汉语音节感知分布的计算与听力评估

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1、汉语音节感知分布的计算与听力评估（申请清华大学工学博士学位论文）培养单位：计算机科学与技术系学科：计算机科学与技术研究生：吴育昊指导教师：胡事民教授联合导师：蔡莲红教授二〇一七年五月PerceptualDistributionofMonosyllablesandHearingAssessmentDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyinComputerScien

2、ceandTechnologybyWuYuhaoDissertationSupervisor:ProfessorHuShiminCooperateSupervisor:ProfessorCaiLianhongJune,2017摘要摘要语言是人类信息交流中最基本的方式之一。人类运用给定的自然语言模式进行发声或说话，发出的声音或者说话时的声音信号，定义为言语（speech）。言语的生成、感知及其交互构成了“言语链”。而对言语的感知，是“言语链”中非常重要的一环。利用声音信号的物理特点计算言语的感知特性，以及使用临床听力测试评估人耳对言语的感

3、知能力，都是语音学界与临床听力学研究的热点。本文分别从觉察与分辨两大听觉感知阶段中最基本的纯音听阈与音节分辨出发，通过研究音节感知距离的度量矢量，以及音节感知分布的计算方法，来构建言语的声音信号感知计算与人耳听觉感知特性之间的可计算空间及其分布规则，进而基于该规则提出一种听力评估词表设计方法与听力评估方法。本文的主要贡献如下：(1)提出了一种基于多重判定的纯音听阈评估方法。该方法基于人耳听感特性，修正测试音调整方法，提出一套多重判定规则计算听阈值。该方法提高了纯音听阈评估的效率，保证评估结果的收敛性和信度，改善了纯音听阈评估的效度。(2

4、)提出了一种基于感知距离矢量的音节感知分布计算方法。该方法基于声学特征在音节层面构建距离矢量，基于主观听觉实验计算音节感知分布规则。该方法将言语感知计算从声韵调层级提到音节层级，提高了声信号物理特征对感知特性描述的准确性，为言语感知评估提供了更充分的理论依据。(3)提出了一种基于音节感知分布的言语测听词表设计方法及其相应的感知评估方法。该方法基于音节感知分布计算闭合式言语测听词表中的混淆项，继而自动生成全局最优的言语测听词表。该方法将音节感知计算的结果作为言语测听词表设计的理论依据，使得听力评估更加符合人耳听感特性，同时，提高了测听词表

5、的表间等价性，缩短了测听词表在临床应用中的使用周期。关键词：言语感知；音节；听力评估；感知计算IAbstractAbstractLanguageisoneofthemostimportantcommunicationwayofhuman.Peoplepro-ducesoundorspeakbasedonsomegivennaturallanguagemodel.Thesoundsignalsproducedpurelyorwhenpeoplearetalkingarecalledspeech.Production,perception,

6、andinteractionofspeechsignalsconstitutespeechchain.Speechperceptionisthemostimportantpartofthespeechchain.Inareaofphoneticsandclinicalaudiology,thereareplentyofresearchfocusedonspeechperceptualcomputingandhearingassessment.Inthispaper,wesetthebeginningofourresearchatthes

7、tageofauditoryawareness,andauditorydistinction.Inthiswork,webuildtheperceptualvectorinthelevelofmonosyl-lable,computetheperceptualdistributionofmonosyllables,figureoutthecomputationalrelationshipbetweentheacousticphysicalpropertyandtheperceptualpropertyofspeechsignals,and

8、proposeamethodtocomputevocabulariesinclinicalaudiometrybasedonthiscomputationalrelationship.Contributio