HRTF的FIR模型及其在虚拟听觉空间的应用_季青VIP免费

3202008(335)C0呷。te:E呼nee厂i鳍an己A即lie‘ions计算机工程与应用HRTF的FIR模型及其在虚拟听觉空间的应用季青’,2,张杰2,王生九’,吴镇扬’JlQing’,,,zHANGJie,,WANGSheng一iu,,WUzhen一yangZ1.江苏省计量科学研究院,南京210072.东南大学无线电工程系,南京210%1.JiangsuInstituteofMetrolo群andSeienee,Nanjing210007,China2.DePartmentofRadioEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,ChinaE一mail:jiqin幻q@yahoo·eom·cnJlQing,ZHANGJie,WANGSheng-jiu,etal.Finite-imPulse-resPonsemodelsofthehead一elatedtransferfunetionanditsaPPlicationinthevirtualauditorysPacesystem.ComPuterEngineeringandAPPlieations,2008(335).Abstraet:Theefieientmodelofthehead一relatedtransferfunetionhasanimportantroleintheresearehofspatialhearingandtherealizationofrheVAS(VirtualAudito叮Spaee)sysrem.ThispaperproposesamodelinwhiehtheHRTF15dividedint。acaseade。faCommontransferfunetion(CTF)andadireetionaltransferfunetion(DTF).Theyarerespeetivelyapproximaredbyfinite一impulse一responsefilters.Ineontrasttoothermod-elingmethods,thismodelhastheadvantagetoanalyzeandProeessthedireetion一dePendentfeaturesofHRTF.Besides,fewerparametersofthismodelarerequiredtoeharaeterizethevariationsofthesoundsoureeloea-tioninapplieations,50fewerstoragedemandsarerequiredandit15easierinrealtimetoimplementthe3Dsoundefeets.Keywords:HRTF;FIR:DTF;CTF:spatialhearing;virtualauditorysPaee摘要:与头相关传递函数(Head一relatedTransfe:FunctionS:HRTFS)的准确、有效建模对于空间听觉的分析研究以及虚拟听觉空间的生成起着关键的作用。本文提出将HRTF分解成与方位相关的DTF(DirectionalTransferFunetion)和与方位无关的CTF(CommonTransfe:Funetion)两部分,并应用有限长单位冲激响应(ri-nite一ImPulse一ResPonse:FIR)来对其分别进行逼近建模。与其他的建模方法相比较,该模型有利于HRTF中与方位相关的特征的分析处理;并且在实际应用中,只需要较少的模型参数即可描述对应于特定声源方位的传输特征,减少了存储需求,更易于3D音频效果的实时实现。关键词:HRTF;FIR;DTF;CTF;空间听觉;虚拟听觉空间1引言这个函数被称为与头相关的传递函数(Head一Related人耳具有较强的空间听觉能力,可以判断声源的TransferFunctions,HRTF),其时域中的冲激响应被称方位。研究表明,由于受到声源位置和听者生理特征为与头相关的冲激响应(Head一RelatedImpulseRe-(例如听者的耳廓、头、身体所引起的反射、衍射等声sponse,HRJR)11]。因此,从声源到耳膜的听觉传递函数音效应)的共同作用,声信号从自由声场中的声源传是确定声音源位置的主要可靠依据。播到听者外耳耳膜的过程中相位和幅度均发生了变具体的研究工作是通过对测量得到的HRTFS或化,这种变化可以用声源方位的函数表示。在频域中HRIRS实验数据进行分析处理,获取其中对空间听觉作者简介:季青(1980一),女,硕士,助理工程师,研究方向为信号与信息处理;张杰(1978刁,男,博士,研究方向为虚拟声信号处理;王生九(1981一),男,硕士,研究方向为信号与信息处理;吴镇扬(1949一),男,教授,博士生导师,研究方向为视觉与听觉信号处理。Co呷uterE呼ne。r:鳍andA尸尸lie以ions计算机工程与应用2008(335)321有用的特征信息,并将其用适当的数学模型表达出来,从而才能对听觉的声像定位机理进行更深入的研究。因而分析测量得到的HRTF并建立HRTF的数学模型显得尤为重要。从实验测量的HRTF的幅度谱中可以看出有非常明显的峰谷点变化特征,其中包含声源的方位信息,对HRTF进行建模分析的一个重要途径就是对其峰谷点的变化进行描述。本文研究了将HRTF分解成与方位相关的DTF(DireetionalTransfe:Funetion)和与方位无关的CTF(CommonTransfe:Funetion),用低阶FIR(finite一im-Pulse一resPonse)模型分别分析处理和逼近,这里仅考虑了幅度谱,而没有考虑相位信息,最后用于声音空间感知效果合成的HRTFS由最小相位法来重构[21。这样恢复的冲激信号对于合成声音的听觉位...