噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价
噪声控制工程
第二章 声的度量和噪声评价
2.3.3 计权声极
A声级dB(A)：按照A计权特性测量出的总声压级。
LpA dB(A)：
LpC dB(C)：
Lp dB：
等效连续声级(Leq)：按时间过程能量平均计算Leq:
⎧1TL(t)⎫Leq=10lg⎨∫10dt⎬ ⎩T0⎭
Leq的应用：
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价
2.4 噪声的心理声学指标
2.4.1 心理声学参数概述
原理：噪声——人(受者)的作用，
中低强度噪声的主要影响是烦恼，除噪声强度外，噪声品质对
烦恼的影响也很大，噪声越低，噪声品质的作用就越明显。
心理声学指标: 响度、尖锐度、粗糙度、抖动度等
烦躁度(简称ＰＡ)。心理声学烦躁度可以用来定量地描述
声音的烦躁程度,它考虑了响度、尖锐度、粗糙度、波动
强度的综合影响。
适用范围：家用电器、车内噪声等，改善产品声学质量、降低噪声
控制的成本。
2.4.2 响度
响度是反映人耳对声音强弱主观感受程度的心理声学参数，它
考虑人耳对声音频谱的掩蔽特性，能比A声级更准确地反映声音信号的响亮程度。一般而言，噪声响度值越大，对人造成的烦恼越严重。响度取决于声波振幅大小,同时与频率有关。其单位是Sone，并定义1kHz、40dB的纯音的响度为1Sone。关于稳态噪声响度计算，国际标准ISO532规定了A、B两种计算方法。
A方法, Stevens提出，使用倍频带或1/3倍频带谱数据计算，适用
于具有平坦频谱的扩散声场；
B方法, Zwicker提出，使用1/3倍频带作为基础数据，引入临界频
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价 带对人耳的掩蔽效应作修正，适用于自由声场或扩散声场的计算。
2.4.3尖锐度
尖锐度是描述高频成分在声音频谱中所占比例的参数，它反映着声音信号的刺耳程度。由于人耳对高频声音比较敏感，因此尖锐度对声音的舒适程度影响很大，噪声尖锐度值越高，给人的感觉就越刺耳。尖锐度的单位是Acum，并规定：中心频率为1kHz、带宽为160Hz的60dB窄带噪声的尖锐度为1acum。目前，尖锐度计算还没有统一的国际标准，一般采用临界频带的频谱响度对总响度加权积分的方式计算[11]。常用的 Aures公式如下：
24Bark
S=K2⋅∫N′(z)⋅g′(z)⋅dz0
⎛N+20⎞ln⎜⎟20⎝⎠
其中：
K2：加权系数，K2=0.11；
g′(z)：Aures加权函数，g′(z)=e0.171⋅z；
z：心理声学的临界频带尺度。
2.4.4 粗糙度
粗糙度是描述声音信号调制程度的心理声学参数，它反映着信
号的调制幅度的大小、调制频率的分布情况等特征，适用于评价20~200Hz调制频率的声音。声音信号的时域结构、调制的频率分布、调制频率大小、调制程度、声压级的不同决定着粗糙度的大小。粗
噪声控制工程
第二章 声的度量和噪声评价 糙度的单位是Asper，规定其参考声音为，一个幅值调制的1kHz正弦波纯音信号，调制幅度为1, 调制频率为70Hz，声压级为60dB时的粗糙度为1Asper。关于粗糙度的计算目前还没有一个国际标准，常用的公式如下：
24Bark
R=0.011⋅
其中：
∫∆Lfmod0Edzf0+f0fmod ∆LE：临界频带内的声压变化幅值；
fmod：调制频率；
f0：调制基频，f0=70Hz；
Bark: 心理声学中临界频带的单位。
2.4.5 抖动度
抖动度描述人耳对缓慢移动调制声音的感受程度，适用于评价20Hz以下低频调制的声音信号，它反映了人耳主观感受到的声音响亮起伏程度。车内异常噪声通常会引起抖动性听觉感受，因此抖动度是一个较为灵敏的辨识参数。抖动度的单位为Vacil，规定其参考声音为：频率为1kHz、声压级为60dB的纯音信号，在调制频率为4Hz幅值调制时的抖动度为1Vacil。关于粗糙度的计算没有统一国际标准，常用的Zwicker公式如下：
24Bark
F=0.36⋅∫log(N′0max′)dzNminfmodf0+f0fmod
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价 其中：
N′max：临界频带内的指定响度最大值； N′min：临界频带内的指定响度最小值；
fmod：调制频率；
f0：调制基频，f0=4Hz。
2.4.6 掩蔽效应
心理声学模型主要利用了人耳的掩蔽效应。掩蔽效应是一种常见的心理声学现象，当若干个响度不等的声音作用于人耳时，响度较高的频率成分会影响人耳对响度较低频率成分的感受，使其变得不易觉察。一般来说，低音容易掩蔽高音，高音掩蔽低音较难。掩蔽会造成因一个声音的存在而使另一个声音的听阈上升。窄带噪声的实验结果表明最大掩蔽量出现在掩蔽频率附近，掩蔽曲线的形状决定于掩蔽声的强度和频率。在低频率时曲线近似对称，声压级提高时，掩蔽曲线变得越来越不对称，最大掩蔽向高频扩展，而低频部分越来越小。
2.4.7 临界频带
在人的听觉系统对声音的感知度中，临界频带起着非常重要的作用。人耳可以看作有限的频率带；在同一子带内，心理声学特性一样。一个纯音可被以它为中心频率，且具有一定带宽的连续噪声所掩蔽；如果在这一频带内噪声功率等于该纯音的功率，这时该纯
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价 音处于刚好能被听到的临界状态，即称这一带宽为临界带宽，单位为 Bark。人耳临界频带（Critical Band）的划分规律是整个临界频带共分为24Bark；令fe 为每段临界频带的中心频率值，df为每段
临界频带的频带宽度值，则临界频带率标度划分Z（单位为 Bark）为
2fZ=13×arctan(0.76×f)+3.5×arctan()
其中，f为临界频带间的线性频率值；Z为整数。
根据Bark(z)可确定每段临界频带的中心频率值
fe=e0.219×+0.1×z−0.032×e−0.15×(z−5)2
其中，fe的单位为kHz。
）可由给定临界频带的每段临界频带的频带宽度值fd（单位：Hz
中心频率值 fe 确定，即
fd=25+75×(1+1.4×f2)0.69
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价
噪声控制工程
第二章 声的度量和噪声评价
2.3.3 计权声极
A声级dB(A)：按照A计权特性测量出的总声压级。
LpA dB(A)：
LpC dB(C)：
Lp dB：
等效连续声级(Leq)：按时间过程能量平均计算Leq:
⎧1TL(t)⎫Leq=10lg⎨∫10dt⎬ ⎩T0⎭
Leq的应用：
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价
2.4 噪声的心理声学指标
2.4.1 心理声学参数概述
原理：噪声——人(受者)的作用，
中低强度噪声的主要影响是烦恼，除噪声强度外，噪声品质对
烦恼的影响也很大，噪声越低，噪声品质的作用就越明显。
心理声学指标: 响度、尖锐度、粗糙度、抖动度等
烦躁度(简称ＰＡ)。心理声学烦躁度可以用来定量地描述
声音的烦躁程度,它考虑了响度、尖锐度、粗糙度、波动
强度的综合影响。
适用范围：家用电器、车内噪声等，改善产品声学质量、降低噪声
控制的成本。
2.4.2 响度
响度是反映人耳对声音强弱主观感受程度的心理声学参数，它
考虑人耳对声音频谱的掩蔽特性，能比A声级更准确地反映声音信号的响亮程度。一般而言，噪声响度值越大，对人造成的烦恼越严重。响度取决于声波振幅大小,同时与频率有关。其单位是Sone，并定义1kHz、40dB的纯音的响度为1Sone。关于稳态噪声响度计算，国际标准ISO532规定了A、B两种计算方法。
A方法, Stevens提出，使用倍频带或1/3倍频带谱数据计算，适用
于具有平坦频谱的扩散声场；
B方法, Zwicker提出，使用1/3倍频带作为基础数据，引入临界频
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价 带对人耳的掩蔽效应作修正，适用于自由声场或扩散声场的计算。
2.4.3尖锐度
尖锐度是描述高频成分在声音频谱中所占比例的参数，它反映着声音信号的刺耳程度。由于人耳对高频声音比较敏感，因此尖锐度对声音的舒适程度影响很大，噪声尖锐度值越高，给人的感觉就越刺耳。尖锐度的单位是Acum，并规定：中心频率为1kHz、带宽为160Hz的60dB窄带噪声的尖锐度为1acum。目前，尖锐度计算还没有统一的国际标准，一般采用临界频带的频谱响度对总响度加权积分的方式计算[11]。常用的 Aures公式如下：
24Bark
S=K2⋅∫N′(z)⋅g′(z)⋅dz0
⎛N+20⎞ln⎜⎟20⎝⎠
其中：
K2：加权系数，K2=0.11；
g′(z)：Aures加权函数，g′(z)=e0.171⋅z；
z：心理声学的临界频带尺度。
2.4.4 粗糙度
粗糙度是描述声音信号调制程度的心理声学参数，它反映着信
号的调制幅度的大小、调制频率的分布情况等特征，适用于评价20~200Hz调制频率的声音。声音信号的时域结构、调制的频率分布、调制频率大小、调制程度、声压级的不同决定着粗糙度的大小。粗
噪声控制工程
第二章 声的度量和噪声评价 糙度的单位是Asper，规定其参考声音为，一个幅值调制的1kHz正弦波纯音信号，调制幅度为1, 调制频率为70Hz，声压级为60dB时的粗糙度为1Asper。关于粗糙度的计算目前还没有一个国际标准，常用的公式如下：
24Bark
R=0.011⋅
其中：
∫∆Lfmod0Edzf0+f0fmod ∆LE：临界频带内的声压变化幅值；
fmod：调制频率；
f0：调制基频，f0=70Hz；
Bark: 心理声学中临界频带的单位。
2.4.5 抖动度
抖动度描述人耳对缓慢移动调制声音的感受程度，适用于评价20Hz以下低频调制的声音信号，它反映了人耳主观感受到的声音响亮起伏程度。车内异常噪声通常会引起抖动性听觉感受，因此抖动度是一个较为灵敏的辨识参数。抖动度的单位为Vacil，规定其参考声音为：频率为1kHz、声压级为60dB的纯音信号，在调制频率为4Hz幅值调制时的抖动度为1Vacil。关于粗糙度的计算没有统一国际标准，常用的Zwicker公式如下：
24Bark
F=0.36⋅∫log(N′0max′)dzNminfmodf0+f0fmod
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价 其中：
N′max：临界频带内的指定响度最大值； N′min：临界频带内的指定响度最小值；
fmod：调制频率；
f0：调制基频，f0=4Hz。
2.4.6 掩蔽效应
心理声学模型主要利用了人耳的掩蔽效应。掩蔽效应是一种常见的心理声学现象，当若干个响度不等的声音作用于人耳时，响度较高的频率成分会影响人耳对响度较低频率成分的感受，使其变得不易觉察。一般来说，低音容易掩蔽高音，高音掩蔽低音较难。掩蔽会造成因一个声音的存在而使另一个声音的听阈上升。窄带噪声的实验结果表明最大掩蔽量出现在掩蔽频率附近，掩蔽曲线的形状决定于掩蔽声的强度和频率。在低频率时曲线近似对称，声压级提高时，掩蔽曲线变得越来越不对称，最大掩蔽向高频扩展，而低频部分越来越小。
2.4.7 临界频带
在人的听觉系统对声音的感知度中，临界频带起着非常重要的作用。人耳可以看作有限的频率带；在同一子带内，心理声学特性一样。一个纯音可被以它为中心频率，且具有一定带宽的连续噪声所掩蔽；如果在这一频带内噪声功率等于该纯音的功率，这时该纯
噪声控制工程 第二章 声的度量和噪声评价 音处于刚好能被听到的临界状态，即称这一带宽为临界带宽，单位为 Bark。人耳临界频带（Critical Band）的划分规律是整个临界频带共分为24Bark；令fe 为每段临界频带的中心频率值，df为每段
临界频带的频带宽度值，则临界频带率标度划分Z（单位为 Bark）为
2fZ=13×arctan(0.76×f)+3.5×arctan()
其中，f为临界频带间的线性频率值；Z为整数。
根据Bark(z)可确定每段临界频带的中心频率值
fe=e0.219×+0.1×z−0.032×e−0.15×(z−5)2
其中，fe的单位为kHz。
）可由给定临界频带的每段临界频带的频带宽度值fd（单位：Hz
中心频率值 fe 确定，即
fd=25+75×(1+1.4×f2)0.69