开盘机音响夜话（五）——音响的主观感觉

古林庄主

音响的主观感觉

     在论坛中，我经常看见开友们在讨论心爱的开盘机、黑胶唱片、CD、MD等各种音源回放的音响质量问题，在技术层面，客观的的音响可以用动态范围、频率响应、失真度、信号噪声比等指标来进行比较分析，但是，人的主观听觉与客观的物理的声音还是有很大的差异的，

    随着声学研究的深入和技术手段的完善，科学家发现人的主观听觉与声音的物理特性是有所差异的，并由此发展出生理声学、心理声学以及音乐声学。本期夜话我想谈谈这个问题。

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    一、响度级与响度

    物理声学中的声压和声强表达了声音能量的客观参量。但是研究证明，声音信号在人的听觉系统中会被非线性“加工”。为了表达人的听觉系统对声音强弱的感受特点，需要引入听觉感受的半主观量“响度级”与主观量“响度”两个概念。这样，就把声音强弱的客观尺度与在此声音刺激下的主观感受的强弱联系起来了。

       1. 响度级“方”（Phon）：

    半主观响度级“方”有以下特点：a. 1000赫兹声音的声强值（分贝值）等于它的方值；b. 方值随声强级而变，声强级越高方值相应增大；c. 不同频率声音，其方值的增长率各不相同，当声强级较低时，方值曲线近似于听阈曲线，随着声强级的增加，方值曲线趋于平直；d. 方值是以对数表示的，只能间接地反映人对声音的主观感受，不能直接加减。

      2. 响度“宋”（Sone）：

根据心理学的研究结果，人的听觉系统不能分辨出声强值3分贝内的声音强度变化，但能够判断出声音强度成倍的变化，人们就此规定了新的主观心物量响度“宋”。主观量响度“宋”定义为：声强级为40分贝的1000赫兹标准音为1宋，即40方为1宋。

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    二、频率与音高

    人的听觉对声音频率的感觉为音调的高低，在音乐中简称 “音高”。研究证明，两个不同频率进行比较时，具有决定意义的是它们的比值，而不是它们的差值。而音高与声音频率的关系也大体上呈对数关系。

    虽然声音的频率是决定音高的主要因素，但声强对音高也起一定的作用。为了表征音高这一主观心物量，需要引入度量音高的单位美（Mel）。主观量音高的单位美（Mel）定义为：响度级为40方、频率为1000赫兹的标准音，其音高为1000美。      

    音准是音响美的重要因素, 没有合理的、好的音准 , 音响美就是不存在的。不同民族、地区传统音乐习惯对音准的影响, 也是不可忽视的。一些民族在演唱或演奏某个音时 , 偏高或偏低是常有的事。 例如竹笛上的 F, 实际上是 #F 。我国有的民族的民歌 , 也是这样，谱子上写的是 G 音，却标有向上或向下的一个箭头，表示这个音实际要比 G 音高或低些等等。

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    三、谐波与泛音

    物理声学中的谐波与泛音所指的是同一种声学现象，因为分支学科的不同，在物理声学中的“谐波”，在音乐声学中称为“泛音”。

    概括来说，通常乐器发音时，其弦或空气柱的整体振动会发出较强的音，这就是基音。同时还会在弦长或空气柱长的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6……等处发出较弱的音，这就是泛音。泛音是基音的2倍、3倍、4倍、5倍、6倍……等各次谐波，并由此构成了一个泛音列。   

    四、音色与音质

    音色是由声音的波形、泛音、音色包络等诸多要素形成的一种人的听觉主观认知，是人在后天学习养成的一种听觉下意识，是辨别各种声音来源并作出反馈的重要依据。

    音色是音乐中能直接吸引人，触动听觉感官的重要表现手段。音乐中的音色分为现实性音色和非现实虚拟音色。人声音色和器乐音色即是现实性音色，它是人们所熟知客观的音色。MIDI电子乐器的可以创造出各种非现实虚拟音色，给人以耳目一新的感觉。

    音质也叫音品，是指广播、电视、动画、音乐CD、MP3等音响产品中音频质量的客观指标和主观感受，主要指声音的信噪比、清晰度、方位感、空间感、频率均衡度、温暖度等回放效果等。

" i5 x% v8 \" R" p9 ?: S    五、频响与等响

   频率响应简称为“频响”，是指人的听觉器官或音频设备对声波中各种频率成分的反映能力。人类听觉的频率响应是不平直的，它的特点是声压级或声强级不同时人的听觉频响也不同。

    1. 听觉频响：

   人类听觉频响特征主要有以下特征：a.声压级越高，人的听觉频响会越趋平直。随着声音声压级的降低，人的听觉频响会相应变坏，其中低频尤甚；b. 低于16~20Hz的声音和高于18~20kHz的声音不论声级多高，一般人都不会听到。因此可以认为20Hz~20KHZ是人类的听觉频带，这个频段的声音称为“可闻声”，也称之为“音频”；c.不论声压级高低，人对3kHz~5kHz的声音最为敏感。

    2、等响曲线：

    人对同样强度但不同频率声音主观感觉的强弱是不同的，以频率和响度画出一个二维坐标图，当人耳听到的主观响度一致时，其曲线对应于不同频率的声压级是不相同的，这就是等响曲线。等响曲线图反映了人类听觉的频响特性。

    3. 录音棚监听声压标准

    鉴于人耳听觉频率响应的上述特征，我们在进行音频制作和缩混时，对监听声压级应加以控制。基于在85dB声压级上下时不同频率平衡的差别相对较少，通常将85 dB这个值作为监听的最佳值。一般情况下，我们在进行音乐欣赏时，音量的大小也应该在80 dB左右，音量过小可能会产生高频或低频不足的现象。

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   六、方位与空间

   人是用两个耳朵聆听声音的，对方位和空间的感觉是依靠双耳完成的，这就是“双耳效应”。人耳对声音的方位和空间大小的定位能力称为听觉定位。

    1. 方位感：

    人的听觉对声音方位的定位取决于以下三点：a.两耳听觉上的强度差；b.两耳听觉上的时间差；c.耳廓（外耳）的作用。

具体而言，双耳间的时间差和相位差是低频的水平定位的主要因素，随着频率的提高，双耳间的相位可能相同，这时声级差和音色差就成了水平定位的主要因素，人耳的纵向定位能力较差，只有水平定位能力的1/4—1/3，约在10o—20o之间。

    2. 空间感：

  除了判明声源的方向外，人耳与大脑还会相互结合去感觉声音出现的声学空间。人辨别声学空间的大小主要依靠对直达声、近次反射声、混响声的比率的感觉。

  人耳对空间大小的感觉主要取决于以下四点：a.从声源到听者间直线传播的声音因其路线短而最先到达听者，这个声音称为直达声。直达声决定了我们对声源的方向、尺寸的感觉，并且携带了声源音色的信息；b.在直达声到达之后50毫秒内到达的反射声称为近次反射声。近次反射声与直达声相比在方向上稍有不同。直达声开始到达与近次反射声开始到达之间的时间为我们提供了关于空间尺寸的信息；c.迟于直达声50毫秒以上的反射声到达听者时，经过了许多不同的表面的反射，变为来自各方向的声波流，这些密集的空间反射声称为混响声。混响衰减时间为我们提供了关于房间表面坚硬程度的信息；d.混响声与直达声之间的比例则能够告诉听者与声源之间的距离。

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    七、掩蔽效应

    掩蔽效应是指一个声音掩盖另一种声音的现象，具体可分为强度掩蔽和频率掩蔽。

    1. 强度掩蔽：

强度掩蔽是指人耳在听到强音时难以听到弱音的现象。当一个较声音强与另一个较弱声音的方向比较接近时，强度掩盖效应最为明显。

    2. 频率掩蔽：

频率掩蔽是指当一种声音的频率与另一种声音的频率比较接近时，人们会难以辨别两种声音的存在。

掩盖效应使后期混音处理中立体声声象的调整与频率均衡显得尤为重要，为使各种声音都能够清晰的听到，立体声音频制作中应精心进行声象方位设置和频率均衡。

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    八、哈斯效应

    俗话说：“先入为主”，研究证明，人的听觉对延时声的分辨能力是有限的，即当几个内容相同的声音信号相继来到听者处，听者不一定能分辨出后来到的延迟的声，人的听觉这种特有的反映称为“哈斯效应”，又称为“领先效应”，因为哈斯是第一个指出领先效应的人。

    哈斯效应（领先效应）定义为：当两个强度相等而其中一个经过延迟的声音到达聆听者耳中时，如果延迟在30ms以内，听觉上只能听到来自未延迟的声音，并不感到经延迟的声源存在。当延迟时间超过30ms而未达到50ms时，则听觉上可以识别出延迟声源的存在，但仍感到声音来自未经延迟的声源。只有当延迟时间超过 50ms以后，听觉上才感到延迟声成为一个清晰的声音存在。

   

     20世纪90年代开始，遍及中国大陆的“发烧”热及社会中的“发烧友”群体的出现，是现代社会中由音响技术与音乐欣赏而引发出的又一种社会现象，它标志着我们国家在音响领域中不断发展的技术水平和群众性音乐欣赏的高档次、高质量走向。理解了主观听觉的特点，对我们发烧友在讨论音响时应当有所帮助，不知大家是否认可？    （完）{:4_236:}

爱乐无忧

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古林庄主

上图有些搞不定，真是抱歉！{:4_238:}

红灯记

{:4_219:}{:4_219:}{:4_219:}庄老的美文读了一遍还想再读一遍，图等您的研究生弟子们回来再让他们补吧
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qy1020

{:4_213:}{:4_213:}{:4_213:}

三皈依

赞！学习了！{:4_247:}

gj0515

红灯记 发表于 2012-2-7 16:21

                               
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! M2 B/ O" e4 P: c: w5 j庄老的美文读了一遍还想再读一遍，图等您的研究生弟子们回来再让他们补吧
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4 ?! m2 q0 E: ^9 n来报道了庄老、卢工！！{:4_201:}

红灯记

gj0515 发表于 2012-2-7 22:37

0 p' [3 Z" e6 h' L( i                               
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$ @) {' @" [, E" j& o来报道了庄老、卢工！！

' J  I. q3 \+ J; L# G! e小高，我也是刚下火车回到南宁{:4_214:}

emu4xt

刚下火车回到家，就赶紧上来看看。庄主，我觉有必要回头去拆你电脑的硬盘{:4_211:}！当然是没这个胆子啦！{:4_234:}

红灯记

emu4xt 发表于 2012-2-8 19:21

7 A/ x1 U5 V% y6 K2 O' U                               
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刚下火车回到家，就赶紧上来看看。庄主，我觉有必要回头去拆你电脑的硬盘！当然是没这个胆子啦！{ ...

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拉斐尔

emu4xt 发表于 2012-2-8 19:21

                               
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3 b% |, w# \8 }& i9 G) t1 {( D0 h刚下火车回到家，就赶紧上来看看。庄主，我觉有必要回头去拆你电脑的硬盘！当然是没这个胆子啦！{ ...

0 J9 o5 d: E: W5 N: s你还有不敢的啊

roccage

讲的很全面啊…需细细的研究呢

智遇

专业知识很强，学习了，谢谢楼主！{:4_214:}