Page 75 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 张驰等： 多通路空间声的前方四扬声器局域 Ambisonics 信号馈给法 71

建的多通路空间声重放系统平台，按照第 2 节的方 共有8名受试者(5 男3 女)参加实验，他们均为
法，扬声器布置在半径为 1.45 m 的球面上，其方向 声学专业研究生，双耳听力正常，且有一定的心理
由式(1)和式(2)给出。实验系统的照片如图6所示。 声学实验经验。在正式的实验开始前，将会对每个
受试者进行训练。受试者可以重复倾听某方向的信
号，直至有明确的方向判断为止。每个受试者的实
验分为 3 组，在3 天内完成，每一组实验选取不同的
信号用于虚拟源方向的判断。

3.2 实验数据的统计方法
由于实验数据为三维方向数据，故将用平均无
符号方向偏差来反映感知方向的偏差情况。平均无
符号方向偏差表示的是感知方向与目标方向在空

澳 间上的平均偏差，其计算公式为
图 6 扬声器布置 1 ∑
N
∆Ω = | arccos[d I (n) · d S ]|, (25)
Fig. 6 Arrangement of loudspeakers N
n=1
目标声源方向分布在 6 个仰角 (纬度面)，即 其中，N 为某种条件下所有受试者的总定位判断次
ϕ S 分别为 0 、15 、30 、45 、60 、90 ，每个仰角 数，d S 和 d I (n) 分别是目标虚拟源方向和第 n 个实
◦
◦
◦
◦
◦
◦
(ϕ S = 90 除外) 包括 11 个方位角的方向，即 θ S 分 际感知判断方向，“·”表示矢量的内积。
◦
别为 0 、±15 、±30 、±45 、±60 、±90 。因此共有 由于受试者的感知方向是三维球型数据，故
◦
◦
◦
◦
◦
◦
56 个空间方向，分布在前上半球面空间，包括扬声 为了进一步分析数据的离散特性，将对 8 名受试者
器布置之内和之外的区域。实验中选取了3 种信号， 的数据做 Kent 分布和 Fisher 分布检验。Kent 分布
分别是全频带粉噪声、1.5 kHz低通滤波粉红噪声和 和Fisher分布是两种球型数据的分布。当数据服从
管弦乐信号 (选自 J. Strauss 的蓝色多瑙河)。每一 Kent 分布时，表现为受试者对某目标声源方向的
段信号的时长为 10 s，头中心位置的重放声压级约 感知值在仰角和方位角上的方差没有明显差异；当
为75 dB(A)。 数据服从 Fisher 分布时，表现为受试者对某目标声
实验开始前，调整座椅高度，确保受试者的头 源方向的感知值在仰角或方位角上的方差更大 [16] 。
中心与扬声器所在弧面的球心重合，并且面向正前 为了更好地展示出不同方向数据的分布，这里用
方。在固定扬声器的支架上，水平方向与垂直方向 Leong等 [16] 提出的球型数据图示法来展示。
每隔 5 都标有标示，以方便受试者进行方向的读
◦
数。在实验时，受试者每进行一次方向判断，都会有 3.3 实验结果与分析
专门的记录员对数据进行记录。 在分析实验数据之前，首先要对所有受试者数
由于实验设计的目标声源的方向较多、信号较 据的重复性进行检验。将8名受试者，10个方向的 3
长，为了避免单组实验时长过长而导致定位的误差 次重复数据的平均无符号偏差，与单次的实验结果
较大，在实验中，受试者对每个方向的虚拟源只进行 进行 Wilcoxon符号秩检验。经检验，在显著性水平
单次判断。同时为了保证实验结果的可靠性与实验 α = 0.05的情况下，两者并无明显差异，说明受试者
条件的一致性，需在每组实验中选取10个方向增加 的感知方向重复性较好。
额外的两次判断 (因而这 10个方向共有 3 次重复判 图 7 给出的是 3 种信号的感知方向的角度统计
断)。只有受试者对这 10 个方向的虚拟源的感知具 结果分布图。由于目标方向较多，且 ϕ S = 60 的高
◦
有良好的重复性，该次实验才会判断结果有效。每 仰角数据方差较大，为了使图像清晰易懂，左列画出
名受试者将进行 56 + 2×10 = 76 次虚拟源方向的 的是目标方向满足 |θ S | 6 45 且 |ϕ S | 6 45 的分布
◦
◦
判断。这 76 个信号将会随机顺序播放给受试者进 图，右列画出的是目标方向满足 |θ S | > 45 的分布
◦
行判断。 图。从图7中可以看出：