言语科学基础001概述.ppt

1.2 声压、声强及其度量 Prms = [(p12+p22+…+pn2)/n]1/2 其中，p1,p2,…,pn是各个时刻的声压，n是该段时间内采样点的个数。它表示一段时间内，将各个采样时刻的瞬时值平方相加，在该段时间内求平均后再开平方。 1.2 声压、声强及其度量 通常情况下，声波在空气中传播引起空气分子振动，必然具有动能和势能。声波动能和势能的总和就是声能。随着声波的传播，声能也就传播出去了。它的计量单位是焦耳。 1.2 声压、声强及其度量 单位时间内通过与声波传播方向垂直的面上的某一单位面积上的声能的平均值叫做声强。 对于平面波，声强I正比于声压有效值的平方： I = Prms2 / ρ0 c （W/m2） 其中，ρ0为空气密度，c是声速。 1.2 声压、声强及其度量 人耳对声音强度的感觉非常灵敏，而且动态范围很大。一般人能感受的最小声压（听阈）约为2x10-5Pa的数量级，相当于最小声强 10-16W/m2，而能承受的最大声压（痛阈）约为200Pa的数量级，相当于10-2W/m2的声强。 最大声强和最小声强的比值达到10-14的数量级。计算起来并不方便。 1.2 声压、声强及其度量 人耳对声音强度的感觉非常灵敏，而且动态范围很大。一般人能感受的最小声压（闻阈）约为2x10-5Pa的数量级，相当于最小声强10-16W/m2，而能承受的最大声压（痛阈）约为200Pa的数量级，相当于10-2W/m2的声强。 最大声强和最小声强的比值达到10-14的数量级。计算起来并不方便。 1.2 声压、声强及其度量 为便于计算，计量声压和声强时常使用分贝（dB）做单位，计量声音的相对强度，称为声压级（或声强级）： L = 20 lg(P / P0) 或 L = 10 lg(I / I0) 它是将听阈定义为0dB的一种相对强度。P0和I0分别为闻阈的声压和声强。 1.2 声压、声强及其度量 采用声压/声强级代替声压或者声强来计量声音强度，不仅数量概念便于记忆和表达，而且更加符合人耳对声音强度的主观感受。 人的闻阈相当于0dB，痛阈相当于约140dB。一般城市的市区噪声级大约为60-80dB，超过100dB的噪声级就是难以忍受的强噪声。 1.3 纯音、复音和谐音 纯音：单一正弦振荡的声波； 纯音样例：120Hz 复音：由多个正弦波组成的声音。各个频率的最大公约数称为基音频率，相应的一个声波成分叫做基音。 1.3 纯音、复音和谐音 频率相当于基音频率整数倍的正弦声波称为谐音（或泛音）。 乐音和语音中的浊音都可近似看作是含有大量谐波分量的复音。 1.3 纯音、复音和谐音 语音的基音频率大约在60-500Hz的范围内，一般女声比男声的基音频率高，童声的基音频率则比女声还要高。 语音的最高谐波频率可达5000Hz以上，因此，可能包含有几十次、上百次的谐波分量。 1.4 共振、共鸣和共振峰 当一个物体（或空腔）做受迫振动，所加驱动（激励）频率等于振动体的固有频率时，便以最大的振幅来振荡，这种现象称之为共振。 声波的共振称为共鸣。 1.4 共振、共鸣和共振峰 例如，乐器就是基于共振原理制成的。乐器的共振体包括弦和共振空腔，它们的共振作用常常不只是在一个固有频率上起作用，可能有多个响应强度不同的共振频率。 1.4 共振、共鸣和共振峰 如果把共振体（弦和共振空腔）上的每一对发生共振的点称为极点，那么，极点上的频率值由于共振作用而被加强。 对于激励信号的响应，该乐器可近似看作是一个含有多对极点的线性系统，每对极点都对应着一个共振峰频率。这个系统的频率响应特性称为共振峰特性。 1.4 共振、共鸣和共振峰 共振峰是指在声音的频谱中能量相对集中的一些区域。 声音在经过共振腔时，受到腔体的作用，使得不同频率的能量重新分配，一部分因为共振腔的共振作用得到强化，另一部分则受到衰减，得到强化的那些频率在时频分析的语谱图（1.5节）上表现为浓重的黑色条纹。由于能量分布不均匀，强的部分犹如山峰一般，故而称之为共振峰。 1.4 共振、共鸣和共振峰 共振峰特性决定信号频谱的总轮廓，或称谱包络。乐器的音色取决于这组共振峰的总体特性，即各个共振峰的相对高度、带宽等等。 共振峰带宽：共振峰顶点以下3 dB 处共振峰的宽度(a-b的长度)。 如图所示。直角坐标系的x轴为频率，y轴为振幅，图中曲线上如山峰一样突起的部分就是共振峰曲线，其顶端对应的频率值就是共振峰频率。 3 dB a b 1.4 共振、共鸣和共振峰 人类言语也具有类似的共振现象，元音的音色和区别特征主要取决于声道的共振峰特性。这种特性可从语音信号的频谱分析得到的幅频特性观察到。 语音的产生过程比乐器复杂得多。共鸣作用除声道（喉、口腔、鼻腔）之外，还包括头腔和胸腔的共鸣作用。 1.4 共振、共鸣和共振峰