Head Related Transfer Function

更新时间:2022-01-19 12:03

HRTF是Head Related Transfer Function的缩写,是头相关变换函数,是一种音效定位算法,对应时域的HRIR,头相关冲击响应。

说起HRTF就要说到binaural recording技术。

人有两个耳朵,却能定位来自三维空间的声音,这得力于人耳对声音信号的分析系统。HRTF可以分解为三部分,Interaural Time Difference,Interaural Level Difference及Spectral Cues。从空间任意一点传到人耳(鼓膜前)的信号都可以用一个滤波系统来描述,音源+滤波器得到的就是两耳鼓膜前的声音信号。这个传输系统是一个黑盒子,我们不必关心声音是如何传递到双耳的,而只需关心音源和双耳信号的差别。如果我们得到这组描述空间信息的滤波器(传递函数),即HRTF,就能还原来自空间这个方位的声音信号(如通过双声道耳机)。如果我们有空间所有方位到双耳的滤波器组,就能得到一个滤波矩阵,从而还原来自整个空间方位的声音信号。但是一个严峻的问题是,HRTF是高度个人化的,在实验室测得每个人的函数组是不现实的。因此,HRTF技术就致力于研究如何方便的真实还原个人化的空间函数。这也是virtual reality(虚拟现实技术)希望达到的目标。

简单说这就是个头部反应传送函数(Head-Response Transfer Function)。要具体点呢,可以分成几个主要的步骤来描述其功用。 第一步:制作一个头部模型并安装一支麦克风到耳膜的位置; 第二步:从固定的位置发出一些声音; 第三步:分析从麦克风中得到声音并得出被模型所改变的具体数据; 第四步:设计一个音频过滤器来模仿那个效果; 第五步:当你需要模仿某个位置所发出的声音的时候就使用上述过滤器来模仿即可。 过滤器的回应就被认为是一个HRTF,你需要为每个可能存在声源的地方来设置一个HRTF。其实我们并不需要无限多个HRTF。这里的原因也很简单,我们的大脑并不能如此精确。对于从我们的头部为原点的半球形表面上大约分布1000个这样的函数就足够了,而另一半应该是对称的。至于距离感应该由回响、响度等数据变化来实现。

·HRTF英文全名为Head Related Transfer Function,这是一种声音定位的处理技术,其原理非常复杂,由于声音会从耳廓、或肩膀反射到人耳内部,于是当我们用两个音箱模拟声音定位时,可以利用HD ITD的运算方式,来计算不同方向或位置声音所产生的大小和音调等,进而制造出立体空间声音定位的效果。另外HRTF除了使用HD ITD两种技术之外,还利用制作假人头拾音的技术,以推算出立体声音环绕模型,于是可以取得比HD ITD更好的声音效果。

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