理性發(fā)燒之人耳的聽覺極限
對于純音而言，人耳聽覺對于頻率響應(yīng)的感知范圍大致在20Hz~20kHz。
Pumphrey R J. Upper limit of frequency for human hearing[J]. Nature, 1950, 166(4222): 571.
對于純音而言，人耳聽覺對于響度變化的差別閾限（階躍極限）約為0.3dB，但一般情況下約為0.5~1dB，這個數(shù)值換算為百分比大約為10%.
Harris J D. Loudness discrimination[J]. Journal of Speech & Hearing Disorders. Monograph Supplement, 1963.
對于純音而言，在500Hz~2kHz范圍內(nèi)，人耳聽覺對于頻率變化的差別閾限約為0.2%，這是以百分比為衡量，人類能夠感知到的最小聲音差別。
Moore B C J. Relation between the critical bandwidth and the frequency‐difference limen[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1974, 55(2): 359-359.
對于非線性失真而言。并不是數(shù)值越小影響就越小。JBL的Alex Voishvillo博士曾經(jīng)證明，硬削波產(chǎn)生的22.6%的THD，比交越失真產(chǎn)生的2.8%的THD更容易令人接受一些。
Voishvillo A. Assessment of Nonlinearity in Transducers and Sound Systems–from THD to Perceptual Models[C]//Audio Engineering Society Convention 121. Audio Engineering Society, 2006.
對于大部分情況下出現(xiàn)的低次諧波失真，恰好能夠被人耳感知到的數(shù)值大約是1%.
Moir J. Just detectable' distortion levels[J]. Wireless World, 1981, 87: 32.
交越失真有可能在0.3%或者更低一些被人耳感知到。
Moir J. Transients and Loudspeaker Damping[J]. Wireless World, 1950, 56: 166-170.
P.A. Fryer的研究表明，對于鋼琴而言，剛好能被人耳感知的互調(diào)失真IMD約為2%~4%，而對于其他類型的測試信號，約為5%.
Russell K F, Fryer P A. Loudspeakers: An Approach to Objective Listening[C]//Audio Engineering Society Convention 63. Audio Engineering Society, 1979.
我們不難發(fā)現(xiàn)，以上引用的數(shù)值都很高。因此，你可能想要知道，為什么這么多年過去了，對于HiFi產(chǎn)品的低失真的追求沒有被停止。一方面是，以上這些數(shù)字如此之高，對于很多人來說是難以置信的。另一方面則是，會有商業(yè)利益推動這些技術(shù)指標(biāo)繼續(xù)進步，不論這些技術(shù)指標(biāo)是否可以被人感知。
Douglas Self, Audio Power Amplifier Design
對于1~2米的RCA信號線而言，不同線材之間THD的差別約為0.0001%，低于人耳聽覺極限3個數(shù)量級。而對于音箱而言，在一般的房間內(nèi)，人頭移動1~5cm，某些頻段的響度變化約為1~2dB，大約是20%，約為不同線材之間區(qū)別的200000倍。
對于頭戴式耳機而言，在94dB測試條件下，除去低頻部分，THD通常為0.1%~1%這個數(shù)量級。在82c-wt ITU標(biāo)準(zhǔn)音量下，除了低頻部分，通常THD會在0.1%~0.5%左右。
對于入耳式耳機而言，94dB測試條件下，全頻段通常THD會低于0.5%。而在ITU標(biāo)準(zhǔn)音量下，全頻段通常低于0.2%.
入耳式耳機的非線性失真普標(biāo)小于頭戴式，這也是入耳式耳機虛擬耳機的相關(guān)系數(shù)更高的原因之一。
Steve Temme, Sean Olive博士等人的實驗把幾款頭戴式耳機使用均衡器EQ調(diào)節(jié)至相同的頻響曲線并錄音，在一個非線性失真超低的耳機STAX009上進行回放。分別測試了THD，IMD，Multi-tone和以音樂為測試信號的非相干失真。并通過人的主觀聽音實驗及實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)分析得出的部分結(jié)論如下：
除了某款耳機（真正的音樂），聽音者對于其他幾款耳機沒有明顯的偏好差別；
音樂與耳機之間存在顯著的交互作用，影響了偏好評分。聽音者的主觀評價證實了某些音樂在某些耳機上產(chǎn)生的聲音失真比其他音樂更多。（但是后續(xù)的研究表明，這種影響相比于不同耳機頻響曲線之間的差別是微小的）
聽音者的主觀評價表明某款耳機的聲音存在失真。而對于其他耳機，聽音者的主觀評價在重復(fù)的觀察中往往不一致，并且表示在耳機中聽到聲音失真是多么困難。
雖然沒有一項耳機失真測量能夠可靠地預(yù)測頻響相同的耳機的聲音失真的聽音者主觀評分，但以音樂為測試信號的非相干失真產(chǎn)生了最佳結(jié)果。最不受歡迎的耳機（真正的音樂）在100Hz以下的總諧波失真THD最大（遠超1%），在100Hz和1kHz之間的非相干失真量最大。IMD和Multi-tone指標(biāo)的成功率較低。
總之，非線性失真的感知和測量是一個迷人但具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。耳機中的線性失真（頻響曲線）比非線性失真高出幾個數(shù)量級，并且更容易被聽到。
Temme S, Olive S, Tatarunis S, et al. The correlation between distortion audibility and listener preference in headphones[C]//Audio Engineering Society Convention 137. Audio Engineering Society, 2014.
以我過去測試過的上百款耳機，對于不同的價位的耳機，THD并沒有明顯的差異，均維持在相對較低的水平。例如我之前測試過的森海塞爾HD800S與小米頭戴式耳機輕松版有著類似的THD表現(xiàn)。
相位的可聽性
聲學(xué)歐姆定理
音樂中的音色完全取決于其諧波的數(shù)量和相對電平，而不是相對相位。
麥克風(fēng)-錄音設(shè)備-揚聲器鏈路中的大部分器件都具有最小相位特性。最大的例外是多分頻揚聲器和多單元耳機。但是M?ller H等人的實驗證明，在一般情況下，人耳聽覺對于群時延的聽覺閾限在1.6ms~2ms。一般的揚聲器不會超出這個數(shù)值。
M?ller H, Minnaar P, Olesen S K, et al. On the audibility of all-pass phase in electroacoustical transfer functions[J]. Journal of the Audio Engineering Society, 2007, 55(3): 113-134.
Lipshitz等人在1982年發(fā)表的一篇關(guān)于中頻相位失真可聽性的重要論文有如下結(jié)論：
采取合適的測試信號（通常是單獨的敲擊聲），非常小的相位非線性是可以被聽到的；
當(dāng)采用耳機時，相位可聽性會明顯增加；
當(dāng)采用耳機時，在一個消聲室內(nèi)所產(chǎn)生的簡單的聲音信號會顯示出清晰的相位可聽性；
對于正常的音樂和語音信號，相位失真通常是聽不到的。
Lipshitz S P, Pocock M, Vanderkooy J. On the audibility of midrange phase distortion in audio systems[J]. Journal of the Audio Engineering Society, 1982, 30(9): 580-595.
類似的實驗還有：
Moir J. More Comments on-On the Audibility of Midrange Phase Distortion in Audio Systems[J]. Journal of the Audio Engineering Society, 1983, 31(12): 939-939.
Harwood H D. AUDIBILITY OF PHASE EFFECTS IN LOUDSPEAKERS-ARE LINEAR-PHASE-LOUDSPEAKERS A GIMMICK[J]. Wireless World, 1976, 82(1481): 30-32.
時域的可聽性
就瀑布圖CSD而言，對于200Hz以上，我們聽到的是頻響曲線的高Q值而不是時域的振鈴（嘯叫音）。
Toole F E. Sound reproduction: The acoustics and psychoacoustics of loudspeakers and rooms[M]. Routledge, 2017.
動態(tài)范圍
人耳聽覺的動態(tài)范圍通常在120dB~140dB之間。對于Naive listener而言，大約為125dB；對于有經(jīng)驗的聽音者而言，可以達到135dB~140dB。
Huber D M, Robert E. Runstein Modern Recording Techniques Focal Press[J]. 2009.
Newman, Edwin B. (1972-01-01). "Speech and Hearing".American Institute of Physics handbook. New York: McGraw-Hill. pp. 3–155.ISBN978-0070014855.OCLC484327.
以上是一些對人類聽覺極限的權(quán)威研究經(jīng)過。但也不排除有些人的聽力異于常人。以下是吉尼斯世界紀(jì)錄的官方網(wǎng)站。
https://www.guinnessworldrecords.cn/
各地的公證處聯(lián)系方式可以通過各大搜索引擎查詢。
