聲學基礎(chǔ)響應頻率特性、響度和音調(diào)
來 源： 時 間：2024-07-30
1 響應（靈敏度）（response/sensitivity）
（電聲詞典）換能器、儀器和系統(tǒng)輸出端的指定量與輸入端另一指定量的比值。響應或靈敏度也可以用分貝表示，但基準值必須要說明。響應或靈敏度必須加前綴語以指明究竟用的輸出和輸入是何種量。
2 頻率特性/頻率響應曲線（frequency characteristics/response frequency curve）
（電聲詞典）一臺聲頻設(shè)備設(shè)定在給定頻率范圍內(nèi)重發(fā)信號均勻程度的曲線，它是設(shè)備的某種性能（例如放大器的增益）與輸入信號頻率的依賴關(guān)系。一般表述為20Hz~20000Hz,±2dB或者用曲線形式表示。
3 響應頻率特性（Response Frequency Characteristics）
它是指一個系統(tǒng)、換能器或設(shè)備在不同頻率下的輸出響應特性。它是描述設(shè)備或系統(tǒng)輸出信號的幅度、相位或其它特性如何隨著輸入信號頻率的變化而變化的指標。
（電聲詞典）聽覺判斷聲音強弱的屬性，根據(jù)它可以把聲音排成由輕到響的序列。人耳感覺的響度主要取決于聲音的強度（但與聲音的頻率和波形也有關(guān)），其單位是宋。
（電聲詞典）和1000Hz純音等響的聲音響度級，在數(shù)值上等于該1000Hz純音的強度級。確定一個聲音的響度級的方法就是將它與1000Hz純音（相當于20μPa）作比較，其單位為方（phon）。響度與響度級的關(guān)系為S=20.1（p-40）,其中S是響度（宋），P是響度級（方）。
6 純音（pure tone;pure sound;simple tone）
（電聲詞典）（1）有單一音調(diào)的聲覺。（2）瞬時值為一簡單正弦式時間函數(shù)的聲波。
7 聽閾（threshold of audibility;threshold of hearing）
（電聲詞典）指某信號在多次試驗中能引起聽覺的最小有效聲壓。
（電聲詞典）它是一種反映人耳對聲音頻率的感受和靠聽覺分辨聲音高低的屬性。它的單位為美。我們根據(jù)音調(diào)可以把聲音從高到低排列成音階。
（一）人耳的響應頻率特性 （Response Frequency Characteristics of Ears）
純音的響度取決于頻率和強度，這種關(guān)系在圖12.11所上圖所示的Fletcher-Munson等響度曲線上得到了體現(xiàn)。在這些測量中，1000Hz的音調(diào)是參考音調(diào)。其他音調(diào)的響度級等于同樣響度的1000Hz音調(diào)的強度級。這些特性表明，人耳在3000Hz至4000Hz的區(qū)域最為敏感。在此頻率以上和以下，人耳的靈敏度會降低。人耳的響應頻率特性在設(shè)計聲音再現(xiàn)系統(tǒng)時非常有用且具有根本的重要性。例如，60Hz的聽閾比1000Hz的聽閾高48dB。
通常，聲音的再現(xiàn)水平低于原聲的水平。為了補償由于較低的再現(xiàn)水平導致的頻率平衡差異，使用了聲學補償音量控制（acoustically compensated volume control）來在降低水平時增加相對的低頻響應（參見第11.2R小節(jié)）。
在噪聲測量中，我們也必須考慮這些特性。噪聲計（the noise meter）的響應頻率特性被調(diào)整以對應人耳的特性（參見第10.13小節(jié)）。
聲音的響度是由聲音產(chǎn)生的聽覺感覺的大小。響度級單位應與人們在估計感覺大小時的一般經(jīng)驗相符。一個真正的響度尺度必須構(gòu)建成當其度量單位加倍時感覺也會加倍，當尺度加三倍時感覺也會加三倍，依此類推。尺度上的單位稱為響度單位，簡稱LV。參考音調(diào)的響度級，以方（phons）表示，是參考音調(diào)（1000Hz）的強度級，單位為dB。任何其他聲音的響度級是通過調(diào)整參考音調(diào)直到它聽起來同樣響來確定。一個聲音的響度級，以方為單位，數(shù)值上等于聽眾判斷為等響的1000赫茲純音的強度級，單位為分貝。如前所述，方是響度級的單位。
上圖12.12顯示響度級（以方為單位）與響度（以響度單位為單位）之間的關(guān)系。另一個新的響度單位被采納，稱為宋（sone）。它的定義如下：每秒1000Hz的純音，強度比正常聽力閾值高40dB，產(chǎn)生的響度為一個宋。一個宋等于1000個響度單位。
上圖12.13展示了各種頻率的純音的響度。對于800Hz至2000Hz之間的音調(diào)，相同的壓力下響度是相同的。直到8000Hz，差異很小。對于高于這個頻率的音調(diào)，隨著頻率的增加響度會降低。此外，可以看到，對于50Hz的音調(diào)，達到聽閾所需的強度是參考1000Hz音調(diào)所需強度的250,000倍。
（三）音調(diào)[高]（Pitch）
聲波的頻率是聲波傳播介質(zhì)中的粒子每秒執(zhí)行的周期數(shù)。音高是決定聲音在音階中位置的主觀特性。音高可以被測量為具有特定聲壓的純音的頻率，這個頻率對于普通的耳朵來說似乎在音樂音階中占據(jù)相同的位置。因此，可以看出頻率和音高之間有明確的區(qū)別。例如，一個固定頻率的幾百赫茲的音調(diào)在強度增加時會降低音高。
梅爾（mel）是音高的一種單位。根據(jù)定義，一個頻率為每秒1000Hz的簡單音調(diào)，如果其強度比聽眾的閾值高40分貝，則產(chǎn)生1000梅爾的音高。任何被聽眾判斷為是1梅爾音調(diào)n倍的音高，就是n梅爾。換句話說，梅爾是一個基于主觀感知的音高單位，它通過比較不同音調(diào)之間的相對音高來進行量化。1000梅爾因此代表了一個特定的參考音調(diào)，而其他音調(diào)的音高則以這個參考點來衡量。
