專利名稱：一種三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聲學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置及方法。
背景技術(shù)：
2009年底，三維電影《阿凡達(dá)》在全球三十多個(gè)國(guó)家登上票房榜首，到2010年9月初，全球累計(jì)票房超過(guò)27億美元?！栋⒎策_(dá)》之所以能取得如此輝煌的票房成績(jī)，在于它所采用了全新的三維特效制作技術(shù)帶給人們感官上的震撼效果?！栋⒎策_(dá)》所展現(xiàn)的絢麗畫(huà)面與逼真聲效不僅震撼了觀眾，也使得業(yè)界有了“電影進(jìn)入三維時(shí)代”的斷言。不僅如此，它還將催生更多的相關(guān)影視、錄音、播放方面的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。2010年I月在美國(guó)拉斯維加斯舉行的 國(guó)際消費(fèi)電子產(chǎn)品展上，各彩電巨頭紛紛亮出的電視新品帶給了人們新的期待——三維已經(jīng)成為全球各大彩電制造商競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。要想達(dá)到更好的視聽(tīng)體驗(yàn)，需要有與三維視頻內(nèi)容同步的三維聲場(chǎng)聽(tīng)覺(jué)效果，才能真正達(dá)到身臨其境的視聽(tīng)感受。早期的三維音頻系統(tǒng)(如Ambisonics系統(tǒng))由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)采集和回放設(shè)備要求較高，難以推廣實(shí)用。近年來(lái)日本NHK公司推出了 22. 2聲道系統(tǒng)，能通過(guò)24個(gè)揚(yáng)聲器再現(xiàn)原來(lái)的三維聲場(chǎng)。2011年MPEG著手制定三維音頻的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在達(dá)到一定編碼效率的同時(shí)希望能通過(guò)比較少的揚(yáng)聲器或耳機(jī)來(lái)還原三維聲場(chǎng)，以便能將該技術(shù)推廣到普通家庭用戶。由此可見(jiàn)三維音視頻技術(shù)已成為多媒體技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和進(jìn)一步發(fā)展的重要方向。傳統(tǒng)音頻技術(shù)在對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、編碼和播放時(shí)通過(guò)利用人耳聽(tīng)音的感知特性來(lái)提升效率或簡(jiǎn)化系統(tǒng)如在對(duì)聲音進(jìn)行采集時(shí)，依據(jù)奈奎斯特定理，采樣頻率應(yīng)為人耳感知聲音最高頻率的兩倍以上才能無(wú)感知失真地還原原始信號(hào)；在對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼時(shí)，依據(jù)人耳的掩蔽效應(yīng)去除了聲道內(nèi)的感知冗余，利用人耳對(duì)空間參數(shù)的感知敏感特性去除了聲道間的參數(shù)感知冗余；在回放端，根據(jù)人耳對(duì)正前方定位比較敏感，對(duì)后方的環(huán)境聲感知較敏感的特性，米用在正前方放置用于定位的主聲道揚(yáng)聲器，在后方放置環(huán)境聲揚(yáng)聲器的排布方式。因此為了使三維音頻技術(shù)更好的應(yīng)用和推廣，有必要對(duì)三維空間的感知機(jī)理進(jìn)行深入研究，特別是用于空間定位的方位角線索的感知特性進(jìn)行測(cè)試與分析，建立三維空間人耳的聽(tīng)覺(jué)感知理論模型，為三維音頻的采集、編碼、重建和回放等提供理論支撐。傳統(tǒng)對(duì)空間方位感知特性的研究主要是針對(duì)某些特定位置進(jìn)行敏感度測(cè)量，所采用的測(cè)試方法大多是讓人在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)聽(tīng)不同空間位置的感知閾值。這種方法對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求較高，周圍環(huán)境和人自身的變化都會(huì)造成數(shù)據(jù)的較大變化，而且每一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的獲得需要大量的工作才能獲得。如果要獲得整個(gè)三維空間方位感知靈敏度閾值將是一個(gè)非常困難的事情，因此急需一種簡(jiǎn)化測(cè)試的系統(tǒng)來(lái)完成這一重要的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置及方法。
本發(fā)明提供的一種三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置，包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤(pán)、支腳、半圓弧形支架、人工頭、長(zhǎng)桿和無(wú)線揚(yáng)聲器，半圓弧支架采用左右兩個(gè)支腳支撐在底盤(pán)上方，支腳和半圓弧支架之間采用軸承連接，以支持半圓弧支架轉(zhuǎn)動(dòng)；
底盤(pán)中心上方設(shè)置人工頭，人工頭處于半圓弧支架的圓心；長(zhǎng)桿設(shè)置在半圓弧支架的頂端，長(zhǎng)桿能夠沿著指向半圓弧支架的圓心的方向移動(dòng)，無(wú)線揚(yáng)聲器設(shè)置在長(zhǎng)桿接近半圓弧支架的圓心的一端。本發(fā)明還提供了相應(yīng)三維空間方位感知敏感度方法，包含以下步驟步驟1，采集空間音源信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)、轉(zhuǎn)動(dòng)半圓弧支架及移動(dòng)長(zhǎng)桿改變無(wú)線揚(yáng)聲器的位置，采集不同位置的空間音源信號(hào)；設(shè)以半圓弧支架的圓心0為頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)系XYZ中，無(wú)線揚(yáng)聲器與圓心之間的距離記為P，無(wú)線揚(yáng)聲器與平面XOY的角度記為a，無(wú)線揚(yáng)聲器與平面XOZ的角度記為3，空間音源信號(hào)的位置參數(shù)標(biāo)記為(P，a，3 );步驟2，保存空間音源信號(hào)及相應(yīng)位置參數(shù)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟3，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取空間音源信號(hào)作為參考音和測(cè)試音，測(cè)試三維空間方位感知敏感度。而且，步驟3的實(shí)現(xiàn)方式包括以下子步驟，步驟3. 1，在一個(gè)測(cè)試頻率下，根據(jù)預(yù)設(shè)的參考音的位置參數(shù)SPMf與位置變化參數(shù)SPd從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)參考音和測(cè)試音并生成測(cè)試序列，所述測(cè)試頻率記為X ;測(cè)試序列的實(shí)時(shí)生成方法為，以預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔將參考音與測(cè)試音組合成一個(gè)測(cè)試序列，組合時(shí)前后順序隨機(jī)排列，測(cè)試音的位置參數(shù)由參考音的位置參數(shù)SPm和位置變化參數(shù)SPd得到；第一次執(zhí)行步驟3. I時(shí)，位置變化參數(shù)SPd采用預(yù)設(shè)的初值；所述位置變化參數(shù)為水平角
a、高度角P和距離P之一的變化值；步驟3. 2，根據(jù)采用步驟3. I所得測(cè)試序列進(jìn)行測(cè)試的判斷結(jié)果實(shí)時(shí)改變位置變化參數(shù)SPd的值，實(shí)現(xiàn)方式如下，置正確數(shù)Nk=O為初始狀態(tài)，當(dāng)判斷結(jié)果正確時(shí)，則將錯(cuò)誤數(shù)Nw置為0，將正確數(shù)Nk加1，直到連續(xù)Nk=NI次判斷結(jié)果正確后，則減小位置變化參數(shù)SPd的值，并將正確數(shù)Nk和錯(cuò)誤數(shù)Nw置0，判斷是否出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，是則保存當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)和位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值并進(jìn)入步驟3. 3，否則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；當(dāng)判斷結(jié)果錯(cuò)誤時(shí)，將正確數(shù)Nk置為0，將錯(cuò)誤數(shù)Nw加1，當(dāng)連續(xù)NW=N2次判斷結(jié)果錯(cuò)誤后，則增加位置變化參數(shù)SPd的值，并將正確數(shù)Nk和錯(cuò)誤數(shù)Nw置0，判斷是否出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，是則保存當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)和位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值并進(jìn)入步驟3. 3，否則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；其中，NI和N2分別為預(yù)設(shè)的減小SPd值次數(shù)閾值和增加SPd值次數(shù)閾值；所述反轉(zhuǎn)，是指位置變化參數(shù)SPd從增加變化為減小或者從減小變?yōu)樵黾?，則稱為一次反轉(zhuǎn)，從第一次執(zhí)行步驟3. 2到當(dāng)前總共的反轉(zhuǎn)次數(shù)即是當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)；步驟3. 3，根據(jù)預(yù)設(shè)的反轉(zhuǎn)次數(shù)閾值L，若當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到L次，則進(jìn)入步驟3. 4，若當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)沒(méi)有達(dá)到L次，則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；
步驟3. 4，對(duì)最近t次反轉(zhuǎn)時(shí)的位置變化參數(shù)SPd的值取平均，得到測(cè)試頻率X下測(cè)試的恰可感知差異平均值，t為預(yù)設(shè)次數(shù)值。采用本發(fā)明提供的測(cè)試裝置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)人工頭、半圓環(huán)以及移動(dòng)長(zhǎng)桿，就可以采集三維空間任意一點(diǎn)的聲音，還可以按照一定的編碼規(guī)則建立不同條件下的測(cè)試音源數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)自適應(yīng)的測(cè)試方法就能在電腦上完成測(cè)試。通過(guò)人工頭采集即保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的一致性，不受周圍環(huán)境及采集人員的干擾；采用本發(fā)明提供的自適應(yīng)的測(cè)試方法，為測(cè)試的大規(guī)模開(kāi)展提供了有力保障，從而大大縮短了測(cè)試周期和工作量。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)測(cè)試方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的聽(tīng)音訓(xùn)練流程圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的變化步長(zhǎng)的調(diào)整流程圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的變化步長(zhǎng)自適應(yīng)變化示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案。如圖I所示，實(shí)施例提供的三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置，包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤(pán)、支腳、半圓弧形支架、人工頭、長(zhǎng)桿和無(wú)線的揚(yáng)聲器。半圓弧支架采用左右兩個(gè)支腳支撐在底盤(pán)上方，支腳和半圓弧支架之間采用軸承連接，以支持半圓弧支架轉(zhuǎn)動(dòng)。具體實(shí)施時(shí)，可以安裝一個(gè)刻度盤(pán)，來(lái)記錄半圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，可設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為-45度至225度。底盤(pán)中心上方設(shè)置人工頭，人工頭處于半圓弧支架的圓心。具體實(shí)施時(shí)，底盤(pán)也可以通過(guò)裝個(gè)軸承支持轉(zhuǎn)動(dòng)，并裝一個(gè)刻度盤(pán)，來(lái)記錄底盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，可設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0度至360度長(zhǎng)桿設(shè)置在半圓弧支架的頂端，長(zhǎng)桿能夠沿著指向半圓弧支架的圓心的方向移動(dòng)，無(wú)線揚(yáng)聲器設(shè)置在長(zhǎng)桿接近半圓弧支架的圓心的一端。具體實(shí)施時(shí)，長(zhǎng)桿始終是指向圓心的方向，上面標(biāo)有刻度，通過(guò)移動(dòng)長(zhǎng)桿可以調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器和圓心之間的距離。實(shí)施例設(shè)置半圓弧半徑為2米，長(zhǎng)桿長(zhǎng)度為4米，固定無(wú)線揚(yáng)聲器的一端刻度為O0實(shí)施例采用上述三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)的三維空間方位感知敏感度方法，包含以下步驟步驟1，采集空間音源信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)、轉(zhuǎn)動(dòng)半圓弧支架及移動(dòng)長(zhǎng)桿改變無(wú)線揚(yáng)聲器的位置，采集不同位置的空間音源信號(hào)。設(shè)以半圓弧支架的圓心0為頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)系XYZ中，無(wú)線揚(yáng)聲器與圓心之間的距離記為P，無(wú)線揚(yáng)聲器與平面XOY的角度記為a，無(wú)線揚(yáng)聲器與平面XOZ的角度記為3，空間音源信號(hào)的位置參數(shù)標(biāo)記為(P，a，3 )。移動(dòng)長(zhǎng)桿，可以改變揚(yáng)聲器與圓心之間的距離P。轉(zhuǎn)動(dòng)半圓弧支架，可以改變揚(yáng)聲器的豎直方向位置，即可以改變揚(yáng)聲器與XOY平面的角度a。轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)，可以改變揚(yáng)聲器的水平方向位置，即可以改變揚(yáng)聲器與XOZ平面的角度3。再在不同的空間位置播放一段指定特性的聲音信號(hào)，通過(guò)人工頭對(duì)不同屬性的空間聲音信號(hào)進(jìn)行錄音。通過(guò)移動(dòng)長(zhǎng)桿、轉(zhuǎn)動(dòng)半圓弧支架、轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)就可以遍歷到空間所有位置。例如，要米集空間位置(I,45,45)的聲源信號(hào)，聲源信號(hào)的米集環(huán)境為靜音室內(nèi)，類型為高斯白噪聲信號(hào)，信號(hào)頻帶為巴克帶的第10個(gè)頻帶，具體操作方式如下
移動(dòng)長(zhǎng)桿，將長(zhǎng)桿向圓心方向移動(dòng)I米，即移動(dòng)長(zhǎng)桿到刻度為I米的地方，由于圓弧半徑為2米，移動(dòng)后揚(yáng)聲器與圓心間的距離為2-1=1米。轉(zhuǎn)動(dòng)半圓弧，使與半圓弧連接的刻度盤(pán)上的指針指向45°位置，也即表示揚(yáng)聲器與水平面的夾角為45°。轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)，使底盤(pán)刻度盤(pán)上面的指針指向45°位置，也即表示揚(yáng)聲器與XOZ平面的夾角為45°。在室內(nèi)靜音的環(huán)境下，通過(guò)電腦控制向揚(yáng)聲器播放一段窄帶高斯白噪聲信號(hào)，信號(hào)帶寬范圍與巴克帶的第10個(gè)頻帶的帶寬范圍一樣，通過(guò)人工頭對(duì)播放的聲源信號(hào)進(jìn)行錄音。步驟2，保存空間音源信號(hào)及相應(yīng)位置參數(shù)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)。具體實(shí)施時(shí)，采集到空間音源信號(hào)后，可以對(duì)采集的空間音源信號(hào)進(jìn)行編碼，例如編碼格式為環(huán)境-信號(hào)類型-頻帶-半徑-水平角-高度角。環(huán)境編號(hào)可按照0代表靜音室條件、I代表室內(nèi)混響條件、2代表室外等，信號(hào)類型編號(hào)可分為0代表高斯白噪聲、I代表窄帶噪音、2代表純音等，如果是窄帶噪聲或者純音則還需分頻帶進(jìn)行采集，將全頻帶按照人耳的感知特性分為24個(gè)頻帶，以中心頻率作為該頻帶的采集頻率，頻率的編號(hào)如表I所示，半徑、水平角和高度角的編碼以實(shí)際角度的數(shù)值來(lái)編號(hào)。表124個(gè)頻帶的劃分方法及其編碼
加mm (Hz)頻率(Hz)
低端高端低端高端帶寬
0__0__100 100__12 1720 2000 280
1__100200100__132000 2320 320
2__200300100__142320 2700 380
3300400100__152700 3150 450
4__400 510 110__16 3150 3700 550
5__510 630 120__17 3700 4400 700
6__630770140__184400 5300 900
I__770920150__195300 6400 1100
8__920 1080 160__20 6400 7700 1300
9__1080 1270 190__217700 9500 1800
101270 1480 21022 9500 12000 2500
II__1480 1720 240__23 12000 15500 3500對(duì)所有釆集到的聲源信號(hào)進(jìn)行編碼后即可建立不同屬性空間聲源信號(hào)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
如之前采集空間聲源信號(hào)的例子，對(duì)采集到得空間聲源信號(hào)編碼的方式可以表示為0-1-10-1-45-45。步驟3，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取空間音源信號(hào)作為參考音和測(cè)試音，測(cè)試三維空間方位感知敏感度。本發(fā)明提供的方法能夠用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程。參見(jiàn)圖2，實(shí)施例以水平角a為例對(duì)本發(fā)明的流程進(jìn)行一個(gè)具體的闡述，如下步驟3. 1，在一個(gè)測(cè)試頻率下，根據(jù)預(yù)設(shè)的參考音的位置參數(shù)SPMf與位置變化參數(shù)SPd從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)參考音和測(cè) 試音并生成測(cè)試序列，所述測(cè)試頻率記為X ;測(cè)試序列的實(shí)時(shí)生成方法為，以預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔將參考音與測(cè)試音組合成一個(gè)測(cè)試序列，組合時(shí)前后順序隨機(jī)排列，測(cè)試音的位置參數(shù)由參考音的位置參數(shù)SPMf和位置變化參數(shù)SPd得到；第一次執(zhí)行步驟3. I時(shí)，位置變化參數(shù)SPd采用預(yù)設(shè)的初值；所述位置變化參數(shù)為角度a、角度P和距離P之一的變化值。根據(jù)SPref值與SPtest值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)參考音和測(cè)試音并生成測(cè)試序列時(shí)，以相應(yīng)時(shí)間為間隔將參考音與測(cè)試音組合成一個(gè)測(cè)試序列，前后順序隨機(jī)排列。設(shè)a為以生成的參考音，設(shè)b為生成的測(cè)試音，可以先播放a，再間隔一段時(shí)間播放b，也可以先播放b，再間隔一段時(shí)間播放a, a和b的播放順序是隨機(jī)的。間隔的相應(yīng)時(shí)間一般是固定值，例如取0.5秒。若為第一次生成測(cè)試序列，位置變化參數(shù)SPd采用預(yù)設(shè)的初值，之后則采用步驟3. 2重新調(diào)整后的位置變化參數(shù)SPd的值。因?yàn)橹粶y(cè)試一個(gè)變化值，位置變化參數(shù)SPd也只取相應(yīng)變量即可，然后計(jì)算SPt6St=SPMf+SPd。以水平角JND測(cè)試為例，變量為水平角a。參考音的位置參數(shù)SPMf取參考音的水平角值位置變化參數(shù)SPd即測(cè)試的目標(biāo)JND值a d，Citest為測(cè)試音的水平角值，則 atest = aref+ad?？梢圆捎玫谝淮紊傻臏y(cè)試序列對(duì)聽(tīng)音者進(jìn)行聽(tīng)音訓(xùn)練，根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果判斷聽(tīng)音者的聽(tīng)力是否符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。如果符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行正式測(cè)聽(tīng)，采用測(cè)試序列進(jìn)行正式測(cè)試的結(jié)果用于步驟3. 2。如圖2中所示，具體流程可為，配置自適應(yīng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)參數(shù)，即導(dǎo)入預(yù)設(shè)的SPMf和SPd值，生成聽(tīng)音測(cè)試序列，判斷是否為首次測(cè)聽(tīng)，是則進(jìn)行聽(tīng)音訓(xùn)練，不符合要求則結(jié)束流程，符合則進(jìn)入步驟3. 2。也可以預(yù)先采用其他測(cè)試序列進(jìn)行聽(tīng)音訓(xùn)練，執(zhí)行本發(fā)明技術(shù)方案時(shí)則無(wú)需進(jìn)行聽(tīng)音訓(xùn)練。為便于實(shí)施參考起見(jiàn)，本發(fā)明建議提出判斷聽(tīng)音者的聽(tīng)力是否符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的具體方式如下，訓(xùn)練階段SPd值保持不變，設(shè)訓(xùn)練總數(shù)max，訓(xùn)練m次需達(dá)到的正確率為a%，通過(guò)判斷最近m次的訓(xùn)練結(jié)果來(lái)確定是否符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，具體是逐個(gè)判斷區(qū)間1-m, 2-(m+l), 3-(m+2), (max-m+1) -max的訓(xùn)練正確率,分別表示第I次到第m次、第2次到第m+1次,第3次到第m+2次…第(max-m+l)到第max次,如果進(jìn)行到某個(gè)區(qū)間正確率大于等于a%，則符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；若進(jìn)行到最后一個(gè)區(qū)間正確率都小于a%，則認(rèn)為聽(tīng)音者的聽(tīng)力沒(méi)有達(dá)到測(cè)聽(tīng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束測(cè)試。實(shí)施例具體的實(shí)施方案如下首先，預(yù)先擬定訓(xùn)練總數(shù)max=50，訓(xùn)練m=10次需達(dá)到的正確率為80%。通過(guò)判斷最近10次的訓(xùn)練結(jié)果來(lái)確定是否符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。具體訓(xùn)練結(jié)果判斷區(qū)間1-10，2-11，3-12…，41-50。最少測(cè)試10次，最多測(cè)試50次。具體可參見(jiàn)圖3所提供訓(xùn)練階段中最近m次正確率判斷方法的流程訓(xùn)練測(cè)聽(tīng)，判斷訓(xùn)練次數(shù)是否>=m，否則返回訓(xùn)練測(cè)聽(tīng)，是則判斷最近m次訓(xùn)練結(jié)果的正確率，大于等于3%，則符合聽(tīng)音測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，訓(xùn)練結(jié)束，進(jìn)入正式測(cè)聽(tīng)；小于a%，則判斷訓(xùn)練總數(shù)是否>max，否則返回繼續(xù)聽(tīng)音訓(xùn)練，是則說(shuō)明不滿足聽(tīng)音測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，訓(xùn)練結(jié)束。
然后，實(shí)時(shí)判斷如上所述的每個(gè)區(qū)間的訓(xùn)練正確率。如果進(jìn)行到某個(gè)區(qū)間正確率大于等于80%，則可以結(jié)束訓(xùn)練，認(rèn)為達(dá)到測(cè)聽(tīng)標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)入步驟3. 3。若訓(xùn)練次數(shù)到50次了正確率都小于80%，則認(rèn)為聽(tīng)音者的聽(tīng)力沒(méi)有達(dá)到測(cè)聽(tīng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束聽(tīng)音測(cè)試。步驟3. 2，根據(jù)采用步驟3. I所得測(cè)試序列進(jìn)行測(cè)試的判斷結(jié)果實(shí)時(shí)改變位置變化參數(shù)SPd的值，實(shí)現(xiàn)方式如下，置正確數(shù)Nk=O為初始狀態(tài)，當(dāng)判斷結(jié)果正確時(shí)，則將錯(cuò)誤數(shù)Nw置為0，將正確數(shù)Nk加I，直到連續(xù)Nk=NI次判斷結(jié)果正確后，則減小位置變化參數(shù)SPd的值，并將正確數(shù)Nk和錯(cuò)誤數(shù)Nw置0，判斷是否出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，是則保存當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)和位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值并進(jìn)入步驟3. 3，否則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；當(dāng)判斷結(jié)果錯(cuò)誤時(shí)，將正確數(shù)Nk置為0，將錯(cuò)誤數(shù)NwW 1，當(dāng)連續(xù)NW=N2次判斷結(jié)果錯(cuò)誤后，則增加位置變化參數(shù)SPd的值，并將正確數(shù)Nk和錯(cuò)誤數(shù)Nw置0，判斷是否出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，是則保存當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)和位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值并進(jìn)入步驟3. 3，否則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；其中，NI和N2分別為預(yù)設(shè)的減小SPd值次數(shù)閾值和增加SPd值次數(shù)閾值；所述反轉(zhuǎn)，是指位置變化參數(shù)SPd從增加變化為減小或者從減小變?yōu)樵黾?，則稱為一次反轉(zhuǎn)，從第一次執(zhí)行步驟3. 2到當(dāng)前總共的反轉(zhuǎn)次數(shù)即是當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)。如圖4所示，具體流程中，可以在判斷結(jié)果是正確時(shí)，首先判斷是否Nw > 0，是則設(shè)錯(cuò)誤數(shù)Nw=0，正確數(shù)Nk=I。否則直接Nk=Nk+1，在Nk < NI時(shí)都保持SPd值不變，測(cè)試序列也保持不變(SPtest=SPtest),繼續(xù)判斷下一次聽(tīng)音測(cè)試的結(jié)果是否正確，直到Nk=NI時(shí)，SPd=SPd/gain - step,根據(jù)SPtest=SPraf+SPd生成新的測(cè)試序列，設(shè)NK=0?？梢栽谂袛嘟Y(jié)果是錯(cuò)誤時(shí)，首先判斷是否為Nk > 0，是則設(shè)正確數(shù)NK=0，錯(cuò)誤數(shù)Nw=I，否則直接NW=NW+1，在Nw < N2時(shí)都保持SPd值不變，測(cè)試序列也保持不變(SPtest=SPtest),繼續(xù)判斷下一次聽(tīng)音測(cè)試的結(jié)果是否正確，直到NW=N2時(shí)，SPd=SPd*gain+step,根據(jù)SPtest=SPref+SPd生成新的測(cè)試序列，設(shè)Nw=0。這樣減少了冗余的置0操作，效率更高。因?yàn)镹I可能為1，在Nw > 0并設(shè)錯(cuò)誤數(shù)Nw=0，正確數(shù)乂=1后，判斷是否Nl=I，是則令SPd=SPd/gain - st印，根據(jù)SPtest=SPref+SPd生成新的測(cè)試序列，設(shè)Nk=0，否則保持SPd值不變，測(cè)試序列也保持不變(SPtest=SPtest),繼續(xù)判斷下一次聽(tīng)音測(cè)試的結(jié)果是否正確。同樣的，因?yàn)镹2可能為1，在乂>0并設(shè)錯(cuò)誤數(shù)Nw=l，正確數(shù)Nk=O后，判斷是否N2=l，是則令SPd=SPd*gain+st印，根據(jù)SPtest=SPMf+SPd生成新的測(cè)試序列，設(shè)Nff=O,否則保持SPd值不變，測(cè)試序列也保持不變(SPtest=SPtest),繼續(xù)判斷下一次聽(tīng)音測(cè)試的結(jié)果是否正確。實(shí)施例具體實(shí)施方案為預(yù)設(shè)N1=3，N2=1，根據(jù)步驟3. I生成的測(cè)試序列判斷感知方位偏左的序列。置乂=0為初始狀態(tài)，當(dāng)判斷正確時(shí)，則將正確數(shù)Nk加1，保持位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值轉(zhuǎn)入步驟3.2。直到連續(xù)Nk=3次判斷正確，則減小測(cè)試值，即SPd=SPd/gain-st印，使參考音SPMf值與測(cè)試音SPtest值更加接近。當(dāng)有Nw=I次判斷錯(cuò)誤,則增加測(cè)試值，即SPd=SPd*gain+step,使參考音SPMf值與測(cè)試音SPtest值的差值變大。gain和step是用來(lái)使SPd值增大或減小的兩個(gè)參數(shù),其中，gain是指數(shù)變化參數(shù)，可讓SPd值按指數(shù)變化,step是線性變化參數(shù),可讓SPd值按線性變化。gain和step可以采用預(yù)設(shè)的固定值，為了使測(cè)試值快速逼近目標(biāo)值，還可以根據(jù)當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)實(shí)時(shí)改變gain和step的值，這樣就能通過(guò)SPd=SPd/gain_step和SPd=SPd*gain+step這兩個(gè)式子來(lái)調(diào)節(jié)SPd的值大小。步驟3. 3，根據(jù)預(yù)設(shè)的反轉(zhuǎn)次數(shù)閾值L，若當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到L次，則進(jìn)入步驟3. 4，若當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)沒(méi)有達(dá)到L次，則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù) 提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列。實(shí)施例的反轉(zhuǎn)次數(shù)閾值L=12，具體的實(shí)施方案為當(dāng)反轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到12次時(shí)，則轉(zhuǎn)入步驟3. 5。若反轉(zhuǎn)次數(shù)沒(méi)有達(dá)到12次，則轉(zhuǎn)入步驟3. 1，根據(jù)當(dāng)前的SPd信息重新生成序列繼續(xù)進(jìn)行聽(tīng)音測(cè)試。為進(jìn)一步提供自適應(yīng)調(diào)整效率起見(jiàn)，實(shí)施例中g(shù)ain的取值有g(shù)l，g2, g3, g4四種，step的取值有sl, s2, s3, s4四種。設(shè)當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)記為reversals,實(shí)施例為reversals設(shè)置Rl，R2，R3，R4四種臨界取值，Rl < R2 < R3 < R4=L,當(dāng)達(dá)到某一種臨界值時(shí)就要改變gain和st印的取值。并為位置變化參數(shù)SPd的值設(shè)置SP1' SP2, SP3三種臨界取值，SP1
<SP2 < SP3，參考位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)變化。如圖5所提供實(shí)施例的測(cè)試過(guò)程中測(cè)試值的自適應(yīng)變化流程，連續(xù)Nk=NI次判斷結(jié)果正確后需要減小SPd值時(shí)，或連續(xù)％=吧次判斷結(jié)果錯(cuò)誤后需要增加SPd值時(shí)，執(zhí)行以下步驟輸入當(dāng)前SPd值，通過(guò)自適應(yīng)處理，判斷是否reversals>Rl,是則判斷是否reversals>R2,否則執(zhí)行步驟Al,即gain=gl、step=sl,之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=gl、step=sl執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算，即Up (增加 SPd 值計(jì)算)SPd=SPd*gain+step 或 Down (減小 SPd 值計(jì)算)SPd=SPd/gain - step ；若reversals>R2,則判斷是否reversals>R3,否則判斷是否SPpSP1,是則跳轉(zhuǎn)步驟Al,之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=gl、step=sl執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算,否則執(zhí)行步驟A2,即gain=g2、step=s2,之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=g2、step=s2執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算；若reversals>R3,則判斷是否reversals>R4,否則判斷是否SPd>SP2,是則跳轉(zhuǎn)步驟A2,之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=g2、step=s2執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算,否則執(zhí)行步驟A3,即gain=g3、step=s3,之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=g3、step=s3執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算;若reversals〉!^，則自適應(yīng)變化流程完成，進(jìn)入步驟3. 4，否則判斷是否SPd>SP3，是則跳轉(zhuǎn)步驟A3,然后之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=g3、step=s3執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算，否則執(zhí)行步驟A4,即gain=g4、step=s4,之后執(zhí)行步驟3. 2時(shí)按照gain=g4、step=s4執(zhí)行Up計(jì)算或Down計(jì)算。實(shí)施例過(guò)程涉及數(shù)據(jù)如下表為
權(quán)利要求
1.一種三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置，其特征在于包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤(pán)、支腳、半圓弧形支架、人工頭、長(zhǎng)桿和無(wú)線的揚(yáng)聲器， 半圓弧支架采用左右兩個(gè)支腳支撐在底盤(pán)上方，支腳和半圓弧支架之間采用軸承連接，以支持半圓弧支架轉(zhuǎn)動(dòng)； 底盤(pán)中心上方設(shè)置人工頭，人工頭處于半圓弧支架的圓心； 長(zhǎng)桿設(shè)置在半圓弧支架的頂端，長(zhǎng)桿能夠沿著指向半圓弧支架的圓心的方向移動(dòng)，無(wú)線揚(yáng)聲器設(shè)置在長(zhǎng)桿接近半圓弧支架的圓心的一端。
2.一種采用權(quán)利要求I所述三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)的三維空間方位感知敏感度方法，其特征在于，包含以下步驟 步驟1，采集空間音源信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)、轉(zhuǎn)動(dòng)半圓弧支架及移動(dòng)長(zhǎng)桿改變無(wú)線揚(yáng)聲器的位置，采集不同位置的空間音源信號(hào)； 設(shè)以半圓弧支架的圓心O為頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)系XYZ中，無(wú)線揚(yáng)聲器與圓心之間的距離記為P，無(wú)線揚(yáng)聲器與平面XOY的角度記為a，無(wú)線揚(yáng)聲器與平面XOZ的角度記為P，空間音源信號(hào)的位置參數(shù)標(biāo)記為(P，a，3 ); 步驟2，保存空間音源信號(hào)及相應(yīng)位置參數(shù)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)； 步驟3，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取空間音源信號(hào)作為參考音和測(cè)試音，測(cè)試三維空間方位感知敏感度。
3.如權(quán)利要求2所述三維空間方位感知敏感度方法，其特征在于步驟3的實(shí)現(xiàn)方式包括以下子步驟， 步驟3. 1，在一個(gè)測(cè)試頻率下，根據(jù)預(yù)設(shè)的參考音的位置參數(shù)SPMf與位置變化參數(shù)SPd從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)參考音和測(cè)試音并生成測(cè)試序列，所述測(cè)試頻率記為X ;測(cè)試序列的實(shí)時(shí)生成方法為，以預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔將參考音與測(cè)試音組合成一個(gè)測(cè)試序列，組合時(shí)前后順序隨機(jī)排列，測(cè)試音的位置參數(shù)由參考音的位置參數(shù)SPMf和位置變化參數(shù)SPd得到；第一次執(zhí)行步驟3. I時(shí)，位置變化參數(shù)SPd采用預(yù)設(shè)的初值；所述位置變化參數(shù)包括角度a、角度@和距離P之一的變化值； 步驟3. 2，根據(jù)采用步驟3. I所得測(cè)試序列進(jìn)行測(cè)試的判斷結(jié)果實(shí)時(shí)改變位置變化參數(shù)SPd的值，實(shí)現(xiàn)方式如下， 置正確數(shù)Nk=O為初始狀態(tài)，當(dāng)判斷結(jié)果正確時(shí)，則將錯(cuò)誤數(shù)Nw置為0，將正確數(shù)Nk加1，直到連續(xù)Nk=NI次判斷結(jié)果正確后，則減小位置變化參數(shù)SPd的值，并將正確數(shù)Nk和錯(cuò)誤數(shù)Nw置0，判斷是否出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，是則保存當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)和位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值并進(jìn)入步驟3. 3，否則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；當(dāng)判斷結(jié)果錯(cuò)誤時(shí)，將正確數(shù)Nk置為0，將錯(cuò)誤數(shù)NwW 1，當(dāng)連續(xù)NW=N2次判斷結(jié)果錯(cuò)誤后，則增加位置變化參數(shù)SPd的值，并將正確數(shù)Nk和錯(cuò)誤數(shù)Nw置0，判斷是否出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，是則保存當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)和位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值并進(jìn)入步驟3. 3，否則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列；其中，NI和N2分別為預(yù)設(shè)的減小SPd值次數(shù)閾值和增加SPd值次數(shù)閾值； 所述反轉(zhuǎn)，是指位置變化參數(shù)SPd從增加變化為減小或者從減小變?yōu)樵黾?，則稱為一次反轉(zhuǎn)，從第一次執(zhí)行步驟3. 2到當(dāng)前總共的反轉(zhuǎn)次數(shù)即是當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)； 步驟3. 3，根據(jù)預(yù)設(shè)的反轉(zhuǎn)次數(shù)閾值L，若當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到L次，則進(jìn)入步驟3. 4，若當(dāng)前反轉(zhuǎn)次數(shù)沒(méi)有達(dá)到L次，則返回步驟3. I根據(jù)位置變化參數(shù)SPd當(dāng)前的值從數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)測(cè)試音并生成測(cè)試序列； 步驟3. 4，對(duì)最近t次反轉(zhuǎn)時(shí)的位置變化參數(shù)SPd的值取平均，得到測(cè)試頻率X下測(cè)試的恰可感知差異平均值，t為預(yù)設(shè)次數(shù)值。全文摘要
一種三維空間方位感知敏感度的測(cè)試裝置及方法，包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤(pán)、支腳、半圓弧形支架、人工頭、長(zhǎng)桿和無(wú)線揚(yáng)聲器，半圓弧支架采用左右兩個(gè)支腳支撐在底盤(pán)上方，支腳和半圓弧支架之間采用軸承連接，以支持半圓弧支架轉(zhuǎn)動(dòng)；底盤(pán)中心上方設(shè)置人工頭，人工頭處于半圓弧支架的圓心；長(zhǎng)桿設(shè)置在半圓弧支架的頂端，長(zhǎng)桿能夠沿著指向半圓弧支架的圓心的方向移動(dòng)，無(wú)線揚(yáng)聲器設(shè)置在長(zhǎng)桿接近半圓弧支架的圓心的一端。通過(guò)旋轉(zhuǎn)人工頭、半圓環(huán)以及移動(dòng)長(zhǎng)桿，就可以采集三維空間任意一點(diǎn)的聲音。通過(guò)人工頭采集即保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的一致性，不受周圍環(huán)境及采集人員的干擾，通過(guò)相應(yīng)自適應(yīng)的測(cè)試方法，能在電腦上完成測(cè)試，大大縮短了測(cè)試周期和工作量。
文檔編號(hào)H04R29/00GK102752701SQ201210237149
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者楊玉紅, 涂衛(wèi)平, 王恒, 王曉晨, 王松, 胡瑞敏, 高戈 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)