p2

p e j(tkl cos ) a
，同理可得右端的压力
F2
2 0
p2a
2
1

cos 2
2
d

p2a2

p Se j(tkl cos ) a
左右端的压力方向相反，因此合力 F 为
F F1 F2 paSe jt (1 e jkl cos ) paSe jt (1 cos(kl cos ) j sin(kl cos ))
W S
c0
SPL
声压有效幅值： pe pref 10 20 2 105 1074/20 0.10Pa
声强级别： SIL SPL 10lg 400 74 10lg 400 73.71dB
0c0
1.293 331
SIL
声强有效幅值： Ie Iref 10 10 2 1012 1073.71/10 4.70 105W / m2
图像信息原理 2015年秋季学期 第二次作业 (占总成绩5分)
内容
1. 零摄氏度空气中声速为
，空气密度为
，其中一声波的声
压级为 ，试求其声压有效幅值，声强级别及声强的有效幅值，和平均声
能量密度。
解：声压级 SPL 20lg
pe pref
，声强级 SIL 10lg Ie I ref
，声强 Ie
560~575nm 三种类型的锥状细胞。
作用
对于视 觉特征 影响
明视觉感受器，感受颜色。
暗视觉感受器，对弱光敏感，只有亮
度感。
中央凹的锥状细胞密度最大，在明 亮时，视网膜中心部分视觉锐度最 高； 只有锥状细胞才有色觉，在同样光
视杆细胞在光线较暗时活动，有较高 的光敏度，但不能作精细的空间分 辨，且不参与色觉；
幅等于 |
|。（入射波声压可以表示为
）
y
证明：设圆柱体截面的半径为 a ，对于左端 x 0 ，入射声压 p1 pae jt
F1
pdS
S
2 pa2(1 cos2 )d
0

2 0
p1a 2
1
cos 2 d 2
p1a2 paSe jt
对于右端
x

l ，入射声压
L1

20 lg
pe1 pref
, L2

20 lg
pe2 pref

L

20 lg
pe1 pe2 pref

L

L1

L2
பைடு நூலகம்
20 lg
pe1 pe2
LL
pe1 pref
10 20
L
10 20 1
L
pe2 pref
10 20
L
10 20 1
3. 长度为 截面积为 的圆柱体置于远点声源平面声场内，两端面于声波入射方 向成 角，如下图所示。假设 不很小，证明作用在圆柱体两端上的合力振
7. 总结人类听觉系统对于声音方向辨别的主要原理和特点。
解：主要原理：
1）ILD、ITD 定位：当一声源发声时，由于聆听者自身头部的屏蔽作用，声源到 两耳的距离一般来说并不相等，声波传到人的两耳时所具有的强度差（ILD）、 时间差（ITD），利用 ILD 和 ITD 可对声音进行方向辨别。
2）头部相关传输函数 (Head Related Transfer Function)定位：耳和头的构造会 对声音产生滤波效果，因此鼓膜接收的声音频谱与音源的位置相关，针对不同的 人训练形成 HRTF，可对声源进行定位。
S
sin(
kl
cos 2
)
|
得证
4. 两列声脉冲到达人耳的时间间隔约在 0.05 秒以上时，听觉可以加以区分。试 问人离一堵墙至少多远的距离，才有可能听到自己讲话的回声。
解：空气中声音传播速度为 340m/s，人离墙距离为 s
2s / v 0.05
s 8.5m
5. 总结人眼视网膜上的两类感光细胞的特点、作用以及它们对于视觉特征（如 视觉锐度、彩色视野、眼适应性）的影响。
特点：
1）音源频率：ITD 低频音源位置判断的主要依据，ILD 随着声音频率的增加而 增大，因此是高频音源位置判断的主要依据，HRTF 是音源落在同一个俯仰轴上 时主要的位置判断依据；
2）定位精度受音源方位影响大：前方定位精度最高（2~3.5°），后方定位精度 差（20°）。
3）存在双耳误区圆锥：人耳两侧圆锥形区域，其中的声音产生的 ITD 和 ILD 相 同，此时可利用 HRTF 可以帮助定位。
合力振幅 | F | paS |1 cos(kl cos ) j sin(kl cos ) |
paS (1 cos(kl cos ))2 sin2(kl cos )
paS 2 2 cos(kl cos )
paS
4sin2( kl cos ) 2
|
2
pa
解：
锥状细胞
杆状细胞
特点
数量为 650～ 700 万，形状短粗， 数量为 1 亿～1 亿 3 千万个，细长、
视色素是紫蓝质素，与不同视蛋白 暗视觉感受器、只有亮度感，感光灵
结合产生吸收峰值波长在
敏度是锥状细胞的 100~1000 倍，对
440~450nm、530~540nm、
红光无反应，视色素是紫红质素。
平均声能量密度 Ie 4.70 105 / 331 1.42 107J / m3 c0
2. 振幅较小的两列声波叠加后的声场的声压等于两列声波各自声压的和(声波
叠加原理)，已知两列小振幅声波叠加之后的声压级为 L,而两列声波声压级 之差为ΔL ,求两列声波各自的声压。
解：不妨设两列声波的声压分别为 pe1, pe2 ，且 pe1 pe2 ，则
度照射下，不同颜色的视野范围不
暗适应时，需要将退色的紫红质
同；
素在维生素 A 的参与下合成，其合
从暗转到亮视觉时，1~2 分钟稳定。 成较慢，需 30~40 分钟才能稳定。
瞳孔 3~4 秒缩小，由杆体细胞作用
转到锥体细胞作用。
6. 下图中的人左右眼是同色的还是异色的？试解释这一视错觉现象。
解： 视觉系统认为左半侧有一个统一的红色的叠加，这样在认知颜色的时候会自主地 将红颜色减掉，因此感受到了灰色-红色,接近青色的结果。可以理解为一种同时 对比现象。