音响侠客行六十一: 六指琴魔大战聋耳陈: 喇叭与耳朵 (下)
音响侠客行六十一: 六指琴魔大战聋耳陈: 喇叭与耳朵 (下)人耳的特性
下面再以人耳来分析，可以看到人耳也可是什么灵敏的器官，金耳朵多是骗子。
1. 音压之基本计算
声音的强度即声波于空气中之压力，以「音压(sound pressure level, SPL)」表示，通常以dyne/cm2为度量单位，而人耳对于感觉声音的强度则称为「响度(loudness)」。所谓声音的「分贝(decibel, dB)」值是较常用来衡量声音强度大小之单位，但dB值代表的是“两个音压的相对强度”，因此以dB值衡量音压之大小时，必须订出一个相对的「基准音压」SPLref。此基准音压乃人耳的「听觉下限(threshold of hearing)」，即人耳所能够感觉到声音存在的最小音压，虽然每个人的听觉下限不尽相同，但一般平均定为SPLref=0.0002 dyne/cm2，且由于人耳听觉音压变化的响应范围相当广，因此dB值以对数方式计算，如式(1)所示：
根据式(1)，当SPL为0.0002 dyne/cm2时，dB SPL值为0，0dB即为人耳的听觉下限。听觉的「疲劳限(threshold of feeling)」定义为人在接受声波的半数时间中，造成听觉不适的音压，这个音压在200Hz至10kHz范围内约为118dB。「疼痛限(threshold of pain)」定义为人在接受听觉的半数时间内，造成听觉疼痛的音压，在200Hz至10kHz范围内约为140dB。
2. 听觉响度特性
图9说明日常生活中声音强度与频率的分布情形（横坐标为频率，纵坐标为dB SPL），图中大略可看出人们日常对话音量的动态范围(dynamic range)约为30dB至70dB之间，聆听音乐会时约为20dB至100dB之范围内。图中最外围实心线所构成的区域代表人耳的听觉频率范围，及音压上下限。对正常的年轻人而言，人耳听觉频率范围大约可由20Hz至20KHz，但实际上人耳对于16KHz以上高频声波的响应已经相当不灵敏，特别是中老年人听觉于频率上限部份的灵敏度衰减很多，图2显示不同年龄层，其听觉下限门坎的变异情形。
图9. 日常生活中声音强度与频率的分布
图10. 不同年龄层的听下限门坎
由图9与图10也可看出人耳听觉响应呈现非线性，对于不同频率的声音，人耳的听觉下限与疲劳限也有差异。例如于低音压强度时，对于1KHz至5KHz之间的声音，比起其他频带的声音感度较灵敏，对于4KHz的声音最为灵敏，具备最低的听觉下限，甚至有些人可低于0 dB。人耳听觉对于20Hz至200Hz之频带内的低频声音，频率愈低则感度愈低。为了更详细说明人耳听觉响应非线性之特性，图3著名的“Fletcher-Munson (or Robinson-Dadson) equal loudness contour”用来说明此现象，此图中的各个等高线，代表“相对于1KHz纯音调(pure tone)的声波，人耳感觉到相同响度的dB SPL音压强度分布”。例如在较高的音压下，1KHz声音于110dB SPL时人耳听起来的音量大小，会同等于50Hz声音于约120dB SPL，或10KHz声音于约118dB SPL；又如在较低的音压下，1KHz于50dB SPL时人耳听起来的音量大小，会同等于50Hz声音于约75dB SPL，或10KHz声音于约55dB SPL。
图11 Fletcher-Munson (or Robinson-Dadson) equal loudness contour
3. 人耳主观听觉的变异
声音强度的变化会造成人耳听觉「主观音准(subjective pitch)」的些微偏移。Terhardt (1979)的实验结果如图4所示，图中右边每个“cent”代表百分之一个半音阶（1个八度音程包含12个半音阶），当声音频于在2KHz以上时，音压增加时，主观音准会趋向提高，若低于2KHz时，则会得到相反的效应。例如当1kHz的声音从60dB SPL提高至90dB SPL时，人耳的听觉会感觉到音准稍微降低约10%个半音阶。
图12. 纯音调(pure tone)声音于不同音压下的主观音准偏移
声学上「遮蔽效应(masking)」这个名词，则是指一种声音可听见的极限音量会因为另一种声音存在而提高，简言之，两个声音同时存在时，响度较大的声音会倾向于遮蔽响度较小的声音。声音的遮蔽效应在频率相近的声音之间更为明显，例如4KHz的声音对于遮蔽3.5KHz声音的效应，会比遮蔽1KHz声音的效应来得明显。声音的遮蔽效应对于数字音频处理技术上有相当重要的价值，现在绝大多数的数字音频编码压缩技术都实行「感觉编码(perceptual coding)」，即根据遮蔽效应，将可能被遮蔽而使人耳不易察觉到，或甚至根本听不到的部分音频删除，以降低数据量。
一个短时间的瞬发(impulsive)声响以及一个相同音压与频率的连续声响，在人的听觉上会产生不同的主观响度。图5为以相同音压的500Hz声音为例，说明瞬发声响与连续声响的相对音压差异，并显示在不同的瞬发时间长度下，会呈现不同的相对音压值。例如瞬发声响长度为0.002秒时，此声波的主观响度会低于连续声响约17dB。而瞬发时间长度愈长，则相对音压差则愈小，当瞬发时间高过0.1秒后，瞬发声响与连续声响的差距就变得相当小。
图13. 不同时间长度的瞬发声响之主观响度变异
4. 方位感的判断
人耳听觉除了对于音压与频率具有不同的响应之外，听力正常的双耳听觉，可判断声音的方位与距离，主要依据相互听觉强度差异(Inter-aural intensity difference)、相互声波到达时间差异(Inter-aural arrival-time difference)、以及外耳廓效应(Effect of the pinna)等三个现象。
判断声音之「方位感(localization)」主要依据左右耳所接收的声音强度以及时间差异而定，例如当发声音源由右方产生，声音会先到达右耳，而由于人头对于声波传递形成声学障蔽(acoustic shadow)，因此到达左耳的声音为环境的反射音，所接收的声音强度势必较右耳低，且接收到声音的时间也略晚于右耳，因此听觉系统便会对此差异作出声音方位的判断。但是在频率较低的声音下，人耳听觉对于声音方位之判断则较为迟钝，例如在空旷室外时，往往不容易判断出打雷声的正确方位，一方面由于对于低频声音感度较低，另一方面则起因于低频声音的波长较长，人头的障蔽效应此时变得较不明显，如图14所示，对于低频声音方位之判断仅能依据左右耳接收声波的到达时间差而定。
图14. 高频与低频声波下的人头障蔽效应
若左右耳接收到相同的音压时，大脑将判断声音来自于该方位的于正中间处，例如当以耳机聆听单声道录音(MONO)的音乐时，由于来自左右耳机单体的声音完全相同，会感觉所有声音都变点音源，出现在头内的正中心处，即两耳联机之中点。
耳廓(pinna)的形状也能辅助人耳听觉系统辨别方位。如图7所示，耳廓内主要有两个突起的脊线(ridge)，这两个耳廓脊线的形状具有反射声波的效果，使来自不同方位的声音进入耳道(ear canal)的时间差产生些微的时间差。当戴上防音耳罩时，由于耳廓的功能被抑制，加上防音耳罩本身的声衰减特性，将减低声音方位感的判断能力。
图15. 耳廓(pinna)内部脊线(ridges)
5. 空间感的判断
人耳的听觉系统除了判断声音的方位之外，也可以感受声音于空间中的空间感。空间中的发声音源，整个声音的传递过程可分为「直接音(direct sound)」、「早期反射(early reflection)」、「回响(reverberation)」等三个部分。
如图14所示，当物体于空间中发声后，有一小部分的声波会直接传达至耳朵，此即直接音，而其他大部分的声音，被非直接传达至耳朵，而是在空间中经过数次的反射后才到达耳朵，此为早期反射。声音若经过多次的反射，以及空间边界的扩散与吸收后，呈现均匀、来自各个方向而微音量的声音延迟，是为回响。人在空间中，首先会听到直接音，接着是早期反射，最后再伴随声音回响。
直接音对于人耳听觉而言，可判断声音音源的方位、距离、音压大小、以及声音的真实音色(timbre)特质。早期反射音约在耳朵接收到直接音50m秒内到达，此部分的声音主要影响人耳对于空间大小，声音形体感的判断。在耳朵接收到直接音50m秒后，声波经空间的多重反射与吸收，此时声波来自于所有方向，此细微能量的声波构成声音回响，人耳无法由声音回响判断音源方位与距离，但回响特性提供空间的“环境特性”，例如空间边界（墙面与天花板）材质，以及声音的细微泛音(overtone)结构。人的听觉系统会依据直接音、早期反射、与回响之特性，判断出发声音源的声音特质，以及所处的空间特性。
图16. 音源于空间中之传递
如何选择喇叭？
以喇叭来说，基本中的基本是声音的表现，当单体、分音器、音箱的用料到达一个水平之后，只要容积和型式设计得当、没有出现离谱的失误，发出的声音十个人有八个可以接受，就已经称的上是好喇叭，再来才是锦上添花的外观造型设计。
回到声音的表现，每支喇叭的单体特性都不同，所设计的分频点也都不同，音箱形式、材质不同，表现出的声音特性也完全不同，基本上很难有所有类型的音乐都可以完美通吃的喇叭，每支喇叭必定有它表现较好的音乐类型，同样的也会有表现较平凡的音乐类型，完全取决于它的设计。
较好较差是很主观的，但有些部分可以很明显的去感受到，有的喇叭低频表现软弱单薄、不适合放舞曲，但它的人声特别柔美；有的低频浑厚有力、但中高频明显虚掉或是生硬，所以还是要看您常听的是哪种类型的音乐，然后再去挑选在该音乐类型表现良好的喇叭。
至于良好的定义，如果有机会的话最好可以自己亲身去试听，因为喇叭是放在您家，是您自己要听，不是别的玩家或评论家要听，所以这对喇叭对您来说是不是好喇叭，问自己的耳朵才是最准的。
讲得透,受益了, 每次搜电子管百度都能百度到，所以 从第一篇到六十一，一口气花几天粗略拜读了一下，谢谢您！ 本文下继会跳到第七十篇，步进电位器对音调调节 金耳朵是有的，金耳朵想说啥那就管不了。至于冒充金耳朵的怕是不敢接受测试的。下面说的都可以测试。
听阀低，多小的声音都听得见，频率特性好20-20k都听得见，节奏感好，啥啥节拍都听得准，旋律感好什么C调B调降B调的都听得准，个人觉得这样的人离金耳朵不远。 学习了，好多知识点是第一次学习到，谢第尾兄 研究得透彻，好文
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