声学基础响应频率特性、响度和音调

来源：时间：2024-07-30

基本概念；

1 响应（灵敏度）（response/sensitivity）

（电声词典）换能器、仪器和系统输出端的指定量与输入端另一指定量的比值。响应或灵敏度也可以用分贝表示，但基准值必须要说明。响应或灵敏度必须加前缀语以指明究竟用的输出和输入是何种量。

2 频率特性/频率响应曲线（frequency characteristics/response frequency curve）

（电声词典）一台声频设备设定在给定频率范围内重发信号均匀程度的曲线，它是设备的某种性能（例如放大器的增益）与输入信号频率的依赖关系。一般表述为20Hz~20000Hz,±2dB或者用曲线形式表示。

3 响应频率特性（Response Frequency Characteristics）

它是指一个系统、换能器或设备在不同频率下的输出响应特性。它是描述设备或系统输出信号的幅度、相位或其它特性如何随着输入信号频率的变化而变化的指标。

4 响度（loudness）

（电声词典）听觉判断声音强弱的属性，根据它可以把声音排成由轻到响的序列。人耳感觉的响度主要取决于声音的强度（但与声音的频率和波形也有关），其单位是宋。

5 响度级（loudness level）

（电声词典）和1000Hz纯音等响的声音响度级，在数值上等于该1000Hz纯音的强度级。确定一个声音的响度级的方法就是将它与1000Hz纯音（相当于20μPa）作比较，其单位为方（phon）。响度与响度级的关系为S=20.1（p-40）,其中S是响度（宋），P是响度级（方）。

6 纯音（pure tone;pure sound;simple tone）

（电声词典）（1）有单一音调的声觉。（2）瞬时值为一简单正弦式时间函数的声波。

7 听阈（threshold of audibility;threshold of hearing）

（电声词典）指某信号在多次试验中能引起听觉的最小有效声压。

8 音调/音高（pitch）

（电声词典）它是一种反映人耳对声音频率的感受和靠听觉分辨声音高低的属性。它的单位为美。我们根据音调可以把声音从高到低排列成音阶。

【正文】

（一）人耳的响应频率特性（Response Frequency Characteristics of Ears）

纯音的响度取决于频率和强度，这种关系在图12.11所上图所示的Fletcher-Munson等响度曲线上得到了体现。在这些测量中，1000Hz的音调是参考音调。其他音调的响度级等于同样响度的1000Hz音调的强度级。这些特性表明，人耳在3000Hz至4000Hz的区域最为敏感。在此频率以上和以下，人耳的灵敏度会降低。人耳的响应频率特性在设计声音再现系统时非常有用且具有根本的重要性。例如，60Hz的听阈比1000Hz的听阈高48dB。

通常，声音的再现水平低于原声的水平。为了补偿由于较低的再现水平导致的频率平衡差异，使用了声学补偿音量控制（acoustically compensated volume control）来在降低水平时增加相对的低频响应（参见第11.2R小节）。

在噪声测量中，我们也必须考虑这些特性。噪声计（the noise meter）的响应频率特性被调整以对应人耳的特性（参见第10.13小节）。

（二）响度（Loudness）

声音的响度是由声音产生的听觉感觉的大小。响度级单位应与人们在估计感觉大小时的一般经验相符。一个真正的响度尺度必须构建成当其度量单位加倍时感觉也会加倍，当尺度加三倍时感觉也会加三倍，依此类推。尺度上的单位称为响度单位，简称LV。参考音调的响度级，以方（phons）表示，是参考音调（1000Hz）的强度级，单位为dB。任何其他声音的响度级是通过调整参考音调直到它听起来同样响来确定。一个声音的响度级，以方为单位，数值上等于听众判断为等响的1000赫兹纯音的强度级，单位为分贝。如前所述，方是响度级的单位。

上图12.12显示响度级（以方为单位）与响度（以响度单位为单位）之间的关系。另一个新的响度单位被采纳，称为宋（sone）。它的定义如下：每秒1000Hz的纯音，强度比正常听力阈值高40dB，产生的响度为一个宋。一个宋等于1000个响度单位。

上图12.13展示了各种频率的纯音的响度。对于800Hz至2000Hz之间的音调，相同的压力下响度是相同的。直到8000Hz，差异很小。对于高于这个频率的音调，随着频率的增加响度会降低。此外，可以看到，对于50Hz的音调，达到听阈所需的强度是参考1000Hz音调所需强度的250,000倍。

（三）音调[高]（Pitch）

声波的频率是声波传播介质中的粒子每秒执行的周期数。音高是决定声音在音阶中位置的主观特性。音高可以被测量为具有特定声压的纯音的频率，这个频率对于普通的耳朵来说似乎在音乐音阶中占据相同的位置。因此，可以看出频率和音高之间有明确的区别。例如，一个固定频率的几百赫兹的音调在强度增加时会降低音高。

梅尔（mel）是音高的一种单位。根据定义，一个频率为每秒1000Hz的简单音调，如果其强度比听众的阈值高40分贝，则产生1000梅尔的音高。任何被听众判断为是1梅尔音调n倍的音高，就是n梅尔。换句话说，梅尔是一个基于主观感知的音高单位，它通过比较不同音调之间的相对音高来进行量化。1000梅尔因此代表了一个特定的参考音调，而其他音调的音高则以这个参考点来衡量。

上一篇：均衡器\EQ的应用
下一篇：音响的常见失真及改善方法；