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改善耳机虚拟听觉重放效果的研究

郑东梅  
【摘要】:人类的听觉系统可以感知和识别周围环境,既包括对声音的主观属性感知,也包括对声音的空间感知。空间声的目的是要重放声场的空间信息,产生或再现各种空间听觉事件。近年来,空间声技术逐渐在多媒体与计算机、虚拟现实、通信等领域得到广泛的应用。其中基于耳机的虚拟听觉重放技术相对更适合应用于便携式声音终端设备。在虚拟听觉重放中,虚拟声源的空间感和音色是评价重放效果的重要内容。通过HRTF模拟双耳声信号能产生期望的空间听觉事件,但采用非个性化HRTF进行信号处理时,会产生虚拟声源方向畸变、前后混乱以及头中定位等问题。获得准确的个性化HRTF的方法是实验测量和计算,但过程繁琐且耗时。因此简单实用的近似个性化HRTF定制方法值得深入研究。另一方面,HRTF与频率相关,会改变原信号的音色,影响总体音质,因此还需要适当的音色均衡方法。HRTF的音色均衡与定位性能存在一定矛盾,因此需要对各种音色均衡方法及参数进行评价与优选,从而在两者间做一定的折中。为解决这些问题,本文展开了以下工作:首先结合5.1通路环绕声的双耳重放,提出采用成对比较法从聚类分析后的HRTF数据库中选择匹配HRTF作为近似个性化HRTF,并通过相应的主观心理声学实验验证了此方法选出的匹配HRTF能改善重放时的定位效果。其次,分别在使用KEMAR HRTF和定制HRTF条件下,通过主观实验比较了现有两种音色均衡方法的均衡效果。功率均衡法本是应用于扬声器的,但实验表明,此方法应用于在耳机稳态虚拟重放时也能改善音色,同时没有引起定位性能的显著下降,是较好的音色均衡方法。本文在获取近似个性化HRTF和音色均衡两方面研究了耳机虚拟听觉重放技术,改善了耳机虚拟重放的听觉效果,为实际应用提供了一定参考。


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