浅谈掩蔽效应

本文章是基于《MATLAB在语音信号分析与合成中的应用》的读书心得,在此感谢。
掩蔽效应是使一个声音A能被感知的阈值因另一个声音B的出现而提高的现象,其中声音B为掩蔽声,声音A为被掩蔽声。
首先要弄明白什么是被感知的阈值,个人理解就是某个声音能被人耳感知到的最低声压级。以纯音对纯音的掩蔽为例(如下图所示),通过可听阈曲线可以清楚的发现,在没有掩蔽声的情况下,人耳可听到声音A、声音B及声音C的最低声压级为a、b和c。而当掩蔽声出现后,此时人耳可听到声音A、声音B及声音C的最低声压级提高到a’、b’和c’。图中掩蔽阈值曲线表示在该掩蔽声下,声音A、声音B及声音C能被人耳感知的最低声压级。显然,当掩蔽声出现后,本来可以听到的三个声音,变得听不到了。
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一般来说,掩蔽声越强,掩蔽声与被掩蔽声的频率靠得越近,掩蔽效果越明显,当两者频率相同时,掩蔽效果最大。

上述讨论的是掩蔽声和被掩蔽声同时出现的情况,当两者不同时出现时,也存在掩蔽效果,称为短时掩蔽。短时掩蔽分为两种情况,第一种情况是当掩蔽声和被掩蔽声同时存在时,掩蔽声突然消失后,其掩蔽作用也会持续0.5-2s时长,这是由于人耳的存储效应所致。另一种情况是被掩蔽声先出现,相隔0.05~0.2s之内,掩蔽声紧接着出现,它也会对被掩蔽声起掩蔽作用,即人耳至始至终都不会感知到被掩蔽声的存在。

还有一种常见的掩蔽效应是噪声对纯音的掩蔽。该方法是用一个中心频率为f,带宽为△f的白噪声来掩蔽一个频率为f的纯音。刚能掩蔽该纯音的窄带噪声的带宽△f称之为听觉临界频带。这种现象可从听觉生理上找到依据。人耳基底膜可划分成许多很小的部分,每个部分对应一个频率群,可将20~22050Hz频带分为25个频率群(如下表所示)。每个部分的那些频率声音,大脑是叠加在一起进行评价的,如果它们同时发声,可以互相掩蔽。
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研究掩蔽效应,有助于对音色、响度和音高的理解和估计。在语音增强和语音编码中,利用掩蔽效应改善输出语音质量已取得很大的效益,掩蔽效应也可用于改善电动汽车车内的来自电机的高频噪声问题。

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