个性化头相关传递函数研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Eryuelan
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近年来,虚拟现实技术发展迅速,三维空间音频成为研究热点。双耳空间音频技术将声源与左右耳的头相关传递函数进行卷积,然后用这两路声音信号就能较准确地呈现声源的空间位置。头相关传递函数是一组声源到耳膜的滤波器,它包含声音的空间位置信息。每个个体的头、躯干、肩膀、耳廓等生理特性不同,其头相关传递函数也不同。头相关传递函数通常通过实验测量获得,但实验测量每个人的头相关传递函数成本高,工作量很大,因此常规做法是测量平均人工头的头相关传递函数,但使用该头相关传递函数会出现前后混淆、上下混淆、方位偏差等问题,影响三维空间声场的重构质量。为求解上述问题,本文研究了头相关传递函数个性化技术,主要做了以下工作:(1)以北京大学的头相关传递函数数据库为基础,采用结构化的建模方法,分别将距离、水平角、高度角建模,并进行三级级联,其中高度角的模型参数提取北大的耳廓相关传递函数。然后,通过听觉反馈,使用人机交互界面来调节水平角的参数,改变双耳时延和头部阴影效果;调节耳廓相关传递函数频谱的波峰与波谷中心频率、3dB带宽和中心频率点增益,改善高度角定位效果。最后,使用调节好的参数,构建个性化的头相关传递函数。(2)用主成分分析方法,分别对CIPIC头相关传递函数库水平面的头相关冲激响应和中垂面的耳廓相关冲激响应进行分析,主要包括:对每个角度,通过听觉反馈,使用交互界面来调节标准差最大的前5个主成分系数,以提高方位角定位准确度;将距离模型、水平面个性化的头相关冲激响应和中垂面个性化的耳廓冲激响应进行级联,得到个性化的头相关传递函数;在此基础上,对于高度角进行定位,对耳廓相关传递函数的幅值进行主成分分析,考虑到主成分系数和人体测量参数两者是线性回归关系,应用人体测量参数和线性回归系数,计算出个性化的耳廓相关传递函数的幅值,进而用希尔伯特变换由幅值估计出相位。最后,用Fourier反变换,获得个性化的耳廓相关冲激响应。
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