声音的秘密

为什么宇航员在太空中面对面也听不到对方说话？为什么我们可以通过声音辨别说话的人是谁？多大的声音会造成听力损伤？助听器就是扩音器吗？”香蕉图“是什么东东？看完你就知道了。

什么是声音？

科学家们给出的定义是：声音是物体振动产生的声波，通过介质（空气或固体、液体）传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。

从声音的定义，我们知道有三个关键点：第一个就是振动产生声音，例如敲鼓的时候，如果不希望继续产生，我们就把手放在鼓面，不让鼓面继续振动；第二个是必须有传播介质，比如太空中宇航员面对面也要用对讲机的原因就是太空中没有空气缺乏介质；第三个就是感知，如果感知器官功能有缺陷，也就听不到声音了。

声音的三个要素：

科学地形容一种声音的样子，需要三个要素：频率、响度、音色。

频率：声音既然是由振动产生的，就会有频率，也就是1秒内振动的次数。频率的单位是赫兹。大自然中存在的声音从1赫兹，到几十万赫兹，范围跨度极大，但人耳能听到的却是有限的，从20赫兹到20000赫兹。在人耳能听到的范围内，频率的高低有时也被俗称为音调的高低，频率高的音调就高，女高音的频率可达到1200赫兹。

而在20-20000赫兹这个范围，又被分为：200赫兹以下的低频音，200-6000赫兹的中频音，6000赫兹以上的高频音。其中，中频段是自然音中最重要的频段，也是人耳听觉最灵敏的频段，我们平时讲的助听器验配，也是首先要确保中频段的听力得到良好的补偿。

响度：声音的强弱。响度的大小主要依赖于声强，也与声音的频率有关。人们把对于强弱的主观感觉称为响度，其计量单位为分贝(Db)，它是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比值，取其常用对数值的1／10而定的。

  （公式恐惧症患者可无视）

对于1000Hz的声音信号，人耳能感觉到的最低声压为2x 10E－5Pa，把这一声压级定为0dB，当声压超过130dB时人耳将无法忍受，故人耳听觉的动态范围为0～130dB。

常见场合的声音响度：

0分贝：10英尺（约3米）外一只蚊子在飞

10分贝：非常安静的房间

13分贝：灯泡的嗡嗡声

20分贝：乡村的夜晚

30分贝：沙漠的夜晚

40-60分贝：正常谈话的声音

50-53分贝：洗衣机的工作声

60-80分贝：10米外经过的汽车

70分贝：10英尺（约3米）外的真空吸尘器；美国环保署认定的人类能忍受（不产生听力损失、睡眠障碍、焦虑、学习障碍等）的最大噪音

85分贝：长期作用下会引起听力损伤

90分贝：10英尺（约3米）外经过的公共汽车或卡车；食物搅拌机

100分贝：一般家用音响设备的最大音量

104-107分贝：开始引起疼痛的声音（在2750Hz的频率下）

110-140分贝：100米外的喷气式飞机引擎

116分贝：人体开始感觉到振动的声音（在低频率下）

120-130分贝：摇滚演唱会的最前排

127分贝：开始引起耳鸣的声音

128分贝：在8.2英尺（约2.5米）外测量到的人类最大的尖叫声

140分贝：即使声音时间很短，也会引起听力损伤

192.8-194.7分贝：地球大气压理论上能传播的最大强度声音

人耳对声音的感觉，不仅和声压有关，还和频率有关。声压级相同，频率不同的声音，听起来响亮程度也不同。如空压机与电锯，同是 100分贝声压级的噪声，听起来电锯声要响得多。

在我们的听力检测和助听器验配过程中，检测人员会选择在125、250、500、1000、2000、4000、8000等频段发出某一响度的声音，测试患者分别在多少分贝时可以听到。听力测试和视力测试并不完全一样。视力测试，检测人员会告诉我们左眼多少度、右眼多少度，有没有散光。而听力测试，则是XX赫兹损失多少，不同频率损失可能是不一样的。比如说1000赫兹的频段听力损失是50分贝，意思就是1000赫兹的声音，响度低于50分贝他就听不到了。

正常听力检查出来的各个频率点会在一个范围内，这个范围最终体现在表格上，就是我们常说的“香蕉图”（如图2）。听力如果有损失，一些监测点就不在“香蕉图”里（如图1）。而助听器验配，就是根据不同频率的损失程度给予不同的补偿量，使得戴上助听器之后再次检测的时候，监测点都能在“香蕉图”范围内。

 

按人耳对声音的感觉特性，依据声压和频率定出人对声音的主观音响感觉量，称为响度级，单位为方。而在助听器或人工耳蜗的处理器程序设计时，会从这个角度来分析用户所处环境，如果是噪声环境，就可以有一些降噪处理等。在目前的助听器和人工耳蜗中，已经有此类程序的应用。

音色：声音的特色。即使在同一频率和响度下，也能区分出是不同乐器或人声发出的。音色的不同取决于不同的泛音，每一种乐器、不同的人以及所有能发声的物体发出的声音，除了一个基音外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色，使人能辨别出是不同的物体或不同的人发出的声音。千差万别的音色赋予了声音千姿百态的魅力。