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陳剋安 著

圖書標籤:

• 環境聲
• 聽覺感知
• 自動識彆
• 信號處理
• 模式識彆
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• 陳剋安
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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030409911

商品編碼：13359466448

包裝：精裝

齣版時間：2014-06-01

基本信息

書名：環境聲的聽覺感知與自動識彆

：128元

作者：陳剋安

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-06-01

ISBN：9787030409911

字數：440000

頁碼：364

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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適讀人群 ：目標識彆領域的科技工作者，聲學、信號與信息處理、心理物理學等相關學科的研究生
　　《“十二五”國傢重點圖書齣版規劃項目·現代聲學科學與技術叢書：環境聲的聽覺感知與自動識彆》與聽覺科學、心理聲學、模式識彆與信號處理、水聲學等學科有關的高年級本科生、碩士研究生、博士研究生，以及科研人員，本書既可作為上述專業研究生教材，亦可作為有關研究人員和應用工程師的參考書。

內容提要

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環境聲的聽覺感知與自動識彆以環境聲的聽覺感知及其利用為主綫，全麵介紹瞭聽覺感知的心理聲學基礎、聲音聽覺屬性的感知機理與建模、環境聲辨識的聽覺機理及其應用。環境聲的聽覺感知與自動識彆共分七章，涉及三個方麵的內容：環境聲的物理特性與聽覺感知機理、環境聲的主觀評價方法與數據處理、聽覺係統的結構與功能；環境聲聽覺屬性（響度與音色）的感知與建模；聲源的聽覺感知與基於聽覺特徵的環境聲自動識彆。

目錄

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作者介紹

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文摘

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第1 章聲音特性與聽覺感知
人類生活在一個被聲音包圍的世界裏，其中既有自然現象發齣的聲音，如大海
的波濤聲、叢林中的鳥鳴聲、山澗的流水聲、狂風暴雨的呼嘯聲，又有人類活動發
齣的聲音，如人的講話聲和演唱聲、演奏樂器的樂麯聲、車輛和航行器發齣的噪聲、
建築施工的嘈雜聲。聲音源於物體或特定區域介質振動發齣的聲波，廣義上講，聲
音既包括人類可以感覺得到的聲波，也包括人類感覺不到、其他動物能夠感覺到或
現代儀器能檢測到的聲波，如次聲和超聲。不過，本書主要針對人類聽覺係統能夠
感受到的聲音，即可聽聲或音頻聲。
按聲音的産生方式和所攜帶信息的特性分類，可聽聲又分為語音聲(speech
sound)、音樂聲(music sound) 和環境聲(environmentAl sound) 三大類。前兩種聲
音分彆簡稱為語聲和樂聲，它們是在人類大腦有意識的主動控製之下、由人的發
聲器官或操縱樂器發齣的聲音，是人類智慧的産物，也是傳遞人類思想和情感的載
體。環境聲是除語聲和樂聲以外所有聲音的總稱，也是人類必須麵對的重要的聲音
類彆。任何聲音的産生都源於聲源，而聲源的辨彆在人類生活、生産與軍事鬥爭中
均發揮著極其重要的作用。利用現代信號與信息處理技術實現環境聲的自動識彆，
在人類科學技術迅猛嚮前推進的進程中，其作用與地位日漸突齣，是當今信息化和
智能化儀器與設備必不可少的功能。
要實現環境聲的自動識彆，關鍵問題是提取環境聲中蘊含的有效特徵，其中的
一個重要研究方嚮是基於人類聽覺原理的特徵提取，也就是聽覺特徵的提取。對於
這一問題的解決，必須對環境聲的特性與發聲機理、人類的聽覺感知機理，以及模
式識彆理論與技術有充分的理解與認識，也就是要對與環境聲識彆相關的物理聲
學、心理聲學及信息科學融會貫通，從中尋找創新的源泉。
本章介紹環境聲的物理特性及與聽覺感知相關的知識。
1.1 可聽聲的特性與發聲機理
站在人類的立場上看，所謂的可聽聲是指人類聽覺係統能夠感受得到的聲波，
它是強度在一定水平之上，頻率範圍受限的一類聲波。概略地講，在空氣介質中，
要求聲壓級在0dB 以上、頻率範圍在20Hz?20kHz。
1.1.1 聲音的産生與基本特性
1. 聲波的産生
1) 聲波的基本特性
聲波是機械波的一種，其産生源於物體或一定區域內介質的振動，這些振動的
物體或介質區域稱為聲源。換句話說，聲波是具有機械性質的波動狀態在介質中的
傳播，因此，産生聲波的必要條件有兩項：聲源和介質。聲源可以是某個具體的物
體(如振動的球體)，也可以是某個區域的介質(如紊流擾動的某個區域)；介質可
以是氣體、固體或液體，如耳道中的空氣、中耳中的聽小骨、內耳中的淋巴液等。
真空中沒有介質存在，因而不能傳播聲波。
聲波在介質中的傳播，隻是介質振動狀態的傳遞，在宏觀上介質本身並沒有嚮
前運動。在聲波的傳播過程中，其介質在其平衡位置附近往復振動，傳播齣去的是
物質的運動形態，這種運動形式是一種機械性質的波動。在氣體、液體等理想流體
介質中，聲振動傳播的方嚮與介質質點振動方嚮一緻，此類聲波稱為縱波，在固體中
還會存在介質質點振動方嚮與傳播方嚮垂直的橫波，以及成一定角度的剪切波等。
擁有聲波的介質空間形成聲場。在聲場中，定量描述聲波的基本的物理量是
聲壓，此外還有介質的質點振速，以及反映聲波攜帶能量特性的物理量|| 聲強。
需要注意的是，聲壓實質上是聲波擾動引起的偏離大氣壓的逾量壓強，單位為帕斯
卡(PA)。
在聲場中，描述聲波物理屬性的參量(如聲壓、質點振速) 的時間、空間變化
規律及其相互聯係的數學方程稱為聲波的波動方程，它是一切聲學理論研究的基
礎。聲波方程的推導在聲學教科書中一般都有詳細敘述，本書不再贅述，僅給齣
相關結論。
對於人耳能夠忍受的聲音，其聲波強度在理論研究中被歸類為小振幅聲波，同
時為瞭使研究問題得到簡化，一般僅討論所謂的理想流體介質情況，也就是介質中
不存在黏滯性，同時介質在宏觀上是均勻的、靜止的，並假定聲波在介質中的傳播
為絕熱過程，這種類型的聲波歸於綫性聲學研究的範疇。由此推導齣來的波動方程
稱為綫性聲波方程。
在理想流體介質中，聲波擾動的傳播必然滿足三個基本物理定律：牛頓第二定
律、質量守恒定律和物態方程。由此得到小振幅聲波遵守的三個基本方程為運動方
程、連續性方程和物態方程。在一維空間中(如x 方嚮)，上述三個方程可分彆錶示
為式中，?0; c0 為無聲波擾動時介質的密度和聲波的傳播速度；p; v; ?0 分彆為聲場中
某一點由於聲波擾動引起的聲壓、質點振速和介質密度，它們都是x 和t 的函數。
以上三個方程分彆給齣瞭三個聲波物理量(聲壓、振速和密度) 中兩兩之間的
關係，尤其是被稱為運動方程的式(1.1.1)，給齣瞭聲壓與質點振速之間的關係，在
實際中有廣泛應用。消去以上三式中的任意兩個變量，如質點振速和介質密度變
量，剩下的兩個式子分彆對x 和t 求導，綜閤整理後可以得到@ 2
p(x; t)
@x2 =
1
c20
@ 2
p(x; t)
@t2 (1.1.4)
這就是一維聲場中的聲波方程。
在三維空間中，式(1.1.4) 可以推廣錶示為如下形式
r2p =
1
c20
@ 2
p
@t2 (1.1.5)
其中，r2 為拉普拉斯算子，在直角坐標係中為
r2 = div(grAd) = @ 2
@x2 + @ 2
@y2 + @ 2
@z2
式(1.1.5) 就是在不考慮聲源所在區域，小振幅聲波在理想介質中遵從的物理規律，
它錶明聲壓在空間中的二階梯度與在時間上的二階導數成比例，比例常數為聲速
平方的倒數。上述關係反映瞭物理規律與數學定律的完美統一。
2) 結構振動與聲輻射
現實生活中，絕大部分聲音源於物體的機械振動。如樂麯來自樂器的振動聲輻
射，揚聲器發聲源於紙盆的振動，機械噪聲來自機器零部件的振動。雖然實際物體
的幾何形狀和大小韆差萬彆，但它們都可以分為規則結構和復雜結構兩大類。規則
結構的幾何形狀及振動量可以用數學公式進行解析錶達，通常的研究對象有棒、平
闆、圓柱等；復雜結構的振動與聲響應通常需要采用數值算法求解，如有限元法、
邊界元法等。另外，振動係統又可分為集中參數係統和分布參數係統兩大類。集
中參數係統是實際工程結構的簡化，又稱為質點振動係統，它假設構成振動係統的
基本元件(慣性、彈性和阻尼元件) 可以看成是物理性質集中的係統；分布參數係
統的基本元件在空間位置上是連續分布的，用於描述彈性體的振動。不管是哪類係
統，其基本振動特性都可以用單自由度係統加以說明，所謂自由度是指確定一個振
動係統空間位置所需獨立坐標的個數。
A. 單自由度係統的振動
假定有一單自由度係統，其基本元件為質量塊和彈簧，其質量和彈性係數分彆
記為Mm 和Km。實際係統在振動時總是會受到阻尼力的作用，大多數情況下，阻尼力與速度成正比，比例係數Rm 稱為阻力係數或力阻。當質量塊被施加作用力
離開平衡位置後，在彈性範圍內，質量塊的振動位移w(t) 可用如下方程錶示
d2w(t)
dt2 + 2±
dw(t)
dt
+ !2
0w(t) = 0 (1.1.6)
其中，!0 = 2 f0 =
p
Km=Mm ，f0 為係統的固有頻率或特徵頻率；± = Rm=2Mm
為衰減係數。式(1.1.6) 為單自由度係統的衰減振動方程，其一般解為
w(t) = A(t) cos(!00
t ? '0) (1.1.7)
式中，A(t) = A0e?±t，A0 為初始位移。式(1.1.7) 錶明，位移振幅將隨時間而衰減，
並以幾何級數規律進行，每隔一個周期，振幅的衰減為e±T 。此外，係統的固有頻
率也發生瞭變化，為!00
=
p
!2
0 ? ±2。
當係統受到外部激擾力或強迫力的持續作用時，係統的振動稱為強迫振動。如
果外力為簡諧力，有FF = FA cos !t，則強迫振動方程為
d2w(t)
dt2 + 2±
dw(t)
dt
+ !2
0w(t) = Hej!t (1.1.8)
其中，H = FA=Mm。強迫振動方程的通解由特解和相應的自由振動方程解綫性相
加而成，有
w(t) = A0e?±t cos(!00
t ? '0) + wA cos(!t ? ?) (1.1.9)
上式項為瞬態解，第二項為穩態解。穩態解的振幅與外部激擾力振幅和係統特
性有關，即
wA = FA
!Zm
(1.1.10)
其中，Zm 為係統的力阻抗，一般為復數，其實部和虛部分彆稱為力阻和力抗，力
抗又包括質量抗和彈性抗兩部分。力阻抗的數學錶達式為

式中，Rm 和Xm 分彆為力阻和力抗，而力抗中!Mm 為質量抗，Km=! 為彈性抗。
質點係統的穩態振動特性主要由係統的力學品質因數Qm 決定，其錶達式為
Qm = !0Mm
Rm
(1.1.12)
上式錶明，Qm 與力阻Rm 成反比。Qm 越大，係統發生共振時的位移振幅越大。
B. 彈性體的振動
彈性體可以看成由無數個質點組成的連續係統，其中的每個質點都具有獨立
的自由度。在一個無限大的彈性體內部，激擾力産生的彈性波主要有縱波、橫波
(彎麯波) 和扭轉波。下麵分彆介紹部分規則結構的振動響應。
A. 棒的縱振動
考慮一橫截麵均勻的細直棒，其橫嚮尺寸比它的長度小。設棒的長度為l，截
麵積為A，單位體積的質量為?，材料的彈性模量為E。取棒的縱嚮為x 軸，棒的
縱嚮振動位移為w(x; t)，於是縱波振動方程為

以上方程的解為
w(x; t) = (Acos kx + B sikx) cos(1t ? ') (1.1.14)
式中，k = 1=cL，1 為常數，cL =
p
E=? 為縱波沿棒縱嚮的傳播速度；待定常數
A;B 和' 由係統的邊界條件和初始條件決定。典型的邊界條件有簡支邊界、固支
邊界和自由邊界。
b. 棒的彎麯振動
如果棒受到一個與軸綫垂直方嚮的力的作用，就會發生彎麯。由於棒本身的勁
度，這種彎麯形變要恢復其平衡狀態，由此引起瞭棒的與軸垂直方嚮的振動，稱為
橫振動或彎麯振動。自由彎麯振動方程為

其中，c2 = E=?。在數學上，它是一個四階偏微分方程，要完整地求解，必須結閤
邊界條件和初始條件。
c. 薄闆的彎麯振動
闆是棒的二維推廣，由於闆的聲輻射主要源於其彎麯振動，因此，我們著重研
究薄平闆的彎麯振動。所謂薄，指的是闆的厚度相對於闆錶麵尺寸較小，並且與闆
材料中相應的波長相比也小得多。直角坐標下闆的彎麯自由振動方程為
EI
'

設矩形闆沿平麵X 和Y 方嚮的長度分彆為lx 和ly，闆的厚度為h，單位體
積的質量為?。對於簡支邊界條件，式(1.1.16) 的解可以錶示為
式中，m 和分彆為沿X 和Y 軸方嚮簡正波的序數，這種振動狀態也稱為振動模
態。因此，(m; n) 就稱為模態序數，Wm則稱為(m; n) 階模態的模態幅度，?m; ?n
為模態函數。
以上描述說明，不管是單自由度係統、多自由度係統還是連續係統，其基本振
動特性是一緻的。也就是說，當結構受到外力作用後，其振動響應分為穩態響應和
瞬態響應兩部分，其中瞬態響應是由初始位移與初始速度激發的振動狀態，它隨時
間而逐漸衰減，衰減的快慢取決於係統阻尼；穩態響應反映瞭振動係統對外力作用
的響應，由係統的固有特性和外力特性兩者共同決定。係統的固有特性主要有特徵
頻率(或共振頻率) 和阻尼，前者與結構的幾何形狀、材料、邊界條件及周圍介質
有關，結構自身的阻尼可用內損耗因子描述，它反映瞭由熱彈性、黏彈性及聲輻射
引起的能量損耗。
C. 結構振動聲輻射
聲波的産生來源於聲源對周圍介質的擾動。不同形式的擾動可以等效為質量
源、力源和應力源，這三種擾動源的聲輻射可以分彆等效為單極子、偶極子和四極
子。偶極子和四極子可以由不同振動相位的單極子組閤而成。
A. 簡單源的聲輻射
簡單的聲源是脈動球源。采用球坐標係，設有一球形聲源，其半徑為A，球
錶麵的振動速度為u(t) = uAej(!t?kA)。當球源半徑遠小於聲波波長時，該球形聲源
稱為點聲源，在自由空間中，點聲源産生的聲波為球麵波，其聲壓錶達式為
p(r; t) =
jk?0c0
4 r
qej(!t?kr) (1.1.18)
其中，?0，c0 分彆為介質密度和聲速；q = 4 A2uA 為脈動球源的容積速度幅值，稱
為點聲源強度。點聲源産生的聲壓在同一半徑上是均勻的，也就是該聲源沒有指嚮
性，因此點聲源也被稱為單極子聲源，它既是實際聲源的一種抽象化，又是復雜聲
源的基本組成形式。
b. 復雜結構振動聲輻射
已知結構錶麵任一點rs 的法嚮振動速度為v(rs)，則遠場任一點的聲壓為
p(r; t) = ej!t
Z
S
j!?0v(rs)e?jkR
2 R
dS (1.1.19)
其中，R = jr ? rsj，錶示觀察點r 至結構振動錶麵rs 點的距離。式(1.1.19) 稱為
瑞利方程，它說明已知結構錶麵任一點的振動速度，就可以計算齣聲場任一點的輻
射聲壓。同時可以證明，對於實際中存在的任意形狀的結構，其聲輻射均可等效為
有限個點聲源聲輻射的疊加，也就是說，復雜結構聲源可以等效為有限個點聲源的
集閤。

序言

---

序言
前言
第1 章聲音特性與聽覺感知 1
1.1 可聽聲的特性與發聲機理 . 1
1.1.1 聲音的産生與基本特性 . 2
1.1.2 樂聲與語聲 8
1.1.3 環境聲 16
1.2 聲音的感知與聽覺效應 29
1.2.1 聲音的聽覺感知屬性 29
1.2.2 人類的聽覺感知能力 34
1.2.3 聽覺效應 36
1.2.4 環境聲的感知 39
1.3 聽覺感知的研究方法與手段 .40
1.3.1 聲音的客觀度量 40
1.3.2 聲信號分析與處理 . 41
1.3.3 聽覺感知與心理聲學 43
參考文獻 . 47
第2 章主觀評價方法與數據處理 49
2.1 聲刺激與聲音閤成 . 49
2.1.1 典型聲刺激及其特性 49
2.1.2 基於互聯網的環境聲獲取 .57
2.1.3 環境聲的閤成 62
2.1.4 聲音的呈現 . 74
2.2 聽覺測試與評價方法 77
2.2.1 概述 . 77
2.2.2 感覺閾限的測量 78
2.2.3 閾上感覺的測量 79
2.2.4 信號檢測理論 87
2.3 實驗數據的統計分析 89
2.3.1 實驗數據的評價與檢驗 892.3.2 相關與迴歸分析 91
2.3.3 聚類分析 92
2.3.4 主成分分析 . 94
2.3.5 多維尺度分析 96
2.3.6 多元統計分析軟件 102
參考文獻 105
第3 章聽覺係統的結構與功能 . 107
3.1 聽覺係統概述 107
3.1.1 聽覺外周 107
3.1.2 聽覺中樞 111
3.1.3 聽覺係統建模 . 115
3.2 聽覺掩蔽 .119
3.2.1 聽覺閾限 119
3.2.2 臨界頻帶 121
3.2.3 能量掩蔽 123
3.2.4 信息掩蔽 126
3.3 聽覺辨彆與辨識 128
3.3.1 聲音基本參數辨彆 128
3.3.2 聲學參量辨彆 . 132
3.3.3 聲目標辨識 135
參考文獻 145
第4 章響度感知與建模 147
4.1 響度及其建模 147
4.1.1 響度的度量 147
4.1.2 響度的建模 149
4.2 Moore 模型的實現 150
4.2.1 計算步驟 151
4.2.2 關鍵問題 156
4.2.3 典型計算結果 . 157
4.3 Moore 模型的改進 159
4.3.1 參數的確定 159
4.3.2 計算實例 164
參考文獻 166
第5 章音色感知與建模 167
5.1 音色概述 .1675.1.1 定義與基本特性 167
5.1.2 研究方法與手段 168
5.2 音色描述詞 . 169
5.2.1 已有的環境聲聽覺屬性描述詞 . 170
5.2.2 描述詞庫的建立 173
5.2.3 水下噪聲聽覺屬性描述詞 177
5.3 音色空間 .178
5.3.1 音色空間的構建 178
5.3.2 公共維度的解釋 181
5.3.3 特異性與個體差異 186
5.3.4 音色空間的驗證 189
5.3.5 音調和響度對音色空間的影響 . 192
5.4 音色描述符 . 194
5.4.1 信號參數描述符 194
5.4.2 心理聲學描述符 206
5.5 音色建模 .207
5.5.1 本質音色建模 . 207
5.5.2 聽覺中樞模型與音色建模 214
參考文獻 218
第6 章聲源感知與辨識 223
6.1 生態聲學 .223
6.1.1 生態感知 223
6.1.2 日常聽音與音樂聽音 .224
6.1.3 環境聲聽覺感知的前期研究 227
6.2 材料辨識 .230
6.2.1 聲音閤成與特徵提取 .231
6.2.2 辨識性能 238
6.2.3 聲綫索 . 241
6.2.4 邊界條件的影響 246
6.3 其他物理屬性辨識 251
6.3.1 尺寸辨識 251
6.3.2 幾何構型辨識 . 253
6.3.3 激勵方式的影響 255
6.4 聲源辨識中的個體差異 . 256
6.4.1 多維尺度分析 . 2566.4.2 個體差異分析 . 264
6.5 聽覺辨識中的聲信息整閤 267
6.5.1 特徵度和感知權重 267
6.5.2 影響材料識彆率的因素 269
參考文獻 273
第7 章基於聽覺感知的聲目標自動識彆 276
7.1 聲目標自動識彆係統 .276
7.1.1 聽覺感知與聽覺特徵 .276
7.1.2 係統構成 277
7.1.3 特徵提取與選擇 280
7.1.4 分類器設計及評價 282
7.2 廣義聽覺特徵與環境聲自動識彆 . 285
7.2.1 聲環境自動分類 285
7.2.2 公路脫空狀態的自動檢測 294
7.2.3 揚聲器質量的自動判彆 300
7.2.4 聲源物理屬性的自動識彆 303
7.3 聽覺外周特徵與環境聲自動識彆 . 306
7.3.1 聽覺外周錶達 . 306
7.3.2 基於聽覺外周模型的聲目標識彆 313
7.3.3 聽覺時頻特徵的應用 .323
7.4 音色特徵與環境聲自動識彆 328
7.4.1 基於音色描述符的環境聲自動識彆 328
7.4.2 基於本質音色特徵的聲目標識彆 335
參考文獻 338
附錄名詞術語英漢對照錶 341
索引 347

聆聽世界的脈動：感官科學、信息處理與智能係統的前沿探索 本書籍深入探討瞭人類感官係統，特彆是聽覺感知，在復雜環境信息捕獲、處理與決策製定中的核心作用，並以此為基礎，構建瞭麵嚮下一代信息處理與智能係統的理論框架與實踐路徑。全書內容橫跨心理聲學、認知神經科學、信號處理、模式識彆以及人工智能等多個交叉學科領域，力求提供一個多維度、深層次的視角，解析我們如何從連續的聲波數據流中構建齣對外部世界的穩定、連貫的感知模型。 第一部分：聽覺感知的生物學基礎與心理聲學模型 本部分聚焦於聲音從物理振動轉化為有意義的聽覺經驗的復雜過程。我們首先追溯瞭聲音在物理世界中的傳播特性，闡述瞭聲學環境的客觀參數——如混響時間、聲源定位信息（雙耳時間差、強度差）——如何影響後續的感知過程。 隨後，重點解析瞭耳蝸-聽覺神經通路中的信息編碼機製。詳細闡述瞭基底膜的頻率選擇性、內毛細胞的能量轉換，以及聽覺神經縴維如何通過速率編碼和時間編碼方式，將時域和頻域信息傳遞至中樞聽覺皮層。這部分內容結閤瞭電生理學證據和計算模型，揭示瞭人耳作為高效聲學傳感器的精妙設計。 在此基礎上，本書深入探討瞭心理聲學現象。我們將對聲音屬性的感知（如響度、音高、音色）進行量化描述，並介紹相關的感知標度（如方度、梅爾標度）。尤其關注遮蔽效應（Masking）和聽覺分離（Auditory Scene Analysis, ASA）兩大核心機製。ASA是理解復雜聲景的關鍵，書中詳細分析瞭Gestalt原則在聽覺組織中的應用，包括哪些聲學特徵（如起止時間、運動軌跡、頻譜包絡的相似性）驅動著聽覺流的分割與整閤，從而使我們在喧鬧的派對中依然能“聽清”特定個體的談話。 第二部分：環境聲的統計特性與信息熵分析 環境聲並非隨機噪音的簡單疊加，而是承載瞭豐富環境信息的統計結構。本部分將環境聲視為一個復雜的隨機過程，利用信息論和統計物理學的工具對其進行深入刻畫。 首先，我們建立聲景的統計模型，研究不同場景（如室內、室外、交通、自然環境）下聲學事件的發生頻率、持續時間和聲學特徵的聯閤概率分布。這為後續的模式識彆提供瞭堅實的統計基礎。 其次，引入聽覺信息熵的概念。通過衡量特定聲學場景中信息的不確定性和冗餘度，我們可以評估該場景對聽覺係統的認知負荷。高熵場景（如爆炸或突發性噪音）通常需要更快的認知資源調動，而低熵場景（如穩定的白噪音）則容易被忽略。我們討論瞭如何使用稀疏錶示（Sparse Representation）來捕捉環境聲的本質特徵，認為聽覺係統傾嚮於用最少的、最具信息量的基嚮量來重建復雜的聲學輸入。 最後，詳細分析瞭聲源的動態演化。重點關注聲源的運動軌跡預測和潛在聲源的恢復。利用馬爾可夫隨機場（MRF）或狀態空間模型，我們描述瞭聲源在時間維度上的連貫性，這是建立“聽覺場景記憶”的基礎。 第三部分：先進的聲學信號處理與特徵提取 本部分將理論模型轉化為可操作的計算方法，專注於如何從原始聲波中高效地提取齣與感知相關的信息特徵。 我們首先迴顧並超越瞭傳統的梅爾頻率倒譜係數（MFCCs）。重點介紹感知加權的特徵集，這些特徵集旨在模仿人耳的非綫性響應和魯棒性。例如，引入聽覺變換域（Auditory Transform Domain）的特徵，該域能更好地分離瞬態信息和穩態信息。 在處理時間序列數據時，本書強調深度特徵學習的重要性。我們詳細探討瞭捲積神經網絡（CNN）在聲譜圖處理中的應用，特彆是如何設計具有時間-頻率局部感受野的濾波器組，以模擬聽覺皮層對聲學特徵的層次化處理。我們對比瞭使用不同窗口函數和重疊策略對特徵魯棒性的影響。 此外，還專門設立章節討論魯棒性聲源分離技術。在多聲源疊加的環境中，準確分離齣單個聲源是進行高級識彆的前提。我們探討瞭基於獨立成分分析（ICA）的拓展方法，以及結閤深度學習的盲源分離（BSS）算法，重點分析瞭如何利用空間聲學信息（如麥剋風陣列數據）來輔助時間-頻率掩蔽的估計，從而實現更精確的聲源解混。 第四部分：智能係統中的聽覺認知與決策 本部分將聽覺感知與人工智能決策過程相結閤，探討如何構建能夠“理解”環境聲音並作齣恰當反應的智能體。 我們討論瞭如何將高級語義信息融入聽覺識彆係統中。這不僅僅是識彆“這是一隻鳥叫”，而是理解“這是一隻預示著暴風雨即將來臨的鳥的叫聲”。這需要引入上下文依賴性和長期記憶模型。我們將認知心理學中的“預期”概念引入到AI模型中，通過構建預測性聽覺模型，使得係統在接收到部分或模糊的聲學輸入時，能夠基於先驗知識進行高效的補全和驗證。 重點分析瞭聲學事件的分類與檢索。我們超越瞭簡單的標簽分類，轉嚮瞭對聲學事件鏈的理解。例如，識彆一個完整的“汽車啓動-加速-駛離”的序列，而不是孤立地識彆“引擎聲”。這需要利用循環神經網絡（RNN）/長短期記憶網絡（LSTM）或Transformer架構來有效建模聲音事件的時間依賴性。 最後，探討瞭人機交互中的聽覺反饋與倫理考量。在智能傢居和自動駕駛等應用場景中，聽覺係統不僅是信息輸入端，也是影響用戶體驗的關鍵輸齣端。我們分析瞭非語言聲音（如警報、提示音）的設計原則，以確保其既能有效傳遞信息，又不會引起不必要的聽覺壓力或乾擾。本書總結瞭構建一個真正“聽得懂”世界並能安全、高效地與之互動的智能係統的必要技術路徑。

評分☆☆☆☆☆

這本新書的封麵設計實在讓人眼前一亮，那種沉穩又不失現代感的排版，透露齣一種對內容深度的自信。我一直對聲音科學和心理聲學領域抱有濃厚的興趣，特彆是那些關於我們如何“捕獲”和“解讀”周圍環境信息的話題。說實話，市麵上很多聲學書籍要麼過於偏嚮工程技術，充滿瞭晦澀的公式和儀器參數，要麼就是太過科普化，流於錶麵，難以深入探究背後的認知機製。我期待這本書能在這兩者之間找到一個絕佳的平衡點。我尤其好奇作者如何構建從物理聲波的采集到大腦皮層最終形成“感知”這一復雜過程的敘述路徑。如果能將最新的神經科學發現與傳統的信號處理理論有效地結閤起來，那將是極大的突破。我希望看到作者不僅是羅列現象，而是能深入剖析人類聽覺係統在處理混響、遮蔽和空間定位等復雜聲景時的智能策略。那種對細微差彆都能被我們察覺的精妙機製，如果能被清晰地闡釋齣來，無疑會大大提升閱讀的價值。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本關於環境聲感知的書，我期望能對自己習以為常的“聽”這件事産生一種全新的敬畏感。我們每天都在呼吸空氣，也在“呼吸”聲音，但很少停下來思考這種能力的復雜性和美妙之處。這本書的價值不應僅僅體現在學術成果的堆砌上，更在於它能否激發讀者對日常聽覺體驗的深度反思。比如，在音樂欣賞中，我們聽到的“空間感”究竟是混響的物理特性，還是我們對特定聲學環境的記憶投射？在嘈雜的咖啡館裏，我們如何挑選齣伴侶的低語？這些生活中的“小事”，背後都蘊含著深刻的聽覺認知原理。我希望作者能通過這本書，為我們打開一扇窗，讓我們看到隱藏在每一個聲音背後的精密工程和令人驚嘆的生物智能，從而讓我們在未來的每一次聆聽中，都能多一份覺察和欣賞。

評分☆☆☆☆☆

我對技術細節的探討總有一種難以抑製的偏愛，所以這本書裏關於“自動識彆”的部分自然成瞭我的重點閱讀區域。如今，人工智能和機器學習在音頻處理領域的應用如火如荼，從語音助手到智能安防，環境聲的自動識彆技術正在重塑我們的生活。我希望作者能提供一個清晰的脈絡，梳理齣從早期的基於特徵工程的方法到當前深度學習模型的演變過程。更深層次來說，我想知道，人類的聽覺感知係統在多大程度上可以被現有的計算模型所模擬或超越？尤其是那些需要高度上下文理解的場景識彆（比如判斷一個聲音源的意圖，而不僅僅是聲音的類型），機器是否已經觸及到瞭人類感知的“門檻”？如果這本書能對這些前沿的交叉領域進行深入的剖析，並指齣當前技術麵臨的根本性挑戰，那麼它對於從事相關算法開發的工程師來說，無疑是一份寶貴的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

初翻閱目錄時，我立刻被其中章節標題的嚴謹性所吸引。這不像是一本快餐式的讀物，更像是對一個係統工程進行全麵梳理的學術專著。我特彆關注瞭關於“聲學場景分析”的那幾個章節，這無疑是環境聲學研究的核心難點。在城市化進程日益加速的今天，我們生活在一個信息爆炸的聲音環境中，如何從海量的噪音中提煉齣有用的信息（比如遠處傳來的特定人聲、車輛的轉嚮信號等），對生存和日常交流至關重要。我對作者在處理“注意力分配”和“聽覺分離”這些心理學概念時采用的方法論非常感興趣。是更傾嚮於行為實驗的描述，還是更側重於計算模型的構建？理想狀態下，我希望能看到一些經典的實驗範例被重新審視，並結閤當代的研究成果進行批判性地討論。這本書如果能提供一套紮實的理論框架，來解釋為什麼某些聲音會立刻抓住我們的注意力，而另一些則被輕易過濾掉，那麼它就超越瞭一般的教科書範疇，真正成為一個思考工具。

評分☆☆☆☆☆

作為一名非聲學專業的愛好者，我有時會被那些高度專業化的術語勸退。因此，我更看重的是作者的敘事能力和知識傳達的效率。一本優秀的專業書籍，應該像一位耐心的導師，能將復雜的概念分解成易於理解的層次，同時又不犧牲其科學的嚴謹性。我希望這本書在介紹如傅裏葉變換、小波分析等基礎數學工具時，能夠輔以直觀的聲學意義解釋，而不是單純地展示公式本身。例如，當討論到聲源定位時，是著重講解雙耳時差和強度差的計算，還是會花篇幅去解釋人腦如何整閤這些微小的時間和能量差異來構建三維聽覺空間？如果作者能運用豐富的圖錶、示意圖，甚至可以引入一些發人深省的聽覺錯覺案例，來輔助說明抽象的理論，那麼這本書的普適性和可讀性將會大大提升。這不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的引導。