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1、另外人耳对不同频率的声音，听觉响度也不相同。例如我们播放一个从20Hz逐步递增到20kHz增益相同的正弦交流信号，就会发现虽然各频段增益一样，但我们听觉所感受到的声音响度却不相同。在20Hz20kHz整个可听声频率范围内，上下限频率共10个倍频程。如表所示： 倍频程的频率范围 频程 频率范围（Hz） 1 2040 2 4080 3 80160 4 160320 5 320640 6 6401280 7 12802500 8 25005000 9 50001000010 1000020000 我们把可听声按倍频关系分为3份，确定低、中、高音频段。 即：低音频段20Hz160Hz（3倍频）中音频段

2、160Hz2500Hz（4倍频）高音频段2500Hz20000Hz（3倍频） 人耳对中音频段感受到的声音响度较大，且较平坦。高音频段感受到的声音响度随频率的升高逐渐减弱，为一斜线。低音频段在80Hz以下急剧减弱，斜线陡率较大。我们把低音频段的急剧减弱称为低频“迟钝”现象。如果我们在某声强级倒置这些等响曲线，就会得出人耳在此曲线上整个频率范围内全部声音的相对频响图。较低曲线倒置，说明在低声强，人耳频响缺乏。相反，倒置较高声强的上部曲线，可达到更平坦的频响。通常把1000Hz曲线作为参考点，对高频和低频而言，人耳的听觉响应在低声强时始终不足。但是人耳对3006000Hz左右的频段特别敏感。这恰巧是

3、包含大部分人讲话模式的声音以及婴儿啼哭的音调的频率范围。（3）音调感 人耳在声音响度较小的情况下，对音调的变化不敏感，高、低音小范围的提升或衰减很难感觉到。随着声音响度的增大，人耳对音调的变化才有较大的增强，我们把人耳对音调的这种听觉特性称为“指数式”特性。 为补偿人耳听觉的这一特性，使之尽量平衡为线性 关系，通常将音量电位器按指数方式（Z）控制响度，而音调则采用对数方式（D）来控制。并在低响度情况下加入低音提升电路（等响度电路），以补偿人耳对低音频段的迟钝现象。 （4）音色感 人耳对音色的听觉反应非常灵敏，并具有很强的记忆与辨别能力。举例： 记忆力 当熟人跟你谈话时，即使你未见到他（她）也会

4、知道是谁在跟你谈话。甚至连熟人的走路声，你都可以辨认出。这说明人耳对经常听到的音色具有很强的记忆力。 分辨力 熟知乐器者，只要听到音乐声就能迅速指出是何种乐器演奏的。仅就中国弦乐器而言，就有拉弦乐器和拨弦乐器，如二胡、京胡、板胡、椰胡、马头琴等；拨弦乐器有古筝、古琴、三弦、琵琶、柳琴、月琴等。即使在同一频段内演奏，你仍能分辨出是那一种弦乐器演奏的。这说明每种乐器都有其独特的音色，人耳对各种音色的分辨能力非常强。 音色感 是指人耳对音色所具有的一种特殊的听觉上的综合性感受，是由声场（无论是自由声场还是混响声场）内的纵深感，方向、距离、定位、反射、衍射、扩散、指向性与质感等多种因素综合构成。即使选

5、用世界上最先进的电子合成器模拟出各种乐器，如小号、钢琴或其它乐器，虽然频谱、音色可以做到完全一样，但对于音乐师或资深的发烧友来讲，仍可清晰地分辨出。这说明频谱、音色虽然一样，但复杂的音色感却不相同，以至人耳听到的音乐效果不同。这也说明音色感是人耳特有的一种复杂的听觉上的综合性感受，是无法模拟的。 （4）聚焦效应 看过三维图画的人都知到，要想观赏到三维平面图画的立体效果，须先使眼睛呈散焦状态。我们看到的三维图画的立体效果，实际上是视焦点前后位移产生的层次感。而人耳的听觉却与之相反，可以从众多的声音中聚焦到某一点上。例如我们听交响乐时，把精力与听力集中到小提琴演奏出的声音上，其它乐器演奏的音乐声就

6、会被大脑皮层而抑制，使你听觉感受到的是一单纯的小提琴演奏声。再例，当你在繁华的集市上看书，当你的精力集中在书本上时，你就听不到集市的喧闹声。这种抑制能力因人而异，经常做听力锻炼的人抑制能力就强，我们把人耳的这种听觉特性称为“聚焦效应”。多做这方面的锻炼，可以提高人耳听觉对某一频谱的音色、品质、解晰力及层次的鉴别能力。 了解并掌握了人耳听觉的上述特性后，就可充分利用这些特性，强化吸收各种乐器的音色品质及音乐师的各种演奏技巧，不断提高音乐欣赏的能力。声音信号强度计量什么是声音？声音只是压力波通过空气的运动。压力波振动内耳的小骨头，这些振动被转化为微小的电子脑波，它就是我们觉察到的声音。内耳采用的原

7、理与麦克风捕获声波或扬声器的发音一样，它是移动的机械部分与气压波之间的关系。自然，在声波音调低、移动缓慢并足够大时，我们实际上可以“感觉”到气压波振动身体。因此我们用混合的身体部分觉察到声音。返回声源？先从声源开始。用鼓槌捶击军鼓，鼓槌捶击在鼓头的穹形鼓皮上，鼓皮振动，振动的鼓皮然后就推动空气，产生从鼓头和鼓体发出并散开的压力波。因此，“压力波”从声源向外发出并散开。为了证明这一点，向公园内的池塘或家中的水槽内抛入一个石头，看看落入水中的物体产生的水波是如何从被干扰的波源散开幕。另外注意，如果抛入水槽或象碗一样的封闭容器中，波纹振动是如何碰到边缘、然后从壁上反弹回的。观察封闭容器内的波纹/水波

8、，就给了你一些声音是如何在个封闭的屋子里移动，从墙壁上反弹回的概念。另外注意，石头石块越大，产生波纹的间距就远远比小物体的要大。声音特性（一）“振幅”：这就是音量，声音有多大，声波就有多大。（二）“频率”：音调有多高或多低。例如，低音端的声音或更高的声音，如细弦声。频率是每秒经过一给一定点的声波数量，它的测量单位为赫兹，是以一个名叫海里奇R.赫兹的音响奇人命名的。此人设置了一张桌子，演示频率是如何与每秒的周期相关的。1千赫或1000赫表示每秒经过一给定点的声波有1000个周期，1兆赫就是每秒钟有1,000,000个周期，等等。单个正弦波周期“周期”表示一个波周期从0dB/静音至全部打开又返回的

9、一个全周期。上面所示为正弦波的一个单周期。中线为0dB,即静音。波高为音量，从左至右为时间。“波长”为从左至右的峰峰距离。与用于广播或电视信号等，还有其它的一样，频率进一步分为VHF（甚高频）和UHF（超高频）。人在年轻时可以听到约20Hz到20,000Hz（20KHz）的频率范围，这是消费类CD的额定频率范围。人的听力从12岁以后开始下降，经常性处于声压级极大的情况下会导致我们听力的灵敏度下蹈 旎蛲耆 倩怠?/p 因此，声音具有音量/振幅和频率/音调，另外还有基于时间的声音结构。声音达到最大音量有多快，可持续多长时间以及声音消失直到听不到时需多长时间。所使用的最基本术语有：（一）“上升”：声

10、波从静音达到最大振幅或音量所需的时间。（二）“衰变”：声波达到最大振幅/音量后消失为静音所需的时间。声音的“音量-时间”形状特性叫作“振幅包络”。简单包络：“ 上升”达到最大音量并不是立即完成的。声音然后缓缓地衰变。将上述振幅/音量包络用正弦波表示的结果声波的包络：在实际生活中，声音是混杂的，含有以不同振幅包络层迭的许多频率。声音听觉由于人耳听觉系统非常复杂，迄今为止人类对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解剖角度完全解释清楚。所以，对人耳听觉特性的研究目前仅限于在心理声学和语言声学。人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。在人耳的声域范围内，声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、音

11、色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音，故又称为声音“三要素”；而在多种音源场合，人耳掩蔽效应等特性更重要，它是心理声学的基础。下面简单介绍一下以上问题。一、声音三要素1响度响度，又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度，主要取决于声波振幅的大小。声音的响度一般用声压（达因平方厘米）或声强（瓦特平方厘米）来计量，声压的单位为帕（Pa），它与基准声压比值的对数值称为声压级，单位是分贝（dB）。对于响度的心理感受，一般用单位宋（Sone）来度量，并定义 lkHz、40dB的纯音的响度为1宋。响度的相对量称为响度

12、级，它表示的是某响度与基准响度比值的对数值，单位为口方（phon），即当人耳感到某声音与1kHz单一频率的纯音同样响时，该声音声压级的分贝数即为其响度级。可见，无论在客观和主观上，这 两个单位的概念是完全不同的，除1kHz纯音外，声压级的值一般不等于响度级的值，使用中要注意。响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB140dB（也有人认为是-5dB 130dB）。固然，超出人耳的可听频率范围（即频域）的声音，即使响度再大，人耳也听不出来（即响度为零）。但在人耳的可听频域内，若声音弱到或强到一定程度，人耳同样是听不到的。当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此时的声音强度称为“听阈”。一般以1kH

13、z纯音为准进行测量，人耳刚能听到的声压为 0dB（通常大于03dB即有感受）、声强为10-16W/cm2 时的响度级定为0口方。而当声音增强到使人耳感到疼痛时，这个阈值称为“痛阈”。仍以1kHz纯音为准来进行测量，使 人耳感到疼痛时的声压级约达到 140dB左右。实验表明，闻阈和痛阈是随声压、频率变化的。闻阈和痛阈随频率变化的等响度曲线（弗莱彻芒森曲线）之间的区域就是人耳的听觉范围。通常认为，对于 1kHz纯音，0dB20dB为宁静声，30dB-40dB为微弱声，50dB70dB为正常声，80dB100dB为响音声，110dB 130dB为极响声。而对于1kHz以外的可听声，在同一级等响度曲线

14、上有无数个等效的声压频率值，例如，200Hz的30dB的声音和1kHz的 10dB的声音在人耳听起来具有相同的响度，这就是所谓的“等响”。小于0dB闻阈和大于140dB痛阈时为不可听声，即使是人耳最敏感频率范围的声音，人耳也觉察不到。人耳对不同频率的声音闻阈和痛阈不一样，灵敏度也不一样。人耳的痛阈受频率的影响不大，而闻阈随频率变化相当剧烈。人耳对3kHz 5kHz声音最敏感，幅度很小的声音信号都能被人耳听到，而在低频区（如小于800Hz）和高频区（如大于5kHz）人耳对声音的灵敏度要低得多。响度级较小时，高、低频声音灵敏度降低较明显，而低频段比高频段灵敏度降低更加剧烈，一般应特别重视加强低频音

15、量。通常200Hz-3kHz语音声压级以 60dB70dB为宜，频率范围较宽的音乐声压以80dB90dB最佳。2音高音高也称音调，表示人耳对声音调子高低的主观感受。客观上音高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之则低，单位用赫兹（Hz）表示。主观感觉的音高单位是“美”，通常定义响度为40方的 1kHz纯音的音高为1000美。赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念而又有联系的单位。人耳对响度的感觉有一个从闻阈到痛阈的范围。人耳对频率的感觉同样有一个从最低可听频率20Hz到最高可听频率别20kHz的范围。响度的测量是以 1kHz纯音为基准，同样，音高的测量是以40dB声强的纯音为基准

16、。实验证明，音高与频率之间的变化并非线性关系，除了频率之外，音高还与声音的响度及波形有关。音高的变化与两个频率相对变化的对数成正比。不管原来频率多少，只要两个40dB的纯音频率都增加1个倍频程（即1倍），人耳感受到的音高变化则相同。在音乐声学中，音高的连续变化称为滑音，1个倍频程相当于乐音提高了一个八度音阶。根据人耳对音高的实际感受，人的语音频率范围可放宽到80Hz -12kHz，乐音较宽，效果音则更宽。3音色音色又称音品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形的基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振动所产生的声音称泛音。单一频率的音称为纯音，具有谐波的音称为复音。每个基音都有

17、固有的频率和不同响度的泛音，借此可以区别其它具有相同响度和音调的声音。声音波形各次谐波的比例和随时间的衰减大小决定了各种声源的音色特征，其包络是每个周期波峰间的连线，包络的陡缓影响声音强度的瞬态特性。声音的音色色彩纷呈，变化万千，高保真（Hi Fi）音响的目标就是要尽可能准确地传输、还原重建原始声场的一切特征，使人们其实地感受到诸如声源定位感、空间包围感、层次厚度感等各种临场听感的立体环绕声效果。另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长，是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长；反之则短。从以上主观描述声音的三个主要特征看，人耳的听觉特性并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后

18、，除了基音外，还会产生各种谐音及它们的和音和差音，并不是所有这些成分都能被感觉。人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和音品的功能，例如，人耳对高频声音信号只能感受到对声音定位有决定性影响的时域波形的包络（特别是变化快的包络在内耳的延时），而感觉不出单个周期的波形和判断不出频率非常接近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低，对相位失真不敏感等。这些涉及心理声学和生理声学方面的复杂问题。二、人耳的掩蔽效应一个较弱的声音（被掩蔽音）的听觉感受被另一个较强的声音（掩蔽音）影响的现象称为人耳的“掩蔽效应”。被掩蔽音单独存在时的听阈分贝值，或者说在安静环境中能被人耳听到的纯音的最小值称为绝对闻

19、阈。实验表明，3kHz5kHz绝对闻阈值最小，即人耳对它的微弱声音最敏感；而在低频和高频区绝对闻阈值要大得多。在 800Hz-1500Hz范围内闻阈随频率变化最不显著，即在这个范围内语言可储度最高。在掩蔽情况下，提高被掩蔽弱音的强度，使人耳能够听见时的闻阈称为掩蔽闻阈（或称掩蔽门限），被掩蔽弱音必须提高的分贝值称为掩蔽量（或称阈移）。1掩蔽效应已有实验表明，纯音对纯音、噪音对纯音的掩蔽效应结论如下：A.纯音间的掩蔽对处于中等强度时的纯音最有效的掩蔽是出现在它的频率附近。低频的纯音可以有效地掩蔽高频的纯音，而反过来则作用很小。B.噪音对纯音的掩蔽噪音是由多种纯音组成，具有无限宽的频谱若掩蔽声为宽

20、带噪声，被掩蔽声为纯音，则它产生的掩蔽门限在低频段一般高于噪声功率谱密度17dB，且较平坦；超过500Hz时大约每十倍频程增大 10dB。若掩蔽声为窄带噪声，被掩蔽声为纯音，则情况较复杂。其中位于被掩蔽音附近的由纯音分量组成的窄带噪声即临界频带的掩蔽作用最明显。所谓临界频带是指当某个纯音被以它为中心频率，且具有一定带宽的连续噪声所掩蔽时，如果该纯音刚好能被听到时的功率等于这一频带内噪声的功率，那么这一带宽称为临界频带宽度。临界频带的单位叫巴克（Bark），1Bark一个临界频带宽度。频率小于500Hz时，1Bark约等于freq100；频率大于 500Hz时，1Bark约等于9+41og（fr

21、eq1000），即约为某个纯音中心频率的20。通常认为，20Hz-16kHz范围内有24个子临界频带。而当某个纯音位于掩蔽声的临界频带之外时，掩蔽效应仍然存在。2掩蔽类型（1）频域掩蔽所谓频域掩蔽是指掩蔽声与被掩蔽声同时作用时发生掩蔽效应，又称同时掩蔽。这时，掩蔽声在掩蔽效应发生期间一直起作用，是一种较强的掩蔽效应。通常，频域中的一个强音会掩蔽与之同时发声的附近的弱音，弱音离强音越近，一般越容易被掩蔽；反之，离强音较远的弱音不容易被掩蔽。例如，个1000Hz的音比另一个900Hz的音高 18dB，则900Hz的音将被1000Hz的音掩蔽。而若1000Hz的音比离它较远的另一个1800Hz的音高

22、18dB，则这两个音将同时被人耳听到。若要让1800Hz的音听不到，则1000Hz的音要比1800Hz的音高45dB。一般来说，低频的音容易掩蔽高频的音；在距离强音较远处，绝对闻阈比该强音所引起的掩蔽阈值高，这时，噪声的掩蔽阈值应取绝对闻阈。（2）时域掩蔽所谓时域掩蔽是指掩蔽效应发生在掩蔽声与被掩蔽声不同时出现时，又称异时掩蔽。异时掩蔽又分为导前掩蔽和滞后掩蔽。若掩蔽声音出现之前的一段时间内发生掩蔽效应，则称为导前掩蔽；否则称为滞后掩蔽。产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间，异时掩蔽也随着时间的推移很快会衰减，是一种弱掩蔽效应。一般情况下，导前掩蔽只有3ms 20ms，而

23、滞后掩蔽却可以持续50ms100ms。1. 熟悉声音的产生和传播特性；了解人耳的听觉特性及听觉灵敏度的概念；、 人的听觉的灵敏度随着频率而改变。即通常两个功率一样但频率不同的音调听起来并不一样响。通过等响度曲线，我们可以看出，人耳对4KHz的频率最灵敏，即在4KHz下能被察觉出来的声音压力水平（响度），在其他频率下并不能被察觉。这就给在一些不太灵敏的频率下失真提供了条件。2. 掌握声音三要素的含义；3. 掌握分贝的概念，掌握电信号和声音信号分贝值的计算方法；分贝是声压级单位，记为d B 。是计量声音强度相对大小的单位，分贝值表示的是声音的量度单位。分贝值每上升 10 ，表示音量增加 10 倍用

24、于表示声音的大小。1 分贝大约是人刚刚能感觉到的声音。适宜的生活环境不应超过4 5 分贝，不应低于1 5 分贝。 按普通人的听觉 0 2 0 分贝 很静、几乎感觉不到。 2 0 4 0 分贝安静、犹如轻声絮语。 4 0 6 0 分贝一般、普通室内谈话 6 0 7 0 分贝吵闹、有损神经 7 0 9 0 分贝很吵、神经细胞受到破坏 9 0 1 0 0 分贝 吵闹加剧、听力受损 1 0 0 1 2 0 分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。分贝（2）通信系统传输单位在我们日常生活和工作中离不开自然计数法，但在一些自然科学和工程计算中，对物理量的描述往往采用对数计数法。从本质上讲，在这些场合用对数形式描

25、述物理量是因为它们符合人的心理感受特性。这是因为，在一定的刺激范围内，当物理刺激量呈指数变化时，人们的心理感受是呈线性变化的，这就是心理学上的韦伯定律和费希钠定律。它揭示了人的感官对宽广范围刺激的适应性和对微弱刺激的精细分辨，好象人的感受器官是一个对数转换装置一样。例如两个倍频的声音可以感受一个八度音程，而一个十二平均律的小二度正好是八度音程的对数的十二分之一。采用对数描述上述的物理量，一是用较小的数描述了较大的动态范围，特别有利于作图的情况。它也把某些非线性变化的量转换成线性量。例如频率从直流到1Hz的差别可比1000Hz到1001Hz差别大得多。当然频率的对数单位不是以dB而是以倍频程表示

26、。另一个好处是把某些乘除运算变成了加减运算，如计算多级电路的增益，只需求各级增益的代数和，而不必将各级的放大/衰减倍数相乘。我们知道，零和小于零的负数是没有对数的，只有大于零的正数才能取对数，这样一来，原来的物理量经过对数转换后，原来的功率、幅度、倍数等这些非负数性质的量，它们的值域便扩展到了整个实数范围。这并不意味着它们本身变负了，而只是说明它们与给定的基准值相比，是大于基准值还是小于基准值，小于则用负对数表示，若大于则用正对数表示。分贝的计算很简单，对于振幅类物理量，如电压、电流强度等，将测量值与基准值相比后求常用对数再乘以20；对于它们的平方项的物理量如功率，取对数后乘以10就行了；不管

27、是振幅类还是平方项，变成分贝后它们的量级是一致的，可以直接进行比较、计算。在电信技术中一般都是选择某一特定的功率为基准，取另一个信号相对于这一基准的比值的对数来表示信号功率传输变化情况，经常是取以10为底的常用对数和以e=2.718为底的自然对数来表示。其所取的相应单位分别为贝尔（B）和奈培（Np）。贝尔（B）和奈培（Np）都是没有量纲的对数计量单位。分贝（dB）的英文为decibel，它的词冠来源于拉丁文decimus，意思是十分之一，decibel就是十分之一贝尔。分贝一词于1924年首先被应用到电话工程中。在1926年国际长途电话咨询委员会召开的第一次全体会议上，讨论并通过了使用传输单位

28、的建议，贝尔和奈培正式在通信领域中普遍使用。分贝的代号也有过多种形式：DB、Db、db、dB。1968年国际电报电话咨询委员会（CCITT）第四次全会，考虑到在通信领域里同时使用两种传输单位非常不方便，而当时无线电领域中却只使用着一种传输单位dB，因此全会一致通过了第B4号建议，规定在国际上只使用分贝一种传输单位，并统一书写为dB。我国在1980年以前，无线电领域多使用dB，载波电话、电报等多使用Np，依稀记得在1980年原邮电部邮科字第929号通知规定：全国电信部门统一使用分贝（dB）为电信传输单位。（二）信号数字化原理，数字调制的三种基本方式（调幅、调相、调频）熟悉模数转换的基本原理，掌握取样、量化和编码的基本含义，掌握数据率的概念及计算方法；模数转换器 即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。模数转换器最重要的参数是转换的