听觉过程及感受

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所属分类:音频杂谈

声学只有通过人们对声音加以解读才有意义,因此了解人的听觉器官,对全面了解升学这么科学是有帮助的。下图展示了人的听觉器官的纵剖面,一般分为外耳、中耳、内耳。外耳的职责是将聚拢的声波送入其他听觉器官。如果我们头上没有耳廓,我们周围多数的声音会听布道。这张带有导致喇叭口的人耳图片是这一点看起来非常明显。声波通过耳道作用于耳鼓膜,也就是医学领域所成的鼓室隔膜。耳鼓膜是听觉机制的第一关,它将声能转换成另一种能量形式,进而传到大脑中心进行翻译。耳鼓膜也是外耳的终止点。

听觉过程及感受

人类听觉结构纵剖面图

  外耳本身是一个圆柱形通道,一边开口于耳廓而另一边终止于耳鼓膜。类似一个管乐器,根据他的尺寸对特定频率的声音产生调谐作用。典型的人耳耳道大约2.5-3cm长,同样长的管乐器的共振频率范围大约在2000-3000Hz,因此,这应是我们最敏感的频率范围。实际上我们外耳将这一范围的声音放大。这样既有优点又有缺点,优点是2000-3000Hz频率范围是人类语言频率的上限,在我们发出的辅音中占主导地位,可以帮助我们彼此交流。缺点是我们在这一频率范围存在最先失去听觉敏感性的趋势,使交流更困难。暴露在高声压级中,会使这一频率范围内的听觉敏感性受到损伤,从而失去听觉。

  声波继续前行,带动耳鼓膜振动,进入中耳。耳鼓膜振动由中耳室空腔中三块小骨(称为听骨)继续传递。锤骨、砧骨和镫骨将耳鼓膜的振动传到卵圆窗,卵圆窗是内耳的入口。关于中耳功能有一点值得说明,这三块骨头的作用是调整音量使其适合内耳器官。也就是说,如果声压级很高,连接这些骨头的肌肉会使它们分开,减少进入内耳的声音强度。对于脉冲声,这种反射是无效的,因为之一类型声音发生的速度远大于器官自我保护反应的速度。

  中耳的空腔通常与外部世界密封隔绝,当压力改变直到中耳密封被打破时,我们的人体才会感受到。这种压力的不平衡源自海拔高度改变(根据大气压强),耳鼓膜后部会有受压的感觉。中尔和外部的世界惟一的连接是咽喉管,它连接中耳到咽喉。当吞咽或打哈欠时密封结构打开,使中耳的压力减至正常。

  一旦声能达到卵圆窗,将引起卵圆窗的振动。被称为蜗行管的充满液体的螺旋性器官随后产生波动,类似于海洋的波动。蜗行管上排列着微小的、毛发似的细胞,在液体中波动。这些毛细胞的波动,将机械能转换成电能,并将这些电信号船只听觉神经。听觉神经将来自于全部毛细胞的电信号传至大脑,并在大脑中进行处理,进而理解为声音。整个听觉过程仅用毫秒即可完成。

  在听觉范围内,我们对所有的频率的敏感性是不一样的,我们最敏感的范围在500-4000Hz之间。由于在2000-4000Hz之间的声波于耳道的尺寸和形状匹配而产生谐振,声音被增强。下图显示在低于500Hz和高于4000Hz时我们的频率敏感性是下降的。在正常的语言声级下,一个听起来一样响的100Hz纯银的声压级要比1000Hz纯音高20dB。计权声级是由美国国家标准协会(ANSI)建立的,采用单一分贝值描述涵盖全部听觉频率范围的(和人耳听到的一样)声音。最常用的的计权网络是A计权声级,这一经过频率调整后的声级与人耳对于70dB的声压级的频率响应相适应。虽然在高声压级下人耳的敏感性是变化的,职业安全和健康管理部门仍用A计权声级来对暴露于高的噪声级加以限制。A计权分贝通常记作dBA。

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