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第六章 主要的心理学实验
一、听觉实验
（一）听觉现象的测定
1.声音的物理属性
声波是听觉的适宜刺激。声音在生理和心理上的主观感受主要受到响度、音高、音色等物理属性的影响，响度、音高、音色可以在主观上用来描述声音的振幅、频率和相位等物理量，因此将响度、音高、音色称为声音的“三要素”。
（1）响度：又称声强、音量或者声压级，它主要反映声音能量的强弱程度，是由声波振幅的大小决定的。声波振幅越大，响度越大，其单位是宋（Song）。一个宋为40分贝时所听到的是1000Hz音调的响度。声音持续时间越短，阈限值就越高；声音持续时间越长，阈限值就越低。
等响曲线：响度水平相同的各频率的纯音的声压级连成的曲线。在该曲线圈上，横坐标为各纯音的频率，纵坐标为达到各响度水平所需的声压级（分贝dB），每一条曲线代表一个响度水平。下方虚线是听觉的绝对阈限，最上方的响度曲线为情感阈限，即再加强声压会造成疼痛以致被试无法接受。其中，响度级是利用平均差误法（调整法）来确定的。
等响曲线反映出响度听觉有以下特点：
①响度级受声强的制约，声强越高，响度级也相应增加；
②频率也是影响响度的一个因素；
③不同频率的声音有不同的响度增长率。
（2）音调：也称音高，是人耳对音调高低的主观感受。音高主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，频率低则音调低。其单位是美（Mel），规定1000Hz时，40分贝的音高为1000美。
音高量表的制定可以采用二分法和多分法。二分法是让被试将一可变纯音调到标准音高的一半。多分法是给被试一个音高和一个音低，让它在两者之间调出三个等距的音。
（3）音色：由声音波形的谐波频谱决定。
此外，反映声音的其他物理特性还有音长，音长由振动持续时间的长短决定，持续的时间长，音长越长。
2.声音的掩蔽
听觉掩蔽：一个声音的存在使另一个声音的强度阈限提高的现象。
掩蔽的种类：
（1）按照声音的波形分
①纯音掩蔽
A.掩蔽音强度提高，掩蔽效果随之增加，掩蔽范围也越来越大；
B.处于中等强度的纯音，最有效的掩蔽是出现在该频率附近的纯音；
C.低频纯音可以有效掩蔽高频纯音，而高频纯音对低频纯音掩蔽效应要弱一些。
②噪音掩蔽
噪音强度低，各种纯音的阈限差别大；噪音强度提高，各种纯音的差别阈限缩小。
③噪音和纯音对语言的掩蔽
噪音要相当大，大到让人厌烦，才会降低语言的清晰度或可懂度；纯音的掩蔽效果中，300Hz比1000Hz掩蔽作用大，因此要注意排除低频音对语言的最重要的频率干扰。
（2）按照声音作用于两耳的时间分
①实时掩蔽：又称频段掩蔽，掩蔽声和被掩蔽声同时存在且相互作用时发生的掩蔽。
②前后掩蔽：又称异步掩蔽、时域掩蔽，指发生在非同时作用的条件下的掩蔽。
被掩蔽音在时间上越接近掩蔽音，阈值提高越大。
掩蔽音和被掩蔽音相距很短时，后掩蔽作用大于前掩蔽作用。
单耳的掩蔽作用比双耳作用显著。
掩蔽声强度增加，并不产生掩蔽量的相应增加。
③前掩蔽：掩蔽音+被掩蔽音；后掩蔽：被掩蔽音+掩蔽音。
前导掩蔽：被掩蔽音+掩蔽音；后滞掩蔽：掩蔽音+被掩蔽音。
（3）其他
中枢掩蔽：掩蔽音和被掩蔽音分别施加于两耳时产生的掩蔽称为中枢掩蔽。中枢掩蔽的效果小，它的效果是对称的，且受频率的制约，最大的掩蔽效用发生在掩蔽音和被掩蔽音频率接近的条件下。
白噪音：全是噪音，没有纯音的噪音。
3.听觉疲劳与适应
（1）听觉疲劳：声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高（感受性降低）的现象。通常把阈限提高的量作为疲劳指标，称为暂时阈移。
（2）听觉适应：持续的声音刺激引起听觉感受性下降的现象，常用响度平衡法研究。最大的适应发生在与“适应声”相同和相近的频率。
听觉适应与听觉疲劳最大的区别在于，听觉适应是一个平衡的过程，能够达到一个稳定水平。
（二）声音的空间定位实验
1.声音方向定位线索
对于声源的判断，主要有三种双耳线索：强度差、时间差和相位差。
（1）强度差：当双耳离声源的距离不同时就会产生强度上的差异。强度差不仅和方向有关，还和波长有关，波长越短（频率越高），强度差越大。与前方60度和120度时，双耳强度差最大。
（2）时间差：辨别声音方向的重要线索，声波到达双耳的时间不一样。
（3）相位差：当连续的听觉刺激到达双耳时，声音在双耳间就会产生一个相位差。声音在双耳间产生的相位差对听觉刺激的方向定位会产生影响。相位差受到声波的方向和波长两个因素的影响。
2.听觉方向定位实验
皮尔斯和杨提出的音笼实验。
（1）实验过程
让被试戴上眼罩坐在隔音房间的音笼内，头部固定，音笼内各点到被试头部保持同样距离，随即在各个方位呈现声音让被试报告声源方位，主试来记录报告是否正确。
（2）结果
①来自身体两侧的声音方位容易分辨；
②来自头部中切面上的声音容易混淆；
③如果以两耳连线的中点为顶点做个圆锥 ，在圆锥面上的点发出的声音容易混淆。
（3）结论
双耳线索在听觉定向中起主要作用。
另外，听觉方向定位实验还包括咔嗒声实验（研究两耳时间差异的國限）、连续乐音实验（双耳分听）、野外乐音实验（更接近日常生活）。
（三）语音知觉实验
1.语音及其声学特点
（1）语音的成分：元音、辅音、特殊语音、声调（元音是最强的语音）。
（2）语音的组成要素：音调、音强、音色、音长。
（3）语图仪：将复合音或语音分析为组成成分频率，显示频率——强度——时间形式变化的仪器，能形象地以图示形式表达听觉特性。通过语图仪可以清晰地看到言语的形象，称可见言语，即把语音信息中的频谱成分及能量分布以可视图像的形式呈现出来。
2.语音知觉的声学线索
用语图放音机等对语音知觉的声学线索进行研究表明：
（1）发音部位不同的辅音，其语音知觉依赖它们发噪声的频率位置和后面元音的F2（第二共振峰）过渡的频率这两个声学线索；
（2）发音方式不同的辅音，其语音知觉依赖F1（第一共振峰）的特点这一声学线索。
3.语音知觉的范畴性
当一个语音的声学参量沿着其整个范围变动时，若达不到一定数值，则听者的反应就会在一个范畴内反应，在一定的物理特征范围内被知觉为某一语音，而超过这个范围，则可能被知觉为另外的语音。由一个范畴到另一个范畴的这一点称为音位界，类似心理物理学中的差别阈限。
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