人耳感知声音原理：从声波到神经冲动

"声音传入内耳的途径-语音信号处理课件" 本文主要探讨了声音传入内耳的两种途径，以及人耳感知声音的基本原理。声音的传递分为气导和骨导，这两种方式共同作用于人耳，帮助我们感知声音。 首先，气导是声音最常见且主要的传递方式。当声波产生时，它会通过空气传播，首先由耳廓收集，耳廓的漏斗形状设计有助于聚集声音。接着，声音波经过外耳道到达鼓膜，使鼓膜振动。这种振动进一步传递到中耳的听骨链（锤骨、砧骨、镫骨），听骨的作用是将空气中的振动转化为液体振动，以降低声音在传播过程中的能量损失。最后，这些振动通过前庭窗（卵圆窗）进入内耳，刺激基底膜上的毛细胞，导致毛细胞电位改变，进而转化为神经冲动，传送到大脑产生听觉。 其次，骨导是另一种声音传递方式。它是指声波直接通过颅骨传递，使内耳的淋巴液振动，同样激发基底膜上的毛细胞，产生神经冲动。这种方式通常在气导受阻时起作用，例如在捂住耳朵时。 人耳的听觉系统是一个极其复杂且高效的信号处理器。它能够处理从0.02Hz到20kHz的宽频率范围的声音，尽管不同频率的敏感度有所不同。声压级（dB）是衡量声音强度的单位，人耳的听阈大约在-5130dB，对1kHz附近的频率最为敏感。声压级在60dB时，普通谈话就能被听见。各种环境下的声压级差异很大，如飞机附近的声压级高达140dB，而农村静夜只有10dB。 此外，耳的结构分为外耳、中耳和内耳。外耳包括耳廓和外耳道，耳廓负责收集声音，外耳道则作为谐振腔，对特定频率的声音有放大作用。中耳内的听小骨负责阻抗变换，确保声音能有效地传递到内耳，同时在高强度声音下提供保护。内耳中的耳蜗含有基底膜，是听觉感知的关键部位，其内部的淋巴液振动会刺激毛细胞，产生神经冲动。 声音传入内耳的过程是一个物理和生物相互作用的复杂过程，涉及到声音的传播、转化和感知等多个环节。了解这些原理对于语音信号处理和听力科学的研究至关重要。