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声景对感知的影响

之前,我们讨论了人类听觉系统如何运作并识别声音方向。现在,我们将讨论如何通过我们的大脑感知声音。在声学中,进入人类听觉系统的声音处理分为两种不同的机制,即“听见”和“聆听”。“听见”是由于人类听觉系统对一定频率和强度的声波振动的敏感性,声波传播到人类听觉系统的机制过程。“聆听”则是一个听觉过程,根据所听到的声波振动中包含的细节来解释有关某个地方的环境信息。

听觉过程中对声音信息的解释是人类听到的声波的振动。它不仅代表声音的来源,还包含由于声波传播时发生的物理机制而导致听到声音的环境的信息。听力被认为是一种复杂的机制,因为它涉及多层次的注意力和更高的认知功能。听力分为三个层次来解释听力的复杂性,即搜索中的听力、准备中的听力和背景听力。

然后,聆听使我们根据环境的声学条件对环境进行解释和感知。例如,如果我们闭上眼睛,并受到水声、吱吱声和具有一定声压 (SPL) 水平的风声形式的刺激,我们可以将其解释为一种身临其境的感觉。那么如果将声音以足够可听的声压级添加到车辆的声音刺激中,这可能会扰乱公园的气氛,我们会感到不舒服。一个地方的自然因素和/或人为因素在声学上的作用和相互作用称为声景。这是因为环境中的声音不仅关注人,还关注人如何与声音互动以及如何关注所出现的声音。

简单的音景涉及声源的类型、与相关环境中发生的活动相关的位置、环境条件以及形成人们的感知和解释的各种主观事物。这与建立一个人的感知时的音景定义有关,它也受到社会文化的影响,而且音景方法可以从不同的学科中看到。音景过程可以在图 1 的流程图中看到。

声景分析可以产生信息,为采取声音管理形式的行动提供依据,即通过引导参观者的注意力来整理哪些声音应该被听到,哪些声音应该被其他声音覆盖(掩蔽噪音)。对于某些符合预期的声音,它们是基于相关场所的功能。


撰写者:

Adetia Alfadenata

Acoustic Engineer

Geonoise Indonesia

support.id@geonoise.asia

 

References :                                                                     

1. B. Truax, Acoustic Communication. Ablex Publishi, 1984

2. A. Ozcevik and Z. Y. Can, “A Field Study on The Subjective Evaluation of Soundscape,” in Acoustics 2012, 2012, no. April, pp. 2121–2126.

3. F. Aletta and J. Kang, “Soundscape descriptors and a conceptual framework for developing predictive soundscape models,” no. October 2017, 2016.

The British Standards Institution, “BS ISO 12913-1:2014 – Acoustics — Soundscape Part 1 : Definition and conceptual framework,” ISO, 2014.

5. D. Botteldooren, C. Lavandier, and A. Preis, “Understanding urban and natural soundscapes,” in Forum Acusticum 2011, 2011, vol. 1, no. c, pp. 2047–2052.

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人类听觉

双耳听力可以定位声音来源,抑制噪音,例如更好地理解语音。为了定位声音,听觉感知的一个重要方面可以让我们适应房间,即空间听觉。人类定位声音有两个过程:单耳线索和不同线索。

  • 单耳提示

单耳提示是每只耳朵如何翻译捕获的声音信号。单声道提示是声源与头部相关传递函数 (HRTF) 脉冲卷积的结果。头部相关传递函数 (HRTF) 是声波从声源到耳朵传播的变换形式或头部相关脉冲响应 (HRIR)。 HRTF 也被定义为对从某个方向到达耳朵的声音进行修改的一种形式。这种转变涉及耳朵解剖结构的衍射和反射。 HRTF 还取决于声源相对于听者的位置,以便确定声源。

  • 差异提示

差异提示是指两耳之间的差异如何转化为声音信号。这些差异提示包含有关国际时差 (ITD) 和耳间声级差 (ILD) 的信息。 ITD是左耳和右耳声波到达时间的差异,而ILD是左耳和右耳之间的压力水平的差异。基于双工理论,ITD 值用于定位低频(低于 1.5 kHz)的声音,而 ILD 值用于定位高频(高于 1.5 kHz)的声音。环境声音在低频和高频范围内,因此人类听觉系统使用ITD和ILD。

ITD的基本原理如图1所示:

图 1 :耳间时差 (ITD) 原理

当声源为低频声波时,声波的传播会到达双耳,而声压级不会降低。这是因为声音的波长小于头部的尺寸。但两耳接收到的声音存在时间差。因此,低频声波与ITD有关。

ILD 的基本原理如图 2 所示。ILD 值受头部尺寸以及非常靠近头部的源的影响。当声源处于高频范围时,声音的波长小于头部的尺寸,声音会到达距离声源较近的耳朵。当声音到达另一只耳朵时,声音会被滞留或声波暂时无法传播,这种现象称为声影。最终到达另一只耳朵的声音会因声影现象而导致声压级下降。

Figure 2. Acoustic shadow phenomenon at high frequency

Written by:

Adetia Alfadenata

Acoustic Engineer

Geonoise Indonesia

support.id@geonoise.asia

 

Reference

  1. T. Potisk, “Head-Related Transfer Function,” 2015.
  2. X. Zhong and B. Xie, “Head-Related Transfer Functions and Virtual Auditory Display,” Soundscape Semiot. – Localis. Categ., 2014
  3. W. György, “HRTFs in Human Localization : Measurement , Spectral Evaluation and Practical Use in Virtual Audio Environment,” 2002.
  4. K. Carlsson, “Objective Localisation Measures in Ambisonic Surround- sound,” 2004.
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噪音、滋扰或危险

基本噪声事实

噪音通常被定义为“不需要的声音”。声音的单位是分贝,它是用压力对数计算得出的值,范围为 0 到 120 dB,其中 0 dB 是听力健康的年轻人的听力阈值,120 dB 是疼痛阈值。

我们可以说噪音是一种由振动产生的能量。当物体振动时,它会在空气粒子中引起力矩。粒子会相互碰撞并产生声波,声波会持续不断,直到耗尽能量。

快速和缓慢的振动,可以令我们的听觉感知得到高音和低音。

声音需要介质才能传播,声速约为每秒 340 米。典型噪音水平示例:

由于分贝计算的性质,我们不能将它们加在一起。

比如:

3 dB + 3 dB = 6 dB

但是…..

10 dB + 10 dB 不等于 20 dB 而是 13 dB

空气中声音的分贝(声压级)相对于 20 微帕斯卡 (μPa) = 2×10−5 Pa,这是人类能听到的最小的声音。

人类的听觉系统

人类听觉系统能够听到 20 Hz 至 20000 Hz 之间的声音。低于 20 Hz 的称为次声波,高于 20000 Hz 的称为超声波。我们听不到红外线和超声波。然而,大象可以听到低至 14 Hz 的频率,而蝙蝠可以听到高达 80000 Hz 的频率。

20 世纪 30 年代引入了一种针对人类感知的特殊噪声加权,称为 A 加权分贝,dB(A)。引入这一点是为了使噪声水平与人类听觉系统的灵敏度和物理形状保持一致。

人类基本听觉系统

当声波进入耳朵时,它们沿着耳道传播并撞击耳膜,耳膜会振动,人体中三个最小的骨头会将这些振动传递给内耳感觉器官耳蜗中的液体。感觉毛细胞会振动,将神经脉冲发送到大脑,大脑会将这些脉冲翻译给我们,我们就能感知声音!

噪音带来的危险

某些音乐中的噪音对于一个人来说可能是一种非常愉快的声音,而对于另一个人来说可能是一种可怕的噪音。从这个事实我们可以看出,噪声不仅是一个绝对值,而且很大程度上取决于接收者的心态。

然而,关于噪音的危险程度有一些明确的绝对值。

  • 一般认为安全的是每天在不超过 80 dB(A) 的环境中度过 8 小时
  • 在迪斯科舞厅度过 1 小时是不安全的,而 100 dB(A) 的音量现在很容易超越

除了明显的听力损失之外,暴露在(过高)噪音水平下还可能引起许多其他问题,例如:

  • 高血压
  • 心脏病
  • 烦恼——压力
  • 免疫系统——心身

要记住的积极的一面是,噪音引起的听力损失是 100% 可以预防的!

全球解决方案

各国政府(尤其是欧洲)了解高噪音暴露的实际成本,他们得出的结论是,保护公民免受高噪音暴露(在工作时间、娱乐以及睡眠期间)远比处理公民承受高噪音的成本更有效。与噪音有关的疾病、缺乏动力、睡眠障碍等。

他们正在投资安静的学校(最佳的学习环境)、安静的医院(病人在安静的病房里恢复得更快),实施城市规划来创建安静的区域。

当然,他们也正在执行严格的噪音法规。

世界各地的声学协会帮助提高人们的认识并与政府一起利用噪声立法。

亚洲的噪音

过去 15 年我一直住在亚洲,当然我注意到这里很吵。噪音法规(如果有的话)非常宽松,而且大多不执行。我很高兴看到声学协会在亚洲国家兴起,并且可以说服政府投资建立适当的噪音法规并执行这些法规。我很高兴能够通过提高人们对噪音危险的认识来为更安静的世界做出贡献!

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