阈值——最小可闻声

1.阈值——最小可闻声

人类的听觉对可闻声范围内的不同频率的声音感知并不一致,因为,进化已经使我们对危险和语音所处的频率范围的灵敏度增加了,同时,相应地对其它频率的灵敏度降低了。确切地说,人类对中、高频很敏感,但对低频和超高频则很不敏感。科学家们能够相对容易地测出听觉的最低限,因为,那其实只需找到一个静得能够听到最轻声音的空间,然后,在不同的频率范围内让大量听者听标准声压级下的正弦波声音(通常为了排除室内声学效果的干扰,受试者要带上耳机,不然可能会受影响)。通过大量调查分析,排除个人差异因素后,便得出了与频率对应的听觉灵敏度曲线——最小可闻声(闻阈)(minimum audible field)。

img

图2.2 闻域与频率的关系曲线,显示了人类听力在2~4kHz的范围内灵敏度最大,而在高频、尤其是低频频段,灵敏度大大地衰减了。

这只是个简单的心理声学实验,因为我们只需询问调查对象是否听到了什么。与只是确定有没有听到声音不同,关于声音响度比例的实验就会困难得多。因为,我们很难确定在何种程度一个声音是另外一个声音的两倍。人们的听力损伤可以看做是闻域在不同频率的最小可听度上有所增加的现象。

当然,这样的平均曲线不表现任何个人的特点,但作为人类整体的共性,已经成为国际标准。这些实验的标准偏差是±5dB,即67%的正常人在平均曲线的±5dB之内,90%的人在±10dB之内。图2.2中最佳灵敏度在曲线的底部,因为那是最小的可能察觉的声压。注意,0dB声压级接近曲线的底部(如此设定可使绝大部分数值都是正值),但闻阈在最灵敏的频率段,3kHz左右会跑到0dB以下。

在光学方面,如果我们适应了黑暗的环境,我们能看得到光子——最小不可分的光能粒子。而在声音方面,我们能听到空气中比氢原子周围的电子自旋轨道还小的分子的位移。人们的感知能够如此精确地适应环境以至于再改进也没有多大用处了。例如,闻阈在低频时比中频时的阈值更高,如图2.2所示。这被认为是进化带来的好处——让人们睡得好。假如对于低频过于灵敏,诸如呼吸之类的体内运动的声音就会充斥着我们的双耳。