[發明專利]一種HRTF中垂面方位增強方法

在審

• 申請號: 201810834254.1
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109005496A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 曾向陽;路東東;黃婉秋;王蕾
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04S1/00
• 分類號: H04S1/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種HRTF中垂面方位增強方法，涉及聲源領域，本發明在知曉正前方或正后方方位與最鄰近方位角的ITD后，應用插值法獲得頭部與正前方或正后方偏差為1°時的ITD，應用該ITD對原始HRTF進行改造，獲得新的HRTF，本發明合成的HRTF在頻譜上與原始HRTF沒有差異，但應用該HRTF可使得聽者對方位定位效果有所增強。本發明在不改變原有信號頻譜的基礎上，對易混淆的方位的ITD進行補償，應用該補償獲得的HRTF與干音頻信號進行卷積，合成的信號方位感良好，能有效提升人耳前后方位聽覺感知。

技術領域

本發明涉及聲源領域，尤其是一種HRTF的方位增強方法。

背景技術

早期的研究認為聽覺定位最重要的依據是兩耳之間聲音信號的差異，這也是雙工理論的基本思想。如果聲源到雙耳的距離不同，從聲源發出的直達聲波到達雙耳時，一般有一個先后的順序。例如聲源離頭部的右側比較近時，直達聲波會先傳到右耳，然后經過頭部的繞射到達左耳。這個過程會形成聲波到達雙耳的微小時間差異，稱為耳間時間差(ITD)，同時由于頭部的阻隔使得聲波傳遞到左耳時發生衰減，強度減弱，與聲源距離近1的耳朵聽到的聲音強度要比距離遠的耳朵聽到的大，形成耳間強度差(I0LD)。一般ITD和ILD也被稱作為雙耳特征。

在中垂面上，聲源到達雙耳的時間差ITD及雙耳聲級差均相同，此時，應用雙工理論進行定位的方法不再可行。文獻“Improvement of front-back sound localizationcharacteristics in headphone-based 3D sound generation.In the 7thInternational Conference on Advanced Communication Technology,2005,ICACT2005.”提供了一種對前、后方位進行增強的方法來實現前后方的定位，該方法應用譜差法來實現前后定位。然而該方法改變了原始HRTF信號的頻譜。通過分析HRTF與生理參數的相關性可知，影響(0°,0°)處HRTF的生理參數與影響(180°,0°)的生理參數不同，分析應用譜減法進行的方位增強與生理參數的相關性可知，與未經過方位增強的HRTF相比，應用該方法后的HRTF的相關的生理參數發生了改變。這與實際的情形不一致。從聽覺感知上該方法是可行的，但從物理意義上來講，該方法無法解釋清楚。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明主要通過一種新的方法來實現方位增強。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的步驟如下：

步驟一：應用10％上升沿法分別獲得需要增強的方位角(θ₀,φ))以及與其同俯仰角下相鄰方位角(θ₁,φ)的ITD；其中，(θ₀,φ)表示俯仰角為φ方位角為θ₀時需要增強的方位，(θ₁,φ)表示俯仰角為φ時與方位角θ₀最相鄰的測試數據庫中的方位角θ₁的方位，從而得到：

ITD_lead(θ，φ)＝t_L，η-t_R，η (1)

其中，ITD_lead(θ,φ)表示方位角(θ,φ)處的雙耳時間差；t_L,η，t_R,η分別表示左、右耳的HRIR第一次超過HRIR最大幅值百分比η的起始時間；

步驟二：通過插值方法獲得在方位角為與需要增強的方位角1°偏差下的ITD：

其中，為需要增強的方位(θ₀,φ)的ITD；為與增強方位最鄰近的方位(θ₁,φ)的ITD；表示方位角為θ₀+1，俯仰角為φ處的雙耳時間差，θ₀+1表示比方位角θ₀大1°的方位；