你是否有过以下经历?
场景一:车里
边开车边听音乐。当车速提高,车内响度随之提高,为了“让音乐听得更清楚”,就要“提高音乐的音量”,过一段时间,即使车内响度没有提高,仍然需要再次提高音量,以“听得清楚…”
场景二:家里
小孩吵闹导致听不清电视播放的声音,为了听清楚就调大电视音量,然后小孩会变得更加吵闹,电视的音量被调的更大…”
场景三:歌舞厅里
在动感的音乐中不得不扯嗓子说话,然后,为了听清对方说什么,彼此的说话声越来越大…
今天我们掰开了揉碎了好好分析一下这背后的声学原理。
从声学角度讲,这种现象叫听反射(不是声波的反射)。当环境噪声的响度增大时,为了保护听觉系统,人耳的听觉灵敏度会暂时降低,耳朵变得更迟钝。典型表现为人耳听阈暂时提高,导致响度的盘旋上升。即听音者会“想要听得更清楚”,于是会增大响度,从而使声音被掩蔽,于是继续增大响度,如此循环下去。
噪声暴露时间越长,背景噪声越大,听觉灵敏度下降幅度也越大。
当然,人耳长期暴露在高响度的环境噪声之中,会形成永久的听力灵敏度下降和听阈的提高,造成我们所说的听力损伤。
听反射是如何形成的?
人耳听觉系统分为外耳、中耳和内耳,是将声音信号转换为声音事件的生理结构。
而中耳即是听反射现象的主角,主要指听骨链,起到阻抗匹配作用。一方面,在不损失太多能量的情况下,将鼓膜的振动传递给耳蜗;另一方面,在声响过大时,保护听力系统。
听力保护触发机制,与中耳的两块肌肉运动有关,分别是鼓膜张肌(位于鼓膜上)和镫骨肌(位于镫骨上)。在声压级大于75dB时,两块肌肉会自动发声响应,并在听骨链变硬的过程增加中耳的阻抗。这样的生理反应可以降低振动从鼓膜传到内耳的传输效率,从而在一定程度上保护听力。
通常中耳需要60-120ms的反应时间,对输入声音信号衰减12-14dB。所以有时候,冲击声信号(例如,枪声)会使中耳来不及响应。
值得一提的是,人耳的听力灵敏度会随着年龄的增长而下降,可听上限频率下降,听阈上升。
一般健康的儿童的可听频率范围是20-20kHz,而20岁的青年人的可听频率范围大约是20-16kHz,随着年龄的增加,频率上限会继续降低,甚至出现“老年性”耳聋。
伴随着听觉在各个频率的听阈也不断提高,男性和女性的表现不同,一般上限频率自然下降的现象对于男性更为明显。(如下图所示,男-实线,女-虚线)
如何处理听反射现象?
从初始化听觉灵敏度和听阈的角度讲,降低响度或离开嘈杂的环境是有意义的。例如,停车休息,暂时关掉电视,暂时离开歌舞厅环境等。
听反射对听音试验(Listening test)过程的启发
听音试验/主观评价,是产品(例如,汽车、吸尘器、油烟机等)开发过程中经常使用的方法,产品噪声超过75dB会触发人耳的听力保护机制,所以提出以下几点建议:
- 避免刚刚离开响度较大的环境噪声,就立即参与听音试验;
- 听音试验的时间不宜过长,一是听力保护机制,二是注意力疲劳;
- 如产品噪声非常弱,需要评审员在安静的环境中静置(抑或统一提高声音样本的音量);
- 评审员/受试者需要考虑不同人群的分布(性别、年龄等)。
参考文献:Acoustics and Psychoacoustics., David M.Howard,Jamie A.S.Angus.