远近场虚拟声像定位谱特征的研究

发布时间：2020-06-13 22:26

【摘要】：头相关传输函数(Head Related Transfer Function,HRTF)包含了声源定位的主要信息,它对双耳听觉和心理声学的研究有着非常重要的意义。通常以1.0~1.2米为界,区分远近场HRTF。远场HRTF的定位谱特性几乎不随距离而变化;而近场HRTF的定位谱特性和距离密切相关。本文围绕远场和近场定位谱特征的差异开展了两方面的工作,具体如下:一、采用两种分析方法(谱偏差法和相关系数法)研究了HRTF远近场定位谱特征的相似性关系。首先,以声源远场距离(r=1.00m)6个方位角(30°~180°,均匀间隔30°)的HRTF为参考,分别将其与近场的三个距离(r=0.25m、0.50m、0.75m)的HRTF进行相似性计算,计算频段取3~15kHz。进一步,对获取的远近场相似性角进行了心理声学实验。结果表明:(1)同一距离时两种方法得到的相似性角存在差异;随着声源从前方移动后后方,这种不同方法所导致的相似性角的差异逐渐减小。(2)在同一角度时两种方法得到的相似性角存在差异,且随着距离逐渐增大,这种不同方法所导致的相似性角的差异逐渐减小。(3)定位实验的结果表明上述不同方法所导致的相似性角的差异将导致一定的听觉差异,但是整体上的听觉差异不明显。二、提出了基于人头椭球模型的距离变化函数以及近场HRTF的获取方法。采用椭球模型和圆球模型声压计算表达式,以远场距离(r=1.00m)7个方位(0°~180°,中间间隔30°)为参考,分别利用圆球模型和椭球模型的距离变化函数DVF,合成了近场三个距离(r=0.25m、0.50m、0.75m)同方位角的HRTF,并将对椭球模型HRTF、圆球模型HRTF、实测HRTF三者进行了心理声学实验验证。结果表明,椭球模型HRTF的实验结果分布与圆球模型HRTF以及实测HRTF的实验结果分布具有良好的一致性。这意味着本文提出的基于人头椭球模型合成近场HRTF的方法是有效可行的。本工作有助于深入理解HRTF的频谱特征随距离的变化规律;提出的基于人头椭球DVF的近场HRTF获取方法可直接应用于三维空间声虚拟重放。
【图文】：

频谱曲线,频谱曲线,相似性,不同距离

华南理工大学硕士学位论文表 2-1 两种分析方法计算得到的相似性角1.00m(°) 30 60 90 120 150 180谱偏差法0.25m 39 65 93 117 139 1520.50m 30 64 88 120 146 1780.75m 30 59 87 120 149 179相关系数法0.25m 3 69 90 109 141 1860.50m 36 66 90 115 141 2070.75m 30 60 90 118 147 179为了验证了不同距离相关角度的相似性关系，绘制了 1.0m 处 60°和 150°的不同距似角之间的频谱曲线，均为右耳频谱，相似性角度均为谱偏差法计算得到，如图 2示：

分布图,位角,分析方法,分布图

第二章远近场定位谱特征的相似性分析始时，受试者头部需要保持不动，测试信号通过耳机馈给双耳，受试者听到信号之判断信号的方位角度。重复上述操作过程，可得到全部测试信号的数据结果。4 两种方法的比较.1 方向定位由于该实验为稳态实验，受试者对信号角度的判断存在着混乱锥的现象，比如水平位角 30°的测试信号，受试者却认为该信号角度为 150°，这种数据通常认为是前后数据，需要对实验数据进行处理，消除混乱现象。基于谱偏差法和相关系数法得到的相似角度通过心理声学实验得到如下结果：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN912.3

【参考文献】