Software simulation of basilar membrane motion in response to speech signals

Abstract

The human auditory system represents an amazing technical mechanism which can detect, separate, and recognise a very wide variety of complex waveforms carried as waves in air. Since many researchers believe that the analysis performed by the human ear is the most robust "front-end" for speech recognition, the human vocal and hearing apparatus has recently received extensive study. In any task of speech processing, to have benefits from using computational models of the auditory system depends on how precisely the models can mimic human performance. In this paper, we introduce modelling the basilar membrane by a gammatone filterbank and simulate its motion in response to acoustic signals. A speech sound example is also given, for which the motion of the basilar membrane is visualised in 3-D.

Özet

İnsanın işitsel sistemi, duyabileceğimiz tüm karmaşık akustik işaretleri duyumsayacak, ayırabilecek ve tanımlayacak bir olağanüstü mekanizma örneği sergilemektedir. İnsan kulağının yaptığı analizin ses tanıma için en güçlü ön-işleme olduğuna inanan birçok bilim adamının varlığı, son zamanlarda ,insanın ses üretme ve işitme mekanizmalarının önemle incelenmesine yol açmıştır. Ses işaretlerinin işlenmesinde işitsel sistemin matematiksel modelinin kullanılmasının sağlayacağı yarar, oluşturulacak bir işitsel modelin gerçek durumu ne ölçüde yansıtacağı, bu kısmın gerçeğine ne derecede yakın temsil edildiğine son derece bağlı olacaktır. Bu makalede, basilar membranın bir gamaton süzgeç takımı ile modellenmesi ve onun ses işaretine cevabının benzetimi tanıtılmıştır. Ayrıca örnek bir ses işaretleri kullanılarak, basilar membranın hareketi 3-boyutlu olarak resmedilmiştir.