声音与人耳听觉 167

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　　第五章人耳听觉特性
　　通滤波器称为听觉滤波器（auditory filters）。Fletcher指出耳蜗中的基底膜导致了听觉的这种信号处理方式，因为声音信号首先使基底膜产生振动，而基底膜上的特定位置只对一定频率或有限带宽频率的信号产生响应。换句话说，不同位置的基底膜、与之相对应的听觉毛细胞和相关的听觉神经纤维构成了一个具有特定中心频率的听觉滤波器，而听觉系统可以看成由许许多多这样的不同中心频率的听觉滤波器组成，而且中心频率是连续的。因此，当听音者在噪声中聆听某一纯音信号时，为了获得最好听音效果（最大输出信噪比），听觉只启用中心频率与信号频率相同的那个听觉滤波器，纯音信号会顺利通过该滤波器，而作为掩蔽声的噪声信号，则只有在通带范围内的部分信号能够通过，通带以外的频率成分则被抑制，而只有通过该滤波器的噪声才对掩蔽起作用。另一个受到普遍认可和证实的假设是，纯音的听阈是由听觉滤波器输出端一定的信噪比决定的，只要信噪比大于或等于这一特定值，人耳就能听到信号。当听觉滤波器输出端的噪音增大时，信号的听阈必然随之增大，当听觉滤波器输出端的噪音减小时，信号的听阈必然随之减小，当听觉滤波器输出端的噪音保持不变时，信号的听阈也保持不变。
　　上述有关掩蔽阈的假设称为功率谱模型（power spectrum model）。之所以称为功率谱模型，是因为在考虑输出端信噪比时，忽略了激励信号的瞬时变化，而只考虑了它们的平均功率谱。听觉在达到听阈时所需的信噪比称为听阈因子（threshold factor），听阈因子是随信号频率变化的。
　　在 Fletcher的实验中，当听音者聆听纯音信号时，为了获得最大信噪比，听觉只启动以纯音信号频率为中心频率的听觉滤波器。当掩蔽噪声的带宽小于该听觉滤波器的带宽时，通过听觉滤波器的输出噪声信号随带宽的增大而增大，为了达到听阈所需要的临界信噪比，信号的功率应随之而提高，因此信号的听阈随噪声带宽的增大而增大。当噪声带宽增大到等于该听觉滤波器的带宽时，继续增大噪声的带宽将不会改变听觉滤波器输出噪声的大小，因此信号的听阈在某一带宽之后保持不变。Fletcher把上述听阈开始保持不变时的带宽称为临界频带（critical band）。实际上，临界频带反映了听觉滤波器的有效带宽。
　　需要指出的是，听觉并不总是只启用一个听觉滤波器。当聆听复音时，复音的频率范围可能远大于一个临界频带，这时听觉将启动多个听