2024年4月24日发(作者：甘奇志)
不同噪声的时长差别阈限及影响因素
武冕; 孟子厚
【期刊名称】《《电声技术》》
【年(卷),期】2019(043)008
【总页数】3页(P15-16,43)
【关键词】噪声; 差别阈限; 主观时长; 影响因素
【作 者】武冕; 孟子厚
【作者单位】中国传媒大学传播声学研究所 北京100024
【正文语种】中 文
【中图分类】TN912
1 引言
音长通常指声音的物理时长，用时、秒、分等度量，而人耳对于声音长短的主观感
知与客观的物理时长并不完全一致[1]，研究表明100 ms至3 s左右二者呈线性
关系，在100 ms之下，主观音长相对客观音长减少变慢。目前国内外对于时长的
研究已经取得了一些成果，例如不同时长纯音信号的主观时长差别阈限[2-3]，高
妍等人[4]研究了声音要素对声音时长感知的影响；何穆等人[5]研究了不同标准时
长白噪的相对时长差别阈限。以上有关时长的研究主要集中在不同因素对于信号时
长差别阈限的影响，而对于不同种类信号的时长差别阈限研究较少，故本文主要利
用实验探究了三种噪声的差别阈限以及影响判断的主要因素。
2 实验方法及过程
2.1 实验方法
实验采用恒定刺激法[6]，标准信号与刺激信号成对出现，被试需回答刺激信号
“大于”或“小于”标准信号。之后利用直线内插法统计测试的结果，将75%次
比较刺激大于标准刺激作为相等地带的上限，25%次比较刺激小于标准刺激作为
相等地带的下限，二者之差为不肯定间距，绝对时长差别阈限为不肯定间距的中位
数，相对时长差别阈限为绝对时长差别阈限和标准刺激时长的百分比。
2.2 实验信号
(1)白噪和粉噪由Audition软件生成，babble噪声由Audition软件将10名发音
人的不同语音混缩而成。
(2)标准信号选用时长为1s的白噪、粉噪和babble噪声。
(3)通过预实验确定刺激信号的时长范围分别为：白噪0.8 s至1.2 s；粉噪0.8 s
至1.2 s；babble噪声0.7 s至1.3 s，步长为0.02 s。
(4)标准信号在前，刺激信号在后，二者之间间隔1 s，以此构成一对信号。每对信
号重复播放3遍，顺序随机。
2.3 实验过程
被试共13人，年龄在18～24岁之间，所有被试听能水平正常且都受过听音训练，
符合《演出用专业音响设备音质主观评价方法》WH/T82-2019中对听音员的要求。
实验前将笔记本电脑连接耳机分配器，为每一名被试分配一个AKG-k271耳机和
实验表格。按照噪声的种类将上述制备信号分为3组，每组中包含60对信号，每
对信号播放后有0.5 s静音。被试需要判断前后语音的时长，如果后一语音比前一
语音时长长记为1，否则记为2。之后对当前种类噪声的尖锐度、粗糙度、干扰度、
烦恼度、波动度进行打分，打分范围为1至5。
3 实验结果统计与分析
3.1 信度检验
信度是指实验结果的可靠性，本文使用重测信度检验，重测信度反映测验跨越时间
的稳定性和一致性，即应用同一测验方法，对同一组被试者先后两次进行测查，然
后计算两次测查所得分数的关系系数[7]。剔除重测信度低于0.6的被试的数据。
经过信度检验，有两人不合格，将其数据剔除。
3.2 数据统计与分析
(1)不同噪声时长的差别阈限
实验完成后统计每一种刺激信号比标准信号时长长的次数，同时计算百分比。然后
根据2.1中的实验方法，首先利用直线内插法[6]得到三种噪声的75%上限和25%
下限，之后利用公式(1)、(2)、(3)确定噪声时长的不肯定间距、绝对差别阈限、相
对差别阈限如表1所示。
不肯定间距=上限—下限
(1)
绝对差别阈限不肯定间距
(2)
相对差别阈限=绝对差别阈限/标准刺激时长
(3)
表1 不同噪声差别阈限
75%上限/ms25%下限/ms不肯定间距/ms绝对差别阈限/ms相对差别阈限白噪
8331 .0%粉噪8671 .5%babble噪声9131
184****3613.6%
之后通过对不同噪声的实验数据进行95%置信区间的T检验发现，babble噪声时
长的差别阈限和白噪、粉噪时长的差别阈限差异性显著，而白噪与粉噪时长的差别
阈限无明显差异。综合以上结果表明，对于标准时长为1 s的白噪和粉噪，其相对
差别阈限在10%左右，且二者无显著性差异。而标准时长为1 s的babble噪声时
长的相对差别阈限比粉噪和白噪都高，在13.6%左右。
(2)影响被试判断噪声时长差别阈限的因素
为了探究babble噪声与白噪、粉噪时长差别阈限的差异性主要由何种噪声主观评
判量所引起的，实验时还统计了被试对三种噪声的五类主观评判量的分数(满分
55)，总计如表2所示。
表2 主观噪声评价结果
噪声种类尖锐度总得分粗糙度总得分干扰度总得分烦恼度总得分波动度总得分粉噪
19.0033.0023.0031.0014.00babble21.0027.0050.0045.0039.00白噪
25.0033.0027.0038.0021.00
对不同噪声的评价指标得分进行显著性分析，结果表明粉噪和白噪主观评价得分无
显著性差异，说明被试对粉噪和白噪的主观感受大致相同，而babble噪声的干扰
度、烦恼度、波动度都要比粉噪和白噪高。对五个评价指标之间进行相关性分析，
结果如表3所示，得到每一评价指标与其他指标相关系数之和，从中选取相关性
较小的三个指标：干扰度、烦恼度和尖锐度。计算噪声的差别阈限与这三个评价指
标的相关系数如表4所示。
表3 评价量间的相关系数
尖锐度粗糙度干扰度烦恼度波动度相关系数之和干扰度
0.200.681.000.020.412.32烦恼度0.630.410.021.000.632.69尖锐度
1.000.330.200.630.602.77粗糙度0.331.000.680.410.532.95波动度
0.600.530.410.631.003.17
表4 噪声的差别阈限与干扰度、烦恼度和尖锐度之间的相关系数
差别阈限干扰度烦恼度尖锐度皮尔逊相关性1.0000.9640.794-0.315Sig.(双
尾)0.1710.4160.796
从表4中可看出被试对于不同种类噪声时长差别阈限的判断与干扰度相关性最强，
次之为烦恼度，和尖锐度呈负相关。结合主观噪声评价结果可知，babble噪声时
长差别阈限较大的原因可能是其干扰度和烦恼度比粉噪和白噪高。
4 结论
通过恒定刺激法测量了1s标准时长的粉噪、白噪和babble噪声的时长差别阈限，
同时对三种噪声进行了主观评价，分析主观评价指标与噪声时长差别阈限的相关度。
结果表明：(1)粉噪和白噪的时长相对差别阈限为10%左右，与Woodrow[4]等人
的研究结果有较好的一致性，但babble噪声的相对差别阈限在13.6%左右，高于
粉噪和白噪的时长差别阈限；(2)干扰度和烦恼度可能是造成babble噪声与白噪、
粉噪时长差别阈限不同的原因，一定程度说明信号的干扰度和烦恼度越大，噪声时
长的差别阈限就越大。
参考文献:
【相关文献】
[1] ZWICKER E, FASTL H. Psychoacoustics: Facts and Models[M]. Springer,2007:17-22,64
[2] WOODROW H. Time perception[J]. Handbook of experimental psychology (Stevens, S.
S., Ed.). John Wiley and Sons, New York 1951.
[3] CREELMAN C. D. Human discrimination of auditory duration[J]. J. Acoust. .
1962, 34:582.
[4] 高妍，赵志军，谢凌云. 声音要素对声音时长感知差别阈限的影响[J]. 中国声学学会、中国声学
学会青年工作委员会. 中国声学学会第十一届青年学术会议会议论文集[C]. 中国声学学会、中国声
学学会青年工作委员会: 中国声学学会, 2015:4.
[5] 何穆. 噪声时长差别阈限的实验[A]. 中国声学学会. 中国声学学会2006年全国声学学术会议论
文集[C]. 中国声学学会:中国声学学会, 2006:2.
[6] 孟子厚. 音质主观评价的实验心理学方法[M]. 北京：国防工业出版社, 2008.
[7] 朱滢. 实验心理学[M]. 北京：北京大学出版社, 2000.
2024年4月24日发(作者：甘奇志)
不同噪声的时长差别阈限及影响因素
武冕; 孟子厚
【期刊名称】《《电声技术》》
【年(卷),期】2019(043)008
【总页数】3页(P15-16,43)
【关键词】噪声; 差别阈限; 主观时长; 影响因素
【作 者】武冕; 孟子厚
【作者单位】中国传媒大学传播声学研究所 北京100024
【正文语种】中 文
【中图分类】TN912
1 引言
音长通常指声音的物理时长，用时、秒、分等度量，而人耳对于声音长短的主观感
知与客观的物理时长并不完全一致[1]，研究表明100 ms至3 s左右二者呈线性
关系，在100 ms之下，主观音长相对客观音长减少变慢。目前国内外对于时长的
研究已经取得了一些成果，例如不同时长纯音信号的主观时长差别阈限[2-3]，高
妍等人[4]研究了声音要素对声音时长感知的影响；何穆等人[5]研究了不同标准时
长白噪的相对时长差别阈限。以上有关时长的研究主要集中在不同因素对于信号时
长差别阈限的影响，而对于不同种类信号的时长差别阈限研究较少，故本文主要利
用实验探究了三种噪声的差别阈限以及影响判断的主要因素。
2 实验方法及过程
2.1 实验方法
实验采用恒定刺激法[6]，标准信号与刺激信号成对出现，被试需回答刺激信号
“大于”或“小于”标准信号。之后利用直线内插法统计测试的结果，将75%次
比较刺激大于标准刺激作为相等地带的上限，25%次比较刺激小于标准刺激作为
相等地带的下限，二者之差为不肯定间距，绝对时长差别阈限为不肯定间距的中位
数，相对时长差别阈限为绝对时长差别阈限和标准刺激时长的百分比。
2.2 实验信号
(1)白噪和粉噪由Audition软件生成，babble噪声由Audition软件将10名发音
人的不同语音混缩而成。
(2)标准信号选用时长为1s的白噪、粉噪和babble噪声。
(3)通过预实验确定刺激信号的时长范围分别为：白噪0.8 s至1.2 s；粉噪0.8 s
至1.2 s；babble噪声0.7 s至1.3 s，步长为0.02 s。
(4)标准信号在前，刺激信号在后，二者之间间隔1 s，以此构成一对信号。每对信
号重复播放3遍，顺序随机。
2.3 实验过程
被试共13人，年龄在18～24岁之间，所有被试听能水平正常且都受过听音训练，
符合《演出用专业音响设备音质主观评价方法》WH/T82-2019中对听音员的要求。
实验前将笔记本电脑连接耳机分配器，为每一名被试分配一个AKG-k271耳机和
实验表格。按照噪声的种类将上述制备信号分为3组，每组中包含60对信号，每
对信号播放后有0.5 s静音。被试需要判断前后语音的时长，如果后一语音比前一
语音时长长记为1，否则记为2。之后对当前种类噪声的尖锐度、粗糙度、干扰度、
烦恼度、波动度进行打分，打分范围为1至5。
3 实验结果统计与分析
3.1 信度检验
信度是指实验结果的可靠性，本文使用重测信度检验，重测信度反映测验跨越时间
的稳定性和一致性，即应用同一测验方法，对同一组被试者先后两次进行测查，然
后计算两次测查所得分数的关系系数[7]。剔除重测信度低于0.6的被试的数据。
经过信度检验，有两人不合格，将其数据剔除。
3.2 数据统计与分析
(1)不同噪声时长的差别阈限
实验完成后统计每一种刺激信号比标准信号时长长的次数，同时计算百分比。然后
根据2.1中的实验方法，首先利用直线内插法[6]得到三种噪声的75%上限和25%
下限，之后利用公式(1)、(2)、(3)确定噪声时长的不肯定间距、绝对差别阈限、相
对差别阈限如表1所示。
不肯定间距=上限—下限
(1)
绝对差别阈限不肯定间距
(2)
相对差别阈限=绝对差别阈限/标准刺激时长
(3)
表1 不同噪声差别阈限
75%上限/ms25%下限/ms不肯定间距/ms绝对差别阈限/ms相对差别阈限白噪
8331 .0%粉噪8671 .5%babble噪声9131
184****3613.6%
之后通过对不同噪声的实验数据进行95%置信区间的T检验发现，babble噪声时
长的差别阈限和白噪、粉噪时长的差别阈限差异性显著，而白噪与粉噪时长的差别
阈限无明显差异。综合以上结果表明，对于标准时长为1 s的白噪和粉噪，其相对
差别阈限在10%左右，且二者无显著性差异。而标准时长为1 s的babble噪声时
长的相对差别阈限比粉噪和白噪都高，在13.6%左右。
(2)影响被试判断噪声时长差别阈限的因素
为了探究babble噪声与白噪、粉噪时长差别阈限的差异性主要由何种噪声主观评
判量所引起的，实验时还统计了被试对三种噪声的五类主观评判量的分数(满分
55)，总计如表2所示。
表2 主观噪声评价结果
噪声种类尖锐度总得分粗糙度总得分干扰度总得分烦恼度总得分波动度总得分粉噪
19.0033.0023.0031.0014.00babble21.0027.0050.0045.0039.00白噪
25.0033.0027.0038.0021.00
对不同噪声的评价指标得分进行显著性分析，结果表明粉噪和白噪主观评价得分无
显著性差异，说明被试对粉噪和白噪的主观感受大致相同，而babble噪声的干扰
度、烦恼度、波动度都要比粉噪和白噪高。对五个评价指标之间进行相关性分析，
结果如表3所示，得到每一评价指标与其他指标相关系数之和，从中选取相关性
较小的三个指标：干扰度、烦恼度和尖锐度。计算噪声的差别阈限与这三个评价指
标的相关系数如表4所示。
表3 评价量间的相关系数
尖锐度粗糙度干扰度烦恼度波动度相关系数之和干扰度
0.200.681.000.020.412.32烦恼度0.630.410.021.000.632.69尖锐度
1.000.330.200.630.602.77粗糙度0.331.000.680.410.532.95波动度
0.600.530.410.631.003.17
表4 噪声的差别阈限与干扰度、烦恼度和尖锐度之间的相关系数
差别阈限干扰度烦恼度尖锐度皮尔逊相关性1.0000.9640.794-0.315Sig.(双
尾)0.1710.4160.796
从表4中可看出被试对于不同种类噪声时长差别阈限的判断与干扰度相关性最强，
次之为烦恼度，和尖锐度呈负相关。结合主观噪声评价结果可知，babble噪声时
长差别阈限较大的原因可能是其干扰度和烦恼度比粉噪和白噪高。
4 结论
通过恒定刺激法测量了1s标准时长的粉噪、白噪和babble噪声的时长差别阈限，
同时对三种噪声进行了主观评价，分析主观评价指标与噪声时长差别阈限的相关度。
结果表明：(1)粉噪和白噪的时长相对差别阈限为10%左右，与Woodrow[4]等人
的研究结果有较好的一致性，但babble噪声的相对差别阈限在13.6%左右，高于
粉噪和白噪的时长差别阈限；(2)干扰度和烦恼度可能是造成babble噪声与白噪、
粉噪时长差别阈限不同的原因，一定程度说明信号的干扰度和烦恼度越大，噪声时
长的差别阈限就越大。
参考文献:
【相关文献】
[1] ZWICKER E, FASTL H. Psychoacoustics: Facts and Models[M]. Springer,2007:17-22,64
[2] WOODROW H. Time perception[J]. Handbook of experimental psychology (Stevens, S.
S., Ed.). John Wiley and Sons, New York 1951.
[3] CREELMAN C. D. Human discrimination of auditory duration[J]. J. Acoust. .
1962, 34:582.
[4] 高妍，赵志军，谢凌云. 声音要素对声音时长感知差别阈限的影响[J]. 中国声学学会、中国声学
学会青年工作委员会. 中国声学学会第十一届青年学术会议会议论文集[C]. 中国声学学会、中国声
学学会青年工作委员会: 中国声学学会, 2015:4.
[5] 何穆. 噪声时长差别阈限的实验[A]. 中国声学学会. 中国声学学会2006年全国声学学术会议论
文集[C]. 中国声学学会:中国声学学会, 2006:2.
[6] 孟子厚. 音质主观评价的实验心理学方法[M]. 北京：国防工业出版社, 2008.
[7] 朱滢. 实验心理学[M]. 北京：北京大学出版社, 2000.