在周围环境中定位声音的能力是人耳的一个显着特征。通常，听力良好的人使用双耳来检测和解释听觉线索。每只耳朵的声音响度或到达时间的差异为我们提供了有关声源位置和方向的重要信息。然而有趣的是，研究表明虽然单耳听力（一只耳朵听力损失）的人也可以感知声音位置。
对于工程师来说，这有助于消除对录音设备和麦克风阵列的设计和定位的限制。用于声源定位和降噪，麦克风阵列需要根据特定的间隔和位置放置，以有效地捕获和分析来自不同方向的声音。为了避免由于麦克风阵列设计或定位不当而导致音质不佳，使用单声道提示估计声音方向的能力是非常可取的，因为它可以帮助简化麦克风阵列设计。
近日发表在《应用声学》杂志上的一项研究中，来自日本科学技术大学 （JAIST） 和日本富山县立大学的Masashi Unoki教授及其同事提出了一种使用单声道线索来估计三维声音信号到达方向（DOA）的方法。
“在我们的工作中，我们提出了一种基于单耳调制频谱（MMS）的估计方法，该方法依赖于接收信号频谱中的调制来检测信号DOA。这可以帮助我们开发单通道信号处理的单声道提示。”Unoki教授解释说。
为了确定单声道DOA，该团队使用人工调幅噪声和人类语音信号模拟来自不同方向的声音信号，同时考虑耳朵，躯干和头部在过滤声音方面的影响。接下来，他们获得了描述其频率调制的信号的MMS，以确定可能与信号DOA相关联的关键特征。为了避免单声道前后混淆，当听众前方或后方相同角度的声源可以产生相同的DOA估计值时，研究人员考虑了头部运动对MMS的影响，以实现更准确的DOA估计。
然后，他们使用已知的DOA和MMS的特征作为训练数据，构建了一个多项式回归模型，该模型根据声音信号的MMS特征根据听众的水平和垂直方向估计DOA。该模型可以准确估计829440个语音信号的DOA，甚至优于人类单声道听力。
虽然该团队通过建议在创建模型时还需要做更多的工作来解释背景噪声和耳朵形状的个体差异来限定他们的发现，但该研究显示了单声道声音定位的令人印象深刻的进步。通过推测其含义，研究人员设想了他们的技术在声音监控技术和助听器增强方面的应用。“我们的研究将有助于揭示我们基于单声道听力定位声音的能力，这反过来又可以长期刺激助听器技术的各种创新。”Unoki教授总结道。
信息源于：sciencedaily
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