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Cool Edit Pro操作详解·66

9.4 听觉心理学

声音的物理属性有频率、声强、波形等等,它们通过人耳传入大脑,产生音调、音质、音色、音量等感觉,对人产生心理影响。也就是说,虽然声音看不见、摸不着,但是人类可以感觉并判断到它的存在与特性。换句话说,之所以有声音这个概念,是因为人类感知到并能描述出来。声音对人的影响,统属听觉心理学的范畴,我们在本节做概述式介绍。

•人耳的结构:人耳,即人的听觉器官,分为外耳、中耳与内耳三部分。外耳由耳廓、外耳道构成,外耳道直通鼓膜,用于引导并传递声音到达鼓膜,它相当于一个声管,其谐振频率约在3KHz左右,因此,对于3KHz左右的声波,人的听觉灵敏度最高。中耳有三块听小骨,它们组成一个杠杆系统,将鼓膜的振动传到内耳。内耳是听觉的主要部分,由耳蜗等器官组成,其内部充满了淋巴液,掌管耳蜗部分的是听觉神经。

中耳听小骨的振动引起窗膜的运动,产生一个或多个波,这些波沿着基底膜,通过淋巴液传播。对于每一个频率,基底膜上都有一个共振点,耳蜗的每一段则对应这些频点。当耳蜗中的听觉神经因振动被激发时,就向大脑发出脉冲信号,从而产生听觉。声强越大。被激发的脉冲信号就越多,人感受到的声音就音量越大。

•响度与等响曲线:声音的响度俗称音量,与声波的强度有关。响度是人对声波强度的主观感受,对于同一强度的声波,不同的人听到的效果并不一致,因而,对响度的描述有很大的主观性。为了科学、精确,把大部分人刚好能听到的声音声压称为听阈,即声压为2X10的负五次方Pa,其声压级为0dB。而人类能承受的最大声音的声压称为可听阈,其声压级为120dB,此时,声压为基准声压的一百万倍,可见人耳对声波强度的承受力之大。当声压级大于120dB,即声压超过了可听阈,人就会感觉不舒适,难以忍受,甚至带来生理上的损害。

实践证明,人类对响度的感觉还和声波的频率有关。同样强度的声波,如果其频率不同,人耳感到的响度也不同。比如:声波的频率为1KHz时,我们能听到声压级为20dB的声音,而声波频率为60Hz时,这种声压级之下,完全听不到。换句话说,一段包含各个频率的声音,如果这些频率的响度都一致,那么人对高频的感觉是最敏感的,特别是3KHz左右的中高频。同理,如果包含各个频率的声音,要让人感觉其低频、中频与高频都基本一致或者同样丰满,就需要大幅度提升低频的响度。

我们用“等响曲线”来描述人耳对不同声强及频率的感觉,该曲线根据许多听觉正常的人对响度的判断而测得,每一条曲线上的任何一点所代表的声音,对人来说,听起来的响度是一样的。同时,每条曲线的声音响度听起来等响于曲线上1KHz时的声压级。曲线上附注的数字称为响度级。等响曲线见下图所示(横坐标为频率,单位:Hz。纵坐标为声压级,单位dB):

图9-1:等响曲线

声压级变化对响度的影响,还可以通过人的感知程度来描述:
声压级变化1dB 几乎察觉不到
声压级变化3dB 刚刚可以察觉
声压级变化5dB 变化比较明显
声压级变化10dB 感觉音量加倍(减半)

•听觉灵敏度:人类对声音响度、音调、音色、声音来源方位的判断,统称为听觉灵敏度。不同的人,其听觉灵敏度相差很大,随着年龄的增长,人的生理会发生变化,听觉灵敏度也会随之降低。相比于普通人,受过良好训练并经过大量专业实践的人,其对声音的灵敏度和准确性较高。

音调的高低,主要取决于声波的频率,频率越高,音调也越高,并且音调与频率的对数成正比。频率提高一倍,音调增高八度。因此,在横坐标表示频率的图表中,经常使用对数式刻度,而不是十进制的刻度。音乐领域里,钢琴中央C的频率为261.6Hz。

需要注意的是,对于相同频率的声音,提高其声压级,音调会略有改变,原理是:声压增大会导致人耳的鼓膜涨大,甚至变形,从而影响人对音调的判断与感知。影响人对音调的判断,还有一个重要因素是声音的持续时间。如果声音的持续时间非常短或者短促而有间隔的出现,那么人是感觉不到音调与音调变化的。

音色是人耳对各种频率、各种强度的声波的综合反应。现实中,人们听到的声音往往非常复杂,由基音和多种泛音所构成,泛音的成分、多少与强弱,构成不同的音色。比如:语音与乐器的音色就大不相同,而敲击物体与打雷下雨的声音更加截然不同。对音色的感知,影响到人类对发声物体和声源的判断与识别。在这个方面,人类具有很强的天赋与本能。比如,尽管声源都是语音,但是我们能轻易的分辨出是张三说话,还是李四说话。

•双耳效应:当我们听到一个声音时,不但能准确的判断出其音调与音色,还可以判断出该声音是从哪里发出的,即声源的位置。人是根据双耳听到的声音在时间上、强度上以及相位上的差异来判断其方位的,这种现象就是双耳效应中的一种。由于双耳长在头部的两侧,因此人对水平方向上的声音方位判断能力强于对垂直方向上的。

双耳效应还包括对声音响度的感知程度(对同一声压级的声音,双耳比单耳听起来更响)、对声音频率的感知程度、双耳融合(两只耳朵接收的声音,无论时间、强度,或是频谱,都不会完全相同,但是听到的却是一个单一的声像),等等。

•掩蔽效应:人在安静的环境中能够分辨出轻微的声音,但是在嘈杂的环境中却无法分辨轻微的声音,需要将轻微的声音大幅度增强才能听到。这种一个声音的听阈因另一个声音的存在而提高的现象,称为掩蔽效应。举一个简单的例子:

假设在安静环境中听清声音A的阈值是50dB,而后改变安静的环境,加进来一个声音B,此时声音A的听阈提高到60dB,即比原来高了10dB。在此例中,A称为被掩蔽声,B为掩蔽声,60dB这个值称为掩蔽阈,听阈提高的10dB,称为掩蔽量。

掩蔽可分为同时掩蔽和非同时掩蔽两种情况,非同时掩蔽按掩蔽声出现的时刻,又可分为前掩蔽和后掩蔽。这些情况下,掩蔽效应都有一些规律可循,比如:声音中的低频能有效地掩蔽高频,但高频对低频的掩蔽作用却不大;掩蔽声与掩蔽阈成线性正比关系;掩蔽声与被掩蔽声的频率越接近,掩蔽效应越明显;掩蔽声的声压级越高,掩蔽量就越大;单耳的掩蔽效应比双耳显著,等等。

若将掩蔽声和被掩蔽声分别加于两耳,也能产生掩蔽效应,称为中枢掩蔽。另外,从听觉心理学方面来说,人具有一定的抗掩蔽性,比如,专注于某一个声源,或者有选择的聆听,就会忽略其它声音,尽管掩蔽声较强,依然可以清晰的感知到。

•哈斯效应:当声场中两个位置不同、信号相同的声音传入人耳的时间相差小于50毫秒时,人耳不能准确辨别出两个声源各自的方位。此时,人的听觉感受是:哪个声源的声音最先被听到,那么全部声音都似乎是从这个方位传来的。这种“先入为主”的听觉现象,称为哈斯效应。

在大剧场、大型露天演出等场合,为了使各个位置的观众都能听到强度基本一致的声音,往往使用多只扬声器,这时,就会出现哈斯效应,观众会感到声音是距离自己较近的音箱传来的,比如侧方或头顶,而不是从舞台方位传来的,视觉和听觉效果不统一,觉得很别扭。此时,音响工作人员和调音师就必须解决此问题。通常采用延时器,将距离较近的声源信号做延时发声处理,这样,舞台方位的主扬声器和后场距离观众较近的扬声器不同时发声,但观众听到的却是同时发声的,感觉声音依然来自于舞台方向,视觉与听觉就达到了协调统一。

哈斯效应并不完全都是麻烦和问题,也有不少有利的一面,比如:在立体声拾音时,就经常利用哈斯效应进行声像定位。

9.5 评价音质

评价音质,特别是评价设备或音乐作品的音质时,有相当大的主观性、参照性和可比性。但是,如果根本未听到过音质好的声音,特别是在较理想的声学环境中用高品质音响系统再现的声音,那么,无论如何也无法对音质进行客观和准确的评价。对声音的基本评价主要有:

好的声音频段宽,线性好,动态范围大,清晰度高,真实性强,无明显失真,音量起伏自然顺滑,频率分布合理均匀,混响等各类音频效果使用恰当适中,空间环境营造较好,声场定位准确合理,音域宽广,层次分明,明朗舒适,瞬态响应好,高频华丽圆润,低频结实有力,中频温暖饱满,整体感、立体感、亲切感较强,听起来感觉很舒服。

不好的声音则音域和频段较窄,高频或低频欠缺,声音模糊混沌,暗哑无光,响度不够,动态范围小,音色单薄发闷,干涩无力,缺少层次感、整体感和现场感,冰冷生硬,音频效果使用不当或过度,甚至严重失真和畸变,听起来很假,令人不舒服。

图9-5-1:5.1环绕立体声 音箱摆放与试听图示