第二章 人耳听觉特性..

人耳的听觉特征1、振动产生声波，声波传播至耳，耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。

声音的传播过程（自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。

当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。

2、声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理、心理活动。

①构成人耳听觉特性的要素构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色⑴响度：是人耳对声音强弱的感觉程度。

它首先决定于声音的振幅，其次是频率。

声学中把描述响度、振幅、频率之间的关系曲线叫等响度曲线。

单位：分贝（dB）与振幅的关系：a、声压级越高，人耳感觉声音响度越大b、人耳的声压范围是：0——120 dB与频率的关系：a、4—5KHz附近的声音最响，因外耳道与其产生共鸣b、低声压时，低频区的音响度大于高频音的响度c、常见声源的声压级dBλ窃窃私语：20——35女高音：35——105 男λ高音：40——95λ小提琴：40——100 交响乐：80 dB小鼓：55——105 打雷：120λ dBλ教师讲话：50——60 飞机起飞（3m处）：140 dB⑵音调（音高）：是人耳对声音高低的感觉，其变化主要取决于声音频率的对数值，其次是取决于声音的振幅。

频率越高，人耳感觉的音调随之升高，频率增加一倍，声学中称之增加一个“倍频程”，音乐上叫“提高一个八度”。

音调单位：美（mei）音调与频率的关系：a、人耳听觉的频率范围：20Hz——20KHz，其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言的频率范围范围是100——10 KHz音乐的频率范围是50——15 KHz音调与声压（振幅）的关系：a、1K——2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降⑶音色（音品）：指声音的音调和响度以外的音质差异。

声学和扬声器基础知识教学⼤纲声学和扬声器基础知识教学⼤纲⼀、要求:掌握⾳频声学的基础理论和电\磁\机械学中与喇叭有关的基本知识,了解扬声器测试的要求和T/S参数的计算的原理和⽅法.⼆、⽂化基础要求:⾼中三、内容与学时安排：第⼀章⾳频声学基础1.1 声波的产⽣1.2 描述声学的物理量1.3 声级,分贝及运算1.4 声波的传播特征第⼆章⼈⽿听觉特征2.1 响度与频响曲线2.2 ⾳调与倍频⾳程2.3 ⾳⾊2.4 波的分解,付⽒解析法2.5 失真与失真察觉2.6 哈斯效应2.7 屏蔽效应第三章电、磁、机械振动基础3.1 电学基础知识3.2 磁场与电磁感应3.3 交流电路中的电容3.4 交流电路中的电感3.5 复阻抗3.6 谐振电路3.7 机械振动3.8 电机类⽐第四章扬声器结构与参数测试4.1 喇叭结构,名称(磁场,间隙,短路环,⾳圈,锥盒,指向性,防尘帽,⾳架,弹波,边,磁流液)4.2 Thiele和Small参数测试类⽐电路图4.3 扬声器阻抗曲线及其物理解释4.4 阻抗测试4.5 质量测试4.6 BL测试,⼒顺测试4.7 品质因素Q的计算4.8 等效容积 Vas 的计算4.9 效率与灵敏度的测试4.10 扬声器基本参数及T/S参数汇总4.11 基于PC的扬声器测试信号,相位,clio, Sound check,Klippel, LMS.第五章⾳箱,分频器的设计计算5.1 ⾳箱的设计5.2 ⽆限平板上的喇叭负载5.3封闭⾳箱中的喇叭5.4 填充物的作⽤5.5 倒相⾳箱的设计和计算5.6分频器的种类与计算第⼀章⾳频声学的基础1.1波动和声波1.1.1波动的数学描述振动产⽣波，如绳⼦的振动能量以波的形式传播。

常⽤绳⼦多点的位移来描述绳⼦波的传动，⼀个波动可⽤正弦函数来表⽰。

正弦函数：y = A sinA为最⼤振辐（m）为⾓度(相位⾓)。

在x-y 坐标系⾥，若x代表⾓度，y代表振幅，画出的波形图叫正弦曲线。

人耳得听觉特征1、振动产生声波,声波传播至耳,耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢,形成声音得存在感觉。

声音得传播过程(自然状态):当一个物体受外力作用时,产生一个往复得弹性振动,这样就产生了声波,经过介质(物体、空间或水)向四面八方传播。

当人耳接受声波得振动,通过听觉神经传达给大脑。

2、声音得产生就是物理现象,人对声音得感觉就是生理、心理活动。

①构成人耳听觉特性得要素构成声音产生与存在得客观因素就是:振幅、频率、谐波构成人耳对声音得听觉特性得要素就是:响度、音调、音色⑴响度:就是人耳对声音强弱得感觉程度。

它首先决定于声音得振幅,其次就是频率。

声学中把描述响度、振幅、频率之间得关系曲线叫等响度曲线。

单位:分贝(dB)与振幅得关系:a、声压级越高,人耳感觉声音响度越大b、人耳得声压范围就是:0——120 dB 与频率得关系:a、4—5KHz附近得声音最响,因外耳道与其产生共鸣b、低声压时,低频区得音响度大于高频音得响度c、常见声源得声压级dBλ窃窃私语:20——35女高音:35——105 男λ高音:40——95λ小提琴:40——100 交响乐:80 dB小鼓:55——105 打雷:120λ dBλ教师讲话:50——60 飞机起飞(3m处):140 dB⑵音调(音高):就是人耳对声音高低得感觉,其变化主要取决于声音频率得对数值,其次就是取决于声音得振幅。

频率越高,人耳感觉得音调随之升高,频率增加一倍,声学中称之增加一个“倍频程”,音乐上叫“提高一个八度”。

音调单位:美(mei)音调与频率得关系:a、人耳听觉得频率范围:20Hz——20KHz,其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言得频率范围范围就是100——10 KHz音乐得频率范围就是50——15 KHz音调与声压(振幅)得关系:a、1K——2 KHz 以上得高音区,声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下得声音,声压增大,感觉声音低沉,音调下降⑶音色(音品):指声音得音调与响度以外得音质差异。

语音信号处理Speech Signal Processing长春工业大学图像工程研究所 史东承教授dcshi@ 2010.8第二章 语音信号的产生、特征 与人耳的听觉特性§2.1 语音信号的产生鼻腔 软腭 口腔 鼻子嘴巴气管 声带人类发音器官示意图发音器官：产生语音的器官1)肺和气管：能源与能量传输； 2)咽喉：振动源，包括声带和声门； 3)声道（声门到嘴唇的呼气通道）：谐振腔 (包括口腔、鼻腔等)； 4)其他发音器官：包括嘴唇、齿、舌、面颊 等，使谐振腔改变形状。

1发音机理• 喉位于气管的上端，实际 上是气管末端一圈软骨构 成的一个框架，前方稍高 处的软骨称为甲状软骨， 前后方环成一圈的称为喉 部环形软骨，喉中两片肌 肉称为声带，声带之间的 空隙为声门。

• 当声带张开时，声门打 开，空气可自由呼出，正 常呼吸就处于这种情况； 当声带闭合，声门关闭。

当说话时，声带在软骨的作用下相互靠 近但不完全闭合，声门变成一条窄缝，当气 流通过窄缝时压力减小，外界压力大，从而 两片声带完全闭合使得气流不能通过，当气 声带靠拢 流阻断时压力恢复正常，推开两片声带，声 门再次打开，气流再次流过。

声带的开启和闭合称 为振动。

这一振动过程周 而复始，形成了一串周期 性脉冲气流送入声道。

这 个过程发出的音称为浊音。

如汉语发音的[a]、[i]、 [u]和[o]等。

Tp 基音周期男声发音“我的语音”的时域波形和语谱图2第二章 语音信号的产生、特征 与人耳的听觉特性§2.2 语音信号的分类 声学语音学，根据激励方式划分：（1）浊音(Voiced Speech)，又称为有声语音基音（pitch）： 声道打开，声带在先打开后关闭，气流经过使声带要发生张 驰振动，变为准周期振动气流。

浊音的激励源被等效为准周 期的脉冲信号。

（2）清音(Unvoiced Speech)，又称为无声语音：声带不振 动，而在某处保持收缩，气流在声道里收缩后高速通过产生 湍流，再经过主声道（咽、口腔）的调整最终形成清音。

数字音频知识点1、音频信号来源：携带声音信息的机械波；通过机器合成、模拟的自然声2、声音的两属性：音调：频率高、音调高响度：响度大、声音大人耳频率20HZ~20kHZ语音由声带振动男声带长厚、频率低 150HZ 女 230HZ3、人耳听觉特性：人耳判断响度，与声压级和频率有关4、与音质有关的听觉特效双耳效应：双耳距离20cm，因此有时间差、强度差、相位差，能分辨位置方向（立体声）掩蔽效应：噪音对语言的妨碍程度低音调对高音调遮掩明显高音调对低音调遮掩甚微遮掩与被遮掩声,频率接近。

遮掩效果越好哈斯效应：回声的感觉规律直达、反射声延迟超过100ms。

都能感觉到回声直达、反射声延迟超过70ms。

一半人感觉到回声直达、反射声延迟超过50ms。

都能分辨出两个方向声音直达、反射声延迟超过30ms。

一般人区分不出来直达比反射强度高10dB以上。

没人感受到回声1、数字化相比模拟化的优越性高效编码、低存储空间抗干扰强、便中继传输差错控制、传输可靠性便于加密、保密及版权便于计算机管理易于集成化和大规模生产与其他系统配合使用，控制系统功能2、PCM是数字化基本技术：步骤：取样、量化、编码。

3、数字音频存储技术类别磁存储：数字磁带录音机、硬盘录音机光盘存储：LD、CD、DVD半导体存储：RAM、Flash4、数字音频传输技术：带宽要求和传播形式带宽要求：普通语音：频率带宽<=3.4KHZ,8KHZ取样，8bit量化，数据率64kb/s高质量语音：频率带宽50HZ~7KHZ。

压缩数据率48~64kb/s CD-DA双声道立体声：频率带宽20KHZ，22.1KHZ取样，16bit 量化，压缩数据率192kb/sAC-3 5.1声道环绕立体声：频率带宽3KHZ~20KHZ，48KHZ取样，22bit量化，压缩数据率320kb/s传输延时要求：网络延迟>24ms时，应消除可听见回声干扰延时抖动要求：CD质量音频，网络延迟抖动不应超过100ms电话质量语音，网络延迟抖动不应超过400ms虚拟现实语音，网络延迟抖动不应超过20ms~30ms流媒体：流式传输的媒体称为流媒体或流式媒体流式传输方法：顺序流式传输：顺序下载，在线观看。