水平方位测听声源定位的方法.pdf

本发明涉及一种水平方位测听声源定位的方法。该方法特点在于包括以下几步：(1)在标准隔音暗室环境中进行，以受试者为圆心，在同等高度半径为50cm的圆周上均匀分布有8个扬声器，相邻两个扬声器之间的夹角为45°；(2)受试者双眼由黑色布条遮盖；(3)8个扬声器之一随机发声，每次发声间隔时间为5s，每次发声持续时间为40ms，每个测试单元8个扬声器共发声100次；(4)100次中受试者判断的声源位置与实际声源位置之差的绝对值之和为总误差(°)，受试者能正确判断声源位置的次数除以100为测试正确率(％)。本发明简单易行，测听结果客观准确，功能比较完备。

权利要求书
1.   一种水平方位测听声源定位的方法，其特征在于包括以下几步：(1)、在标准隔音暗室环境中进行，以受试者为圆心，在同等高度半径为50cm的圆周上均匀分布有8个扬声器，相邻两个扬声器之间的夹角为45°；(2)、受试者双眼由黑色布条遮盖；(3)、8个扬声器之一随机发声，每次发声间隔时间为5s，每次发声持续时间为40ms，每个测试单元8个扬声器共发声100次；(4)、100次中受试者判断的声源位置与实际声源位置之差的绝对值之和为总误差，受试者能正确判断声源位置的次数除以100为测试正确率。

2.   根据权利要求1所述的水平方位测听声源定位的方法，其特征在于：所述的扬声器发出的声音为纯音或音乐或语音。

3.   根据权利要求2所述的水平方位测听声源定位的方法，其特征在于：所述的纯音为1KHz纯音30dB。

说明书水平方位测听声源定位的方法
技术领域
本发明涉及一种声音定位的方法，具体涉及一种水平方位测听声源定位的方法。
背景技术
人类对对声音定位的研究由来已久，国内外对此方面均有一定的研究。声音空间定位的原理：人耳对声源的空间定位作用，正是听觉系统在分析和综合两耳感受声音的时间差(位相差)和强度差的结果。听觉声音的中心问题，其一是对声音的感受；其二是对声音讯号的分析(分辨频率、强度、音质、时程以及声源方向)。声音定位作为一个总体概念，包括方向和距离两方面的定位。
影响声音定位的三个主要因素。1声音从声源传到两耳的距离不同，导致声音传到两耳时产生一个时间差Δt；2由于头的反射和遮掩作用，使离声源近的那只耳朵收到的信号比离声源远些的那只收到的信号强，这就产生了一个强度差；声源位置的不同使两耳接收到的声音信号的频谱也不一样，这就是耳廓和外耳道的滤过特性，或者叫单耳频谱特性。声源在空间中的方向通常是以头部为参考点来定义的。正因为如此，声源的位置一般由三个平面确定。水平面定义为通过两外耳道入口的上沿与眼眶下沿连线所构成的平面。额平面定义为垂直于水平面并横穿两外耳道入口上沿的平面。正中矢状平面定义为既垂直于水平面又垂直于额平面的平面。三个平面的交点大体位于头的中心，此点被定义为坐标原点，用来定位声源相对于头的各个角度.声源的位置可由方位角和仰角来确定。国际上开展此方面的研究工作比较多。英国科学家达连巴赫(Dalianbach)和盲人学者苏帕(Schuber)曾进行一次有趣的试验。他们在走道上设立一个大纸幕，然后让参加试验的盲人向着纸幕走去。当走到离开纸幕0.3米(1英尺)左右的地方，几乎所有的盲人都停了下来。原来他们感到存在着障碍物。让盲人穿上特制的不透气、不传声的潜水衣重做实验时，盲人们依旧能够感到障碍物。但当用棉花和蜡以及耳罩将盲人耳道堵起来时，在100次的试验中，回回碰壁。进一步的研究证明，如果让盲人穿上硬底鞋，用手杖敲打着地面走路，就很有助于他们觉察出障碍物的存在；如果让盲人不出声地走路，就不容易感到障碍物。这一切说明，盲人具有回声探测和声音定向的本领。鞋跟咯咯声、手杖嗒嗒声碰到障碍后被反射回来，由于双耳效应，就能够准确判定障碍物的方向。生物物理学认为，视觉和听觉有着十分密切的关系，当某一部分的功能发生障碍的时候，另一部分的功能就会相应加强，叫做代偿作用。所以，盲人的听觉一般都较正常人来得灵敏，能够察觉极其微弱的回声，声波定向能力也较强。在我们日常生活中，经常遇到的寻找声音方向或是确定声源的距离，并不是一个简单的过程，它的本质还没有完全弄清。不过，可以相信，随着大脑皮质功能的秘密被全部揭开时，这个问题也会迎刃而解；这是在双耳效应方面的研究。
由于研究设备结构复杂，造价昂贵，难以引进，国内仅有上海梁之安从20世纪60、70年代开始这方面的研究，尚无更多的人涉及这一领域，而且与临床研究结合的也不太理想。近年来，第四军医大学做了一系列与声音定位能力相关的研究，如利用正常听力的雪豹作为动物模型，测试视力对水平方向绝对声音定位能力的影响，得出在听觉，视觉发育成熟前，视觉的丧失对动物声源定位没有影响，相反，听觉和视觉发育成熟后的视力缺失对声音定位的影响非常明显；研究正常雪豹和自幼切除耳廓和部分外耳道的雪豹对水平方向声音的相对定位能力，得出耳廓和外耳道对水平方向的声音定位几乎无影响；在动物实验的研究基础上，对单耳耳塞影响人声音定位给予客观的评价，得出人的听觉有很好的可塑性或者适应性，设计并实现一种可判别及评价人耳声音空间定位能力的系统，这些研究均为本发明的设计提供了重要的参考依据。
通过对声音的物理特性及人耳听觉特性的分析，设计出一套简单易行，功能比较完备的声音水平定位测试系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种简单易行、功能比较完备的水平方位测听声源定位的方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：该水平方位测听声源定位的方法其特点在于包括以下几步：(1)、在标准隔音暗室环境中进行，以受试者为圆心，在同等高度半径为50cm的圆周上均匀分布有8个扬声器，相邻两个扬声器之间的夹角为45°；(2)、受试者双眼由黑色布条遮盖；(3)、8个扬声器之一随机发声，每次发声间隔时间为5s，每次发声持续时间为40ms，每个测试单元8个扬声器共发声100次；(4)、100次中受试者判断的声源位置与实际声源位置之差的绝对值之和为总误差(°)，受试者能正确判断声源位置的次数除以100为测试正确率(％)。
本发明所述的扬声器发出的声音为纯音或音乐或语音。
本发明所述的纯音为1KHz纯音30dB(SPL)。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、扬声器随机性地发声，有效地避免了受试者在测试过程中受到心理暗示，从而影响测试结果。2、声音来源于纯音听力计，保证了声源的可靠性，大大减少了声音失真的程度。3、声源线也可以与计算机后面的音箱接口连接，使存放在电脑里的音乐，语音播放，因此不仅可以进行纯音测试，也可以进行音乐测试和语音测试。4、可对听力损失患者进行听觉方位辨别评估，助听后方位辨别效果评估。
附图说明
图1为本发明布局示意图。
具体实施方式
实现本发明需要配备标准隔音室一个，计算机一台(有打印机接口)，八台扬声器(附带八个支架)，听力计一台，声级计一台，相应测试软件编程系统，另外包括相关连线(试验板，接口线等)。本发明所述的相应测试软件编程系统在设计时主要包括五部分：①两条路线即手动控制路线和随机控制路线；②声音的持续时间，单位为ms；③声音的间隔时间，单位为s；④每个测试单元共发生的次数；⑤开始按钮。
参见图1，本发明进行的每种测试均在暗室环境下进行，以去除视觉的影响，先设置好相应参数，XY平面坐标系上每隔45°设置有1个扬声器1(一个声源)，一共设置有8个扬声器1，两声源的夹角称声源夹角。每个测试单元8个扬声器1共发声100次，每次由哪个扬声器发声是由随机函数确定的。这一百次中受试者判断的声源位置与实际声源位置之差的绝对值之和称为测试总误差[单位为(°)]，受试者能正确判断声源位置的次数除以100称为测试正确率(％)，受试者能辨别的最小角度称为最小可辨别角度(简称MAA)。
使受试者坐于座椅2上，调节座椅2的高度与位置，使受试者坐于座椅2上之后耳朵高度与扬声器1发音位置等高，同时双眼由黑色布条遮盖以消除视力的协同作用；以头为原点，受试者坐在半径R为50cm的水平圆心，八个扬声器位于圆周，每相邻两个扬声器之间的角度为45°。
测试流程为：首先进入测试软件界面，根据测试需要设置相应的参数，(本实验以英国牛津大学生理实验室和第四军医大学所设置的参数为参考)即1KHz纯音30dB(SPL)，持续时间为40ms，每间隔5s随机从八个扬声器之一发出，每个测试单元八个扬声器共发声100次，每次由哪个扬声器发生是由软件随机函数确定的。这100次中受试者判断的声源位置与实际声源位置之差的绝对值之和称为总误差[单位为(°)]；受试者能正确判断声源位置的次数除以100称为测试正确率(％)。
本发明声源线也可以与计算机后面的音箱接口连接，以播放存在电脑里的音乐、语音，因此不仅可以进行纯音测试，也可以进行音乐测试和语音测试。在使用计算机控制喇叭发出测试声音时，用到了软件编程程序，采用常规的程序设置，设置出了声卡发声函数的参数与声音的强度之间的对应关系，同时软件通过定时器控制测试声音的时程，通过与电脑中的音乐，语音，以及噪音软件相连，使音箱随机发出声音。