人类对超声的听觉感知及应用前景

本文对人类通过骨传导所产生的超声听觉感知，就以下四方面进行介绍：１．感知的方法、频率和强度范围；２．感知机理；３．可能的应用；４．值得研究的问题。     

听觉感知中的噪声特性语义描述及其分析

基于听觉感知的噪声语义描述是噪声声品质研究的基础性问题,已有研究未将语义描述与噪声来源、频谱特性以及产品运行状态等物理信息联系起来。该文分别针对飞机舱内噪声、车辆噪声和空气净化器噪声这3组典型噪声开展了主观评价实验,并通过多维尺度分析和主成分分析描述了3组噪声的语义空间,系统分析了不同类型噪声的描述词,同时解释了描述词与噪声物理属性之间的联系。研究发现：飞机舱内噪声、车辆噪声以及空气净化器噪声可以由4维、4维和3维语义空间进行描述;不同类型噪声在语义描述中具有共性与个性,3组噪声语义的主要维度均与嘈杂感相关,而噪声的个性描述词与其声源的物理属性密切相关;进行声品质建模及应用时,应同时考虑噪声共性和个性描述词对听觉感知的影响,采取有针对性的措施以提升产品声品质。该文从听觉感知的角度进行了噪声特性的语义描述和分析,研究结果可为产品声品质以及噪声控制研究提供帮助。     

几类典型环境声的主观评价及感知特性分析

近年来,通过“注入”调控声以降低交通噪声烦恼感的声频注入法受到广泛关注。以交通噪声调控研究为背景,通过成对比较评价了4类典型声音(实验一)和4类典型交通噪声(实验二)的烦恼感。结果表明,有调声(纯音和复音)烦恼度最高,自然声最低(海潮声最佳),蓝色噪声是仅次于海潮声令人感觉舒适的声音;被试对交通噪声和白噪声的评价存在明显的分类偏好。分析心理声学特征发现人对声音的感知依赖于多方面因素,但声刺激的某一因素(如粗糙度或音调特别高)特别突出则会引起极大的反感。构建不相似度二维感知空间,维度1反映了声音类型间的差异,维度2表征了被试对不同类型声音的烦恼度评价;并且通过相关分析发现它们与谱结构参量相关性较强。接下来的研究中,可以通过调整交通噪声的谱下降值和时域上升时间等参量使其谱结构更接近于自然声,从而降低噪声烦恼度。     

滨海公共空间声环境感知评价及影响因素*

滨海公共空间是滨海城市人居环境的重要组成部分,其声环境质量是影响公共空间环境体验的关键因素。本研究以青岛沿海岸线四类滨海公共空间（步道类、广场类、公园类、沙滩类）的声环境为对象,通过问卷调查和实地测量探索滨海公共空间声环境的特征、感知评价及其影响因素。结果表明：（1）滨海公共空间当前环境噪声水平基本不超过国家标准限值55dB(A) ,各类空间声环境客观特征显著不同：公园噪声水平最低,自然声源丰富;广场噪声水平最高,各种城市噪声较多;步道噪声水平较低,但受到交通噪声的影响;沙滩噪声水平较高,但以中低频的海浪声为主,比较稳定。（2）各类滨海公共空间的声源感知以自然声为主,但是广场的自然声源感知较少。此外,声环境的愉悦感评价普遍较高,但在事件感、吵闹度和总体满意度评价上具有显著差异：沙滩声环境总体评价最好,其次是公园,广场和步道的声环境则亟待改善。（3）交通噪声和最大声级Lmax对声环境的负面影响最为显著,此外受访者年龄也是影响滨海公共空间声环境感知评价的关键因素。研究结论可以为滨海公共空间声环境的优化设计提供理论依据。     

混响感知的听觉心理

综述了中国传媒大学传播声学研究所近年来在混响的主观感知机理上的研究工作和进展,涉及混响感的语意调查与分析,音乐听闻的混响偏爱度实验,混响感的差别阈限,混响感的因素分析,以及混响处理与音乐情感之间的相互影响等研究结果。对混响感知的研究对进一步探究在有界空间中主观听感的生理心理机制是十分有启发的。     

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。     

基于听觉感知的语音稀疏表示及压缩感知*

本文针对语音信号稀疏表示及压缩感知问题,将听觉感知引入稀疏系数筛选过程,用掩蔽阈值筛选重要系数,以得到更符合听觉感受的语音稀疏表示。通过对一帧浊音信号分别采用掩蔽阈值和能量阈值方法进行系数筛选对比实验,结果表明掩蔽阈值法具有更好的稀疏表示效果。为验证听觉感知对语音压缩感知性能的影响,与能量阈值法对照对测试语音进行压缩感知观测和重构,通过压缩比、信噪比、主观平均意见分等主客观指标评价其性能,结果表明,掩蔽阈值法可有效地提高压缩比且保证重构语音具有较高的主观听觉质量。     

采用生理响度感知机制的车内噪声声品质预测

现有车内噪声声品质预测的响度计算中没有考虑真实人耳生理解剖结构的传声特性,因此提出了一种基于生理响度感知模型的车内噪声声品质预估方法。首先,采集两款轿车的车内噪声样本,并通过主观评价试验得到车内噪声的主观评价烦恼度。之后,整合中耳集总参数模型与耳蜗传输线模型,构建生理响度模型。然后,以生理响度模型的响度计算值为主要参数,结合尖锐度、粗糙度与车内噪声的主观评价值,通过TabNet模型构建了车辆声品质预测模型。最终,对比分析了所构建声品质模型与基于现有标准响度模型所构建的声品质模型的预测效果。结果表明,采用生理响度模型的声品质预测平均误差百分比仅有4.73%,优于采用Moore响度(6.13%)与Zwicker响度(6.94%)的声品质预测结果。此外,所构建的TabNet声品质预测模型的平均误差百分比也低于基于BP神经网络模型的平均误差百分比(7.60%)。采用生理响度模型的TabNet声品质预测能够提高车内噪声声品质客观评价的准确率。     

稳态和动态虚拟听觉重放对近场距离感知的影响*

虚拟听觉重放是研究距离感知的一种重要工具,它可分为传统的稳态虚拟听觉重放和动态虚拟听觉重放。然而,稳态虚拟听觉重放经常会产生头中定位而影响距离感知的判断,从而影响最终的实验结果。过去的实验大多采用稳态虚拟听觉重放,因此其结论也存在较大的争议性结论。本文对比研究稳态和动态的虚拟听觉重放对绝对距离感知效果的影响。实验采用非个性化HRTF进行双耳合成,将分布在水平面0.20 m至1.00 m的七个距离、0°至180°的七个方位角下的信号通过耳机进行虚拟重放。心理声学实验结果表明,在稳态虚拟听觉重放条件下,受试者不同程度地报告了存在头中定位。而动态虚拟听觉重放系统能够利用动态因素,从而产生头外化的听觉感知。统计分析表明动态虚拟听觉重放下的距离感知效果与稳态重放存在明显的差异。由于动态虚拟重放更接近真实声源的感知效果,应选用这种方法作为实验工具。同时,在实际的空间声应用中,也应该采用动态虚拟听觉重放产生不同的距离感知。     

健康视角下幼儿园声环境

幼儿园作为学前儿童生活和进行认知活动的主要场所,其声环境对学前儿童的健康成长十分重要.该文首先以Web of Science核心合集数据库为数据来源,综述幼儿园声环境对学前儿童健康的不利影响以及幼儿园声环境现状.其次讨论不同国家幼儿园声学标准,指出其中不足.研究发现幼儿园声环境对学前儿童的健康影响存在于生理、情绪及行为...     

冲击阻尼板的尺寸辨识与声线索提取

针对冲击板的物理属性辨识问题,研究了尺寸辨识的恒定声线索提取及其在听觉感知中所起的作用。设计并完成了三组主观评价实验,实验1分析了录音和合成声作为声刺激对尺寸辨识的影响。实验2和实验3分别针对铝板和木板的冲击声,通过不相似主观评价实验获得尺寸辨识的感知空间和对应力学空间维度,计算了不同声特征的信息精确度。最后,对比实验2和实验3的结果给出了尺寸辨识的恒定声线索,根据声线索与感知结果的相关性分析了听者的尺寸感知策略。结果表明,听者利用录音和合成声均获得了较好的尺寸辨识结果,且听者趋向于利用与尺寸有关的恒定声线索来完成感知任务,而忽略那些容易受其他声源属性影响的声信息。     

语音中元音和辅音的听觉感知研究

本文对语音中元音和辅音的听觉感知研究进行综述。80多年前基于无意义音节的权威实验结果表明辅音对人的听感知更为重要,由于实验者在学术上的成就和权威性,这一结论成为了常识,直到近20年前基于自然语句的实验挑战了这个结论并引发了新一轮的研究。本文主要围绕元音和辅音对语音感知的相对重要性、元音和辅音的稳态信息和边界动态信息对语音感知的影响以及相关研究的潜在应用等进行较为系统的介绍,最后给出了总结与展望。     

压缩感知的远场亚波长声成像仿真

压缩感知算法可以利用信号的稀疏性较好地分辨出两个相距较远的目标,但是当两个目标相距较近时仅利用压缩感知算法,分辨性能较差;另外,当分辨目标为硬散射体时,由于偶极散射的影响,分辨性能也会变得较差。考虑到上述两个问题,该文提出了以下解决方案：针对第一个问题,该文将声学超透镜和压缩感知算法进行结合;针对第二个问题,该文提出在压缩感知算法中考虑偶极散射分量的影响。根据上述方案进行仿真,仿真结果证明了在加入声超透镜并考虑偶极散射以后,硬散射体目标在相距较近时实现了较好的分辨率。     

开展声的生态学和声景研究

近年来人们重视研究生物及其声环境的关系,提出了“声的生态学”（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｃｏｌｏｇｙ）这一名称,它综合了声学、美学、哲学、建筑学和社会学等学科的内客,它所处理的问题称为“声景”（Ｓｏｕｎｄｓｃａｐｅ或称Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ　Ｌａｎｄｓｃａｐｅ）．声景一词最初由加拿大Ｍｕｒｒａｙ　Ｓｃｈａｆｅｒ所提出,他是作曲家和研究工作者,“声音世界的调和”（ＴｈｅＴｕｒｎｉｎｇ　ｏｆｔｈｅＷｏｒｌｄ）一书的作者。声景是指在一定地区内有关声音的总体情况,它反映了该地区内的社会、技术和自然情况。Ｓｃｈａ…     

基于不相似度评价的水下声目标分类与听觉特征辨识

本文旨在探索人类被试对水下声目标的感知分类及在该过程中所利用的听觉特征.首先设计了成对比较实验.然后利用CLASCAL算法对实验获得的不相似度评分进行建模,获得感知空间,并分析了3个公共维度、特异性和3个被试潜类各自的特性及其在目标感知分类中所起的作用.最后,基于Gammatone听觉滤波器组对声样本进行分析,发现了能够有效描述3个公共维度以及节拍特性的听觉特征,并利用它们构造决策树对新样本实现了分类,从而为实际中如何应用这些特征提供了指导.     

用于无监督语音降噪的听觉感知鲁棒主成分分析法

针对现有稀疏低秩分解语音降噪方法对人耳听觉感知特性应用不充分、语音失真易被感知的问题,提出了一种用于语音降噪的听觉感知鲁棒主成分分析法。由于耳蜗基底膜对于频率感知具有非线性特性,该方法采用耳蜗谱图作为语噪分离的基础。此外,选用符合人耳听觉感知特性的板仓-斋田距离度量作为优化目标函数,在稀疏低秩建模过程中引入非负约束以使分解分量更符合实际物理含义,并在交替方向乘子法框架下推导了具有闭合解形式的迭代优化算法。文中方法在语音降噪时是完全无监督的,无需预先训练语音或噪声模型。多种类型噪声和不同信噪比条件下的仿真实验验证了该方法的有效性,噪声抑制效果较目前同类算法更为显著,且降噪后语音的可懂度和总体质量有所提高、至少相当。     

哈尔滨5个宗教建筑广场声景评价中宗教信仰的影响*

为探究宗教信仰是否影响人对宗教建筑广场声景的心理感受,该研究基于声景生态学对声景元素的分类,通过模糊层次综合评价法构建由地球物理声、生物声和人工声3个准则层元素和16个指标层元素组成的宗教建筑广场声景评价体系。以哈尔滨市的5个教堂为例,对有宗教信仰和无宗教信仰的游客和居民进行调查。结果表明：有无宗教信仰的受访者对宗教建筑广场声景总体评价的结果分别为很好和较好;在准则层中,地球物理声的评价结果皆为较好,生物声的评价结果皆在一般及以上,而人工声则与生物声相反;有宗教信仰的受访者对除昆虫鸣叫声外的生物声景的评价等级均比无宗教信仰的受访者高一级,对广场广播声的评价等级比无宗教信仰的受访者低一级,其余指标的评价结果均一致。评价结果符合实际,为今后宗教建筑广场声景评价研究提供了有效方法。     

对光声成像系统中声透镜的二元声学研究

基于二元声学的方法提出了一种折射／衍射混合声透镜设计方案,该声透镜在对光声信号进行二维成像时体现出了极大的优越性,与单声透镜相比,除了有实时成像、成像焦深较大且可以利用时间分辨技术实现层析成像的优点外,还可以利用二元声学透镜独特的色散特性校正单声透镜的轴向色差,可以极大提高成像的分辨力。通过计算机模拟了有一定带宽的点声源通过该声透镜像面上的点扩展函数,与经单声透镜的结果比较,可以看出点扩展函数弥散斑得到明显改善,极大地消除色差对成像质量的影响。     

地上地下商场声环境满意度评价与比较研究

为了解地上地下商场消费者对声环境的感受及不同,对哈尔滨四个典型商场进行了现场调研与主观评价。利用主因子法分析了声音识别,结果表明音乐声是主要成分。回归分析表明声环境满意度评价与测试声压级LAeq有较强的相关性,声音总体评价为"一般"。声环境满意度评价,整体上地上商场略好于地下商场,空间开敞、环境较好则评价也较好;同一商场较低楼层不如较高楼层;不同空间则是扁平空间优于长空间、营业空间不如休闲空间。     

喷泉视听感知对城市开放空间声景评估的影响

为了更好地指导在城市开放空间中通过设计和运用喷泉来改善声景,有必要深入理解喷泉视听感知对声景评估的作用机制.因此,该研究通过在一个带有中央喷泉的典型开放空间(伦敦罗素广场)中进行实地调查,探索了喷泉视听感知对空间整体声景评估的影响及其在空间上的差异.水景和水声分别为喷泉的视觉和听觉刺激.喷泉视听感知包含"感"(水景在多...