个性化近场头相关传输函数的测量与快速定制

本项目开展个性化近场头相关传输函数(HRTF)的测量、分析与近似获取的研究。首先对用于近场HRTF测量的声源进行改进，使其无指向特性、多重散射特性、频率响应特性等满足测量的要求。然后设计出高效且准确的近场HRTF测量系统，测量建立一定数量真人受试者的近场HRTF数据库和关键生理参数数据库。通过对数据库进行分析，探讨个性化近场HRTF变化的统计规律。在此基础上，研究一种从少量的测量近似获取（快速定制）个性化近场HRTF数据的方法，以满足实际应用的要求。本项目可填补国际上在真人受试者近场HRTF研究方面的空白，为今后有关双耳听觉的基础研究和虚拟听觉重放的实用技术提供重要的数据基础和理论依据。特别是，个性化近场HRTF所包含的声源距离定位信息，将在多媒体、通信、大众化声重放等领域具有潜在的应用前景。

头相关传输函数（HRTF）是虚拟听觉现实的重要数据基础。在虚拟听觉重放中引入距离定位因素时，相应地需要在声信号处理中使用到随声源距离变化的近场HRTF数据。但是，近场HRTF数据的获取并不容易，因为其测量工作量是远场HRTF数据测量的数倍，增加的倍数取决于声源距离采样的数目（通常声源距离不大于1.0 m时就可以称为近场）；另一方面，近场声源指向性和声源与受试者之间的多重散射可能引入显著的误差。因此，近场HRTF的测量一直是国内外的研究热点和难点。以至于目前国际上仍没有见到公开的个性化近场HRTF数据库。.项目主要围绕近场HRTF数据的快速获取开展研究，主要研究成果包括以下几个方面：（1）设计制作了准确的多声源定位装置和半自动的近场HRTF测量系统，测量完成1名受试者1个声源距离的全空间HRTF数据只需要约20分钟。（2）采用新设计的多声源快速测量系统，测量分析了KEMAR人工头近场HRTF数据，验证了测量系统精度。（3）测量建立了58名真人受试者（29名男性、29名女性）的个性化近场HRTF数据库，这是国际上首个真人受试者的个性化近场HRTF数据库。（4）为了提取生理参数尺寸，通过光学扫描建立了多名真人受试者的头部外形图像数据库，用于个性化近场HRTF数据的数值模拟和快速定制。.新建立的个性化近场HRTF数据库，可以作为近场双耳听觉距离定位的基础性研究，又可以用于虚拟听觉重放系统中的近场虚声源距离控制功能扩展。基于个性化HRTF的虚拟听觉重放技术，在手持式媒体播放器、3D网络游戏和动漫影视等领域具有广阔的应用前景。需要特别说明的是，所建立的快速测量系统能支持近场和远场、真人和人工头模等受试对象。在今后对个性化近场HRTF及虚拟听觉重放的研究中，可以很方便地使用这套测量系统对HRTF数据库进行扩容（测量不同国别和不同地域的受试者的近场HRTF，也包括西方受试者）。