基于听觉的疏散技术

火灾中人员应急疏散逃生的辅助设备或系统，目前主要依靠的是基于视觉的应急疏散系统，即应急照明及疏散指示系统。但火灾中，由于视觉受烟气的阻挡和限制，加之人在火灾中心理上高度恐慌和盲目，使得基于视觉的应急疏散系统与人处的环境极不相称。而人的另一重要感官——听觉未受到任何限制，因此基于听觉交互的应急疏散智能系统应成为火灾中人员安全疏散的重要手段。

人类获取信息的15%是通过听觉获得的，它是除视觉外的最重要的信息获取途径。在现实环境中，声音能够被非常有效地用来指示不可见的方位和物体，或者用来引发人的情绪状态改变和警告可能出现的危险情况。人们可利用声音来模仿现实世界中的场景，增强人的听觉感知能力，弥补视觉的减弱和消失，来强化人的现场感，从而构成再现真实场景或环境的虚拟声景。基于听觉的疏散系统体系结构如图6-26所示。

图6-26　基于听觉的疏散系统体系结构

若有两个响度相同的声场发出同样的音频信号，如果两个声音传入人耳的时间差等于或超过50 ms时，人耳能清楚地区分两个声音来自不同的方位。当两个声音传入人耳的时间差在50 ms以内时，人耳不能明显辨别出两个音源的方位。当两个声音传入人耳的时间差在0～5 ms时，感觉声音从正前方逐渐向先到的音源方位偏移；当时间差在5～30 ms时，人耳听到的是一个延长的声音，人的听觉会产生一个错觉即感觉首先传入人耳的那个音源就是全部声音的来源，迟到的声音好像并不存在，即使后到的声压提高10 dB，仍然是这种感觉；当时间差在30～50 ms时，人耳能感觉到滞后声源的存在，但声音的方向仍然决定于先到的声音的方向。人耳的这种只听到先到声音的现象称为“哈斯效应”（HAAS），有时也称优先效应。

哈斯效应的应用性试验，在一个狭长疏散通道的天棚上，相距5m设置两个零延时、等响度音箱，播放的语音是“这里是安全出口”，当一个人听到声音位置距离B音源近时，这个人聆听感觉是全部声音都是由B音源发出的，而感觉不到A音源的存在，他会误以为安全出口在B的方向，零延时哈斯效应如图6-27所示。

图6-27　零延时哈斯效应

如果将B音源经过延时器进行延时处理后，使其声音在A音源声音送入人耳后B音源才传到人耳时，情况就完全不同了。此时虽然B音源离人位置近，但是声音传入人耳时间晚，人们会感到全部声音都是由A音源传来，或是整体声音向A音源方位偏移，延时30 ms哈斯效应如图6-28所示。

图6-28　延时30ms哈斯效应图

另外，一般常人的双耳的频率响应范围是20Hz～20kHz，其中低频分量和高频分量表征语音的音色，而表征语音的语言信息则集中在信号的中频范围内，所以普通电话线在不失真的情况下传送的语音信号频率范围为300～3400 Hz的语音信号。实验表明，300Hz以下的频率分量不影响语音信号的清晰度，语言信号的频率范围限制在300～3400 Hz内，可以满足消防语音引导系统对清晰度的要求。