人工耳蜗的音乐信息感知仿真实验研究及其应用

发布时间：2017-04-29 05:03

  本文关键词：人工耳蜗的音乐信息感知仿真实验研究及其应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人工耳蜗(CI)的基本原理是将声信号转化为电刺激,刺激在耳蜗基底膜上的与人耳感知频率对应的听神经,从而使人耳恢复部分听力。随着人工耳蜗技术的不断发展,该装置使植入者感知声音的效果不断提高,从开始只能听到声音,逐步发展到能听懂言语交流,进而希望能更好的感知和理解丰富多彩的声音世界。人工耳蜗编码有两大理论：时间编码理论与位置编码理论。在人工耳蜗产生听觉的感音过程中,电极刺激速率与时间编码有关,而电极的数量和排列方式是位置编码的主要体现。研究者们已经在不断尝试提高刺激速率解决由时间编码引起的问题,而要解决位置编码带来的问题,则需要改进电极的数量及排列方式。目前的人工耳蜗评估结果表明,人工耳蜗已经可以在安静环境下有理想的语音识别效果,但是音乐信号的感知并不理想。文章先从信号解析层面分析了人工耳蜗音乐感知效果差的原因：音乐信号与语音信号的频谱能量分布不同,语音信号的频谱能量分布在几个语音共振峰频率附近的谐波上,但音乐信号的频谱能量分布较分散,主要在音符对应基频和基频的各次谐波上。总的来说,音乐信号的频率特征要比语音信号更丰富,目前的人工耳蜗电极排列方式不足以完整的表征和传递准确的音乐特征。为了探究人耳音乐感知的机理和特性,文章设计了几种仿真实验方法,探究了谐波成分对单音音符以及旋律片段的感音影响。仿真时用基于FFT谱能量再重构的CIS编码策略算法,根据不同的实验内容,组织受试者对CI仿真合成音进行测听实验。结果表明,谐波成分的分布对音乐的感知很重要,谐波的缺失都会不同程度的影响音乐的感知效果,尤其对频谱包络特点比较明显的乐器的音色感知,如单簧管。最后,本文提出了可以改善人工耳蜗音乐信号感知效果的改进方案和展望,一是在编码策略方面加入更多的时间精细结构信息,二是电极排列上,增加电极的数量,以及改变电极排列的方式。另外,光声效应目前已经开始被应用到人工耳蜗方面,利用光纤激光诱发听觉,可能是未来人工耳蜗发展的一个新方向。
【关键词】：人工耳蜗 位置编码 谐波成分 连续间隔采样
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN912.3;R318.18
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 缩略语简表11-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 课题提出的背景和意义12-13
• 1.2 人工耳蜗的发展历程13-14
• 1.3 人工耳蜗的研究现状14
• 1.4 本文的主要内容14-16
• 第二章 人耳听觉系统及人工耳蜗原理16-23
• 2.1 人耳听觉系统16-19
• 2.1.1 人耳的结构16-18
• 2.1.2 人耳的感音机理18-19
• 2.1.3 耳聋的病理19
• 2.2 人工耳蜗的原理19-23
• 2.2.1 基于特征提取的编码策略20-21
• 2.2.2 基于波形提取的编码策略21-23
• 第三章 语音信号与音乐信号解析23-39
• 3.1 语音信号解析23-28
• 3.1.1 语音信号的产生23-24
• 3.1.2 语音信号的特点24-28
• 3.2 音乐信号解析28-39
• 3.2.1 乐理知识简介28-29
• 3.2.2 音乐信号的产生29-30
• 3.2.3 音乐信号的特点30-37
• 3.2.4 音乐信号与语音信号的对比分析37-39
• 第四章 人工耳蜗音乐感知仿真实验及结果分析39-59
• 4.1 人工耳蜗音乐感知评估40-42
• 4.1.1 节奏分辨41
• 4.1.2 音高旋律识别41-42
• 4.1.3 音色识别42
• 4.2 人工耳蜗编码策略算法42-44
• 4.3 实验方法及结果44-58
• 4.3.1 实验音采集44
• 4.3.2 测听准备44-45
• 4.3.3 奇偶次谐波成分对单音音符感知的影响45-51
• 4.3.4 高中低频谐波成分对单音音符的音调音质的影响51-55
• 4.3.5 谐波成分分布对旋律片段感知的影响55-58
• 4.4 实验总结58-59
• 第五章 人工耳蜗音乐感知改进方案研究59-62
• 5.1 改善人工耳蜗的编码策略59-60
• 5.2 改善人工耳蜗的电极排列方式60
• 5.3 光电人工耳蜗60-62
• 第六章 展望与总结62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士研究生期间发表论文69-70
• 学位论文评阅及答辩情况表70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 薛超;孙敬武;孙家强;;人工耳蜗植入术后评估材料及效果的研究现状[J];安徽医学;2013年03期

2 平利川;原猛;郗昕;冯海泓;;人工耳蜗使用者音乐感知评估系统的设计[J];声学技术;2010年05期

3 冯海泓;孟庆林;平利川;唐国芳;原猛;;人工耳蜗信号处理策略研究[J];声学技术;2010年06期

4 阎威 ,阎准;乐器分类及发音原理[J];乐器;2004年12期

5 田泽林;;乐器的声学原理及其应用[J];演艺设备与科技;2006年02期

6 阎林红;关于音乐感知能力的研究——音乐表演艺术从业者的心理基础[J];中国音乐;1995年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 戚恋;基于听觉掩蔽效应的数字助听器关键技术的研究[D];南京邮电大学;2012年

2 黄雅婷;基于听觉特性的电子耳蜗语音增强的研究[D];苏州大学;2008年

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本文编号：334218