听觉是人们对声音的主观反应。任何复杂的声音都可以用三个物理量来描述:振幅(声强或压力)、频率和相位。但就人耳的感觉而言,声音是由另外三个量来描述的,即响度、音调和音色,通常被称为“声音的三要素”。此外,人耳可以辨别声音的方向和到人耳的距离。
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一、响度
声音的响度与声波的振幅(声压)有关。对于相同频率的信号,声压越大,响度越大。然而,人耳对不同频率的声音有不同的响度感知(敏感性),也就是说,对于不同频率和相同声压的声音,人耳会感觉到不同的响度。3~4kHz频率范围内的声音容易感觉到(高灵敏度),而较低或较高频率范围内的声音不容易感觉到。描述等响度条件下声压级与频率关系的曲线称为等响度曲线;图中横坐标表示不同频率的纯音信号,单位为赫兹(Hz);纵坐标表示相应声波的振幅(声压级);图中的曲线为等响度曲线,单位为方形音(phono)。同一等响度曲线上的不同单元是分贝频率、不同声压级的纯音信号,给人相同的响度感觉。例如,50分贝/100赫兹的纯音和40分贝/1千赫的纯音都是模棱两可的,因为它们在同一条模棱两可的曲线上。换句话说,要使100Hz的低音听起来像40dB/1khz的中频那么响亮,100Hz信号必须比1khz大10dB。从图中,我们可以得出以下简单结论:
1、人耳对不同频率声音的敏感度是不同的。具体而言,3~4kHz声音的灵敏度相对较高。随着频率向3~4kHz两端增加和减少,总的趋势是灵敏度降低
2、人耳对不同频率的敏感度也与声压大小有关。随着声压的降低,人耳对低频和高频的敏感度会降低,尤其是对低频声音的敏感度
这就是为什么当我们将音量调低(即在低声压水平的情况下)时,即使程序中有许多低音成分,我们仍然会感觉到低音不足。一旦我们将音量调大(声压级约为80dB或更高),我们会感觉到低音很丰富
从轮廓曲线可以看出,如果声音以低于原始声音的声压级重放(在录制期间),则有必要通过均衡器改善低音和高音,以确保原始音色平衡。例如,当乐队播放时,如果低频声音和高频声音的记录频率约为100dB,此时的等响度曲线几乎是直的,因此低音和高音声音的响度相同。如果回放期间的声压级较低,例如50dB,则可以听到50Hz的声音,而1kHz的声音听起来是50平方米。其他不同频率的声音有不同的响度。因此,听起来低频声音和高频声音已经丢失,也就是说,原来的声音颜色已经改变了。此时,如果希望50Hz的声音与1kHz的声音具有大致相同的响度,则必须将其增加约20dB。可以看出,等响度曲线是我们使用均衡器的重要依据之一。