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声音三要素

2019-07-03 15:06:00

声源发出声音后,在空气中传播传至人耳。 人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。例如人耳感知的声压级范围为在0dB-140dB,频率范围为20Hz-20KHz。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、音色三个特征,称为声音“三要素”。


一、响度

响度,又称声强或音量,人耳感觉判断的声音强弱,即声音响亮的程度,是一个主观感觉量。响度不等同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,单位为口方(phon)。由于人耳对于不同音高的声音敏感度不同,声压级的值一般不等于响度级的值,响度,响度的大小取决于声压、音高、音色等条件。下图是等响曲线图,可以直观感受响度与频率及声压级的关系。


等响度曲线图

等响度曲线图


二、高音

音高也称音调,表示人耳对声音调子高低的主观感受。客观上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Hz表示。人耳对频率的感觉范围为20Hz-20KHz,两个不同频率的声波进行比较时,起决定意义的是两者的比值而非两者的差值。实验证明,当声音的声压级不变而频率提高一倍时,听起来音高也提高一倍。在声音信号频谱分析一般不需要对每个频率成分进行具体分析,因此可以把20Hz到20KHz的声频范围分为几个段落,每个频带成为一个频程,频程的划分采用恒定带宽比,即保持频带的上、下限之比为一常数。若每一频带的上限频率比下限频率高一倍,即频率之比为2,这样划分的每一个频程称1倍频程,简称倍频程。若将一个倍频程划分为3个频程,称这种频程为1/3倍频程。每频程的上限与下限频率的几何平均值称为该频程的中心频率。


三、音色

音色又称音品,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。每个基音都有固有的频率和不同响度的泛音,借此可以区别其它具有相同响度和音调的声音。声音波形各次谐波的比例和随时间的衰减大小决定了各种声源的音色特征,其包络是每个周期波峰间的连线,包络的陡缓影响声音强度的瞬态特性。


人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和音色的功能,以此三个特征可以分辨声音,由此也可以了解,人耳的听觉特性并非线性。