Analog quloq - Analog ear

An analog quloq yoki analog koklea ning modeli quloq yoki ning koklea (ichida ichki quloq ) elektr, elektron yoki mexanikaga asoslangan analog. Analog quloq odatda o'zaro bog'liqlik sifatida tavsiflanadi elektr elementlari kabi rezistorlar, kondansatörler va induktorlar; ba'zan transformatorlar va faol kuchaytirgichlar kiritilgan.

Quloq fonida

Inson qulog'ining anatomiyasi. (Eshitish kanalining uzunligi ko'rish uchun bo'rttirilgan).
  Jigarrang tashqi quloq.
  Qizil o'rta quloq.
  Binafsha rang ichki quloq.

Oddiy sutemizuvchilarning qulog'i uch qismdan iborat. The tashqi quloq shoxga o'xshash tovushlarni to'playdi va ularni yo'naltiradi quloq pardasi. Barabanning tebranishlari ichki quloq deb nomlangan suyaklar tizimi orqali suyaklar. Bular katta harakatlarni qo'llaydi quloq pardasi ning kichik tebranishlariga tasvirlar oynasi. Ushbu oyna. Ga ulanadi koklea bilan ajratilgan ikkita kanaldan tashkil topgan uzun dual kanalli tartibga solish bazilar membranasi. Taxminan 36 mm uzunlikdagi struktura bo'shliqni tejash uchun o'ralgan. The tasvirlar oynasi tovushlarni yuqori kanalga kiritadi. Pastki kanalda a dumaloq oyna ammo bu o'rta quloq suyaklari tomonidan boshqarilmaydi. Tuzilmaning eng chekka qismida ikkita kanal o'rtasida teshik bor helikotrema bu ikki kanaldagi asta-sekin o'zgaruvchan bosimlarni tenglashtiradi. Bir qator sezgir soch hujayralari bo'ylab bazilar membranasi asab impulslarini miyaga yuborish uchun javob bering.

Quloqni modellashtirish

To'g'ridan-to'g'ri turdagi quloq uchun modellar, xususan, Nobel mukofoti sovrindori tomonidan yaratilgan Georg von Békésy. U tasvirlash uchun shisha slaydlar, ustara pichoqlari va elastik membranadan foydalangan helikotrema. U bo'ylab tebranishlarni o'lchashi mumkin edi bazilar membranasi turli xil hayajonlanish chastotalariga javoban. U berilgan chastota sinus to'lqini uchun siljishlar naqshini bazilar membranasi bir oz asta-sekin cho'qqisiga ko'tarildi va keyin quladi. Yuqori chastotalar masofadan qisqa masofani afzal ko'rdi tasvirlar oynasi pastroqlarga qaraganda. Chastotani qiymatlari masofa bilan logaritmik taqsimotga yaqinlashadi.[a]

Mexanik va elektr analoglari

Dastlabki mexanik va elektr analog quloqlar 1954 yilgi kitobda qayta sanalgan Hisoblash va simulyatsiya qilishning analog usullari:[3]

... Barton va Brauning[4] 13 mayatnik rezonatoridan foydalanib, oktava oralig'idagi eshitish xususiyatlarini simulyatsiya qildi. Koklea dinamikasining zamonaviy nazariyasi, koklear kanallar gidrodinamikasi va bazilar membranasining dinamikasini hisobga olgan holda taklif qilingan.[5] va elektr o'xshashligi ishlab chiqildi[6] nazariyani tekshirish. "Analog quloq" - bu 175 qismdan tashkil topgan uzatish liniyasi, har bir uchastka 2 ta indüktansdan iborat (suyuqlik va kanalning bir bo'lagi massasini ko'rsatish uchun) va 4 ta kondansatör (kanalning qattiqligini ko'rsatish uchun).

— Valter V. Soroka

To'g'ridan-to'g'ri (mexanik) model havo va suv bosimi, suyuqlik tezligi va yopishqoqligi va siljishi o'zgaruvchilaridan foydalanadi. Elektr analog modeli boshqa o'zgaruvchilar to'plamidan foydalanadi, ya'ni kuchlanish va oqim. Quloqning tashqi va o'rta qismlari spirallar, kondansatörler to'plami va ideal transformator bilan ifodalanishi mumkin. suyaklar. Ushbu sxema vakili bo'lgan kondansatör bilan tugaydi tasvirlar oynasi. U erdan ikkita kanal ketma-ket rezonansli RLC davrlari ketma-ketligi bilan birlashtirilgan ikkita kanal bilan har bir kanal ichidagi suyuqlik oqimi uchun induktorlar va rezistorlar ketma-ketligi bilan ifodalanadi. Imkoniyatlar bo'yicha kuchlanishlar ifodalanadi bazilar membranasi siljishlar. Koklea bo'ylab element qiymatlari masofani kamaytiradigan chastotali reaktsiyalarni ifodalash uchun logaritmik tarzda toraytirilgan.

Bo'ylab voltajlarning sxemasi bazilar membranasi osiloskopda ko'rish mumkin. O'rtacha qiymatlarni rektifikatsiya bilan olish mumkin va yuqori tezlikda ishlaydigan komutator yordamida naqsh sifatida ko'rsatish mumkin. Analog quloq kuzatilganlarni diqqat bilan kuzatib boradigan naqshlarni ko'rsatadi Georg von Békésy uning to'g'ridan-to'g'ri modeli bo'yicha.

Birinchi nisbatan to'liq model 1960-yillarning boshlarida Arizona Universitetida ikkita aspirant va ularning o'qituvchilari o'qituvchisi tomonidan yangi tashkil etilgan havo kuchlari ko'magida qurilgan. Bionika dastur. Ushbu ish birinchi bo'lib hisobotda qisqacha bayon qilingan: "Quloqning elektron analogi", Texnik hujjatli hisobot №. AMRL -TDR -1963-60, 1963 yil iyun, Biofizika laboratoriyasi, 6570-aerokosmik tibbiyot laboratoriyalari, Aerokosmik tibbiyot bo'limi, Havo kuchlari tizimlari qo'mondonligi, E. Glezer, V. F. Kolduell va J. L. Styuart.[7] Hisobotda adabiyotlarning keng ro'yxati keltirilgan. Shuningdek, ish haqida xabar berilgan Bionika simpoziumlar.

Jon L. Styuart va Kovoks

Bir qator faol filtrlarga asoslangan yoki raqamli tenglamalar bilan ifodalangan modellardan farqli o'laroq, analog quloqqa chiziqli bo'lmagan harakatlarni kiritish mumkin bo'lgan chiziqlar kiradi bazilar membranasi, ehtimol, bazilar membranasining assimetrik harakatlariga olib keladigan sezgir hujayralarning assimetrik harakatlari natijasida yuzaga keladi. Odamda kuzatilganidek farq chastotalari paydo bo'lishi mumkin. Da paydo bo'lgan ba'zi bir chastota chastotalari koklea da kuzatilishi mumkin tashqi quloq.

Bazilar membranasining harakatiga javob beradigan asab signallari rektifikatsiyadagi kabi bir yo'nalishda javoblarni ko'rsatadi. Past chastotalardan tashqari, neyron o'lchov o'rtacha bir necha tsikllarda o'rtacha rektifikatsiyaga teng keladigan ekvivalenti berish uchun o'rtacha (past chastotali filtrlash ). Barcha koklea bo'yicha javob, qo'llaniladigan chastotadan sekinroq o'zgarib turadigan naqsh sifatida namoyon bo'ladi, lekin u qo'llaniladigan signal konvertiga mos keladi. Har bir hujayralar guruhi miyadagi neyronlar tomonidan tahlil qilinishi mumkin bo'lgan yarim davriy to'lqinni keltirib chiqarishi mumkin. Shunday qilib, tovushdan kelib chiqadigan umumiy naqshni bir o'qi bazilar membranasi bo'ylab masofa, ikkinchisi esa neyronlarning ketma-ketligi bo'ylab masofani o'z vaqtida ikki o'lchovli naqsh deb hisoblash mumkin. Pastroq audio chastotalaridan pastroq tezlikda o'zgarib turadigan ushbu naqshlar ko'rinishga o'xshash naqshlarga o'xshash shakllarga ega. Koklear naqshlarning kengaytmasi sifatida "asab analizatori" tushunchasi muhokama qilingan AQSh Patenti 3,387,093, "Nutqni o'tkazish qobiliyatini siqish tizimi", 1968 yil 4-iyun (1964 yilda taqdim etilgan).

Analog quloq o'zining assimetrik ustma-ust bantlari bilan odatdagidan ko'ra nutq tovushlarini aniqlashda ishonchli ekanligi aniqlandi chastota spektri. Ikkinchisi formant eng muhim yagona o'lchovdir. Nutq tovushlariga qiziqish kiradi - deb pichirladi va qisqartirilgan nutq.[b]

Ilovalar hayvonlarga va hasharotlarga tegishli quloq modellari bilan qilingan.[9] Analog quloqdan foydalangan holda yana bir tadqiqot "Hayvonlarni qayta ishlashda mexanizmlarni simulyatsiya qilish", Jon L. Styuart va Jeyms M. Kasson.[10]

Ko'pgina ma'ruzalar, maqolalar va patentlar bu erda keltirilgan hisobotlarda keltirilgan tadqiqotlarni kuzatib borishdi. Oxirgi to'liq hisobotda kompyuter dasturining vaqtni taqsimlashda yozilgan nisbatan erta versiyasi ishlatilgan ASOSIY.[c]

Styuart shuningdek, Santa Rita Technology va keyinchalik Covox singari biznes bilan shug'ullanadigan bir nechta kitoblarni o'z-o'zini nashr etdi Analog quloq hikoyasi va Analog quloq-miya tizimi 1964 yilda va Bionik quloq 1979 yilda.[12]

Analog quloq tadqiqotlari natijasida olib borilgan tadqiqotlar qushlar va boshqa zararkunandalarni qaytarishda foydalanish uchun maxsus tovushlarni yaratishga turtki berdi. Tovushlar tabiiy qush qo'ng'iroqlarini kuzatish uchun sintez qilingan, ammo o'zgaruvchan turga ega bo'lgan. Ushbu kontseptsiya, boshqa odamning aloqalarini to'sib qo'yish uchun odamning ovozidan foydalanishga o'xshaydi. "Av-Signal" asosiy mahsulot edi. Shuningdek, u "Transonik" deb nomlangan qurilma yordamida transonik va ultratovushli mintaqalarga moslashtirildi.

Tadqiqotlar, shuningdek, 8-bitli kompyuterlar va 16-bitli protsessorlarga asoslangan keyingi kompyuterlar bilan ishlaydigan erta nutq so'zini taniydigan shaxsni ishlab chiqishga olib keldi. Mahsulot liniyasi Covox, Inc. tomonidan "Speech Thing" va "Voice Master" mahsulot nomlari bilan ishlab chiqilgan.

Styuartning analog qulog'iga oid mavzular bo'yicha AQShning bir qator (va xorijiy) patentlari berildi. Hujjatlarni topshirish sanalari 1962 yildan boshlanadi AQSh Patenti 3 294 909, AQSh Patenti 3,325,597, AQSh Patenti 3,387,093, AQSh Patenti 3 432 618, AQSh Patenti 3,378,700, AQSh Patenti 3,483,325, AQSh Patenti 3.459.034, AQSh Patenti 3,543,138va AQSh Patenti 3,510,588.


Analog VLSI koklea modellari

So'nggi o'n yilliklarda bir nechta guruhlar VLSI analog eshitish chiplarini qurishdi.[13]

Izohlar

  1. ^ Tomonidan to'g'ridan-to'g'ri modellarni batafsil muhokama qilish fon Békésy uning "Eshitishdagi tajribalar" kitobida topiladi.[1] Shuningdek, uning maqolasini va boshqalarni S. S. Stivensning "Eksperimental psixologiya qo'llanmasi" da ko'ring.[2] Ushbu qo'llanma nutq va eshitish, so'zlarni tanib olish va boshqa mavzular hamda inson qulog'iga oid ma'lumotlarning asosiy manbai sifatida ajralib turadi.
  2. ^ "Koxlear-asabiy analog bilan nutqni qayta ishlash, Jon L. Styuart" ga qarang.[8] Jurnalda chop etilgan maqola Behavioral Science ikki xil asab shovqinlari ta'sirida sezgir diskriminatsiya cheklovlarini o'rganib chiqdi. Nutq uslublari va tan olinishi bo'yicha muhim ma'lumotlar bir nechta turli mualliflar tomonidan bildirilgan Eksperimental psixologiya bo'yicha qo'llanma[2] yuqorida aytib o'tilgan.
  3. ^ Jon L. Styuart "Koxlear mexanika nazariyasi va fizik modeli" ga qarang.[11] Analog quloqning parametrlari va kompyuter dasturi bilan olingan naqshlar ko'rsatilgan. Ushbu hisobotda keltirilgan naqshlar va parametrlar analog quloqlarni ko'paytirish uchun etarli.

Adabiyotlar

  1. ^ Von Bekesi, Georg (1960). Eshitish bo'yicha tajribalar. McGraw-Hill.
  2. ^ a b Stivens, Stenli Smit (1951). Eksperimental psixologiya bo'yicha qo'llanma. Vili.
  3. ^ Karplus, Valter J.; Soroka, Valter V. (1959). Analog usullar: hisoblash va simulyatsiya. McGraw-Hill.
  4. ^ Barton, EH .; Braunning, H.M. (1919). "XI. Eksperimentlarga duchor bo'lgan tinglashning rezonans nazariyasi". London, Edinburg va Dublin falsafiy jurnali va Science Journal. 38 (223): 164–173. doi:10.1080/14786440708635936.
  5. ^ Peterson, L. C .; Bogert, B. P. (1950). "Kokleaning dinamik nazariyasi". Amerika akustik jamiyati jurnali. 22 (1): 84. Bibcode:1950ASAJ ... 22 ... 84P. doi:10.1121/1.1917149.
  6. ^ Bogert, B. P. (1950). "Ichki quloqni namoyish qiluvchi tarmoq" (PDF). Bell Laboratories Record. 28 (11): 481–485. ISSN  0005-8564.
  7. ^ Glaesser, E .; Kolduell, V. F.; Styuart, J. L. (1963). "Quloqning elektron analogi (AMRL-TDR-63-60)". doi:10.1037 / e428572004-001. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  8. ^ Styuart, JL (1966). "Koklear-neyron analog (AMRL-TR-66-229) bilan nutqni qayta ishlash". Amrl-Tr. Aerokosmik tibbiyot laboratoriyalari (U.S.). Aerokosmik tibbiy tadqiqotlar laboratoriyalari (AQSh): 1–140. PMID  5298146.
  9. ^ Lukas, Robert L; Styuart, Jon L (1966). Qushlar va hasharotlar uchun eshitish tizimini simulyatsiya qilish (AFAL-TR-66-12). Havo kuchlari avionika laboratoriyasi, tadqiqot va texnologiya bo'limi, havo kuchlari tizimlari qo'mondonligi. OCLC  39343194.
  10. ^ Kasson, Jeyms M.; Styuart, Jon L. (1969). Hayvonlarni ekangarishdagi mexanizmlarni simulyatsiya qilish (AMRL-TR-1968-194) (Hisobot). Zirhli tibbiy tadqiqot laboratoriyasi Texnik hisobot. OCLC  831494678.
  11. ^ Styuart, Jon L (1972). "Koklear mexanikaning nazariyasi va fizik modeli". Acta Oto-Laringologica. 73 (Ta'minot 294).
  12. ^ Styuart, Jon L (1979). Bionik quloq. Kovoks.
  13. ^ "VLSI koklea analogi - Google Scholar". Olingan 2014-04-05.