Applied Speech and Audio Processing: With matlab examples

References
[21] G. A. Miller, G. A. Heise, and W. Lichten. The intelligibility of speech as a function of the context
of the test materials. Experi. Psychol., 41: 329–335, 1951.

---

4
Hearing
A study of human hearing and the biomechanical processes involved in hearing,
reveals several nonlinear steps, or stages, in the perception of sound. Each of these stages
contributes to the eventual unequal distribution of subjective features against purely
physical ones in human hearing.
Put simply, what we think we hear is quite significantly different from the physical
sounds that may be present (which in turn differs from what would be captured electron-
ically by, for example, a computer). By taking into account the various nonlinearities
in the hearing process, and some of the basic physical characteristics of the ear, nervous
system, and brain, it is possible to account for the discrepancy.
Over the years, science and technology has incrementally improved the ability to
model the hearing process from purely physical data. One simple example is that of
A-law compression (or the similar
µ-law used in some regions of the world), where
approximately logarithmic amplitude quantisation replaces the linear quantisation of
PCM: humans tend to perceive amplitude logarithmically rather than linearly, and
thus A-law quantisation using 8 bits sounds better than linear PCM quantisation using
8 bits. It thus achieves a higher degree of subjective speech quality than PCM for a given
bitrate [1].
4.1
Physical processes
The ear, as shown diagrammatically in Figure 4.1, includes the pinna which filters sound
and focuses it into the external auditory canal. Sound then acts upon the eardrum where
it is transmitted and amplified by the three bones, the malleus, incus and stapes, to the
oval window, opening on to the cochlea. The figure shows the cochlea shaded in grey
and drawn straight for clarity, whereas in reality it is somewhat coiled.
The cochlea, as a coiled tube, contains an approximately 35 mm long semi-rigid
pair of membranes (basilar and Reissner’s) enclosed in a fluid called endolymph [2].
The basilar membrane carries the organs of Corti, each of which contains a number
of hair cells arranged in two rows (approximately 3500 inner and 20 000 outer hair
cells).
59

---

60