[发明专利]一种外耳声音信号传递函数的计算方法及应用

说明书

本发明涉及一种外耳声音信号传递函数的计算方法，包括：计算人体外耳壳的反射系数；将人体的外耳道模拟为具有一定长度和截面函数的多个声管的组合，并计算各个声管边界处的反射系数；计算人体鼓膜处的反射系数；由人体外耳壳的反射系数、各个模拟声管边界处的反射系数以及人体鼓膜处的反射系数，得到听音者耳道口等效体积速度源至鼓膜处体积速度之间的传递函数；根据鼓膜阻抗和耳壳的辐射阻抗，以及听音者耳道口等效体积速度源至鼓膜处体积速度之间的传递函数，推导封闭的耳道口的声压信号与听音者鼓膜在原声场接收的声压信号之间的传递函数。

技术领域

本发明涉及声学领域，特别涉及一种外耳声音信号传递函数的计算方法及应用。

背景技术

长期以来，录制和重放听音者鼓膜在原声场的声压信号一直是人们理想中得到原声场身历其境听觉效果的方法。然而，直接将传声器放置于真人鼓膜处录制声压信号是极其危险困难的。另外，人的头和耳的形状、尺寸因人而异，统一的录音及重放系统不能使不同人获得各自特有的原声场鼓膜接收的信号。

本领域技术人员试图采用标准仿真头来代替真人头和耳道以便得到鼓膜处的录音，该技术的缺点是其仿真头形状与众多个体人头之间存在差异，并且仿真头的外耳声学特性模拟范围限于10000Hz以下，如参考文献1“IEC 60318-4,Electroacoustics–Simulators of human head and ear–Part 4:Occluded-ear simulator for themeasurement of earphones coupled to the ear by means of ear inserts,(2010)”所示。因此现有技术不能真实地在整个音频范围(20-20000Hz)拾取人耳鼓膜在原声场接收的声信号。因此一套能够安全方便地获取接近真实鼓膜声音的信号并且忠实重放的方法具有极其重要的实用意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中不能真实地在整个音频范围拾取人耳鼓膜在原声场接收的声信号的缺陷，从而提供一种能够安全方便地获取接近真实鼓膜声音的信号并且忠实重放的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种外耳声音信号传递函数的计算方法，用于对听音者耳道口封闭时，听音者耳道口的声压信号与听音者鼓膜在原声场接收的声压信号之间的传递关系进行计算；该方法包括：

步骤101)、计算人体外耳壳的反射系数；

步骤102)、将人体的外耳道模拟为具有一定长度和截面函数的多个声管的组合，并计算各个声管边界处的反射系数；

步骤103)、计算人体鼓膜处的反射系数；

步骤104)、由步骤101)得到的人体外耳壳的反射系数、步骤102)得到的各个模拟声管边界处的反射系数以及步骤103)得到的人体鼓膜处的反射系数，得到听音者耳道口等效体积速度源至鼓膜处体积速度之间的传递函数；

步骤105)、根据鼓膜阻抗和耳壳的辐射阻抗，以及步骤104)所得到的听音者耳道口等效体积速度源至鼓膜处体积速度之间的传递函数，推导封闭的耳道口的声压信号P0与听音者鼓膜在原声场接收的声压信号Ped之间的传递函数。

上述技术方案中，在步骤101)中，所述人体外耳壳的反射系数与人体外耳壳的辐射阻抗Z0、耳道口处耳道的截面积S1有关，其表达式如下：

其中，ρc为声阻抗率。