[发明专利]一种HRTF中垂面方位增强方法

说明书

本发明提供了一种HRTF中垂面方位增强方法，涉及声源领域，本发明在知晓正前方或正后方方位与最邻近方位角的ITD后，应用插值法获得头部与正前方或正后方偏差为1°时的ITD，应用该ITD对原始HRTF进行改造，获得新的HRTF，本发明合成的HRTF在频谱上与原始HRTF没有差异，但应用该HRTF可使得听者对方位定位效果有所增强。本发明在不改变原有信号频谱的基础上，对易混淆的方位的ITD进行补偿，应用该补偿获得的HRTF与干音频信号进行卷积，合成的信号方位感良好，能有效提升人耳前后方位听觉感知。

技术领域

本发明涉及声源领域，尤其是一种HRTF的方位增强方法。

背景技术

早期的研究认为听觉定位最重要的依据是两耳之间声音信号的差异，这也是双工理论的基本思想。如果声源到双耳的距离不同，从声源发出的直达声波到达双耳时，一般有一个先后的顺序。例如声源离头部的右侧比较近时，直达声波会先传到右耳，然后经过头部的绕射到达左耳。这个过程会形成声波到达双耳的微小时间差异，称为耳间时间差(ITD)，同时由于头部的阻隔使得声波传递到左耳时发生衰减，强度减弱，与声源距离近1的耳朵听到的声音强度要比距离远的耳朵听到的大，形成耳间强度差 (I0LD)。一般ITD和ILD也被称作为双耳特征。

在中垂面上，声源到达双耳的时间差ITD及双耳声级差均相同，此时，应用双工理论进行定位的方法不再可行。文献“Improvement of front-back sound localizationcharacteristics in headphone-based 3D sound generation.In the 7thInternational Conference on Advanced Communication Technology,2005,ICACT2005.”提供了一种对前、后方位进行增强的方法来实现前后方的定位，该方法应用谱差法来实现前后定位。然而该方法改变了原始HRTF信号的频谱。通过分析HRTF与生理参数的相关性可知，影响(0°,0°)处HRTF的生理参数与影响(180°,0°)的生理参数不同，分析应用谱减法进行的方位增强与生理参数的相关性可知，与未经过方位增强的HRTF相比，应用该方法后的HRTF的相关的生理参数发生了改变。这与实际的情形不一致。从听觉感知上该方法是可行的，但从物理意义上来讲，该方法无法解释清楚。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明主要通过一种新的方法来实现方位增强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下：

步骤一：应用10％上升沿法分别获得需要增强的方位角(θ₀,φ))以及与其同俯仰角下相邻方位角(θ₁,φ)的ITD；其中，(θ₀,φ)表示俯仰角为φ方位角为θ₀时需要增强的方位，(θ₁,φ)表示俯仰角为φ时与方位角θ₀最相邻的测试数据库中的方位角θ₁的方位，从而得到：

ITD_lead(θ，φ)＝t_L，η-t_R，η (1)

其中，ITD_lead(θ,φ)表示方位角(θ,φ)处的双耳时间差；t_L,η，t_R,η分别表示左、右耳的 HRIR第一次超过HRIR最大幅值百分比η的起始时间；

步骤二：通过插值方法获得在方位角为与需要增强的方位角1°偏差下的ITD：

其中，为需要增强的方位(θ₀,φ)的ITD；为与增强方位最邻近的方位(θ₁,φ)的ITD；表示方位角为θ₀+1，俯仰角为φ处的双耳时间差，θ₀+1表示比方位角θ₀大1°的方位；