認識人耳對音量的感知力～如何解讀等響曲線

人耳的聽力約是從20Hz~20kHz，不過多數人聽力可能都沒那麼好，而且聽力會隨著年齡的增長而慢慢變差，相信這很多人都知道，但我們對自己聽力的認識又有多少？是否曾實際去測試過自己的聽力呢？對一個從事聲音工作的人來說，從音樂家聲音表現、錄音、後製混音、母帶後期、聲音產品生產、到聽眾家裡播放出來，層層關卡都跟”聽”這件事有關，因此了解人耳對聲音的感知能力就成了很多科學家的研究標的。

1933年時，美國兩位在貝爾實驗從事研究的科學家Harvey Fletcher 與Wilden Munson在Journal of the Acoustic Society of America對人耳聽覺發表一篇文章 ”Loudness, its definition, measurement and calculation”，他們研究發現人耳對所有頻率的響度認知並不是相同的，人耳對不同頻率的反應會隨著音量而改變。當時的聲音工程對於大小聲的認識，都只以為是物理上聲能的強度而己，但他們的研究指出，人耳對聲音大小聲的感知不僅只是對能量大小聲反應而已，還涉及到其他因素，人耳本身對不同頻率在不同音量下，敏感度就不是相同的。這份報告出來改變了大家對聲音大小的認識，也對當時的錄音界、耳機、喇叭設計產生影響。

Fletcher-Munson提出這個測量結果時，測量的方式是找了一群耳力正常的受測者，將1kHz Sine wave用喇叭放出作為測試音，然後請受測者比對其他頻率哪個音量跟測試音的音量是相同的。自他們發表這項研究後，陸續又有許多人做進一步研究，2003年制定的ISO226標準，也就是我們現在使用的等響曲線圖，是根據1956年D.W. Robinson與R. S. Dadson改良前面測試的缺失，在British Journal of Applied Physics上發表的文章”A re-determination of the equal-loudness relations for pure tones” 所做出的研究發表為雛型，經不斷修正，在2003年經ISO認證制定的，跟原來Fletcher-Munson研究最大不同點是改用耳機來對受試者做測試，減低喇叭播放時因空間反射與距離所造成的差異。

我們要怎解讀Equal Loudness Contours呢？上面這張圖藍色的曲線是 Fletcher與Munson當時所研究的結果，Y軸代表實際音壓強度(dB-SPL)，X軸代表不同受測頻率，圖上面的各條曲線是以每20個phon為測量單位去進行測試的結果。（註：phon是以 pure tone測出的聲音響度單位 ，0 phon代表人耳最小能聽到的聲音響度）：紅色曲線是根據後來的研究人員Robinson and Dadson所測量出的曲線為基礎，再行修正，在2003年認證為ISO226標準，也就是我們現在所說的Equal Loudness Contour (等響曲線)。以20 phon這條響度曲線來看，測試音1kHz為20dB-SPL時，60Hz的聲音要跟它聽起來一樣大聲，實際音量要達到58dB-SPL，3kHz只要15 dB-SPL就一樣大聲了。而在80 phon這條曲線上，測試音1kHz 80dB-SPL的音量，60Hz的聲音需要102dB-SPL才能聽起來一樣，與1kHz相差22dB之多，但20 phon時，60Hz與1kHz間相差的音量為38dB，表示在較低的音量下，低頻要給更多音量才能與1kHz有同等的響度。

80 phon時，3kHz約只要給78dB-SPL就與測試音有相同響度，差距只有2dB; 而在20 phon時，3kHz只要給15dB-SPL就夠了，比測試音少了5dB，這代表音量小時，人耳對3kHz較敏感，當音量變大時，反而沒低音量時敏感。

從這張等響曲線我們可以解讀出幾件事：

整體來說，人耳對於中頻的敏感度較佳，高低頻在音量小時，人耳較不靈敏，但隨著音量變大，人耳對各頻率的反應差異性就慢慢變小了。

因為這個研究的發現，我們知道人耳聽力上並不是所有頻率都是平均的，在錄混音或母帶後期處理時，監聽系統與耳機對一位聲音工作者來說很重要，專業級的監聽耳機及喇叭除了本身頻率響應曲線要平坦，能正確反應出該有的頻率外，我們監聽時的音量也必須在適當的音量，因為不只是器材頻率響應會影響對聲音的判斷，我們耳朵對音量的反應也得考慮進去，這樣在處理聲音時才會是正確的。混音時，若是監聽太小聲，容易以為高低頻不夠，會加過多的高低頻進去，等到音樂放大䡰時，又發現高低頻太多要修正，監聽音量時而調大或調小易造成頻率上錯誤的判斷，所以錄音室的監聽音量要維持在0VU＝80~85dB-SPL左右，不過80dB的音量也不算小，長時間聽這樣的音量易有聽覺疲勞產生，所以錄混音時，每隔一段時間最好讓耳朵休息一下，保持耳朵良好的聽力才能做出最好聽的聲音來，

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