WO2021117205A1 - 耳模型、性能評価方法、および性能評価システム - Google Patents

耳模型、性能評価方法、および性能評価システム Download PDF

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WO2021117205A1
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ear
ear model
type device
model
individual
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PCT/JP2019/048843
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隆行 荒川
良峻 伊藤
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ear model, a performance evaluation method, and a performance evaluation system, and more particularly to a personal authentication technique based on the personal characteristics of the shape of a human ear canal.
  • biometric authentication technology As personal authentication technology (called biometric authentication technology) based on the personal characteristics of the living body, for example, fingerprint authentication, vein authentication, face authentication, iris authentication, voice authentication, etc. are known.
  • biometric authentication technology based on the personal characteristics of the living body
  • otoacoustic authentication focuses on the personal characteristics of the internal structure of the human ear canal.
  • an inspection signal is input to the ear canal of an individual to be authenticated, and personal authentication is performed using a reverberant signal based on the reverberant sound from the ear canal.
  • An individual (certified person) who is the target of personal authentication wears a device (called an earphone type device or hearable device) having the shape of an earphone with a built-in speaker and microphone to the auricle.
  • the speaker of the earphone type device transmits an inspection signal (sound wave) into the ear canal of the person to be authenticated.
  • the microphone of the earphone type device collects the echo sound from the ear canal. Then, a reverberation signal based on the reverberation sound is transmitted from the earphone type device to the personal authentication device.
  • the personal authentication device executes personal authentication by collating the reverberation signal of one or more individuals registered in advance with the reverberation signal received from the earphone type device.
  • Otoacoustic authentication technology enables instant and stable personal authentication to be completed, and even when an individual is on the move or working, the individual can be instantly authenticated while wearing the earphone-type device (). Hands-free), and has the advantage of high confidentiality regarding the internal structure of the human ear canal.
  • Performance evaluation of earphone type devices is performed in the related otoacoustic emission authentication technology. Specifically, the same earphone-type device is attached to a plurality of subjects in order, the ear acoustic authentication is tested, and the false rejection rate (FRR), which is an index value of the performance of the earphone-type device, and false acceptance rate are accepted. Calculate the false acceptance rate (FAR).
  • FAR false rejection rate
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for easily and at low cost to evaluate the performance of an earphone type device used for otoacoustic authentication.
  • the ear model according to one aspect of the present invention includes a plurality of plate-shaped members provided with holes and an artificial eardrum member corresponding to an individual eardrum, and the holes provided in each of the plurality of plate-shaped members.
  • the plurality of plate-shaped members are laminated on the artificial eardrum member so as to simulate the external auditory canal of the individual.
  • the performance evaluation method is a method of evaluating the performance of an earphone-type device used for ear acoustic authentication using the ear model, from the earphone-type device to the external auditory canal of the individual.
  • An inspection signal is transmitted toward the portion of the ear model corresponding to, and the reverberant sound transmitted from the ear model after the inspection signal propagates in the ear model is collected by using the earphone type device.
  • the acoustic characteristics of the ear model are calculated from the reverberation signal based on the collected reverberation sound, and the performance of the earphone type device is evaluated based on the acoustic characteristics.
  • the performance evaluation system transmits an inspection signal from the ear model and the earphone type device toward the portion of the ear model corresponding to the external auditory canal of the individual, and the inspection signal is generated.
  • the acoustic characteristics of the ear model are calculated from the earphone-type device that collects the reverberant sound transmitted from the ear model after propagating in the ear model and the reverberant signal based on the collected reverberant sound, and the acoustic characteristics are calculated. It is provided with a calculation device that calculates an index value indicating the performance of the earphone type device based on the characteristics.
  • the earphone type device used for otoacoustic emission it is possible to evaluate the performance of the earphone type device used for otoacoustic emission easily and at low cost.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the performance evaluation system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the ear model provided with the performance evaluation system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the shape of the plate type member provided with the ear model which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic unit which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. This is an example of acoustic characteristic data generated by the acoustic characteristic storage unit of the arithmetic unit according to the first embodiment. It is a flowchart which shows the operation of the arithmetic unit which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a graph which shows the evaluation result (J value) of the performance of the earphone type device by the performance evaluation system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the ear model which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing of the ear model which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the hardware configuration of the arithmetic unit which concerns on one of Embodiments 1 to 3.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the performance evaluation system 1.
  • the performance evaluation system 1 includes an arithmetic unit 10, an ear model 20, and an earphone type device 30.
  • the performance evaluation system 1 is used to evaluate the performance of the earphone type device 30.
  • the arithmetic unit 10 reproduces the inspection signal and transmits the inspection signal from the earphone type device 30 to the ear model 20. Then, the arithmetic device 10 observes a reverberation signal based on the reverberation sound transmitted from the ear model 20 after the inspection signal propagates in the ear model 20, and is an index indicating the performance of the earphone type device 30 based on the reverberation signal. Calculate the value.
  • the arithmetic unit 10 calculates the J value as one index value indicating the performance of the earphone type device 30. The J value will be described in detail later.
  • the ear model 20 simulates the internal structure of an individual's ear canal. More specifically, the ear model 20 is provided with a hole, which at least simulates the internal structure of an individual's ear canal from the ear canal to the eardrum (hereinafter referred to as the ear canal) (hole in the ear model 20). Will be described later).
  • An auricle model is placed on the ear model 20.
  • the pinna model is made to match the shape of the earphone type device 30 (FIG. 1).
  • a pinna model is made by taking a mold of an individual pinna and pouring a fluid material such as silicone rubber into the mold.
  • the auricle of an individual may be scanned to generate 3D data of the auricle, and the auricle model may be produced by 3D printer technology based on the generated 3D data of the auricle.
  • the earphone type device 30 has at least a built-in speaker and a microphone. However, in FIG. 1, the speaker and the microphone built in the earphone type device 30 are schematically shown on the surface of the earphone type device 30.
  • the earphone type device 30 is attached so as to be embedded in a portion corresponding to the ear hole opening of the auricle model.
  • the earphone type device 30 is connected to the arithmetic unit 10 wirelessly or by wire.
  • the earphone type device 30 receives an instruction to transmit an inspection signal from the arithmetic unit 10.
  • the earphone-type device 30 transmits an inspection signal from the speaker built in the earphone-type device 30 toward the inside of the hole of the ear model 20 through the ear hole opening provided in the auricle model. Further, the earphone type device 30 collects the reverberant sound transmitted from the ear model 20 after the inspection signal propagates in the ear model 20 by the microphone.
  • the earphone type device 30 generates a reverberation signal based on the reverberation sound collected by the microphone, and transmits the reverberation signal to the arithmetic unit 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the ear model 20a, which is an example of the ear model 20 shown in FIG.
  • the ear model 20a according to the first embodiment includes at least a plurality of plate-shaped members 201 and one artificial eardrum member 202.
  • the illustration of the pinna model (sometimes referred to as artificial pinna) on the ear model 20a is omitted.
  • the plate type member 201 is made of, for example, acrylic.
  • the artificial eardrum member 202 is, for example, a film made of silicon or Teflon.
  • the upper surface of the ear model 20a shown in FIG. 2 corresponds to the surface on which the auricle model is arranged in FIG.
  • the hole of the plate-shaped member 201 located on the uppermost surface of the ear model 20a corresponds to the ear canal opening of an individual. From the upper surface of the ear model 20a (the surface in contact with the auricle model) to the artificial eardrum member 202, the holes provided in the centers of the plurality of plate-shaped members 201 are connected to form the internal structure of the ear canal of an individual. (Specifically, the ear canal) is simulated.
  • the plurality of plate-type members 201 are stacked and housed in a hollow cylinder. In the hollow cylinder, the upper plate-type member 201 is in close contact with the lower plate-type member 201 (or the artificial eardrum member 202) due to its own weight and the weight of the upper plate-type member 201.
  • FIG. 3 shows the shape of the plate type member 201 constituting the ear model 20a.
  • a hole that penetrates the plate-type member 201 in the thickness direction is provided at the center of the plate-type member 201.
  • the thickness of the plate type member 201 is, for example, 5 mm.
  • the size (R) of the hole diameter is variable, for example, from 5 mm to 20 mm.
  • the plate type member 201 is made of, for example, acrylic.
  • the material of the plate type member 201 is not particularly limited.
  • the acoustic properties of the ear canal depend on the length and thickness, but not on the complexity of the curvature of the ear canal.
  • the acoustic characteristics of the ear canal do not depend on the material and texture (hardness) of the inner wall of the ear canal. Therefore, even if the ear model 20a is made of a plate-shaped member 201 having a material and texture different from that of the human ear, or even if a plurality of plate-shaped members 201 are linearly arranged, the hole of the ear model 20a is formed. It has almost the same acoustic characteristics as an individual ear hole of the same length and thickness.
  • the plurality of plate-type members 201 are laminated in the order of arrangement according to the number (n) given in advance to each plate-type member 201.
  • the hole size (R) and the arrangement order (n) of the plurality of plate-shaped members 201 are determined based on the internal structure of the individual ear hole to be simulated by the ear model 20a.
  • the thickness and number of the plurality of plate-shaped members 201 constituting the ear model 20a correspond to the length from the external auditory canal opening to the eardrum of an individual (the internal structure of the hole of the ear model 20a is simulated).
  • the size of the hole diameter provided in each of the plurality of plate-shaped members 201 constituting the ear model 20a corresponds to the thickness of the ear canal of an individual (the internal structure of the hole of the ear model 20a is simulated). ..
  • Data on the internal structure of an individual's ear canal can be obtained, for example, by a CT (computed tomography) scan.
  • the parameters (R, n) of the ear model 20a may be obtained from the result of performing a CT scan on the subject.
  • the three-dimensional data of the external auditory canal of the subject may be displayed on the display, and the operator may be requested to input the parameters (R, n) of the ear model 20a.
  • the arithmetic unit 10 determines the parameters (R, n) by analyzing the result of performing the CT scan.
  • the performance evaluation system 1 can be applied to a communication device other than the earphone type device 30.
  • the performance evaluation system 1 evaluates the performance of the headphone type device that covers the auricle model instead of the earphone type device 30.
  • a speaker and a microphone may be provided in the earmuffs portion of the headphone type device.
  • the performance evaluation system 1 can also evaluate the performance of a telephone-type device in which a speaker and a microphone are provided in a portion corresponding to a handset, instead of the earphone-type device 30.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the arithmetic unit 10.
  • the arithmetic unit 10 includes an inspection signal reproduction unit 101, an echo signal observation unit 102, an acoustic characteristic calculation unit 103, an input unit 104, an acoustic characteristic storage unit 105, and an index value calculation unit 106. ..
  • the inspection signal reproduction unit 101 reproduces the inspection signal input to the ear model 20a.
  • the inspection signal input to the ear model 20a reverberates inside the hole of the ear model 20a, and the reverberant sound is output from the ear model 20a.
  • the data in which the inspection signal reproduced by the inspection signal reproduction unit 101 is encoded is stored in advance in a recording medium (not shown).
  • the inspection signal reproduction unit 101 acquires the data of the inspection signal stored in the recording medium and reproduces the inspection signal.
  • the method of determining the inspection signal is not particularly limited.
  • the test signal is experimentally determined based on the general thickness and length of the ear canals of multiple individuals so that the echo from each individual's ear canal is strong (or S / N is large). Will be done.
  • the reverberant sound shows a characteristic (called an acoustic characteristic of the ear model 20a) that depends on the internal structure of the hole of the ear model 20a.
  • the acoustic characteristics of the ear model 20a correspond to the acoustic characteristics of the individual ear hole simulated by the hole of the ear model 20a. Since the internal structure of an individual's ear canal has individuality, it is possible in principle to identify the individual based on the acoustic characteristics of the individual's ear canal.
  • the inspection signal reproduction unit 101 wirelessly or wiredly transmits the reproduced inspection signal to the earphone type device 30, and outputs the inspection signal from the speaker of the earphone type device 30.
  • the inspection signal is specifically an impulse wave.
  • the reverberation signal observation unit 102 observes the reverberation signal based on the reverberation sound from the ear model 20a by using the microphone of the earphone type device 30. More specifically, after the inspection signal propagates in the ear model 20a, a reverberant sound is output from the ear model 20a.
  • the microphone of the earphone type device 30 collects the reverberant sound output from the ear model 20a.
  • the earphone type device 30 generates a reverberation signal by converting the reverberation sound collected by the microphone into digital data.
  • the reverberation signal observation unit 102 requests the reverberation signal from the earphone type device 30.
  • the earphone type device 30 transmits a reverberation signal to the reverberation signal observation unit 102 wirelessly or by wire.
  • the reverberation signal observation unit 102 receives the reverberation signal from the earphone type device 30 wirelessly or by wire.
  • the reverberation signal observation unit 102 transmits the reverberation signal received from the earphone type device 30 to the acoustic characteristic calculation unit 103.
  • the acoustic characteristic calculation unit 103 receives the reverberation signal from the reverberation signal observation unit 102.
  • the acoustic characteristic calculation unit 103 calculates a transfer function as the acoustic characteristic of the ear model 20a from the received echo signal. That is, the transfer function is an example of acoustic characteristics.
  • a response function based on the response (reverberation signal) of the ear model 20a to the inspection signal is another example of acoustic characteristics.
  • the acoustic characteristic calculation unit 103 first extracts an impulse response from the echo signal.
  • the impulse response is a response (reverberation signal) of the ear model 20 to an inspection signal that is an impulse wave.
  • the acoustic characteristic calculation unit 103 calculates the transfer function by performing the Fourier transform or the Laplace transform of the impulse response.
  • the acoustic characteristic calculation unit 103 transmits the calculated transfer function data to the acoustic characteristic storage unit 105.
  • the input unit 104 has, as parameters of the ear model 20a, the size (R) of the diameter of the hole provided in the center of each plate type member 201 (FIG. 4), and the number of each plate type member 201, that is, the arrangement.
  • the information indicating the order (n) is acquired.
  • the input unit 104 tells the user the size (R) of the diameter of the hole provided in each of the plurality of plate-type members 201 by display, voice, or other means, and the plate-type members thereof. Requests input of the order of 201.
  • the input unit 104 acquires information indicating the parameters (R, n) of the ear model 20a by analyzing the user's input operation to the arithmetic unit 10.
  • the input unit 104 transmits information indicating the parameters (R, n) of the ear model 20a to the acoustic characteristic storage unit 105.
  • the acoustic characteristic storage unit 105 receives the transfer function data from the acoustic characteristic calculation unit 103. Further, the acoustic characteristic storage unit 105 receives information indicating the parameters (R, n) of the ear model 20a from the input unit 104. The acoustic characteristic storage unit 105 associates the transfer function data received from the acoustic characteristic calculation unit 103 with the information indicating the parameters (R, n) of the ear model 20a, and stores it as acoustic characteristic data in a recording medium (not shown). (The first flow ends here).
  • the arithmetic unit 10 reacquires the data of the acoustic characteristics by the procedure described above. By repeatedly acquiring the acoustic characteristic data in this way, how reproducible the earphone-type device 30 is with respect to attachment / detachment to / from the single ear model 20a, that is, how little variation the acoustic characteristic is. It is possible to evaluate whether or not the data of can be acquired.
  • the operator attaches the earphone type device 30 to a separate ear model (hereinafter, tentatively referred to as an ear model 20a) having a parameter (R, n) different from that of the ear model 20a.
  • the parameters (R, n) of the separate ear model 20a are different from the parameters (R, n) of the ear model 20a.
  • Arithmetic unit 10 in the above-described procedure, acquires a predetermined plurality of times of transfer functions (x i), and stores the parameters (R, n) of the set and the cord with the recording medium.
  • ear model ID: g 1 to G (> 1). Further, the ear model 20a to which the ear model ID: g is given may be described as "ear model 20a (ear model ID: g)".
  • FIG. 5 is an example of acoustic characteristic data stored in the recording medium by the acoustic characteristic storage unit 105.
  • the parameters (R, n) are the size of the hole diameter (R) of the plate-type member 201 and the number (n) of the plate-type member 201.
  • the acoustic characteristic storage unit 105 generates the acoustic characteristic data shown in FIG. 5 for each of the plurality of ear models 20a having different parameters (R, n).
  • the index value calculation unit 106 receives the acoustic characteristic data shown in FIG. 5 from the acoustic characteristic storage unit 105.
  • the index value calculation unit 106 calculates an index value indicating the performance of the earphone type device 30 by using the received acoustic characteristic data. Specifically, the index value calculation unit 106 calculates V B and V W , respectively, according to the following mathematical formulas.
  • mu g has one ear model 20a
  • Ear Model ID: g is the mean value of the output vector for.
  • T represents the transpose of the vector.
  • V B changes depending on how the earphone type device 30 is attached to the ear model 20a, and V B also depends on the characteristics, arrangement, volume, etc. of the speaker and microphone of the earphone type device 30. B changes. More earphone device 30, such as V B is increased, preferably in terms of the identification of the ear model 20a (and thus the identification of individuals).
  • V B is associated with the acceptance rate (FAR), which indicates the first performance of the earphone type device 30.
  • FAR acceptance rate
  • the V W shown in the equation (2) relates to a system in which one ear model 20a (ear model ID: g) and an earphone type device 30 are integrated.
  • the V W changes depending on how the earphone type device 30 is attached to the ear model 20a, and also depending on the characteristics, arrangement, volume, etc. of the speaker and microphone of the earphone type device 30. The variance changes.
  • V W is preferable in that the success rate (or non-authentication rate) of personal authentication can be made constant.
  • V W is associated with the false rejection rate (FRR), which indicates the second performance of the earphone-type device 30.
  • FRR false rejection rate
  • V B may be referred to as inter-model variance (sum)
  • V W may be referred to as self-model variance (sum).
  • the index value calculation unit 106 calculates the following J value using the inter-model variance V B and the self-model in-model variance V W.
  • the J value indicates the characteristics of this system when the earphone type device 30 and the ear model 20a are regarded as an integrated system. The larger the J value, the higher the accuracy with which the arithmetic unit 10 correctly identifies the ear model 20a.
  • the inter-model dispersion V B and the self-model intra-model dispersion V W are different.
  • an ear model 20a having a sufficient number of samples G an inter-model dispersion V B and an intra-model dispersion V W are required, and each ear model 20a has various attributes (for example, age, gender, etc.). If it corresponds to the individual ear canal of race, height, etc.), even if some ear models 20a are replaced by others, the inter-model dispersion V B and the self-model intra-model dispersion V W , It is thought that there will be no big difference. In that case, if the accuracy of identifying the ear model 20a (or an individual) in which the arithmetic unit 10 is located is high, it can be expected that the identification accuracy of the other ear model 20a (or another individual) is also high.
  • the inter-model dispersion V B and the self-model intra-model dispersion V W are measured, and the earphone type device 30 has a large number of ear models 20a. Whether or not it suits the purpose of identifying (or a large number of individuals) can be evaluated based on the magnitude of the following J value.
  • the J value is a function of frequency ⁇ .
  • the J value is called an evaluation function in Fisher's Linear Discriminant Analysis (LDA) (for example, Patent Document 3 and Non-Patent Document 1).
  • LDA Linear Discriminant Analysis
  • the larger the inter-model variance V B the larger the J value.
  • the smaller the variance V W in the self-model the larger the J value.
  • a large inter-model dispersion V B means that the accuracy of the identification function of the ear model 20a by the earphone type device 30 is high.
  • the fact that the dispersion V W in the self-model is small means that even if the same earphone type device 30 is repeatedly attached to and detached from the same ear model 20a, the variation in accuracy for successful otoacoustic authentication is small. Therefore, it can be said that the earphone type device 30 having a high J value has high performance.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the performance evaluation method.
  • the first variable g and the second variable i are set (S1, S10).
  • the first variable g indicates the ear model ID described above.
  • the second variable i is a flow ID for identifying a plurality of measurements.
  • the input unit 104 acquires the parameters (R, n) of the ear model 20a (ear model ID; g) (S101).
  • the input unit 104 transmits information indicating the acquired parameters (R, n) to the acoustic characteristic storage unit 105.
  • the inspection signal reproduction unit 101 reproduces an inspection signal to be input to the hole of the ear model 20a (S102).
  • the inspection signal reproduction unit 101 transmits the reproduced inspection signal to the earphone type device 30 (FIG. 1) wirelessly or by wire.
  • the inspection signal reproduction unit 101 transmits a reproduction signal from the speaker of the earphone type device 30.
  • the speaker built in the earphone type device 30 transmits an inspection signal toward the hole of the ear model 20a.
  • the microphone of the earphone type device 30 collects the echo sound from the ear model 20a.
  • the earphone type device 30 generates a reverberation signal by converting the collected reverberation sound into digital data. Then, the earphone type device 30 transmits a reverberation signal to the arithmetic unit 10 wirelessly or by wire.
  • the echo signal observation unit 102 of the arithmetic unit 10 observes the echo signal based on the echo sound from the ear model 20a (S103). Specifically, the reverberation signal observation unit 102 receives the reverberation signal generated from the reverberation sound wirelessly or by wire from the earphone type device 30.
  • the acoustic characteristic calculation unit 103 calculates the acoustic characteristic of the ear model 20a based on the received echo signal (S104). Specifically, the acoustic characteristic calculation unit 103 calculates a transfer function obtained by Fourier transforming or Laplace transforming the impulse response as the acoustic characteristic of the ear model 20a. Acoustic characteristics calculating unit 103, the data of the calculated transfer function (x i), and transmits the acoustic characteristic storage unit 105.
  • Acoustic characteristic storage unit 105 receives the data of the transfer function (x i). Further, the acoustic characteristic storage unit 105 receives the parameters (R, n) of the ear model 20a from the input unit 104. Acoustic characteristic storage unit 105, the data of the acoustic characteristics received from the acoustic characteristic calculation unit 103 (x i), in association with information indicating a parameter (R, n), as the acoustic characteristic data (Fig. 5), not shown It accumulates in a recording medium (S105).
  • the flow ID is added to the above-mentioned second variable (flow ID) i (S20).
  • the second variable i is ng or less (No in S30)
  • the flow returns to step S101.
  • the operator removes the earphone type device 30 from the ear model 20a and reattaches the same earphone type device 30 to the same ear model 20a.
  • the same ear model 20a means an ear model 20a having the same parameters (R, n), and therefore does not necessarily have to be one specific ear model 20a.
  • n g is expressed as "n_g”.
  • the operator removes the earphone type device 30 from the ear model 20a and attaches the earphone type device 30 to the separate ear model 20a having different parameters (R, n).
  • the flow returns to step S10.
  • the acoustic characteristic storage unit 105 transmits the acoustic characteristic data accumulated in the recording medium to the index value calculation unit 106.
  • the index value calculation unit 106 receives the acoustic characteristic data from the acoustic characteristic storage unit 105.
  • the index value calculation unit 106 uses the received acoustic characteristic data to calculate the J value, which is one index value indicating the performance of the earphone type device 30, according to the above-mentioned equation (3) (S106). This completes the flow of the performance evaluation method.
  • FIG. 7 shows the evaluation result of the performance of the earphone type device 30 by the arithmetic unit 10.
  • FIG. 7 shows an example of the J value, which is an index value calculated by the index value calculation unit 106.
  • FIG. 7 shows a graph of J values for the two earphone type devices 30 (A and B).
  • the earphone type device (B) has a larger J value in the frequency band of 10 kHz and its vicinity as compared with the earphone type device (A). That is, it can be said that the earphone-type device (B) has higher performance than the earphone-type device (A), at least in this frequency band.
  • the plurality of plate-type members 201 are provided with holes, and the artificial eardrum member 202 corresponds to the eardrum of an individual and is provided in each of the plurality of plate-type members 201.
  • the holes By connecting the holes, a plurality of plate-shaped members 201 are laminated on the artificial eardrum member 202 so as to simulate the ear canal of an individual.
  • the earphone-type device 30 is attached to the ear model 20a, and otoacoustic authentication is attempted in order to evaluate the performance of the earphone-type device 30.
  • the ear model 20a having various parameters (R, n) can be easily realized. Obtained in. Thereby, the performance of the earphone type device 30 used for otoacoustic emission can be evaluated easily and at low cost.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the ear model 20b, which is an example of the ear model 20 shown in FIG.
  • the ear model 20b according to the second embodiment further includes two pneumatic control units 203 in addition to the plurality of plate-type members 201 and one artificial eardrum member 202.
  • the illustration of the pinna model on the ear model 20b is omitted.
  • a plurality of plate-type members 201 are arranged on both the upper and lower sides of the artificial eardrum member 202.
  • the holes in the plurality of plate-shaped members 201 above the artificial eardrum member 202 simulate the ear canal of an individual.
  • the holes of the plurality of plate-type members 201 below the artificial eardrum member 202 simulate the middle ear cavity of an individual.
  • the air pressure control unit 203 controls the air pressure in the cavity formed in the ear model 20b.
  • the air pressure control unit 203 is an example of the air pressure control means.
  • the air pressure control unit 203 includes a valve inserted into the plate type member 201, a compressor that sends air into the cavity formed in the ear model 20b, and a pressure for measuring the air pressure in the cavity formed in the ear model 20b. It is equipped with a meter and piping for sending air.
  • One air pressure control unit 203 controls the air pressure in the space formed by the holes of the plurality of plate-type members 201 above the artificial eardrum member 202, that is, the space simulating the ear canal of an individual.
  • the other air pressure control unit 203 controls the air pressure in the space formed by the holes of the plurality of plate-type members 201 below the artificial eardrum member 202, that is, the space simulating the middle ear cavity of an individual.
  • the two air pressure control units 203 control so that the air pressure in the space simulating the ear canal of one individual is high (low) and the air pressure in the space simulating the middle ear cavity of one individual is low (high).
  • a low pressure in the highlands and the sky, or a high pressure in water can be reproduced in the ear model 20b.
  • the plurality of plate-type members 201 are provided with holes, and the artificial eardrum member 202 corresponds to the eardrum of an individual and is provided in each of the plurality of plate-type members 201.
  • the holes By connecting the holes, a plurality of plate-shaped members 201 are laminated on the artificial eardrum member 202 so as to simulate the ear canal of an individual.
  • the earphone-type device 30 is attached to the ear model 20b, and otoacoustic authentication is attempted in order to evaluate the performance of the earphone-type device 30.
  • the ear model 20b having various parameters (R, n) can be easily realized. Obtained in. Thereby, the performance of the earphone type device 30 used for otoacoustic emission can be evaluated easily and at low cost.
  • the air pressure control unit 203 controls the air pressure in the cavity formed in the ear model 20b. Thereby, the performance of the earphone type device 30 under various environments can be evaluated.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the ear model 20c, which is an example of the ear model 20 shown in FIG.
  • the ear model 20c according to the third embodiment further includes an artificial muscle member 204 in addition to the plurality of plate-shaped members 201 and one artificial eardrum member 202.
  • the illustration of the pinna model on the ear model 20c is omitted.
  • the artificial muscle member 204 corresponds to the muscle in the vocal tract of an individual.
  • the artificial muscle member 204 is a type of actuator that simulates the structure and properties of muscles in an individual's vocal tract.
  • the artificial muscle member 204 is made of a polymer such as a synthetic resin.
  • the artificial muscle member 204 may be formed of a shape memory alloy, hydrogel, or the like.
  • the artificial muscle member 204 responds to the vibration of air generated in the cavity in the ear model 20c. In other words, the artificial muscle member 204 converts the vibration of air into elastic energy. This makes it possible to reproduce the trembling of the vocal tract when sound is generated in the ear canal. Furthermore, the interaction between sound and vocal tract tremor can be reproduced.
  • a plurality of plate-type members 201 are arranged one above the other via the artificial eardrum member 202, similarly to the ear model 20b according to the second embodiment.
  • the holes in the plurality of plate-shaped members 201 above the artificial eardrum member 202 simulate the ear canal of an individual.
  • the holes in the plurality of plate-shaped members 201 below the artificial eardrum member 202 and above the artificial muscle member 204 simulate the middle ear cavity of an individual.
  • the holes of the plurality of plate-type members 201 below the artificial muscle member 204 simulate the vocal tract of an individual. That is, the ear model 20c simulates the internal structure from the external auditory canal (the part connected to the pinna) to the vocal tract in an individual's ear canal.
  • the plurality of plate-type members 201 are provided with holes, and the artificial eardrum member 202 corresponds to the eardrum of an individual and is provided in each of the plurality of plate-type members 201.
  • the holes By connecting the holes, a plurality of plate-shaped members 201 are laminated on the artificial eardrum member 202 so as to simulate the ear canal of an individual.
  • the earphone-type device 30 is attached to the ear model 20c, and otoacoustic authentication is attempted in order to evaluate the performance of the earphone-type device 30.
  • the ear model 20c having various parameters (R, n) can be easily realized. Obtained in. Thereby, the performance of the earphone type device 30 used for otoacoustic emission can be evaluated easily and at low cost.
  • the artificial muscle member 204 corresponds to the muscle in the vocal tract of one individual.
  • the vibration of the artificial muscle member 204 reproduces the trembling of an individual's vocal tract when sound is generated in the ear canal. Thereby, the performance of the earphone type device 30 can be evaluated more precisely.
  • Each component of the arithmetic unit 10 described in the first to third embodiments shows a block of functional units. Some or all of these components are realized by, for example, the information processing apparatus 900 as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the information processing apparatus 900.
  • the information processing apparatus 900 includes the following configuration as an example.
  • -CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • a storage device 905 that stores the program 904.
  • a drive device 907 that reads and writes the recording medium 906.
  • -Communication interface 908 that connects to the communication network 909 -I / O interface 910 for inputting / outputting data -Bus 911 connecting each component
  • Each component of the arithmetic unit 10 described in the first to third embodiments is realized by the CPU 901 reading and executing the program 904 that realizes these functions.
  • the program 904 that realizes the functions of each component is stored in, for example, a storage device 905 or ROM 902 in advance, and the CPU 901 loads the program 904 into the RAM 903 and executes the program 904 as needed.
  • the program 904 may be supplied to the CPU 901 via the communication network 909, or may be stored in the recording medium 906 in advance, and the drive device 907 may read the program and supply the program to the CPU 901.
  • the arithmetic unit 10 described in the above embodiment is realized as hardware. Therefore, it is possible to obtain the same effect as the effect described in the first to third embodiments.
  • Appendix 2 The ear model according to Appendix 1, wherein the thickness and the number of the plurality of plate-shaped members correspond to the length from the external auditory canal opening to the eardrum of the individual.
  • Appendix 3 The ear model according to Appendix 1 or 2, wherein the size of the diameter of the hole provided in each of the plurality of plate-shaped members corresponds to the thickness of the ear canal of the individual.
  • Addendum 1 to 3 further provided with an air pressure control means for controlling the air pressure in the cavity formed in the ear model by connecting the holes provided in each of the plurality of plate type members.
  • the ear model according to any one of the above.
  • An inspection signal is transmitted from the earphone type device toward the part of the ear model corresponding to the ear canal opening of the individual.
  • the echo sound transmitted from the ear model after the inspection signal propagates in the ear model is collected by using the earphone type device.
  • the acoustic characteristics of the ear model are calculated from the reverberant signal based on the collected reverberant sound.
  • a performance evaluation method including evaluating the performance of the earphone type device based on the acoustic characteristics.
  • Appendix 8 Repeatedly attaching and detaching the same earphone type device to the ear model, Each time the same earphone type device is attached to or detached from the ear model, the acoustic characteristics are calculated.
  • the parameter is at least one of the number of the plurality of plate-shaped members corresponding to the length from the ear canal of the individual to the eardrum and the diameter of the hole corresponding to the thickness of the ear canal of the individual.
  • Appendix 11 The ear model according to any one of Appendix 1 to 6 and the ear model.
  • An inspection signal is transmitted toward the part of the ear model corresponding to the external auditory canal of the individual, and after the inspection signal propagates in the ear model, a reverberation signal based on the reverberation sound transmitted from the ear model is observed.
  • Earphone type device and Performance evaluation including a calculation device that calculates the acoustic characteristics of the ear model from the echo signal based on the collected echoes and calculates an index value indicating the performance of the earphone type device based on the acoustic characteristics. system.
  • Performance evaluation system 20 (20a to 20c) Ear model 30 Earphone type device 201 Plate type member 202 Artificial eardrum member 203 Pneumatic control unit 204 Artificial muscle member

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Abstract

［課題］耳音響認証に使用するイヤホン型デバイスの性能を容易かつ低コストで評価する。 ［解決手段］複数のプレート型部材（２０１）には、穴が設けられており、人工鼓膜部材（２０２）は、一個人の鼓膜に対応し、複数のプレート型部材（２０１）の各々に設けられた穴が連結することで、前記一個人の外耳道を模擬するように、複数のプレート型部材（２０１）が人工鼓膜部材（２０２）の上に積層されている。

Description

耳模型、性能評価方法、および性能評価システム
　本発明は、耳模型、性能評価方法、および性能評価システムに関し、特に、人間の耳穴の形状の個人特性に基づいた個人認証技術に関する。
　生体が持つ個人特性に基づいた個人認証技術（生体認証技術と呼ぶ）として、例えば、指紋認証、静脈認証、顔認証、虹彩認証、そして音声認証などが知られている。個人認証技術のうち、特に、耳音響認証は、人間の耳穴の内部構造の個人特性に着目する。耳音響認証では、認証の対象である個人の耳穴に検査信号を入力し、耳穴からの反響音に基づく反響信号を用いて、個人認証を行う。
　個人認証の対象である個人（認証対象者）は、スピーカおよびマイクロフォンを内蔵したイヤホンの形状を有するデバイス（イヤホン型デバイスあるいはヒアラブルデバイスと呼ぶ）を耳介に装着する。イヤホン型デバイスのスピーカは、認証対象者の耳穴内へ向けて、検査信号（音波）を発信する。イヤホン型デバイスのマイクロフォンは、耳穴からの反響音を集音する。そして、反響音に基づく反響信号が、イヤホン型デバイスから個人認証装置へ送信される。個人認証装置は、予め登録された一または複数の個人の反響信号と、イヤホン型デバイスから受信した反響信号とを照合することによって、個人認証を実行する。
　耳音響認証技術は、瞬時かつ安定的に個人認証が完了すること、個人が移動中または作業中であっても、個人がイヤホン型デバイスを装着したまま、即時に個人認証を行うことができること（ハンズフリー）、また、人間の耳穴の内部構造に関する秘匿性が高いことといったメリットを有する。
国際公開第２０１７／０６９１１８号 国際公開第２０１３／１７２０３９号 特表２００５－５３５０１７号公報
「PATTERN RECOGNITION AND MACHINE LEARNING」（CHRISTOPHER M. BISHOP）　（Springer Science + Business Media, LLC）（2010/2/15）
　関連する耳音響認証技術において、イヤホン型デバイスの性能評価が行われる。具体的には、複数の被験者に同じイヤホン型デバイスを順番に装着させて、耳音響認証を試験し、イヤホン型デバイスの性能の指標値である本人拒否率（False Rejection Rate, FRR）および他人受入れ率（False Acceptance Rate, FAR）を算出する。しかしながら、イヤホン型デバイスの性能を正確に評価するために、被験者たちを長時間にわたって拘束する必要があるので、性能評価に係る手間が大きく、かつコストが高いという問題がある。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耳音響認証に使用するイヤホン型デバイスの性能を容易かつ低コストで評価するための技術を提供することにある。
　本発明の一態様に係わる耳模型は、穴を設けられた複数のプレート型部材と、一個人の鼓膜に対応する人工鼓膜部材とを備え、前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の外耳道を模擬するように、前記複数のプレート型部材が前記人工鼓膜部材の上に積層されている。
　本発明の一態様に係わる性能評価方法は、前記耳模型を用いて、耳音響認証に使用されるイヤホン型デバイスの性能を評価する方法であって、前記イヤホン型デバイスから、前記一個人の外耳道口に相当する前記耳模型の部位に向かって、検査信号を発信し、前記検査信号が前記耳模型内を伝播した後に前記耳模型から発信される反響音を、前記イヤホン型デバイスを用いて集音し、集音した前記反響音に基づく反響信号から、前記耳模型の音響特性を算出し、前記音響特性に基づいて、前記イヤホン型デバイスの性能を評価することを含む。
　本発明の一態様に係わる性能評価システムは、前記耳模型と、前記イヤホン型デバイスから、前記一個人の外耳道口に相当する前記耳模型の部位に向かって、検査信号を発信し、前記検査信号が前記耳模型内を伝播した後に前記耳模型から発信される反響音を集音するイヤホン型デバイスと、集音した前記反響音に基づく反響信号から、前記耳模型の音響特性を算出し、前記音響特性に基づいて、前記イヤホン型デバイスの性能を示す指標値を算出する演算装置とを備えている。
　本発明の一態様によれば、耳音響認証に使用するイヤホン型デバイスの性能を容易かつ低コストで評価することが可能になる。
実施形態１に係わる性能評価システムの構成を示す概略図である。 実施形態１に係わる性能評価システムが備えた耳模型の断面図である。 実施形態１に係わる耳模型が備えたプレート型部材の形状を示す図である。 実施形態１に係わる演算装置の構成を示すブロック図である。 実施形態１に係わる演算装置の音響特性蓄積部が生成する音響特性データの一例である。 実施形態１に係わる演算装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態１に係わる性能評価システムによるイヤホン型デバイスの性能の評価結果（Ｊ値）を示すグラフである。 実施形態２に係わる耳模型の断面図である。 実施形態３に係わる耳模型の断面図である。 実施形態１から３のいずれかに係わる演算装置のハードウェア構成を示す図である。
　〔実施形態１〕
　図１～図７を参照して、実施形態１について以下で説明する。
　（性能評価システム１）
　図１を参照して、本実施形態１に係わる性能評価システム１の構成を説明する。図１は、性能評価システム１の構成を示す概略図である。図１に示すように、性能評価システム１は、演算装置１０、耳模型２０、およびイヤホン型デバイス３０を備えている。性能評価システム１は、イヤホン型デバイス３０の性能を評価するために用いられる。
　演算装置１０は、検査信号を再生し、イヤホン型デバイス３０から耳模型２０へ、検査信号を発信させる。そして、演算装置１０は、検査信号が耳模型２０内を伝播した後に耳模型２０から発信される反響音に基づく反響信号を観測し、反響信号に基づいて、イヤホン型デバイス３０の性能を示す指標値を算出する。
　一般的に、イヤホン型デバイス３０の性能には、２つの要素が存在する。すなわち、本人拒否率（ＦＲＲ）、および、他人受入れ率（ＦＡＲ）である。イヤホン型デバイス３０の性能が高いとは、本人拒否率（ＦＲＲ）および他人受入れ率（ＦＡＲ）がどちらも低いことである。本実施形態１では、演算装置１０は、イヤホン型デバイス３０の性能を示す一つの指標値として、Ｊ値を算出する。Ｊ値に関しては、後に詳細を説明する。
　耳模型２０は、一個人の耳穴の内部構造を模擬する。より詳細には、耳模型２０には穴が設けられており、この穴は、一個人の耳穴における外耳道口から鼓膜までの内部構造（以下、外耳道と呼ぶ）を少なくとも模擬する（耳模型２０の穴については後述）。耳模型２０の上には、耳介模型が載置されている。耳介模型は、イヤホン型デバイス３０の形状と適合するように作製される（図１）。例えば、耳介模型は、個人の耳介の型を取り、その型に流体のシリコーンゴム等の材料を流し込むことによって作製される。あるいは、個人の耳介をスキャンして、耳介の３Ｄデータを生成し、生成した耳介の３Ｄデータに基づいて、３Ｄプリンタ技術によって、耳介模型を作製してもよい。
　イヤホン型デバイス３０は、スピーカおよびマイクロフォンを少なくとも内蔵している。ただし、図１では、模式的に、イヤホン型デバイス３０に内蔵されたスピーカおよびマイクロフォンを、イヤホン型デバイス３０の表面上に示している。イヤホン型デバイス３０は、耳介模型の耳穴口に相当する部分に埋め込むように装着される。イヤホン型デバイス３０は、無線または有線で、演算装置１０と接続されている。
　イヤホン型デバイス３０は、演算装置１０から検査信号を発信するように指示を受信する。イヤホン型デバイス３０は、イヤホン型デバイス３０に内蔵されたスピーカから、耳介模型に設けられた耳穴口を介し、耳模型２０の穴の内部に向けて、検査信号を発信する。また、イヤホン型デバイス３０は、検査信号が耳模型２０内を伝播した後に耳模型２０から発信される反響音を、マイクロフォンによって集音する。イヤホン型デバイス３０は、マイクロフォンによって集音した反響音に基づく反響信号を生成して、演算装置１０へ反響信号を送信する。
　（耳模型２０ａ）
　図２は、図１に示す耳模型２０の一例である耳模型２０ａの断面図である。図２に示すように、本実施形態１に係わる耳模型２０ａは、複数のプレート型部材２０１および１つの人工鼓膜部材２０２を少なくとも備えている。なお、図２では、耳模型２０ａ上にある耳介模型（人工耳介と呼ぶ場合もある）の図示を省略している。プレート型部材２０１は例えばアクリル製である。人工鼓膜部材２０２は例えばシリコンまたはテフロン製の膜である。
　図２に示す耳模型２０ａの上面は、図１において、耳介模型が配置されている面に相当する。耳模型２０ａの最上面に位置するプレート型部材２０１の穴は、一個人の外耳道口に相当する。耳模型２０ａの上面（耳介模型と接する面）から、人工鼓膜部材２０２までの間で、複数のプレート型部材２０１の中心にそれぞれ設けられた穴が連結することによって、一個人の耳穴の内部構造（具体的には外耳道）を模擬している。複数のプレート型部材２０１は、積み重なって、中空の筒の中に収容されている。中空の筒内において、上側のプレート型部材２０１は、自重およびより上側のプレート型部材２０１の重量によって、下側のプレート型部材２０１（または人工鼓膜部材２０２）と密着している。
　図３は、耳模型２０ａを構成するプレート型部材２０１の形状を示す。図３に示すように、プレート型部材２０１の中心には、プレート型部材２０１を厚み方向に貫通する穴が設けられている。プレート型部材２０１の厚みは、例えば５ｍｍである。穴の径の大きさ（Ｒ）は、例えば５ｍｍから２０ｍｍまでの間で可変である。プレート型部材２０１は、例えばアクリル製である。
　しかしながら、プレート型部材２０１の材料は特に限定されない。一般的に、耳穴の音響特性は、長さおよび太さに依存するが、耳穴の湾曲の複雑さには依存しない。また、耳穴の音響特性は、耳穴の内壁の材質や質感（硬さ）にも依存しない。したがって、耳模型２０ａは、人間の耳とは異なる材質や質感のプレート型部材２０１で形成されていても、また複数のプレート型部材２０１が直線的に並んでいても、耳模型２０ａの穴と長さおよび太さが等しい一個人の耳穴とほぼ同等の音響特性を備える。
　耳模型２０ａにおいて、複数のプレート型部材２０１は、それぞれのプレート型部材２０１に予め付与された番号（ｎ）にしたがう並び順で積層されている。複数のプレート型部材２０１の穴の大きさ（Ｒ）および並び順（ｎ）は、耳模型２０ａが模擬の対象とする個人の耳穴の内部構造に基づいて定められる。
　耳模型２０ａを構成する複数のプレート型部材２０１の厚みおよび枚数が、（耳模型２０ａの穴の内部構造が模擬している）一個人の外耳道口から鼓膜までの長さに対応する。
　耳模型２０ａを構成する複数のプレート型部材２０１の各々に設けられた穴の径の大きさが、（耳模型２０ａの穴の内部構造が模擬している）一個人の外耳道の太さに対応する。
　一個人の耳穴の内部構造に関するデータは、例えば、ＣＴ（computed tomography）スキャンによって得られる。この場合、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）は、被験者に対してＣＴスキャンを実行した結果から得られてもよい。
　一例では、被験者の外耳道の３次元データをディスプレイに表示して、作業者に対し耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）を入力することを要求してもよい。別の例では、演算装置１０が、ＣＴスキャンを実行した結果を解析することによって、パラメータ（Ｒ，ｎ）を決定する。
　（適用例）
　なお、性能評価システム１は、イヤホン型デバイス３０以外の通話デバイスにも適用可能である。例えば、性能評価システム１は、イヤホン型デバイス３０に代えて、耳介模型を覆ったヘッドホン型デバイスの性能を評価する。この場合、ヘッドホン型デバイスの耳当て部分に、スピーカおよびマイクロフォンが設けられてもよい。他の適用例では、性能評価システム１は、イヤホン型デバイス３０に代えて、受話器に相当する部分にスピーカおよびマイクロフォンを設けた電話機型デバイスの性能を評価することもできる。
　（演算装置１０）
　図４を参照して、本実施形態１に係わる演算装置１０の構成を説明する。図４は、演算装置１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、演算装置１０は、検査信号再生部１０１、反響信号観測部１０２、音響特性算出部１０３、入力部１０４、音響特性蓄積部１０５、および指標値算出部１０６を備えている。
　検査信号再生部１０１は、耳模型２０ａへ入力される検査信号を再生する。耳模型２０ａへ入力された検査信号は、耳模型２０ａの穴の内部で反響し、反響音が耳模型２０ａから出力される。検査信号再生部１０１が再生する検査信号を符号化したデータは、図示しない記録媒体にあらかじめ格納される。検査信号再生部１０１は、この記録媒体に格納された検査信号のデータを取得して、検査信号を再生する。検査信号の決め方は特に限定されない。例えば、検査信号は、複数の個人の耳穴の一般的な太さや長さに基づいて、いずれの個人の耳穴からの反響音も強く（あるいはＳ／Ｎが大きく）なるように、実験的に決定される。
　反響音は、耳模型２０ａの穴の内部構造に依存する特性（耳模型２０ａの音響特性と呼ぶ）を示す。耳模型２０ａの音響特性は、耳模型２０ａの穴が模擬する個人の耳穴の音響特性と対応する。個人の耳穴の内部構造は、個別性を持っているので、個人の耳穴の音響特性に基づいて、当該個人を識別することが原理的に可能である。
　検査信号再生部１０１は、再生した検査信号を、無線または有線で、イヤホン型デバイス３０へ送信し、イヤホン型デバイス３０のスピーカから検査信号を出力させる。検査信号は、具体的にはインパルス波である。
　反響信号観測部１０２は、イヤホン型デバイス３０のマイクロフォンを用いて、耳模型２０ａからの反響音に基づく反響信号を観測する。より詳細には、検査信号が耳模型２０ａ内を伝播した後に、耳模型２０ａから反響音が出力される。イヤホン型デバイス３０のマイクロフォンは、耳模型２０ａから出力された反響音を集音する。イヤホン型デバイス３０は、マイクロフォンが集音した反響音をデジタルデータに変換することによって、反響信号を生成する。
　反響信号観測部１０２は、イヤホン型デバイス３０に対し、反響信号を要求する。イヤホン型デバイス３０は、無線または有線で、反響信号を反響信号観測部１０２へ送信する。反響信号観測部１０２は、無線または有線で、イヤホン型デバイス３０から反響信号を受信する。反響信号観測部１０２は、イヤホン型デバイス３０から受信した反響信号を、音響特性算出部１０３へ送信する。
　音響特性算出部１０３は、反響信号観測部１０２から反響信号を受信する。音響特性算出部１０３は、受信した反響信号から、耳模型２０ａの音響特性として、伝達関数を算出する。すなわち、伝達関数は、音響特性の一例である。検査信号に対する耳模型２０ａの応答（反響信号）に基づく応答関数が、音響特性の他の例である。
　具体的には、音響特性算出部１０３は、まず、反響信号から、インパルス応答を抽出する。インパルス応答とは、インパルス波である検査信号に対する耳模型２０の応答（反響信号）である。音響特性算出部１０３は、インパルス応答をフーリエ変換またはラプラス変換することによって、伝達関数を算出する。音響特性算出部１０３は、算出した伝達関数のデータを、音響特性蓄積部１０５へ送信する。
　入力部１０４は、耳模型２０ａのパラメータとして、それぞれのプレート型部材２０１（図４）の中心に設けられた穴の径の大きさ（Ｒ）、および、それぞれのプレート型部材２０１の番号すなわち並び順（ｎ）を示す情報を取得する。例えば、入力部１０４は、ユーザに対し、表示、音声、またはその他の手段によって、複数のプレート型部材２０１の各々に設けられた穴の径の大きさ（Ｒ）、および、それらのプレート型部材２０１の並び順の入力を要求する。
　入力部１０４は、演算装置１０に対するユーザの入力操作を解析することによって、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）を示す情報を取得する。入力部１０４は、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）を示す情報を、音響特性蓄積部１０５へ送信する。
　音響特性蓄積部１０５は、音響特性算出部１０３から、伝達関数のデータを受信する。また音響特性蓄積部１０５は、入力部１０４から、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）を示す情報を受信する。音響特性蓄積部１０５は、音響特性算出部１０３から受信した伝達関数のデータを、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）を示す情報と紐付けて、音響特性データとして、図示しない記録媒体に蓄積する（ここで１回目のフローが終了）。
　その後、作業者が、耳模型２０ａからイヤホン型デバイス３０を外し、同じ耳模型２０ａに対し、同じイヤホン型デバイス３０を再び装着する（ここから２回目のフローが開始）。演算装置１０は、上述した手順で、音響特性のデータを再び取得する。このように、音響特性のデータを繰り返し取得することによって、イヤホン型デバイス３０が、単一の耳模型２０ａへの着脱に対してどれぐらい再現性があるか、すなわち、どれぐらいばらつきの少ない音響特性のデータを取得できるかを評価することができる。
　以下では、１回目のフローで取得された伝達関数と、２回目以降のフローで取得された伝達関数とを区別するため、フローＩＤ：ｉ（ｉ＝１，２，・・・）を導入する。演算装置１０は、ｉ回目のフローで得られた音響特性のデータ（ｘｉ）と、パラメータ（Ｒ，ｎ）とを紐付けて、記録媒体に格納する。以上の手順を、所定の複数回にわたって繰り返す。その後、音響特性蓄積部１０５は、記録媒体に蓄積していた音響特性データ（すなわち、伝達関数（ｘｉ）（ｉ＝１，２，・・・）およびパラメータ（Ｒ，ｎ））を、指標値算出部１０６へ送信する。ここまでは、単一の耳模型２０ａ（より詳細には、同一のパラメータを持つ耳模型２０ａ）を用いて、伝達関数（ｘｉ）（ｉ＝１，２，・・・）のデータを収集した。
　続いて、作業者は、先の耳模型２０ａとは異なるパラメータ（Ｒ，ｎ）を有する別個の耳模型（以下では、仮に耳模型２０ａと呼ぶ）に、イヤホン型デバイス３０を装着する。ここで、別個の耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）は、先の耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）と異なる。演算装置１０は、上述した手順で、所定の複数回分の伝達関数（ｘｉ）を取得し、パラメータ（Ｒ，ｎ）の集合と紐付けて記録媒体に格納する。
　以下では、互いに異なるパラメータ（Ｒ，ｎ）を有する複数の耳模型２０ａを、耳模型ＩＤ：ｇ＝１～Ｇ（＞１）によって区別する。また、耳模型ＩＤ：ｇを付与された耳模型２０ａを、「耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ）」と記載する場合がある。
　図５は、音響特性蓄積部１０５が記録媒体に格納する音響特性データの一例である。図５に示すように、音響特性データは、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）と、伝達関数（ｘｉ）（ｉ＝１，２，・・・）とを含む。前述したように、パラメータ（Ｒ，ｎ）は、プレート型部材２０１の穴の径の大きさ（Ｒ）、および、プレート型部材２０１の番号（ｎ）である。音響特性蓄積部１０５は、パラメータ（Ｒ，ｎ）が互いに異なる複数の耳模型２０ａについて、それぞれ、図５に示す音響特性データを生成する。
　指標値算出部１０６は、音響特性蓄積部１０５から、図５に示す音響特性データを受信する。指標値算出部１０６は、受信した音響特性データを用いて、イヤホン型デバイス３０の性能を示す指標値を算出する。具体的には、指標値算出部１０６は、以下の数式にしたがって、ＶＢおよびＶＷをそれぞれ算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　ここで、数式（２）において、太字のｙｉ（ｉ＝１，２，・・・）は、伝達関数（ｘｉ）（ｉ＝１，２，・・・）を有する耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ）とイヤホン型デバイス３０との系に対し、所定の入力があったときの出力を表すベクトル（出力ベクトルと呼ぶ）である。ｎｇ（ｇ＝１～Ｇ）は、１つの耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ）に関する計測回数である。μgは、１つの耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ）に関する出力ベクトルの平均値である。μは、全ての耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：１～Ｇ）に関するμg（ｇ＝１～Ｇ）の平均値である。Ｔはベクトルの転置を表す。また（２）式中の２つ目のシグマの「ｉ：＝ｇ」は、ｉが変数であり、ｇが固定であることを示す。
　（１）式に示すＶＢは、１つの耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ）と、イヤホン型デバイス３０とを一体としてみた系に関する出力ベクトルの平均値μｇ（ｇ＝１～Ｇ）の間の分散を、全ての耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：１～Ｇ）について総和したものである。耳模型２０ａに対して、イヤホン型デバイス３０がどのように取り付けられているかによって、ＶＢは変化するほか、イヤホン型デバイス３０のスピーカおよびマイクロフォンの特性、配置、および音量などに応じても、ＶＢは変化する。ＶＢが大きくなるようなイヤホン型デバイス３０ほど、耳模型２０ａの識別（ひいては個人の識別）の面で好ましい。ＶＢは、イヤホン型デバイス３０の第１の性能を示す他人受入れ率（ＦＡＲ）と関連している。
　（２）式に示すＶＷは、１つの耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ）と、イヤホン型デバイス３０とを一体としてみた系に関する。（２）式では、ｎｇ回のフローで得られた出力ベクトル（太字のｙｉ）（ｉ＝１，２，・・・，ｎｇ）の間の分散を求め、全ての耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ：ｇ＝１～Ｇ）について、この分散の総和を取ったものである。耳模型２０ａに対して、イヤホン型デバイス３０がどのように取り付けられているかによって、ＶＷは変化するほか、イヤホン型デバイス３０のスピーカおよびマイクロフォンの特性、配置、および音量などに応じても、この分散は変化する。ＶＷが小さくなるようなイヤホン型デバイス３０ほど、個人認証の成功率（または非認証率）を一定にできる点で好ましい。ＶＷは、イヤホン型デバイス３０の第２の性能を示す本人拒否率（ＦＲＲ）と関連している。以下では、ＶＢを模型間分散（の総和）、ＶＷを自模型内分散（の総和）と、それぞれ呼ぶ場合がある。
　指標値算出部１０６は、模型間分散ＶＢおよび自模型内分散ＶＷを用いて、以下のＪ値を計算する。Ｊ値は、イヤホン型デバイス３０と耳模型２０ａとが一体となった系とみなしたときに、この系の特性を示すものである。Ｊ値が大きいほど、演算装置１０が耳模型２０ａを正しく識別する精度が高くなる。
　厳密に言えば、イヤホン型デバイス３０と耳模型２０ａ（あるいは個人）との組み合わせが異なれば、模型間分散ＶＢおよび自模型内分散ＶＷは異なる。しかしながら、十分なサンプル数Ｇの耳模型２０ａについて、模型間分散ＶＢおよび自模型内分散ＶＷが求められており、かつ、個々の耳模型２０ａが、多様な属性（例えば、年齢、性別、人種、身長など）の個人の耳穴と対応しているならば、仮に、いくつかの耳模型２０ａが別のものに置き換わったとしても、模型間分散ＶＢおよび自模型内分散ＶＷには、それほど大きな差は生じないと考えられる。その場合、演算装置１０がある耳模型２０ａ（あるいはある個人）を識別する精度が高いならば、他の耳模型２０ａ（あるいは他の個人）の識別精度も高いことを期待できる。
　したがって、イヤホン型デバイス３０といくつかの耳模型２０ａ（あるいは何人かの個人）の組み合わせについて、模型間分散ＶＢおよび自模型内分散ＶＷを計測し、イヤホン型デバイス３０が多数の耳模型２０ａ（あるいは多数の個人）を識別する目的に合っているかどうかを、以下のＪ値の大小に基づいて評価することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　Ｊ値は周波数ωの関数である。Ｊ値は、フィッシャーの線形判別分析法（Fisher's Linear Discriminative Analysis：LDA）では評価関数と呼ばれる（例えば特許文献３、非特許文献１）。（３）式によれば、模型間分散ＶＢが大きいほど、Ｊ値は大きくなる。また、自模型内分散ＶＷが小さいほど、Ｊ値は大きくなる。模型間分散ＶＢが大きいことは、イヤホン型デバイス３０による耳模型２０ａの識別機能の精度が高いことを意味する。また、自模型内分散ＶＷが小さいことは、同じ耳模型２０ａに対して、同じイヤホン型デバイス３０の着脱を繰り返しても、耳音響認証が成功する精度の変動が小さいことを意味する。したがって、Ｊ値が高いイヤホン型デバイス３０は、その性能が高いといえる。
　（性能評価方法）
　図６を参照して、本実施形態１に係わる性能評価システム１の演算装置１０が実行する性能評価方法について説明する。図６は、性能評価方法の流れを示すフローチャートである。
　図６に示すように、性能評価方法では、まず、第１の変数ｇおよび第２の変数ｉが設定される（Ｓ１、Ｓ１０）。第１の変数ｇは、上述した耳模型ＩＤを示す。第２の変数ｉは、複数回の計測を識別するためのフローＩＤである。
　入力部１０４は、耳模型２０ａ（耳模型ＩＤ；ｇ）のパラメータ（Ｒ，ｎ）を取得する（Ｓ１０１）。入力部１０４は、取得したパラメータ（Ｒ，ｎ）を示す情報を、音響特性蓄積部１０５へ送信する。
　検査信号再生部１０１は、耳模型２０ａの穴に入力するための検査信号を再生する（Ｓ１０２）。
　検査信号再生部１０１は、再生した検査信号を、無線または有線で、イヤホン型デバイス３０（図１）へ送信する。検査信号再生部１０１は、イヤホン型デバイス３０のスピーカから、再生信号を発信させる。イヤホン型デバイス３０に内蔵されたスピーカは、耳模型２０ａの穴に向けて、検査信号を発信する。
　イヤホン型デバイス３０のマイクロフォンが、耳模型２０ａからの反響音を集音する。イヤホン型デバイス３０は、集音した反響音をデジタルデータに変換することによって、反響信号を生成する。そして、イヤホン型デバイス３０は、無線または有線で、演算装置１０へ反響信号を送信する。
　図６に戻って、演算装置１０の反響信号観測部１０２は、耳模型２０ａからの反響音に基づく反響信号を観測する（Ｓ１０３）。具体的には、反響信号観測部１０２は、イヤホン型デバイス３０から、無線または有線で、反響音から生成された反響信号を受信する。
　音響特性算出部１０３は、受信した反響信号に基づいて、耳模型２０ａの音響特性を算出する（Ｓ１０４）。具体的には、音響特性算出部１０３は、耳模型２０ａの音響特性として、インパルス応答をフーリエ変換またはラプラス変換した伝達関数を算出する。音響特性算出部１０３は、算出した伝達関数（ｘｉ）のデータを、音響特性蓄積部１０５に送信する。
　音響特性蓄積部１０５は、音響特性算出部１０３から、伝達関数（ｘｉ）のデータを受信する。また音響特性蓄積部１０５は、入力部１０４から、耳模型２０ａのパラメータ（Ｒ，ｎ）を受信する。音響特性蓄積部１０５は、音響特性算出部１０３から受信した音響特性のデータ（ｘｉ）を、パラメータ（Ｒ，ｎ）を示す情報と紐付けて、音響特性データ（図５）として、図示しない記録媒体に蓄積する（Ｓ１０５）。
　その後、上述した第２の変数（フローＩＤ）ｉに１を加算する（Ｓ２０）。第２の変数ｉがｎｇ以下である場合（Ｓ３０でＮｏ）、フローは、ステップＳ１０１へ戻る。このとき、作業者は、耳模型２０ａからイヤホン型デバイス３０を外し、同じ耳模型２０ａに対し、同じイヤホン型デバイス３０を再び装着する。ここで同じ耳模型２０ａとは、同じパラメータ（Ｒ，ｎ）を有する耳模型２０ａを意味するので、必ずしも特定の１つの耳模型２０ａではなくてもよい。
　第２の変数ｉがｎｇを上回った場合（Ｓ３０でＹｅｓ）、第１の変数ｇ（耳模型ＩＤ）に１を加算する（Ｓ２）。この場合、フローはステップＳ３へ進む。なお、図６では、「ｎｇ」が「ｎ＿ｇ」と表記されている。このとき、作業者は、耳模型２０ａからイヤホン型デバイス３０を外し、異なるパラメータ（Ｒ，ｎ）を有する別個の耳模型２０ａに対し、イヤホン型デバイス３０を装着する。
　第１の変数ｇがＧを上回らない場合（Ｓ３でＮｏ）、フローは、ステップＳ１０へ戻る。第１の変数ｇがＧを上回る場合（Ｓ３でＹｅｓ）、音響特性蓄積部１０５は、記録媒体に蓄積した音響特性データを、指標値算出部１０６へ送信する。
　指標値算出部１０６は、音響特性蓄積部１０５から、音響特性データを受信する。指標値算出部１０６は、受信した音響特性データを用いて、上述した（３）式にしたがって、イヤホン型デバイス３０の性能を示す一つの指標値であるＪ値を算出する（Ｓ１０６）。以上で、性能評価方法のフローは終了する。
　（イヤホン型デバイス３０の性能の評価結果）
　図７は、演算装置１０によるイヤホン型デバイス３０の性能の評価結果を示す。図７は、指標値算出部１０６が算出する指標値であるＪ値の一例を示す。図７には、２つのイヤホン型デバイス３０（ＡおよびＢ）についてのＪ値のグラフが示されている。図７によれば、イヤホン型デバイス（Ｂ）は、イヤホン型デバイス（Ａ）と比較して、１０ｋＨｚおよびその近傍の周波数帯において、Ｊ値が大きい。すなわち、イヤホン型デバイス（Ｂ）は、少なくともこの周波数帯では、イヤホン型デバイス（Ａ）よりも性能が高いといえる。なお、極低周波数帯（０ｋＨｚ近傍）において、イヤホン型デバイス（Ａ）のＪ値と、イヤホン型デバイス（Ｂ）のＪ値との間の差が大きい理由は、通常のスピーカは、人間が不可聴である極低周波数帯における出力が小さいため、反響音が弱く、また、弱い反響音に対するノイズの影響が相対的に大きいからである。
　（本実施形態の効果）
　本実施形態の構成によれば、複数のプレート型部材２０１には、穴が設けられており、人工鼓膜部材２０２は、一個人の鼓膜に対応し、複数のプレート型部材２０１の各々に設けられた穴が連結することで、一個人の外耳道を模擬するように、複数のプレート型部材２０１が人工鼓膜部材２０２の上に積層されている。イヤホン型デバイス３０が、耳模型２０ａに装着されて、イヤホン型デバイス３０の性能を評価するために、耳音響認証が試行される。複数のプレート型部材２０１に設けられている穴の径の大きさ、および、複数のプレート型部材２０１の並び順を変更することにより、様々なパラメータ（Ｒ，ｎ）を持つ耳模型２０ａを容易に得られる。これにより、耳音響認証に使用するイヤホン型デバイス３０の性能を容易かつ低コストで評価することができる。
　〔実施形態２〕
　図８を参照して、実施形態２について説明する。
　（耳模型２０ｂ）
　図８は、図１に示す耳模型２０の一例である耳模型２０ｂの断面図である。図８に示すように、本実施形態２に係わる耳模型２０ｂは、複数のプレート型部材２０１および１つの人工鼓膜部材２０２に加えて、２つの空気圧制御部２０３をさらに備えている。なお、図８では、耳模型２０ｂ上にある耳介模型の図示を省略している。
　図８に示すように、耳模型２０ｂでは、複数のプレート型部材２０１が、人工鼓膜部材２０２を挟んで、上下の両側に配置されている。人工鼓膜部材２０２よりも上側にある複数のプレート型部材２０１の穴は、一個人の外耳道を模擬する。一方、人工鼓膜部材２０２よりも下側にある複数のプレート型部材２０１の穴は、一個人の中耳腔を模擬する。
　空気圧制御部２０３は、耳模型２０ｂ内に形成される空洞内の空気圧を制御する。空気圧制御部２０３は、空気圧制御手段の一例である。例えば、空気圧制御部２０３は、プレート型部材２０１に挿入されるバルブ、耳模型２０ｂ内に形成される空洞内へ空気を送り込むコンプレッサ、耳模型２０ｂ内に形成される空洞内の空気圧を計測する圧力計、および空気を送出するための配管を備えている。
　１つの空気圧制御部２０３は、人工鼓膜部材２０２よりも上側にある複数のプレート型部材２０１の穴が形成する空間、すなわち一個人の外耳道を模擬する空間内の空気圧を制御する。もう一つの空気圧制御部２０３は、人工鼓膜部材２０２よりも下側にある複数のプレート型部材２０１の穴が形成する空間、すなわち一個人の中耳腔を模擬する空間内の空気圧を制御する。例えば、２つの空気圧制御部２０３は、一個人の外耳道を模擬する空間内の空気圧が高く（低く）、一個人の中耳腔を模擬する空間内の空気圧が低く（高く）なるように制御する。これにより、例えば高地や上空における低気圧、あるいは、水中における高気圧を耳模型２０ｂ内において再現することができる。
　（本実施形態の効果）
　本実施形態の構成によれば、複数のプレート型部材２０１には、穴が設けられており、人工鼓膜部材２０２は、一個人の鼓膜に対応し、複数のプレート型部材２０１の各々に設けられた穴が連結することで、一個人の外耳道を模擬するように、複数のプレート型部材２０１が人工鼓膜部材２０２の上に積層されている。イヤホン型デバイス３０が、耳模型２０ｂに装着されて、イヤホン型デバイス３０の性能を評価するために、耳音響認証が試行される。複数のプレート型部材２０１に設けられている穴の径の大きさ、および、複数のプレート型部材２０１の並び順を変更することにより、様々なパラメータ（Ｒ，ｎ）を持つ耳模型２０ｂを容易に得られる。これにより、耳音響認証に使用するイヤホン型デバイス３０の性能を容易かつ低コストで評価することができる。
　さらに、本実施形態の構成によれば、空気圧制御部２０３によって、耳模型２０ｂ内に形成される空洞内の空気圧が制御される。これにより、様々な環境下におけるイヤホン型デバイス３０の性能を評価することができる。
　〔実施形態３〕
　図９を参照して、実施形態３について説明する。
　（耳模型２０ｃ）
　図９は、図１に示す耳模型２０の一例である耳模型２０ｃの断面図である。図９に示すように、本実施形態３に係わる耳模型２０ｃは、複数のプレート型部材２０１および１つの人工鼓膜部材２０２に加えて、人工筋肉部材２０４をさらに備えている。なお、図９では、耳模型２０ｃ上にある耳介模型の図示を省略している。
　人工筋肉部材２０４は、一個人の声道内の筋肉に対応する。人工筋肉部材２０４は、一個人の声道内の筋肉の構造及び性質を模擬するアクチュエータの一種である。人工筋肉部材２０４は、例えば、合成樹脂などの高分子で形成される。あるいは、人工筋肉部材２０４は、形状記憶合金またはヒドロゲルなどによって形成されてもよい。
　人工筋肉部材２０４は、耳模型２０ｃ内の空洞で生じる空気の振動に応答する。換言すれば、人工筋肉部材２０４は、空気の振動を弾性エネルギーに変換する。これにより、耳穴内で音響が発生した際の声道の震えを再現できる。さらに、音響と声道の震えの相互作用を再現できる。
　本実施形態３に係わる耳模型２０ｃでは、前記実施形態２に係わる耳模型２０ｂと同様に、複数のプレート型部材２０１が、人工鼓膜部材２０２を介して、上下に配置されている。人工鼓膜部材２０２よりも上側にある複数のプレート型部材２０１の穴は、一個人の外耳道を模擬する。人工鼓膜部材２０２よりも下側で、かつ人工筋肉部材２０４よりも上側にある複数のプレート型部材２０１の穴は、一個人の中耳腔を模擬する。
　また、人工筋肉部材２０４よりも下側にある複数のプレート型部材２０１の穴は、一個人の声道を模擬する。すなわち、耳模型２０ｃは、一個人の耳穴における外耳道口（耳介と接続する部分）から声道までの内部構造を模擬する。
　（本実施形態の効果）
　本実施形態の構成によれば、複数のプレート型部材２０１には、穴が設けられており、人工鼓膜部材２０２は、一個人の鼓膜に対応し、複数のプレート型部材２０１の各々に設けられた穴が連結することで、一個人の外耳道を模擬するように、複数のプレート型部材２０１が人工鼓膜部材２０２の上に積層されている。イヤホン型デバイス３０が、耳模型２０ｃに装着されて、イヤホン型デバイス３０の性能を評価するために、耳音響認証が試行される。複数のプレート型部材２０１に設けられている穴の径の大きさ、および、複数のプレート型部材２０１の並び順を変更することにより、様々なパラメータ（Ｒ，ｎ）を持つ耳模型２０ｃを容易に得られる。これにより、耳音響認証に使用するイヤホン型デバイス３０の性能を容易かつ低コストで評価することができる。
　さらに、本実施形態の構成によれば、人工筋肉部材２０４は、一個人の声道内の筋肉に対応する。人工筋肉部材２０４の振動は、耳穴内で音響が発生した際の一個人の声道の震えを再現する。これにより、イヤホン型デバイス３０の性能をより精密に評価することができる。
　〔ハードウェア構成〕
　前記実施形態１～３で説明した演算装置１０の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。これらの構成要素の一部又は全部は、例えば図１０に示すような情報処理装置９００により実現される。図１０は、情報処理装置９００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　図１０に示すように、情報処理装置９００は、一例として、以下のような構成を含む。
　　・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）９０１
　　・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０２
　　・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０３
　　・ＲＡＭ９０３にロードされるプログラム９０４
　　・プログラム９０４を格納する記憶装置９０５
　　・記録媒体９０６の読み書きを行うドライブ装置９０７
　　・通信ネットワーク９０９と接続する通信インタフェース９０８
　　・データの入出力を行う入出力インタフェース９１０
　　・各構成要素を接続するバス９１１
　前記実施形態１～３で説明した演算装置１０の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム９０４をＣＰＵ９０１が読み込んで実行することで実現される。各構成要素の機能を実現するプログラム９０４は、例えば、予め記憶装置９０５やＲＯＭ９０２に格納されており、必要に応じてＣＰＵ９０１がＲＡＭ９０３にロードして実行される。なお、プログラム９０４は、通信ネットワーク９０９を介してＣＰＵ９０１に供給されてもよいし、予め記録媒体９０６に格納されており、ドライブ装置９０７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ９０１に供給してもよい。
　（本実施形態の効果）
　本実施形態の構成によれば、前記実施形態において説明した演算装置１０が、ハードウェアとして実現される。したがって、前記実施形態１～３において説明した効果と同様の効果を奏することができる。
　以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されるものではない。実施形態（及び実施例）の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　（付記）
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　　（付記１）
　穴を設けられた複数のプレート型部材と、
　一個人の鼓膜に対応する人工鼓膜部材とを備え、
　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の外耳道を模擬するように、前記複数のプレート型部材が前記人工鼓膜部材の上に積層された
　耳模型。
　　（付記２）
　前記複数のプレート型部材の厚みおよび枚数が、前記一個人の外耳道口から鼓膜までの長さに対応する
　ことを特徴とする付記１に記載の耳模型。
　　（付記３）
　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴の径の大きさが、前記一個人の外耳道の太さに対応する
　ことを特徴とする付記１または２に記載の耳模型。
　　（付記４）
　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することによって前記耳模型内に形成される空洞内の空気圧を制御する空気圧制御手段をさらに備えた
　ことを特徴とする付記１から３のいずれか１項に記載の耳模型。
　　（付記５）
　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の外耳道および中耳腔をそれぞれ模擬するように、前記複数のプレート型部材が前記人工鼓膜部材を挟んで両側にそれぞれ積層された
　ことを特徴とする付記１から４のいずれか１項に記載の耳模型。
　　（付記６）
　前記一個人の声道内の筋肉に対応する人工筋肉部材をさらに備え、
　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の声道を模擬するように、前記人工筋肉部材と前記人工鼓膜部材との間において、前記複数のプレート型部材が積層された
　ことを特徴とする付記１から５のいずれか１項に記載の耳模型。
　　（付記７）
　付記１から６のいずれか１項に記載の耳模型を用いて、耳音響認証に使用されるイヤホン型デバイスの性能を評価する方法であって、
　前記イヤホン型デバイスから、前記一個人の外耳道口に相当する前記耳模型の部位に向かって、検査信号を発信し、
　前記検査信号が前記耳模型内を伝播した後に前記耳模型から発信される反響音を、前記イヤホン型デバイスを用いて集音し、
　集音した前記反響音に基づく反響信号から、前記耳模型の音響特性を算出し、
　前記音響特性に基づいて、前記イヤホン型デバイスの性能を評価する
　ことを含む性能評価方法。
　　（付記８）
　前記耳模型に対し、同一のイヤホン型デバイスを着脱することを繰り返し、
　前記耳模型に対し、前記同一のイヤホン型デバイスを着脱するごとに、前記音響特性を算出し、
　繰り返し算出された前記音響特性の分散に基づいて、前記同一のイヤホン型デバイスの第１の性能を評価する
　ことを特徴とする付記７に記載の性能評価方法。
　　（付記９）
　形状の異なる複数の耳模型に関して、前記音響特性をそれぞれ算出し、
　前記複数の耳模型のそれぞれの形状を表すパラメータと、前記複数の耳模型のそれぞれの音響特性とを紐付けた音響特性データを蓄積し、
　前記複数の耳模型の間における前記音響特性の分散に基づいて、前記イヤホン型デバイスの第２の性能を評価する
　ことを特徴とする付記７または８に記載の性能評価方法。
　　（付記１０）
　前記パラメータは、前記一個人の外耳道口から鼓膜までの長さに対応する前記複数のプレート型部材の枚数、および、前記一個人の外耳道の太さに対応する前記穴の径の大きさのうち、少なくともいずれか一方である
　ことを特徴とする付記９に記載の性能評価方法。
　　（付記１１）
　付記１から６のいずれか１項に記載の耳模型と、
　前記一個人の外耳道口に相当する前記耳模型の部位に向かって、検査信号を発信し、前記検査信号が前記耳模型内を伝播した後に前記耳模型から発信される反響音に基づく反響信号を観測するイヤホン型デバイスと、
　集音した前記反響音に基づく反響信号から、前記耳模型の音響特性を算出し、前記音響特性に基づいて、前記イヤホン型デバイスの性能を示す指標値を算出する演算装置と
　を備えた性能評価システム。
　　　１　性能評価システム
　　２０（２０ａ～２０ｃ）　耳模型
　　３０　イヤホン型デバイス
　２０１　プレート型部材
　２０２　人工鼓膜部材
　２０３　空気圧制御部
　２０４　人工筋肉部材

Claims (11)

  1. 　穴を設けられた複数のプレート型部材と、
    　一個人の鼓膜に対応する人工鼓膜部材とを備え、
    　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の外耳道を模擬するように、前記複数のプレート型部材が前記人工鼓膜部材の上に積層された
    　耳模型。
  2. 　前記複数のプレート型部材の厚みおよび枚数が、前記一個人の外耳道口から鼓膜までの長さに対応する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の耳模型。
  3. 　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴の径の大きさが、前記一個人の外耳道の太さに対応する
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の耳模型。
  4. 　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することによって前記耳模型内に形成される空洞内の空気圧を制御する空気圧制御手段をさらに備えた
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の耳模型。
  5. 　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の外耳道および中耳腔をそれぞれ模擬するように、前記複数のプレート型部材が前記人工鼓膜部材を挟んで両側にそれぞれ積層された
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の耳模型。
  6. 　前記一個人の声道内の筋肉に対応する人工筋肉部材をさらに備え、
    　前記複数のプレート型部材の各々に設けられた前記穴が連結することで、前記一個人の声道を模擬するように、前記人工筋肉部材と前記人工鼓膜部材との間において、前記複数のプレート型部材が積層された
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の耳模型。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の耳模型を用いて、耳音響認証に使用されるイヤホン型デバイスの性能を評価する方法であって、
    　前記イヤホン型デバイスから、前記一個人の外耳道口に相当する前記耳模型の部位に向かって、検査信号を発信し、
    　前記検査信号が前記耳模型内を伝播した後に前記耳模型から発信される反響音を、前記イヤホン型デバイスを用いて集音し、
    　集音した前記反響音に基づく反響信号から、前記耳模型の音響特性を算出し、
    　前記音響特性に基づいて、前記イヤホン型デバイスの性能を評価する
    　ことを含む性能評価方法。
  8. 　前記耳模型に対し、同一のイヤホン型デバイスを着脱することを繰り返し、
    　前記耳模型に対し、前記同一のイヤホン型デバイスを着脱するごとに、前記音響特性を算出し、
    　繰り返し算出された前記音響特性の分散に基づいて、前記同一のイヤホン型デバイスの第１の性能を評価する
    　ことを特徴とする請求項７に記載の性能評価方法。
  9. 　形状の異なる複数の耳模型に関して、前記音響特性をそれぞれ算出し、
    　前記複数の耳模型のそれぞれの形状を表すパラメータと、前記複数の耳模型のそれぞれの音響特性とを紐付けた音響特性データを蓄積し、
    　前記複数の耳模型の間における前記音響特性の分散に基づいて、前記イヤホン型デバイスの第２の性能を評価する
    　ことを特徴とする請求項７または８に記載の性能評価方法。
  10. 　前記パラメータは、前記一個人の外耳道口から鼓膜までの長さに対応する前記複数のプレート型部材の枚数、および、前記一個人の外耳道の太さに対応する前記穴の径の大きさのうち、少なくともいずれか一方である
    　ことを特徴とする請求項９に記載の性能評価方法。
  11. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の耳模型と、
    　前記一個人の外耳道口に相当する前記耳模型の部位に向かって、検査信号を発信し、前記検査信号が前記耳模型内を伝播した後に前記耳模型から発信される反響音を集音するイヤホン型デバイスと、
    　集音した前記反響音に基づく反響信号から、前記耳模型の音響特性を算出し、前記音響特性に基づいて、前記イヤホン型デバイスの性能を示す指標値を算出する演算装置と
    　を備えた性能評価システム。
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