Page 74 - 《应用声学》2023年第1期

70
步骤 2：计算 X w (k) 的能量谱 E(k)，并将 E(k)
通过 Mel 频率滤波器组得到 S(k)，相当于 E(k) 与
Mel 频率滤波器组的频域响应 H m (k) 相乘，并通过
式 (12) 将实际线性频率尺度转换为 Mel 频率尺度，
即Mel频谱为
S(k) = E(k) · H m (k).
步骤 3：对 S(k) 进行对数能量处理得到对数频
谱S(m)如式 (15) 所示，并将 S(m)经过离散余弦变
换 (Discrete Cosine transform, DCT) 转化到倒频
谱域，得到Mel频率倒谱系数mfcc M 如式(16)所示，
再利用mfcc M 重构x(n)得到平滑后的HETF mfcc 。
2
S(m) = ln[S (k) · H m (k)], 0 6 m 6 M, (15)
M−1
∑ [ π(m − 1/2) ]
mfcc M = S(m) · cos ,
M PULSE 的 D/A(Digital/Analog 数字/模拟) 馈给戴
m=0
0 6 m 6 M,
其中，M 表示平滑参数，Mel频率滤波器组为设置的
M 个带通滤波器H m (k)，每个滤波器具有三角形滤
波特性，而三角形滤波器是对人耳前端听觉处理中
沿基底膜的冲激响应的建模。
3 HETF实验测量
按照耳机的佩戴方式不同分类，将耳机分为
罩耳式耳机、贴耳式耳机、耳塞式耳机与入耳式耳
机。由于耳机的佩戴方式不同影响了HETF的传递
特性，因此需要选择测量可重复性较好的耳机以提
高均衡的有效性。实验采用一款罩耳式耳机与一
款入耳式耳机进行 HETF 测量，如图 2(a) 与图 2(b)
所示编号分别为 HP1、HP2，耳机的参数及耳机价
格如表 1 所示。HETF 的测量可取耳道入口至鼓膜
之间的任一参考点，这是因为声波在耳道内可以
近似认为是一维传递的 [2] ，采用耳机到鼓膜之间任
意一点的传递函数进行耳机均衡，不影响耳机的均
(a) HP1 (b) HP2
图 2 HETF 测量实验装置及其系统方框图
Fig. 2 The experimental setup of HETF measurements and its block diagram
2023 年 1 月
衡效果 [7] 。对于真人受试者，采用探针传声器在鼓
膜前 1∼ 2 mm 位置处测量其 HETF 具有一定的困
难性与危险性，而且探针传声器在鼓膜处的测量位
置不易控制，实际测量的 HETF 会引入一定的测量
误差。为了减小这些因素的影响，通常采用一个通
(14) 用 HETF 来表征真人受试者的 HETF。本文采用
B&K 人工头测量 HETF，传声器内置于 B&K 人工
头鼓膜处作为测量参考点，利用 B&K 人工头内置
的传声器捡拾声信号测量HETF。
图 2(c) 与图 2(d) 是 HETF 测量的 B&K 人工头
及其系统框图。首先，在消声室内采用最大长度
序列 (Maximum length sequences, MLS) 信号作为
激励信号，将由计算机产生的 MLS 信号 (长度为
8191，8次平均，44.1 kHz采样，16 bits量化)经B&K
(16) 在 B&K 人工头 (Type 4128C) 上的耳机进行重放；
其次，由B&K人工头鼓膜处的传声器B&K 4192捡
拾耳机重放的声信号，实验过程中采用 B&K 4192
自由场响应的逆函数进行滤波以消除传声器的影
响；最后，再经 B&K PULSE 的 A/D 变换器输入到
计算机进行记录，将记录到的信号进行解卷积以及
傅里叶变换，即得到HETF。每款耳机进行4次重复
测量，每次测量后将耳机取下并重新戴上，然后进行
新一次测量。为了减小实验过程中的耳机声泄漏，
尽量使耳机与B&K人工头的耳廓、耳道紧密耦合。
表 1 实验耳机的参数与价格
Table 1 The prices and descriptions of the
headphones
编号 名称 阻抗/Ω 频响范围 类型 单价
Sennheiser
HP1 300 10 Hz∼41 kHz 罩耳式 ¥2659
HD650
HP2 Sennheiser 16 8 Hz∼41 kHz 入耳式 ¥3999
IE800
ᝠካ఻
B&K PULSE
(c) B&K̡ࢺ݀ (d) HETF฾᧚ጇፒவ಴ڏ