5.1通路环绕声的虚拟重放系统

提出了一种改进的5.1通路环绕声虚拟重放系统及其信号处理方法。首先对5.1通路环绕声的虚拟重放声场进行了分析,指出现有的系统存在听音区域窄、声像位置畸变、重放音色改变等缺陷。在此基础上,通过理论分析提出将一对前方重放扬声器布置缩窄到士±15°、音色均衡的信号处理等措施,可较好地克服现有系统的缺陷,且信号处理也相对简单。心理声学实验验证了理论分析,证明系统可重放出整个前半平面(约±90°)的立体声像。因此所提出的系统及其扬声器布置是适合于电视和多媒体计算机的应用。

5.1通路环绕声的耳机虚拟重放

提出了一种改进的5.1通路环绕声的耳机虚拟重放信号处理方法。在对现有的信号处理方法进行分析,指出它会产生不自然主观听觉效果后,通过理论和心理声学实验证明,采用HRTF信号处理、环绕声信号去相关等方法,在克服普通耳机声重放的“头中定位”的缺点、虚拟出多环绕扬声器效果的同时,并未带来新的不自然听觉效果。因此信号处理方法可增加听觉上的包围感,从而改善耳机重放的主观听觉效果。

稳态和动态虚拟听觉重放对近场距离感知的影响

虚拟听觉重放是研究距离感知的一种重要工具,它可分为传统的稳态虚拟听觉重放和动态虚拟听觉重放。稳态虚拟听觉重放经常会产生头中定位而影响距离感知的判断,从而影响最终的实验结果。过去的实验大多采用稳态虚拟听觉重放,因此其结论也存在较大的争议性。该文对比研究稳态和动态的虚拟听觉重放对绝对距离感知效果的影响。实验采用非个性化头相关传输函数进行双耳合成,将分布在水平面0.20∼1.00 m的7个距离、0°∼180°的7个方位角下的信号通过耳机进行虚拟重放。心理声学实验结果表明,在稳态虚拟听觉重放条件下,受试者不同程度地报告了存在头中定位。而动态虚拟听觉重放系统能够利用动态因素,从而产生头外化的听觉感知。统计分析表明动态虚拟听觉重放下的距离感知效果与稳态重放存在明显的差异。由于动态虚拟重放更接近真实声源的感知效果,应选用这种方法作为实验工具。同时,在实际的空间声应用中,也应该采用动态虚拟听觉重放产生不同的距离感知。

虚拟听觉重放与听觉声源宽度的扩展

通过心理声学实验研究了用前方一对±45°、±60°、±75°、±90°虚拟扬声器重放不相关噪声信号,以及前方一对虚拟扬声器和真实中置扬声器同时重放不相关噪声信号时,听觉声源宽度(ASW)的扩展和均匀度.结果表明:仅用一对虚拟扬声器重放时,对中心频率为250Hz^1 kHz的倍频程噪声,ASW最宽可以扩展到±70°左右,对粉红噪声ASW最宽可以扩展到±50°左右;当一对虚拟扬声器的张角较宽时,声像扩展不均匀,出现中间空、两边强的现象;当采用虚拟扬声器和真实的中置扬声器同时重放时,中置扬声器相对于虚拟扬声器的重放声压级对ASW的宽度和均匀度都有较大的影响;通过调节中置扬声器的重放声压级可以使ASW均匀扩展到比较宽的位置.进一步的理论计算和实验测量表明:只有在IACC0(双耳信号互相关函数在t=0时的取值)>0的情况下,ASW和IACC(双耳信号互相关系数的最大值)之间才具有线性负相关性;而对所有类型的重放信号,ASW和IACC0之间都具有线性负相关性.

基于声能量对比控制的稳健性虚拟声重放方法

扬声器重放双耳信号是实现虚拟声重放的主要手段之一。传统双耳信号扬声器重放方法使用的串音消除网络对听音者头部位置变化非常敏感,系统稳健性差。结合声能量对比控制(Acoustic Contrast Control,ACC)提出了对听音者头部位置偏移具有稳健性的双耳信号重放方法。数值仿真结果表明,该方法可使听音者头部中心在宽听音区域内移动时信道分离度保持10 d B以上,验证了该方法可以提高双耳信号扬声器重放系统对听音者头部位置变化的稳健性。

耳机虚拟听觉重放音色均衡方法的主观评价

在基于耳机的虚拟听觉重放中,头相关传输函数滤波会引起音色损伤,需要增加音色均衡的信号处理。但均衡处理可能会对虚拟源定位有负面影响。因此需要通过综合主观评价,对各种均衡方法及参数进行评价与优选,从而在音色和定位两方面做一定的折衷。本文在使用通用和定制HRTF两种情况下,比较不同音色均衡方法的效果。相应的实验表明,在耳机稳态虚拟听觉重放中,功率均衡法可明显改善重放音色,且在音色与定位方面是较好折衷。

虚拟听觉重放头相关传输函数HRTF空间插值的软件仿真与性能分析

HRTF[1]实际上是外耳的频率响应,其中包括ITD、ILD、耳廓效应、躯体反射等,它是目前描述人耳听觉机理比较完备的方法.得到准确的HRTF对研究空间听觉以及对虚拟听觉重放系统的建立有举足轻重的作用,对实验室测量结果的插值[2]处理,是获得空间连续HRTF的关键.

自由场听觉距离感知因素的动态虚拟实验研究

已有的物理分析和基于真实声源的实验研究表明,响度和近场头相关传输函数(HRTF,包括双耳声级差ILD和耳的声压谱)是自由场下听觉距离感知因素。但近年基于虚拟听觉重放(VAD)平台的相关实验结论却与此不一致,特别是在近场HRTF中的ILD是否为自由场距离感知的重要因素问题上存在争议。为解决这些争议并进一步研究不同因素的贡献及其协同作用,利用动态VAD平台和准确的近场HRTF合成的双耳声信号并使用耳机重放,采用心理声学实验研究了距离感知因素。结果表明,首先不同距离感知因素的贡献与声源的方向有关:(1)响度因素在所有方向都有重要贡献;(2) ILD主要在侧向有重要贡献,其贡献随着声源向前、后或高仰角偏离侧向而减少;(3)谱是较弱的因素,只有在中垂面ILD为零时才有可能检测到其贡献。其次,不同因素间存在协同交互作用和一定冗余:(1)响度与ILD的交互作用明显增强侧向距离感知;(2)响度与谱因素交互作用一定程度上增强后方的距离感知;(3)单一的ILD或响度可在一定程度上产生侧向距离感知。近年距离感知研究中的争议主要是因为这些实验是在稳态VAD平台上进行的,稳态VAD容易引起头中定位,影响距离感知;同时不准确的近场HRTF数据、不合适的实验方法与数据统计也会导致不一致的实验结论。

个性化头相关传输函数的近似获取——现状和问题

虚拟听觉重放采用头相关传输函数(HRTF)合成双耳声信号,并用耳机重放,以产生所需的空间听觉事件。理想的虚拟听觉重放需要个性化HRTF。个性化HRTF可通过实验测量或数值计算相对地准确获得。然而,测量每个潜在使用者的高空间分辨率HRTF是困难的,而数值计算HRTF的频段往往受限于计算机性能。近年发展了多种HRTF的近似获取方法,并成为热门研究课题,但效果有待验证和提高。本文评述了个性化HRTF近似的研究进展,指出了存在的问题和今后的方向。

头相关传输函数与虚拟听觉重放

头相关传输函数(HRTF)是自由场情况下点声源到双耳的声学传输函数,包含有声源定位的主要物理信息,在双耳听觉物理的研究中是非常重要的.虚拟听觉重放是HRTF的一个重要应用,它采用HRTF信号处理的方法模拟声源到双耳声学传输过程,从而在声重放中产生相应的空间听觉事件.目前HRTF与虚拟听觉重放已成为物理学(声学)、信号处理、听觉生理等研究领域的热门与前沿课题,受到国内外多学科研究工作者的共同关注,并在众多的领域得到广泛的应用.该文综述HRTF与虚拟听觉重放的基本原理与国内外研究进展,并概述了虚拟听觉重放的一些重要应用.

耳机到耳道传输函数最小相位近似的分析与验证

为了简化虚拟听觉重放中耳机均衡的信号处理，对耳机到耳道传输函数（HpTF）的最小相位近似特性进行了分析和验证．首先，采用封闭耳道法对20名受试者、3款耳机的HpTF进行了重复测量；然后，采用相关性分析和心理声学实验分别从物理和听觉的角度研究了HpTF最小相位近似的合理性．分析结果表明，在0～12 kHz 的频率范围，测量HpTF和最小相位近似HpTF的平均相关系数达0．95，因此从物理上可以认为HpTF的最小相位近似是合理的．心理声学实验结果进一步表明，在0～12 kHz的频段中，HpTF的最小相位近似不会引起可感知的听觉变化．