CN113534052B

CN113534052B - 骨导设备虚拟声源定位性能测试方法、系统、装置及介质

Info

Publication number: CN113534052B
Application number: CN202110618853.1A
Authority: CN
Inventors: 王杰; 陆锡坤; 杨乔赫; 桑晋秋; 郑成诗; 李晓东
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: CN113534052A

Abstract

本发明公开了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法、系统、装置及介质，方法包括：根据听者的堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统，并生成主观听音材料，进而利用该主观听音材料对等响度校准后的气导耳机和骨导设备分别进行声源定位测试，得到第一定位数据和第二定位数据，从而可以根据第一定位数据和第二定位数据确定该骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽等测试条件对该骨导设备的声源定位性能的影响幅度。本发明实施例能够快速测量骨导设备的定位性能，可以提高测量的准确性和可靠性，可以确定不同测试条件对骨导设备声源定位性能的影响，为后续的产品设计与改进提供便利。本发明可广泛应用于声源定位技术领域。

Description

骨导设备虚拟声源定位性能测试方法、系统、装置及介质

技术领域

本发明涉及声源定位技术领域，尤其是一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法、系统、装置及介质。

背景技术

目前，普遍认为声音感知路径分为两条：气导和骨导。与气导不同，在骨导中，声波无需经过外耳道和中耳。因此，佩戴骨导设备时，不会堵塞耳道，这一特性使骨传导技术在听力保护和通信领域的应用日益广泛。但是，目前，骨导设备的空间声重放效果比不上气导耳机。

“定位”是指对声源方向以及距离的判断。声源定位能力包含两个方面。第一个方面涉及感知的声源方向与实际方向的吻合程度。第二个方面涉及听者检测声源位置发生微小变化的能力，即对听者系统分辨率的测量。目前，大部分的声源定位实验，尤其是骨导设备的声源定位，是在消声室或具有适当声学处理的听音室中使用真实声源(扬声器)进行的，这导致在真实声学空间中难以精确控制声学因素。同时，现有的骨导虚拟声源定位测量，往往仅在水平面有限声源位置进行测量，并且，测量时使用的头相关传递函数，多为对听者测量的个性化头相关传递函数，缺乏适用于骨导设备的虚拟听觉环境系统。

由上可知，现有的骨导设备声源定位测试方法具有以下缺点：

1)现有声源定位测试方法，大多是在消声室或具有适当声学处理的听音室中使用真实声源(扬声器)进行的，该方案对于场地和设备要求较高，并且测量时间较长；

2)现有技术往往仅在水平面有限声源位置进行测量，测量精度较低；

3)目前，测试时使用的头相关传递函数，是对听者测量的个性化头相关传递函数，该测量过程繁琐，耗时较长；

4)传统的骨导设备声源定位测量，往往仅在乳突、髁骨及骨锚式助听器的位置进行测量，测量的位置比较有限，难以满足实际应用的需求；

5)其他因素(如刺激频率及频带宽度)也会影响声源定位测量的结果，但目前的骨导设备声源定位测量并不会考虑这些影响因素。

术语解释：

头相关传递函数：描述了声波从声源到双耳的传输过程，它是人的生理结构(如头、耳廓以及躯干等)对声波进行综合滤波的结果。

虚拟听觉环境：使用基于头相关传递函数的双耳信号合成和耳机渲染来创建各种虚拟听觉空间。

堵耳效应：当外耳道口被堵塞后，骨导听阈降低的现象，多出现在1kHz以下频率。

耳机到鼓膜传递函数：利用气导耳机进行声重放时从耳机到鼓膜的传输响应，它包括气导耳机自身的输出频率响应、气导耳机与外耳耦合、外耳到耳道的传输特性这三部分。

发明内容

本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，该方法考虑堵耳效应搭建虚拟听觉环境系统并将该系统应用于骨导设备声源定位性能测试，能够快速测量骨导设备的定位性能，并且可以提高测量的准确性和可靠性；通过骨导设备与气导耳机定位结果的比对，可以验证骨导设备的声源定位的准确性，并可以确定骨导设备与人体头部的耦合位置、刺激频率以及刺激带宽等测试条件对骨导设备声源定位性能的影响，从而可以为后续的产品设计与改进提供便利。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种骨导设备虚拟声源定位性能测试系统。

为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，包括以下步骤：

确定听者的堵耳效应数值，并根据所述堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统；

确定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并确定骨导设备的频率响应特性曲线，进而根据所述耳机到鼓膜传递函数以及所述频率响应特性曲线对所述气导耳机和所述骨导设备进行等响度校准；

通过所述虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，并利用所述主观听音材料分别对所述气导耳机和所述骨导设备进行声源定位测试，得到所述气导耳机的第一定位数据和所述骨导设备的第二定位数据；

根据所述第一定位数据和所述第二定位数据确定所述骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述确定听者的堵耳效应数值，并根据所述堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统这一步骤，其具体包括：

测量听者外耳道堵塞前的第一骨导阈值和外耳道堵塞后的第二骨导阈值，并根据所述第二骨导阈值和所述第一骨导阈值的差值确定听者的堵耳效应数值；

输入虚拟听觉环境的初始信息，模拟声音从声源到听者双耳的传播，并实时检测听者头部的动态空间位置；

根据所述动态空间位置和所述堵耳效应数值对虚拟听觉环境的建模参数进行更新，得到搭建好的虚拟听觉环境系统。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述确定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并确定骨导设备的频率响应特性曲线，进而根据所述耳机到鼓膜传递函数以及所述频率响应特性曲线对所述气导耳机和所述骨导设备进行等响度校准这一步骤，其具体包括：

通过噪声与振动分析仪测量气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并根据所述耳机到鼓膜传递函数对所述气导耳机进行输出均衡处理；

通过噪声与振动分析仪测量骨导设备的频率响应特性曲线，并根据所述频率响应特性曲线对所述骨导设备进行输出均衡处理；

通过等响度匹配法使得通过所述气导耳机和所述骨导设备呈现的刺激在频率范围内具有相同的响度水平。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过噪声与振动分析仪测量气导耳机的耳机到鼓膜传递函数这一步骤，其具体包括：

获取第一伪随机序列信号，并通过噪声与振动分析仪进行信号转换后得到第一激励信号；

通过气导耳机将所述第一激励信号转换为第一声信号，并通过设置在人工头鼓膜处传声器获取所述第一声信号；

通过噪声与振动分析仪对所述第一声信号进行信号转换后得到第一反馈信号，进而根据所述第一伪随机序列信号和所述第一反馈信号确定所述耳机到鼓膜传递函数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过噪声与振动分析仪测量骨导设备的频率响应特性曲线这一步骤，其具体包括：

获取第二伪随机序列信号，并通过噪声与振动分析仪进行信号转换后的到第二激励信号；

通过固定在人工乳突上的骨导设备将所述第二激励信号转换为第一振动信号，并通过所述人工乳突获取所述第一振动信号；

通过噪声与振动分析仪对所述第一振动信号进行信号转换后得到第二反馈信号，进而根据所述第二伪随机序列信号和所述第二反馈信号确定所述频率响应特性曲线。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过所述虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，并利用所述主观听音材料分别对所述气导耳机和所述骨导设备进行声源定位测试，得到所述气导耳机的第一定位数据和所述骨导设备的第二定位数据这一步骤，其具体包括：

获取高斯白噪声脉冲序列，并将所述高斯白噪声脉冲序列输入所述虚拟听觉环境系统，生成主观听音材料；

利用所述主观听音材料对所述气导耳机进行声源定位测试，得到所述气导耳机的第一定位数据；

在不同耦合位置、不同刺激频率或不同刺激带宽的测试条件下，利用所述主观听音材料对所述骨导设备进行多次声源定位测试，得到所述骨导设备的第二定位数据；

其中，所述主观听音材料包括虚拟声源的方位信息，所述虚拟声源位于听者人耳所在的水平面或中垂面。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一定位数据和所述第二定位数据确定所述骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度这一步骤，其具体包括：

根据所述第一定位数据确定所述气导耳机的第一目标-感知方位关系，并根据所述第二定位数据确定所述骨导设备的第二目标-感知方位关系；

根据所述第一目标-感知方位关系和所述第二目标-感知方位关系确定所述骨导设备的声源定位是否准确；

根据所述第二定位数据计算不同测试条件下所述骨导设备的定位误差，并对不同测试条件下的定位误差进行比对，从而确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度。

第二方面，本发明实施例提供了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试系统，包括：

虚拟听觉环境系统搭建模块，用于确定听者的堵耳效应数值，并根据所述堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统；

等响度校准模块，用于确定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并确定骨导设备的频率响应特性曲线，进而根据所述耳机到鼓膜传递函数以及所述频率响应特性曲线对所述气导耳机和所述骨导设备进行等响度校准；

声源定位模块，用于通过所述虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，并利用所述主观听音材料分别对所述气导耳机和所述骨导设备进行声源定位测试，得到所述气导耳机的第一定位数据和所述骨导设备的第二定位数据；

声源定位性能分析模块，用于根据所述第一定位数据和所述第二定位数据确定所述骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度。

第三方面，本发明实施例提供了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现上述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法。

本发明的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到：

本发明实施例根据听者的堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统，并通过该虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，进而利用该主观听音材料对等响度校准后的气导耳机和骨导设备分别进行声源定位测试，得到第一定位数据和第二定位数据，从而可以根据第一定位数据和第二定位数据确定该骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽等测试条件对该骨导设备的声源定位性能的影响幅度。本发明实施例考虑堵耳效应搭建虚拟听觉环境系统并将该系统应用于骨导设备声源定位性能测试，能够快速测量骨导设备的定位性能，并且可以提高测量的准确性和可靠性；通过骨导设备与气导耳机定位结果的比对，可以验证骨导设备的声源定位的准确性，并可以确定骨导设备与人体头部的耦合位置、刺激频率以及刺激带宽等测试条件对骨导设备声源定位性能的影响，从而可以为后续的产品设计与改进提供便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对本发明实施例中所需要使用的附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的虚拟听觉环境系统的信号处理示意图；

图3为本发明实施例提供的气导耳机的耳机到鼓膜传递函数的测量流程示意图；

图4为本发明实施例提供的骨导设备的频率响应特性曲线的测量流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试系统的结构框图；

图6为本发明实施例提供的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在本发明的描述中，多个的含义是两个或两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

参照图1，本发明实施例提供了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，具体包括以下步骤：

S101、确定听者的堵耳效应数值，并根据堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统。

具体地，可通过测量听者外耳道堵塞前后的骨导阈值来确定堵耳效应数值；基于PC机和C++语言，结合确定的堵耳效应数值，搭建适用于骨导设备的虚拟听觉环境系统平台。步骤S101具体包括以下步骤：

S1011、测量听者外耳道堵塞前的第一骨导阈值和外耳道堵塞后的第二骨导阈值，并根据第二骨导阈值和第一骨导阈值的差值确定听者的堵耳效应数值；

S1012、输入虚拟听觉环境的初始信息，模拟声音从声源到听者双耳的传播，并实时检测听者头部的动态空间位置；

S1013、根据动态空间位置和堵耳效应数值对虚拟听觉环境的建模参数进行更新，得到搭建好的虚拟听觉环境系统。

本发明实施例中，测量听者外耳道堵塞前后的第一骨导阈值Th₁和第二骨导阈值Th₂，通过测量的两个骨导阈值，计算得到堵耳效应数值可以表示为Th_e＝Th₂-Th₁。具体过程如下：

1)测量泡沫耳塞堵塞耳道前后，听者在在0.25至8kHz频率间的骨导听阈。其中，1kHz以下测试每倍频程的阈值，1kHz以上测试每半倍频程的阈值，即所测频率为0.25、0.5、1、1.5、2、3、4、6、8kHz。骨导听阈采用升降法进行测量，具体为：

采用70dB A的粉红噪声对非测试耳进行掩蔽。调整骨导设备的输出至合适大小，使听者可以清晰听见刺激声并作出相应的反应，确定该值为初始值；听者做出反应后，以规定的步长降低音量，若听者表示依然可以听到刺激声，则继续按照规定步长降低音量，直至听者表示听不到刺激声为止，记为下降测量过程；之后以规定步长提高输出音量，直至听者做出响应，记为上升测量过程；反复进行下降和上升测量过程，取最后两次的上升过程的峰值和下降过程的谷值平均作为听力阈值。相邻的峰和谷记为一个测量流程(上升过程或者下降过程)，一个测量流程内步长不变。一次听力阈值测量共需10次测量流程，其中步长在第1、2、4、6、8个流程后减半，初始的步长为32dB。

2)记录泡沫耳塞堵塞耳道后，骨导阈值的提升量，该数值即为听者的堵耳效应数值。

本发明实施例中，通过佩戴于听者头部的运动跟踪装置，跟踪听者头部的临时位置和方向，并动态地模拟声音从声源到双耳的传播，从而在不同方向和距离上再现自由场虚拟源，通过骨导设备呈现在反射环境中的听觉感知。如图2所示为本发明实施例提供的虚拟听觉环境系统的信号处理示意图，包括以下三个部分：

1)信息输入和定义。该部分通过用户界面输入虚拟听觉环境系统的先验信息和数据(即初始信息)。这些信息和数据分为三类，声源信息、环境信息和听者信息。声源的信息包括声源刺激的类型、声源的数量、空间位置、方向和方向性(辐射模式)和水平，或者移动源的预定轨迹。环境信息包括房间或环境几何形状、边界和空气的吸收系数。听者的信息包括听者的初始空间位置、方位和个体特征(堵耳效应)。

2)动态虚拟听觉环境信号处理。根据上一部分中的先验信息和数据，这一部分使用特定的物理算法模拟从声源到双耳的直接和反射传播。头部跟踪设备检测收听者头部的位置和方向，基于该位置和方向，收听者的散射/衍射的建模参数(基于头相关传递函数的滤波器)被不断更新。这样就合成了动态双耳信号。

3)信号重放。对骨导设备的输出特性进行均衡后，通过骨导设备再现合成的双耳信号。

S102、确定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并确定骨导设备的频率响应特性曲线，进而根据耳机到鼓膜传递函数以及频率响应特性曲线对气导耳机和骨导设备进行等响度校准。

具体地，测量气导耳机的耳机到鼓膜传递函数和骨导设备的输出频率响应特性曲线，并对其进行均衡(如将测得的特性曲线与其倒数相乘)，使得在测量频率范围内尽可能平坦；通过等响度匹配法，使得通过气导耳机和骨导设备呈现的刺激在测量频率范围内具有相同的响度水平，也即将使用骨导设备呈现的刺激在频率范围内被调整到恒定的力度水平。步骤S102具体包括以步骤：

S1021、通过噪声与振动分析仪测量气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并根据耳机到鼓膜传递函数对气导耳机进行输出均衡处理；

S1022、通过噪声与振动分析仪测量骨导设备的频率响应特性曲线，并根据频率响应特性曲线对骨导设备进行输出均衡处理；

S1023、通过等响度匹配法使得通过气导耳机和骨导设备呈现的刺激在频率范围内具有相同的响度水平。

本发明实施例中，在对气导耳机和骨导设备进行输出均衡处理后，使用气导耳机播放窄带刺激，控制此时的刺激水平为60dB A，之后通过骨导设备和气导耳机交替播放窄带噪声刺激(位于水平角0°)，听者调整骨导设备的放大倍数，直到感受到的响度与气导耳机呈现的响度相匹配。具体如下：

1)利用扬声器放声播放测量频率下的窄带噪声刺激，使得在距离人工头0.1米处测得的声压级为60dB A，并且通过微型麦克风记录在人工头的耳膜处测量的电平L₁。

2)使用气导耳机重放声音，调整气导耳机的放大倍数，使得此时人工头的耳膜处测量的电平L₂＝L₁。

3)通过气导耳机和骨导设备交替呈现刺激，要求听者选择通过哪种方式呈现的响度更大。根据听者的反应，通过升降法改变骨传导设备呈现刺激的水平。刺激的变化在第一个流程之前为5dB，在第三个流程之前降至3dB，最后降至1dB。当出现有6个1dB的流程时，测试结束，记录最后6次数据。

进一步作为可选的实施方式，通过噪声与振动分析仪测量气导耳机的耳机到鼓膜传递函数这一步骤，其具体包括：

A1、获取第一伪随机序列信号，并通过噪声与振动分析仪进行信号转换后得到第一激励信号；

A2、通过气导耳机将第一激励信号转换为第一声信号，并通过设置在人工头鼓膜处传声器获取第一声信号；

A3、通过噪声与振动分析仪对第一声信号进行信号转换后得到第一反馈信号，进而根据第一伪随机序列信号和第一反馈信号确定耳机到鼓膜传递函数。

具体地，如图3所示为本发明实施例提供的气导耳机的耳机到鼓膜传递函数的测量流程示意图，具体过程如下：

计算机产生的最大长度伪随机序列信号经B&K PULSE专业噪声与振动分析仪进行数字/模拟转换后激励气导耳机，气导耳机经过电声转换将电信号转换成声信号，声信号被人工头鼓膜处的传声器拾取，传声器输出信号由B&K PULSE专业噪声与振动分析仪进行模拟/数字转换后反馈给计算机解卷积得到气导耳机的耳机到鼓膜传递函数。最大长度伪随机序列信号长度为5s，采样率为65536Hz。

进一步作为可选的实施方式，通过噪声与振动分析仪测量骨导设备的频率响应特性曲线这一步骤，其具体包括：

B1、获取第二伪随机序列信号，并通过噪声与振动分析仪进行信号转换后的到第二激励信号；

B2、通过固定在人工乳突上的骨导设备将第二激励信号转换为第一振动信号，并通过人工乳突获取第一振动信号；

B3、通过噪声与振动分析仪对第一振动信号进行信号转换后得到第二反馈信号，进而根据第二伪随机序列信号和第二反馈信号确定频率响应特性曲线。

具体地，如图4所示为本发明实施例提供的骨导设备的频率响应特性曲线的测量流程示意图，具体过程如下：

骨导设备施加在人工乳突上的静压力为3N，计算机产生的最大长度伪随机序列信号经B&K PULSE专业噪声与振动分析仪进行数字/模拟转换后激励固定在人工乳突上的骨导设备，骨导设备将电信号转换成振动，振动被人工乳突拾取，人工乳突内部的力传感器输出的信号经过B&K PULSE专业噪声与振动分析仪进行模拟/数字转换后反馈给计算机解卷积得到骨导耳机输出频率响应。最大长度伪随机序列信号长度为5s，采样率为65536Hz。

S103、通过虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，并利用主观听音材料分别对气导耳机和骨导设备进行声源定位测试，得到气导耳机的第一定位数据和骨导设备的第二定位数据。

具体地，利用搭建的虚拟听觉环境系统生成带有虚拟声源方位信息的主观听音材料，并结合耦合位置、刺激频率以及刺激带宽等不同影响因素进行声源定位性能测试，分别得到气导耳机的定位结果(即第一定位数据)和骨导设备的定位结果(即第二定位数据)。步骤S103具体包括以下步骤：

S1031、获取高斯白噪声脉冲序列，并将高斯白噪声脉冲序列输入虚拟听觉环境系统，生成主观听音材料；

S1032、利用主观听音材料对气导耳机进行声源定位测试，得到气导耳机的第一定位数据；

S1033、在不同耦合位置、不同刺激频率或不同刺激带宽的测试条件下，利用主观听音材料对骨导设备进行多次声源定位测试，得到骨导设备的第二定位数据；

其中，主观听音材料包括虚拟声源的方位信息，虚拟声源位于听者人耳所在的水平面或中垂面。

具体地，可利用MATLAB软件，生成噪声刺激。刺激是由八个间隔300ms的250ms高斯白噪声脉冲组成的序列。为减少声源定位的起始线索的使用，所有刺激均需经过上升和下降时间为20ms的汉明窗，采样频率为44.1kHz；将生成的高斯白噪声脉冲序列输入至虚拟听觉环境系统，输出用于骨导设备定位测量的主观听音材料。

利用虚拟听觉环境系统，分别记录了多种测试条件下，给定虚拟声源方位时，听者的感知声源方位。具体测试条件如下：

1)两种虚拟声源所在平面：水平面(-180°～+180°)和中垂面(-90°～+270°)。

2)五个骨导设备与人体头部的耦合位置：乳突、髁骨、耳廓上方、太阳穴和骨锚式助听器位置。

2)两个不同的刺激频率：f_cl＝500hz、f_ch＝3150hz。

3)三种不同的刺激带宽：宽带刺激，1/3倍频程刺激，倍频程刺激。

S104、根据第一定位数据和第二定位数据确定骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对骨导设备的声源定位性能的影响幅度。

具体地，可将气导耳机和骨导设备的定位误差进行对比分析，验证骨导设备定位测量的有效性和准确性，对定位误差进行方差分析，分析不同外界因素对于骨导设备的声源定位的作用；结合骨导设备与人体头部的耦合位置、定位刺激特性(频率范围及频带宽度)这些外部因素，计算声源目标-感知关系的最佳线性拟合、平均绝对误差和均方根误差；通过定位误差分析气、骨导设备的定位性能差异和方差因素分析，利用分析的结果预测骨导设备在声源定位方面的性能问题，为改进和提升性能提供依据和方向。步骤S104具体包括以下步骤：

S1041、根据第一定位数据确定气导耳机的第一目标-感知方位关系，并根据第二定位数据确定骨导设备的第二目标-感知方位关系；

S1042、根据第一目标-感知方位关系和第二目标-感知方位关系确定骨导设备的声源定位是否准确；

S1043、根据第二定位数据计算不同测试条件下骨导设备的定位误差，并对不同测试条件下的定位误差进行比对，从而确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对骨导设备的声源定位性能的影响幅度。

具体地，可通过计算目标-感知关系的最佳线性拟合、平均绝对误差和均方根误差，来判断骨导设备的虚拟声源定位性能。

目标-感知方位关系的最佳线性拟合函数被计算为：

α_R＝g·α_T+b

其中，α_R为听者的感知方位角(单位为°)，α_T为目标方位角(单位为°)，b为响应偏差(单位为°)，g为响应增益(无量纲)。

分别计算气导耳机与骨导设备的目标感知方位关系的最佳线性拟合函数，然后对两者进行比对，确定骨导设备的声源定位是否准确。

此外，不同测试条件下，骨导设备声源定位的平均绝对误差被计算为：

骨导设备声源定位的均方根误差被计算为：

其中，n为呈现的刺激的数量，表示第i次测试的感知方位角，/>表示第i次测试的目标方位角。

进行方差因素分析，分析骨导设备与人体头部的耦合位置、定位刺激频率及频带宽度等对定位性能的影响。可利用单因素方差分析，分别分析虚拟声源所在平面、耦合位置、定位刺激频率和频带宽度对于骨导设备虚拟声源定位性能的影响；也可利用重复测量方差分析，分析虚拟声源所在平面、耦合位置、刺激频率和频带宽度之间的互相作用对于骨导设备虚拟声源定位性能的影响。

可以理解的是，本发明实施例通过虚拟听觉环境系统平台生成带有空间信息(水平面和中垂面)的主观听音材料，测试在水平面和中垂面的目标声源与感知声源的定位误差，并对比于气导耳机定位误差，验证了骨导设备的定位性能，并且可以分析骨导设备与人体头部的耦合位置、定位刺激特性(刺激频率和刺激带宽)对骨导设备虚拟声源定位性能的影响，可应用于基于骨传导技术传声的设备，如骨传导耳机、骨导助听设备等。

以上对本发明实施例的方法步骤进行了说明。相对于现有的相关技术，本发明具有以下优点：

1)本发明在设计动态虚拟听觉环境系统时，将测量得到的堵耳效应数值纳入设计，设计了适用于骨导设备的动态虚拟听觉环境系统平台，并将该平台应用于骨导设备声源定位性能测量，较传统方法，可以快速准确获得带有方位信息的空间音频；

2)本发明精确地测量了气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，以及骨导设备的输出频率响应特性，并对其输出频率响应特性进行均衡，均衡后的输出频率响应特性曲线较为平坦，因此有效避免了测量设备对于定位测量准确性的影响；

3)本发明较传统方法，考虑了骨导设备与人体头部的耦合位置、定位刺激频率及频带宽度等因素对于骨导设备声源定位测量的影响，从而可以为后续的产品设计与改进提供便利。

参照图5，本发明实施例提供了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试系统，包括：

虚拟听觉环境系统搭建模块，用于确定听者的堵耳效应数值，并根据堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统；

等响度校准模块，用于确定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并确定骨导设备的频率响应特性曲线，进而根据耳机到鼓膜传递函数以及频率响应特性曲线对气导耳机和骨导设备进行等响度校准；

声源定位模块，用于通过虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，并利用主观听音材料分别对气导耳机和骨导设备进行声源定位测试，得到气导耳机的第一定位数据和骨导设备的第二定位数据；

声源定位性能分析模块，用于根据第一定位数据和第二定位数据确定骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对骨导设备的声源定位性能的影响幅度。

上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

参照图6，本发明实施例提供了一种骨导设备虚拟声源定位性能测试装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当上述至少一个程序被上述至少一个处理器执行时，使得上述至少一个处理器实现上述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法。

上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，该处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法。

本发明实施例的一种计算机可读存储介质，可执行本发明方法实施例所提供的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或上述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，上述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印上述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得上述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据所述第一定位数据和所述第二定位数据确定所述骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度；

所述确定听者的堵耳效应数值，并根据所述堵耳效应数值搭建虚拟听觉环境系统这一步骤，其具体包括：

根据所述动态空间位置和所述堵耳效应数值对虚拟听觉环境的建模参数进行更新，得到搭建好的虚拟听觉环境系统；

所述确定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数，并确定骨导设备的频率响应特性曲线，进而根据所述耳机到鼓膜传递函数以及所述频率响应特性曲线对所述气导耳机和所述骨导设备进行等响度校准这一步骤，其具体包括：

通过等响度匹配法使得通过所述气导耳机和所述骨导设备呈现的刺激在频率范围内具有相同的响度水平；

所述通过噪声与振动分析仪测量气导耳机的耳机到鼓膜传递函数这一步骤，其具体包括：

2.根据权利要求1所述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，其特征在于，所述通过噪声与振动分析仪测量骨导设备的频率响应特性曲线这一步骤，其具体包括：

3.根据权利要求1所述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，其特征在于，所述通过所述虚拟听觉环境系统生成主观听音材料，并利用所述主观听音材料分别对所述气导耳机和所述骨导设备进行声源定位测试，得到所述气导耳机的第一定位数据和所述骨导设备的第二定位数据这一步骤，其具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法，其特征在于，所述根据所述第一定位数据和所述第二定位数据确定所述骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度这一步骤，其具体包括：

5.一种骨导设备虚拟声源定位性能测试系统，其特征在于，包括：

声源定位性能分析模块，用于根据所述第一定位数据和所述第二定位数据确定所述骨导设备的声源定位是否准确，并确定耦合位置、刺激频率以及刺激带宽对所述骨导设备的声源定位性能的影响幅度；

所述虚拟听觉环境系统搭建模块具体用于：

所述等响度校准模块具体用于：

6.一种骨导设备虚拟声源定位性能测试装置，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至4中任一项所述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法。

7.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1至4中任一项所述的一种骨导设备虚拟声源定位性能测试方法。