我们在工作中应用人工头测量体系进行接收偏向的特点测量时，经常会用到BEQ，即Binaural Equalizer（双耳均衡器）。大年夜家对于这个词很熟悉了。每一个HEAD人工头对应一组均衡滤波，在硬件设备BEQ Filter时可以根据测试请求设置Lin (Bypass)、FF、FF (no Torso)、ID、DF中的一个。可当谈起为什么要加BEQ，这几种滤波参数有什么差别时，往往这个词又显得比较的陌生。今天，我们就从听觉心理到听觉心理，再到人工头测量体系层面来聊聊这个我们最熟悉的陌生词 ? BEQ。
人的听觉心理体系
人耳的心理构造包含外耳、中耳和内耳。外耳包含耳廓和耳道，负责收集声波，放大年夜声音和断定声源偏向等；中耳包含鼓膜、听小骨和咽鼓管，负责声压波形的放大年夜和阻抗匹配，必定程度上可在大声强下保护内耳；内耳包含前庭器和耳蜗，是能量转换器，具有很强的旌旗灯号处理才能。
耳廓负责声音的集合，作为一个反射面（镜面）加强声音中高频部分的能量，衰减低频声。对于大年夜于2kHz的声音，耳廓的增益跟着频率的升高而增长。耳道对声音起润饰放大年夜的感化，其共振效应会使3kHz阁下的声音产生增益，传导到鼓膜的声音与外界的声音在功率谱和相位谱上具有很大年夜的差别。鼓膜是幻想的压力接收器，空气中声波的渺小振动便可引起鼓膜的响应振动。
耳朵构造功能类比图
听觉心理：双耳听觉
人耳对声源的定位
经由过程双耳听觉体系，人们可以或许应用听觉器官断定声源的空间方位，即听觉定位。平日用双耳接收到的旌旗灯号差别即双耳效应来决定声源的程度地位，而由外耳等对高频旌旗灯号的反射所引起的耳廓效应来决定声源的垂直地位。
声源位于程度面上并偏离头部正中垂直面时，重要经由过程耳间差别来定位。此时旌旗灯号达到听者双耳的时光存在渺小差别，从而引起双耳时光差 (ITD, Interaural Time Difference)。尽管此差别很小（20?s到1ms）甚至根本意识不到，然则大年夜脑可以懂得这些差别并获得方位信息。另一方面，人头的掩蔽效应引起耳间声压级的差别，即双耳强度差 (IID, Interaural Intensity Difference)。比如，接近右耳的声源会在右耳产生比左耳更高的声压级，这是因为头部阻碍了入射声波的传播。这些声压级差也被大年夜脑懂得并用于声源定位。双耳时光差和强度差是声音频率范围内声源定位的重要身分。
然而，当一个声源沿着正中面移动时，并不会引起明显的耳间差别。然则，大年夜脑仍然可以对声源进行定位。这一才能基于对声音的偏向相干滤波 (Direction-dependent filtering)，重要由耳廓构造、头部、肩部以及躯干所引起，达到人耳的旌旗灯号频谱所产生的特定掉真也会根据偏向不合而有所差别。大年夜脑会懂得这些特定的频谱差别并将某种掉真归属于某个方位。
声场中偏向相干和偏向无关的变更
如上所述，要实现声源定位，大年夜脑不仅须要耳间差别信息，也须要声旌旗灯号的偏向相干变更信息。这一变更由处于声场中人的物理构造（耳廓、头部以及肩部）所引起。
除了偏向相干变更外，由耳甲腔和耳道引起的变更则与声源的方位无关 (Direction-independent)。偏向相干变更是基于衍射和反射，而偏向无关变更则由共振所引起。
下图则说清楚明了声旌旗灯号的不合变更及各自的重要原由：
人工头测量体系灌音与均衡
人工头测量体系灌音
经由上文的浏览，我们懂得到听觉体系根据耳间差别及声旌旗灯号变更肯定合理的声源空间定位。那么，对于声音录制来讲，只有保存了这些信息的灌音，才能够在回放时重现声源的空间方位。显然，单一麦克风灌音是无法做到的，而立体声麦克风灌音仅包含时光差和强度差信息，却无法采集到了人头掩蔽效应的信息，只能进行粗略的定位。是以，完全的声场空间重现只能用人工头灌音来实现。
HEAD acoustics GmbH从1982年宣布HMS I 人工头至今，历经38载，人工头产品经由了一代又一代的进级和完美。
人工头灌音的均衡
人工头灌音的回放体系应包管听音者的听音感触感染如置身于原始声情况中一般，如下图所示。为知足此请求，我们须要对灌音旌旗灯号进行均衡。
均衡接口
为了兼容传统的测量技巧（标准麦克风灌音）方法来分析人工头灌音旌旗灯号，必须供给一个恰当的接口。HEAD acoustics将听觉精确重现声旌旗灯号的总均衡Htotal分成了两部分：灌音均衡Hrecord和回放均衡Hplayback。由此，在两步之间建立了一个知足上述需求的接口。在接口处，人工头灌音旌旗灯号仅经由了灌音均衡Hrecord滤波，以使其与传统的麦克风灌音相当。下图展示了因分析目标而将均衡一分为二的示意图：
三种灌音的均衡
为包管旌旗灯号在接口点处与传统麦克风灌音相当，不合的声场采取不合的灌音均衡Hrecord。HEAD acoustics的人工头测量体系供给以下三种灌音均衡：自由场 (FF, free field) 、扩散场 (DF, diffuse field) 以及偏向非相干 (ID, Independent of direction)。
自由场和扩散场都是规范化的声场情况，在实际生活中并不太常见。ID均衡仅除去了传输函数中由共振引起的偏向非相干的成分。而FF和DF均衡，同时也从旌旗灯号中除去了偏向相干的掉真。FF和DF均衡是经由过程大年夜量的测量肯定的，而ID均衡则是基于数学计算得出的。HEAD acoustics已申请了ID均衡的专利。
下图是肯定自由场均衡测量的一个简单示例：
下图展示了三种均衡的频率曲线：
用FF均衡，自由场中人工头对前方声源的灌音旌旗灯号可以与响应的传统麦克风灌音相当。而DF均衡则可用于均衡人工头在扩散场中对四面八方入射声的灌音。对于既非自由场又非扩散场的声场情况，应采取ID均衡。假如误用了均衡，则会与原始声场前提相左，减弱拾音旌旗灯号，造成分析缺点。
至此，我们从听觉心理到听觉心理，再到人工头测量体系逐层递进地懂得了BEQ均衡滤波中FF、DF和ID的由来及其差别，也清楚了为什么要加BEQ。那么，您是不是对BEQ 这个词及其内涵有了更多的熟悉，也更熟悉了呢。
