/史艷莉 摘譯 李翠娥 審校/武漢輕工大學醫(yī)學技術(shù)與護理學院(武漢 43006)； 武漢大學人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科

近幾年，大多數(shù)人工耳蝸植入者能在安靜環(huán)境下實現(xiàn)良好的言語識別，然而其聆聽音樂卻非常吃力，尤其是對音樂的感知存在很大的局限性。音樂是一種有別于言語、抽象而復(fù)雜的聲音形式，由蘊含不同時域形式、頻率分布及和聲成分的多層次聲音組成，音色是音樂最重要的表現(xiàn)手段之一，音樂的審美與音色有關(guān)。Grey等應(yīng)用多維標度建立了音色的感知元件，其中最重要的就是時域包絡(luò)和聲音諧波頻率的頻譜分布(精細結(jié)構(gòu))。Smith研究發(fā)現(xiàn)，言語識別主要由聲信號中的包絡(luò)線索決定，而對音色識別卻一直存在較大的爭議。因此，本研究把樂器演奏的音符信號進行包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)的提取、嫁接，形成“樂器嵌合體”，讓聽力正常者和人工耳蝸植入者辯聽，分析時域包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)對樂音音色分辨的影響。

實驗對象為12例聽力正常者(平均年齡53.3±13.5歲)和14例語后聾人工耳蝸植入者(平均年齡26.1±5.2歲)。所有受試者均未參加過專業(yè)的音樂訓練，實驗前熟悉源樂器的音樂采樣和測試程序。測試材料選用四種樂器即打擊樂器(鋼琴、吉他)和管弦樂器(長笛、小號)作為源樂器，樂器音采自Apple logic Pro 7.0軟音源，樂器嵌合體由MATLAB7.0產(chǎn)生。嵌合體基本技術(shù)要點：用Hilbert轉(zhuǎn)換對兩個聲音(A和B)的包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)進行提取，然后將A的包絡(luò)與B的精細結(jié)構(gòu)進行嫁接，形成一個新的聲信號，也可將A的精細結(jié)構(gòu)與B的包絡(luò)進行嫁接，形成另一個新的聲信號。測試過程中把樂器與其相同的和不同的包絡(luò)相結(jié)合，控制包絡(luò)用于音色辨別的效價，通過精細結(jié)構(gòu)補償包絡(luò)重建。受試者聽取這兩種新合成的聲信號以判斷到底是A還是B，研究者據(jù)此判斷受試者聽到的是包絡(luò)還是精細結(jié)構(gòu)從而判斷受試者的識別。

結(jié)果顯示，正常聽力受試者能交替使用時域包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)進行音色辨別，而CI受試者則完全依賴時域包絡(luò)。當嵌合體信息被改變成不同包絡(luò)的樂器組合音時，正常聽力受試者利用包絡(luò)線索(P=0.008)和精細結(jié)構(gòu)線索(P=0.009)來做音色判斷；CI受試者則完全依賴包絡(luò)信息來判斷音色(P<0.001)，而忽略了精細結(jié)構(gòu)線索(P=0.908)。當包絡(luò)作為一種線索值被減少時，正常聽力受試者和CI受試者均可利用精細結(jié)構(gòu)信息來判斷音色(P<0.001)，但CI受試者的使用效價卻極微小。

本研究說明，無論是不同的包絡(luò)樂器還是相同的包絡(luò)樂器合成的嵌合體，CI受試者在對音色的辨別上均表現(xiàn)出對時域包絡(luò)的明顯依賴。人工耳蝸技術(shù)的言語編碼策略也是使用Hilbert轉(zhuǎn)換信號處理技術(shù)將聲信號快速變化的時域包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)進行分離提取。時域包絡(luò)信息代表隨時間相位變化的波形幅度，能夠很好的傳遞給CI使用者，但瞬間變化的相位信息即精細結(jié)構(gòu)信息卻由于聽神經(jīng)相關(guān)鎖定的退化及傳遞時間的遷移，使較高頻的精細結(jié)構(gòu)(500～10 000 Hz)與其位置編碼不相匹配，最終導(dǎo)致CI使用者大部分精細結(jié)構(gòu)信息缺失。即使在打擊樂器和管弦樂器具備等分量的時域包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)時，CI受試者也是更易識別合成音中的打擊樂器成分，因為與管弦樂器相比較，打擊樂器的包絡(luò)信息更具有特征性。然而在模糊嵌合體刺激下，如果把打擊樂器包絡(luò)信息下降50%，CI受試者對音色的判別能力會明顯下降。表明CI使用者對精細結(jié)構(gòu)信息處理的受限，可能就是其音色感知困難的主要原因。

而正常聽力受試者可交替使用包絡(luò)信息和精細結(jié)構(gòu)來辨別音色，當嵌合體的信息被設(shè)置為模糊包絡(luò)信息時，正常聽力受試者可使用精細結(jié)構(gòu)做出音色判斷。在感知聲音時，精細結(jié)構(gòu)不僅僅能感知音色，它還有傳遞拼音語音信息、感知聲調(diào)、補償包絡(luò)信息和聲信號過濾等作用。

本研究結(jié)果表明，時域包絡(luò)和精細結(jié)構(gòu)對音樂的音色分辨都起到一定的影響，聽力正常者可同時利用包絡(luò)信息和精細結(jié)構(gòu)信息來辨別音色，而人工耳蝸植入者主要依賴時域包絡(luò)來辨別音色，精細結(jié)構(gòu)加工處理聲音信息的能力降低，是導(dǎo)致CI使用者難以辨別樂音音色的主要原因。因此，在人工耳蝸信號處理策略中提供更多的精細結(jié)構(gòu)，將有助于人工耳蝸植入患者對音樂的欣賞。