声学漫谈：听觉的分辨力

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声学漫谈：听觉的分辨力

( |" k8 U! y' T听觉对于不同频率、不同声压级的信号，其分辨能力是不同的。当这些信号连续或者不连续变化的时候，分辨阈又有所不同。
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一、 声压级变化的分辨阈

: F# g% z" p* O0 S声压级变化存在两个形式：连续变化，可以用调幅波做为测试信号，进行分辨阈的测量；对于非连续变化的情况，可以用两个不同声压级测试信号之间有短暂的时间间隔来进行测试。
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1、 声压级连续变化

6 b: Y8 k7 a: `/ V% ~对于声压级连续变化的信号，声压级变化的分辨阈与声压级大小有关。当声压级较小的时候，分辨阈较大；当声压级逐渐增大的时候，分辨阈会逐渐减小。
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不同的声压级的声音，其声压级变化的分辨阈随频率变化的特性如下图所示。


6 _! W9 Y  a3 T+ l可以看到，当声压级在50dB以上的时候，人耳能够分辨的最小声压级变化大约为1dB；当声压级小于40dB的时候，声压级变化需要达到1dB~3dB才能察觉出来。
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3 c7 }" \# x4 @( ~* F' e& b; X( U由此可见，人们对于声音强弱变化的察觉能力是有限的，相当多的人对同一个声音信号在其声音强弱变化的察觉能力是有限的。相当多的人对同一个声音信号在其声压级突然变大或者变小量小于3dB时是察觉不出来的，只有那些经过专门训练的音乐工作者和录音师才能察觉出1dB~2dB的声压级突变。所以，在声频工程中常以3dB这个数值作为某些特性指标，比如频率特性不均匀度的上限。而高质量的声频设备，则常用1dB~2dB这个数值来衡量其质量。

/ `' Z1 c6 B8 X) N5 y! F不同频率的纯音，当其声压级变化的时候，其分辨阈也不同，变化特性如下图所示。
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3 b$ [. X6 h' W0 ?# o可见，对于纯音信号，声压级较小的时候，分辨阈比较大，可以达到3dB~7dB；当声压级较大的时候，分辨阈可以达到0.5dB。根据实际应用的情况，在输出功率0.8W@8Ω的时候，用声级计测试固定音源（比如较常用的《飞舞》《爱情真伟大》等，喇叭和探头距离10cm）可以测得的连续声压级约85dB。所以，现在的很多D类/G类功放，进行自动增益调节的时候，会把每一次的压缩步进调整0.5dB~1dB左右。

0 k! r' ], V, [+ N% Y2、 声压级不连续变化
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% y0 Z$ \0 Z, ^5 I声压级不连续变化的时候，听觉对于两个不同的声压级声音的分辨阈要小于声压级连续变化的情况。下图反映的是1KHz纯音在连续和非连续的情况下的分辨阈的对比曲线。可以看到，连续变化的分辨阈基本上是非连续变化分辨阈的2.5倍左右。
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" I, e  b- a- ?& I  f, V二、 频率变化的分辨阈


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1、 频率连续变化

频率变化也有连续和非连续两种方式。在进行非连续频率分辨阈的测量时，选用听觉较敏感的4Hz调制频率。下图显示的是响度级为60方，调制频率为4Hz时，频率分辨阈随频率变化的特性。在频率低于500Hz的时候，分辨阈基本保持在3.6Hz。当频率高于500Hz时，频率分辨阈几乎随着频率成正比例增大，比例系数为0.007。



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" ]9 G2 J& U7 N8 r7 j, P! J- e" M2、 频率非连续变化
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频率非连续变化的时候，分辨阈分布曲线与频率连续变化的曲线类似。只是频率非连续变化的分辨阈小，约是连续分辨阈的0.33倍。即频率小于500Hz时，分辨阈为1Hz左右；频率大于500Hz时，分辨阈随频率正比例增大，比例系数约0.002。