心理聲學(xué)研究的是人對(duì)物理聲刺激引起的相關(guān)心理感覺。前面我們說到的聲音的頻率,人們聽起來的心理感覺是音調(diào),強(qiáng)度是響度,而音色則為音質(zhì)。

一、強(qiáng)度和響度的關(guān)系
在物理聲學(xué)中,強(qiáng)度是以 dB ( HL 、 SPL 等)來測(cè)量的,其他描述強(qiáng)度的詞語還有振幅和最大聲壓,響度級(jí)則是心理概念。一個(gè)輕聲的強(qiáng)度如稍有增加,其響度的增加就非常明顯;而大聲的強(qiáng)度增加,響度的增加就不如小聲明顯。如果我們使一個(gè)聲音的強(qiáng)度增加兩倍,其響度絕不會(huì)相應(yīng)加倍。按照 dB =20 lgp / p 的公式,其聲壓級(jí)只會(huì)增加6 dB ,而要使響度加倍聲壓級(jí)需要增加10dB才行。如1000 Hz 純音,80 dB SPL 比70 dB SPL 響一倍,但卻只有90 dB SPL 的一半響度。響度級(jí)的單位是方( phon ),與頻率有關(guān),;響度的單位是宋( sone ),與頻率無關(guān)。
(一)方:響度級(jí)參考點(diǎn)是1000 Hz。1000 Hz 40 dB SPL 的聲音其響度級(jí)是40方,將其他頻率的聲音與1000Hz的聲音相比,記下響度一樣時(shí)二個(gè)頻率的強(qiáng)度分別是多少。如果此時(shí)1000Hz 的強(qiáng)度是50 dB SPL ,則響度級(jí)就是50方。換句話說,就是把1000Hz的某純音的強(qiáng)度值作為在其等響度曲線上其他頻率純音的響度級(jí)。盡管響度一樣,但不同頻率所需要的強(qiáng)度都不一樣(可以由等響曲線看出低頻聲響度變化較中頻快,而高頻的變化更大)。重振現(xiàn)象就是強(qiáng)度和響度關(guān)系的很好例證,強(qiáng)度稍有增加,主觀響度就有很大變化,這兩者的關(guān)系是因人而易的。

(二)宋:響度的單位,與頻率無關(guān)。1宋=1000 Hz 40 dB SPL 。在正常人即40方響度級(jí)增加10方,響度則增加2倍。即為:40方=1宋;30方=0.5宋;50方=2宋;60方=4宋。舉例來說,最輕聲是正常人耳在最好的聽力環(huán)境下,最敏感的頻率區(qū)域所能聽見的最小的聲音平均為0.0002達(dá)因/厘米,產(chǎn)生這個(gè)聲壓所需的強(qiáng)度為10瓦特/厘米;而最響聲為正常人耳在所能忍受的痛閾之下的最大聲音平均為1000達(dá)因/厘米,聲壓在2000達(dá)因/厘米(也即0.01瓦特/厘米)可造成聽力損害。最輕聲和最響聲間有很大的動(dòng)態(tài)范圍,事實(shí)上,如果下限(0.0002)視為1,那么上限就為5000000,但最響聲聽起來并沒有最輕聲的5000000倍那么響。
“方”的單位把頻率和敏感度或響度級(jí)聯(lián)系了起來,但沒有把強(qiáng)度和響度聯(lián)系起來。通過大量心理物理的測(cè)試,人們發(fā)現(xiàn)響度和強(qiáng)度沒有直接的關(guān)系,而是和強(qiáng)度的冪有關(guān),公式如下:響度=強(qiáng)度0.3x常數(shù)。從公式可以看出強(qiáng)度每增加10 dB ,主觀的響度就增加1倍。在純音的情況下“宋”和“方”的關(guān)系如圖。
1宋(響度)=40方(響度級(jí)) S =2( P -40)/10 P =40+10 log2S
S 表示宋值, P 表示方值,以上兩公式為二者的換算式。在噪聲和復(fù)合音的情況下,另有計(jì)算公式。





