我们如何感知声音 Part 1 — 听感的生理原理1

在制造业快速发展的时代，声音并没有引起我们的重视。直到制造业到达瓶颈，人，作为科技和制造的发起者及最终受益者，才被考虑进来。以人为本，人的主观感受和舒适性逐渐得以被重视，并且逐渐扩大市场影响力。

心理声学 (Psychoacoustics)，来源于Psychological Acoustics，这一古老又充满活力的学科，作为声学分支最早源于人们对音乐和乐器的理性探索。早期的研究，在理论方面没有大的突破，直到19世纪，心理声学才作为一门学科兴起。正如心理声学这四个字所涵盖的两个词源，它的形成也是从两方面：心理学和声学。

声学作为多领域交叉学科，从最初在音乐中的应用，到近代被广泛应用到电子电器，海洋，建筑，环境，汽车铁路航空，医学，地震，语音交互，早已经从物理学的一个分支，发展成了与现实生活密不可分的一门重要学科。

声学研究的最终目的，是为了人的听觉感官。由于人耳听觉系统复杂，人类迄今为止对它的机理和听觉特性的某些问题总是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仅限于在心理声学和语言声学内进行。

人耳对不同强度和不同频率声音的一定听觉范围称为声域。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、音度、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是的任何复杂的声音，故又称为声音“三要素”；而对于多种音源场合的人的耳掩蔽效应等特性尤为重要，这也是心理声学的基础。

理论基础

声学发展中不可忽略的两大人物亥姆霍兹和瑞利为声学提供了理论基础。

亥姆霍兹用了傅里叶的理论，提出人的内耳不同部位的共振，是人感知音高不同的决定因素。瑞利建立了声学的数学理论基础。并且提出了双耳听觉是人能定位声源的原因。

在可闻声范围内，人耳对于所有频率的响应是不均等的。我们的听觉灵敏度在危险信号和语言的频段灵敏度较高，而在其它频段灵敏度较低。确切的说人耳对于中频和高频的灵敏度较高，对于低频和超高频的灵敏度较低。

在可闻声曲线中可以看出，人耳灵敏度最好的范围在2-4KHz，2KHz以下和4KHz以上的灵敏度大幅降低。尤其在低频段灵敏度降低的格外明显。这也许是人类自我进化的选择，毕竟在低频段也有很高的灵敏度，我们会被自己身体内部运转的声音所困扰。随着年龄增长感知灵敏度也会有所降低。

实验基础

前面向大家简单介绍了解声学理论基础。这里我们从心理学的实验和物理基础出发，以享誉盛名的贝尔实验室在1933年提出的等响曲线，和大家共同学习。

等响曲线能够表示响度随频率变化。等响曲线的网格背景是客观声音，曲线则是听觉对客观声音的反应。以上图—1KHz，20dB的正弦波为例，现将频率调整到100Hz，这是在声压级一样的情况下，100Hz曲线落在听阈门限以下。由此，我们不难发现，频率会影响响度。

生活中影视声音制作就有考虑到这点，后期会增加额外低频通道，对重低音信号的强度增强，以此来适应这种心理声学效应。

我们在换个角度，以上图—声压级为90dB，1KHz信号作为参考。20Hz信号需要120dB的声压级才能达到相同响度。受等响曲线低频感知特性的影响，产生了响度效应。

以影视作品后期制作为例，在录制现场为确保预留环境声的同时让对白更清晰，会在对白出现时，将音乐声相对降低。后期回放制作时，通常会增加低音，来解决音乐在对白下变得单薄的问题。

结束语

好了，本期以心理声学的理论，实验基础为大家简单介绍了解听感的生理原理。下一期，我们为大家介绍听觉临界频带及掩蔽效应，敬请期待。

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备注：本期参考网络。