螽斯Gampsocleis gratiosa听觉上升神经元的方向灵敏度

螽斯趋声行为的定量分析表明,螽斯具有良好的方向听觉能力。本文报道了螽斯前胸神经节内听觉上升神经元的结构、侧向性和方向灵敏度。在最佳频率15kHz时,它的侧向阈值差高达约16dB。它的方向灵敏度与声刺激频率密切有关,频率愈高,其方位阈值差愈大。上升神经元对每次刺激的峰脉冲发放数和潜伏期变化均与声音入射角有关,因此可用作声源的方向提示。     

螽斯听觉上升神经元AN3的声反应特征及其在脑中的投射

螽斯的趋声行为实验表明它有很好的声音辨别和声源定位能力,这显然需要听觉系统进行复杂的信息处理。本文报道了螽斯前胸神经节中的听觉上升神经元AN_3的声反应特征及其在脑中的投射。AN_3属准紧张型听觉神经元,有较高的敏感性,方向性和强度编码能力,在听觉信息加工中起重要作用。其轴突投射主要集中在间脑外侧区,与脑内局部听觉中间神经元形成突触联系。     

蚱蝉Cryptotympana atrata听觉的电生理研究

本文报道了蚱蝉Cryptotympana atrata听觉初级神经元和中间神经元的声反应特征和方向灵敏度。这些神经元有基本上相同、并与蚱蝉鸣声的主能峰一致的调谐频率。它们对声强编码的动态范围为阈上0-40 dB,声强每提高10dB神经脉冲发放约增加两个。它们有较好的方向灵敏度,在最佳反应频率处听觉神经元对对侧声源刺激与同侧声源刺激的反应阈差达10—12dB。     

短翅鸣螽的鸣声特征分析与听觉研究

本文利用声分析方法研究了短翅鸣螽Gampsocleis gratiosa鸣声的结构、频谱与时域特征。短翅鸣螽主要靠复翅闭合运动时左翅腹面上的音锉与右翅内缘(刮器)相摩擦而发声。音锉脉冲声列是短翅鸣螽鸣声的基本组分,它由一个开翅脉冲和6—7个闭翅脉冲组成。鸣声的频谱较宽,声能主要分布在3—35kHz范围内;主、次能峰分别位于7.5kHz与4.0kHz附近,在10cm远处鸣声强度L_p约为105dB。鸣声的时域特征与环境温度有关。鸣声的三维数字功率谱图分析揭示了频谱能峰的瞬时变化特征。鸣螽有较高的听觉灵敏度,在与其鸣声主能峰区相应的频率范围内(7—18kHz),反应阈值均在30dBL_p以下。螽斯的听觉神经元能对其鸣声的时域特征进行编码。     

蚱蝉听觉中间神经元对声信号特征编码的电生理研究

本文首次报道蚱蝉听觉系统中放电模式不同的两类中间神经元的阈值-频率关系曲线,及它们对声刺激信号的强度与时间特征的编码方式.它们的功能可能分别是简易的声强与时间编码器和声脉冲标记器.     

1992年声学

耳声发射(Otoacoustic emissions) 耳产生的声音叫耳声发射(OAE),听觉专家用放置在耳道内的微型传声器收听这种微弱的声音,以监听难以通入的内耳工作情况,在耳声发射发现之前,探测耳内唯一可行的方法是解剖(因而是破坏性)实验,且只能用于动物,而比较耳声发射实验可以用于人类,也可以用于动物以研究特别与哺乳动物听力有关的,决定耳蜗灵敏度,调谐过程及动态范围等的基本过程.     

弱背景声对声音信号感受的影响

本工作在6名受试者身上比较了在有及无连续背景声作用下声音信号感受阈的变化。当信号及背景声为频率相同的纯音时,弱背景声(强度为阈上0—5分贝)能使信号感受阈降低8分贝左右。在有白噪声干扰的条件下,这一作用仍然存在。信号感受阈的降低是弱背景声提高了听觉系统对信号感受能力的结果。当背景声与信号有较大的频率差时,弱背景声即无降低信号感受阈的作用。     

《空间声原理》

正谢菠荪著科学出版社,北京,2019年6月,818页,定价:249元听觉是我们感知外界信息的重要途径之一。人的听觉中,除了对声音的响度、音调和音色等主观属性的感觉外,还包括对声音的空间听觉,也就是对声音空间属性或特性的感知。这赋予了我们的听觉系统在一定的条件下,可以对声源进行定位,可以产生对周围声学环境的空间印象的可能。空间声的目的是重放声场的空间信息,给倾听者产生特定的空间听觉事件或感知。近年来,其应用已由传统的影院和家用声重放等文化娱乐领域,拓展到听觉心理和生理、室内声学设计、通信、互联网与计算机、多媒体与虚拟现实、医学等科学研究及工程技术领域。可见应用价值之重要。     

基于仿生特征模式匹配的海洋动物声信号识别*

针对小数据量的海洋动物声信号混合识别,将声信号同态分析过程中的线性频率转换为Mel频率,得到模拟人耳听觉特性的Mel频率倒谱系数作为声信号的特征。按照声信号所属的物种建立特征模板,使用动态时间规整算法对待识别特征进行分类识别,并对特征库和识别算法进行优化。分别提取了6种鱼类、3种虾类、12种鲸类的Mel频率倒谱系数,为每个物种建立特征模板。分3次对3种、5种、6种鱼类进行识别,分别获得了100%、96.25%、94.68%的识别率。对6种鱼类、3种虾类、12种鲸类共21个物种进行混合识别,总识别率由87.56%提升至优化后的88.96%。实验结果表明,基于Mel频率倒谱系数和动态时间规整算法的海洋动物声信号混合识别能够在小数据量时获得较高的识别率,优化后的特征库和识别算法能够提升识别率。     

环境声的听觉感知与自动识别

<正>陈克安著北京:科学出版社,2014,348页,定价:128元声学是声音的科学,研究声音的产生、传播、接收和效应。声或声音原指人耳听觉所能觉察的空气中传播的振动现象。人类认识声音自语言始,通过观测声学现象,研究其规律,人们很早就认识到声的波动性质,并创造了声学设备(主要是乐器),发展了测试方法,取得不少重要结果。但直到17世纪初伽利略提出频率和周期的概念止,都没有对振动和波动的本质的研究,当然也没有声速的概念。原因在于没有找到描述特定声学(物理)现象的特性的物理量及其测量方法。     

双耳幅值差确定声源方向的神经信息处理机理研究

神经信息系统实质上是定量系统, 应引起足够重视. 关于神经系统的定量研究方面的报道比较少见. 这一问题将会影响进一步的研究, 如双耳声音定向. 双耳定向是定量测量, 用定性分析的方法无法满足要求. 已有的生理实验发现声音输入信号强度与听觉神经的输出频率存在单调递增关系, 所以本文中声音强度的变化被简化成神经脉冲频率的变化. 本文基于圆映射和符号动力学原理, 建立了神经回路定量模型, 模型中对同侧输入回路采用兴奋性耦合, 对侧输入回路采用抑制性耦合, 并考虑神经元间突触连接的量子释放特征, 采用化学耦合模型实现连接, 用耦合系数表示神经元间的耦合程度. 采用Hodgkin-Huxley模型仿真研究听觉神经回路的输入/输出脉冲序列关系. 在已经仿真过的参数范围, 模型在输入信号变化与输出脉冲频率变化间存在单调递增/递减的关系. 对于单输入单输出的神经元, 采用符号动力学方法进行符号化; 对于多输入单输出的神经元, 采用分析各输出脉冲的产生时间, 判断其变化位置, 从神经脉冲序列中得到对应的两耳声音幅值差变化, 以此定位声源. 随着输出脉冲数的增加, 符号序列的长度增加, 符号序列对输入信号变化敏感, 能够得到较高的测量精度. 仿真结果表明这个模型是定量的, 神经脉冲序列能够区分信号的大小.     

对光声现象的研究

选择第26届IYPT题目"聆听光的声音",研究了光声现象中光功率与声强以及调制光频与声频的关系.实验结果表明:光致声声频等于入射光调制光频,光致声的声强与光频呈正相关,即在消除了斩光器的影响后,斩光器频率越高,声强越大.     

节律性时间期待和空间期待对听觉目标辨别的影响

合理的推断和预期是加快辨别听觉目标的关键。通过听觉目标辨别的反应时任务,研究了听感知过程中节律性时间期待和空间期待对声音目标辨别的影响。实验中,听觉序列中各声音以规律或不规律的时间节奏、沿有序或随机的空间方位呈现,形成四种期待条件:时间和空间期待兼备、只有时间期待、只有空间期待和没有期待。被试对声音序列末尾随机呈现的听觉目标尽快做按键反应。结果发现:（1）节律性时间期待显著加快被试对目标声音的反应速度;（2）空间期待对目标辨别速度的促进作用仅在时间非规律条件下发生。可见,在辨别听觉目标时,听者优先使用时间期待,并在无有效时间预测信息时使用空间期待,以促成对声音目标的最优知觉加工。      

豚鼠对正弦调幅波的频率辨别

当一高频纯音被另一低频正弦波调幅时,从复合声中可听到清楚并占主导的调制波音调。后者随调幅波的频率而变,其辨别阈(△f_(am))可在动物用记录皮层慢反应的方法测定。本工作系统地研究了豚鼠△f_(am)与载波频率、调制波频率、调幅深度、调幅时程、声音强度等的关系。豚鼠对调制波频率似有较好的辨别能力,刺激参数合适时△f_(am)只3—4Hz,与该种动物对纯音的频率辨别阈相近。文中对比了人和豚鼠的△f_(am),并讨论了调制波音调的感受和辩别机理。     

蝉类用于声通讯的鸣声特性及其飞行趋声范围的估计

本文比较了不同种类的蝉鸣声和听觉特性。结果表明，蝉类用于飞行趋声的鸣声种特性不仅与鸣声的优势频率有关，而且与鸣声的音调和节奏的变化有关。同时，鸣声的优势频率与相应的生态环境有关，其飞行趋声范围一般不超过２００ｍ，主要范围约１００－６０左右。     

复合听神经动作电位与调幅刺激声包络的时序相关分析

在豚鼠用植入内听道出口处的电极记录了调幅声诱发的复合听神经动作电位，并研究了在声参数系统地变化时反应与调制波之间的时序相关性。所用的调制波有三种：频率固定的连续或短段正弦波（频率范围40Hz－5kHz），频率变化的短段正弦波及小段语音信号。其它声参数变化范围为：载波500Hz－20kHz，调制深度5％－95％，强度20－90dBSPL。对于频率固定的连续或短段正弦调制波，在大多数参数条件下，反应与调制波之间的相关系数（r）相当高：0．80－0．95，在由于参数不适当、反应幅度下降时，r相应地变小。对于频率变化的短段正弦调制波，r在0．66－0．86之间变化。当用语音信号片段作调制波时，反应与调制波之间仍存在一定的相关性（r在0．50左右变化），表明对语音信息在耳蜗水平的编码，时间模式是有效的。文中对听觉时间机理的一些理论及技术要点作了讨论。     

听觉障碍患者的空间听觉*

空间听觉是对声音空间属性或特性的主观感觉,包括对声源的定位、对环境反射声的主观感觉等。复杂声学环境下的语言获取也和空间听觉密切相关。听觉障碍通常会包括空间听觉能力的下降甚至缺失,影响语言的获取能力。人工听觉是治疗听觉障碍的手段,理想情况下应能恢复或改善患者的空间听觉能力。该文综述了听觉障碍患者的空间听觉及其人工恢复方面的研究、进展及存在的问题。     

基于听觉事件检测的汉语语音声韵切分

提出了一种基于听觉事件检测的汉语声韵母切分方法。该方法首先使用耳蜗滤波器组对语音进行滤波,然后在每个频带上检测对应于能量突变的听觉事件,最后在不同频率范围对听觉事件进行融合以确定声韵母边界。实验结果表明,对8 kHz采样的干净语音切分准确率可达到88.9%;信噪比10 dB的语音切分准确率可达到82.9%以上。      

Ambisonics声捡拾与重放音色的双耳听觉模型分析与实验

提出用双耳听觉模型对空间声音色进行分析的普遍方法,并以Ambisonics为例进行了分析。Ambisonics是基于物理声场重构的空间声系统,其最终重构声场误差以及音色改变是由传声器捡拾和重放空间混叠误差共同引起的。采用修正的Moore双耳响度模型计算了Ambisonics重构声场的双耳响度级谱并和目标声场的情况比较,从而定量评价重构声场的音色改变。结果表明,在理想捡拾信号的情况下,无音色改变重放的上限频率和区域大小随Ambisonics的阶数而增加。而对于传声器阵列捡拾的情况,只要阵列的上限频率大于Ambisonics重放的上限频率,在重放的上限频率以下,传声器阵列空间混叠误差对最终重构声场及其感知音色的影响就可以忽略。在此基础上,提出了一种综合考虑捡拾与重放性能的Ambisonics系统优化设计方法。心理声学实验得到了和双耳听觉模型一致的结果,从而也验证了模型分析的有效性。     

Ambisonics声捡拾与重放音色的双耳听觉模型分析与实验

提出用双耳听觉模型对空间声音色进行分析的普遍方法,并以Ambisonics为例进行了分析。Ambisonics是基于物理声场重构的空间声系统,其最终重构声场误差以及音色改变是由传声器捡拾和重放空间混叠误差共同引起的。采用修正的Moore双耳响度模型计算了Ambisonics重构声场的双耳响度级谱并和目标声场的情况比较,从而定量评价重构声场的音色改变。结果表明,在理想捡拾信号的情况下,无音色改变重放的上限频率和区域大小随Ambisonics的阶数而增加。而对于传声器阵列捡拾的情况,只要阵列的上限频率大于Ambisonics重放的上限频率,在重放的上限频率以下,传声器阵列空间混叠误差对最终重构声场及其感知音色的影响就可以忽略。在此基础上,提出了一种综合考虑捡拾与重放性能的Ambisonics系统优化设计方法。心理声学实验得到了和双耳听觉模型一致的结果,从而也验证了模型分析的有效性。