84、听觉系统的奥秘：从声音接收到单元形成

听觉系统的奥秘：从声音接收到单元形成

1. 声音基础与听觉属性

在深入了解听觉系统之前，先介绍一些基础的声音类型。首先是纯音，它是一种简单的声音形式。接着是更复杂但仍相对“简单”的声音，包括双音复合体、振幅或频率呈正弦调制的纯音、谐波声音以及滤波噪声。

为了描述像语音这样的复杂声音，引入了频谱图。同时，还简要介绍了一些音乐概念，如音程和音阶。基于这些例子，引出了响度、音高和亮度等一般听觉属性，这些属性通常与声音的频谱结构相关。此外，声音的时间结构也起着核心作用。可以区分出四个不同的范围，它们之间有逐渐的过渡：
- 稳态音感知范围
- 粗糙度感知范围（简称粗糙度范围）
- 节奏感知范围（简称节奏范围）
- 慢调制听觉范围

2. 耳朵的声学信息处理

耳朵对声学信息的处理始于听觉系统的外围部分，即大脑之外的部分。这部分可以分为三个连续的部分：
|部分|功能|
| ---- | ---- |
|外耳|将声压集中在鼓膜上，使其振动|
|中耳|将鼓膜的振动传递到充满液体的内耳|
|内耳|其听觉部分是耳蜗，带有基底膜，基底膜作为频率分析器，由大量重叠的带通滤波器组成|

基底膜上的滤波器特征频率从卵圆窗处的高频到耳蜗顶端的低频排列，将传入声音的声能分散到大量重叠的频率通道中。出生时，这些滤波器的最高特征频率约为20kHz，但每年至少降低100Hz。基底膜的特征频率向上逐渐降低，在耳蜗顶端低至50Hz。基底膜顶端部分能振动的最低频率是20Hz，但该频率的声音强度必须大于70dB SPL才能被听到。我们对3kHz左右的频率最敏感，此时阈值低于 -5dB SPL。在10