掩蔽的临界频带

6.7.2　掩蔽的临界频带

当一个信号音与掩蔽音在耳蜗内同时出现时，只有两者在同一临界带宽内才会引起相同的特征频率反应，掩蔽音才会对信号音产生掩蔽作用。因此，如果用一个宽带掩蔽信号来掩蔽一个测试纯音，应当只有该纯音频率所在的临界带宽内的频谱能量才能对其起掩蔽作用。白噪声是声音能量在整个频谱范围上均匀分布的一种测试音，也是常用的掩蔽信号。如图6－19所示的是用白噪声掩蔽不同频率纯音的掩蔽阈值：最低曲线是无掩蔽时的阈值，作为各频率的基准；其他曲线表示加了不同级别的噪声；曲线上的数字表示掩蔽噪声的强度。从图中可见，掩蔽声增加10dB，则掩蔽阈值增加10dB。换而言之，掩蔽量与掩蔽声级呈线性关系。

噪声的强度水平用谱能级（spectrum level，L_pf）来表示，即单位带宽1Hz内的声强。例如，某白噪声的频谱范围100～10100Hz，即带宽（BW）为10000Hz，总能量为I，强度L_WN为80dBSPL（即10lgI），谱能级（单位：dB_SL）：L_pf＝10lg（I/BW）＝10lgI－10lgBW＝80－10lg10000＝80－40＝40dB_SL。

图6－19　白噪声掩蔽不同频率纯音的掩蔽阈值

如果用上述谱能级为40dB_SL的白噪声来掩蔽一个1000Hz的纯音，其掩蔽阈值为58dB，这里记作58dB_S，下标S表示该值为信号声能量。此时信号声的能量（S）等于掩蔽噪声在该纯音所在的临界带宽内的能量，即S＝N×CB，其中N代表噪声的谱能级，CB代表临界带宽大小。此时的临界带宽又可称为临界率：CB＝S/N（或用分贝表示CB＝dB_S－dB_SL），即临界带宽内的噪声谱能级为58－40＝18dB。由L_WN－L_pf＝10lgBW，可推算出频率对应值是63.1Hz，因为10lg63.1＝18。这意味着，当一个1000Hz的纯音被一个白噪声掩蔽时，事实上能引起掩蔽效应的是以1000Hz为中心频率的63.1Hz频率宽带的白噪声，如图6－20所示。这种方法推算出的临界率（即临界带宽值）比直接测量的临界带宽值要略小。如图6－21所示临界频带的带宽比临界率的值约大2.5倍。

图6－20　白噪声掩蔽纯音的模式图

（为方便理解，将临界带宽用并排的矩形表示）

图6－21　不同频率对应的临界带宽及临界率