Page 11 - 《应用声学》2023年第1期

第 42 卷 第 1 期 李枚锖等： 两扬声器虚拟声重放的双耳声压控制与定位性能 7

滤波器响应平均功率影响较小，仅在 75 、90 有一 3.2 实验结果与分析
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定影响，但明显增加了布置异侧虚拟源的滤波器响 数据反映受试者并未出现前后混乱错误。对每
应平均功率。例如，对于θ 1 = 0 、θ 2 = 60 非对称布 个目标角度的数据进行独立样本 t 检验，在显著水
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置，异侧 (θ S = −90 ) 虚拟源的滤波器响应平均功
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平α = 0.05的条件下检验实验结果。
率从对称布置的 −16.2 dB 增加到 −13.9 dB，增幅
图5为全频带粉红噪声信号的虚拟源定位实验
为2.3 dB。因而非对称布置主要是影响异侧虚拟源
的结果，图中给出了感知虚拟源平均方位角和标准
双耳声压的控制的代价。
差。图 5(a) 为第一组对称扬声器布置的定位实验
图4(c)是第三组扬声器布置的结果。缩窄两扬
结果，总体上看对称扬声器布置的定位结果几乎是
声器之间的张角明显增加侧向虚拟源双耳声压控
对称的。张角为 60 和 30 的两种扬声器布置，即
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制的代价，非对称布置主要是影响异侧虚拟源双
θ 1 = −30 、θ 2 = 30 和 θ 1 = −15 、θ 2 = 15 布
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耳声压的控制代价。例如，对于 θ 1 = 0 、θ 2 = 30 ◦
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置的定位结果相近。对 |θ S | 6 60 范围的平均感
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非对称布置，布置异侧 (θ S = −90 ) 虚拟源的滤波
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知虚拟源的方位角与目标方位角接近，可以得到
器响应平均功率却从对称布置的 −16.2 dB 增加到
较为理想的定位效果。对 75 6 |θ S | 6 90 的侧向
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−11.7 dB，增幅为4.5 dB。
目标虚拟源，平均感知虚拟源方向就在 ±60 左右
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3 虚拟源定位实验 (向前方漂移)，产生虚拟源定位错误。对张角为10 ◦
(立体声偶极，θ 1 = −5 、θ 2 = 5 ) 扬声器布置，其
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3.1 实验设计
|θ S | 6 45 范围的平均感知虚拟源的方位角与目标
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前面的分析表明，两扬声器虚拟声重放的实际 方位角接近，可以得到较为理想的定位效果。但在
定位性能是与双耳声压控制的代价有关。虚拟源定
侧向 60 6 |θ S | 6 90 范围，平均感知虚拟源方向就
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位实验的目的是证实上述结论。
在±45 左右(向前方漂移)。因而张角为10 的扬声
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实验信号包括全频带粉红噪声、1.5 kHz 低通
器布置更容易产生侧向定位错误。以上产生侧向定
滤波粉红噪声和 700 Hz 低通滤波粉红噪声，信号
位错误的规律是和 2.3 节对双耳声压控制代价的分
长度为 10 s，采样频率为 44.1 kHz。对前面 2.1 节所
析一致的，即定位错误是和双耳声压控制代价的增
述的 3 组扬声器布置进行实验。其中对全频带粉红
加相对应的。另外实验过程发现 10 张角的扬声器
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噪声，对 3 组中全部扬声器布置进行了实验。而为
布置的定位实验对于听者初始位置与扬声器位置
了简化实验，对 1.5 kHz 和 700 Hz 低通滤波粉红噪
的要求精度更高，稍微偏移会严重影响定位效果。
声，只对第一组的θ 1 = −30 、θ 2 = 30 和θ 1 = −5 、
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这和过去对立体声偶极重放的理论分析结论不同。
θ 2 = 5 扬声器布置、第二组的θ 1 = 0 、θ 2 = 60 扬
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图 5(b) 为第二组固定张角 (60 ) 非对称扬声器
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声器布置和第三组的 θ 1 = 0 、θ 2 = 30 扬声器布置
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布置的定位实验结果，为了比较，把相同张角对称扬
进行了实验。将单通路信号经过式 (7) 的滤波处理
声器布置的结果也重新画在图中。总体上来看，在
生成θ S = 0 、±15 、±30 、±45 、±60 、±75 、±90 ◦
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非对称布置同侧区域，平均感知虚拟源方向与对称
共13个目标方向信号，再馈给扬声器重放。
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实 验 在 混 响 时 间 为 0.15 s 的 听 声 室 内 进 布置的情况差别不大。在 θ 1 = 0 、θ 2 = 60 扬声器
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行。 本 底 噪 声 不 大 于 30 dB(A)。 实 验 使 用 布置，对θ S = 60 和θ S = 90 两个目标方向的虚拟
PhilipsMCI500H 扬声器，所有扬声器距离受试 源，平均感知方向比对称布置时更接近目标方向，因
者头中心 1.45 m。共 8 名受试者参加实验，年龄介 而虚拟源定位错误略为变小。但在非对称布置的异
于 22∼28 岁，且听力正常。实验开始前对受试者进 侧区域，平均感知虚拟源方向向前方漂移比对称布
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行适当的听声训练。实验中，鼓励受试者头尽量不 置时更明显，特别是目标虚拟源方向 θ S = 90 的侧
动，判断合成虚拟源方向，以口头报告的形式记录。 向，这时对应的标准差相对较大。进一步的统计t检
每种信号都会随机播放 3 次，因此每种信号共有 3 验也证实了这观察。这里的侧向定位错误的规律也
次 ×8 人 =24 个判断。最后对结果进行统一的分析 是和 2.3 节对双耳声压控制代价的分析一致的，即
处理。 定位错误是和双耳声压控制代价的增加相对应的。