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矢状面谱定位信息的相似性分析和简化

马朝丽  
【摘要】:头相关传输函数(HRTF)包含了多种空间定位信息,如单耳谱信息、双耳时间差和双耳声级差。对于空间的某个特定角度距离的矢状面,由于该矢状面上每个空间方位对应的点到双耳的距离(时间)差是个常数,这些点所对应的HRTF具有基本相同的双耳信息,因此矢状面上声源仰角方位的确定主要依赖于HRTF的单耳谱信息。本工作以正中矢状面为参照,分别采用相关性分析和谱失真分析两种方法研究了侧向矢状面HRTF和正中矢状面HRTF单耳谱信息的相似性。对于矢状面来说,利用双耳极坐标系统表示是比较方便的,因此本文选用了CIPIC HRTF数据库里的数据。该数据库是目前公开的数据库中唯一采用双耳极坐标系统进行测量的数据库,因此较其它HRTF数据库更易分离出各个矢状面上的数据信息。计算结果表明:在一定的低频范围内,侧向矢状面上HRTF的单耳谱信息与正中矢状面上HRTF的单耳谱信息具有极高的相似性;随着声源方位逐渐远离正中矢状面,它们的相似度会逐渐降低。根据上述结果,本工作提出了侧向矢状面上HRTF的简化模型。其核心思想是:利用正中矢状面谱信息和各个侧向矢状面谱因素的相似性,采用正中矢状面HRTF幅度谱近似代替侧向矢状面目标方位的HRTF幅度谱。进一步,采用一系列心理声学实验对简化模型进行了验证。实验分为七大组,包括两种工作模式(静态和动态的虚拟听觉重放方式)、两种HRTF数据类型(KEMAR假人和真人的HRTF)、三种HRTF数据性质(原始测量数据、简化模型Ⅰ和简化模型Ⅱ)。实验采用0~12kHz的白噪声,利用耳机重放的方式,由八名具有一定听音经验的受试者共同参与完成。最后,根据实验数据计算了头中率、前后混乱率、上下混乱率以及方位误差,验证了简化模型的有效性。本工作研究了矢状面上定位谱信息的相似性,有助于进一步了解矢状面上仰角定位机制;另一方面,本工作提出的侧向矢状面上HRTF的简化模型,可直接应用于虚拟听觉重放相关的实际应用。


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