听觉系统的感知特性
不同频率声音的听觉特性与感知分析
不同频率声音的听觉特性与感知分析声音，作为我们日常生活中不可或缺的一部分，对我们的感知和情绪产生着深远的影响。
然而，声音并不是一种单一的存在，它可以被分解为不同频率的声波。
这些不同频率的声音对我们的听觉特性和感知产生着重要的影响。
本文将探讨不同频率声音的听觉特性与感知分析。
首先，我们需要了解声音的频率是如何影响我们的听觉特性的。
声音的频率是指声波振动的次数，单位为赫兹。
一般来说，人类可以听到的声音频率范围在20赫兹到20千赫兹之间。
低频声音，如20赫兹到200赫兹的声音，给人一种沉稳和低沉的感觉。
这种声音常常被用于营造庄重和肃穆的氛围，例如在葬礼上常常可以听到低沉的悼词声音。
相反，高频声音，如2000赫兹到20千赫兹的声音，给人一种明亮和尖锐的感觉。
这种声音常常被用于增加紧张感和刺激感，例如在恐怖片中常常可以听到尖锐的音效。
其次，不同频率声音的感知分析也与我们的生理特性有关。
人耳对不同频率声音的感知有一定的差异。
低频声音更容易传播，因此我们可以在远处听到低频声音的效果更好。
这也是为什么我们可以在远处听到低沉的雷声，但很难听到高频的细微声音。
另外，人耳对不同频率声音的敏感度也不同。
在中频范围内，人耳对声音的敏感度最高。
这也是为什么中频音乐更容易引起人们的共鸣和情感共鸣。
此外，不同频率声音的听觉特性和感知还与我们的心理状态有关。
研究表明，低频声音可以产生一种平静和放松的效果，有助于缓解焦虑和压力。
这也是为什么一些人喜欢在晚上听一些低沉的音乐来帮助入睡。
相反，高频声音可以引起紧张和兴奋的情绪。
这也是为什么一些运动员在比赛前会听一些激动人心的音乐来提高竞技状态。
总结起来，不同频率声音的听觉特性和感知分析涉及到声音的频率、传播特性、人耳敏感度以及心理状态等多个因素。
低频声音给人一种沉稳和低沉的感觉，而高频声音给人一种明亮和尖锐的感觉。
人耳对不同频率声音的感知有一定的差异，低频声音更容易传播，而中频范围内人耳对声音的敏感度最高。
双耳效应名词解释
双耳效应是指由于人的左右耳朵接收到声音的差异，使得人能够判断声源的方向和位置的感知现象。
它是人类听觉系统的一种特性，基于双耳在接收外界声音时的不对称性。
双耳效应的主要特征包括以下两个方面：
1.时延差：当声源位于听者头部的一侧时，该侧耳朵先接收到声音，而对侧耳朵较晚接收到声音。
本质上，这是因为声音在空气中传播是以一定的速度传递的。
基于这种时延差，听者可以通过分析左耳和右耳接收到声音的时间差来判断声源的方向。
2.音量差：当声源位于听者头部的一侧时，该侧耳朵更靠近声源，接收到的声音强度会比对侧的耳朵更高。
这是由于头部的阻挡作用以及声音波传播的衰减导致的。
听者可以通过分析左耳和右耳接收到的声音强度差异来感知声源的位置。
通过结合时延差和音量差，人类听觉系统能够准确地定位声源的方向和位置，从而提供立体声感知。
这对于人类的定位、导航和交流非常重要，使得我们能够有效地感知和理解周围环境中的声音，增强对语音、音乐和其他声音来源的感知能力。
值得注意的是，双耳效应在不同频率上会有所变化，这受到耳朵形状、头部阻挡以及声波传播特性等因素的影响。
另外，人类听觉系统对于低频声音的定位相对不敏感，而高频声音的定位能力更为准确。
03 数字声音及MPEG声音
2.3 语音编码
音频子带的树型结构划分 正交镜象滤波器(quandrature mirror filter，QMF)
2.3 语音编码
SB-ADPCM(子带-自适应差分脉冲编码调制) （G.722标准）
用正交镜象滤波器(QMF)把频带分割成两个等带宽 的子带，分别是高频子带和低频子带。在每个子 带中的信号都用ADPCM进行编码 对高子带分配2位表示每个样本值，而低子带分配 6位。因为64 kb/s的G.722标准主要还是针对宽带 话音，其次才是音乐
1.
2.
PCM在通信中的应用 频分多路复用（frequency-division multiplexing，FDM ） 时分多路复用(time-division multiplexing， TDM)
1.
24路制的重要参数如下：
每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 12帧组成1复帧(用于同步)。 每帧由24个时间片(信道)和1 位同步位组成。 每个信道每次传送8位代码， 1帧有24 × 8 ＋1＝193位 (位)。 数据传输率R＝8000×193＝ 1544 kb/s。 每一个话路的数据传输率＝ 8000×8=64 kb/s。
2.3 语音编码
2.3 语音编码
子带编码的好处：
对每个子带信号分别进行自适应控制，量化 阶(quantization step)的大小可以按照每个 子带的能量电平加以调节。具有较高能量电 平的子带用大的量化阶去量化，以减少总的 量化噪声 可根据每个子带信号在感觉上的重要性，对 每个子带分配不同的位数，用来表示每个样 本值。
00H 04H 08H
字节 数 4 4 4
数据 类型 char Long int char
第五节、人耳的听觉感知特性
掩蔽听阈、掩蔽量
在掩蔽情况下，提高被掩蔽弱音的强度， 使人耳能够听见时的听阈称为掩蔽听阈 （或称掩蔽门限），被掩蔽弱音必须提 高的分贝值称为掩蔽量 （或称阈移）。
例如：当两人正在马路边谈话时，一辆汽车 从他们身旁疾驰而过，此时，双方均听不到 对方正在说些什么，原因是相互间的谈话声 被汽车发出的噪声所掩盖，也就是弱声音信 号被强声音信号掩蔽掉了。
事实上： 即使在可听声的频率范围 （２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ） 内，对于声压级相同而频率不同的声音，人们听起 来也会感觉不一样响。 对强度相同的声音，人耳感受１～４ｋＨｚ之间频 率的声音最响，超出此频率范围的声音，其响度随 频率的降低或上升将减小。 对于同一强度的声波，不同的人听到的效果并不一 致，因而对响度的描述有很大的主观性。
如果声音经传输后频谱有了变化，则重放出 的声音音色就会改变。 为了使声音逼真，必须尽量保持原来的音色。 声音中某些频率成分过分被放大或压缩都会 改变音色，从而造成失真。
在语音传输系统中，最重要的是保持良好的 清晰度。 适当减少一些低音和增加一些中音成分，特 别是鼻音或喉音很重的人，改变低频部分的 音色，有利于改善语音清晰度。
例如：
在听胡琴和扬琴等乐器同奏一个曲子时，虽然它们 的音调相同，但人们却能把它们的声音区别开来。 这是因为，各种乐器的发音材料和结构不同，它们 发出同一个音调的声音（也即基本频率相同的声音）时，振动 情况是不同的。 我们每个人的声带和口腔形状不完全一样，因此， 说起话来也各有自己的特色，使别人听到后能够分 辨出谁在讲话。
基于以上两方面的原因，所以常用声压的相 对大小 （称声压级）来表示声压的强弱。声 压级用符号ＳＰＬ表示，单位是分贝 （ｄ Ｂ）， 可用下式计算：SPL＝20LgP/Pref （３-１） Ｐ 为声压有效值；Pref为参考声压，一般取 2×10-5Ｐａ，这个数值是人耳所能听到的１ ｋＨｚ声音的最低声压，低于这一声压，人 耳就无法觉察出声波的存在了。
多媒体技术试卷及答案
1．多媒体的主要特征是：（B）A. 动态性、丰富性 B. 集成性、交互性 C. 标准化、娱乐化 D. 网络化、多样性2．声音信号的数字化是指：（A）A. 实际上就是采样与量化 B. 数据编码 C. 语音合成、音乐合成 D. 量化与编码3．PCM的非均匀量化是指：（A）A. 其实就是对大的输入信号采用大的量化间距，小的信号采用小的量化间距；B. 用可变的采用频率对输入信号进行采样；C. 其实就是μ律压扩；D. 其实就是A律压扩。
4．下面哪一种压缩算法为无损数据压缩算法？（D）A. PCM B. 波形编码 C. 子带编码 D. 霍夫曼编码5．图像分辨率是指：（C）A. 像素的颜色深度 B. 图像的颜色数 C. 图像的像素密度 D. 图像的扫描精度6．光谱色的定义是：（D）A. 国际照明委员会定义的颜色 B. 人的眼睛可以看得见的颜色C. RGB三原色D. 用波长定义的颜色7．颜色的空间变换是指：（D）A. 设备相关的颜色空间与设备无关的颜色空间之间的转换；B. 根据RGB相加混色模型生成不同的颜色；C. 是颜色色制之间的转换；D. 一般是指颜色空间之间的数学变换。
8．电视隔行扫描的一帧图像由下列哪两部分组成？（B）A. 行频、场频 B. 奇数场、偶数场 C. 前景、背景 D. 像素、扫描线9．听阈是指：（C）A. 声音强到使人耳感到疼痛时声强级B. 人耳感觉比较舒服时的声强级C. 人耳刚刚能够感觉到的声强级D. 指人耳可以听到的最低频率10．MPEG所定义的帧内图像（I图像）是指：（A）A. 不参照过去或将来的图像 B. 插补的图像 C. 运动发生位移的图像 D. JPEG图像11．数字CD的红皮书标准又称为：（B）A. CD-ROM标准 B. 激光唱盘标准(CD-DA)C. CD-R标准D. CD-ROM/XA标准12．设采样频率为8 kHz，样本精度为8位，则其数据率（未压缩）为：（D）A. 44.1 kbps B. 128 kbps C. 16 kbps D. 64 kbps13．下列哪种编码属于变换编码？（A）A. DCT B. PCM C. RLE D. D/A14．图像显示分辨率是指：（A）A. 屏幕上能够显示的像素数目 B. 用像素表示的数字化图像的实际大小C. 用厘米表示的图像的实际尺寸大小D. 图像所包含的颜色数15．MPEG-2标准定义了下列哪两种音频数据压缩格式？（A）A. MPEG-2 BC与MPEG-2 AAC B. MPEG-2 AAC与Dolby AC-3C. MP3与Dolby AC-3D. MPEG-2 BC与Dolby AC-3二、简答题（35分，每小题5分）1．简要说明奈奎斯特采样定律，并阐述其理论根据。
人的生理特征人体感知与运动系统特征
3.1 人在系统中的功能
3.2 视觉机能及其特征
主 3.3 听觉机能及其特征
要
3.4 其他感觉机能及其特征
内 容
3.5 神经系统机能及其特征
3.6 人的信息处理系统
3.7 运动系统的机能及其特征
3.8 人体的忍耐力(选讲）
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
9
小数（1.0版）与对数（5.0版）视力表对照表：
小数：0.1, 0.12, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0 对数：4.0, 4.1 , 4.2 , 4.3, 4.4 , 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3 换算公式：L=5+lgV。 L：对数视力； V：小数视力
不同分贝水准声音示例
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3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
课堂 测试实验
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
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3.3 听觉机能及其特征
1. 动态范围
听觉声强的动态范围=正好可忍
受的声强 / 正好能听见的声强。
α—视角； D—被看物体上两端点的直线距离； L—眼睛到被看物体的距离；
视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度， 以临界视角的倒数来表示。 视力=1/能够分辨的最小物体的视角
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
MPEG基础知识
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MPEG-1视频压缩标准
输入、输出指标：
352×288×25×8×1.5 30Mb/s
352×240×30×8×1.5
MPEG视频 编码器
• 听觉系统的感知特性：
听阈－频率 曲线
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MPEG-1 音频压缩算法
• 听觉系统的感知特性：
一个强纯音 会掩蔽在其 附近同时发 声的弱纯音 ，这种特性 称为频域掩 蔽，也称同 时掩蔽
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MPEG-1 音频压缩算法
• 听觉系统的感知特性：
在时间上相 邻的声音之一个强纯音会掩蔽在其附近同时发声的弱纯音，这种特性称为频域掩蔽，也称同时掩
MPEG-1标准号为ISO/IEC 11172，它由五部分组成： • MPEG-1系统（ MPEG-1 Systems ）：规定视频数
据、声音数据及其他相关数据的同步合成技术 • MPEG-1视频编码标准（MPEG-1 Video） • MPEG-1音频编码标准（MPEG-1 Audio） • MPEG-1一致性测试：详细说明如何测试比特数据
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Block-based Motion Estimation and Compensation
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16×16 Block Size
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8×8 Block Size
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4×4 Block Size
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Sub－pixel Motion Estimation and Compensation
子像素运动估值与补偿 22
压缩算法 运动补偿帧间预测（单向预测＋双向
生物特性的知识点总结
生物特性的知识点总结生物特性是指生物个体或种群所具有的特征和特性，包括形态特征、生理特性、行为特性等方面。
这些特性受遗传和环境因素的影响，它们决定了生物在适应环境、生长发育和繁殖过程中的表现。
了解生物特性对于研究生物的生态学、进化生物学、遗传学、生理学等领域都具有重要意义。
下面将对生物特性的知识点进行总结。
一、形态特性1.外部形态特征外部形态特征是指生物体的外部结构和特征，包括体型大小、颜色、形状、表面纹理等方面。
外部形态特征反映了生物对环境的适应性，如某些动物的身体颜色可以帮助它们进行伪装，躲避天敌的袭击；而植物的外部形态特征决定了其在环境中的生长形态和光合作用的效率。
2.内部结构特征内部结构特征是指生物体内部的结构和器官特征，包括器官的形状、大小、位置以及组织的结构等方面。
不同种类的生物拥有各自独特的内部结构特征，这决定了它们的生理功能和生活方式。
二、生理特性1.代谢特性代谢特性是指生物体内的新陈代谢过程，包括能量代谢、物质代谢和信息代谢等方面。
代谢特性反映了生物体内能量的获取和利用能力，以及对外界环境的适应性。
例如，一些动物在冬眠时，代谢过程会减缓以节约能量，以应对环境中的食物短缺。
2.生殖特性生殖特性是指生物体的生殖机制和繁殖方式，包括性别特性、生殖器官特征、繁殖行为等方面。
生殖特性决定了生物体的繁殖能力和后代的遗传特征，对种群的繁衍和进化具有重要意义。
3.呼吸特性呼吸特性是指生物体进行气体交换的生理过程，包括氧气的摄取、二氧化碳的排出以及对环境气体的适应性等方面。
呼吸特性决定了生物体对环境中氧气和二氧化碳的需求和适应能力。
4.感知特性感知特性是指生物体对外界刺激的感知和反应能力，包括视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统的特征。
感知特性决定了生物体对外界环境的感知能力和行为表现。
5.免疫特性免疫特性是指生物体对外界病原微生物和有害物质的免疫反应和抵抗能力，包括先天免疫和后天免疫等方面。
人体感官知识点总结
人体感官知识点总结一、视觉知识点1. 视觉感知机制视觉感知是指人们采用眼睛对外界信息进行的感知过程。
人类的视觉器官是眼睛，眼睛接收到外界的光线信号，然后通过视网膜上的感光细胞将光信号转化为神经冲动，再传送至大脑皮层进行加工、处理。
从而形成视觉感知。
2. 视觉感知的特点视觉感知在信息传递速度上具有快速性，可以在极短的时间内对外界信息产生反应。
同时，视觉感知还具有广阔性，可以同时感知到较大范围的信息。
此外，视觉感知还具有连贯性，能够对不同的信息进行整体性地认知和感知。
3. 视觉感知对人的影响视觉感知在人的日常生活中起着重要的作用。
它不仅影响着人们对外界事物的认知和理解，还直接影响了人们对事物的判断和行为。
同时，视觉感知还影响了人们的情绪和心理状态，对人的生理和心理健康有着深远的影响。
二、听觉知识点1. 听觉感知机制听觉感知是指人们通过耳朵接收外界声音信息的过程。
人的听觉器官是耳朵，耳朵接收到的声音通过耳蜗中的听觉感受细胞将声音信号转化为神经冲动，然后传送至大脑皮层进行加工和处理。
从而形成听觉感知。
2. 听觉感知的特点听觉感知对声音的频率、强度、时长等信息具有高度的敏感性。
人的听觉感知还具有定位性，可以确定声音的来源方向。
此外，听觉感知还具有持续性，能够对长时间的声音信息进行感知。
3. 听觉感知对人的影响听觉感知在人的生活中起着重要的作用。
它不仅帮助人们感知和理解外界的声音信息，还直接影响了人的语言和沟通能力。
同时，听觉感知还能够影响人的情绪和心理状态，对人的生理和心理健康有着重要的影响。
三、嗅觉知识点1. 嗅觉感知机制嗅觉感知是指人们通过鼻腔接收外界气味信息的过程。
人的嗅觉器官是鼻腔，鼻腔内的嗅觉上皮能够感受到气味分子的刺激，然后将气味信号转化为神经冲动，传送至大脑皮层进行加工和处理。
从而形成嗅觉感知。
2. 嗅觉感知的特点嗅觉感知对气味的种类、浓度、时长等信息具有高度的敏感性。
人的嗅觉感知还具有特异性，能够区分不同的气味。
了解人类的听觉和视觉
了解人类的听觉和视觉人类作为一种高度进化的生物，具备复杂而独特的感知系统，其中听觉和视觉是最为重要的两个。
通过听觉和视觉，人类能够感知外界的声音和图像，进而获得丰富的信息和体验。
本文将深入探讨人类的听觉和视觉，揭示其原理和特点。
一、听觉听觉是人类获取声音信息的感知方式，主要通过耳朵完成。
耳朵包括外耳、中耳和内耳三个部分。
1. 外耳：外耳是由耳廓和外耳道组成，它的主要功能是接收声音并将其传递到内耳。
当声音进入耳朵时，外耳首先将声波集中，并通过外耳道传导到中耳。
2. 中耳：中耳包括鼓膜、听骨和鼓室等部分。
鼓膜是外耳道尽头的薄膜，它会随声波的震动而振动。
听骨由三块小骨头组成，分别是锤骨、砧骨和副鼓室骨。
当鼓膜振动时，听骨也会相应振动，并将振动传递到内耳的鼓室。
3. 内耳：内耳主要由耳蜗和前庭组成。
耳蜗是听觉的主要感知器官，它包含有上万个感听细胞，能够将声波转化为神经信号。
前庭则负责平衡和空间定位等功能。
通过上述的听觉感知系统，人类能够接收到外界的声音，并解码为可理解的信息。
然而，人类的听觉并不完全准确，例如在嘈杂的环境中，声音的传递可能会被干扰，导致听觉的清晰度下降。
二、视觉视觉是人类获取图像信息的感知方式，主要通过眼睛完成。
眼睛是一个复杂的器官，包括眼球、角膜、晶状体、虹膜、视网膜等组成。
1. 眼球和角膜：眼球是视觉系统的基础，角膜是眼球的一个透明结构，它将光线聚焦在眼球的后部，形成清晰的图像。
2. 晶状体：晶状体位于眼球的中央，它的弹性可以调节眼球的凸度，从而使图像聚焦在视网膜上。
3. 虹膜和瞳孔：虹膜是眼球的有色环，它负责调节光线的进入量。
瞳孔是虹膜中的一个开口，它的大小能够根据光线的强弱而调节。
4. 视网膜：视网膜是视觉的关键部分，它包含了视觉感光细胞，能够将光线转化为神经信号。
视网膜上的感光细胞分为两种类型，分别是视锥细胞和视杆细胞，它们对颜色和亮度进行感知。
通过眼睛的复杂结构和功能，人类能够感知到外界的图像，并转化为大脑能够理解的信息。
二音频处理PPT课件
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(三)高保真度立体声音频压缩编码技术标准
高保真立体声音频信号频率范围是 50Hz~20kHz，采用44．1kHz采样频率， 16bit量化进行数字化转换，其数据速率 每声道达705kbit／s。
MPEG小组负责比较和评估几种低码速率 数字声音编码技术，以产生一套国际标准， 用于活动图象、相关声音信息及其结合， 和用数字存储媒体（DSM）存储与重现。
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17
2．动态范围:动态范围越大，信号强度的 相对变化范围越大，音响效果越好 。
3．信噪比：信噪比SNR（Signal to Noise Ratio）是有用信号与噪声之比的 简称。
4．主观度量法：人的感觉机理对声音的 度量最有决定意义。
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第2节 音频数字压缩
一．音频压缩编码技术 主要有以下几种主要类型： ➢1．熵编码 :如Huffman编码、算术编码 以及行程编码等。
➢ H.242：ITU-T的H.320 协议族中视频互操作推 荐标准部分。它规定了建立一个音频会话和在通 信终止后结束该会话的协议。
➢ H.324：一个ITU-T 标准。它在模拟电话线 （POTS）上提供了点对点的数据、视频和音频 会议。
➢ T.120：ITU-T的“多媒体数据传输协议”，一 种数据共享/数据会议规范，使用户能通过任何 H.32x 可视会议共享文件。
频段设置不同的量化字长，使数据得到进一
步的压缩。)
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➢3.参数编码 ：参数编码的方法是将音频信 号以某种模型表示，再抽出合适的模型参 数和参考激励信号进行编码；声音重放时， 再根据这些参数重建即可。此类方法构成 声码器的有线性预测(LPC)声码器、通道 声码器、共振峰声码器等。
➢4．混合编码 ：音频中采用的混合编码包 括多脉冲线性预测MP--LPC，矢量和激励 线性预测VSELP，码本激励线性预测CELP， 短延时码本激励线性预测编码LD--CELP， 以及规则码激励长时预测RPE—LTP等。
动物的听觉与听觉系统
动物听觉与社 交行为：通过 听觉进行交流 和沟通，维持 群体关系和等
级制度
动物听觉在繁殖行为中的作用：寻找配偶、识别领地等 动物听觉在繁殖过程中的变化：如鸟类在繁殖季节听觉更加敏锐 动物听觉与繁殖行为的适应性：如蝙蝠通过超声波定位猎物和配偶 动物听觉与繁殖行为的进化：如某些动物通过听觉来识别和选择配偶
味、肢体语言等。
外耳：收集声音， 将声音传递到中 耳
中耳：放大声音， 将声音传递到内 耳
内耳：感知声音， 将声音信号转化 为神经信号
听觉神经：传递 神经信号声音信号 处理声音：大脑对声音信号进行处理和理解 定位声音：通过双耳效应确定声音的来源和方向 识别声音：通过听觉系统识别不同的声音和语言
动物听觉的应用：在科学 研究、环境保护、医疗健
康等领域的应用
适应环境：动物听觉 系统能够适应各种不 同的环境，如陆地、
海洋、空中等。
适应捕食：动物听觉 系统能够适应各种不 同的捕食方式，如伏 击、追逐、合作等。
适应食物：动物听觉 系统能够适应各种不 同的食物，如昆虫、 鸟类、哺乳动物等。
适应交流：动物听觉系 统能够适应各种不同的 交流方式，如声音、气
鸟类：高度发达 的听觉系统，可 以识别声音的来 源和距离
海豚和蝙蝠：特 殊的听觉系统， 可以感知超声波 和回声定位
动物听觉在捕 食过程中的作 用：定位、识 别、追踪猎物
不同动物听觉 系统的特点： 蝙蝠的回声定 位、狗的嗅觉 和听觉协同、 猫的听觉和视
觉协同
动物听觉与环 境适应：适应 不同环境的听 觉系统，如深 海、沙漠、森
汇报人：XXX
听觉器官：耳朵、 听觉神经等
听觉范围：不同 动物听觉范围不 同，如蝙蝠、海 豚等听觉范围较 广
教育电声系统 - 人耳听觉特性
音频声学基础
立体声原理
声像及声像定位 德 . 波埃效应 两个发声源馈入信号时间差与声压差的综合作用 不同程度改变输送给两个声源的的声压或者两个信号的时间差， 声像将在y 1 、 y 2 间移动，在声像定位时，声级差ΔL p 与时间差 Δ t 的作用类似，大致对应关系 5dB = 1ms 德· 波埃效应是立体声系统声音重放分布 y1 y2 定向还原的基础
音频声学基础
立体声原理
在不同的空间环境里，声波到达人耳的的时间、强度和音色以 及直达声和反射声的比例都存在着差异，由此可以辨别出声源的方 向、所处位置和远近距离 立体声与单一声源形式相比有如下优点： 1、具有声源明显的方位感和分布感 2、提高了信息的清晰度和可懂度
3、具有较小的背景噪声影响
4、提高了信息的临场感、层次感和透明度 立体声系统能够比单一声源形式更好的
3500Hz
音频声学基础
人耳的听觉效应
复音的掩蔽规律 1、复音声波同样的中心频率，窄带复音声波的掩蔽作用大于 纯音声波，宽带复音声波大于窄带复音声波 2、提高掩蔽声的声压级可以展宽掩蔽的频率范围 3、复音声波包含的几个频率分量，最高的频率被掩蔽，中频 被掩蔽一部分，将形成音色变化
音频声学基础
人耳的听觉效应
神经冲动的传递
音频声学基础
声音与音质
人耳听觉感受的主要表现方面： 响度 是人耳对声波强弱程度的主观感受 响度主要取决于声压或声强，与声波的频率也有一定的关系 响度对应的声压值越低，表示感受越敏感
20Hz 可闻域的频率范围 20KHz
音频声学基础
声音与音质
响度级 是响度的描述单位，表示人耳感受一个声波信号与1000Hz的纯 音声波相比具有同样响时纯音的声压值 人耳对声压级变化感觉：声压级每增加10dB，响度值增加一倍
听觉生理学研究听觉感知和听觉传导机制
听觉生理学研究听觉感知和听觉传导机制听觉生理学是研究听觉系统功能和结构的科学领域。
人类耳朵作为感知外界声音的器官，具备了独特的听觉感知和传导机制。
本文将介绍听觉感知的过程以及听觉传导机制，并探讨这些领域的研究现状和未来发展方向。
一、听觉感知的过程人类听觉感知的过程可以分为接收、传导、转换、解码和理解五个步骤。
接收是指外界声波通过外耳道进入耳朵，通过鼓膜和中耳骨链传导给内耳。
传导是指声音的机械能在耳蜗中转化为电信号，通过听觉神经传递给大脑。
转换是指内耳中的感觉细胞（毛细胞）将声音信号转化为神经冲动。
解码是指大脑通过对神经冲动的处理和分析，还原出声音的特征和含义。
理解是指大脑对声音的意义进行解读和理解。
从接收到理解的全过程中，每个步骤都非常复杂且精密。
各个阶段的顺利进行对于正常的听觉感知至关重要，任何一个环节的问题都可能导致听力受损或听觉错觉的产生。
二、听觉传导机制听觉传导机制主要包括外耳传导、中耳传导和内耳传导三个部分。
外耳传导是指声音通过外耳道进入耳朵。
外耳道呈S型弯曲，起到导向声音和减弱外界噪音的作用。
外耳道末端的鼓膜则起到声音的收集和传导作用。
中耳传导是指声音经过鼓膜传到中耳骨链。
中耳骨链主要由三块小骨头组成，分别是锤骨、砧骨和副耳腔。
当声波通过鼓膜撞击锤骨时，锤骨会引起砧骨和副耳腔的振动，再将这种机械能传递给内耳。
内耳传导是指声音的机械能在内耳中转化为电信号，并通过听觉神经传递给大脑。
内耳主要由耳蜗和前庭两个腔室组成。
耳蜗是内耳的听觉感受器官，通过毛细胞将声音信号转化为电信号，再通过听觉神经传递给大脑。
前庭则主要负责感知头部的姿势和平衡。
三、听觉生理学的研究现状和未来发展方向听觉生理学的研究使我们更加了解了听觉系统的功能和结构。
目前，一些前沿的听觉研究正在进行中，涉及到听觉神经元的形成和发育、听觉信号的编码和解码、听觉注意和记忆等方面。
未来发展的方向之一是借助现代高分辨率的成像技术，进一步揭示听觉感知的神经机制。
PESQ算法介绍与分析
评估算法的计算复杂度，包括运行时间和所需存储空间。
鲁棒性
评估算法在不同噪声环境和信道条件下的性能表现。
实验结果
01
02
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在不同噪声环境下， PESQ算法能够显著提高 语音质量，相较于未采
用算法的原始语音， PESQ分数平均提高1.5
分以上。
随着噪声水平的增加， PESQ算法的性能表现略 有下降，但仍能保持较
PESQ算法对输入语音信号的长度有一定的要求，过短的语音信号可 能导致评估结果不准确。
对不同语言的适用性有限
PESQ算法主要针对英语语音质量评估，对于其他语言和方言的适用 性可能有限。
对不同编解码器的适应性有限
PESQ算法针对特定类型的语音编解码器和参数设置进行优化，对于 不同编解码器和参数设置的适应性有限。
在感知模型中，PESQ算法采用听觉滤波器来模拟人类听觉系统的滤波效应，采用听觉加权预测误差来模拟人类对语音信号的 感知误差。通过比较原始语音信号和失真语音信号的感知质量，PESQ算法可以得出语音质量的评估分数。
PESQ算法应用场景
PESQ算法广泛应用于语音通信、语音处理、语音识别等领域，用于评估语音信 号的质量和识别率。
PESQ算法采用感知线性预测（PLP）参数和听觉加权预测误差 作为输入，通过建立感知模型来模拟人类对语音质量的感知。
PESQ算法原理
PESQ算法基于人类听觉系统的感知特性，通过模拟人类对语音信号的处理过程来评估语音质量。具体来说，它采用感知线性预测 （PLP）参数和听觉加权预测误差作为输入，通过建立感知模型来模拟人类对语音信号的感知过程。
PESQ算法适用于多种语音编解码器和传 输条件下的语音质量评估，具有广泛的适 用范围。
物理生物声音的传播与听觉
物理生物声音的传播与听觉声音作为一种物理现象，是由物体振动产生的机械波，它在空气、液体和固体中传播。
在生物学中，声音在生物体内的传播和感知也是一个重要的研究领域。
本文将探讨声音在物理和生物方面的传播与听觉相关的知识。
一、声音的物理传播机制声音的传播是通过介质的震动而传递的。
在空气中，声音传播的基本原理是通过分子的振动传递能量。
当物体振动时，空气中的分子也会随之振动，从而传递机械能。
这些振动以波的形式传播，即声波。
声波的传播速度取决于介质的性质。
在空气中，声波传播的速度大约为每秒343米。
而在液体和固体中，由于分子之间的相互作用比较紧密，所以声波传播的速度通常比在空气中要快。
二、声音的生物传播机制在生物体中，声音的传播和感知是通过内耳完成的。
人类和大部分动物都有听觉器官，它们能够将声音传递给大脑，并被我们意识到。
1. 外耳外耳是人类听觉系统的入口，包括耳廓和外耳道。
当声音波进入外耳道时，耳廓和外耳道将声音波引导到中耳。
2. 中耳中耳是位于鼓膜后面的三块小骨头（听小骨）组成的空腔。
当声音波到达鼓膜时，鼓膜会振动，并将振动传递给听小骨。
听小骨分别是锤骨、砧骨和剪刀骨，它们之间通过关节相连接。
当鼓膜振动时，锤骨会受到刺激，从而传递振动给砧骨和剪刀骨。
最后，剪刀骨会将振动传递给内耳。
3. 内耳内耳是听觉系统中最重要的部分，包括耳蜗和前庭。
耳蜗是感知声音的主要器官。
当振动通过剪刀骨传递到内耳时，它会引起内耳中的液体发生相应的波动。
这些波动刺激内耳的感觉细胞（听毛细胞），并转化为电信号。
通过听神经，电信号被传递到大脑的听觉皮层，大脑解码这些信号，并将其解释为特定的声音。
三、听觉的特性与感知1. 声音的频率与音高声音的频率是指声波振动的快慢，单位是赫兹（Hz）。
频率越高，声音就越高音；频率越低，声音就越低音。
人类可听到的声音范围通常在20Hz到20kHz之间。
2. 声音的强度与音量声音的强度是指声波能量的大小，单位是分贝（dB）。
听阈加权值标准
听阈加权值标准
听阈加权值标准可能是指音频处理中的听觉阈值加权值标准，用于模拟人类听觉系统的感知特性。
听觉阈值加权值标准是一种用于测量和分析声音信号的强度和频谱特性的方法。
根据人类听觉系统对不同频率的敏感度不同，将声音信号的能量在不同频率上进行加权，以更准确地反映人类听觉感知的特性。
常见的听觉阈值加权标准包括A权ing（A-weighting）和C权ing（C-weighting）。
A权ing主要用于测量人类听力范围内的声音，对低频信号进行衰减，以模拟人类在较高音频频率上的敏感度。
C权ing则是一种平坦的频率响应，不对频率进行加权，适用于广泛的声音测量。
通过应用听觉阈加权值标准，可以更准确地评估声音信号的影响和对人类听觉的感知。
这在音频工程、噪声控制等领域中具有重要的应用价值。
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第十章 MPEG电视
• 图10-02
听觉系统的感知特性
第十章 MPEG电视
• 预测图象P的压缩编码算法
• 预测图象的编码也是以图象宏块(macroblock)为基本编 码单元，一个宏块定义为I×J象素的图象块，一般取 16×16。预测图象P使用两种类型的参数来表示：一种 参数是当前要编码的图象宏块与参考图象的宏块之间 的差值，另一种参数是宏块的移动矢量
• 时间分辨率可变性(Temporal Scalability)是指图 象在时间方向上分辨率的折中，与空间分辨率 类似。
听觉系统的感知特性
• MPEG-2为此引入了“配置(Profiles)”和参 数“等级(Levels)的概念。每种配置定义一 套新的算法，而每一个等级指定一套参 数范围(如图象大小、帧速率和位速率)。
听觉系统的感知特性
要使预测图象更精度，就要求找到与参考宏块MRJ最佳匹 配的预测图象编码宏块MPI。所谓最佳匹配是指这两个宏 块之 假设编码图象宏块MPI是参考图象宏块MRJ的最佳匹配 块，它们的差值就是这两个宏块中相应象素值之差。 对所求得的差值进行彩色空间转换，并作4:1:1的子采 样得到Y，Cr和Cb分量值，然后仿照JPEG压缩算法对 差值进行编码，计算出的移动矢量也要进行霍夫曼编
听觉系统的感知特性
10.4.1 电视图象对象区的概念
• MPEG-4 Video编码算法支持由MPEG-1和 MPEG-2提供的所有功能，包括对各种输入格 式下的标准矩形图象、帧速率、位速率和隔行 扫描图象源的支持。MPEG-4 Video算法的核心 是支持内容基(content-based)的编码和解码功能， 也就是对场景中使用分割算法抽取的单独的物 理对象进行编码和解码。MPEG-4 Video还提供 管理这些电视内容的最基本方法。
测图象P(predicted )和双向预测图象B(bidirectionally interpolated )，典型的排列如图10-01所示（P156）
听觉系统的感知特性
第十章 MPEG电视
• 帧内图象I(intra)
• 帧内图象I不参照任何过去的或者将来的其他图象帧，压缩编码采 用类似JPEG压缩算法，它的框图如图10-02所示。
• Mpeg-1;Mpeg-2均采用图像块单元，进行 变换、量化、移动补偿等处理
• 电视图像的数据率（P154） • ITU-R BT.601标准数据率 • VCD电视图象数据率的估算 • DVD电视图象数据率的估算
听觉系统的感知特性
第十章 MPEG电视
• 数据压缩算法（10.2）
• 电视图象压缩利用的各种冗余信息（P156表） • MPEG专家组定义的三种图象：帧内图象I(intra)，预
听觉系统的感知特性
• 一个典型的I、 P、B图象安 排如图所示。 编码参数为： 帧内图象I的 距离为N=15， 预测图象(P) 的距离为M=3。
听觉系统的感知特性
10.3 MPEG-2的配置和等级
• 在MPEG-2标准化阶段，考虑到要适应不 同数据速率设备的应用，MPEG专家组定 义了三种质量不同的编码方式：信噪比 可变性(SNR/ Signal-to-Noise Scalability)， 空间分辨率可变性(Spatial Scalability)和 时间分辨率可变性(Temporal Scalability)。
听觉系统的感知特性
• 信噪比可变性SNR(Signal-to-Noise scalability)是 指图象质量的折中，对于数据率比较低的解码 器使用比较低的信噪比，而对数据率比较高的 解码器则使用比较高的信噪比；
• 空间分辨率可变性(Spatial scalability)是指图象 的空间分辨率的折中，对于低速率的接受器使 用比较低的图象分辨率，而对于数据率比较高 的接受器使用比较高的图象分辨率；
码。
听觉系统的感知特性
第十章 MPEG电视
• 10-04
听觉系统的感知特性
第十章 MPEG电视
• 双向预测图象B的压缩编码算法
听觉系统的感知特性
10.2.5 电视图象的结构
• MPEG编码器算法允许选择I图象的频率和位置。 I图象的频率是指每秒钟出现I图象的次数，位 置是指时间方向上帧所在的位置。一般情况下， I图象的频率为2。MPEG编码器也允许在一对I图 象或者P图象之间选择B图象的数目。I图象、P 图象和B图象数目的选择依据主要是根节目的内 容。例如，对于快速运动的图象，I图象的频率 可以选择高一些，B图象的数目可以选择少一点； 对于满速运动的图象I图象的频率可以低一点， 而B图象的数目可以选择多一点。此外，在实际 应用中还要考虑媒体的速率。
第九章 MPEG声音
• 听觉系统的感知特性（P132）
• 9.1.1. 对响度的感知 • 9.1.2. 对音高的感知 • 9.1.3. 掩蔽效应
听觉系统的感知特性
第九章 MPEG声音
• MPEG Audio 与感知特性（P136）
• 心理声学模型 • (其余内容不作为考试范围）
听觉系统的感知特性
第十章 MPEG电视
听觉系统的感知特性
10.4 MPEG-4电视图象编码
• MPEG Video专家组建立了一个用来开发 图象和电视图象编码技术的模型，叫做 “试验模型(Test Model)”或者叫做“验证模 型(VM—Verification Model)”。这个模型 描述了一个核心的编码算法平台，包括 编码器、解码器以及位流(bitstream)的语 法和语义 .
• 如果电视图象是用RGB空间表示的，则首先把它转换成YCrCb空 间表示的图象。每个图象平面分成8×8的图块，对每个图块进行 离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)。DCT变换后经过量 化的交流分量系数按照Zig-zag的形状排序，然后再使用无损压缩 技术进行编码。DCT变换后经过量化的直流分量系数用差分脉冲 编码DPCM(Differential Pulse Code Modulation)，交流分量系数用 行程长度编码RLE(run-length encoding)，然后再用霍夫曼 (Huffman)编码或者用算术编码。