4.5.1 聽覺
1.聽覺的生理基礎
了解耳朵的構造及其生理機製才能知道聽覺刺激的特性。
耳朵包括外耳、中耳和內耳三部分。外耳由耳郭和外耳道組成。耳廓有收集聲波的作用，外耳道是聲音傳入中耳的通道。中耳包括鼓膜、鼓室和聽小骨。鼓膜在外耳道的末端，是一片橢圓形的薄膜，厚約0.1mm。當外麵的聲音傳入時即產生振動，把聲音變成多種振動的“密碼”傳向後麵的鼓室。鼓室是一個能使聲音變得柔和而動聽的小腔，腔內有3塊聽小骨，即錘骨、鐙骨和砧骨。聽小骨能把鼓膜的振動波傳給內耳，在傳導過程中，能將聲音信號放大十多倍，使人能聽到細微的聲音。鼓室下部有一條咽鼓管，通到鼻咽部，當吞咽或打哈欠時管口被打開，使鼓膜兩側氣壓保持平衡。
內耳由耳蝸、前庭和半規管組成，結構複雜而精細，管道彎曲盤旋，也叫“迷路”。其中耳蝸主管聽覺，前庭和半規管則掌握位置和平衡。耳蝸是一條盤成蝸牛狀的螺旋管道，內部有產生聽覺的“基底膜”。基底膜上有2.4萬根聽神經纖維，其上附著許多聽覺細胞。當聲音振動波由聽小骨傳導至耳蝸以後，基底膜便把這種機械振動傳給聽覺細胞，產生神經衝動，再由聽覺細胞把這種衝動傳到大腦皮層的聽覺中樞，形成聽覺，使人能聽到來自外界的各種聲音。
2.聲音與聽覺
（1）聲源。物體的振動產生了聲音，故任何一個發聲體都可稱為“聲源”。但聲學工程所指的“聲輻射體”，主要有以下四種類型：
①點聲源或單聲源。點聲源產生最簡單的聲場。如人的嘴、各種動物發聲器官、揚聲器、家用電器、汽車喇叭和排氣口、施工機械、大型風扇等。這一類聲源的線度要比輻射的聲波波長小得多。
②線聲源。在實際生活中，火車、汽車、摩托車、車間及成排的機器所產生的聲音。這種聲源是指沿軸線兩端延伸至很遠的聲源。
③麵聲源或聲輻射麵。真正可以稱為巨大的平麵輻射體的是波濤洶湧的大海。在實際生活中，如運動場中成千上萬觀眾的呼喊聲，車間裏機器聲的反射牆麵、劇場觀眾廳的反射牆麵等所產生的聲源。
④立體輻射聲源或發聲體。在現實中，一群蜜蜂發出的聲音，室內排列的立體方位的“聲柱”等所形成的聲源。
室內環境中，聲源主要是人群、家具、電器、設備（電梯、送排風管道、抽水馬桶水箱、風扇、空調、熒光燈鎮流器等等），多數情況下都可視為點聲源。
（2）可聽聲。物體振動帶動周圍媒體（主要是空氣）的波動，再由空氣傳給耳朵而引起感覺。這種聲波的刺激作用對於耳的生理機能來說，不是都能感覺到或是都能接受的。太弱的聲波不能引起聽覺，太強的聲波耳朵受不了。因此人耳能聽到的聲音有一個頻率範圍，聲音頻率範圍是20-20000Hz，其聲壓級從0-120dB。
小於20Hz的聲波稱為次聲，如一般鍾表彈簧的擺動，它不易引起人的聽覺。20～20000Hz的聲波，如機器的振動，由衝擊波或地震波而引起的地球振動，心髒的規律跳動以及樂隊的樂音和歌唱聲等等，其頻率均屬這個範圍，都能引起聽覺。
從20kHz一直延伸到“無窮大”的範圍，這種聲波稱為超聲。這個範圍內的聲音人們不能用聽覺器官去直接感受它。但是，同次聲一樣，我們可以用相關的儀器來測量到。
在室外環境中，絕大多數聲源發出的聲音均在可聽聲範圍內，隻有少數聲源會產生次聲，如電冰箱等。超聲一般都來自室外，它對室外環境的幹擾程度取決於建築圍護結構的隔聲性能。
（3）聲的物理量與感覺量：
聲的物理量和感覺量。
將聲壓級和頻率相同的感覺量繪成曲線，稱為等響曲線，由此，可清楚地看出人耳對可聽聲的聲壓和頻率的感覺程度。
圖中最下邊的虛線表示可聽界限的最小可聽值，即可聽閾。並不是所有人在這個界限內都能聽到聲音，一般是10方左右才開始聽到聲音。從等響曲線可以看出，人的聽力對於3-5kHz聲音的聽覺最敏感，無論在此限以上或以下，其敏感度都會逐漸下降。
（4）噪聲級大小與主觀感受。聲音的強弱，即聲強的大小對人耳的刺激會產生不同的感覺，太弱的聲音聽不到，過強的聲音使人耳造成損傷，產生耳痛，甚至耳聾。不同的噪聲級產生的主觀感覺。
從以上可以看出，盡管人耳的聽聲範圍很廣，但能引起聽覺又不損傷耳機體的聲音，其聲壓級是40-80dB，頻率從100-4000Hz，而其中頻率為3000-4000Hz的聽覺最敏感。超過這個範圍的聲音會給人帶來煩惱或造成耳的損傷。
（5）噪聲對人的影響。聽覺的基本機能是傳遞聲音信息和引起警覺。考慮到對人體活動的影響，聲音可分為兩大類：有用聲或有意義的聲音；幹擾聲或無意義的聲音。
噪聲就是幹擾人的聲音，噪聲是引起人煩惱的聲音。
噪聲可引起：警覺、睡眠幹擾，心理應激（通過網狀激活係統刺激腦的自律神經中樞，引起內髒器官的自律反應，如心率加快等）。噪聲還可幹擾人們之間正常的語言交流。
既然噪聲是一種幹擾人的聲音，那麼其對人的工作會產生影響，降低人的作業效能。在分析噪聲對作業的影響時還要考慮以下因素：
①噪聲的強度；
②噪聲的性質；
③噪聲中也可能包含著有用信息，如機器噪聲（監視發電機工作需要分辨噪聲信息）；
④作業性質。
噪聲更多的是損害人的作業效能。如噪聲對於一些要求高技能和處理許多信息等複雜的腦力勞動都起著幹擾作用；噪聲妨礙人學習精細靈巧的活動；間斷性和無法預料的強噪聲（90dB以上），可使腦力活動遲鈍。對一些工廠的研究還發現：加工車間的噪聲降低20dB，廢品率下降50%；裝配車間的噪聲降低20dB，生產率提高30%；打字室的噪音降低25dB，打字錯誤下降50%。這些研究說明了控製噪聲的重要意義。
次強噪聲隻引起短時的聽力喪失。經常發生短時的聽力喪失，就會導致永久性的聽覺喪失，稱為噪聲聾。內耳的感聲細胞受噪聲影響逐步退化是出現永久聽力喪失的原因。90dB以上的噪聲對聽力有損害作用。人受噪聲影響時會有如下生理反應：
①血壓升高；
②心率加快；
③皮下血管收縮；
④代謝加快；
⑤消化減慢；
⑥肌肉緊張。
人的聽覺係統的兩個機能之一仍是引起警覺。噪聲對人的情緒影響很大，這種情緒會引起強烈的心理作用。
人的體力恢複是身體健康的基本保證，睡眠、休息有利於體力恢複。如果噪聲對自律神經係統的刺激作用不限於工作時間，以至於影響了休息，則人在應激和恢複之間就會失去平衡，易造成慢性病、作業效能下降。
3.聽覺特征
根據聲音的物理性能、人耳的生理機能、聽覺的主觀心理特征，與建築環境聲學設計關係密切的聽覺特征主要表現在以下幾個方麵：
（1）聽覺適應。具有正常聽力的健康青年（年齡在12-25歲之間），能夠覺察16-20000Hz的聲音；25歲左右對於15000Hz以上頻率的聲音靈敏度則顯著下降。隨著年齡的增長，頻率感受的上限逐年連續下降，這叫老年性聽力衰減。
除了年齡變化之外，個人的生活習慣、營養及生活緊張程度，特別是環境噪聲的積累對聽力的影響也很大。如我國紡織業的女工其平均聽力都比較差。
人對環境噪聲的適應能力很強。對於健康人來講，在安靜的環境中住慣了，搬到喧鬧環境中居住，開始時不適應，然而住久了也就習慣了。反過來再搬回原處住，開始還會不習慣，感到寂寞。但人對噪聲積累的適應是不利於健康的，特別是噪聲很大的適應，會造成永久性耳聾。