一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，所述方法包括：测量受试者的头骨阻抗；测量受试者的头骨生理特性；基于头骨阻抗和头骨生理特性在预先建立的数据库中进行匹配，获得与受试者的头骨阻抗和头骨生理特性相匹配的个性化骨导传递函数；基于个性化骨导传递函数，设计对应的个性化骨导耳机均衡器。

An equalization method of bone conduction earphone based on skull impedance recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法
本专利技术属于骨导耳机均衡领域，尤其涉及一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，能够在建立数据库的条件下，仅通过头骨阻抗识别和个体头骨生理特性设计个性化骨导均衡器。
技术介绍
随着骨导设备从医疗助听领域进入到消费电子领域，骨导耳机已经逐渐成为一种重要的声重放装置。使用骨导耳机进行声重放时，由于骨导耳机自身的频响特性、骨导耳机与皮肤的耦合、头骨的振动特性等因素，导致骨导耳机的声重放效果不佳，出现音色失真，空间感变差等现象，极大降低了骨导耳机的听音感受。对骨导耳机的频率响应进行均衡处理能够提升骨导耳机的声重放效果。参考气导耳机的均衡方法，骨导均衡器需要测量骨导传递函数(BoneConductionTransferFunction,BCTF)以及设计合理的目标曲线。骨导传递函数的测量分为直接测量和间接测量，直接测量方法可以利用耳声发射信号获取骨导传递函数，间接的方法是利用气-骨导差异传递函数(BonetoAirDifferentialTransferFunction,BADTF)构造均衡器实现以指定气导耳机的耳机到鼓膜传递函数(HeadphonetoEardrumTransferFunction,HETF)为目标的骨导耳机均衡。基于骨导传递函数的骨导均衡旨在使骨导重放声逼近指定的气导耳机的声重放感知效果。在实际情况中，聆听者骨导传递函数个体差异的存在意味着单一设计的均衡滤波器无法契合每个聆听者的骨导传递特性，使得均衡效果存在误差。采用个性化均衡方法，依据每个聆听者的骨导传递函数设计均衡器可以有效提升骨导耳机声重放的效果。但是由于骨导传递函数的测量程序复杂繁琐，不易操作，并不能在短时间内快速有效的对每位聆听者测量其骨导传递函数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，所述方法包括：测量受试者的头骨阻抗；测量受试者的头骨生理特性；基于头骨阻抗和头骨生理特性在预先建立的数据库中进行匹配，获得与受试者的头骨阻抗和头骨生理特性相匹配的个性化骨导传递函数；基于个性化骨导传递函数，设计对应的个性化骨导耳机均衡器。作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：建立结合头骨生理特性、骨导传递函数和头骨阻抗的数据库，具体包括：测试获得骨导传递函数；基于骨导耳机和负载搭建头骨阻抗测试平台，由此计算出头骨阻抗；将个体头骨生理特性、个体头骨阻抗与个性化骨导传递函数建立一一对应关系，并存入数据库中。作为上述方法的一种改进，所述测试获得骨导传递函数，具体包括：受试者佩戴气导耳机，测量获得该频率的气导听阈f为测试频率；受试者取下气导耳机，佩戴骨导耳机，测量获得该频率的骨导听阈计算获得该频率的气-骨导差异传递函数的幅度值D(f)：设置不同的测试频率，获得不同测试频率的气-骨导差异传递函数的幅度值，对整个频段的幅度值进行拟合，获得气-骨导差异传递函数，这里的气-骨导差异传递函数为骨导传递函数。作为上述方法的一种改进，，所述测试获得骨导传递函数，具体包括：将隔声耳罩以及加掩蔽音的方式堵塞受试者的非测试耳；将探针传声器置于受试者测试耳的耳道；将骨导耳机置于乳突、颞骨或额骨处，骨导耳机播放20Hz-4kHz的扫频音X(Z)，Z为变换域；置于测试耳的耳道内的探针传声器接收信号Y(Z)；从骨导耳机到该测试耳的耳蜗的骨导传递函数H(Z)为：H(Z)＝Y(Z)X-1(Z)。作为上述方法的一种改进，所述利用骨导耳机识别头骨阻抗，具体为：搭建骨导耳机和负载的串联电路,驱动电压为E；骨导耳机驱动机械负载阻抗时负载的振动速度为v；接入阻抗为ZL1的负载，测得对应的电流为I1；接入阻抗为ZL2的负载，测得对应的电流为I2；接入阻抗为ZL3的负载，测得对应的电流为I3；将ZL1、I1，ZL2、I2，ZL3、I3，分别代入得到三个方程，联立计算得到骨导耳机的电阻抗Ze、骨导耳机的力阻抗zm，骨导耳机的传导系数T；受试者佩戴骨导耳机，测得对应的电流为I4,根据下式计算得到头骨阻抗ZL：作为上述方法的一种改进，所述均衡器采用的均衡算法为线性幅度均衡算法或非线性幅度均衡算法。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1、基于多位受试者，建立骨导传递函数、头骨生理特性和头骨阻抗的数据库，根据对聆听者识别其头骨阻抗以及测量头骨生理特性，从数据库中匹配到对应的骨导传递函数，进而构造其个性化骨导均衡器，实现良好的声重放效果；2、利用骨导传递函数构造个性化均衡滤波器在骨导声重放时进行补偿，可以改善骨导声重放的音色和空间感，使其接近气导耳机的声重放感知效果。附图说明图1是本专利技术的原理框图；图2是本专利技术的实施例头骨阻抗测量电路的示意图；图3是本专利技术的实施例直接测量获得骨导传递函数的连接示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明。实施例1本专利技术提出了一种通过骨导耳机识别头骨阻抗的方法，通过对多位受试者测量头骨生理特性、骨导传递函数以及头骨阻抗，建立数据库。对于聆听者仅需测量头骨阻抗和头骨生理特性，在数据库中匹配与其头骨阻抗以及头骨生理特性最接近的受试者，提出该受试者的骨导传递函数作为聆听者的骨导传递函数，然后进行均衡处理，即可实现聆听者的个性化骨导均衡。本专利技术提出的基于阻抗识别的骨导耳机均衡方法具体包括：步骤1)测量N位受试者的骨导传递函数；步骤2)利用骨导耳机识别N位受试者的头骨阻抗；本专利技术提出了一种基于骨导耳机校准测量头骨阻抗的方法。头骨阻抗可以是乳突处的阻抗，额骨处的阻抗也可以是颞骨处的阻抗。骨导耳机可佩戴于乳突、额骨或者颞骨处，每位受试者头骨阻抗均可由步骤2)得到，同一个骨导耳机得到其模型参数后，不需重复测量。同时对每位受试者进行步骤1)的测量，得到其骨导传递函数。通过建立骨导耳机的电路模型，该模型由三个与频率相关的参数描述，骨导耳机模型的参数确定后，测量耳机的驱动电压和电流即可确定任意的电负载阻抗(比如乳突阻抗)。如图1所示。上述头骨阻抗的测量方法仅为测量头骨阻抗方法中的一种，还可以通过力阻抗的测量方法来获取头骨力阻抗。当机电换能器驱动机械负载阻抗ZL时，通过负载的力和速度可由式(2)联系F＝-vZL(2)另外，骨导耳机的传导系数相等但异号，即T≡Tme＝-Tem(3)将式(2)与式(3)代入式(1)中可得其中Ze为骨导耳机的电阻、zm为骨导耳机的力阻，T为骨导耳机的传导系数。因此，骨导耳机的电输入阻抗Zin为通过骨导耳机驱动已知阻抗的负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，所述方法包括：/n测量受试者的头骨阻抗；/n测量受试者的头骨生理特性；/n基于头骨阻抗和头骨生理特性在预先建立的数据库中进行匹配，获得与受试者的头骨阻抗和头骨生理特性相匹配的个性化骨导传递函数；/n基于个性化骨导传递函数，设计对应的个性化骨导耳机均衡器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，所述方法包括：
测量受试者的头骨阻抗；
测量受试者的头骨生理特性；
基于头骨阻抗和头骨生理特性在预先建立的数据库中进行匹配，获得与受试者的头骨阻抗和头骨生理特性相匹配的个性化骨导传递函数；
基于个性化骨导传递函数，设计对应的个性化骨导耳机均衡器。


2.根据权利要求1所述的基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，其特征在于，所述方法还包括：建立结合头骨生理特性、骨导传递函数和头骨阻抗的数据库，具体包括：
测试获得骨导传递函数；
基于骨导耳机和负载搭建头骨阻抗测试平台，由此计算出头骨阻抗；
将个体头骨生理特性、个体头骨阻抗与个性化骨导传递函数建立一一对应关系，并存入数据库中。


3.根据权利要求2所述的基于头骨阻抗识别的骨导耳机均衡方法，其特征在于，所述测试获得骨导传递函数，具体包括：
受试者佩戴气导耳机，测量获得该频率的气导听阈f为测试频率；
受试者取下气导耳机，佩戴骨导耳机，测量获得该频率的骨导听阈
计算获得该频率的气-骨导差异传递函数的幅度值D(f)：



设置不同的测试频率，获得不同测试频率的气-骨导差异传递函数的幅度值，对整个频段的幅度值进行拟合，获得气-骨导差异传递函数，这里的气-骨导差异传递函数为骨导传递函数。


4.根据权利要求2所述的基于头...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂亚飞，桑晋秋，张芳杰，郑成诗，李晓东，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11