听觉系统的感知特性(精)
听觉特性
听觉特性2018/04/19x.zhong1.听觉系统2.声音频率分析--临界频带3.频率和声压级可听范围4.响度感觉5.听觉对声源的定位能力6.噪声引起的听力损失21.听觉系统2.声音频率分析--临界频带3.频率和声压级可听范围4.响度感觉5.听觉对声源的定位能力6.噪声引起的听力损失3人的听觉系统包括外耳、中耳、内耳以及听觉神经系统各个部分。
外耳外耳由耳廓、外耳道、鼓膜三部分构成，其功能是收集外界声音并放大，然后将声音传送至中耳并且能够辅助辨别声音的来源方向。
中耳中耳实际上是一块含气腔，由三块听小骨构成，其功能是放大声音并将声音信号传送至内耳，同时中耳能够平衡中耳腔和外界之间的气压减轻外界的巨大声音或突然发生的声音对内耳的影响。
内耳内耳的构成比较复杂且精密，内耳的功能是放大微小的声音并调节全音域的声音大小；对传送过来的声音进行精细的分析并将之转化为神经冲动，然后传入听觉系统。
听觉神经系统听觉神经系统包括听觉神经和大脑听觉区，听觉神经系统的功能是放大及分析声音中的特殊信号，并将声音传送到大脑做最后的分析和理解。
45678听觉特性1.听觉系统2.声音频率分析--临界频带3.频率和声压级可听范围4.响度感觉5.听觉对声源的定位能力6.噪声引起的听力损失9临界频带10临界频带11临界频带的意义12听觉特性1.听觉系统2.声音频率分析--临界频带3.频率和声压级可听范围4.响度感觉5.听觉对声源的定位能力6.噪声引起的听力损失13141516听觉特性1.听觉系统2.声音频率分析--临界频带3.频率和声压级可听范围4.响度感觉5.听觉对声源的定位能力6.噪声引起的听力损失17•响度（N），又称音量，描述的是声音的响亮程度。
人耳感受到的声音强弱，它是人对声音大小的一个主观感觉量18•人耳对声音的感觉，不仅和声压有关，还和频率有关。
声压级相同，频率不同的声音，听起来响亮程度也不同–如空压机与电锯，同是100分贝声压级的噪声．听起来电锯声要响得多。
听觉的基本特征
听觉的基本特征
1、听觉范围。
人耳能够听到声波范围有两个方面，一个是声波的频率范围：人耳可听到范围，一个是声压的幅值范围：被听觉阈值（最低声压级，和声音的频率有关）和痛域（使人耳感到疼痛的声压级，与声音的频率关系不大）决定。
2、听觉的等响特性。
反映人们对不同频率的纯音乐的响度感觉的基本特性。
说明认为判断声音和相对与声压级和频率都有关系。
以低于或者高于原始声音的声压级重放音源，则会改变原始声音中的各频成分的相对响度关系，产生音色变化。
3、听觉阈值。
如果把可闻频段的信号保留，把不敏感频段的信号只反映强信号，对难以察觉的弱信号忽略不计，这样可以使信息量大大减少，从而压缩声音信息量。
4、听觉得掩蔽特性。
听觉得掩蔽性是指一个比较强的声音往往会掩盖较弱的声音，从而使其不能被听到，分为频域掩蔽和时域掩蔽
频域掩蔽：稳定条件下，一个包含多种频率成分的声音同时发声时，幅值较大的频率信号会掩蔽相邻幅值较小的频率信号，使之完全听不见，而且低于该频率的掩蔽交窄，高于该频率的掩蔽范围较宽，可达该频率的数倍。
时域掩蔽：人耳除了对同时发出的声音在相邻频率信号之间有掩蔽现象意外，在时间上相邻的声音之间也存在掩蔽现象。
生理学与听觉解析听觉对身体的感知能力
生理学与听觉解析听觉对身体的感知能力生理学与听觉解析：听觉对身体的感知能力生理学是研究生物体机能的科学领域，其中的听觉解析则关注人类和动物对声音的感知和处理过程。
听觉是一种重要的感官，它不仅使我们能够听到声音，还对我们的身体有着广泛的影响。
本文将探讨生理学与听觉解析对身体感知能力的影响。
一、听觉与平衡感知听觉与平衡感知密切相关。
内耳是听觉和平衡感知的重要器官，其中的前庭器官负责平衡感知。
平衡感知是指我们对自身位置、方向和运动的知觉。
内耳的前庭器官通过感知头部的加速度和角加速度来维持我们的平衡。
当内耳受到外界的声音刺激时，它会通过神经信号与大脑中的平衡感知中心进行信息交流，以帮助我们维持平衡。
二、听觉与情绪调节听觉对情绪调节有着显著的影响。
听觉信号首先通过耳蜗传递到听觉皮层，在这里进行进一步的处理和解析。
听觉皮层与大脑的情绪调节区域紧密联系，它们之间存在着密集的神经回路连接。
因此，当我们听到声音时，它会直接影响到情绪调节中心，引起相应的情绪变化。
三、听觉与认知能力听觉对认知能力也有重要意义。
研究表明，音乐和语言对认知能力的发展具有正面影响。
音乐训练可以促进儿童的智力发展、注意力和工作记忆。
语言听觉训练也有助于提高学习能力和语言能力。
这是因为听觉对我们的注意力、记忆和学习过程有着直接的影响。
四、听觉与身体协调性听觉对身体的协调性有着深远的影响。
当我们执行一项动作时，听觉能够帮助我们更好地控制身体的姿势和动作。
例如，当我们迈出一步时，通过听觉对脚步声的感知，我们能够调整步伐和姿势，使我们能够更加平稳地行走。
这显示出听觉与身体的协调性密切相关。
五、听觉与防御机制听觉对我们的防御机制也起着重要作用。
当我们面对威胁时，声音是我们感知外界环境的重要方式之一。
听觉可以帮助我们迅速察觉到威胁并做出相应的反应。
例如，当我们听到突然的爆炸声或警报声时，我们的身体会立即做出应激反应，以保护我们的安全。
总结：生理学与听觉解析对身体感知能力有着重要的影响。
了解人类的听觉和视觉
了解人类的听觉和视觉人类作为一种高度进化的生物，具备复杂而独特的感知系统，其中听觉和视觉是最为重要的两个。
通过听觉和视觉，人类能够感知外界的声音和图像，进而获得丰富的信息和体验。
本文将深入探讨人类的听觉和视觉，揭示其原理和特点。
一、听觉听觉是人类获取声音信息的感知方式，主要通过耳朵完成。
耳朵包括外耳、中耳和内耳三个部分。
1. 外耳：外耳是由耳廓和外耳道组成，它的主要功能是接收声音并将其传递到内耳。
当声音进入耳朵时，外耳首先将声波集中，并通过外耳道传导到中耳。
2. 中耳：中耳包括鼓膜、听骨和鼓室等部分。
鼓膜是外耳道尽头的薄膜，它会随声波的震动而振动。
听骨由三块小骨头组成，分别是锤骨、砧骨和副鼓室骨。
当鼓膜振动时，听骨也会相应振动，并将振动传递到内耳的鼓室。
3. 内耳：内耳主要由耳蜗和前庭组成。
耳蜗是听觉的主要感知器官，它包含有上万个感听细胞，能够将声波转化为神经信号。
前庭则负责平衡和空间定位等功能。
通过上述的听觉感知系统，人类能够接收到外界的声音，并解码为可理解的信息。
然而，人类的听觉并不完全准确，例如在嘈杂的环境中，声音的传递可能会被干扰，导致听觉的清晰度下降。
二、视觉视觉是人类获取图像信息的感知方式，主要通过眼睛完成。
眼睛是一个复杂的器官，包括眼球、角膜、晶状体、虹膜、视网膜等组成。
1. 眼球和角膜：眼球是视觉系统的基础，角膜是眼球的一个透明结构，它将光线聚焦在眼球的后部，形成清晰的图像。
2. 晶状体：晶状体位于眼球的中央，它的弹性可以调节眼球的凸度，从而使图像聚焦在视网膜上。
3. 虹膜和瞳孔：虹膜是眼球的有色环，它负责调节光线的进入量。
瞳孔是虹膜中的一个开口，它的大小能够根据光线的强弱而调节。
4. 视网膜：视网膜是视觉的关键部分，它包含了视觉感光细胞，能够将光线转化为神经信号。
视网膜上的感光细胞分为两种类型，分别是视锥细胞和视杆细胞，它们对颜色和亮度进行感知。
通过眼睛的复杂结构和功能，人类能够感知到外界的图像，并转化为大脑能够理解的信息。
人耳的听觉特性
对应于每一个频率，基底膜上都有一个共振点，而不同频率的声音引起基底膜振动的最大振幅位置是不同的，这表明它对频率有一种分析作用。
PART ONE
在基底膜上分布着大量的神经末梢元——毛细胞，它们在基底膜振动作用下会发生变形，形成神经脉冲信号，并通过听觉传导神经传至大脑听觉中枢，进一步进行分析，从而使人听到声音。
质感
由空间感引申产生了乐器和人声的质感、空气感。 质感是指乐器或人演奏、演唱时因接触、摩擦、敲击吐气之后让人足以听出它是某种东西的感觉。例如鼓棒敲在钹上，觉得钹可以听出是金属做的，它的真实感很高，所以就说它的质感很好。早期许多数字录音的小提琴因缺乏琴弦摩擦的质感而像电子乐器般，就说它质感不好。
空气感
声学讨论声的产生、传播和接受，声的性质以及声音与其他物质的作用。而声的接受，不论是通过什么途径，也不管是通过什么方式，最终是被人听到。所以离开了人耳的听觉就谈不上声学。对于一个失聪的人，世界是寂静无声的。
第七章 人耳的听觉特性
人耳的听觉特性
目 录
7-1 听觉系统 7-2 听觉的感受性 7-3 听觉的度量 7-4 人耳的听觉特性
为了得以对响度根据需要进行计量，特定义响度的单位为“宋”。根据定义：声级为40dB的1000Hz标准音的主观感受规定为响度等于1宋。
01
响度
02
为了把声音强弱的客观尺度与再此声音刺激下的主观感受的强弱联系起来，引人了响度级的概念：
PART ONE
ห้องสมุดไป่ตู้
响度级的概念
添加标题
响度级是以主观的方法确定的，是以1000Hz的标准音为基准相互比较得出的
2、鼓膜
鼓膜的面积约为0.8cm，厚度约为0.1mm，是一个浅锥形的软膜，它的顶点朝向中耳内部。 鼓膜的振动推动中耳室中三块互相连接的小骨头——听骨运动。
第五节、人耳的听觉感知特性
１响度
（1）声压 （2）声压级 （3）响度 （4）响度级 （5）等响度曲线 （6）听阈与痛阈
声压
由声波引起的交变压强称为声压，一般用ｐ 表示，单位是帕 （Ｐａ）。 声压的大小反映了声音振动的强弱，同时也 决定了声波的幅度大小。 在一定时间内，瞬时声压对时间取均方根值 后称为有效声压。 用电子仪器测量得到的通常是有效声压，人 们习惯上讲的声压实际上也是有效声压。
频域掩蔽
所谓频域掩蔽是指掩蔽音与被掩蔽音同时作 用时发生掩蔽效应，又称同时掩蔽。 掩蔽音在掩蔽效应发生期间一直起作用，是 一种较强的掩蔽效应。 频域中的一个强音会掩蔽与之同时发声的频 率相近的弱音，弱音离强音越近，越容易被 掩蔽；
痛阈
而当声音增强到使人耳感到疼痛时，这个听 觉阈值称为 “痛阈”。仍以１ｋＨｚ纯音 为准来进行测量，使人耳感到疼痛时的声压 级约达到１2０ｄＢ左右。 实验表明，听阈和痛阈是随声压级、频率变 化的。听阈和痛阈随频率变化的等响度曲线 之间的区域就是人耳的听觉范围。
小于０ｄＢ听阈和大于１2０ｄＢ痛阈时为不可听声， 即使是人耳最敏感频率范围的声音，人耳也觉察不 到。 人耳对不同频率的声音听阈和痛阈不一样，灵敏度 也不一样。人耳的痛阈受频率的影响不大，而听阈 随频率变化相当剧烈。人耳对３～４ｋＨｚ声音最 敏感，幅度很小的声音信号都能被人耳听到；而在 低频区 （如小于８００Ｈｚ）和高频区 （如大于 ５ｋＨｚ），人耳对声音的灵敏度要低得多。
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人耳的听觉特性
在人耳的可听域范围内，声音 听觉心理的主观感受主要有： 1、响度 2、音调 3、音色 4、掩蔽效应 等听觉特性。
声音三要素
响度、音调、音色分别与声音的振幅、频率、 频谱分布特性 （包络形状）相对应，称为声音的 “三要素”。 人耳的掩蔽效应是心理声学的基础，是感知 音频编码的理论依据。
03 听觉特性
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哈斯效应的第一种情况：
Ò
当声源A和B距离人耳的距离相同，A、B声源又 都是相同的音源信号，那么，人不能明显地辨 别出两个声源的准确方位，主观感觉是声音来 自两个声源之间，增加了空间感，人们称之为 假立体声。
哈斯效应的第二种情况：
Ò
当人距A声源近，距B声源远时，会听到A、B两 个强弱不同的声音。但人们的心理感觉却只有 一 个 A 的声音，而 没 有 感到 B 声源的 存 在。 即 50ms以内的两个声源的声音，人耳不能分辨出 是两个独立的声音，而只感觉是一个声音。哪 个声音强，人们就感觉全部声音都由这个方位 传来。这种听觉错觉现象就是哈斯效应。
％
2000 0.4 0.22 0.14 0.12 0.11 4000 0.77 0.42 0.28 0.22 0.22
f／ Hz 1000 0.49 0.27 0.18 0.14 0.14
3．听觉定位
Ò Ò
v v
Ò
人耳判断声源的远近比较差，但确定声源的方向比较准确。 在声源处于正前方垂直方位角为0°时，一个正常听觉的人在 安静和无回声的环境中，靠双耳定位，通过对时间差和强度 差进行判断，可辨别水平方向1°~ 3°的方位变化 在水平方位角0°~ 60°范围内，人耳有良好的方位辨别能力； 超过60°则迅速变差。 人耳的水平方向感要强于竖直方向感。 在竖直平面内人耳定向能力相对较差，但可以通过摆动头部 而大大改善。 频率高于1400Hz强度差起主要作用；低于1400Hz时，时间差 起主要作用。
哈斯效应的第四种情况
Ò
当人们距A声源近时，会觉得全部声音都是A声 源发出的，而感不到B声源的存在。但若将A声 源 经 延 时 器 处理 ，使 其 声音在 B 声源声音 送 入 人 耳 后 才 传 到人 耳， 此 时 A 声源 虽然 离 人 位 置 近，但声音传入人耳晚，人们就会感到全部声 音 都 是由 B 声源传 来 的，这 就是 哈斯 效 应 在 各 种不同情况下的作用。
教育电声系统 - 人耳听觉特性
音频声学基础
立体声原理
声像及声像定位 德 . 波埃效应 两个发声源馈入信号时间差与声压差的综合作用 不同程度改变输送给两个声源的的声压或者两个信号的时间差， 声像将在y 1 、 y 2 间移动，在声像定位时，声级差ΔL p 与时间差 Δ t 的作用类似，大致对应关系 5dB = 1ms 德· 波埃效应是立体声系统声音重放分布 y1 y2 定向还原的基础
音频声学基础
立体声原理
在不同的空间环境里，声波到达人耳的的时间、强度和音色以 及直达声和反射声的比例都存在着差异，由此可以辨别出声源的方 向、所处位置和远近距离 立体声与单一声源形式相比有如下优点： 1、具有声源明显的方位感和分布感 2、提高了信息的清晰度和可懂度
3、具有较小的背景噪声影响
4、提高了信息的临场感、层次感和透明度 立体声系统能够比单一声源形式更好的
3500Hz
音频声学基础
人耳的听觉效应
复音的掩蔽规律 1、复音声波同样的中心频率，窄带复音声波的掩蔽作用大于 纯音声波，宽带复音声波大于窄带复音声波 2、提高掩蔽声的声压级可以展宽掩蔽的频率范围 3、复音声波包含的几个频率分量，最高的频率被掩蔽，中频 被掩蔽一部分，将形成音色变化
音频声学基础
人耳的听觉效应
神经冲动的传递
音频声学基础
声音与音质
人耳听觉感受的主要表现方面： 响度 是人耳对声波强弱程度的主观感受 响度主要取决于声压或声强，与声波的频率也有一定的关系 响度对应的声压值越低，表示感受越敏感
20Hz 可闻域的频率范围 20KHz
音频声学基础
声音与音质
响度级 是响度的描述单位，表示人耳感受一个声波信号与1000Hz的纯 音声波相比具有同样响时纯音的声压值 人耳对声压级变化感觉：声压级每增加10dB，响度值增加一倍
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MP4 stands for MPEG-4. It was developed by the Moving Picture Experts group (MPEG). MP4 is a versatile new internet standard for music and video (multimedia) files. By comparison, MPEG 1 was the format used on CDs and MP3's and MPEG 2 was for DVDs. MP4 is a multimedia standard for computers and wireless devices. MP4 is becoming more and more popular. It allows easy and fluent authoring and playback of multimedia over a wide variety of platforms from computers, game consoles and multimedia players to all sort of wireless devices. It is a true internet standard.
--进入90年代，随着多媒体时代的来临，迫切要求语音识别系统从 实验室走向实用。许多发达国家如美国、日本、韩国以及IBM、Apple、 AT＆T、NTT等著名公司都为语音识别系统的实用化开发研究投以巨资。 --我国语音识别研究工作一直紧跟国际水平，国家也很重视，并把 大词汇量语音识别的研究列入"863"计划，由中科院自动化所、声学所 及北京大学等单位研究开发。鉴于中国未来庞大的市场，国外也非常 重视汉语语音识别的研究。美国、新加坡等地聚集了一批来自大陆、 台湾、香港等地的学者，研究成果已达到相当高水平。因此，国内除 了要加强理论研究外，更要加快从实验室演示系统到商品的转化。 语音识别的技术发展经历了以下几个阶段：
第八章 MPEG声音
压缩声音的方法: · 波形编码 · 模拟发声器官编码 · 感知声音编码
8.1 听觉系统的感知特性
一、响度感知
听阈
痛阈
二、音高感知
三、掩蔽效应
频域掩蔽时域掩蔽源自(1) (2)Pre-masking Post-masking
8.2 MPEG Audio 与感知特性
一、psychoacoustic model
●根据对说话人说话方式的要求可以分为： 孤立字（词）语音识别阶段； 连接字语音识别阶段； 连续语音识别阶段。
●根据对说话人的依赖程度可以分为： 特定人语音识别阶段； 非特定人语音识别阶段。 ●根据词汇量大小可以分为： 小词汇量阶段； 中等词汇量阶段； 大词汇量以及无限词汇量语音识别阶段。 语音技术市场正在迅速成长，且发展势头良好。分析家预测，从 1999年到2004年，语音技术市场将以每年31%的速度持续增长。语 音技术市场的迅速扩展意味着我们正面临着大量部署语音应用的转折 期。
去掉听阈以下信号 使用掩饰特性
二、感知子带编码与Dobly AC-3编码
8.3 MPEG-1 Audio
一、MPEG-1 Audio处理对象 20-20kHz声音对象
二、子带编码
三、编码层
Layer1:
Layer2:
Layer3:
MP3（MPEG-1 Layer 3），是当今较流行的一种音频格式，全称 为MPEG(MPEG：Moving Picture Experts Group) Audio Layer-3。 它是基于MPEG-1第三部分音频(正式名称11172-3)压缩算法的一 种(Layer 3)。MP3是一种有损压缩，它利用了人耳的听觉特性来 提高压缩率的算法。在基本上保持CD音质的前提下，MP3能将音 频数据压缩到原有的1/10甚至更少。 MP3格式最早由德国弗朗霍夫研究院和法国汤姆生公司在1993年 合作研制成功。但当时的MP3格式并不完善，因此众多人士开始 了自己的完善工作。由于MP3的编码方式开放，也就是说在这个 大的框架下，人们可以选择不同的原理进行压缩，所以就出现了 CBR、VBR、ABR等一批不同的编码方式，并导致了当今MP3编 码方式较为混乱的局面，但现在通用的编码器为运用VBR或ABR 编码方式的LAME。 现在几乎所有的音频播放软件或MP3播放器（硬件设备）都（声 称）支持MP3格式，但并不是每个软件都能非常有效的识别各种 MP3的编码格式。例如SONY的某些MP3播放器在播放某些编码 的MP3文件时会出现杂音。
8.4 MPEG-2 Audio
一、MPEG -2 BC Audio
二、MPEG-2 Audio AAC
有多先进？ 基本模块
不断发展
音频格式就像电脑软硬件一样，终归要更新换代的，像磁带不是 被CD淘汰了吗？而CD也将要被DVD－Audio所代替。随着时间 的推移，MP3越来越不能满足我们的需要了，比如压缩率落后于 Ogg、WMA、VQF等格式，音质也不够理想（尤其是低码率 下），仅有两个声道……于是Fraunhofer IIS与AT＆T、索尼、 杜比、诺基亚等公司展开合作，共同开发出了被誉为“21世纪 的数据压缩方式”的Advanced Audio Coding（简称AAC）音频 格式，以取代MP3的位置。 其实AAC的算法在1997年就完成了，当时被称为MPEG－2 AAC， 因为还是把它作为MPEG－2标准的延伸。但是随着MPEG－4音 频标准在2000年成型，MPEG－2 AAC也被作为它的编码技术核 心，同时追加了一些新的编码特性，所以我们又叫MPEG－4 AAC。
8.5 MPEG-4 Audio
一、MPEG -4自然声音
参数编码器 CELP编码器 T/F编码器
二、MPEG -4合成声音
MIDI
TTS
语音识别的研究工作大约开始于50年代，当时AT& T Bell实验室实现了 第一个可识别十个英文数字的语音识别系统--Audry系统。 --60年代，计算机的应用推动了语音识别的发展。这时期的重要成果 是提出了动态规划（DP）和线性预测分析技术（LP），其中后者较好地 解决了语音信号产生模型的问题，对语音识别的发展产生了深远影响。 --70年代，语音识别领域取得了突破。在理论上，LP技术得到进一 步发展，动态时间归正技术（DTW）基本成熟，特别是提出了矢量量化 （VQ）和隐马尔可夫模型（HMM）理论。在实践上，实现了基于线性预 测倒谱和DTW技术的特定人孤立语音识别系统。 --80年代，语音识别研究进一步走向深入，其显著特征是HMM模型 和人工神经元网络（ANN）在语音识别中的成功应用。HMM模型的广泛 应用应归功于AT＆ T Bell实验室Rabiner等科学家的努力，他们把原本 艰涩的HMM纯数学模型工程化，从而为更多研究者了解和认识。ANN和 HMM模型建立的语音识别系统，性能相当。