基底膜滤波器与耳蜗信号处理新特征
由于听觉系统的独特信号处理特征,运用听觉信号处理机制改进现有信号处理功能已成为重要的研究方向.耳蜗具有重要的频率分析功能,是听电子耳蜗信号处理策略、基于听觉信号处理必须考虑的部分,其机制和功能一直倍受关注,并有大量研究.然而,耳蜗的频率分析机制及其在信号处理中的意义还并不完全清楚”1”.1857年,Herrmann von Helmholtz提出,基底膜上排列着象钢琴琴弦似的共振器,不同位置的共振器有着不同的共振频率,基底膜通过这种共振方式实现对声音信号的频率分析.20世纪中叶,Békésy根据对基底膜的物理性质的大量研究,尤其是对解剖人体耳蜗的研究提出的行波理论,一直是人们设计耳蜗滤波器的依据,但是Békésy所观察到的失去活性耳蜗的调谐是相当平缓的.直到最近,激光干涉测速对活体的耳蜗的非接触测量,得到耳蜗基底膜更为尖锐的调谐效应(300dB/Oct的陡度,相当于50级RLC调谐)、以及非线性放大效应,使得人们需要重新认识基底膜的调谐功能”2-4”.尽管基于外毛细胞主动特征的发现,人们猜测基底膜的主动非线性调谐源于外毛细胞的主动反馈机制,但基底膜调谐的确切机制,以及这一机制带来的信号处理特征却并不清楚”5”.本文基于活体基底膜调谐观察结果,用频域拟合的方法构造了基底膜滤波器.这种方法构造的基底膜滤波器,不仅克服了已有模拟方法不能模拟活体基底膜调谐陡峭程度的缺陷,更重要的是,在成功的反映耳蜗调谐特征时还展示了原有模拟所没有的信号处理新特征-对动态信号比对稳态信号反应更为敏感的,并为耳蜗调谐的共振理论(而不是行波理论)提供了新证据.
滤波器 耳蜗 信号处理 听觉信号
赵祥辉 龙长才
华中科技大学物理系,武汉,430074
国内会议
厦门
中文
403-404
2006-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）