心理声学声音品质参数分析.pdf

心理聲學聲音品質參數分析 心理聲學是研究聲音給人的一種主觀感覺，當不同的人對同一種 聲音，同一種樂曲，都是會有一定程度上不同的感受。也就是說，音 樂的主觀感受存在一定的個體差異。這種差異主要有兩類因素：其一 為人類在年齡、性別、氣質上的先天差異，其二是人們的感受、修養、 個人與民族欣賞習慣等後天差異。所以想要得到客觀的聲音評價時， 就要進行聲音品質參數分析。 聲音品質分析的方法有兩種，一種是評審團方式（ Jury Test）判 斷音質，另一種是利用音質評估參數來判斷音質。評審團評估方法即 是利用一群人所組成的類似評審團性質的音質主觀評估團，每位成員 都對一組由錄音、再生重現的聲音進行主觀感受評估，而主觀感受評 估果再經由統計分析達到最後屬於客觀的結果。此種評估方式的優點 為直接記錄人的感受度，但是其缺點為執行程序相當繁瑣費時。然而， 人通常僅能同時判斷兩種或是三種聲音的好壞程度，而無法具體了以 數值量化，因此必須經過大量且重覆的比較過程，蒐集夠多的樣本數， 才足以使用統計分析的方法訂定出針對不同的場合及環境可使用的 之客觀結果。 利用音質評估參數判斷則必須要考慮到這些參數是否具有客觀 性及代表性，是否為針對人類聽覺感受所制定。經由 Zwicker 等人統 計大量資料研究後，將音質評估參數分為響度（ Loudness）、尖銳度 （sharpness）、浮動強度（Fluctuation Strength）、粗糙度 （Roughness）、單音雜訊度（Tone to Noise Ratio ）、突出度 （Prominence Ratio）等。 遮蔽效應（Masking effect ） 所謂的遮蔽效應（ Masking effect ），簡單地的解釋，為了要聽清楚 主要的音源，必須使主要音源和背景噪音有所區隔，也就是當背景噪 音提高時，必須提高主要音源音量，但這種時候即使主要音源音量提 高，耳朵也不會覺得太大聲，例如：一般人開車時一邊聽廣播收音機， 由一般公路轉入高速公路時使不自覺的作了調高收音機音量的動作， 這是因為引擎及風聲產生較大的噪音，遮蔽了廣播的音量，因此需要 加大音量才能聽清楚收音機的音量，這種現象就稱為遮蔽效應。 遮蔽效應 (出自Brüel Kjær Metrics) 根據 Zwicker的研究實驗，上圖是中心頻率為 1kHz ，不同聲壓位 準，頻寬為臨界頻寬的窄頻噪音，所形成的遮蔽曲線圖。在遮蔽音的 聲壓位準為 80dB以及100dB的遮蔽曲線上，我們可以知道一個小凹槽， 這個小凹槽是因為遮蔽音以及測試音互相作用而有的現象，在此一小 凹槽中只能聽到遮蔽音，以及因測試音及遮蔽音互相影響而產生一個 頻率是遮蔽音及測試音的頻率差的差頻音 (Difference tone) ，要聽 到測試音的話，那聲壓位準就必須超過曲線上的虛線才行。在上圖的 低頻方向，每一條曲線的斜率是差不多的，但在高頻的部分，方一條 曲線之間的間隔隨著聲壓位準的增加而越來越大，這顯示了在高頻部 分，遮蔽音聲壓位準的增加量與遮蔽曲線閾值的上升量並不是一個線 性關係，只有遮蔽曲線的低頻部分才有線性關係。例如：在聲壓位準 為40dB的白色噪音遮蔽下，測試音在 2kHz時大概需要 60dB才可以被聽 到。另外一點值得注意的是，白色噪音產生的遮蔽曲線，都是平行的； 當白色噪音的聲壓位準增加 10dB時，測試音的聲壓位準也要增加大約 10dB才可以被聽到，也就是白色噪音的聲壓位準增加量與白色噪音產 生的遮蔽曲線向上偏移量是一個斜率為的線性關係。1 臨界頻帶（ Critical Band ） 臨界頻帶（ Critical Band）觀念是心理聲學的重要基本理論之一， 臨界頻帶是假設聲音人耳聽覺系統中是經由多組濾波器作分析處理， 每一組濾波器所涵蓋的寬度不相同。依據Zwicker的研究，一個臨界 頻帶的寬度相當於基底膜上 1.3mm的距離，稱之為 巴克（1 Bark）。Bark 是為了紀念近期一位聲學家 Barkhausen，引進他用來描述響度位準的 單位－ phon ，而其中臨界頻帶扮演了重要的角色。 依據研究顯示，人類聽覺的頻率遮蔽效應會把單頻純音感覺成為較大 頻寬的聲音，且隨著音量增大，此一頻寬也增大。當單頻純音中心頻 率改變時，人類聽覺感受的頻寬變化也不同。當頻率在500Hz以下時， 臨界頻帶寬度皆