CN113543004B - 用于电声模拟的方法和人体模型 - Google Patents

用于电声模拟的方法和人体模型 Download PDF

Info

Publication number
CN113543004B
CN113543004B CN202110374370.1A CN202110374370A CN113543004B CN 113543004 B CN113543004 B CN 113543004B CN 202110374370 A CN202110374370 A CN 202110374370A CN 113543004 B CN113543004 B CN 113543004B
Authority
CN
China
Prior art keywords
manikin
signal
ear
rod
vibratory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110374370.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113543004A (zh
Inventor
海尔格·吕克·汉森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GN Audio AS
Original Assignee
GN Audio AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GN Audio AS filed Critical GN Audio AS
Publication of CN113543004A publication Critical patent/CN113543004A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113543004B publication Critical patent/CN113543004B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/025—Arrangements for fixing loudspeaker transducers, e.g. in a box, furniture
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1041—Mechanical or electronic switches, or control elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/105—Earpiece supports, e.g. ear hooks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/027—Spatial or constructional arrangements of microphones, e.g. in dummy heads
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/12—Non-planar diaphragms or cones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • H04R7/18—Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本公开涉及用于电声模拟的方法和人体模型。一种装置，包括：至少具有头部(102)和耳部(103)的人体模型(101)；其中，该头部具有内侧和外侧，并容纳包括电声换能器(105)的口腔模拟器(104)。此外，该装置包括具有振动杆(121)的电动振动器(120)；其中，该振动杆耦接到所述人体模型(101)，以在所述头部(102)处施以振动力；其中，该振动力至少在所述耳部(103)处引起所述人体模型的振动。因此，可以对诸如耳机、头戴式耳机、耳塞式耳机、听力仪器和有源听力保护器的被测试设备进行更真实的电声测试。

Description

用于电声模拟的方法和人体模型
技术领域
本公开涉及用于电声模拟的方法和人体模型。
背景技术
为了对诸如电话听筒、耳机、头戴式耳机、耳塞式耳机、音频会议设备、听力仪器、听力保护器的电子设备进行电声测试，存在具有内置耳朵模拟器和口腔模拟器的专用人体模型。
专用人体模型可更真实地再现典型的普通成人头部(有时包括躯干)的声学特性。
举例来说，由Brüel&
Figure BDA0003010584030000011
制造的4128C型头部和躯干模拟器(HATS)是一种具有内置耳朵和口腔模拟器的人体模型，以真实地再现普通成人头部和躯干的声学特性。其设计用于现场电声测试，例如，电话听筒、耳机、音频会议设备、麦克风、头戴式耳机、助听器和听力保护器。
但是，已经观察到，声学特性的真实再现可进一步经改善以利于例如改善包括上述电子设备在内的电子设备的几个示例。
发明内容
可以认识到，用于电声测试的现有人体模型，特别是人体模型中的口腔模拟器，不适于通过人体模型的口部用于生成声信号，也不适于至少在人体模型的耳部生成足够的振动幅度。因此提供了：
一种装置，包括：
至少具有头部(102)和耳部(107)的人体模型(101)；其中，头部具有内侧和外侧，并且头部容纳包括电声换能器105的口腔模拟器104；以及
电动振动器120和耦接到该电动振动器120的振动杆121；其中，振动杆耦接到人体模型101，以在头部102处施以振动力；其中，该振动力至少在耳部107引起人体模型的振动。
该装置的一个优点是，可用来在被测试设备上进行更真实的电声测试，例如，在诸如耳机、头戴式耳机、耳塞式耳机、听力仪器和有源听力保护器的被测试设备上。除了声波在围绕从口腔模拟器经由口腔开口到耳部处的耳朵外部的头部的空气中传播，该装置通过至少在耳部有意地引起人体模型的振动，使得能够更真实地模拟声音从口腔模拟器传播到耳部。具体地，引起的振动可模仿从人的头部已知的所谓骨导声音。
因此，电动振动器和振动杆电磁地相互作用以产生磁力，磁力至少在人体模型的耳部引起振动。振动杆将振动传递到人体模型。
在一些方面中，振动杆耦接到人体模型，以经由头部的内侧施以振动力。因此，振动杆不会妨碍布置在人体模型的耳朵处、或人体模型的耳道中或人体模型的耳朵上的被测试设备。同样，振动杆因此不会妨碍声波从口腔模拟器通过口腔开口行进到耳部。
在一些其他方面中，头部经由与头部外侧的耦接器而被施以振动。与头部外侧的耦接器例如在耳部处或耳部上方。在一些方面中，耦接器包括振动杆和头部之间的弹性构件，例如缓冲垫。作为根据位置和刚度(刚性对弹性)而配置耦接器的指导原则，人体模型的耳部的振动幅度和振动频谱应该类似于人耳响应于分别通过人体模型的口腔和人的口腔发出的预定声信号时的振动幅度和振动频谱。具体地，当头部经由至头部内侧的耦接器而被施以振动时，可避免过度振动。
人体模型可包括耳朵模拟器，该耳朵模拟器包括至少一个麦克风。耳朵模拟器容纳在人体模型内部，例如耦接到人体模型的耳朵构件或耳部。人体模型可至少部分地体现为壳体结构。该壳体结构可容纳口腔模拟器和耳朵模拟器。该壳体结构可包括用于固定口腔模拟器和耳朵模拟器的固定件。壳体结构形成了空间，该空间可由塑料材料或树脂材料制成。该壳体结构可包括具有向下的开口和耦接部件的颈部，例如卡口式耦接器，以与互补的耦接部件(例如互补的卡口式耦接器)连接。在一些方面中，电动振动器容纳在基座中，该基座形成用于人体模型的平台。在其他方面中，电动振动器容纳在人体模型中，例如电动振动器容纳在人体模型的头部中。在一些方面中，耳朵模拟器包括麦克风，该麦克风是例如包括加速度计的振动拾取器。
在一些示例中，人体模型主体是由Brüel&
Figure BDA0003010584030000031
制造的4128型头部和躯干模拟器(HATS)，用于现场电声测试。
在一些实施例中，该装置包括磁性的和/或可磁化的第一构件122和第二构件123；其中，第一构件122固定在人体模型的朝下的面上或者固定在附接到人体模型的构件上；并且其中，第二构件123固定在振动杆111的远端部分上。
这使得电动振动器能够附接到人体模型并能够从人体模型拆卸，而不需要使用工具和/或不需要机械固定。第一构件和第二构件经布置以至少当振动杆邻近人体模型布置以与人体模型接合以传递振动时，相互磁性吸引。
在一些方面中，人体模型包括向下开口的颈部，振动杆穿过该颈部延伸；其中，人体模型的颈部靠在容纳电动振动器的支撑架上。至少在这样的实施例中，可能难以将振动构件机械附接到人体模型。然而，由于振动构件可使用第一构件与第二构件之间的磁性吸引力而连接到人体模型，因此可方便地建立能够传递振动的安全且稳定的连接。
在一些实施例中，磁力足够强，以当电动振动器主动使振动构件振动时，保持振动元件与人体模型主体物理接触。
在一些示例中，第一构件和第二构件中的一者或两者包括永磁体，例如由钕(也被称作钕铁硼(NdFeB))制成的永磁体。在一些示例中，第一构件和第二构件中的一者包括金属板，例如盘状金属板，而另一个构件包括永磁体。第一构件和第二构件中的一者或两者可通过胶水附接到振动杆。振动杆可由比金属轻的材料制成，例如塑料或树脂基材料，诸如纤维增强树脂材料。
在一些实施例中，该装置包括弹性悬挂元件201、202；其中，弹性悬挂元件201、202使振动杆121能够静态轴向移动，以容纳人体模型102与电动振动器120之间的至少一些静态偏移。
这使得振动杆与人体模型之间能够接触，尽管存在偏移，例如由于人体模型与电动振动器之间在距离方面的生产公差，或者人体模型与电动振动器之间在附接方面的微小误差。
具体地，当振动杆使用磁力连接到人体模型时，弹性悬挂元件使人体模型与振动构件之间能够接触，而不管人体模型与电动振动器之间在距离方面的生产公差，或者人体模型与电动振动器之间在附接方面微小误差。当振动杆与人体模型之间存在距离(即使是很近的距离)时，只要在振动杆与人体模型的附接过程中，两者之间仅有很近的距离，弹性悬挂元件就可在磁性吸引力的作用下能够顺应地实现连接和邻接。
同样，当人体模型与振动构件之间的连接的目视检查模糊不清时，弹性构件能够实现可靠的耦接。
在一些实施例中，电动振动器120包括第一永磁体203；气隙204和固定到振动杆121的第一动圈(205)；其中，第一动圈205经悬挂以在气隙204中振荡移动。
因此，第一动圈与振动线圈一起移动。动圈可由交流电AC驱动。当交流电AC施加到线圈时，动圈和振动杆进行振动移动。交流电可通过施加具有扫频(也被称作线性调频)的电校准信号来产生。在一些方面中，交流电可通过施加包括语音信号的电信号来产生。因此，电动振动器和振动杆电磁地相互作用以产生磁力，磁力至少在人体模型的耳部引起振动。振动杆将振动传递到人体模型。
在其他方面中，振动杆包括永磁体或具有直流电DC的线圈，以及电动振动器包括由交流电AC驱动的线圈，例如包括具有扫频(线性调频)的测试信号。
在一些实施例中，电动振动器120是具有动圈、锥体和周向悬挂元件的扬声器206，并且其中，振动杆具有细长形状；其中，振动杆121通过胶水在其一端附接到锥体或动圈，并且在其另一端通过由人体模型与振动杆121之间的磁性耦接器施以的力邻接人体模型120或其一部分106。
已经惊讶地观察到，传统的扬声器，例如所谓的1"扬声器或例如2"扬声器，至少在耳部也用于引起人体模型主体的振动。扬声器也被表示为扬声器驱动器。振动是根据施加到扬声器以在扬声器的线圈中产生交流电的电信号来控制的。
在一些方面中，扬声器是所谓的激励器。激励器的功能类似于扬声器驱动器，但是锥体、膜由与将振动的表面的刚性连接而取代。刚性连接可包括刚性连接，并且表面可为人体模型的表面或人体模型的一部分。
在一些实施例中，该装置包括容纳电动振动器120、206的封闭腔室207，并具有用于将人体模型附接到该封闭腔室的固定件208。
因此，封闭腔室用作隔音器，至少部分地防止电动振动器生成的声波到达人体模型的耳部，同时仍然用作人体模型的基座。在一些方面中，纤维材料或弹性材料(诸如橡胶或硅树脂)制成的垫圈经布置在封闭腔室和人体模型之间，以防止声波从封闭腔室泄漏和/或抑制来自封闭腔室本身的不期望的振动。
在一些方面中，用于将人体模型主体附接到腔室的固定件经配置为卡口式耦接器，用于与人体模型的互补的卡口式耦接器接合。
在一些方面中，容纳电动振动器的腔室的固有频率(本征频率)显著低于包括振动构件的电动振动器的固有频率。在一些方面中，腔室的容积具有显著低于包括振动构件的电动振动器的固有频率的共振频率。
在一些方面中，腔室主要为圆柱形。在一些方面中，圆柱形的腔室的壁厚大于圆柱半径的15％，例如20％-25％。腔室可由塑料材料制成。
在一些实施例中，该装置包括容纳电动振动器110、206的封闭腔室207；其中，封闭腔室207具有穿过封闭腔室的壁210的开口209，其中，该开口允许振动构件121与开口209之间有间隙(clearance)。
该间隙允许振动构件的振动移动，并限制声波从封闭腔室的内部泄漏到外部，并因此泄漏到人体模型的耳部。这在一些方面中特别有优势，其中电动振动器经配置以类似于包括可经受振动的膜的扬声器。
在一些方面中，该间隙显著小于开口所在的腔室的壁的厚度。
在一些方面中，封闭腔室具有上部，当附接到腔室时，该上部由人体模型覆盖，例如人体模型的颈部，并且其中，开口位于上部。该开口允许振动构件垂直移动。
在一些方面中，封闭腔室部分地或全部地填充有阻尼材料。
在一些实施例中，该装置包括具有锥体211的电动振动器120、206；其中，封闭腔室207具有在锥体前面的第一容积V1和在锥体后面的第二容积V2；并且其中，第一容积V1和第二容积V2中的一者或两者部分地或全部地填充有阻尼材料212。
阻尼材料用于抑制电动振动器(诸如扬声器)发出的声音的音量(声级)，以减少声波干扰人体模型的耳部处的测量的影响。椎体有时被表示为膜。
在一些实施例中，电动振动器120、206和振动杆121与口腔模拟器104接合，以经由口腔模拟器104至少在耳部107引起人体模型的振动。
口腔模拟器有利地通过口腔模拟器的扬声器振动，尽管振动程度较小，然后另外通过电动振动器振动。这可提高耳部处由来自口腔模拟器的语音引起的声音的保真度。
还提供了：
一种方法，包括：
在包括信号处理器、上述人体模型以及位于人体模型的耳部的麦克风311、312的系统中：
生成第一信号S1；其中，该第一信号S1被输入到口腔模拟器104以使得人体模型101上的口腔模拟器发出声学语音信号；
生成第二信号S2；其中，该第二信号S2被输入到电动振动器110、206以使人体模型主体101上的电动振动器110、206至少在耳部107引起振动；以及
基于麦克风311、312获取第一测量信号S3、S4。
该方法的一个优点是，在被测试设备上进行更真实的电声测试，例如，在被测试设备上，诸如耳机、头戴式耳机、耳塞式耳机、听力仪器和有源听力保护器。在一些方面中，该方法用于测试被测试设备，其中，被测试设备可包含或容纳麦克风。在其他方面中，该方法用于获得人体模型和电动振动器的校准值，用于随后根据校准值来测试被测试设备。
测试被测试设备可包括至少基于测量信号，计算特性。
除了声波围绕从口腔模拟器经由口腔开口到耳部的耳朵外部的头部的空气中传播，该方法通过至少在耳部处有意地引起人体模型的振动，使得能够更真实地模拟声音从口腔模拟器到耳部的传播。具体地，引起的振动可模仿由人的头部已知的所谓骨导声音。
在校准的一些方面中，麦克风被固定到耳朵模拟器，例如通过与其集成。因此麦克风可布置在人体模型的内侧，并且允许被测试设备布置在耳道中、耳朵处或耳朵上。
第一信号和第二信号可在时间上对齐，以具有相同的相位。第一信号和第二信号可具有相同的幅度或不同的幅度。
在一些实施例中，麦克风311容纳在电子设备313中，并且该方法包括：
将至少包括麦克风311的电子设备313布置在人体模型的耳朵314中，或者在人体模型的耳朵314处，或者在人体模型的耳朵314上；
其中，从电子设备313获取基于麦克风的信号S4。
电子设备可为被测试设备，例如选自以下项的组中：耳机、头戴式耳机、耳塞式耳机、听力仪器和有源听力保护器。电子设备可包括弹性构件，以保持电子设备固定在耳道中，或者它可包括缓冲垫和头带或将电子设备固定在人体模型的耳朵上。
在一些示例中，电子设备是用作获取用于确定校准值的信号的参考的设备。
在一些示例中，电子设备被包括在容纳在人体模型中的耳朵模拟器中。
在一些示例中，电子设备是被测试设备，例如被配置以具有语音处理的设备。
第一信号和第二信号可包括从第一频率到第二频率的扫频，例如所谓的线性调频。第一频率可为大约50Hz-200 Hz，例如大约100Hz。第二频率可为大约1000Hz-4000 Hz，例如大约1500Hz。
在一些实施例中，第一信号S1和第二信号S2包括第一测试信号(TS1)；并且该方法包括：
接收第一测量信号S3、S4；
基于确定的以下项中的一个或两个：第一测试信号TS1与第一测量信号S3、S4之间的差值和第一测试信号与第一测量信号之间的比率，确定第一校准值CV1；以及
存储第一校准值CV1。
因此，可以获得更精确的测量结果。第一校准值可存储在信号处理器的存储器中、计算机可读介质上，例如包括上传到服务器计算机。可检索第一校准值，例如以根据校准值补偿所测量的信号。
当在校准期间和测试被测试设备期间都施加测试信号时，第一测试信号与第一测量信号之间的差值是特别有用的。
当测试信号在校准期间是第一测试信号并且在测试被测试设备期间是第二测试信号时，第一测试信号与第一测量信号之间的比率也是有用的。可在第一测试信号和第一测量信号的频域表示中计算第一测试信号与第一测量信号之间的比率，例如用于确定滤波器的传递函数。该滤波器表示依赖于到口腔模拟器的信号的振动的频率依赖性成形。
可使用快速傅立叶变换(FFT)或短时傅立叶变换(STFT)来确定频域表示。
在一些实施例中，被输入到口腔模拟器的第一信号S1包括第二测试信号TS2；并且该方法包括：
基于根据第一校准值CV1的修改的第二测试信号TS2，生成被输入到电动振动器120、206的第二信号S2；
该校准值可为时域值或频域值。在时域值的情况下，校准值必须在时间上与第一信号对齐或同步。第一信号优选地是线性调频信号。
还提供了：
一种系统，包括如上所述的信号处理器和人体模型，并被配置以执行上述方法。
该系统可包括电子放大器和信号处理器；其中，信号处理器经耦接以接收用于口腔模拟器的信号，并且例如根据校准值向放大器输出补偿信号；并且其中，放大器耦接到电动振动器。
还提供了：
一种计算机可读介质，其编码有指令，该指令用于当在计算机上运行时，执行上述方法。
计算机可读介质可为随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。计算机可读介质可为信号处理器或服务器计算机上的固态驱动器。
附图说明
下面参照附图进行更详细的描述，其中：
图1示出了人体模型和振动器在矢状平面上的截面图；
图2更详细地示出了人体模型和振动器在矢状平面上的截面图；
图3示出了人体模型的一部分在冠状平面上的截面图，包括电子设备的框图；
图4示出了被配置以测量校准值的信号处理器的框图；以及
图5示出了被配置以用于根据校准值来驱动振动器的信号处理器的框图。
具体实施方式
图1示出了人体模型和振动器在矢状平面上的截面图。矢状平面有时也被表示为正中面。人体模型101至少包括头部102和耳部107。人体模型101可至少部分地体现为壳体结构111。头部102具有内侧109和外侧110。壳体结构111可容纳包括电声换能器105(例如扬声器驱动器)的口腔模拟器104。壳体结构111形成了空间，该空间可由塑料材料或树脂材料制成。壳体结构111可包括具有向下开口113和耦接部件的颈部，例如卡口式耦接器114，以与互补的耦接部件连接，例如互补的卡口式耦接器。壳体结构可包括固定件108，例如撑杆，用于固定安装构件106。口腔模拟器可固定到安装构件106上。
壳体结构可还包括耳朵模拟器(见图3)，该耳朵模拟器包括至少一个麦克风。耳朵模拟器容纳在人体模型内部，例如耦接到人体模型的耳朵构件或耳部。耳朵模拟器可固定到壳体结构111和安装构件106中的一者或两者。耳部107在这里由虚线示出，该虚线示出了矢状平面横截面上的简化投影。图3更详细地示出了耳部107。
电动振动器120和耦接到电动振动器120的振动杆121被布置以经由头部102的内侧109施以振动力。振动杆121可耦接到容纳在头部102内部的构件(例如安装构件)，并通过固定件108附接到头部102的内侧109。在一些方面中，振动杆121直接耦接在头部102的内侧109，例如在内侧109上的耳部107。在一些方面中，振动杆121经由磁性耦接器或机械耦接器(例如包括可释放耦接器)耦接到头部。因此，振动力至少在耳部107引起人体模型的振动。振动力可主要包括垂直分量。但是，在一些方面中，通过振动杆将两个以上主要方向上的振动力施加到人体模型上，该振动杆耦接或固定到机械臂或偏心耦接的旋转构件上，以在垂直方向和水平方向上引起振动，例如分别平行于矢状平面和冠状平面。
电动振动器120由经由放大器131的信号S2驱动。信号S2可包括扫频，例如线性调频信号或模拟语音信号。口腔模拟器104由经由放大器130的信号S1驱动。响应于信号S1，口腔模拟器104，特别是电声换能器105，通过人体模型101的口腔开口103发出声信号。
人体模型还包括例如用于安装麦克风的可拆卸突起115。
一般而言，在此，应该注意的是，人体模型可包括躯干部分或人体模型的一部分。同样，人体模型可包括全身。
图2更详细地示出了人体模型和振动器在矢状平面上的截面图。振动器120在颈部112处附接到人体模型101，例如经由卡口式耦接器114和互补的卡口式耦接器208。但是，在一些方面中，振动器通过其他部件附接到或固定到人体模型，例如通过螺钉或夹具或通过具有沿颈部边缘布置的一个或多个磁体的磁性耦接器。
振动杆121经由例如通过胶水或螺钉固定到安装构件106的金属或金属盘122耦接到安装构件106。振动杆121具有磁体123，例如钕磁体，其固定到振动杆121或与振动杆121集成。钕磁体确保强磁耦接，当振动杆引起振动时，保持振动杆121和安装构件106邻接，同时保持振动杆的质量相对较低。
以横截面示出的电动振动器包括电动驱动器206，例如扬声器驱动器，其容纳在封闭腔室207中。电动驱动器206包括永磁体203和建立气隙204的磁极构件213，在气隙204中，动圈205可响应于经由放大器131施加的电信号S2而在垂直方向上移动。动圈205附接到锥体211上，锥体211经由悬架201附接到框架214上。同样，所谓的支套202将锥体和线圈保持在气隙的中心。电动驱动器206总的来说是旋转对称的。振动杆121通过胶水215附接到锥体或线圈。
在一些方面中，封闭腔室207为带底部和顶部的圆柱形。电动驱动器206固定在距顶部一定距离处。顶部包括壁210，例如盖子，例如可拆卸的。电动驱动器206，具体是锥体211、悬架201和框架214将封闭腔室分成锥体前面的第一容积V1和锥体后面的第二容积V2。在一些方面中，第一容积(V1)和第二容积(V2)中的一者或两者部分地或全部地填充有阻尼材料(212)。阻尼材料减少了从封闭腔室泄漏的声波量。
可以看出，封闭腔室207具有穿过封闭腔室的壁210(例如盖子)的开口209。该开口允许振动杆121和开口209之间有间隙。开口209和振动杆121通常具有相同的横截面形状，例如至少在振动杆的轴向部分基本上为圆形，其中振动杆穿过开口209延伸。
图3示出了人体模型的一部分在冠状平面上的截面图，包括电子设备的框图。冠状平面也被表示为正面(frontal plane)。该部分可为包括颈部的人体模型头部的右手侧。示出的是耳朵模拟器316附接到人体模型101的头部102。耳朵模拟器可包括类似耳朵的可拆卸耳部314。在一些方面中，耳朵模拟器包括麦克风312，以生成模拟耳部314的耳道中的声信号的麦克风信号S3。
还示出了包括集成在电子设备313中的麦克风311、小扬声器315和信号处理器317的电子设备313的框图。在一些实施例中，小扬声器315不包括在电子设备313中。
电子设备313可为用于获取校准值的参考设备，或者它可为被测试设备。例如，参考设备和被测试设备中的一者或两者选自以下项的组中：耳机、头戴式耳机、耳塞式耳机、听力仪器和有源听力保护器。
电子设备313生成麦克风信号S4或经处理的麦克风信号S4，用于计算校准值或测量被测试设备的性能，视情况而定。为了计算校准值，可从相应的麦克风获取信号S3和S4中的一者或两者。麦克风信号S4或经处理的麦克风信号S4可经由有线或无线链路发送到信号处理器。
如上所述，振动杆引起人体模型耳部的振动。耳部可包括以下中的一项或两项：类似耳朵的(可拆卸的)耳部314和耳朵模拟器316。在没有可拆卸耳部或没有耳朵模拟器的实施例中，人体模型头部的耳部可根据振动杆引起的振动而振动。
图4示出了被配置以测量校准值的信号处理器的框图。在人体模型处，口腔模拟器104响应于经由放大器130的信号S1，通过人体模型头部的口腔开口生成声信号。同样，在人体模型处，电动振动器120响应于经由放大器131的信号S2，至少在人体模型头部的耳部生成振动。
至少为了获取校准值，测试信号TS1被包括在用于口腔模拟器的信号S1和用于振动器的信号S2中。测试信号TS1可包括扫频信号、线性调频信号。线性调频信号在预定的时间点具有预定的幅度。可替换地，测试信号TS1可至少在与扫频不同的时间包括人工语音信号或具有预定频率分布的另一信号。
与此同时，测量信号S5是从人体模型上的麦克风401获取的。麦克风401可为参考设备313的麦克风311，或者可为耳朵模拟器316的麦克风312。
在一些方面中，信号处理单元402基于确定的第一测试信号TS1与第一测量信号S5之间的差值，计算第一校准值CV1。例如当第一测试信号TS1包括扫频信号、线性调频信号或在预定时间点具有幅度的另一信号时，这是有利的。扫频可包括在计算差值的离散频率上的扫描。第一校准值可包括在计算差值的离散频率上的增益值或差值信号。
在其他方面中，信号处理单元402基于第一测试信号TS1与第一测量信号S5之间确定的比率，计算第一校准值CV1。例如当第一测试信号TS1包括人工语音信号或另一信号(例如具有预定频率分布的信号)时，这是有利的。第一校准值可包括计算差值的离散频率上的增益值。第一校准值可为校准滤波器的系数。
第一校准值被存储以用于至少在被测试设备的测量期间的后续检索。
图5示出了被配置以用于根据校准值来驱动振动器的信号处理器的框图。在对被测试设备进行测量期间，如上所述获取信号S4。同样，信号S1和信号S2被分别施加到口腔模拟器104和振动器120。信号S1和信号S2包括第二测试信号TS2，但是，信号S2是由信号处理单元501根据第一校准值来修改的。信号处理单元501可包括求和单元或乘法器单元。信号处理单元501接收第二测试信号TS2和校准值CV1。
在一些方面中，校准值CV1存储在时域表示中，例如包括例如每个样本单元的幅值阵列。在一些示例中，幅值与第二测试信号TS2同步。然后，信号处理单元501包括的求和单元可通过将TS2的幅值和包括在校准值CV1中的幅值相加来生成信号S2。校准值CV1和第二测试信号TS2的样本可每个样本单位(样本时间)相互关联。
在其他方面中，校准值CV1存储在频域表示中，例如包括幅值阵列，例如每个频点(frequency bin)。然后，信号处理单元501包括的乘法器单元可通过将TS2的幅值和包括在校准值CV1中的幅值相乘来生成信号S2。校准值CV1和第二测试信号TS2的样本可每个频点相互关联。就这一点来说，信号TS2可在频域表示中，例如短时频域。信号S1和信号S2是时域信号，例如经由逆快速傅立叶变换(例如逆短时快速傅立叶变换)生成。
如本文所要求的，可以获得更精确的测量和由人发出的包括骨导振动的语音的更真实的声学表示。
因此，提供了一种装置，包括：
至少具有头部102和耳部107的人体模型101；其中，头部具有内侧和外侧，并容纳包括电声换能器105的口腔模拟器104、电动振动器120和耦接到电动振动器120的振动杆121；其中，振动杆耦接到人体模型101，以经由头部102的内侧109施以振动力；其中，振动力至少在耳部107处引起人体模型的振动。
在一些方面中，振动杆121例如经由固定件108耦接到头部120的内侧109。
还提供了一种装置，包括：至少具有头部102和耳部202的人体模型101；其中，头部具有包括电声换能器103的口腔模拟器103；并且其中，头部102具有耳部203，并且还包括振动器，振动器机械地耦接到人体模型并且被配置以至少在耳部处引起人体模型的振动。在其一些方面中，电动振动器110是固态振动器。本文结合具体实施方式和附图以及发明内容部分描述了其进一步的方面。

Claims (15)

1.一种用于电声模拟的装置，包括：
人体模型(101)，至少具有头部(102)和耳部(107)；其中，所述头部具有内侧和外侧，并容纳包括电声换能器(105)的口腔模拟器(104)，其特征在于，所述装置还包括：
电动振动器(120)和耦接到所述电动振动器(120)的振动杆(121)；其中，所述振动杆耦接到所述人体模型(101)，以在所述头部(102)施以振动力；其中，所述振动力至少在所述耳部(107)处引起所述人体模型的振动。
2.根据权利要求1所述的装置，包括磁性的或可磁化的第一构件(122)以及磁性的或可磁化的第二构件(123)，
其中，所述第一构件(122)固定在所述人体模型的朝下的面上或固定在附接到所述人体模型的构件上；以及
其中，所述第二构件(123)固定在所述振动杆(121)的远端部分上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括弹性悬挂元件(201；202)；其中，所述弹性悬挂元件(201；202)使所述振动杆(121)能够静态轴向移动，以适应所述人体模型(101)与所述电动振动器(120)之间的至少一些静态偏移。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电动振动器(120)包括第一永磁体(203)、气隙(204)和固定到所述振动杆(121)的第一动圈(205)；其中，所述第一动圈(205)被悬挂以在所述气隙(204)中振荡移动。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电动振动器(120)是具有动圈、锥体和周向悬挂元件的扬声器(206)，并且其中，所述振动杆具有细长形状；其中，所述振动杆(121)通过胶水在所述振动杆的一端附接到所述锥体或所述动圈，并且在所述振动杆的另一端通过所述人体模型与所述振动杆(121)之间的磁性耦接器施以的力而邻接所述人体模型(101)或所述人体模型的一部分(106)。
6.根据权利要求5所述的装置，包括容纳所述电动振动器(120；206)的封闭腔室(207)，并具有用于将所述人体模型附接到所述封闭腔室的固定件(208)。
7.根据权利要求5所述的装置，包括容纳所述电动振动器(120；206)的封闭腔室(207)；其中，所述封闭腔室(207)具有穿过所述封闭腔室的壁(210)的开口(209)，其中，所述开口允许所述振动杆(121)与所述开口(209)之间有间隙。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的装置，其中，所述电动振动器(120；206)具有锥体(211)；其中，所述封闭腔室(207)具有在所述锥体前方的第一容积(V1)和在所述锥体后方的第二容积(V2)；并且其中，所述第一容积(V1)和所述第二容积(V2)中的一者或两者部分地或全部地填充有阻尼材料(212)。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述电动振动器(120；206)和所述振动杆(121)与所述口腔模拟器(104)接合，以经由所述口腔模拟器(104)至少在所述耳部(107)处引起所述人体模型的振动。
10.一种用于电声模拟的方法，应用在包括信号处理器、根据前述权利要求中任一项所述的用于电声模拟的装置、和位于所述人体模型的耳部(107)的麦克风(311；312)的系统中，所述方法包括：
生成第一信号(S1)；其中，所述第一信号(S1)被输入到所述口腔模拟器(104)以使所述人体模型(101)上的所述口腔模拟器发出声学语音信号；
生成第二信号(S2)；其中，所述第二信号(S2)被输入到所述电动振动器(120；206)以使所述人体模型(101)上的所述电动振动器(120；206)至少在所述耳部(107)处引起振动；以及
基于所述麦克风(311；312)获取第一测量信号(S3；S4)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述麦克风容纳在电子设备(313)中，所述方法包括：
将至少包括所述麦克风的所述电子设备(313)布置在所述人体模型的耳朵(314)中，或者在所述人体模型的所述耳朵(314)处，或者在所述人体模型的所述耳朵(314)上；
其中，从所述电子设备(313)获取基于所述麦克风的信号(S4)。
12.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中，所述第一信号(S1)和所述第二信号(S2)包括第一测试信号(TS1)；所述方法包括：
接收所述第一测量信号(S3；S4)；
基于确定以下中的一项或两项：所述第一测试信号(TS1)与所述第一测量信号(S3；S4)之间的差值和所述第一测试信号与所述第一测量信号之间的比率，来确定第一校准值(CV1)；以及
存储所述第一校准值(CV1)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，被输入到所述口腔模拟器的所述第一信号(S1)包括第二测试信号(TS2)；所述方法包括：
基于根据所述第一校准值(CV1)的修改的所述第二测试信号(TS2)，生成被输入到所述电动振动器(120；206)的所述第二信号(S2)。
14.一种用于电声模拟的系统，包括信号处理器和根据权利要求1-9中任一项所述的用于电声模拟的装置，所述系统被配置以执行权利要求10-13中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读介质，编码有指令，用于当在计算机上运行时，所述指令执行权利要求10-13中任一项所述的方法。
CN202110374370.1A 2020-04-16 2021-04-07 用于电声模拟的方法和人体模型 Active CN113543004B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA202070238 2020-04-16
DKPA202070238A DK180757B1 (en) 2020-04-16 2020-04-16 Method and puppet for electroacoustic simulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113543004A CN113543004A (zh) 2021-10-22
CN113543004B true CN113543004B (zh) 2022-09-30

Family

ID=75438595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110374370.1A Active CN113543004B (zh) 2020-04-16 2021-04-07 用于电声模拟的方法和人体模型

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11432088B2 (zh)
EP (1) EP3902287A1 (zh)
CN (1) CN113543004B (zh)
DK (1) DK180757B1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11451893B2 (en) * 2020-02-06 2022-09-20 Audix Corporation Integrated acoustic coupler for professional sound industry in-ear monitors
DE102021002311A1 (de) 2021-05-03 2022-11-03 Elevear GmbH Vorrichtung zur Erzeugung von Körperschall in Ohr Simulatoren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103988485A (zh) * 2012-05-18 2014-08-13 京瓷株式会社 测量设备、测量系统及测量方法
CN104365120A (zh) * 2012-07-31 2015-02-18 京瓷株式会社 耳部模型、头部模型和测量设备及采用该设备的测量方法
CN108702581A (zh) * 2016-01-26 2018-10-23 声奇股份公司 用于测试耳机设备的方法和设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19960014B4 (de) 1999-12-13 2004-02-19 Trinkel, Marian, Dipl.-Ing. Vorrichtung zur Bestimmung und Charakterisierung von durch Zerkleinern von Lebensmitteln erzeugten Geräuschen
JP2006523828A (ja) 2003-04-15 2006-10-19 ブリュエル アンド ケアー サウンド アンド ヴァイブレーション メジャーメント エー／エス 音響伝達インピーダンスを決定する方法およびデバイス
US20080112581A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Stanley Kim Vibrating earphone with enhanced base sound effect
WO2014080557A1 (ja) 2012-11-22 2014-05-30 京セラ株式会社 耳型部、人工頭部及びこれらを用いた測定装置ならびに測定方法
JP2016158212A (ja) 2015-02-26 2016-09-01 京セラ株式会社 測定システム及び測定方法
JP6667464B2 (ja) 2017-02-27 2020-03-18 株式会社アコー ダミーヘッド
US10595151B1 (en) * 2019-03-18 2020-03-17 Cirrus Logic, Inc. Compensation of own voice occlusion
CN111405450B (zh) 2020-02-26 2024-04-02 歌尔股份有限公司 一种用于骨传导设备测试的仿真人头装置及测试方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103988485A (zh) * 2012-05-18 2014-08-13 京瓷株式会社 测量设备、测量系统及测量方法
CN104365120A (zh) * 2012-07-31 2015-02-18 京瓷株式会社 耳部模型、头部模型和测量设备及采用该设备的测量方法
CN108702581A (zh) * 2016-01-26 2018-10-23 声奇股份公司 用于测试耳机设备的方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
DK180757B1 (en) 2022-02-24
US20210329394A1 (en) 2021-10-21
CN113543004A (zh) 2021-10-22
US11432088B2 (en) 2022-08-30
EP3902287A1 (en) 2021-10-27
DK202070238A1 (en) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2852132B1 (en) Measuring apparatus, measuring system, and measuring method
CN113543004B (zh) 用于电声模拟的方法和人体模型
EP2980547B1 (en) Vibration measurement device, measurement system, and measurement method
CN106878906B (zh) 用于骨导听力装置的测量设备
CN111065035B (zh) 一种骨传导耳机测试方法及测试系统
KR20160148057A (ko) 이형부, 인공 두부 및 이들을 이용한 측정 시스템 및 측정 방법
CN104080036B (zh) 用于测试和校准骨导振动器的测量装置
US20220277726A1 (en) Control apparatus, loudspeaker apparatus, and audio output method
JP4406698B2 (ja) スピーカの振動除去装置
Karaböce Force sensitivity determination of artificial mastoid used for audiometric bone-conduction measurements
CN118056410A (zh) 用于电声测试的耳朵模型单元和用于执行听力设备的电声测试的方法
RU94724U1 (ru) Контактный датчик вибраций
JP2024503876A (ja) インピーダンス装置、及び振動ユニットの振動に対する頭部の影響をシミュレートするシステム
CN115134732A (zh) 一种用于骨振测试的窄带通讯仿真乳突
Terefe Shock-test evaluation of the audiometric bone vibrator radioear B71
Martin Magnetic throat microphones of high sensitivity
Hardardottir Expected lifetime and short-term mechanical vulnerability of the bone conduction implant
JP2014171125A (ja) 測定システム及び測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant