道聽「Tu」說 | 什麼是時域包絡和精細結構?(上)

2021-01-19 唯聽助聽器

我們都知道聲音中的時域包絡和精細結構對於日常交流來說至關重要,而聽力損失會對這些重要的聲音信息造成影響。比起視覺,聽覺的概念似乎更為抽象,對於這些心理聲學的現象,我們常常會覺得一頭霧水。今天就讓我們跟著唯聽美國臨床放大和聽力研究中心主任Kuk博士的文章一起來學習一下什麼是時域包絡和精細結構。

大家都很熟悉純音,它是一組簡單的正弦波,當具有不同振幅、頻率和相位的純音疊加在一起時就產生了更為複雜的聲音,即複合音。實際上,我們的語音就是複合音。通過聲學分析,我們可以把一段語音信號拆解成一系列特定頻率的純音,這些純音頻率分量被稱為諧波。我們將最低頻率的諧波稱為基頻,它反映了複合音的重複頻率。時域包絡和精細結構作為複合音波形中兩個方面的線索,傳達了語音的重要信息。


除了大家熟悉的強度、頻率這兩個維度,時間是聲音的另一個重要維度。下圖中顯示了一段持續2秒的語句波形:上半幅圖中的紅色輪廓線代表了聲音的時域包絡,從中我們可以看到聲波的整個振幅隨著時間的推移持續發生變化,這其中包含了兩個變化信息——變化得多快(調製速率),變化了多少(調製深度);下半幅圖中顯示了時域精細結構,即聲音包絡中的振蕩,通常也被稱為頻譜。


(摘自「Preserving the temporal envelope in hearing aid processed sounds」)


時域包絡、周期性和精細結構傳遞了語音的音段信息(發音的方式、清濁、部位、音質等)和韻律信息(節奏、音節構成、重音、語調等)。這幾種時域線索相互補充,傳遞了語音的完整信息,其中精細結構對噪聲下的言語識別尤為重要。


現在我們已經了解了時域包絡和精細結構的概念,下一期我們將帶大家來進一步了解影響這些聲音線索的因素有哪些,而助聽器又是如何來保留或提升這些線索的。參考文獻:Francis Kuk, Petri Korhonen & Christopher Slugocki. Preserving the temporal envelope in hearing aid processed sounds, Hearing Review, August 2018.

唯聽官微新增道聽「Tu」說欄目,特邀唯聽中國醫學事務顧問屠文河女士以專業的聽力學知識、獨特的視度和簡單可懂的言語,為大家帶來精妙絕倫的聽力科普文章、國外聽力文獻以及最新的研究內容等等,更好地服務廣大的中國聽障人士,這也是唯聽追求專業化道路的踐行。

英國曼徹斯特大學聽力學碩士,現任唯聽中國醫學事務顧問,與國內外學術機構合作開展多項科研項目,曾從事人工耳蝸領域工作近十年,曾參加香港大學與清華大學深圳研究生院聯合人工耳蝸研究,負責曼徹斯特大學隱性聽力損失研究等多個研究項目,發表聽力學相關領域國際、國內論文近10篇,已參與獲得實用新型專利10餘項。

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