指高频率的信号在存在低频率信号的背景下,会被掩盖或难以察觉的一种现象。
这种现象在日常生活中随处可见,例如在嘈杂的环境中很难听清他人说话、在繁忙的城市中很难察觉到微弱的声音等。
频率掩蔽效应的产生是由于人类的听觉系统对不同频率的信号有不同的敏感度,高频信号相对于低频信号更容易被忽略。
频率掩蔽效应是由于听觉系统的特性导致的。
人类的耳朵由外耳、中耳和内耳组成,其中内耳中的耳蜗起到了接收和处理声音信号的作用。
耳蜗中的听觉神经会对不同频率的声音产生不同的反应,高频信号在耳蜗中引起的反应较低频信号更强烈,因此在高频信号存在的情况下,低频信号会被高频信号所掩盖。
频率掩蔽效应对人类的听觉感知产生了一定的影响。
在日常生活中,我们常常会遇到噪音环境,如交通噪声、机器噪声等,这些噪音中包含了大量的高频信号,会干扰我们对低频信号的感知。
例如在嘈杂的餐厅中,很难听清对方说话的内容,这是因为餐厅中的噪音掩盖了对方说话的低频信号。
类似地,在音乐会上,当乐队演奏时,低音乐器的声音往往会被高音乐器的声音所掩盖,使得整个音乐的层次感下降。
频率掩蔽效应不仅在听觉上产生了影响,还对人们的认知和情绪产生了一定的影响。
研究表明,频率掩蔽效应会降低人们对低频信号的注意力和敏感度,从而影响了对环境的感知和理解。
在一些紧急情况下,低频信号往往被高频信号所掩盖,导致人们难以及时察觉到危险的存在。
此外,频率掩蔽效应还可能影响人们的情绪体验,高频信号的存在可能引起人们的不适感或厌烦情绪。
为了减轻频率掩蔽效应带来的影响,人们可以采取一些措施。
首先,减少噪音的产生是非常重要的。
在家庭和工作环境中,可以通过隔音材料、降噪设备等手段来减少噪音的干扰。
其次,对于重要的低频信号,可以通过增大声音的强度或改变信号的频率特性来提高其可辨识性。
此外,个体的注意力和专注力也对频率掩蔽效应的影响至关重要。
保持良好的注意力和专注力可以提高对低频信号的感知能力,减轻频率掩蔽效应带来的影响。
掩蔽效应实验报告
一、实验目的1. 理解掩蔽效应的概念和原理。
2. 掌握掩蔽反应在化学分析中的应用。
3. 通过实验验证掩蔽反应的可行性,并分析实验结果。
二、实验原理掩蔽效应是指在化学分析中,加入一种能与待测离子形成稳定配合物的试剂,使待测离子与其它试剂反应受到抑制的现象。
利用掩蔽效应可以避免干扰离子的干扰,提高分析的准确度。
实验原理如下:设待测离子为M,干扰离子为X,掩蔽剂为Y。
当Y与M反应生成稳定的配合物MY 时,X与其它试剂的反应会受到抑制,从而实现掩蔽效应。
反应方程式如下:M + Y → MYX + R → RX(R为试剂)三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 待测溶液:含有待测离子M的溶液- 干扰溶液:含有干扰离子X的溶液- 掩蔽剂:能与待测离子M形成稳定配合物的试剂- 标准溶液:已知浓度的溶液- 稀释剂:水或其它溶剂- 指示剂:用于指示反应终点的试剂2. 实验仪器:- 容量瓶- 移液管- 滴定管- 恒温水浴- 烧杯- 玻璃棒- 滴定架- 酸碱滴定仪四、实验步骤1. 准备实验溶液:分别配制待测溶液、干扰溶液和标准溶液,用移液管准确移取一定体积的溶液至烧杯中。
2. 滴定:将待测溶液放入滴定管中,用滴定管滴加掩蔽剂至溶液呈淡黄色。
记录滴定过程中加入掩蔽剂的体积。
3. 反应:继续滴加标准溶液,直至反应达到终点。
记录加入标准溶液的体积。
4. 空白实验:用稀释剂代替待测溶液,重复上述步骤,记录加入掩蔽剂和标准溶液的体积。
5. 计算分析:根据实验数据,计算待测离子M的浓度,并与标准溶液的浓度进行比较。
五、实验结果与分析1. 实验数据:| 滴定管体积 | 掩蔽剂体积 | 标准溶液体积 | 空白实验 || :----------: | :----------: | :----------: | :------: || 20.0 mL | 10.0 mL | 15.0 mL | 5.0 mL |2. 计算分析:根据实验数据,计算待测离子M的浓度为:C(M) = (15.0 mL - 10.0 mL) / 20.0 mL × C(标准溶液)其中,C(标准溶液)为标准溶液的浓度。
七大听觉感知效应
七大听觉感知效应掩蔽效应:分为视觉掩蔽和听觉掩蔽。
指由于出现多个同类别但不同程度的刺激,被试对象就不能完整接受全部刺激的信息。
一个较弱声音的听觉感受(被掩蔽音)被另一个较强声音(掩蔽音)影响乃至掩蔽的现象称为人耳的“掩蔽效应”。
掩蔽效应还与声音频率有关。
频率越低,掩蔽效果越强,频率越高,掩蔽效果越差。
台上演出的是女声歌唱或轻音乐,即使声音较响,台下观众依然可以轻声交谈;当演出带有打击乐的音乐节目时,台下观众相互交谈就比较困难。
频率相同或相近时,声的掩蔽效果也十分显著。
在广场或礼堂开会时,台下的喧哗声常常使人听不清甚至听不见台上的讲话声。
颅骨效应:即颅骨传声,指声音通过骨传导直接将声波传递到听觉神经。
空气传播的声音不仅受环境影响,还要通过外耳,耳膜,中耳,才能到达内耳,声波能量大量衰减,导致音色发生很大的变化。
空气传导:声波-耳廓-外耳道-鼓膜-锤骨-砧骨-镫骨-前庭窗-外、内淋巴-螺旋器-听神经-听觉中枢颅骨传播的声音则是直接通过颅骨到达内耳,声音的能量和音色的衰减、变化相对较小,听觉感受也不太一样。
颅骨传导:声波-颅骨-骨迷路-内耳淋巴-螺旋器-听神经-听觉中枢人们听自己的声音都是经颅骨传导的,而录音磁带记录的是经空气传播的声音,所以在听自己讲话的录音时,感到陌生是自然的。
当你吃饼干薯片时,往往感到很大的噪声,旁人却听不到,也是由于颅骨传声的缀故。
用双手捂住耳朵,自言自语,无论多么小的声音,都能听见自己说什么,就是骨传导的作用。
著名的音乐家贝多芬晚年失聪后,就将硬棒的一端抵在钢琴盖板上,另一端咬在牙齿中间,靠硬棒来“听”钢琴演奏,也是颅骨传声。
骨传导助听器、骨传导耳机双耳效应:1896年,英国物理学家瑞利提出时间差由于左右两耳之间有一定的距离,除了来自前方和正后方的声音之外,由其他方向传来的声音到达两耳的时间就不同,造成时间差。
时间差的定位作用取决于最初瞬间传来的声音。
利用瞬态声的时间差可以有效地判别声音方位。
听觉的掩蔽效应及其应用
听觉的掩蔽效应及其应用摘要:听觉掩蔽现象是指一种声音对听觉系统感受另一种声音的影响,其在自然界中普遍存在。
听觉掩蔽现象不仅在人和动物对声音的感知和定位中起着重要的作用,其也越来越多地被应用于实际生活和临床治疗。
关键词:掩蔽效应;应用中图分类号:TN912.3 文献标识码:A人和动物都生活在充满声音的环境里,人类依靠声音进行交流,很多动物则靠声音进行通讯,寻找食物和配偶乃至感知外界环境。
有些有生物学意义的声音在自然界中并非孤立存在,它们之间相互作用相互影响会形成听觉的掩蔽现象。
在听觉研究中,掩蔽是指一种声音对听觉系统感受另一种声音的影响。
早期听觉心理物理学测试显示,当从不同位置呈现的两个声信号间隔时间足够短时,受试者将两个声信号辨知为一个融合声,且只能确认前导声的位置,即第一个声音(掩蔽声)对滞后声(探测声)存在前掩蔽效应;同时滞后声对前导声的感知也存在着一定程度的后掩蔽效应。
一般而言,掩蔽作用会削弱听觉系统对声音的辨别和感知,引起对探测声的反应下降,感受阈值升高,对探测声探测能力降低;而在有些情况下掩蔽声也可易化神经元对探测声的反应使其兴奋性增加。
自然界中存在的听觉掩蔽现象非常普遍,其在人和动物对声音的感知和定位中起着非常重要的作用。
随着人们对听觉掩蔽现象的了解,其也越来越多被应用于实际生活和临床有关疾病的治疗。
1 掩蔽现象在声音感知和定位中的作用1.1 声源定位当声音产生于一个回响的环境时,会向不同方向传播,并且随后从附近的表面反射回来,第一个声音和反射回来的声音之间会相互影响,从而产生掩蔽效应。
听觉系统因而面临着要分析发出去的第一个声音和反馈声之间相互作用的问题,并根据反馈声的不同特性进行声音的感知和定位,尽管这是一堆看似乱糟糟的信息,但我们仍然能对这些声源进行定位并能相当准确的分辨出其中的含义。
声源定位的能力相当重要,确定物体的方向有助于我们将注意转向或回避某种声源。
对于某些动物,尤其是声纳动物如蝙蝠等,声源定位有助于寻找捕猎对象或回避敌害,此为生存的必不可少的能力。
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掩蔽效应及其应用
我们都有过这样的体验:当两种或两种以上的声音同时存在,人耳对声音的感觉与仅有一种声音单独存在时的感觉是不同的。
例如,在一个安静的环境中,我们的耳朵能分辨出轻微的声音,但是在嘈杂的环境中,轻微的声音就完全被淹没掉了。
要想听到原来轻微的声音,就必须使它增强才行。
一个较弱的声音的听觉感受被另一个较强的声音影响的现象,我们就称之为人耳的“掩蔽效应”。
“掩蔽效应”在实际声学应用中有很重要的作用。
我们假设安静的环境下,听清楚声音A的阈值为30dB,若此时又能同时听见声音B,这时由于B的影响,使得A的阈值提高到了40dB,即比原来提高了10dB。
此时,我们就称B 为掩蔽声,A为被掩蔽声。
被掩蔽声听阈提高的分贝数称为掩蔽量,即上述10dB为掩蔽量,40dB称为掩蔽阈。
掩蔽可分成频域掩蔽和时域掩蔽。
频域掩蔽
事实上,掩蔽效应并不仅仅是个音量问题,因为当掩蔽音与被掩蔽音的频率不相同的时候,掩蔽作用并不那么严重。
但一个响亮的纯音很容易就把另一个频率更高的纯音给掩蔽掉。
一个强纯音会掩蔽在其附近同时发声的弱纯音,这种特性称为频域掩蔽,也称同时掩蔽(simultaneous masking),如图1所示。
从图1中可以看到,声音频率在300 Hz附近、声强约为60 dB的声音掩蔽了声音频率在150 Hz附近、声强约为40 db的声音。
又如,一个声强为60 dB、频率为1000 Hz的纯音,另外还有一个1100 Hz的纯音,前者比后者高18 dB,在这种情况下我们的耳朵就只能听到那个1000 Hz的强音。
如果有一个1000 Hz的纯音和一个声强比它低18 dB的2000 Hz的纯音,那么我们的耳朵将会同时听到这两个声音。
要想让2000 Hz的纯音也听不到,则需要把它降到比1000 Hz的纯音低45 dB。
一般来说,弱纯音离强纯音越近就越容易被掩蔽。
图1 声强为60 dB、频率为1000 Hz纯音的掩蔽效应
在图2中的一组曲线分别表示频率为250 Hz,1 kHz和4 kHz纯音的掩蔽效应,它们的声强均为60 dB。
从图2中可以看到:
1)在250 Hz,1 kHz和4 kHz纯音附近,对其他纯音的掩蔽效果最明显。
2)低频纯音可以有效地掩蔽高频纯音,但高频纯音对低频纯音的掩蔽作用则不明显。
图2 不同纯音的掩蔽效应曲线
由于声音频率与掩蔽曲线不是线性关系,为从感知上来统一度量声音频率,引入了“临界频带(critical band)”的概念。
通常认为,在20 Hz到16 kHz范围内有24个临界频带,如表12-01所示。
临界频带的单位叫Bark(巴克),
1 Bark = 一个临界频带的宽度
f(频率)< 500 Hz的情况下,1 Bark≈f/100
f(频率) > 500 Hz的情况下,1Bark≈9 + 4log(f/1000)
以上我们讨论了响度、音高和掩蔽效应,尤其是人的主观感觉。
其中掩蔽效应尤为重要,它是心理声学模型的基础。
表1临界频带
时域掩蔽
除了同时发出的声音之间有掩蔽现象之外,在时间上相邻的声音之间也有掩蔽现象,并且称为时域掩蔽。
时域掩蔽又分为超前掩蔽(pre-masking)和滞后掩蔽(post-masking),如图3所示。
产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。
一般来说,超前掩蔽很短,只有大约5~20 ms,而滞后掩蔽可以持续50~200 ms。
图3 时域掩蔽
除了频域掩蔽和时域掩蔽外,还存在一种被称之为“时间掩蔽”的效应。
同步掩蔽效应和不同频率声音的频率和相对音量有关,而时间掩蔽则仅仅和时间有关。
如果两个声音在时间上特别接近,我们在分辨它们的时候就会有困难。
例如,如果一个很响的声音后面紧跟着一个很弱的声音,后一个声音就很难听到。
但是如果在第一个声音停止后过一段时间再播放第二个声音,后一个声音就可以听到。
对纯音一般来讲,这个间隔时间是5毫秒。
当然如果在时序上反过来,效果是一样的。
如果一个较低的声音出现在一个较高的声音之前,而且间隔很短,那个较低的声音我们也听不到。
掩蔽效应的应用
掩蔽效应是指人的耳朵只对最明显的声音反应敏感,而对于不敏感的声音,反应则较不为敏感。
例如在声音的整个频率谱中,如果某一个频率段的声音比较强,则人就对其它频率段的声音不敏感了。
应用此原理,人们发明了mp3等压缩的数字音乐格式,在这些格式的文件里,只突出记录了人耳朵较为敏感的中频段声音,而对于较高和较低的频率的声音则简略记录,从而大大压缩了所需的存储空间。
MP3用户可以指定每一秒的音乐是用多少个bit来存储。
而MP3编解码器只关心频率之间和音量之间的相互关系。
编码过程中,信号中的“无用分量”被拿来和人类心理声学的数学模型,以及压缩使用的比特率作比较,以决定要扔掉哪些数据。
当前MP3压缩使用的比特率一般是128kbps。
编码器在输出每一帧数据的时候都会考虑到这个数字,如果比特率比较低,那么“无关”和“冗余”数据的定义就会被放宽,导致大量的数据被认为是无用数据,此时压缩后的音频会丢失大量细
节,导致音质下降。
相反,如果使用较高的比特率编码,“无关”和“冗余”的标准就会被限定的更严格,细节会被保留,但是文件更大。
除此之外,听觉的掩蔽效应在电声领域也被广泛应用。
如动态降噪,就是根据不同的节目对噪声的掩蔽不同的原理设计的。
掩蔽效应不仅是听觉生理现象,也是心理现象,“鸡尾酒效应”就是其中的一例。
鸡尾酒效应是指当注意力十分集中时,或对比较熟悉的声音,人的听觉可以从相当严重的掩蔽噪声下,有选择地倾听想要听的声音。
在许多人相聚的鸡尾酒会中,可以对特定人的的讲话听的最清楚,这在实际录音中也有很多的应用。
随着对于掩蔽效应的不段深入研究和应用,会有越来越多的新原理和新技术诞生,服务于我们。