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1、数字声心理声学模型在数字音频中的应用·综述·频!"#朱丽，郭从良"$%（中国科学技术大学电子科学与技术系，安徽合肥!"##!$）&’()【摘要】分析心理声学模型有效的掩蔽特性，介绍了心理声学模型的应用发展，讨论了它未"*来的发展方向，心理声学原理应用到音频压缩技术中，使获得低比特传输速率和透明音质成为可能。【关键词】心理声学模型；同时掩蔽；超前掩蔽；滞后掩蔽；时域掩蔽；感知熵【!"#$%&’$】%&’()*)+,*-*./(+(+00’1’+-23*(4’-51&*,*12+,’(2’1(60)
2、(/1&67*168(2’1369+.*-916-1+-2,*2+(6-*)).’1*2’6-(*-99+:+.6)3+-2602&6(+2+1&-’;8+(2&*282’.’<+)(/1&67*168(2’1369+.=%&’()*)+,*.(616-1.89+(>’2&*9’(18((’6-600828,+,+(+*,1&9’,+12’6-=?(/1&67*168(2’1),’-1’).+(*))./262&+2+1&-’;8+60*89’6163),+((’6-@>&’1&&*:+1,+*
3、2+9)6((’A’.’2’+(60.6>A’2,*2+(*-92,*-()*,+-2*89’6;8*.’2/=【()*+,%-#】)(/1&67*168(2’1369+.；(’38.2*-+68(3*(4’-5；),+73*(4’-5；)6(273*(4’-5；2+3)6,*.3*(4’-5；)+,1+)28*.+-2,6)/人类社会中最基本的交流形式是语言，而人类改进，应用逐渐完善。心理声学研究认为：人耳能否听觉系统作为声音信号的接收器起着重要的作用。听见声音取决于声音的频率、幅度是否高于这
4、种频随着数字时代的到来，音频压缩技术得到广泛应用，率下的听觉阈值，低频区的频率分辨率高于高频区由此使高质量、低比特率的音频信号可以在网络及（见图B）。通信系统中传输，这一切的实现心理声学模型发挥着关键的作用。目前音频领域里某些心理声学特性还未得以充分应用，国内外许多机构正在从事这个领域的研究，而这些研究的实现必将给未来的人们带来更为神奇的听觉感受。B原理简介心理声学模型主要利用了人耳的掩蔽效应。在不同时期、不同应用场合，模型采用的掩蔽特性也不太一样。随着人们对掩蔽特性进一步认识，模型不断由图B可
5、得如下结论：（B）如果信号频率中有低C作者简介D于绝对听觉阈值的部分，那么这部分信号可舍弃而朱丽，中国科学技术大学电子科学与技术系不被人耳觉察。（!）如果某一频率的声音幅度小于另研究生，主要从事音频编码器心理声学一声音的听觉模型的研究。阈值（即图上的屏蔽门限），并在其掩蔽范围内，则该声郭从良，中国科学技术大学电子科学与技术系音被掩蔽。（"）副主任，硕士生导师。《电声技术》!""!年第#期总第!"$期BB数字同样，某噪声幅度在某一声音的听觉阈值内，该噪（$%&’()*+,-’./*.0%+1）声声
6、也被掩蔽。对心理声学科学的研究根据文献可以追溯到频!心理声学模型是一个模拟人耳听觉掩蔽特性&0%5’等从50年代就开世纪50，.0年代。3-CD<76E<#"#的数学算法。首先，人耳可看作有限的频率带（称为始研究噪声掩蔽音调（FAG），到)0年代，H-IJ"8%.’得"$%临界频带），在同一子带内，心理声学特性一样。耳出结论：当被掩蔽信号接近掩蔽噪声的中心频率&’蜗可看作一组高度重叠带宽的滤波器组，具有非均时，信掩比最小，最小信掩比波动范围为:)K*)=!。()匀性和非线性。人耳对音频信号的分析
7、以临界频带10年代初，L-L-M#<<8NOO=研究了临界子带频段和"*为基础，类似一个非等带宽的子带滤波器组，因此，耳蜗隔膜的关系。从,2)&K,21+年，德国斯图加特模型需将信号从频域映射到临界频带（单位：!"#$）。电信协会的听觉研究小组对声音刺激和听觉感觉临界子带带宽%&’之间的数学关系的研究取得重要成果%)’，至此开始!"&0-12（34）正式称为心理声学（PQR6EO"6OSQ7T6Q）。（#）(&)*+)%,*,-.（#/,000）’巴克频率等级方程为%&’音调掩蔽噪声（GAF）相
8、对于噪声掩蔽音调研究$&要迟。+0年代A->6E#O<=<#研究了音调掩蔽噪声并（#）(,5"#67"8（0-000+1#）*5-)"#67"8%（#/+)00）’（!"#$）加以应用，研究发现当掩蔽音调频率接近被掩蔽噪由此算出带宽不等的临界子带。然后确定绝对声中心频率时，最小信掩比波动范围为&,K&;=!。听觉阈值，其计算公式为%&’由于窄带噪声掩蔽窄带噪声（FAF）的特征参&数的提取相对于FAG和GAF难，涉及到掩蔽信号%（#）(5-1.（#/,000）:0-;:1-)<:0-1（#/,00
