海洋环境噪声空间相关特性建模综述*

相对于大多数声呐,海洋环境噪声通常被视为背景干扰。水听器基阵的信噪比增益成为了基阵设计和性能估计的重要参数。从空间相关特性的角度看,当信号场已知时,阵增益可唯一由噪声场的空间相关特性来确定,这就是海洋环境噪声空间相关特性建模的动机。根据环境和声场之不同,文献中已给出几种不同的噪声场模型。为了阐明已有模型的特点及未来的研究方向,该文对噪声场空间相关特性建模做了简要综述。     

应用于助听器反馈抑制的信噪比自适应滤波算法*

针对基于自适应滤波器的助听器反馈抑制系统,该文提出了一种基于信噪比的归一化最小均方误差算法,采用最小值统计法估计误差信号的噪声分量,从而计算出误差信号的信噪比来计算自适应滤波系数的更新步长。当误差信号信噪比越高,语声占主要成分,信号的相关性越强,此时将滤波器的更新步长控制在较小值,减小滤波器的失调量;当信噪比越低时,噪声占主要成分,信号的相关性相对较弱,更新步长取较大值,加快滤波器的收敛速度。在仿真实验中,该文提出的基于信噪比的归一化最小均方误差算法相较于传统算法在平均稳态失调量和稳态失调范围上分别低1 dB和2 dB,其最大稳态增益提高了4 dB,同时具有更快的稳态收敛速度,验证了该文提出算法的有效性。     

空间频率域超声背散射参量用于骨质状况的评价*

在超声背散射骨质评价中,不同测量感兴趣区域(ROI)的超声背散射信号会有波动,致使诊断准确度降低。该文目的是研究超声背散射信号随测量区域的变化规律。采用空间扫描方法离体测量了35块骨样本,将超声背散射参数从空间域变换到空间频率域。结果表明,超声背散射参数的主要空间频率成分集中于低频部分;空间频率域超声背散射参量最大值(MASF)与骨矿密度等参数具有中高度显著相关性(R2=0.45~0.83,p0.001);空间频率域超声背散射参量衰减系数(AC)也与松质骨密度及结构特征有显著相关性(R2=0.41~0.72,p0.001)。研究表明空间频率域变换方法有助于明确超声背散射信号随测量ROI的变化规律,空间频率域的超声背散射相关新参量评价松质骨状况具有可行性。     

基于STA-CRNN模型的语声情感识别*

语声情感识别对人机交互和情感计算研究领域具有重要作用,各类研究方法层出不穷。近期研究学者应用卷积神经网络和长短期记忆网络方法提取对数Mel谱图空间特征和时间特征,取得了一定的成果。然而不论是卷积神经网络还是长短期记忆网络提取特征时,都会产生特征冗余,导致语声情感识别效果下降。针对这一问题,该文提出了一种基于时空注意力机制的卷积-递归神经网络模型,采用对数Mel谱图和其一阶差分、二阶差分作为特征输入,在使用卷积神经网络提取空间特征和长短期记忆网络提取时间特征时,加入空间注意力和时间注意力机制,从而使上述网络能够更好地提取到对数Mel谱图中有效表征情感的空间特征和时间特征。该模型在Emo-DB和IEMOCAP语声数据集上的加权准确率分别达到86.8%、69.4%,未加权准确率分别达到84.7%、65.5%,优于当前大多数先进方法。     

基于遗传算法的不等间距阵优化方法*

阵元数一定情况下,针对不等间距拖线阵高频信号处理存在的空间增益和无栅瓣兼容问题,提出一种基于遗传算法的不等间距拖线阵阵型优化方法。该方法以频带交互下最大旁瓣级最小作为约束因子,通过模拟生物自然进化过程搜索全局最优解,得到优化后的阵元位置。优化后阵型在保证低频信号处理空间增益不变情况下,实现对高频信号高空间增益、无栅瓣处理。计算机仿真结果表明：相比未优化阵型,在高频信号处理方面,优化后阵型在无栅瓣情况下,空间增益提升值近似理论值提升值;在低频信号处理方面,优化后阵型具有相同的空间增益。为实际不等间距拖线阵阵型优化和应用提供了一种思路。     

管道有源噪声控制中壁面分布次级声源的空间分布优化

为了改进管道中高阶模式声波的有源控制效果,研究了壁面分布次级声源的空间分布优化问题。首先提出管道中次级声源独立控制高阶模式声波的理论模型。然后推导次级声源在管道中各方向上空间分布对控制高阶模式声波的贡献,得到了次级声源空间分布的优化准则。通过将空间分布离散化,采用最小化管道中声能流的控制策略得到次级声源的最优驱动强度。最后通过数值仿真对比最优驱动强度时各种次级声源空间分布对控制性能的影响,验证了通过优化次级声源空间分布能显著提高控制效果。仿真结果表明,当次级声源分布于管道所有壁面且沿管道轴向分布范围较大时,高阶模式的控制效率最高。     

用头戴式耳机产生三维听觉空间

心理声学研究者传统使用头戴式耳机将测试声送给听者。头戴式耳机能完全控制听者的每一个耳朵的声刺激,因而可以精确测绘刺激参数与其感觉之间的关系。然而,头戴式耳机所给与的声音一般好像产生在听者的头内,因而使用头戴耳机难以研究人们如何在听觉空间中确定声源的位置。现在得知,用头戴式耳机给与的声音没有外来感是因为他们忽视了自由场声波与耳翼的正常相互作用。这种相互作用产生与方向有关的频谱效应。现已证明,频谱效应是决定声源是否外界化的重要声学因素。近来,数字信号处理技术已用于合成将耳翼效应     

基于听觉感知特性的双耳音频处理技术*

自20世纪30年代引入立体声以来,人类对逼真的听觉体验一直进行着孜孜不倦的追求。双耳音频处理技术基于人耳听觉感知特性,利用计算机和数字信号处理等技术在听者双耳鼓膜处模拟出与真实场景相同的声压,以期给人以“身临其境”的体验,一直是音频信号处理领域的重要研究内容,特别是近两年随着虚拟现实等应用的蓬勃发展,得到更多关注。该文主要围绕双耳音频处理技术中所涉及的关键环节:双耳录音、双耳合成、耳机重放、扬声器重放、头跟踪等领域,以及相关典型应用场景进行较为系统的介绍,最后给出总结与展望。     

骨导超声听觉感知进展与研究*

骨导超声听觉感知是超声振动通过头骨传导产生听觉感知的一种特殊现象。本文首先介绍了骨导超声听觉感知研究领域的国内外发展现状,在此基础上设计了一套骨导超声听觉感知测试系统,并完成了系统的软、硬件平台实现。利用该系统,分别对听力正常和听力障碍被试者进行了主观测试,围绕单频超声感知效果及单频可听声、汉语语音由超声载波调制后的感知效果开展研究,比较了多种不同调制方式下的主观感知效果,并分析了空气传导声对实验结果的影响。     

融合插值点优化的多项式结构宽带波束形成器设计方法*

多项式结构设计方法是主瓣指向可调宽带波束形成器设计的一类重要方法。多项式结构的阶数是有限的,导致主瓣实际指向与期望指向之间存在偏差,因而影响了波束形成器的指向性指数。针对这一问题,该文提出了一种基于插值点优化的多项式结构宽带波束形成器设计方法。首先,引入多项式结构插值点处阵列响应的空间导数约束,以减小主瓣指向偏差;进而利用粒子群优化算法对多项式结构中的插值点进行优化,以充分利用插值点位置提供的自由度进一步提升多项式结构宽带波束形成器的性能。优化设计结果表明,与现有设计方法相比,该文提出的方法不仅降低了主瓣的指向偏差,同时也提高了指向性指数,有效改善了多项式结构宽带波束形成器的性能。     

Hearing conservation programs in selected metal fabrication industries

Noise is an undesired sound that cannot be ignored. Hearing loss caused by industrial noise has been recognized for many years, and protection of employee hearing has been made mandatory by governmental agencies. This paper presents an investigation of ongoing hearing conservation programs (HCP) in selected metal fabrication industries in the state of Tennessee and the effects of these programs on employees’ health and safety. A questionnaire has been used to collect data for this study. The questionnaire was send to 65 metal fabrication industries (MFI) which have populations of over 100 employees. The response rate was 70.77%. The majority of industries surveyed had noise problems in their plants. Hearing conservation programs are a necessity to protect employees’ health and safety in metal fabrication industries in Tennessee.     

ABC_Kmeans聚类算法的MapReduce并行化研究

随着数据的海量增长,数据聚类算法的研究面临着海量数据挖掘和处理的挑战。针对K-means聚类算法对初始聚类中心的依赖性太强、全局搜索能力也差等缺点,将一种改进的人工蜂群算法与K-means算法相结合,提出了ABC_Kmeans聚类算法,以提高聚类的性能。为了提高聚类算法处理海量数据的能力,采用MapReduce模型对ABC_Kmeans进行并行化处理,分别设计了Map、Combine和Reduce函数。通过在多个海量数据集上进行实验,表明ABC_Kmeans算法的并行化设计具有良好的加速比和扩展性,适用于当今海量数据的挖掘和处理。     

基于自适应步长人工鱼群算法的仿生机器鱼目标检测研究

以全局视觉仿生机器鱼的视觉子系统为研究对象,为准确检测与跟踪目标(水球),提出了一种基于自适应步长人工鱼群算法的目标识别方法。该方法首先对鱼群个数进行初始化,以图像像素梯度值为目标函数,随机分布在像素矩阵中;然后计算初始鱼群中各机器鱼当前位置的食物浓度,选取其最小值作为公告板值,并将此鱼当前状态赋值公告板;在此基础上,各机器鱼分别模拟追尾行为和聚群行为,进行评价并选取目标函数值较优者为实际行为,通过不断更新公告板值,直到找到最优结果。实验结果表明该方法可减少计算复杂度,提高系统实时性,有效应用于全局视觉仿生机器鱼的目标检测与追踪。     

耳蜗基膜响应随强度灵敏度衰减的畸变

听力衰退的一个直接表现是听觉强度感知灵敏度下降, 听觉阈限提高。为探索与此相伴影响语音感知清晰度的耳蜗听觉信息表达的其他变化, 改善助听器听力康复效果, 本研究通过动物实验观察了耳蜗基膜振动在强度响应灵敏度下降时的其他响应特征变化。结果显示, 随着耳蜗振动幅度响应灵敏度的下降, 耳蜗基膜振动幅度随激励声压的增长从非线性渐趋于线性; 基膜振动的频率成分中组合频率成分幅度逐渐减小, 直至消失; 基膜调谐曲线逐渐钝化, 调谐频率逐渐向高频偏移。     

一种频域合成房间频率响应的人工混响方法

给出了一种频域合成房间频率响应的方法用于卷积法人工混响,基于频域内房间频率响应的后期部分为高斯随机过程的假设,用自回归滑动平均模型为其自协方差函数和功率谱密度进行参数化描述,在对自回归滑动平均模型中的参数求解后,通过逆滤波得到了房间频率响应后期部分,与房间频率响应前期部分组合后经过傅里叶反变换得到完整的房间脉冲响应。仿真结果表明该方法的混响效果与镜像源法接近,明显优于反馈延迟网络法,但其计算复杂度比镜像源法低,便于实时应用。     

从表演者角度论述歌剧院的声学研究和设计

本文从解决歌手与乐队竞争的谜团入手,详述了歌剧院乐队演奏(缺乏高频声)和歌剧唱法(高频的歌手共振峰)的声音特点,进而提出了歌手和乐队之间平衡的声学设计(即放大歌手的歌唱声并适当降低乐队的演奏声,观众听起来歌手和乐队之间的声音保持平衡),重点论述了乐池的声学设计。然后分别从提高表演者的相互听闻(为了合奏的同步性)和提高房间的声反馈(为了控制演奏的响度)进行了论述,得出从表演者角度进行声学研究和设计的重要性。     

Impact of unilateral hearing loss on sound localization

The impact of unilateral hearing loss on the localization of horizontal plane sound sources ipsilateral and contralateral to the side of the unimpaired ear was examined. Normal-hearing listeners judged the direction of six loudspeakers, separated by 30° and arrayed frontally or laterally on the right side with the right or left ear occluded. The benefit of massed practice over three sequential days was assessed. For the frontal loudspeaker array, azimuthal discrimination on the occluded side was poor but only 30% of sounds were perceived to come from the unoccluded side. For the right lateral array, when the ipsilateral ear was unoccluded, front and back were rarely confused. Accuracy mainly decreased for speakers close to the midline axis, front and back. When the contralateral ear was unoccluded responses were biased toward the rearmost speaker. Practice did not improve performance. The findings were discussed within the context of military operations. They support the need for job-specific hearing standards.