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研究 | 基于VR系统的房间声学质量评估

发布时间：11-07 编辑：21dB声学人

在教育环境中，声学质量对学习效果有着至关重要的影响，尤其对于助听器（HA）使用者而言更是如此。然而，实地评估往往面临诸多限制，虚拟现实（VR）技术的发展为声学质量评估带来了新的可能。当前多数 VR 系统在应用于室内声学评估时，存在成本高昂、实施困难等问题。

来自意大利都灵理工大学能源系的Angela Guastamacchia及其团队通过一系列的实验和数据分析，验证了一种基于16个扬声器阵列并与VR头显同步的 VR 系统在再现真实声学特性方面的有效性和准确性。该项研究成果发表在Acoustics期刊上。

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这个系统的设计目标是能够在小型非无回声空间中轻松复制，并且适合HA用户使用。研究人员对这个系统进行了客观和主观的验证，对比了真实大学讲堂和其实验室再现之间的双耳和单耳房间声学参数。

为了验证音频视觉体验，有32名正常听力受试者参与了Igroup Presence Questionnaire（IPQ）调查，评估他们在虚拟环境中感知到的存在感。结果表明，这个系统是一个有前景且可行的工具，可以预测房间的声学质量。

研究分为两个主要步骤：实验室内验证和实验室间验证。实验室内验证主要分析系统和真实声音源之间的差异，以及在使用HA作为辅助设备时的定位线索失真情况。实验室间验证则通过使用真实讲堂作为基准，评估整个音频视觉再现的质量。

VR系统安装在意大利都灵理工大学的空间音频实验室（Audio Space Lab，ASL）中。这个实验室经过声学处理，符合ITU-R BS.1116-3标准的要求。VAE再现系统由一个16.2 ambisonics设置组成，使用16个Genelec 8030B两路主动扬声器和两个Genelec 8351A三路主动扬声器。VVE再现系统则使用了meta Quest 2 VR头显。

在实验室内验证中，研究人员比较了真实和虚拟声源的双耳参数，发现这些参数在甜点位置基本一致，但在偏离中心位置时略有偏差。在使用HA麦克风的情况下，结果也类似。

在实验室间验证中，首先通过测量真实讲堂和虚拟讲堂的单声道和双耳房间脉冲响应（RIR），计算并比较了标准单声道房间声学参数。结果显示，虚拟讲堂的参数在大多数频率范围内与真实讲堂非常接近，特别是在对语音清晰度至关重要的频率范围内。

接下来，他们进行了主观音频视觉评估，录制了一段模拟大学讲堂场景的360°视频，并通过VR系统进行了再现。结果显示，受试者普遍认为虚拟环境中的存在感很强，尽管视觉方面的体验略逊于听觉方面。

研究表明，这个基于16个扬声器阵列的VR系统能够有效地预测房间的声学质量，特别是在教育环境中。尽管视觉方面还有改进的空间，但这个系统已经展示出了其在评估声学舒适度和语音清晰度方面的潜力。

未来，还可以进一步优化视觉组件，并将其应用于其他环境，如会议室、办公空间、剧院和音乐会厅等。此外，这个系统还可以在临床实践中发挥作用，帮助更有效地评估患者的听力损失和助听器的适配。

更多信息：Guastamacchia, A., Rosso, R. G., Puglisi, G. E., Riente, F., Shtrepi, L., & Astolfi, A. (2024). Real and Virtual Lecture Rooms: Validation of a Virtual Reality System for the Perceptual Assessment of Room Acoustical Quality. Acoustics, 6(4), 933-965. https://doi.org/10.3390/acoustics6040052