听觉距离定位因素及其在空间声重放中的应用

The sound source localization of human auditory system includes two aspects of direction and distance. Auditory distance localization is determined by multiple cues. Under different physical conditions, the effects of various cues are different. Therefore, compared to the direction localization, the distance localization is more complicated. Currently, researches on the auditory distance localization are incomplete. On the one hand, some important cues of distance localization, including the individual near-field head-related transfer function (HRTF) and dynamic cues, were not concerned and investigated. On the other hand, there is lack of the systematic researches on the relative and synergistic contributions of a variety of auditory distance cues. In this project, the auditory distance localization cues under the various physic conditions will be investigated comprehensively and in detail. Then, the relative and synergistic contributions of various distance localization cues will be analyzed and discussed, and thereby the rule and model of auditory distance localization will be obtained. The experimental platform of the study is the virtual auditory environment (VAE) real-time rendering system. The combined approaches of the psychoacoustic experiments and the model analysis will be adopted. Finally, the research results will be applied to the spatial sound reproduction and hand-held sound playing devices. Researches on the project are important to the basic research in binaural hearing, and the outputs can be used to develop the patent technologies with the independent intellectual property rights, so as to achieve the application value and economic benefit.

人类听觉系统对空间声源进行定位，包括方向和距离两个方面。听觉距离定位是由多个因素综合作用的结果，不同物理条件下各因素的作用也不同。因此，与方向定位相比，距离定位更加复杂。目前，对听觉距离定位的研究是不完善的。一方面，缺乏对一些重要距离定位因素，包括个性化近场HRTF和动态因素的详细研究；另一方面，缺乏对各种听觉距离因素之间的相对和协同贡献的系统研究。本项目将对不同物理条件下的听觉距离定位因素进行详细、综合的研究，探讨各因素的相对和协同贡献，以得到听觉距离定位的规律与模型。研究将以虚拟听觉环境实时绘制系统为实验平台，采用心理声学实验与模型分析相结合的方法。最后，将研究结果应用到空间声重放和手持式声音播放设备。项目的研究不但在双耳听觉的基础研究方面具有重要意义，而且可以发展为自主知识产权的技术，实现其应用价值和经济效益。

人类听觉系统对空间声源进行定位能力在日常生活中非常重要，可以帮助人们判断听觉事件，躲避与伴随声音的危险等等。声源定位包括方向和距离两个方面，其中声源距离定位可以帮助人类识别靠近或远离的声源，在近年被关注的人工智能等领域也有广泛应用。声源距离定位是近场双耳因素、反射声、直达反射比等多个因素综合作用的结果。而且，不同物理条件下各因素的作用也不同。本项目正是对听觉距离定位因素及其在空间声重放技术的应用进行综合的研究。首先，详细、定量研究不同物理条件下各听觉距离定位因素的相互作用，系统研究各因素对距离定位的协同、综合贡献，得到听觉距离定位的普遍规律和心理声学模型。通过项目研究，目前已取得了几项重要成果，具体包括：（a）个性化近场HRTF、反射声（或直达混相比）、环境噪声对声源距离听觉定位的协同影响；（b）室内声学空间尺度对听觉距离定位的影响；（c）上述物理条件下研究了对听力正常和听力损伤受试者的综合贡献。这几项研究成果以期刊论文、会议论文和研究生毕业论文等多种形式发表，有国家自然科学基金标注的发表成果达到27项，并且后续还获得了广东省自然科学基金的重点项目的资助。在应用方面，包括在医学临床领域的空间听觉测试系统，已经申请多项专利；以及与网络游戏公司洽谈了基于个性化虚拟听觉重放和声源定位方面的技术开发合作。可以说，相关研究成果正在转化为虚拟听觉重放、游戏3D声效等热门应用领域的适用技术，发展成为自主知识产权的技术系列，实现了基础研究与实际应用的结合，具有较好的应用前景，并有望获得经济效益。