實(shí)驗(yàn)心理學(xué)

1、第七章 聽覺,第一節(jié) 聽覺刺激一、聲波的特征,視覺和聽覺比較,二、聲波的測(cè)量,評(píng)價(jià)值的測(cè)量：響度和響度級(jí)，感覺噪音級(jí)，清晰度指標(biāo)，語言干擾級(jí)，噪音評(píng)價(jià)數(shù)。聲源的測(cè)量：頻譜的時(shí)間變化，聲功率，指向性，效率，共振峰的跟蹤，頻譜特征和比較，平均和積分，求極大譜，幅值分布，相關(guān)性。音質(zhì)的測(cè)量：混響時(shí)間，隔音量。吸音量。其他的測(cè)量：計(jì)權(quán)聲級(jí)等。,第二節(jié) 聽覺現(xiàn)象,一、聽覺感受性：聲音要達(dá)到一定的聲級(jí)才能被聽到，這種最小可聽聲級(jí)稱為聽

2、覺的絕對(duì)閾限，是聽覺絕對(duì)感受性的的表征量；按測(cè)驗(yàn)方法和條件不同，聽閾可分為最小可聽聲壓（minimum audible pressure, MAP）（耳機(jī)）和最小可聽聲場（minimum audible field, MAF）（自由聲場）。,,人耳對(duì)聲音的某一參變量變化的最小可覺差被稱為聽覺的差別閾限，是聽覺差別感受性的表征量。強(qiáng)度：噪音和純音的辨別不同，噪音的差別閾限符合韋伯定律，純音的差別閾限不符合韋伯定律。頻率：頻率的差別閾值是頻

3、率和強(qiáng)度兩者的函數(shù)，隨頻率的升高而變大；差別閾值在1000赫茲以上變化特別顯著，隨聲級(jí)的提高而變小。最小的差別閾值（1赫茲）出現(xiàn)在低頻和較高聲級(jí)的條件下。時(shí)間：聽覺的敏銳度，人耳對(duì)時(shí)間的分辯可短到2ms，且和聲音的頻率和強(qiáng)度無關(guān)。時(shí)間差別閾限隨聲長的變短而變小。,二、音高,（一）音高量表感覺比例法（分段法）制作音高量表：①選取標(biāo)準(zhǔn)刺激頻率為125~12000赫茲之間的樂音共10個(gè)頻率。②調(diào)節(jié)變異刺激的頻率，使其為標(biāo)準(zhǔn)刺激的一半，畫出減

4、半圖。③規(guī)定1000赫茲40分貝的樂音的音高為1000美（Mel）。④以美為縱坐標(biāo)，以頻率為橫坐標(biāo)即可得到音高量表。,（二）音高和音強(qiáng)的關(guān)系,等高曲線的制作：①選定五種頻率的樂音如200、500、2000、5000、10000赫茲等；確定每個(gè)頻率的5種強(qiáng)度如A、B、C、D、E，各頻率的5種強(qiáng)度不盡相同，但5種強(qiáng)度都應(yīng)在該頻率的響度絕對(duì)閾限以上。從最低強(qiáng)度開始，依次增加到所需的最大強(qiáng)度為止。②如200赫茲的樂音，呈現(xiàn)A強(qiáng)度5s，間隔3s后

5、再呈現(xiàn)B強(qiáng)度樂音2s。如果覺得第二個(gè)樂音比第一個(gè)樂音低，就增加第二樂音的頻率，直到覺得兩個(gè)樂音音高相等為止，記下此時(shí)第二個(gè)樂音的頻率。③分別計(jì)算各頻率樂音兩次反應(yīng)的平均值，計(jì)算這個(gè)平均值與標(biāo)準(zhǔn)聲音頻率的差別的百分?jǐn)?shù)，如 ④以強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，以頻率改變的百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，畫出的曲線極為等高曲線。,等高曲線,當(dāng)聲音刺激低于1000Hz時(shí)，音高隨強(qiáng)度的增加而減弱；當(dāng)聲音

6、刺激高于3000Hz時(shí)，音高知覺隨聲強(qiáng)的增加而增加；當(dāng)聲音刺激在1000~3000Hz之間時(shí)，音高知覺的變化與刺激強(qiáng)度的變化同步。許多音樂的聲音刺激是在1000美音高知覺以下的，即1000Hz以下，且隨著強(qiáng)度的減弱，音高才是增加的。,equal pitch contour,三、響度,（一）響度量表分段法制作響度量表的方法：①選定幾個(gè)強(qiáng)度的樂音作為標(biāo)準(zhǔn)刺激。②給被試一個(gè)具有某種響度的固定的樂音，讓其調(diào)整另一個(gè)樂音，直到后者的響度是前者

7、的一半為止，并記錄下此時(shí)的強(qiáng)度。繪出減半圖。③規(guī)定1000赫茲40分貝的樂音的響度為1宋。④以宋為縱坐標(biāo)，以強(qiáng)度（分貝）為橫坐標(biāo)，畫出的曲線即為響度量表。特點(diǎn)：在低強(qiáng)度時(shí)，強(qiáng)度增加很多才能是響度有所增加。在高強(qiáng)度時(shí)，強(qiáng)度增加很少就使響度增加很大。,（二）聲強(qiáng)的差別閾限,各種頻率的聲音在不同的感覺水平時(shí)的強(qiáng)度差別閾限,（三）響度與頻率的關(guān)系,equal-loudness contour,等響曲線的制作：①測(cè)量并計(jì)算出被試對(duì)1000Hz樂

8、音的響度絕對(duì)閾限，依次為0方，再分別確定20，40，60，80方的音強(qiáng)。②測(cè)量響度水平為0方時(shí)下列各頻率樂音的絕對(duì)閾限：20，100，500，1000，5000，10000Hz。③測(cè)量響度水平為20方時(shí)各頻率樂音與1000Hz樂音同樣響的音強(qiáng)。如先呈現(xiàn)1000Hz樂音5s，間隔2s后呈現(xiàn)500Hz樂音，連續(xù)增加其強(qiáng)度，直到覺得二者響度相同為止。④分表測(cè)量40，60，80方時(shí)各頻率樂音與1000Hz同樣響的音強(qiáng)。⑤以頻率為橫坐標(biāo)，以音強(qiáng)為

9、縱坐標(biāo)，即可畫出五種相度水平的等響曲線。,,從等響曲線上可以看出,①響度級(jí)受聲強(qiáng)的制約，它隨聲強(qiáng)而改變，聲強(qiáng)提高，響度級(jí)也相應(yīng)增加。②聲強(qiáng)不是制約響度的唯一因素，聲音的強(qiáng)度盡管相同，但如果頻率不同，它們的響度級(jí)也不同即響度不同。③不同頻率的聲音有不同的響度級(jí)增長率。當(dāng)響度級(jí)不大時(shí)，等響曲線形狀近似于聽覺閾限的曲線；當(dāng)響度級(jí)越高時(shí)，曲線變得平直。在低響度水平，聽覺器官大大消弱了高頻和低頻音的相對(duì)響度——高保真放大技術(shù)響度控制的基礎(chǔ)，當(dāng)

10、音樂信號(hào)值較低時(shí)，響度補(bǔ)償裝置不僅應(yīng)增大高頻，同時(shí)也應(yīng)增大低頻的強(qiáng)度。,在等響曲線圖中，每條曲線上的各點(diǎn)，雖然代表不同頻率和聲壓級(jí)的聲音，但是人耳主觀感覺到的聲音響度卻是一樣的，即響度級(jí)是相等的，所以稱為等響曲線。由等響曲線可知：（1)最下面的曲線（虛線）表示聽力閾值（hearing threshold），稱為零響度級(jí)線。痛閾線是120方響度級(jí)線。對(duì)應(yīng)每個(gè)頻率都有各自的聞閾聲壓級(jí)與痛閾聲壓級(jí)。在聞閾曲線與痛閾曲線之間是人耳所能聽到的全

11、部聲音。（2)人耳對(duì)低頻聲較遲鈍，頻率很低時(shí)，即使有較高的聲壓級(jí)也不一定能聽到。（3)聲壓級(jí)愈小和頻率愈低的聲音，其聲壓級(jí)與響度級(jí)之值相差也愈大。（4)人耳對(duì)高頻聲較敏感，特別是對(duì)于2000~5000Hz頻率范圍的聲音尤為敏感。正由于這種原因，在噪聲控制中，應(yīng)當(dāng)首先將中、高頻的刺耳聲降低。響度與響度級(jí)是一一對(duì)應(yīng)的，規(guī)定響度級(jí)為40方時(shí)響度為1宋，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出每當(dāng)響度級(jí)增加10方則響度增加一倍，如50方時(shí)為2宋，60方時(shí)為4宋，等等

12、,（四）響度的時(shí)間總和,四、聽覺疲勞和適應(yīng),（一）聽覺疲勞（auditory fatigue）聽覺疲勞的指標(biāo)———暫時(shí)閾移（temporary-threshold shift）影響暫時(shí)閾移的因素：①恢復(fù)區(qū)間②疲勞聲的強(qiáng)度③疲勞的作用時(shí)間④測(cè)試聲的頻率,（二）聽覺適應(yīng)（auditory adaptation）,聽覺適應(yīng)的特點(diǎn)在于它是一個(gè)平衡過程。在感覺上的表現(xiàn)是聲音的響度在最初的幾分鐘有所下降隨后保持穩(wěn)定。在測(cè)定程序上，聽覺

13、適應(yīng)和聽覺疲勞不同：聽覺疲勞是測(cè)定聲音的閾值→聽一段時(shí)間的疲勞聲→再測(cè)定閾值。測(cè)定聽覺適應(yīng)時(shí)，適應(yīng)聲必須同時(shí)作用。,五、聽覺掩蔽（auditory masking）現(xiàn)象,聽覺掩蔽：是指一個(gè)聲音的聽覺由于另一個(gè)聲音的影響而減弱的現(xiàn)象。一個(gè)聲音被掩蔽時(shí)，其聽覺絕對(duì)閾限就會(huì)增長。掩蔽作用的大小用被掩蔽音的絕對(duì)閾限的增量來度量。假設(shè)對(duì)聲音A的閾值確定為40分貝，同時(shí)又聽見聲音B，由于B的影響而使A的閾值提高到52分貝，即比原來的閾值聲壓要提高

14、12分貝才能聽到。B稱作掩蔽聲，A稱作被掩蔽聲（測(cè)試信號(hào)或探測(cè)信號(hào)），52分貝稱為掩蔽閾限，12分貝稱為掩蔽量，也稱作B的有效級(jí)。,（一）純音掩蔽,①最大的掩蔽出現(xiàn)在掩蔽聲頻率的附近。②掩蔽量隨掩蔽聲的增強(qiáng)而加大。③掩蔽曲線的形狀決定于掩蔽聲的強(qiáng)度和頻率。④低頻聲的掩蔽范圍大于高頻聲的掩蔽范圍。,掩蔽音與被掩蔽音頻率大體接近時(shí)才會(huì)產(chǎn)生掩蔽作用，即把包含著幾乎幅度均勻的寬頻帶的頻率作為一種掩蔽噪音時(shí)，對(duì)于一個(gè)純音信號(hào)的掩蔽作用是有噪音中在

15、頻率上接近純音的成分造成的→臨界頻帶（critical band）：是指有效的掩蔽特殊測(cè)試音調(diào)（被掩蔽音）的掩蔽量最小頻帶寬度。在信號(hào)頻率每一側(cè)的一定頻率界限（臨界頻帶）之內(nèi)的成分起著掩蔽作用，而在此之外的頻率成分不起掩蔽作用。,（二）噪音掩蔽,（三）噪音與純音對(duì)語言的掩蔽,低頻純音比高頻純音對(duì)言語聲的掩蔽作用大；強(qiáng)度大的正弦波頻率在300赫茲時(shí)產(chǎn)生最大掩蔽作用；而弱的正弦波頻率在500赫茲時(shí)的掩蔽作用最大。由脈形脈沖和方波組成的復(fù)雜音

16、由于包含許多倍音，因而能在鼻唇音更的的強(qiáng)度下掩蔽言語聲的全部頻率范圍。,噪音對(duì)言語聲的掩蔽比較復(fù)雜，就白噪音來說，強(qiáng)度越大掩蔽作用越大。頻帶低于1000Hz的噪音強(qiáng)度較大時(shí)，掩蔽作用較大。頻帶高于1000Hz的噪音強(qiáng)度較小時(shí)，掩蔽作用較大。,（四）雙耳掩蔽級(jí)差（masking level difference，MLD）,a圖可聽度很差，只有把信號(hào)提高到掩蔽閾值L0時(shí)才能聽到，有一個(gè)高的掩蔽閾值，b圖可聽度提高，要是信號(hào)再度被掩蔽，其掩蔽

17、閾值需降低到Lπ。前后兩掩蔽閾值之差稱為掩蔽級(jí)差。,關(guān)于MLD的一些研究事實(shí),①M(fèi)LD的最大效果發(fā)生在低頻帶。1500Hz以上的頻率帶才有2~3分貝的效果。這也是聲音定位中能做到的兩耳相位比較的最高頻率。因此，MLD可能至少部分地依賴將刺激的時(shí)間信號(hào)傳導(dǎo)到某高級(jí)神經(jīng)中樞，讓它來比較來自兩耳的時(shí)間信息。②對(duì)寬帶掩蔽聲，并不是全部頻率成分都有效。和正常的掩蔽一樣，只有一信號(hào)為中心的臨界頻帶以內(nèi)的成分才有掩蔽效果。③產(chǎn)生MLD的條件不限于改進(jìn)

18、純音的可聽度，也可以提過言語可懂度和降低頻率的差別閾。④MLD也能在前、后掩蔽中出現(xiàn)，甚至在信號(hào)和掩蔽聲之間長40毫秒的無聲間隙，也能產(chǎn)生4~5分貝的MLD。,第三節(jié) 空間聽覺定位,聽覺定位（auditory localization）是指利用聽覺器官判斷發(fā)聲體的空間方位。單、雙眼和單、雙耳定位能力比較,一、聽覺空間定位線索,對(duì)于聲源的方向判斷，主要有三種雙耳線索：強(qiáng)度差時(shí)間差周相差,（一）雙耳強(qiáng)度差,當(dāng)雙耳離聲源的距離不同時(shí)，

19、會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度上的差異。聲源很少發(fā)自人體的正中面，這樣它與雙耳的距離之差就產(chǎn)生雙耳聲強(qiáng)差（intensity difference of the two ears）。向頭部投影一個(gè)聲影 （sound shadow）（類似于光的影子），與聲源方向相反的一耳處在聲影之中，從側(cè)面來的聲音必須繞過頭部才能到達(dá)另一耳，在聲音到達(dá)之前，許多聲波已被頭部與其周圍物體吸收，因此到達(dá)另一耳的聲音強(qiáng)度相對(duì)比較弱。,水平面上不同方位聲源所引起的雙耳強(qiáng)度差,（二）

20、雙耳時(shí)間差,雙耳時(shí)間差是辨別聲音方向的重要線索。人體頭部近似球形，兩耳間的半圓周約為27．6厘米,聲音到達(dá)兩耳的時(shí)差的最大值(即與人體正中面成90時(shí)）約為o. 5毫秒，假如聲源位于正中面上(如正前方，正后方)，聲波同時(shí)到達(dá)兩耳，時(shí)差為零，其他情況則介于零和極大值之間，聽分析器正是利用這時(shí)間上的差別，來確定聲源的方位。,（三）雙耳周相差,如果聲源不在正中面上，不僅會(huì)產(chǎn)生雙耳強(qiáng)度差和雙耳時(shí)間差，而且還會(huì)出現(xiàn)雙耳周相差（phase diff

21、erence of the two ears）。這是因?yàn)槁暡ㄊ怯梢幌盗械恼龎汉拓?fù)壓組成的，因此任何瞬間，最大的正壓到達(dá)兩耳的時(shí)間不同，聲調(diào)在兩耳可能產(chǎn)生周相差。,（四）立體聲聽覺,立體聲聽覺是利用雙耳強(qiáng)度、時(shí)間差異的原理產(chǎn)生的。立體聲廣播和立體聲電影等乃是采用特定的技術(shù)建立聽覺透視的錯(cuò)覺效果。這種特定的技術(shù)主要有下列三種：雙耳記錄法、立體聲記錄以及半立體聲記錄。立體聲效果，就是充分利用雙耳決定聲源的位置 。,影視中的“聽覺透視”,影