[发明专利]基于生理参数的HRTF分频段线性回归方法

说明书

本发明提供了一种基于生理参数的HRTF分频段线性回归方法，首先选择CIPIC数据库中同一方位下不同被试的HRTF进行主成分分析，获得该方位下的主成分；然后，计算在不同频率下主成分与不同被试各项生理参数的相关性；通过统计学方法获得对低频、中频以及高频部分的相关的生理参数；最后通过选取的生理参数分别进行低频、中频以及高频段的线性拟合，通过最小相位法进行相位重构。本发明影响不同的生理参数各不相同，应用相关性分析，获得在不同频段对HRTF有影响的生理参数，应用该生理参数进行线性回归，应用本发明合成的HRTF在理论上更为清晰，同时分别对各频段进行线性回归回归的结果也更为准确。

技术领域

本发明涉及声源分信息领域，尤其是一种基于生理参数的HRTF线性回归方法。

背景技术

头相关传递函数(Head Related Transfer Function，HRTF)是用以描述自由场声源发出的声音经过头部、耳廓、躯干等生理结构的散射和反射后到达双耳的频域声学传递函数。每个声源空间位置对应一对HRTF，一般情况下它们是声源到头中心的距离、声源的方位角、仰角，频率的函数。由于不同个体的生理结构和尺寸是不同的，而HRTF 与生理结构和尺寸密切相关，因而是具有明显个人化特征的物理量。

躯干、头部以及耳廓等生理结构的滤波作用对声信号的影响更显著，也就是说生理结构对HRTF具有更显著影响。影响不同方位的HRTF的生理因素不同，同时对于同一个HRTF，不同频率范围内，影响因素也不相同。研究表明耳轮外圆在高频段声音的定位中起着决定性的作用；耳轮外圆负责引导来自耳部上方的声音，而耳轮内窝则负责引导来自耳部下方的声音。不过，耳部的结构特征只在高频段(大于5kHz)对声音信号起主导作用。心理声学的研究表明，头部的散射和躯干的反射为低频段(低于3kHz)声音的纵向定位提供了一些线索。

文献“Martens W L.Principal components analysis and resynthesis ofspectral cues to perceived direction.In:Proceedings of 1987 InternationalComputer Music Conference,1987,274-281”。公布一种利用人体形态特征对头相关传递函数进行个性化的方法，即利用基函数和人体测量项目之间的相关性对头相关传递函数进行近似估计。在该文章中，作者通过经验选择了构建模型所需的生理参数。文献“头相关传递函数的个人化方法”。公布了一种新的构建模型所需生理参数的方法。该方法通过将CIPIC数据库提供的所有生理参数进行相关性分析，选取不相关的生理参数作为构建模型所需的生理参数。通过经验获得的生理参数在理论上没有说服性，与之相比通过相关性分析获得的生理参数在理论上有了一定的理论依托，然而该相关性分析只考虑了生理参数之间的相关性，而没有考虑生理参数与HRTF之间的相关性。同时，由于对不同频段影响的生理参数不同，通过生理参数进行全频段线性回归也不可取，故为了更好的应用生理参数进行HRTF重构。采用分频段方法对HRTF进行分频段线性回归。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于生理参数的HRTF分频段线性回归方法。

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1：选取所有被试在某一确定方位的HRTF，对该方位的HRTF进行主成分分析，获取该方位的主成分：

(1)选取所有被试在在方位角为(θ,φ)的HRTF构成向量D_ij，其中i为被试序列， j为频率序号，被试数目为m，其中θ是方位角，φ是俯仰角；

(2)对D_ij进行如下标准化处理：

其中，为D_ij经过标准化处理的头相关传递函数；

(3)对标准化后的头相关传递函数进行主成分分析：