Page 143 - 《应用声学》2022年第4期
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第 41 卷 第 4 期         张勇成等： 面向中频段听阈突变听力损失的非均匀滤波器组设计                                          641


                                                               声的干扰，内耳和相关结构受到不同程度的损伤。
             3 仿真结果与性能比较
                                                               在日常生活中，虽然可以分辨出别人正在说话，但
                 本节通过仿真分析验证所提出滤波器组的有                           容易错误理解谈话内容，造成 “答非所问” 的尴尬处
             效性，并与现有固定滤波器组             [16]  进行比较，同时还          境。(3) 类型三听力图在全频段听力阈值都集中在
             给出了与可重构滤波器组             [15]  的性能对比结果。评           90 dB左右，介于重度和极重度听损之间。虽然佩戴
             价滤波器组的性能有 3 个指标，即对听力图的匹配                          气传导助听器无法恢复至正常人的水平，但是气传
             性能、滤波器组最大群延时和滤波器组的硬件复                             导助听器可以缓解由于听力阈值过高造成听力的
             杂度。                                               过度缺失，使听损级别降至中度。这样就能接收一
                                                               部分的辅音信息，在有效谈话距离 (3 m) 之内，可以
                 由第 2 节已知各原型低通滤波器 H 0 (z)、H 1 (z)
             和 H 2 (z) 的归一化截止频率分别为 0.333、0.477 和               进行正常对话。
             0.167，过渡带宽为 0.24。因此，各原型滤波器的                           图 10∼ 图 12 为滤波器组对各类型听力图的匹
             归一化通带和阻带截止频率分别为 (0.213,0.453)、                    配性能。由匹配曲线可知，由于本文滤波器组提
             (0.357,0.597) 和 (0.047,0.087)。H 0 (z) 和 H 2 (z) 为奈  升了中频段子带的分布密度，相较于文献 [15] 和文
             奎斯特 FIR 滤波器，滚降系数分别为 0.42 和 0.84。                  献 [16]，本文滤波器组施加增益后的总体响应对各
             对于各原型滤波器的通带最大波纹和阻带最小衰                             类型听力图曲线的整体匹配度更高，未出现较大
             减都设置为 0.001 和 60 dB。因此，H 0 (z)、H 1 (z) 和          的波动。同时，对于各类型中频段听阈突变听损听
             H 2 (z) 长度分别为 35、33 和 35。滤波器组的归一化                 力图，本文滤波器组对应的匹配误差波动平缓且波
             幅频响应如图9所示。                                        动范围更窄，而匹配误差更小说明滤波器组具有更
                                                               优的匹配性能       [15−16] ，进一步表明上述各类型听损
                 10
                                                               听力图在中频段的听阈突变对本文滤波器组的影
                  0
                                                               响更小。表4 给出了本文滤波器组与其他滤波器组
                -10
                                                               对于上述各类型听损听力图的 MME 比较结果。从
                -20                                            对上述 3 种类型听力图的 MME 上看，本文滤波器
               ࣨए/dB  -30                                      组均低于文献 [15] 和文献 [16]。值得注意的是，当

                -40
                                                               MME 在 3 dB 范围之外时，人耳会感知到影响                 [22] 。
                -50
                                                               尽管文献 [15] 可以改变子带的排列方式，但是子带
                -60
                                                               分布密度不足，难以应对中频段听损听阈的突变，导
                -70
                   0  0.1  0.2  0.3  0.4  0.5  0.6  0.7  0.8  0.9  1.0  致 MME 均超过可接受范围。在实际应用中，可能
                                   ॆʷӑᮠဋ/p
                                                               不能满足上述 3 类听损患者的需求，具有一定的局
                          图 9  滤波器组幅频响应                        限性。文献 [16] 对于类型二听力图的 MME 同样超
             Fig. 9 Magnitude response of the proposed filter bank  出最低要求范围，左耳和右耳听力图匹配误差分别

             3.1 匹配性能                                          达到 4.21 dB 和 4.33 dB。相对而言，本文滤波器组
                 首先分析本文滤波器组对于各类型听力图的                           的 MME 均在可接受范围之内，并且听觉阈值在中
             匹配性能，所用听力图均来自网站                [21] 。(1) 类型一      频段变化越剧烈，滤波器组对听力图的匹配误差下
             听力图为中高频段轻微听损。该类型听损主要由噪                            降越明显。这一结果说明本文滤波器组可以更好地
             声引起，在大部分频段上都属于正常听力，但中频                            应对听力图中频段听阈的突变，更适用于匹配上述
             段听觉阈值略高于正常听力范围，这就导致即使在                            类型听力图，能够满足相应听损患者的需求。为了
             安静的环境下，也有可能丢失 s’s、z’s、th’s 和其他高                   定量分析滤波器组对各类型听力图的综合匹配能
             频辅音。特别在有噪声的情况下，会带来更大的麻                            力，表 4 中还给出了不同滤波器组的平均最大匹配
             烦，如在与人交谈时，无法听清内容。(2) 类型二听                         误差(Average maximum matching error, AMME)。
             力图在 4000 Hz 以下，随着频率的增加，听觉阈值急                      比较各滤波器组对各类型听力图的 AMME 可知，
             速上升，达到重度听损，在4000 Hz 以上阈值略有下                       本文滤波器组 AMME 仅为文献 [15] 和文献 [16] 的
             降，但仍属于重度听损。该类型听损常见于长期从                            23.1% 和 51.6%，由此进一步说明了本文滤波器组
             事在嘈杂环境下的工人当中，由于长年累月受到噪                            对上述类型听力图的匹配效果更佳。
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