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      【验配专栏】听觉的声学现象和原理之响度、响度级和等响曲线 2018-06-19
人耳对声强度的感知不是一个简单的线性比例关系,声强增加一倍,人耳感知的响度不会增加一倍。

声强是一个物理量,完全可以用仪器测出来,响度是人主观感觉的心理量,两者之间的关系很复杂,不但和频率有关,而且因人而异。

如何确定这两者的关系,科学家做了很多细致的测试实验:

选择了大量听力正常、无耳疾的青年人(18~30岁)作为测试对象,用1 000 Hz纯音信号的响度作为基准,响度级的单位为phon(方), 40 dB强度时的响度级为40 phon,依次类推,从0 dB到120 dB;其他频率的响度级靠调节强度,使听者主观感觉和1 000 Hz时的响度一样;
例如


1 000 Hz时40 phon的响度,在500 Hz时强度要提高4. 2 dB,才感到和1 000 Hz的响度一样;在250 Hz时要提高8. 6 dB,125 Hz时要提高提高16. 1 dB, 20 Hz时要提高50. 5 dB......
这样对不同测听者测得的数值取平均值,得到了图1所示的国际标准等响曲线。


图1、国际标准等响曲线

响度的数字标度响度级的方(phon)标度是心理学家渐强标度的一个例子,它只说明了一种相对的关系,如:响度60方的纯音比40方的纯音响,它们又都比10方的纯音响等等,但没表明究竟响多少倍。

为此心理学家设计了一种数字标度,其单位是宋(song),现在人为规定1 000 Hz强度级40 dB的纯音响度为一宋,然后让某个听音人交替听两个纯音,一个为一宋的纯音,调节另一个强度使它的响度为一宋的两倍,即两宋,如一宋的响度是它的两倍,则为0.5宋,依次类推,测出响度宋和响度级方的关系。

通常人们会想象不同测听者得到的结果会有较大差别,但令人惊奇的是不同的听音人居然得出了稳定可靠的结果,于是就有了图2纯音响度(宋为单位)和它的响度级(以方为单位)的关系。


图2、响度及响度级曲线


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