四、心理声学

（一）响度与等响曲线

1.响度　是人耳听觉对声音强弱属性的判断，它主要与声压有关，但也取决于声波的频率和瞬时波形。响度级的常用单位为方（phon）。1 000Hz纯音的声压级分贝值定义为响度级的方值，因此40dB SPL、1 000Hz纯音的响度级就是40方。对于其他频率的声音，我们调节1 000Hz纯音，使它听起来与这声音一样响，这时1 000Hz纯音的声压级分贝值，就是这声音的响度级方值。

例如人耳对100Hz和1 000Hz的纯音，在同一声压0.02Pa时，判断起来不是等响的，只有当100Hz的声压达0.25Pa时，与1 000Hz的0.02Pa才等响，也就是说人耳对1　000Hz的声音比对100Hz敏感，那么对每个不同频率的声音，其等响的强度是多少？可得出一系列不同强度的等响曲线，定义为在等响条件下，声的频率和声压级之间关系曲线（图1－12）。

2.等响曲线　人耳听觉频率范围之内，一系列响度相等的纯音或噪声的声压级与频率之间的关系曲线族，叫做等响曲线（equal loudness contour）。等响曲线是一组年龄在18～30岁耳科正常人的双耳听觉的统计值。获得等响曲线的前提是；听者要面对声源入射方向；当听者不在时，声场为平面自由行波；声场的声压级应在听者不在场时测得。

等响曲线中最下端的一条曲线为人耳在各频率所能听到的最小强度，称为双耳声场最小可听阈曲线（minimum audible field，MAF）。在临床听力检测中，希望了解受试者的听力水平比耳科正常人损失了多少，所以往往将声场最小可听阈曲线作为基准零级，叫做双耳听力零级（图1－12）。

由等响曲线组可知，人耳听觉对不同频率有不同的敏感度，而且这种敏感度的不同随着响度的增加而变得不那么显著，例如，100方的等响曲线已经变得比较平坦。

（二）掩蔽

当同时听两个声音时，某一声音的强度足够高，可能会使另一个声音听不见。就好像房间里的灯光在日照充足的时候，你感觉不到它的存在；而只有在阴天或夜晚你才能感受到它的光亮。许多人都会有这种体验，在人声嘈杂的环境中，用原本正常的音量说话就会听不清楚，只要提高音量说话才可以。在心理声学中，一个声音的感受阈由于另一个声音的干扰而提高的过程，就称为掩蔽（masking）。引入干扰的声音称为掩蔽声。

掩蔽声对被掩蔽声的掩蔽效应，取决于两者的频率和强度关系。当噪声掩蔽纯音时，只是一定频带宽度内的噪声能量起到了掩蔽作用，超出该频带范围的噪声能量不再有掩蔽效应。该频带以纯音频率为中心，称为掩蔽的临界带宽。且只有当噪声中该临界带宽所携带的能量等于或大于该纯音的能量时，噪声才能将纯音掩蔽。当掩蔽噪声远大于纯音信号时，纯音听阈就会提高到掩蔽噪声的能量所对应的纯音强度水平。

临床纯音测听，常用带宽为1/3倍频程的窄带噪声作掩蔽信号，这是因为掩蔽的临界带宽稍窄，听起来接近于纯音，患者常常会混淆了纯音和掩蔽噪声；而以纯音频率为中心频率的1/3倍频程噪声，宽度略＞临界带宽，同样可以起到很好的掩蔽效果。

当然，白噪声也可以用作掩蔽声，但对纯音而言，窄带噪声的掩蔽效应显然会比白噪声好。这是因为，真正起掩蔽效应的是临界带宽内的声能量。假定要使非测试耳的纯音听阈提高到60dB HL，可以很容易地推定临界带宽内的声强级，并按照上文所述的方法，推算出噪声单位带宽（1Hz）的能谱级。显然，掩蔽噪声的频带越宽，其总体噪声强度也越强。假如希望非测试耳的听阈被掩蔽到更高水平，则白噪声的强度很可能已达到最大输出而无法实现有效掩蔽。

如同样声强的80dB SPL的白噪声宽度为N＝6kHz，而窄带噪声带宽为N＝200 Hz，如每周（1Hz）的能量为20lg P/P0，则80dB SPL＝20lg P/P0＋10lg N，所以白噪声每Hz的能量为：80－10lg 6 000＝42.2 dB SPL，窄带噪声每Hz的能量为：80－10 lg 200＝57dB SPL。显然，窄带噪声的掩蔽效果比白噪声好。

在听觉诱发反应的测试中，常常使用短声等猝发声，其能量分布也多为宽频带频谱。所以在听觉诱发反应测试中，往往在健侧耳施加低于测试耳刺激声声强40dB的白噪声作为掩蔽噪声。对于短纯音等有一定频率特征的信号，究竟是否应该施加掩蔽，目前尚缺乏系统的研究。