人工耳蜗是帮助深度感音性耳聋患者重获听力的唯一医疗装置,其工作原理是将声音信号转化为电脉冲刺激病变耳蜗听神经,让患者获得部分听力。目前,人工耳蜗患者在安静环境下的言语交流能力有很大的改善,但是糟糕的音乐感知效果是亟待解决的难点问题。音乐感知的关键问题是人工耳蜗植入者对音高感知的不准确。人耳的音高感知理论有时间理论和部位学说,时间理论体现在电刺激速率上,部位学说则体现在电极的分布方式上。大量的研究从提升时间精细结构的表达出发,来增强音乐的感知效果,但是提升效果并不明显。经过对音乐信号的特性分析,按照部位学说理论,电极的数量和布置方式也需要进行改进。本文首先详细并系统分析了音乐信号的特点,包括音高、音色等基本特征,还有十二平均律以及常见的代表乐器,从而建立了对音乐声学信号全面具体的认识。然后重点分析了耳蜗音高感知理论,还介绍了人工耳蜗系统构成,为随后的测听评估实验和电极改进方案的提出奠定理论基础。测听评估实验采用信号重构的方法,召集受试者进行主观评估测试,从音高感知的部位理论出发,探究了音乐信号谐波成分与音高感知的关系,并且设计了单音音符信号的音高测试和旋律片断识别两部分内容。实验发现,(1)基波是音符信号最重要的谐波成分,基频的缺失会显著影响音高和音色的感知。要获得理想的音乐感知效果,首先要精确表达基波,并且传递尽可能多的谐波成分,以保证音乐信号的频谱完整性。(2)由于按照传统人工耳蜗电极的排列方式,谐波成分无法精准刺激其基底膜相应频率位置,造成谐波的频率移位。测听结果发现,按照传统电极排列的合成旋律信号的识别效果不佳。根据测听评估实验的相关结果,对传统人工耳蜗电极进行改进,提出了按照音符基频在耳蜗基底膜相应位置布置电极的方法。在100至8000Hz的频率范围内,考虑到工艺限制,采取音符分组,在双侧耳蜗适当增加电极数量。这种电极分布方法,符合音符分布特点,有望提升音乐信号的感知效果。