$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Протокол исследования был пересмотрен и утверждён Институциональным обзорным советом больницы Университета Халлим Sacred Heart Hospital (номер одобрения: HALLYM 2023-07-015-001). Все участники предоставили письменное информированное согласие перед участием.
1. Инструменты
ПРИМЕЧАНИЕ: Во время тестирования уровень фонового шума внутри кабины поддерживался ниже примерно 35 дБА, что гарантировало, что внешний шум не мешал работе по локализации звука.
Звукоизолированная кабина (внутренние размеры примерно 3 800 × 2 200 × 2 100 мм) обеспечивала контролируемую свободную аудиторию с минимальным количеством окружающего шума. Внутри стенда была установлена полукруглая стойка для громкоговорителей радиусом 3000 мм. Семь громкоговорителей были установлены с интервалом 30° от −90° до +90° азимута, и все громкоговорители располагались на одинаковой высоте (уровень головы при сидянии; примерно 1 050 мм) и на равном расстоянии от головы участника (рисунок 1). Громкоговорители были подключены к многоканальному аудиоинтерфейсу с помощью сбалансированных экранированных XLR-аудиокабелей.
ПРИМЕЧАНИЕ: При подключении нескольких громкоговорителей к персоналному компьютеру, расположенному снаружи звукоизолированной кабины, на стену кабины устанавливалась кабельная панель или проводная панель. Это обеспечивало стабильное прокладывание кабелей между внутренней и внешней частью кабины, при этом сохраняя акустическую изоляцию и минимизируя захламление кабелей.
Презентация стимулов и сбор данных контролировались с помощью персонального компьютера на базе Windows с использованием специально разработанного программного обеспечения (см. рисунок 2; см. таблицу материалов). Для стабилизации положения головы участника во время презентации стимулов было подготовлено кресло с регулируемой высотой и подголовником. Индивидуально изготовленное кресло с регулируемой высотой и положением подголовника использовалось для индивидуальной оценки антропометрии. Подголовник обеспечивал тактильную обратную связь, помогая участникам сохранять стабильную ориентацию головы вперёд во время презентации стимула.
ПРИМЕЧАНИЕ: Индивидуальное программное обеспечение было разработано внутри компании для поддержки автоматизированного тестирования локализации звука. После запуска теста программное обеспечение управляло представлением стимулов и секвенированием проб, собирало ответы участников через сенсорный экран и автоматически вычисляло показатели производительности локализации, включая ошибку среднего квадрата (RMSE), среднюю абсолютную ошибку (MAE) и смещение локализации по завершении теста.

Рисунок 1. Массив громкоговорителей для горизонтального теста локализации звука . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой картины.

Рисунок 2. Схема экспериментальной системы. Система состояла из персонального компьютера, подключённого к аудиоинтерфейсу, который передавал сигналы на усилитель мощности, а затем на динамики. Для калибровки использовался уровень звука, чтобы обеспечить одинаковые выходные уровни для всех громкоговорител. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
2. Setup01
Перед началом теста была проведена калибровка для обеспечения единого уровня звуковой подачи на всех тестовых колонках. Широкополосный шумовой стимул с корневым средним квадратом (RMS), сопоставленный с тестовым стимулом, представлялся последовательно из каждого громкоговорителя. Точечный измеритель уровня звука класса 1 с микрофоном свободного поля был установлен на штатив на уровне головы (примерно 1 050 мм) в позиции участника. Эквивалентный непрерывный уровень звука (LZeq; Z-взвешенный, усреднённый по времени уровень звукового давления) с каждого акустика измерялся, а выходные уровни корректировались так, чтобы измеренный LZeq составлял примерно 60 дБ SPL (±0,5 дБ) на всех громкоговорителях.
ПРИМЕЧАНИЕ: Регулировка уровней выхода громкоговорителей проводилась на уровне аудиоинтерфейса для обеспечения равномерной калибровки между громкоговорителями. Специализированное программное обеспечение не включало функции управления уровнем и использовалось исключительно для презентации стимулов, управления испытаниями, сбора ответов и вычисления метрик локализации.
3. Эксперимент
Участник сидел на специально изготовленном кресле так, чтобы голова была выровнена с фронтальным громкоговорителем (0° азимута — центральное положение полукруглого массива) и располагалась в центре полукруглой системы громкоговорителей. Подголовник был отрегулирован так, чтобы плотно прилегать к затылочному выступу, и участнику было поручено сохранять контакт с подголовником на протяжении всего теста. Сенсорная панель размещалась прямо перед участником для записи ответов, а также предоставлялись инструкции по её использованию.
ПРИМЕЧАНИЕ: Неправильное положение в начале теста может повлиять на эффективные углы работы громкоговорителя и снизить точность измерений. Подголовник обеспечивал тактильную обратную связь, позволяя участникам отслеживать, правильно ли голова находится в правильном положении. Ответное устройство не должно служить визуальным или аудиобарьером, а сенсорная панель не должна преграждать прямую видимость между участником и центральным громкоговорителем.
Вводились идентификационный код участника и номер исследования, а статус слухового устройства (кохлеарный имплант, слуховой аппарат или отсутствие) выбирался с помощью графического пользовательского интерфейса (GUI). Началась последовательность знакомства. В графическом интерфейсе была выбрана кнопка «Знакомство » для запуска последовательности знакомства. Участнику было поручено смотреть на центральный громкоговоритель на протяжении всей последовательности. Во время последовательности знакомства система автоматически показывала слуховые стимулы последовательно с каждого громкоговорителя.
ПРИМЕЧАНИЕ: Участнику было указано держать голову направленной вперёд и избегать поворота в сторону источника звука во время этого шага. Тест на локализацию звука использовал широкополосные шумовые стимулы (20–20 000 Гц), генерируемые в двух спектральных формах и представленные на трёх уровнях интенсивности (55, 60 и 65 дБ HL). Все стимулы имели длительность 500 мс с 5 мс стартов и смещения, что соответствует установленным протоколам локализации 1,2. Всего шесть уникальных стимулов были представлены по одному разу с каждого из семи громкоговорителей в рандомизированном порядке, что привело к 42 испытаниям на каждого участника.

Рисунок 3. Интерфейс с картой динамиков, используемый для ответов участников. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
В графическом интерфейсе была выбрана кнопка «Предтест » для активации режима предварительного тестирования. Участнику было указано повернуться лицом к фронтальной динамике и нажать кнопку Start на тачпаде, когда он готов, при этом сохраняя ориентацию головы вперёд. При нажатии кнопки Start система передала первый тестовый звук с одного из динамиков. После презентации звука дисплей на сенсорной панели переключался на карту громкоговорителей, на которой участник выбирал предполагаемое местоположение источника звука (рисунок 3).
После каждого ответа система предоставляла немедленную обратную связь. Для правильных ответов перед переходом к следующему испытанию отображалось подтверждение. Для неправильных ответов на карте выделялось правильное расположение громкоговорителя, и звук воспроизводился три раза с этой громкоговорительной системы. Предварительное испытание состояло из трёх испытаний и автоматически завершалось системой после завершения третьего испытания.
ПРИМЕЧАНИЕ: Участник контролировался, чтобы убедиться, что голова оставалась направлена на фронтальный громкоговорител во время обратной связи, так как поворот головы мешал точному восприятию пространственных сигналов. Поскольку отдельные испытания нельзя было повторять в автоматической последовательности, любой случай, когда участник явно не поддерживал требуемую позицию головы вперёд, приводил к перезапуску сессии, а не повторению на уровне проб. Эти возобновленные сессии не были включены в итоговый анализ. Количество предтестовых испытаний было заранее определено в системе (ограничено тремя испытаниями) и не могло быть измененоэкзаменатором 8,9.
После завершения предварительного теста нажималась главная кнопка теста для запуска основной тестовой последовательности. Участник нажал кнопку Start на сенсорной панели, чтобы запустить передачу звука из одного из громкоговорител. После звуковой презентации дисплей на сенсорной панели переключался на карту громкоговорителей, на которой участник выбирал предполагаемое местоположение звука. После каждого ответа система показывала кнопку «Далее ». Участнику предоставлялось дополнительное время перед нажатием кнопки «Следующий », чтобы отдохнуть и проверить правильную ориентацию головы перед началом следующего испытания. Система автоматически продвигалась через заранее определённое количество испытаний, повторяла последовательность испытаний и продолжала работу до завершения основного теста.
ПРИМЕЧАНИЕ: Было подчеркнуто, что голова оставалась направлена к фронтальному громкоговорителю на протяжении всего теста. Такое положение обеспечивало стабильное восприятие пространственных сигналов и предотвращало смещение из-за непреднамеренных движений головой. После окончания стимула участникам разрешалось повернуть головы, чтобы визуально определить и выбрать воспринимаемый громкоговорител. Однако перед началом следующего испытания они возвращались в исходное фронтальное положение, чтобы убедиться, что все последующие стимулы воспринимаются в одинаковых стандартизированных условиях. Хотя система не включала интегрированного отслеживания головы, экзаменатор визуально отслеживал ориентацию головы на протяжении всего теста, чтобы убедиться, что участники сохраняют необходимое положение вперед перед каждым стимулом.
В конце теста система автоматически завершала сессию и генерировала файл журнала. Журнал содержал записи каждого испытания, включая представленный стимул, направление звука и реакцию участника. На основе этих ответов система рассчитывала RMSE, MAE и смещение ответа, которые сохранялись вместе с журналом испытаний для последующего анализа.
ПРИМЕЧАНИЕ: Файл журнала был корректно сохранён после сессии, так как содержал как исходные данные ответа, так и рассчитанные показатели производительности, необходимые для дальнейшего анализа.
4. Обработка и анализ данных
После завершения теста на локализацию звука система автоматически рассчитывала смещение RMSE, MAE и ответа для каждого участника на основе записанных ответов исследования. Для визуализации и подготовки фигур экспортированные данные затем обрабатывались с помощью специально разработанных скриптов.
Для клинически значимой интерпретации эффективности качественной локализации метрики ошибок локализации дополнительно классифицировались с использованием Международной классификации функционирования, инвалидности и здоровья (ICF). Этот подход был принят на основе ранее предложенной консенсусной системы классификации горизонтальной локализации звука, которая сопоставляла количественные ошибки локализации на градуированные уровни функционального нарушения1. В этой системе показатели локализации классифицировались на пять категорий — нет, лёгкие, умеренные, тяжёлые и полные нарушения — на основе распределения ошибки локализации в референсной группе с нормальным слухом (NH) и уровня вероятности, связанного с конкретной установкой теста. Важно, что эта классификация не заменила традиционные метрики ошибок (например, RMSE или MAE), а служила интерпретативным слоем, переводящим численные показатели производительности в функционально значимые категории. Классификация на основе ICF была применена пост-хок к результатам локализации, полученным в данном исследовании, чтобы поддерживать стандартизированную интерпретацию и облегчить сравнение между участниками и группами слушателей.