外耳参数对HRTF的影响研究及虚拟听觉空间的仿真

摘要

随着声学、生理声学、心理声学以及信号与信息处理等研究领域的发展，人们在空间听觉方面的研究取得了很大进展，揭示了与头相关传递函数HRTF(HeadRelatedTransferFunction其时域表示为HRIR：HeadRelatedImpulseResponse)在空间听觉中的重要作用，并在虚拟听觉空间VAS(VirtualAuditorySpace)仿真中得到应用。本文在现有听觉测量数据库的基础上，做了以下工作： 介绍CIPIC(CenterforImageProcessingandIntegratedComputing)对HRTF的测量方法，坐标分布。定性地分析了外耳参数(Anthropometry)在HRTF形成中的影响和HRTF的频谱特征在听觉定位中所提供的重要线索。指出了HRTF的个人化差异是由外耳参数的不同所导致的。 介绍虚拟听觉系统原理及基于HRTF的三维虚拟听觉空间的创建方法，详细阐述为实时构造虚拟听觉空间所使用的快速卷积算法和多缓冲区技术。并综述性地指出虚拟听觉空间存在的缺陷和改进途径。 对所提供的HRTF数据和相应的外耳测量参数进行了统计分析，采用线性回归模型定性地判断和定量地逼近了外耳参数和最大双耳时间差ITDmax，某个方位HRTF，及HRTF第一主元的关系。 从减少不同人同一方位频谱差别的角度出发，采用频率变换的方法，求取能使频谱间差值最小的最佳变换因子，分析了这些最佳变换因子的统计特征和与外耳参数间的关系。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2声音定位的基本原理

1.2.1 ITD(Interaural Time Difference)双耳时间差

1.2.2 ILD(Interaural Level Difference)双耳声级差

1.2.3声波的耳廓绕射效应及躯体反射

1.3测量获得HRTF数据库

1.4 HRTF测量数据的不足及个人化意义

1.4.1测量方位的不连续性

1.4.2测量者之间身体结构特征的差异

1.5已经采用的HRTF个人化方式

1.5.1数值建模(Numerical Modeling)

1.5.2数据库匹配

1.5.3根据外耳参数个人化HRTF

1.6虚拟听觉空间及HRTF在其中的应用

1.6.1虚拟现实与多媒体

1.6.2电话会议与语声通信系统

1.6.3医学上的应用

1.7本论文的工作安排

第二章HRTF数据库介绍及分析

2.1测量方法及预处理

2.2坐标分布

2.3 HRTF的分析

2.3.1 HRTF中的观察特征与声音定位的联系

2.3.2 HRTF中的个体化差异

第三章虚拟听觉空间技术及其应用

3.1虚拟听觉空间的基本原理

3.1.1虚拟听觉空间系统的基本结构

3.2虚拟听觉空间的实现

3.2.1 VAS模式的工作原理

3.2.2 SRT模式的工作原理

3.2.3软件实现流程和算法

3.3虚拟听觉空间的缺陷与改进

3.3.1虚拟听觉空间的缺陷与问题分析

3.3.2虚拟听觉空间的改进

第四章外耳参数对HRTF影响程度的统计分析

4.1多元线性回归模型

4.2外耳测量数据在估计参数ITDMAX中的应用

4.2.1用于ITDmax估计分析的回归参数选择

4.2.2对ITDmax的线性回归及估计

4.3外耳测量参数对HRTF的影响程度分析及在其估计中的应用

4.3.1用于HRTF估计分析的回归自变量的选择

4.3.2线性回归用于HRTF的估计

4.4外耳测量参数在主元估计中的应用

4.4.1用于主元估计分析的回归参数选择

4.4.2线性回归用于HRTF第一主元的估计

第五章用频率变换减少HRTF的个人差别

5.1数据分析、处理及差值衡量

5.2仿真结果及分析

5.2.1频率缩放HRTFs

5.2.2频率平移HRTFs

5.2.3最佳缩放因子和外耳参数的关联

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加项目和公开发表论文情况