隨著對(duì)便攜式設(shè)備（例如手機(jī)、電話(huà)、耳機(jī)和音頻流設(shè)備）具有更好的音頻質(zhì)量的需求不斷增長(zhǎng)，顯然，傳統(tǒng)“711”耦合器的8kHz帶寬并不足夠，因此需要一種新的方法，在整個(gè)音頻范圍內(nèi)匹配人耳的聲阻抗。
  
初步研究表明，3.3型耳模擬器的幾何形狀過(guò)于簡(jiǎn)單，因此無(wú)法將人耳的復(fù)數(shù)聲阻抗復(fù)制到20kHz，需要更“擬人”的幾何形狀。

當(dāng)然，問(wèn)題在于，每個(gè)耳朵都不一樣。那么，我們?nèi)绾味x可以代表普通人耳的實(shí)際形狀呢？

我們需要確定平均幾何形狀和阻抗，對(duì)平均幾何形狀的追求始于40多名志愿者的MRI掃描，他們來(lái)自不同年齡、種族和性別。初步的MRI掃描并未得到好的數(shù)據(jù)，因?yàn)閳D像中的耳道壁不夠清晰。通過(guò)在耳道中添加造影劑，這個(gè)問(wèn)題得以解決，這樣就可以得到足夠高質(zhì)量的圖像，以準(zhǔn)確表征耳道。通過(guò)MRI掃描，他們能夠創(chuàng)建耳道幾何形狀的準(zhǔn)確3D畫(huà)像，并可以將其轉(zhuǎn)換為實(shí)體幾何模型。

盡管志愿者耳道的總體形狀大致相似，他們之間的細(xì)節(jié)差異很大。使用圖像配準(zhǔn)方法進(jìn)行幾何平均，用于確定沿耳道長(zhǎng)度的平均輪廓，從而得到用作耳道設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的平均3D模型。此處，我們將幾何平均值與測(cè)量的對(duì)象之一進(jìn)行比較。如您所見(jiàn)，平均值保留了各個(gè)度量的關(guān)鍵特征，但消除了更多隨機(jī)細(xì)節(jié)。

該過(guò)程的第二步是確定平均聲阻抗。這需要使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的阻抗探頭，該探頭需要能在耳道中精確定位。為此，使用從MRI測(cè)量中提取的幾何形狀，為每個(gè)志愿者模制單獨(dú)的耳塞。每個(gè)耳塞都設(shè)計(jì)為將探頭盡可能地靠近距鼓膜19mm的公共參考平面。阻抗探頭本身是使用兩個(gè)傳聲器探頭組件的，一個(gè)用于測(cè)量響應(yīng)，另一個(gè)用于充當(dāng)聲源。測(cè)量探頭外殼中的盤(pán)管可在探頭尖端提供平滑的頻率響應(yīng)和高聲阻抗。兩個(gè)探頭的尖端均與耳模的底部齊平并進(jìn)行了正確的校準(zhǔn)，并且只需一點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，就可以測(cè)量中耳的阻抗。

盡管盡了最大的努力，但探針尖端從主體到主體的位置并非精確地為19mm，并且探針尖端至DRP（鼓膜參考點(diǎn)）之間的距離變化，導(dǎo)致測(cè)量阻抗曲線(xiàn)中的共振峰被模糊。但是，使用傳輸線(xiàn)理論可以計(jì)算正確的阻抗，以模擬在19mm公共參考平面上的結(jié)果。所得數(shù)據(jù)提供了一系列阻抗曲線(xiàn)，可以用來(lái)獲得平均曲線(xiàn)。為了重現(xiàn)在10kHz以上正確阻抗建模的復(fù)雜性，需要重新設(shè)計(jì)帶有¼英寸傳聲器的耦合腔，以匹配人耳鼓膜的大小。
通氣孔的數(shù)量（稱(chēng)為分支）從2個(gè)增加到4個(gè)，以調(diào)節(jié)共振峰和相關(guān)的阻尼。

更復(fù)雜的問(wèn)題是試圖模仿從軟組織到更靠近鼓膜的軟骨狀態(tài)的過(guò)渡。通過(guò)對(duì)各種材料和技術(shù)進(jìn)行建模和測(cè)試，優(yōu)化了過(guò)渡過(guò)程的平滑度和堅(jiān)固性。調(diào)整的幾次迭代與目標(biāo)的平均測(cè)得阻抗非常匹配，并且完全在目標(biāo)頻響的工程公差范圍內(nèi)。

難題的最后一步是調(diào)整開(kāi)放式耳朵的響應(yīng)并整合到HATS結(jié)構(gòu)中。耳廓的幾何形狀與ITU-P.58中標(biāo)準(zhǔn)化的版本相同，但是為了匹配早期標(biāo)準(zhǔn)的頻率和阻尼，必須稍微增加外耳的深度。

最終我們得到了HATS的全新設(shè)計(jì)，它可以準(zhǔn)確地測(cè)量近場(chǎng)音頻設(shè)備在20kHz范圍內(nèi)的響應(yīng)。幾乎與人類(lèi)一樣重要的耳道幾何形狀可以更有效地測(cè)試正確安裝的入耳式設(shè)備。

5128型高頻頭和軀干模擬器（HATS）于2017年發(fā)布，推動(dòng)了測(cè)試可穿戴音頻設(shè)備的世界標(biāo)準(zhǔn)。