16、听觉滤波器带宽及相关模型解析

听觉滤波器带宽及相关模型解析

1. 听觉滤波器带宽测量的挑战与方法

在测量听觉滤波器带宽时，由于非线性现象、掩蔽的向上扩展或非中心频率聆听等因素，需要谨慎对待测量结果。在大约 500 至 1000Hz 以上，临界带宽在对数频率尺度上相对恒定，约为三分之一个倍频程，但低频时带宽更宽。在实验中测量低于 500Hz 的临界带宽较为困难，因为在这些低频下，听觉系统的灵敏度和效率会迅速降低，同时耳机技术可能导致低频声能泄漏。

为避免这些问题，开发了更先进、更准确的测量方法，其中常用的是基于带阻噪声掩蔽器的方法。带阻噪声是一种宽带噪声，其中一个或多或少狭窄的频率带（即陷波）被滤除，也称为带阻噪声或带阻滤波器。

带阻噪声法的操作步骤如下：
1. 播放一系列八个 5 秒的噪声脉冲，其陷波带宽逐渐减小，陷波中心频率为 1.2kHz。
2. 在每个噪声脉冲期间，播放一系列十个强度逐渐增加的 1.2kHz 纯音。
3. 开始时，当陷波较宽时，可以听到序列中的所有十个音调；随着噪声中的陷波变得比临界带宽窄，阈值增加，能听到的音调越来越少。通过这种方式，可以确定特定频率下听觉滤波器的带宽。

2. 等效矩形带宽（ERB）

通常，电气工程师习惯将听觉滤波器的带宽表示为 -3dB 点之间的距离，但为了理论上的原因，滤波器的宽度将用其等效矩形带宽（ERB）表示。带通滤波器的 ERB 是一个理想矩形带通滤波器的带宽，当输入白噪声时，它通过的能量与所讨论的滤波器相同。

使用带阻噪声法，已经估计了覆盖人类听觉全频率范围的听觉滤波器的 ERB。Moore 和 Glasberg 提出了一个听觉滤波器 ERB 作为其中心频率 f 的