[发明专利]一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法

权利要求书

1.一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1、确定目标虚拟声像所处的混乱锥纵截面和水平面的交点坐标；

步骤2、选取交点处的双耳头相关传输函数HRTF，计算双耳时间差；

步骤3、在中垂面上，确定和目标虚拟声像同仰角的空间方位，用该方位的HRTF幅度谱代替目标声像方位HRTF的幅度谱；

步骤4、根据最小相位近似方法，将目标声像方位的双耳HRTF幅度谱和双耳时间差进行合成，得到目标声像方位HRTF的近似结果；

步骤5、将单通路信号和目标声像方位HRTF进行时间域卷积处理或等价地频率域滤波处理，得到合成的双耳虚拟声信号，输出到耳机进行重放。

2.根据权利要求1所示的一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征是：所述步骤1中以双耳连线的中点为坐标原点，建立双耳极坐标系统；通常，需要采用角度和距离共同表征一个特定的声像方位，考虑到本发明涉及的远场HRTF与距离无关，因此一个特定的声像方位仅需偏侧角θ和仰角φ表征，所述偏侧角－90°≤θ≤90°表示空间声像与原点构成的方向矢量和中垂面的夹角；而仰角－90°≤φ≤270°表示空间声像在中垂面的投影与水平面的夹角。

3.根据权利要求1所示的一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征是：所述步骤1中，假设目标虚拟声像处于空间点(θ，φ)，则它决定了一个偏侧角为θ的混乱锥；过虚拟声像的空间方位，做一个平行于中垂面的混乱锥纵截面，交水平面于点(θ，φ＝0°)。

4.根据权利要求1所示的一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤201、根据步骤1的结果，从已知HRTF数据库中提取水平面(θ，φ＝0°)双耳HRTF的时间域数据，即h_L和h_R；

步骤202、将h_L和h_R代入公式(1)，计算两者的相关系数：

步骤203、取公式(1)相关系数C达到最大值时所对应的时间τ为双耳时间差τ_max。

5.根据权利要求4所示的一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征是：所述已知HRTF数据库，有些采用双耳极坐标系统(θ，φ)，而有些采用顺时针球坐标系统(θ'，φ')，所述顺时针球坐标系统(θ'，φ')通过公式(2)转换为双耳极坐标系统(θ，φ)：

6.根据权利要求1所示的一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征是，步骤3中具体包括：

假设目标虚拟声像处于空间点(θ，φ)，则中垂面上和目标声像同仰角的空间方位为(θ＝0°，φ)；接着从已知HRTF数据库中提取中垂面(θ＝0°，φ)的双耳HRTF，将其幅度谱|H_(L,median)|、|H_(R,median)|作为目标虚拟声像处HRTF的幅度谱。

7.根据权利要求1所示的一种基于中垂面特性的虚拟声像近似获取方法，其特征是：所述步骤4中，根据最小相位近似方法，将目标声像方位的双耳HRTF幅度谱和双耳时间差进行合成，公式为：

其中，t₀为声源到双耳的延迟时间，可根据应用场景进行设定；

|H_(L,median)|为从已知HRTF数据库中提取的中垂面(θ＝0°，φ)左耳HRTF的幅度谱；

|H_(R,median)|为从已知HRTF数据库中提取的中垂面(θ＝0°，φ)右耳HRTF的幅度谱；

τ_max为相关系数C达到最大值时所对应的双耳时间差；

jω为角频率。