躯干(特别是肩部)对大约500Hz以上的声波就能产生较明显的反射作用,且肩部反射对侧向声源的仰角定位有一定贡献。从大约3kHz开始,随着频率的升高,肩部反射对声波的作用逐渐受到耳廓的遮挡(频蔽);在约5kHz以上的频率范围,耳廓的遮挡(频蔽)作用明显,使得肩部反射对声源定位的影响基本可以忽略。因此,可以认为肩部反射对中低频声源的仰角定位具有重要意义。特别是对于高频损失的听音者,肩部反射提供的声源仰角信息更加重要。肩部反射除了与作用频率的对应关系,还与多个影响因素有关,包括听音者肩部形状和尺寸的个性化问题(如颈部高度,肩部宽度,头部相对于肩部位置的前向偏移等),听觉系统声源定位过程中听音者不自觉地肩部转动导致的肩部反射影响因素的变化。为了分析不同因素对肩部反射的影响,本文首先提出了描述个性化肩部特征的半椭球模型,与椭球头部和圆柱形颈部组成的头-颈-肩部模型(HNS),与已有文献采用的雪人模型(HAT)和头-颈-躯干模型(HNT)比较,并借助于头相关传输函数(HRTF)对三个模型的肩部反射进行对比分析。头相关传输函数(HRTF)描述了声源到双耳的传输过程,上述的声源定位因素基本都可以通过HRTF计算和分析。由于简化模型中包含颈部等生理结构,其形状比较复杂,只能采用数值模拟方法(如边界元方法,BEM)求解其HRTF。为了实际应用方便,最后还给出通过几何声学方法模拟肩部反射,可用于无肩部和颈部的HRTF数据快速模拟肩部反射。虽然肩部反射主要对侧向不同仰角的HRTF产生影响,但本文还是给出了水平面、中垂面和侧垂面的结果,以分析肩部反射对HRTF的综合影响。最后,通过声源仰角定位实验验证分析不同的肩部对近场HRTF定位信息的影响。心理声学定位实验主要包括:1)具有个性化生理结构尺寸的HNS简化模型,与原有HNT简化模型肩部反射的差异对侧垂面上声源仰角定位的影响,同时设计实验研究精确个性化差异的肩部反射对侧垂面仰角定位的影响。2)肩部转动前后,肩部反射变化对声源仰角定位的影响。3)头部相对于躯干(或者肩部)的位置前向偏移的情况对侧前和侧后方的声源仰角定位的影响。4)简化几何声学模型,与HNS模型对比,验证几何声学模型中的肩部是否能够提供侧向声源仰角定位信息。实验结果依次表明,HNS模型与HNT模型相比,HNS模型改善了低仰角声源定位信息,并且精确的个性化肩部尺寸对侧垂面的声源仰角定位没有明显差异;头部相对肩部的前向偏移没有改善声源定位的前后混乱;肩部转动前后对声源仰角定位信息也几乎没有影响;几何声学模型与HNS模型的心理声学对比实验表明几何声学模型中的肩部反射可以提供一定程度上的侧垂面声源仰角定位信息。