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1、人工头系列文章：为何要用人工头？声学测试的目的是为了评价人耳对声音的感受，精准的声学测试 是声品质乃至声学研究的前提。要进行精准的双耳采集和回放，首先 要了解人耳辨识声源的机理，进而根据其特征设计出合理的测试方法 及选用合适的测试工具。（一）人耳辨识声源机理通常认为大脑是根据双耳的时间差来辨识声源位置的，如下图1 号声源传到左右耳存在一定的时间差。但有些情况是时间差法无法定 位的，如：位于正中面的2号声源，其到达两耳的时间相同；.3号和4号声源，二者传到双耳效果一致，故无法辨识声源在3号处 还是4号处。那么人耳是如何辨识出这些声源位置的呢？其实人耳在监听声音时，肩膀、头部、耳廓等会对声场造成一
2、定 的改变，如反射、衍射等。也就是说，声音在传到耳朵前，人体结构 对其做了方向相关的改变，即对其频谱做了一些与方向相关的滤波， 而大脑可以根据发生滤波后的信号判断其位置。例如：3号和4号虽 然传到左右耳的时间差相同，但会经过不同的滤波，故人耳能辨识其 位置。（二）人体结构对声场的影响声音在传到耳朵前，人体对其影响较大的部件及相应的滤波作用如下表：部位影响频率具体影响肩部2 kHz以下5dB （反射）头部1 kHztl衰减（低通滤波功能）宽频正面侧面相差6dB（衍射）耳廓1 kHz以上衰减、梳状滤波效应反射适成）、衍射特定部件对声源的作用是一定的，人耳经过不经意间的训练，将 能根据人体部位对声源
3、的改变，判断出声源的具体位置。而这些部位 作用叠加起来，就是所谓的头相关传函（Head-related transfer function）。（三）传统麦克风的缺陷根据上述的分析，用传统麦克风进行测试声学就存在一些问题：1、 缺少空间信息单个麦克风没有空间信息，如下图声源绕头部移动时，人耳感受 的音量大小是随时间变化的、类似正弦的曲线，而麦克风的测试结果则为一条直线。声压级WTA 际4 Ml* iMt 虚 I FMiflnxiiMi U LmI w? I： (F1UJ时间”2.缺少人体部位对声场的影响由于没有人体部位对声音的反射、衍射等作用，麦克风测到的数 据，与人耳实际的听觉感受存在较大的差异，即声音发生了扭曲。故 传统麦克风无法进行精准的声学信号采集，所测的结果并非真正人耳 听到的声音。（四）应景而生的人工头为实现精准的双耳声学信号采集，通过分析人体各部位对人耳听 觉造成的影响，将影响较大的部位，如肩膀、头部、耳廓等，做成人 体模型，并将传统麦克风放入左右耳中，即为我们熟知的人工头。当 然要选择哪些人体部位、各部位要做成什么样的几何结构，是很深的 一门学问，这也是人工头的髙深之处。
