双耳时间差和强度差与声源距离线索关系的研究

基于头传递相关函数库开展对双耳时间差和强度差与声源距离线索关联的研究。采用三组头相关传递函数库(基于KEMAR人工头的PKU&IOA HRTFs 库、基于 KEMAR 人工头但不包括耳廓的PKU&IOA HATFs 库和基于球模型的HRTF 库) , 研究了距离对双耳定位线索的影响( 包括 ITD 和 IID) 。分析结果表明, 距离在双耳定位中有非常重要的作用, 尤其在近场环境下, 距离对双耳线索的影响是明显的。     

基于HRTF和主成分分析的声源定位研究

传统双麦克风阵列在进行声源定位时有误差大、范围小,易产生前后镜像声源的混淆等缺点,而人的双耳却可以较准确地判断三维空间的声源方向.根据双耳定位原理,本文提出了一种基于HRTF和主成分分析的声源定位方法.利用具有双耳特性的双麦克风接收声信号,采用相关法辨识不同方位双耳特性差异并和HRTF数据库计算得到的真实值比较完成声源定位.仿真实验证明,提出的方法能有效进行三维空间的声源定位,突破了传统双麦克风的声源定位限制,引入主成分分析节省了定位所用数据的存储空间,为方案的实时实现提供了依据.     

个性化耳廓旋转角测量与头相关传输函数定制

耳廓旋转角的测量结果与头部初始位置有关,不同的耳廓旋转角测量方法可能影响个性化头相关传输函数(HRTF)的仰角分布特性.文中分别采用面部垂直参考面和法兰克福水平参考面测量并比较了60名受试者的耳廓旋转角,发现两种方法所得均值相差5°左右.为了分析耳廓旋转角对个性化HRTF空间分布的影响,将一个左耳廓在同一个椭球上按5°间隔旋转,得到耳廓旋转角分别为16°、11°和6°的3个计算模型.然后,用快速多极边界元方法(FM-BEM)计算分析了3个耦合模型的HRTF数据.结果表明:不同耳廓旋转角条件下,HRTF的耳廓高频谷点的频率差异可以达到约1.0 k Hz,某些角度的谷点幅度差异可达到约10 d B.最后,用空间坐标变换方法定制不同耳廓旋转角的个性化HRTF,结果表明,定制HRTF的耳廓谷点频率和幅度与直接通过数值计算的HRTF基本吻合,证明个性化耳廓旋转角定制方法有效.     

脑对双耳听觉信息整合的神经机制

综述近60 a来有关脑对双耳听觉信息整合的神经机制的研究进展.首先介绍了脑处理双耳信息的神经解剖学基础，双耳神经元的分类及其生理特性，以及双耳神经元在听觉系统的拓扑学分布研究；然后对脑处理双耳听觉信息研究的热点领域进行了重点探讨，综述了上橄榄复合体、下丘和听皮层双耳神经元对双耳时间差和双耳强度差的编码方式，以及脑通过对这些参数的编码来分析声源方位的神经生理学研究进展；最后对该领域未来研究方向作展望.     

头相关传输函数与虚拟听觉重放

头相关传输函数（HRTF）是自由场情况下点声源到双耳的声学传输函数,包含有声源定位的主要物理信息,在双耳听觉物理的研究中是非常重要的.虚拟听觉重放是HRTF的一个重要应用,它采用HRTF信号处理的方法模拟声源到双耳声学传输过程,从而在声重放中产生相应的空间听觉事件.目前HRTF与虚拟听觉重放已成为物理学（声学）、信号处理、听觉生理等研究领域的热门与前沿课题,受到国内外多学科研究工作者的共同关注,并在众多的领域得到广泛的应用.该文综述HRTF与虚拟听觉重放的基本原理与国内外研究进展,并概述了虚拟听觉重放的一些重要应用.     

一种局部线性嵌入的空间听觉重建方法

空间听觉重建中,头相关传输函数(head-related transfer function,HRTF)庞大的数据量是影响虚拟声源合成效率的主要因素之一.为了减少HRTF的数据存储,提出一种局部线性嵌入(locally linear embedding,LLE)空间听觉重建方法.通过LLE对高维HRTF数据进行降维,在低维数据空间提取与方位感知相关的特征,然后利用聚类算法进行分类,得到特征HRTF,而其余非特征HRTF则可以利用特征HRTF通过改进插值算法进行重构.与现有的主成分分析法(principal component analysis,PCA)相比,利用LLE降维后的数据保留了更多的感知信息,利用HRTF数据间的内在关系,对插值后的数据进行修正,可减少重建误差.仿真结果表明,该方法能够有效地减少HRTF的存储数据量,有利于提高虚拟声源的合成效率.     

个性化与非个性化双耳房间脉冲响应的可听化差异

通过听音试验比较个性化和典型非个性化(KEMAR人工头)双耳房间脉冲响应(BRIR)在可听化质量上的差异,以探讨该差异能否被感知.首先在多媒体教室内测得6名真人受试者和一个KEMAR人工头的BRIR,并与多种声音素材卷积得到双耳试验信号.然后,采用ABX主观比较方法对由受试者本人BRIR和KEMAR人工头BRIR分别合成的双耳信号进行试听比较.试验结果表明,受试者主要通过音色辨别两者的差异,4种试验信号的平均辨别正确率达到93%.这说明,个性化与非个性化BRIR的可听化差异是可被感知的.     

纯音信号双耳响度叠加与双耳声级差及频率的关系

现有关于响度的模型多基于双耳等响的假设之上, 但实际中, 人耳常处于双耳异响的听觉环境中. 在这种情况下, 双耳响度的算术平均值常用作总体响度感知的估计值, 即认为总体响度感知不受双耳间响度差异的影响. 我们通过主观评价实验, 对双耳异响条件下纯音信号的总体响度感知进行了初步探索. 实验结果显示, 总体响度感知在低频范围波动并不明显, 而在高频范围波动逐渐趋于显著;当双耳声级差增大时, 总体响度感知大于双耳间响度的算术平均值. 基于实验结果提出了双耳异响条件下总体响度感知的修正模型. 修正模型与实验结果具有很高的一致性.     

利手与两半球的听觉词汇语义加工

左右利手被试在双耳分听呈现条件下完成单个汉字具体名词(动物、物体和身体部位)的范畴归类任务, 检查不同利手者大脑两半球加工听觉词汇语义的大脑功能偏侧化与整合效应.结果显示:(1) 右利手被试用左手或右手反应在左耳内的错误率显著低于右耳内,提示存在明显的右半球优势;(2) 左利手被试用左手反应在左耳内的错误率也显著低于右耳内,但用右手反应在右耳内与左耳内的错误率差异不显著,提示两半球可能都有一定的听觉词汇语义加工能力;(3) 右利手被试用左手或右手反应在左-右耳间或右-左耳间的错误率均显著高于左耳内,而与右耳内没有差异,提示缺乏明显的语义加工在半球间的整合优势;(4) 左利手被试用右手反应在左-右耳间和右-左耳间的错误率均明显低于左耳内和右耳内,提示左利手被试的左半球可能具有更强的听觉词汇语义加工在半球间的整合能力.     

双耳差频声刺激下的脑电特征

为了研究双耳差频声刺激影响大脑状态的神经机制,采用功率谱、Lempel-Ziv复杂度(LZC)和基于互信息的脑网络等线性及非线性方法,深入探讨了两种不同模式的双耳差频声刺激(alphabeta)对脑电的影响规律.13名受试者分别进行了alphabeta差频刺激,结果表明自发脑电的功率谱并没有发现频率跟随响应效应,LZC也没有显著变化.而脑网络图则能够发现在alpha差频刺激下大脑皮层不同区域的信息连接性显著减弱,在beta差频声刺激下信息连接性则显著增强.因此,互信息脑网络图可以有效地监测大脑在双耳差频声刺激下的变化,为双耳差频声刺激的生物学效应提供了一种合理的解释.     

骨传导听觉脑机接口技术研究

听觉脑机接口技术为视觉通路存在障碍的闭锁综合征患者提供了与外界交流的新通道.为了使空气传导通路受损的病患也能应用此项技术,本文将声音骨传导方式引入到听觉脑机接口实验研究中.本研究设计了左右耳分别呈现不同声音序列的双耳分听实验范式,对骨传导及空气传导方式所诱发脑电信号进行了特征提取和分类比较.实验结果表明两种传导方式下靶刺激均可稳定的诱发出N200与P300电位,骨传导方式下,N200的幅值较空气传导方式更显著.两种方式都获得较高的分类正确率,均可用于听觉脑机接口系统,且骨传导方式优于空气传导方式.     

虚拟听觉重放与听觉声源宽度的扩展

通过心理声学实验研究了用前方一对±45°、±60°、±75°、±90°虚拟扬声器重放不相关噪声信号,以及前方一对虚拟扬声器和真实中置扬声器同时重放不相关噪声信号时,听觉声源宽度(ASW)的扩展和均匀度.结果表明:仅用一对虚拟扬声器重放时,对中心频率为250Hz~1 kHz的倍频程噪声,ASW最宽可以扩展到±70°左右,对粉红噪声ASW最宽可以扩展到±50°左右;当一对虚拟扬声器的张角较宽时,声像扩展不均匀,出现中间空、两边强的现象;当采用虚拟扬声器和真实的中置扬声器同时重放时,中置扬声器相对于虚拟扬声器的重放声压级对ASW的宽度和均匀度都有较大的影响;通过调节中置扬声器的重放声压级可以使ASW均匀扩展到比较宽的位置.进一步的理论计算和实验测量表明:只有在IACC0(双耳信号互相关函数在t=0时的取值)0的情况下,ASW和IACC(双耳信号互相关系数的最大值)之间才具有线性负相关性;而对所有类型的重放信号,ASW和IACC0之间都具有线性负相关性.     

躯干散射对近场HRTF影响的微扰法分析

提出微扰与多极展开相结合的方法,近似计算雪人模型近场头相关传输函数(HRTF),并利用此方法定量分析躯干散(反)射声波对HRTF的影响.计算结果表明:躯干散射对HRTF的影响与微扰近似的阶数、频率、声源位置(包括方向和距离)等有关.在一级微扰近似下,躯干散射对HRTF的影响整体上随频率的升高、声源距离的减小、仰角的降低、或声源相对受声耳方向的偏离角度的增大而增大;随着微扰阶数的增加,高阶微扰项对计算结果的贡献迅速减少;声源距离不小于0.02m以及仰角不小于135°时,在20 kHz以下的频率范围内,采用三阶微扰近似的计算误差在±1.0 dB以内,四阶及以上的散射可以忽略.     

利手与注意偏向对双耳分听汉字大脑功能优势的影响

对24名左利手和24名右利手被试在三种注意条件（刺激驱动、注意左耳和注意右耳）下进行双耳分听汉字测验,检查中国人利手与汉字听觉词汇加工大脑两半球功能优势的关系,同时考察被试的注意偏向对优势效应的影响.结果表明：（1）汉语母语左利手被试加工汉字听觉词汇的大脑功能偏侧化组织明显不同于右利手;（2）右利手被试在刺激驱动条件下的右耳（左半球）优势易受注意偏向的调节出现明显波动;（3）注意偏向对左利手被试的影响主要表现为优势的左耳（右半球）成绩的下降与非优势的右耳（左半球）成绩的提高,这暗示汉语母语左利手者可能存在汉字听觉词汇加工的潜在两半球表征.     

随机粗糙面上介质目标差场散射的快速计算方法

用粗糙面上方有目标和无目标时空间散射场的差值计算雷达散射截面, 称为差场雷达散射截面. 推导了 TE波入射时粗糙表面上介质目标表面的感应电流J _o和感应磁流 K_o、导体粗糙面上差值感应电流 J_sd的积分方程, 直接求解散射差场E_sd, 而无需对有无目标两种情况分别求解. 目标表面的积分方程中需要计算目标所在位置处单独由粗糙面贡献的散射场 E_s0, 它主要来自对准目标的镜面方向上的一小段粗糙面的贡献, 此时选取的小段粗糙面减小了计算量. 提出目标与粗糙面散射差场积分方程互耦迭代的求解方法. 由于理想导体粗糙面的强镜面散射特性, 在该迭代计算中的粗糙面的长度与观测散射角有关, 给出了它们之间的解析关系式, 此时选取的粗糙面长度远小于现有的方法, 特别适于低掠角问题. 结合 Monte Carlo 法, 迭代计算了 P-M谱(Pierson-Moskowitz)导体粗糙海面上方不同介质材料的圆柱和方柱目标的差场散射, 并与理想导体柱的散射进行比较. 讨论了介质目标上感应电流、感应磁流, 以及粗糙面上的差值感应电流的分布, 目标差场散射的峰值特征等.     

文本分类中基于CHI和PCA混合特征的降维方法

中文文本数据的半结构化甚至非结构化的特点使得其分类存在着特征高维的问题,传统单一的特征降维方法难以满足大数据时代的文本分类需求.基于此,提出了一种基于卡方统计(Chi-square statistics,CHI)和主成分分析(principal component analysis,PCA)的混合特征降维方法(CHI-...     

基于线形差分麦克风阵列和Ambisonic重建的双耳渲染

双耳录音一般采用放置在人头或仿真头上的录音设备进行录制.然而,随着移动设备、PDA和便携式可视化设备上增强现实系统的普及,如何通过小型麦克风阵列实现双耳渲染成为一个值得关注的热点问题.基于线形差分麦克风阵列设计了双耳渲染系统,该系统结构紧凑,阵列尺寸较小.将麦克风阵列采集信号结合差分波束形成和Ambisonic编码进行声场分解,并且使用虚拟扬声器和Ambisonic解码进行渲染,最终实现双耳空间声场重建.系统中采用仿真信号与实际录制信号对所提方法进行了评估与验证.从仿真结果中选择出了最佳虚拟扬声器布放方式.从主观实验可以证实,与标准双耳录音设备相比,所提方法在方位感和头外感方面可以实现更好的效果.     

多通道连续头相关传输函数的测量

头相关传输函数(HRTF)是虚拟声研究的重要参数,在沉浸式语音交互中有广泛的应用.在很多应用中常常需要高密度HRTF数据,而高密度HRTF的测量是一件十分费时繁琐的工作.采用自适应滤波器和连续转动方式测量高密度HRTF是一个有效途径.本文提出了基于广义多通道频域自适应滤波器的多通道连续HRTF测量方法,该方法适用于快速多通道系统辨识.实验表明,在不同的系统噪声、环境噪声以及不同转速情况下,本文方法比传统的归一化最小均方测量方法效果更好,测量误差显著降低.     

中文听觉行为学实验平台的构建与教学应用

现有的语言与听觉研究主要集中于英文等非音调语言,而对中文的听觉研究很有限。该文利用MATLAB的图形用户界面,结合混合编程,实现了中文听觉行为学实验平台。将此实验平台应用于实验教学及实验研究,分析了不同的噪声水平、不同音调以及不同的音高差因素对说中文的受试者的听觉认知的影响。实验表明,噪声越大,听觉认知系统对音调的判断准确率越低,反应时间越短;音高差异越大,判断准确率越高,反应时间越短。本实验平台能有效地应用于中文听觉行为的研究与教学。     

蒜头果中一种新的植物蛋白(malanin)的分离纯化

 蒜头果(Malania oleifera Chunet S.Lee)属于铁青树科(Olacaceae)蒜头果属.蒜头果蛋白(malanin)是通过粉碎、抽提、硫酸铵沉淀、疏水色谱层析等分离手段,从蒜头果种仁中分离、纯化出的一种新的植物蛋白.Malanin是一种糖蛋白,分子质量为61875u,等电点为5.5,由A,B2条肽链通过二硫键连接而成.该蛋白的A链和B链N-端序列分别为DYPKLTFTTS和DETXTDEEFN(X一般情况下为C),用NCBI-BLASTP程序对nr数据库和其它蛋白质数据库进行检索,未发现有相同的序列存在.经基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)及分析各自的肽质量指纹图谱(PMF),结果没有匹配数据库中的任何记录,说明malanin为新蛋白质.