聽覺定位中HRTF的研究.pdf

1、聽覺定位主要研究人類聽覺定位功能的原理,是近年來重新研究較多的領(lǐng)域之一,在人工聽覺、機(jī)器人科學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)等研究中都有著重要的應(yīng)用.基于生理科學(xué)以及物理科學(xué)的研究都表明,聽覺定位中的全部線索形成于聲波從聲源到鼓膜之間的傳遞過程之中.主要的定位線索是聲波到達(dá)雙耳時(shí)的時(shí)間差(ITD),強(qiáng)度差(ILD)以及聲波中包含的頻率成分.這些要素可以統(tǒng)一用稱之為頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)的特征函數(shù)來描述,HRTF=A(f)e<'-jb(f)>.HRTF

2、是基于人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和聲學(xué)性質(zhì)的描述量,是采用現(xiàn)代成熟的線性系統(tǒng)理論來研究聽覺定位的研究方法.目前為止,大多數(shù)的HRTF都通過實(shí)驗(yàn)室測量得到,理想的測量結(jié)果受到了實(shí)驗(yàn)室條件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制.其實(shí)在人類聽覺范圍內(nèi)的聲波動(dòng)都能夠很好的近似為小幅振動(dòng)波.如果能夠?qū)υ撨^程中的所有影響因素在計(jì)算機(jī)內(nèi)建模,那么就能夠通過計(jì)算機(jī)仿真的方法得到HRTF.這種方式得出HRTF與實(shí)際測量相比具有不受實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件限制、隨意改變實(shí)驗(yàn)對象等優(yōu)點(diǎn).首先我們建立單點(diǎn)

3、源情況下描述HRTF的聲學(xué)方程,并利用邊界單元法求解該方程來得出HRTF的算法.然后從三維建模軟件的模型庫中提取出頭部模型用于計(jì)算.計(jì)算程序在60dB SPL下每間隔100Hz計(jì)算一個(gè)頻率,計(jì)算出了頻率范圍處于300Hz~2000Hz內(nèi)時(shí)三個(gè)坐標(biāo)平面上的HRTF.同實(shí)際測量數(shù)據(jù)對比的結(jié)果證明了這種計(jì)算方法的有效性和計(jì)算程序的正確性.采用該方法,如果能夠?qū)?shù)目較多人體模型在全聽覺頻域內(nèi)進(jìn)行計(jì)算,則有望揭示出人體對HRTF編碼的機(jī)理.從而有