人類聽覺信息處理機制的心理物理學研究.pdf

1、人耳接收的聲音信號通常是復雜的，它由來自不同聲源的若干聲音信號混合而成，但人的聽覺系統(tǒng)卻通常能夠從中提取出自己感興趣的聲音并加以跟蹤，這種奇特的信息處理能力是任何機器都無法比擬的。對于聽覺信息處理機制的研究是人腦認知研究領(lǐng)域中的一個重要組成部分，而且它對于自動語音識別技術(shù)和說話人識別技術(shù)都有著重要的指導借鑒意義。本工作基于心理物理聲學層面研究了在復雜聽環(huán)境下人類聽覺語音信息處理機制的如下三個方面。
　　在復雜聽環(huán)境中到達人耳的聲音

2、信號由目標音和背景掩蔽音混合而成。已經(jīng)有研究證實聽者對目標語音線索的先驗知識有助于聽覺系統(tǒng)更好地將目標語音從背景掩蔽音中分離出來。然而，很少有研究關(guān)注掩蔽音線索對聽覺系統(tǒng)識別目標音的影響。本文的第一個工作通過心理聲學實驗研究發(fā)現(xiàn)事先對聽者短時提示掩蔽音不僅不能提高反而降低了聽者對目標語音的識別能力。研究說明聽者對掩蔽音的短時先驗知識增強了信息掩蔽效應，且將聽者的注意力部分地引向掩蔽音，從而使聽者對目標語音的識別變得困難。我們得出結(jié)論，人

3、類聽覺系統(tǒng)僅僅有對短時熟悉目標音信息增強處理的能力，而沒有對短時熟悉掩蔽音信息抑制處理的能力。
　　人耳接收的語音信號都具有顯著的統(tǒng)計特征，組成語音信號的不同音素在自然聽環(huán)境中出現(xiàn)的概率不同。本文的第二個工作通過心理聲學實驗研究了人類聽覺系統(tǒng)在說話人識別過程中對不同出現(xiàn)概率的漢語單元音聲信號的感知和處理機制。實驗結(jié)果顯示被試在說話人識別過程中對低概率元音的感知和反應比對高概率元音的強，說明低概率元音比高概率元音攜帶更多的說話人信息

4、。該實驗同時說明聽覺系統(tǒng)在說話人識別過程中對元音信號進行非均勻權(quán)重處理，其中低概率元音信號被精細編碼而高概率元音信號被粗糙編碼，從而能充分有效地利用有限的神經(jīng)資源，使有用的說話人信息傳輸最大化。該工作為信息理論在聽覺系統(tǒng)處理機制中的應用及神經(jīng)系統(tǒng)高效編碼理論提供了人的認知行為上的心理聲學實驗依據(jù)。
　　人類聽覺系統(tǒng)對聲音信號具有敏銳的感知能力，能精細分辨出微秒量級的雙耳時間差。而聽覺神經(jīng)信號本身卻相對粗糙，其時間分辨率大于毫秒量級

5、且時序模式不穩(wěn)定?！盀槭裁创植诤筒环€(wěn)定的神經(jīng)信號最終能轉(zhuǎn)化成精確的時間信息”一直都是人們感興趣的問題。本文的第三個工作利用Adelman-FitzHugh神經(jīng)元模型進行數(shù)值計算，證明了噪聲雖然能讓神經(jīng)信號不穩(wěn)定，但同時也能讓神經(jīng)信號同步。這種噪聲誘導的神經(jīng)信號的不確定性和同步能用來解釋聽覺系統(tǒng)表達精確時間信息的機制。
　　以上研究工作對人類聽覺系統(tǒng)信息處理機制提供了有益的人的認知行為上的心理物理聲學實驗依據(jù)以及可供參考的理論解釋。