从等响曲线说起 谈谈那些与声音强弱有关的概念

车水马龙的都市生活不仅带来了繁华和便利,也让噪音无处不在,忙碌的都市人怀着对星空和草原的向往,一有时间就往度假村和风景区跑,美其名曰:躲清闲。我们厌恶吵闹,渴望安静,但你是否想过,当噪声都消失时又是何种情景呢?曾经有人做过一个实验,参与者被关在一间墙面非常厚的消音室内,什么都不用做,只需坐在椅子上静静等待。几分钟后,几乎所有实验参与者都感觉到异样,他们开始听到心脏跳动甚至血液在血管里流动的声音。而在平时的日常生活中,因为周围各种声音的干扰,我们往往“听不到”自己身体发出的声音。

为了搞清楚人类的听力范围,研究者们又召集了一群受过培训的听音者,让他们面对声源,判断已知频率的单音是否能够刚刚听到或者已经开始感到疼痛,最终得到人耳的可听区域,从频率上来讲就是我们常说的20Hz-20kHz。在我们的日常生活中,语言和音乐是除了噪声之外我们最熟悉的声音。因为发声结构和方式不同,人耳对这两种声音的感知也不相同。一般来说,语言的听觉区域位于人耳可听区域的中间位置,声压级的动态范围约为42dB,主要占据170-4000Hz的频率范围,涵盖了约4.5个倍频程。相对而言,音乐的听觉区域要明显更大一些,有着75dB的动态范围以及50-8500Hz的频率范围,跨度约为7.5个倍频程。而不规则形状的可听区域也昭示着人耳对不同频率的灵敏度是不一样的。

从著名的等响曲线开始说起

早在1933年,H.Fletcher和W.A.Munson就开始了相关课题的研究,随后多名科学家也加入其中,做了多次修正,最终由Robinson和Dadson所完成的“等响曲线”正式被国际标准化组织(ISO226)所采用。等响曲线的绘制同样涉及到一个著名实验,并能很好地说明声压级和响度这两个概念的区别和关系。每一条频响曲线都以1kHz的某个声压级(0dB、10dB、20dB……)为参考响度,实验对象从不同频率的13个声压级中找出和参考响度听起来相同的一个,将这些点连接成线,便是等响曲线。为了比较清楚区分和称呼不同的等响曲线,我们又有了“响度级”的概念,它的单位为“方(phon)”,比如,穿过1kHz处声压级为60dB的等响曲线被称为60方等响曲线,或者说,60方等响曲线上的声音响度级为60方,其它以此类推。0方曲线是人耳能听到的最小的声音响度,即听阈,最上方的120方曲线是人耳能承受的最大声音响度,即痛阈,超过这个响度,人耳就会感到不适,甚至受到损害。

如果对整个等响曲线的图表进行分析,可以看出人耳对低频部分并不敏感,但非常容易能捕捉到4kHz附