【摘要】：人工耳蝸是幫助深度感音性耳聾患者重獲聽力的唯一醫(yī)療裝置,其工作原理是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖刺激病變耳蝸聽神經(jīng),讓患者獲得部分聽力。目前,人工耳蝸患者在安靜環(huán)境下的言語(yǔ)交流能力有很大的改善,但是糟糕的音樂感知效果是亟待解決的難點(diǎn)問題。音樂感知的關(guān)鍵問題是人工耳蝸植入者對(duì)音高感知的不準(zhǔn)確。人耳的音高感知理論有時(shí)間理論和部位學(xué)說,時(shí)間理論體現(xiàn)在電刺激速率上,部位學(xué)說則體現(xiàn)在電極的分布方式上。大量的研究從提升時(shí)間精細(xì)結(jié)構(gòu)的表達(dá)出發(fā),來增強(qiáng)音樂的感知效果,但是提升效果并不明顯。經(jīng)過對(duì)音樂信號(hào)的特性分析,按照部位學(xué)說理論,電極的數(shù)量和布置方式也需要進(jìn)行改進(jìn)。本文首先詳細(xì)并系統(tǒng)分析了音樂信號(hào)的特點(diǎn),包括音高、音色等基本特征,還有十二平均律以及常見的代表樂器,從而建立了對(duì)音樂聲學(xué)信號(hào)全面具體的認(rèn)識(shí)。然后重點(diǎn)分析了耳蝸音高感知理論,還介紹了人工耳蝸系統(tǒng)構(gòu)成,為隨后的測(cè)聽評(píng)估實(shí)驗(yàn)和電極改進(jìn)方案的提出奠定理論基礎(chǔ)。測(cè)聽評(píng)估實(shí)驗(yàn)采用信號(hào)重構(gòu)的方法,召集受試者進(jìn)行主觀評(píng)估測(cè)試,從音高感知的部位理論出發(fā),探究了音樂信號(hào)諧波成分與音高感知的關(guān)系,并且設(shè)計(jì)了單音音符信號(hào)的音高測(cè)試和旋律片斷識(shí)別兩部分內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),(1)基波是音符信號(hào)最重要的諧波成分,基頻的缺失會(huì)顯著影響音高和音色的感知。要獲得理想的音樂感知效果,首先要精確表達(dá)基波,并且傳遞盡可能多的諧波成分,以保證音樂信號(hào)的頻譜完整性。(2)由于按照傳統(tǒng)人工耳蝸電極的排列方式,諧波成分無法精準(zhǔn)刺激其基底膜相應(yīng)頻率位置,造成諧波的頻率移位。測(cè)聽結(jié)果發(fā)現(xiàn),按照傳統(tǒng)電極排列的合成旋律信號(hào)的識(shí)別效果不佳。根據(jù)測(cè)聽評(píng)估實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)果,對(duì)傳統(tǒng)人工耳蝸電極進(jìn)行改進(jìn),提出了按照音符基頻在耳蝸基底膜相應(yīng)位置布置電極的方法。在100至8000Hz的頻率范圍內(nèi),考慮到工藝限制,采取音符分組,在雙側(cè)耳蝸適當(dāng)增加電極數(shù)量。這種電極分布方法,符合音符分布特點(diǎn),有望提升音樂信號(hào)的感知效果。
【圖文】：

邐（２－１邋）逡逑在十二平均律中，所有的半音和全音的頻率比是恒等的，但是沒有一個(gè)音程等逡逑于自然諧波系列的相鄰音程。圖２－２表示以Ａ４邋（４４０Ｈｚ）音符為標(biāo)準(zhǔn)參考頻率的十逡逑二平均律中

聲譜圖（ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ）能夠記錄在整個(gè)持續(xù)過程中樂音隨著時(shí)間變化的特性。逡逑聲譜圖的橫軸為時(shí)間軸，縱軸為頻率軸，而幅度的大小由顏色的深淺表示。通過樂逡逑音的波形圖和聲譜圖，可以清晰地觀察到樂音的起振、穩(wěn)態(tài)和衰減階段。圖２－３為逡逑管風(fēng)琴演奏的Ｃ４音符的完整波形和聲譜圖（ａ）以及起振階段的波形和聲譜圖（ｂ）。逡逑由圖可知，起振和衰減階段的頻譜隨時(shí)間不斷變化，而穩(wěn)態(tài)階段的頻譜相對(duì)穩(wěn)定。逡逑樂音的起振階段對(duì)音色的感知非常重要，穩(wěn)態(tài)階段的音色感受較為真切，而衰減階逡逑段對(duì)音色感知的作用較弱。由圖２－３邋（ｂ）可知，，在起振階段可以清晰地看到各次逡逑諧波的建立過程，不同的諧波建立過程可以反應(yīng)不同樂器的起振特性。諧波成分的逡逑逐步建立過程對(duì)應(yīng)聲壓波形上起振階段包絡(luò)的變換，尤其是逐漸增大的幅度變化。逡逑XuQ\0逡逑￣￣？邐７邐ＰｒＺｐａｌＢ－逡逑頻逡逑率邐＿＿＿＿＿邋！逡逑，￥ｍ－邋ｋｉ邋—邋ＬＵＩｒ邋—邋＾邋—ｉ—．１．一邋邋—ｎ邋ＩＭｒ邋ｉ．ｔ邋？ｒ—ｎ．ｒｏ．ｉ邋ｉ￣．．邋ｉｉ－１邋ｉｉ．．．．．邋ｉｉｔ邋｜邐■■？尊．邐＂＇ｗｍ逡逑邐逡逑ｒ邋邐ｉ邋：邐；邋ｕ邋７邐１逡逑ｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍｍａｒｎ邐－－邋邋邋邋邋逡逑ｊ邐二邋邋邋邋邋＇邋■邋｝邐．邐？邋１邋Ｌ．．＇二邋＂邋？ｎｍ＾—ｘｊ—ｍｉｎｉｉ逡逑ａ邐ｂ逡逑圖２－３管風(fēng)琴演奏的Ｃ４音符全階段以及起振階段的波形圖和聲譜圖逡逑顫音是一種常見的在穩(wěn)態(tài)階段出現(xiàn)的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為高次諧波隨時(shí)間的頻逡逑率波動(dòng)變化。圖２－４顯示了小提琴的顫音現(xiàn)象
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN912.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2634260