听觉的物理刺激：声波
声波是由物体的振动产生，人耳能听到的适宜频率范围是20-20000 Hz(最敏感的范围是1000-4000 Hz)。
声波的三大物理属性：
- 频率（Frequency）：每秒振动的次数，单位是赫兹（Hz）。决定声音的音调（高低）。
- 振幅（Amplitude）：发声体偏离起始位置的距离。决定声音的对空气压力大小，进而决定声音的响度（大小），单位是分贝（dB）。
- 波形（Waveform）：声波的形状。决定声音的音色（品质）。（正弦波产生纯音，复合波产生复合音）。
补充：根据声波振动是否有周期性规律，可分为乐音（有周期性）和噪音（无周期、无规则）。
听觉的生理机制
声波转化为听觉体验，同样经历了从折射传导到神经中枢加工的过程。
传导机制（外耳与中耳）
- 外耳（耳廓与外耳道）：收集声波。
- 中耳：起放大声音信号的作用。
- 鼓膜：接受声波并产生震动。
- 听小骨（锤骨、砧骨、镫骨）：将估摸的震动以杠杆原理放大（声压可提升20-30倍），传递给卵圆窗。
换能机制（内耳）
- 广义感受器：内耳的耳蜗。
- 狭义感受器：位于基底膜上的柯蒂氏器内的毛细胞。
- 换能过程：镫骨的振动引起耳蜗内淋巴液的波动 → 淋巴液波动导致基底膜振动 → 基底膜振动使毛细胞兴奋，产生动作电位（物理声能转化成神经冲动）。
中枢机制
- 听觉神经冲动经脑干 → 内侧膝状体 → 最终到达大脑皮层的颞叶（听觉中枢去)进行高级加工。
听觉的基本现象（三大属性 + 掩蔽）
与视觉的颜色三特性（色调、明度、饱和度）高度对应。
| 声波物理属性 | 听觉心理现象（基本现象） | 含义 |
|---|---|---|
| 频率 | 音高 / 音调 | 声音的高低感（频率越高，音高越高）。 |
| 振幅 / 声压 | 音响 / 响度 | 声音的大小/强弱感（振幅越大，响度越大）。等响曲线表明：人耳对不同频率声音的响度感受性不同。 |
| 波形 | 音色 / 音质 | 声音的质量特征（用于区分不同人或乐器的声音）。 |
- 声音的掩蔽（auditory masking）：一个声音的听觉感受性因另一个声音的同时存在而降低的现象（即听觉阈限上升）。
听觉理论（心理学解释音高）
为了解释人耳如何分辨不同频率（音高）的声音，心理学家提出了四大理论：
位置理论（Place Theory）- 解释高频音
主要认为高音取决于基底膜上发生最大震动的具体位置。
- 共鸣理论（亥姆霍兹）/竖琴理论：
- 基底膜上的纤维长短不同（上长下短）。长纤维对低频共鸣，短纤维对高频共鸣。
- 局限：横纤维比例仅10:1，无法解释人耳对1000:1广阔频率范围的识别；无法解释1000Hz一下的低频音识别（低频音会引起基底膜广泛振动，而非局部共鸣）。
- 行波理论（贝克西）/潮水理论：
- 声波引起的是整个基底膜的行波振动。高频声音的最大振幅在靠近耳蜗底部，低频声音的最大振幅推向耳蜗顶部。
- 局限：依旧难以解释500Hz（或1000Hz）以下的低频高音辨别（因为低频行波几乎在整个基底膜上引起相同的运动）。
频率理论（Frequency Theory） -解释低频音
拉瑟福德提出，主要用于弥补位置理论在解释低频音上的缺陷。
- 电话理论：
- 内耳的基底膜和毛细胞如同电话的送话器，其振动/放电的频率与声波的频率完全相同。
- 局限：人脑单个神经元的最高放电频率为1000Hz，因此其该理论无法解释1000Hz以上的高频音。
神经齐射理论（Volley Theory） -解释中频音
韦弗尔提出，旨在解决神经元最高电频率（1000Hz）的限制。
- 齐射原则：当声波频率较高（超过单个神经元放电限制）时，几组神经纤维会联合起来按“齐射”原则共同工作，以此来传递较高的频率信息。
- 局限：神经齐射原则的上限约为5000Hz，无法解释5000Hz以上的极高频音。
总结：听觉理论的适用范围
没有任何一个理论能单独解释所有频率的声音识别，它们需要结合使用：
- 低频音（<1000Hz）：适用频率理论。
- 中频音（1000Hz – 5000Hz）：适用神经齐射理论 与 行波理论。
- 高频音（>5000Hz）：适用位置理论（行波理论）。
属性
- 音调（Pitch）
- 决定因素：声波的频率
- 本质：声音自身的物理属性
- 感受：我们听到的“高低”
- 响度（Loudness）
- 决定因素：声波的强度或声压水平（振幅）
- 本质：人的主观感受，声音大小的感觉
- 范围：0–130 dB为适宜范围，超过140 dB会引起痛觉甚至损伤
- 音色（Timbre）
- 决定因素：声波的波形
- 本质：声音的质量特征，帮助我们分辨不同声源
- 例子：同样音调和响度下，音叉、钢琴、长笛的波形不同 → 音色不同
其他概念
- 等响曲线
- 表示响度、音强和频率之间的关系
- 不同频率的声音要达到同样响度所需强度不同
- 说明人耳对不同频率的敏感度不一样
- 声音的掩蔽（Masking）
- 一个声音干扰另一个声音的现象
- 关键词：干扰、听觉阈值上升
- 类型：纯音对纯音、噪声对乐音、噪声对语音（如鸡尾酒会效应）
听力缺陷
- 传导性聋：声波在传导过程（外耳道、鼓膜、听小骨）中受阻导致的听力丧失。可以通过清理耳道或使用助听器改善。
- 神经性聋：听觉换能机制（毛细胞）或中枢神经传导路径（听神经、颞叶皮层）受损。往往是不可逆转的（老年性耳聋多属此类）。