周文培 彭美俊 曾灣 劉丹丹

聲源定位能力（sound localization，SL）指辨別聽覺物體所處的位置，是聽覺系統(tǒng)的重要功能之一，準確定位聲源有助于人們對環(huán)境信息進行瞬時和全方位感知[1～4]。聲源定位主要包括水平方位定位和垂直方位定位。其中，水平方位定位主要取決于聲源信號到達兩只耳朵的時間差（interaural time differences，ITDs)和強度差（interaural level differences，ILDs)；而垂直方位定位則取決于聲音信號繞過頭部和耳廓所產生的特殊波譜[5]。目前，對聽障患者接受聽輔干預后聲源定位能力評估的基礎研究和臨床應用較少，且測試方法不盡相同[6，7]。本文旨在初步探究4～11歲健聽兒童的水平方位測試方法，進而為聽障兒童聲源定位能力的康復評估研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選擇11例4～14歲健聽兒童，以漢語普通話為主要交流方式，無任何發(fā)育障礙，均能進行正常交流，能配合測試者的指令完成相關操作。所有兒童測試前均完成耳窺鏡和聲導抗檢查，顯示雙耳聽力正常，外耳道干凈，裸耳聽閾均≤20 dB HL。

1.2 測試設備、環(huán)境和材料

測試設備為sound sources 102聲源定位系統(tǒng)，以16聲道按同一水平面布置在標準隔音室內，本地噪聲低于30 dB (A)。測試材料為音樂、純音和言語3種信號類型。

1.3 聲源定位測試方法

聲源定位能力評估主要包括聽覺量表評估及聲源定位行為學測試，本研究采用聲源定位行為學測試方法該方法主要包括方位辨認測試（source azimuth discrimination）（角度辨別閾值）和方位識別測試（source azimuth identification）（角度偏差）。角度辨別閾值主要測試受試者對聲源的空間分辨能力，即可分辨的最小角度（minimum audible angle，MAA）；角度偏差主要考察受試者的定位精確度，要求受試者精確地確定聲源的準確位置[8]。采用3種信號類型（言語、純音和音樂）、4種信號強度（0、5、10 dB信噪比及安靜環(huán)境）和5種測試方位（0o、±30o、±60o）考察兒童的聲源定位能力，計算不同測試條件下的平均角度偏差與角度識別準確率。

1.3.1 安靜環(huán)境下的聲源定位能力測試 揚聲器擺放位置以受試者為圓心、半徑1.5 m的半圓形同一水平方位放置13個揚聲器，以15°為間隔，從左至右，依次放置13個揚聲器。其中，0°、±30°、±60°為5個測試方位，±15°、±45°、±75°、±90°為8個干擾項，不播放測試音（如圖1）。

圖1 安靜環(huán)境下聲源定位能力測試測聽室布局

被試端坐于測試點，雙耳高度與揚聲器中心一致，給聲強度為65 dB SPL，主試坐于被試側后方，記錄被試反應。測試前，主試向被試說明要求，直至被試理解并能做出正確的反饋后開始正式測試。播放測試信號時，要求被試面向0°揚聲器，5個測試揚聲器隨機各播放測試音3次，共播放15次。待每次測試音播放完，要求被試指認給聲的揚聲器。言語、純音和音樂3種信號的測試順序在被試間實現平衡。為避免被試疲勞，測試分多次完成。

1.3.2 噪聲環(huán)境下的聲源定位能力測試 在安靜環(huán)境下揚聲器擺放位置的基礎上，增設3個揚聲器，分別對應+135°、-135°和180°（如圖2）。

圖2 噪聲環(huán)境下聲源定位能力測試測聽室布局

測試前，使用聲級計標定信噪比10、5和0 dB的測試信號強度與噪聲信號強度，分別保存相應的場景。其中0o、±45o、±90o、±135o、180o對應揚聲器播放環(huán)繞白噪聲信號（0o揚聲器可同時播放噪聲和刺激聲）；±15o、±75o為干擾項揚聲器，不播任何聲音；0o、±30o、±60o對應揚聲器播放測試信號。測試方法同安靜環(huán)境下聲源定位能力測試。

1.4 計算方法

測試角度偏差值記錄為給聲方位角度與被試指向方位角度差值的絕對值，即角度偏差=[給聲方位-指向方位]，如給聲揚聲器為-60o，受試者指向+30o，則此次角度偏差為[-60o-30o]=90o；平均角度偏差為每個刺激方位3次測試結果的平均值，即平均角度偏差=3次角度偏差值總和/3。角度識別準確率為每個刺激方位3次測試結果的平均識別正確率，識別正確率=正確數/總數*100%，如3次結果中2次正確，1次錯誤，正確識別率為2/3*100%=66.6%。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對數據進行分析，運用斯皮爾曼相關計算給聲信號強度與聲源定位能力的相關系數，分析不同信號強度對聲源定位能力的影響；運用重復變量方差分析各測試給聲信號類型下聲源定位的能力是否具有顯著差異，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

聲源定位結果的記錄采用角度偏差及正確率的方式，見表1，表2。

表2 各給聲信號在不同給聲強度下的聲源定位正確率

2.1 信號強度對聲源定位能力的影響

給聲為言語時，以角度偏差和正確率記錄結果相同，不同信號強度在30o方位麥克風的記錄結果，信號強度與聲源定位能力成正弱相關，相關系數為0.363（P＜0.05），其他角度均無顯著差異（P＞0.05）。給聲為音樂時，以角度偏差和正確率記錄結果相同，不同強度與聲源定位能力均無相關性。說明改變言語給聲強度時，30o的聲源定位角度偏差隨著信噪比的改變而改變，并成正相關關系改變，言語信噪比越大，聲源定位能力越好。

2.2 信號類型對聲源定位能力的影響

對被試在安靜環(huán)境下分別給聲3種信號類型測試的聲源定位角度偏差進行條形圖繪制，見圖1。

對被試在安靜環(huán)境及各信噪比條件下，分別給聲音樂及言語測得的聲源定位角度偏差進行條形圖繪制，見圖2。

圖1 音樂、言語、純音給聲信號在安靜環(huán)境下的聲源定位角度偏差

圖2 音樂、言語給聲信號在安靜環(huán)境下及各信噪比條件下的聲源定位角度偏差

從圖1、2中可看出，安靜環(huán)境時，分別給予音樂、言語及純音信號聲，給聲純音信號時，健聽兒童的聲源定位能力以角度偏差為記錄方式結果最差，其次是言語，最好是音樂。在安靜及信噪比條件下測得的聲源定位能力，給聲音樂信號較言語更好。利用SPSS統(tǒng)計軟件進行重復測驗方差分析可得，在安靜環(huán)境下，給聲純音、言語、音樂信號，健聽兒童的聲源定位能力有顯著差異（P＜0.05），但改變給聲信號音樂、言語，在各信噪比及安靜環(huán)境下對聲源定位能力無顯著影響（P＞0.05）。

以正確率為聲源定位的結果記錄方式時，將結果進行條形圖繪制，對被試在安靜環(huán)境下分別給聲音樂、言語、純音測試測得的聲源定位正確率進行繪制，見圖3。

對被試在安靜環(huán)境及各信噪比條件下，分別給聲音樂及言語測得的聲源定位正確率進行條形圖繪制，見圖4。

圖3 音樂、言語、純音給聲信號在安靜環(huán)境下的聲源定位正確率

從圖3、4中可看出，以正確率和與角度偏差為記錄方式的結果一致。給聲純音信號時，健聽兒童的聲源定位能力最差，依次是言語，最好是音樂。

圖4 音樂、言語給聲信號在安靜環(huán)境下及各信噪比條件下的聲源定位正確率

以上分析可知，在安靜環(huán)境下，給聲純音、言語、音樂信號，健聽兒童的聲源定位能力有顯著差異（P＜0.05）。改變給聲信號（音樂、言語），在各信噪比及安靜環(huán)境下對聲源定位能力無顯著影響（P＞0.05）。給聲純音信號，健聽兒童的聲源定位能力最差，結果有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），言語和音樂無法區(qū)分難易，結果無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

3 討論

聲源定位能力是人們感知環(huán)境的重要方式，在日常生活中，有助于人們在較為嘈雜的環(huán)境中追蹤會話[1]，及時定位并規(guī)避具有潛在風險的刺激事件[9]。人類聲源定位能力的心理聲學機制已得到充分論證。雙耳傾聽在聲音的空間定位中扮演重要角色。人們通過察覺聲音信號到達雙耳的耳間時間差（ITDs）和耳間強度差（ILDs）判斷聲源的空間位置[9]。

目前，國內外大多采用方位辨認測試和方位識別測試兩種方法研究測試兒童聲源定位的能力。方位識別測試是基于人們聽到聲音后通過回聲尋找聲源的本能覓聲反射實現，主要計量手段為角度偏差，即聲源位置的主觀判斷與真實聲源位置之間的角度差別，是研究聲源定位能力絕對精確度的方法[10]。本研究采用方位識別測試，計算聲源定位的角度偏差和識別正確率，保證研究方法的科學性。

本研究結果發(fā)現，在安靜環(huán)境下，受試者對純音信號的定位表現最差，其次是言語信號，而對音樂信號的定位表現最好。這一結果同Jones等[11]近年的研究結果一致，他們發(fā)現相較于純音信號，人們對頻譜信息更為復雜的白噪聲和元音刺激的聲源定位能力表現更好。耳間時間差和耳間強度差同刺激信號的頻率信息表現出很強的相關性[12]，言語和音樂信號包含更為豐富的頻率范圍和高頻信息，使得受試者可以更敏捷的捕捉到刺激音到達雙耳間細微的時間差和強度差，從而表現出更好的聲源定位能力。另外，純音信號的定位表現差也可能由于純音信號容易產生耳鳴，使得兒童在辨別過程中更容易出現角度偏差。在噪聲環(huán)境下，目前實驗研究使用的三種信噪比條件（0、5、10 dB）無法精確區(qū)分受試兒童對言語和音樂信號的聲源定位表現，即在當前信噪比條件下，健聽兒童對言語和音樂信號的聲源定位表現并無顯著性差異（P＞0.05）。今后的研究將細化信噪比的難度梯度，降低信噪比強度，對健聽兒童的聲源定位能力進行更細致的探究。本研究表明，信號強度同受試者的聲源定位能力呈現顯著正相關關系（P＜0.05），即信噪比越高，信號越清晰，受試兒童的生源辨認正確率越高，角度偏差越小。這一研究結果與Wu等[13]對聲源距離對定位能力影響的結果相一致，聲源同受試者距離越近，到達受試者雙耳的信號強度越高，越容易覺察到強度差和時間差，進而定位表現越好。表明信號強度顯著影響健聽兒童的聲源定位表現，且信號強度對不同信號類型的影響程度可能也存在差異，這也為進一步細化研究健聽兒童對言語和音樂聲源定位能力的差異奠定了基礎。

總之，信號強度對健聽兒童的聲源定位能力表現有重要影響；信號類型同樣影響受試兒童的聲源定位表現，純音信號的定位最差，音樂信號稍優(yōu)于言語信號，但兩者并沒有顯著差異。本研究對健聽兒童聲源定位能力進行初步探索，但還有一定的局限，如受試兒童樣本數目較少，年齡跨度較大；對言語和音樂信號的頻率信息沒有進行控制，但目前的測試信號更貼近日常生活，因而更具測試效度。在今后的研究中，筆者將不斷擴大樣本量，細化受試兒童的年齡分布，完善實驗研究方案，詳細記錄健聽兒童的聲源定位能力的發(fā)展軌跡，為聽障兒童在輔聽干預后的效果評估提供參考。