[發明專利]基于生理參數的HRTF分頻段線性回歸方法

有效

• 申請號: 201810894053.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109166592B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 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: G10L25/48
• 分類號: G10L25/48;G10L25/51;G10L25/27;G06F18/2135;G06F17/18
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明提供了一種基于生理參數的HRTF分頻段線性回歸方法，首先選擇CIPIC數據庫中同一方位下不同被試的HRTF進行主成分分析，獲得該方位下的主成分；然后，計算在不同頻率下主成分與不同被試各項生理參數的相關性；通過統計學方法獲得對低頻、中頻以及高頻部分的相關的生理參數；最后通過選取的生理參數分別進行低頻、中頻以及高頻段的線性擬合，通過最小相位法進行相位重構。本發明影響不同的生理參數各不相同，應用相關性分析，獲得在不同頻段對HRTF有影響的生理參數，應用該生理參數進行線性回歸，應用本發明合成的HRTF在理論上更為清晰，同時分別對各頻段進行線性回歸回歸的結果也更為準確。

技術領域

本發明涉及聲源分信息領域，尤其是一種基于生理參數的HRTF線性回歸方法。

背景技術

頭相關傳遞函數(Head?Related?Transfer?Function，HRTF)是用以描述自由場聲源發出的聲音經過頭部、耳廓、軀干等生理結構的散射和反射后到達雙耳的頻域聲學傳遞函數。每個聲源空間位置對應一對HRTF，一般情況下它們是聲源到頭中心的距離、聲源的方位角、仰角，頻率的函數。由于不同個體的生理結構和尺寸是不同的，而HRTF?與生理結構和尺寸密切相關，因而是具有明顯個人化特征的物理量。

軀干、頭部以及耳廓等生理結構的濾波作用對聲信號的影響更顯著，也就是說生理結構對HRTF具有更顯著影響。影響不同方位的HRTF的生理因素不同，同時對于同一個HRTF，不同頻率范圍內，影響因素也不相同。研究表明耳輪外圓在高頻段聲音的定位中起著決定性的作用；耳輪外圓負責引導來自耳部上方的聲音，而耳輪內窩則負責引導來自耳部下方的聲音。不過，耳部的結構特征只在高頻段(大于5kHz)對聲音信號起主導作用。心理聲學的研究表明，頭部的散射和軀干的反射為低頻段(低于3kHz)聲音的縱向定位提供了一些線索。

文獻“Martens?W?L.Principal?components?analysis?and?resynthesis?ofspectral?cues?to?perceived?direction.In:Proceedings?of?1987?InternationalComputer?Music?Conference,1987,274-281”。公布一種利用人體形態特征對頭相關傳遞函數進行個性化的方法，即利用基函數和人體測量項目之間的相關性對頭相關傳遞函數進行近似估計。在該文章中，作者通過經驗選擇了構建模型所需的生理參數。文獻“頭相關傳遞函數的個人化方法”。公布了一種新的構建模型所需生理參數的方法。該方法通過將CIPIC數據庫提供的所有生理參數進行相關性分析，選取不相關的生理參數作為構建模型所需的生理參數。通過經驗獲得的生理參數在理論上沒有說服性，與之相比通過相關性分析獲得的生理參數在理論上有了一定的理論依托，然而該相關性分析只考慮了生理參數之間的相關性，而沒有考慮生理參數與HRTF之間的相關性。同時，由于對不同頻段影響的生理參數不同，通過生理參數進行全頻段線性回歸也不可取，故為了更好的應用生理參數進行HRTF重構。采用分頻段方法對HRTF進行分頻段線性回歸。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于生理參數的HRTF分頻段線性回歸方法。

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1：選取所有被試在某一確定方位的HRTF，對該方位的HRTF進行主成分分析，獲取該方位的主成分：

(1)選取所有被試在在方位角為(θ,φ)的HRTF構成向量D_ij，其中i為被試序列，?j為頻率序號，被試數目為m，其中θ是方位角，φ是俯仰角；

(2)對D_ij進行如下標準化處理：

其中，為D_ij經過標準化處理的頭相關傳遞函數；

(3)對標準化后的頭相關傳遞函數進行主成分分析：