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耳机重放中三维听觉显示定位精度及反应时间的影响因素分析

姚鼎鼎 汤婕 王瑀楠 杨钧程 江涛 李军锋 郑挺 郭小朝

姚鼎鼎, 汤婕, 王瑀楠, 杨钧程, 江涛, 李军锋, 郑挺, 郭小朝. 耳机重放中三维听觉显示定位精度及反应时间的影响因素分析[J]. 声学学报. doi: 10.12395/0371-0025.2023096
引用本文: 姚鼎鼎, 汤婕, 王瑀楠, 杨钧程, 江涛, 李军锋, 郑挺, 郭小朝. 耳机重放中三维听觉显示定位精度及反应时间的影响因素分析[J]. 声学学报. doi: 10.12395/0371-0025.2023096
YAO Dingding, TANG Jie, WANG Yunan, YANG Juncheng, JIANG Tao, LI Junfeng, ZHENG Ting, GUO Xiaochao. Analysis of factors impacting 3D auditory localization accuracy and response time in headphone reproduction[J]. ACTA ACUSTICA. doi: 10.12395/0371-0025.2023096
Citation: YAO Dingding, TANG Jie, WANG Yunan, YANG Juncheng, JIANG Tao, LI Junfeng, ZHENG Ting, GUO Xiaochao. Analysis of factors impacting 3D auditory localization accuracy and response time in headphone reproduction[J]. ACTA ACUSTICA. doi: 10.12395/0371-0025.2023096

耳机重放中三维听觉显示定位精度及反应时间的影响因素分析

doi: 10.12395/0371-0025.2023096
基金项目: 科技创新2030项目(2021ZD0201503)和国家自然科学基金项目(12104483)资助
详细信息
    通讯作者:

    李军锋, lijunfeng@hccl.ioa.ac.cn

  • PACS: 43.60, 43.66

Analysis of factors impacting 3D auditory localization accuracy and response time in headphone reproduction

  • 摘要:

    探究了基于头相关传输函数(HRTF)的三维听觉显示中, 重放方式(动态/稳态重放)、HRTF种类(个性化/非个性化HRTF)、被试类型(有/无测听经验)三个因素对三维听觉显示定位精度和反应时间的影响。实验结果表明, 重放方式对听觉定位的影响显著, 动态重放的定位效果明显优于稳态重放, 该结论对于有测听经验以及无测听经验的受试者均成立; HRTF种类对听觉定位也具有较大影响, 个性化HRTF的定位效果优于非个性化HRTF, 具有测听经验的受试者较无测听经验的受试者能更好利用个性化HRTF; 具有测听经验的受试者在各个实验条件下所需的定位反应时间更短。相关结果可为三维听觉显示技术的真正应用提供重要参考。

     

  • 图 1  HRTF测量装置示意图及实物

    图 2  具有测听经验的受试者对基于个性化HRTF的动态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 3  具有测听经验的受试者对基于非个性化HRTF的动态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 4  具有测听经验的受试者对基于个性化HRTF的稳态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 5  具有测听经验的受试者对基于非个性化HRTF的稳态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 6  无测听经验的受试者对基于个性化HRTF的动态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 7  无测听经验的受试者对基于非个性化HRTF的动态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 8  无测听经验的受试者对基于个性化HRTF的稳态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    图 9  无测听经验的受试者对基于非个性化HRTF的稳态重放的定位结果 (a) 水平角定位结果; (b) 俯仰角定位结果

    表  1  测听实验所采用的目标方向

    俯仰角 (°)水平角 (°)
    −30, 0, 30, 600, 30, 150, 180, 240, 300
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    表  2  不同实验条件下的平均定位误差 (单位: °)

    被试类型重放方式HRTF种类水平角误差
    (均值 ± 标准误差)
    俯仰角误差
    (均值 ± 标准误差)
    有测听经验动态重放个性化HRTF8.0±2.112.7±2.0
    非个性化HRTF10.5±1.815.5±3.0
    稳态重放个性化HRTF13.1±3.315.8±1.0
    非个性化HRTF15.0±3.618.8±2.5
    无测听经验动态重放个性化HRTF12.1±3.915.6±1.3
    非个性化HRTF13.3±3.118.0±0.9
    稳态重放个性化HRTF15.8±2.119.6±2.1
    非个性化HRTF17.3±2.020.3±2.9
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    表  3  定位结果的上下混乱率和前后混乱率 (单位: %)

    被试类型重放方式HRTF种类上下混乱率
    (均值 ± 标准误差)
    前后混乱率
    (均值 ± 标准误差)
    有测听经验动态重放个性化HRTF6.5 ± 4.80.3 ± 0.6
    非个性化HRTF11.1 ± 7.51.0 ± 0.6
    稳态重放个性化HRTF11.6 ± 1.524.0 ± 3.7
    非个性化HRTF15.3 ± 5.635.1 ± 5.0
    无测听经验动态重放个性化HRTF18.5 ± 4.16.6 ± 4.8
    非个性化HRTF20.4 ± 4.77.3 ± 3.3
    稳态重放个性化HRTF23.6 ± 10.435.8 ± 7.4
    非个性化HRTF23.6 ± 9.140.6 ± 6.9
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    表  4  定位所需的反应时间(单位: s)

    被试类型重放方式HRTF种类反应时间
    (均值 ± 标准误差)
    有测听经验动态重放个性化HRTF11.40 ± 2.51
    非个性化HRTF15.46 ± 3.70
    稳态重放个性化HRTF10.90 ± 4.40
    非个性化HRTF12.77 ± 5.21
    无测听经验动态重放个性化HRTF17.97 ± 5.00
    非个性化HRTF20.61 ± 6.54
    稳态重放个性化HRTF12.63 ± 3.77
    非个性化HRTF13.28 ± 4.36
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    A1  测听实验中受试者情况分布

    有测听经验的受试者无测听经验的受试者
    编号性别年龄(岁)已参与测听实验次数编号性别年龄 (岁)已参与测听实验次数
    12721300
    23312250
    32933330
    43014260
    53015290
    62526260
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-15
  • 修回日期:  2023-07-10
  • 网络出版日期:  2023-09-27

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