(四) 声音心理学 (谈谈喇叭)**出处 Ralph Yang**

hkstarboy

(四) 声音心理学 (谈谈喇叭)
要证明高频声音相位不重要，需要稍微谈一下稍微枯燥的声音心理学。当然偶尔也有反而将瞌睡虫吵醒的状况。
人类的大脑听到声音，并不是用时域分析，也就是说，大脑收到的波型不是像示波器那样随者时间进行而每秒高速变化数千次的波型。因为生物的神经电压与电流是不可能随着音乐的20Hz-20KHz 而跳动的。
人类的神经传输是靠钙、钾燃烧传递，每秒最高次数是约20Hz，所以普通人的大脑、小脑、延脑、脊髓、神经里的 CPU DSP AD DA 转换器，时钟脉搏最高只有20次/秒，所以普通人脑并无法处理任何高于20Hz以上的高速电气讯号。当然也无法直接听到30Hz 以上的声音。
人脑对外面世界的理解
人类的脑是靠大量平行处理来认知与处理外界信息。所以电影/电视只需每秒24/30张静态照片就可以使人类以为是连续的。每张照片的原始信息量则约300Mbyte，之后会被抽象化为1-10Kbyte的抽象观念。
声音认知与音像
声音从耳朵进去后，经过耳膜接收，耳骨机械放大及限制最大音量后送入耳蜗分析，耳蜗上有1024个频率传感器，每1个传感器负责响应于50Hz到15KHz中的某一个频率。
例如：
第001号传感器负责 20-50Hz
第002号传感器负责 52Hz
第003号传感器负责 54Hz
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第201号传感器负责440Hz
第202号传感器负责442Hz
第203号传感器负责444Hz
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第501号传感器负责1000Hz
第502号传感器负责1003Hz
第503号传感器负责1006Hz
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第1001号传感器负责15000Hz
第1002号传感器负责15500Hz
第1003号传感器负责16200Hz
第1024号传感器负责 18-20KHZ
这1024个传感器总共涵盖了10个8度音。所以人在1000HZ以下可以分辨2Hz的不同。在1KHz以上则比较粗躁，但仍可以分辨2%的不同，例如8KHz附近可以分辨160Hz不同。
钢琴通常有52个白键，36个黑键，总共88个琴键，音域范围稍小于8个8度音。人耳因为有1024个传感器，也就是每个钢琴白键就可以分到20个感应细胞。因此人类不只可以听出半音，还可以分辨出1/4音，天才指挥家甚至可以听出1/10音。
小提琴手也真的可以精准拉出比1/4音阶更细微的音高差。因此可以模拟人声的感情。人的声带发音范围虽然很窄但却是连续的。所以可以唱出很美的声音。
一般麻瓜能听见的声音为 50~ 15100 HZ ，常见乐器能发出的声音为 20 ~ 4000 HZ。一般人能发出的声音频率是 80 ~ 1000Hz ，实测男低音极限可达65.4 Hz，女高音极限则是1046.5 Hz。当然这些不包含我们说的谐波，也就音乐家说的泛音。
当然实际上听觉原理还更复杂，生物经过亿万年长期演化，听觉细胞会集中在躲避掠食者与语言沟通这个最重要的频段，也就是 200-1000Hz 这一小段频谱。而且每个音阶都有很多备份听觉细胞。其余例如8000-20000Hz 所分配到的传感器就很少、很疏松。因为与生存关系较小。尤其是10KHz～20KHz这一段只分配到几个声音细胞大家公用，而且遇缺不补。因为大脑只在乎这一段有没有声音，不在乎是啥频率，是15K还是16KHz对生存完全不重要。年老后7-20KHz就干脆关掉。所以耳窝的形状并不是数学家期待的简单对数曲线。
由于听觉细胞18岁后就遇缺不补，所以用耳机或现场听摇滚乐、唱卡拉OK,若音量超过120dB连续 7秒，负责该频率的听觉细胞就会永久死亡。等附近频率的备份听细胞都死光后，人耳听音乐就会像听缺键的钢琴演奏，只觉得吵却没有音乐感。这就是老人家虽然重听，却很怕小孩子吵的原因。
人耳听的是「频域」不是示波器看到的「时域」
频域 Frequency Domain
时域 Time Domain
所以人耳听音乐，听语言时，大脑并不是在接收声音的真实波型及相位。而是在分析1024条神经在线每秒送来的15-20个低频脉波。内容只是频谱上某个频率刚才的音量有多强，该音符一秒出现几次。重要的是该频率「群」到达的时间，而不是个别波的相位。音波传播速度345公尺/秒，但是「群」传播速度通常只有0-30公尺/秒，也就是0-30ms左右。
由于人脑神经的时钟脉搏最高只有30Hz,所以指挥家的脑只能辨别乐器间30ms 以上的时间差，一般麻瓜则只能分辨 50ms 时间差。所以音乐的鼓声如果每秒超过30次，人脑就完全无法辨别， 会误认为是连续的，无线电摩尔斯码速度如果超过 40WPM，人耳也会无法分辨。至于为何人耳能听出只有5ms的残响时间差，就有待你来进一步研究，或等我兴致时来写了。
火灾生死瞬间，可体松荷尔蒙大量分泌时，大脑的时钟脉波会瞬间提高为60-100HZ，是很特殊状况。此时人看世界像看慢动作。妈妈可以越过噪声听到婴儿哭声，武士可以清楚看见敌人来刀方向而避过。矩阵也可以弯腰闪过子弹，搬冰箱感觉像搬微波炉。
至于听觉，大脑神经其实只收到耳朵报告说: 某个频率，某个瞬间有出现多强大的声音群出现，根本不可能知道它是啥相位。因为大脑只在意它是食物还是危险，是朋友还是敌人，是该逃还是要躲。
后记1
黄英哲：还是应该要看单体间负责的范围吧,如果单体跟单体间切在1K~2K这种,还是要正视相位问题。
版主答：正确！
但是，只有两个喇叭单体时，通常会分音在 3K-5K附近，不会分在 1-2KHz附近。若是一个音箱里有三个、四个喇叭单体时也许会有，但是就会有更多事情要考虑。若是只有高音反相，那超高音，怎么办？
在1.5KHz时每个单体的 Z=R+jX 不一样，整个故事已完全不一样了。
所以若分音器切在1-2KHz黄金频段，是自找麻烦。
黄英哲: PA舞台音响喇叭,15"+3" 在1K~2K切分频非常常见
Ralph Yang: 原来如此， 学到了。那种情形只好用3阶以上的分音器，或是两个放大器接成 Bi-Amp 。
待续...................下集预告
(五) 音场与音像是啥? (谈谈喇叭)
如果人体的耳朵与大脑的结构是FFT频谱仪，那人类为何仍然能靠声音分辨音源方向、 场地宽窄呢？ 也就是有音场感。.............................。

Dinomen

LZ很有见解

ligabe

看到神奇的1024，人真的太神奇了连听神经都是数字话的位数。