乐音感知系列(六)现代理论及其它因素
之前我们介绍了音高感知的部位学说和时间论，本期介绍现代理论及其它影响音高感知的因素。
心理声学研究在历史上倾向于用部位学说和时间论来解释人类的音高感知能力，然而没有任何一个理论能够单独解释所有音高感知现象。
声音进入人耳后，基底膜上每个受到刺 激的部位会向神经中枢及大脑既传递受到刺 激部位的信息（频率分析），又传递有关刺 激特性的信息（时间分析）。也就是说，不管是部位分析还是时间分析，它们的输出在听觉神经的传输和处理过程中都用到了彼此。
上图为复音的音高感知模型，它提取了部位学说和时间论两者的优点。声压波形经过外耳和中耳传输后被改变，然后部位机理将分析频谱成分，它的作用可以用一个滤波器组来等效。基底膜上与特定频率成分相对应的部位发生振动后转化为神经电脉冲，放电方式以锁相原理为基础，但不一定每个周期都放电。后者对应于图中右侧的图示。神经放电发生在特定部位的事实为音高感知的部位学说奠定了基础。神经冲动的时间间隔被听觉系统分析后，得到一些共同的时间间隔，这些时间间隔接近于基频的周期及其倍数，但主要集中在（1/f0）上，这是音高感知时间论的基础。听觉根据上述分析的结果判断声音的音高。
音高的感知主要受到基频f0的影响，这说明为什么音符的音高通常与f0有直接的关系，如规定A4以基频440Hz作为音高参考标准。基频大小的测评成为音高感知的部位学说和时间论的基础。从某个音程中音高的变化，可以确定相关音符的基频是否处在合适的比例关系，以便为音高感知（主观的）及音程感知提供主要的声学（客观的）依据。另一方面，如果保持基频不变，当改变声音的强度和持续时间时，音高感觉也会发生变化。
上述影响音高感知的因素十分微妙的。可以总结如下。
1、当保持基频f0不变时，如果正弦波的强度在40~90dBSPL之间变化，所有除1~2KHz以外的基频的音高感知会随之变化。当基频大于2kHz时，音高感知随着强度的增大而变高；当基频小于1kHz时，音高感知随着强度的增大而变低。
在上图中，音高的最小可觉差JND以60dBSPL时的值为参考值，比较了不同频率和强度的正弦波的音高变化关系。可见，正弦波的音高感知符合此规律的。
2、在音乐中一般很少有单独的正弦波，而复音音高受强度影响的研究较少。可参考的大致有两条：(1) 在一个混响效果显著的房间里听管风琴响度很大的结尾和 弦时，随着声压级逐渐减小音高反而变高；(2) 在基频f0保持不变时，随着波形幅度变化速率的变化，声音的音高会随之偏移，这种现象在使用打击乐器时应该考虑到。
3、声音的持续时间对音高感知的影响不是一个简单关系，但是，这种关系可以用下图表示出来。
图中给出了基频f0为特定值时能在听觉产生音高感的最小周期数目。较短持续时间的声音可能被感知具有一定音高，而不会感觉不到音高，但是，当声音持续时间一旦低于图中最小周期数时，听音者判断音高的准确性会变差。
最后，还需要简要说明的是音高感知的“重复音高(repetition pitch)”的现象，尤其在现在电子合成器和演播室技术发展日新月异的年代，重放这种声音变得十分容易。
如果信号源为非周期的噪声性信号(如瀑布声、白噪声)，将这些信号加延时后叠加到原信号上，然后重放给听音者听，大多数听音者会感觉到“重复音高”的存在，但并非所有听音者都能感觉到。如果改变延时的大小，音高的感知也会发生变化，感知的音高就等于以延时为周期的基频后的音高。能够产生“重复音高”现象的延时大约在1~10ms(这个值因人而异)，对应于基频为100~ 1000Hz的音高。借助于现代电子设备，用这种效果对声音进行音调处理是完全可能的。
至此，我们分4期介绍了音高感知的理论。从下一期开始，我们会介绍乐音的听音，主要包括谐波及和声的发展、音程的听感。
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