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第1章　空间听觉及虚拟听觉1

1.1　空间坐标系统1

1.2　听觉系统与听觉滤波器3

1.2.1 听觉系统与功能3

1.2.2　临界频带与听觉滤波器5

1.3　空间听觉6

1.4　单声源定位因素7

1.4.1 双耳时间差7

1.4.2　双耳声级差9

1.4.3　混乱锥和头部转动10

1.4.4　谱因素12

1.4.5　方向定位因素的讨论13

1.4.6　距离定位因素15

1.5　头相关传输函数16

1.6　多声源的合成定位与空间听觉18

1.6.1 双扬声器实验与立体声正弦定理19

1.6.2 多声源合成声像定位的普遍情况21

1.6.3 声源信号的时间差与优先效应22

1.6.4　鸡尾酒会效应23

1.7　室内声学与空间听觉23

1.7.1 室内声场23

1.7.2 室内空间听觉25

1.8　双耳声信号捡拾与虚拟听觉26

1.8.1　人工头听觉仿真模型26

1.8.2　双耳捡拾和重放系统28

1.8.3　虚拟听觉重放系统29

1.8.4 与多通路（环绕）声系统比较31

1.9　本章小结33

第2章　HRTF的测量35

2.1　线性时不变系统传输函数及其测量原理35

2.1.1 连续时间线性时不变系统35

2.1.2 离散时间线性时不变系统37

2.1.3　常用测量信号40

2.2　HRTF测量的原理与设计43

2.2.1 测量原理概述43

2.2.2 HRTF的测量对象44

2.2.3 双耳声压的测量位置与传声器44

2.2.4　测量环境与机械装置45

2.2.5　扬声器与放大器46

2.2.6　信号的产生与处理47

2.2.7 HRTF的均衡处理48

2.2.8　HRTF测量设计示例49

2.2.9　HRTF测量的质量与误差分析50

2.3　HRTF数据库51

2.4　一些特殊的HRTF测量方法54

2.5　本章小结55

第3章　HRTF的基本特性分析57

3.1　HRTF的时域和频域特性57

3.1.1 HRTF的时域基本特性57

3.1.2　HRTF的频域基本特性59

3.1.3 HRTF的最小相位特性61

3.2　双耳时间差的分析63

3.2.1 双耳时间差的计算方法63

3.2.2　双耳时间差的计算结果67

3.3　双耳声级差的分析71

3.4　HRTF谱特征的分析73

3.4.1　耳廓谷的分析73

3.4.2　躯干反射引起的谱因素分析75

3.5　HRTF的对称性分析76

3.5.1 HRTF的前后对称性77

3.5.2　HRTF的左右对称性78

3.5.3　双耳时间差的对称性80

3.6　近场HRTF与距离定位因素81

3.7　HRTF与其他双耳听觉问题83

3.8　本章小结84

第4章　HRTF的理论计算86

4.1 HRTF计算的刚球模型86

4.1.1 远场HRTF的刚球模型及其基本特性86

4.1.2 声源定位因素分析88

4.1.3　双耳位置的影响89

4.1.4　声源距离的影响90

4.1.5 刚球模型的适用范围92

4.2　HRTF计算的雪人模型93

4.2.1 雪人模型的基本概念93

4.2.2 雪人模型的计算结果94

4.3　HRTF的数值近似计算方法95

4.3.1 边界元法求解波动方程的基本原理95

4.3.2　边界元计算HRTF的基本方法97

4.3.3 边界元计算HRTF的一些结果100

4.3.4　头部形状的简化101

4.3.5　HRTF的其他数值近似计算方法104

4.4　本章小结104

第5章　HRTF的滤波器系统模型及其实现方法105

5.1 HRTF近似的误差分析105

5.2　HRTF的滤波器模型及设计考虑108

5.2.1 离散时间线性时不变系统的滤波器模型108

5.2.2　HRTF滤波器设计的基本思路和模型选择109

5.2.3　HRIR脉冲响应的长度及其简化110

5.2.4　HRTF滤波器设计中听觉因素的考虑111

5.3　HRTF滤波器的设计方法113

5.3.1 HRTF的FIR滤波器设计方法113

5.3.2　HRTF的IIR滤波器简单设计方法114

5.3.3 HRTF的IIR滤波器设计的BMT法117

5.3.4　采用对数误差的HRTF滤波器设计119

5.3.5 HRTF的CAPZ模型120

5.3.6　HRTF滤波器设计的结果比较123

5.4　HRTF滤波器的结构与实施125

5.5　HRTF的频率规整滤波器127

5.5.1　频率规整变换127

5.5.2　频率规整的HRTF滤波器128

5.6　本章小结130

第6章　HRTF的空间插值和分解132

6.1 HRTF的空间插值132

6.1.1 HRTF空间插值的基本概念132

6.1.2 几种常用的HRTF空间插值方法133

6.1.3 HRTF空间插值效果的分析135

6.1.4　HRTF空间插值的一些问题与改进136

6.2　HRTF的空间基函数线性分解与空间采样定理138

6.2.1　HRTF线性分解的基本概念138

6.2.2　HRTF的空间傅里叶分析与空间采样定理139

6.2.3 HRTF测量的空间分辨率分析141

6.2.4　HRTF的球谐函数分解145

6.3　HRTF谱形状基函数线性分解与主成分分析149

6.3.1 谱形状基函数分解的基本概念149

6.3.2　HRTF主成分分析的基本方法151

6.3.3　HRTF主成分分析的一些结果154

6.3.4　谱形状基函数线性分解下的空间插值156

6.4　HRTF的空间子集分解156

6.5　HRTF空间插值与多通路环绕声信号馈给159

6.5.1 多通路环绕声的信号馈给159

6.5.2　分立—对信号馈给159

6.5.3　声场信号馈给161

6.5.4 多通路环绕声信号馈给的进一步讨论162

6.6　虚拟声像信号处理的简化162

6.6.1 虚拟扬声器方法163

6.6.2　基函数线性分解方法165

6.7　本章小结167

第7章　个性化HRTF的近似169

7.1 生理参数的测量及与定位因素的相关性169

7.1.1 受试者生理参数的测量及其结果169

7.1.2　生理参数之间及其与定位因素的相关性175

7.2　个性化双耳时间差模型177

7.2.1 ITD的球形头部模型的推广177

7.2.2　基于空间傅里叶分析的ITD模型178

7.3　个性化HRTF近似的生理参数匹配法181

7.4　个性化HRTF近似的频率标度变换法182

7.5　个性化HRTF的生理参数线性回归近似186

7.6 HRTF的结构模型187

7.6.1 HRTF结构模型的基本思路与组成187

7.6.2　HRTF结构模型的讨论与改进190

7.7　个性化HRTF近似的其他方法191

7.8　本章小结192

第8章　双耳声信号的耳机重放194

8.1　耳机—外耳传输特性均衡194

8.1.1 耳机—外耳传输特性均衡的基本原理194

8.1.2 自由场均衡与扩散场均衡197

8.2　耳机到耳道传输特性的测量重复性与个性化问题199

8.2.1 耳机到耳道传输特性的测量及重复性199

8.2.2　个性化耳机到耳道传输函数问题202

8.3　耳机重放双耳声信号的声像方向畸变203

8.4　耳机重放头外声像与距离控制206

8.4.1　耳机重放的头中定位与头外声像206

8.4.2　耳机重放声像距离的控制207

8.5　本章小结208

第9章　双耳声信号的扬声器重放210

9.1　扬声器重放双耳声信号的基本原理210

9.1.1 双耳声信号的两扬声器重放210

9.1.2　双耳声信号扬声器重放的普遍理论213

9.2　头部转动与扬声器重放216

9.2.1 两扬声器重放的声像范围216

9.2.2　虚拟声像信号的四扬声器重放216

9.2.3 头部转动和扬声器重放的动态定位因素分析218

9.2.4　头部转动与重放声像的稳定性220

9.3　头部移动与扬声器重放声像的稳定性222

9.3.1 头部移动与声像稳定性的初步分析222

9.3.2　立体声偶极223

9.3.3 头部移动与声像稳定性进一步分析224

9.3.4 串声消除稳定性分析的一般理论226

9.4　不匹配的HRTF对扬声器重放声像的影响228

9.5　扬声器重放的音色改变与均衡处理229

9.5.1 音色改变与均衡处理方法229

9.5.2　音色均衡信号处理的分析230

9.6　扬声器重放的信号处理设计233

9.6.1　信号处理的因果性与稳定性234

9.6.2 扬声器重放信号处理的滤波器直接实现235

9.6.3 扬声器重放信号处理的结构分解实现236

9.6.4 串声消除信号处理的带限实施238

9.7　求解串声消除矩阵的一些近似方法240

9.7.1 求解串声消除矩阵的代价函数方法240

9.7.2 求解串声消除矩阵的自适应逆滤波方法241

9.8　本章小结243

第10章　立体声和多通路环绕声的虚拟重放244

10.1　立体声和多通路环绕声的耳机虚拟重放244

10.1.1 双通路立体声信号的耳机虚拟重放244

10.1.2　5.1通路环绕声的耳机虚拟重放原理246

10.1.3　5.1通路环绕声耳机虚拟重放的改进249

10.1.4　有关耳机虚拟重放的讨论251

10.2　非标准立体声扬声器布置的虚拟校正252

10.3　立体声效果增强系统254

10.4　5.1通路环绕声的扬声器虚拟重放255

10.4.1　5.1通路环绕声两扬声器虚拟重放的原理255

10.4.2　5.1通路环绕声两扬声器虚拟重放的改进256

10.4.3　5.1通路环绕声的多扬声器虚拟重放259

10.4.4　有关“虚拟环绕声”的讨论与误区260

10.5　本章小结261

第11章　室内反射声的虚拟263

11.1 室内声场和双耳房间脉冲响应的物理模拟263

11.1.1 双耳房间脉冲响应的物理模拟263

11.1.2 室内声场模拟的虚声源法264

11.1.3 室内声场模拟的声线跟踪法266

11.1.4　其他的室内声场模拟方法267

11.1.5 声源指向性和空气吸收的影响268

11.1.6　双耳房间脉冲响应的计算269

11.2　人工延时和混响算法270

11.2.1 延时算法结构和分立反射声的模拟270

11.2.2　混响声的模拟与简单混响算法结构272

11.2.3 混响算法结构的改进273

11.2.4　延时和混响算法在虚拟听觉中的应用275

11.3　本章小结277

第12章　虚拟听觉环境实时绘制278

12.1　虚拟听觉环境实时绘制系统的基本结构278

12.2　动态听觉环境信息的虚拟279

12.2.1 头踪迹跟踪和动态听觉信息的虚拟279

12.2.2 自由场声源与动态听觉信息281

12.2.3　环境反射声与动态听觉信息282

12.2.4 实时绘制系统的动态特性285

12.2.5　扬声器重放的动态串声消除287

12.3　运动声源的虚拟288

12.4　虚拟听觉环境实时绘制系统的例子290

12.5　本章小结291

第13章　虚拟听觉重放的心理声学评价与验证292

13.1　评价虚拟听觉重放的心理声学实验条件292

13.2　主观对比与选择实验评价294

13.2.1 主观对比与选择实验及其分析方法294

13.2.2　主观对比与选择实验的一些结果296

13.3　声像定位实验评价297

13.3.1 声像定位实验的基本方法297

13.3.2 声像定位实验结果的初步分析298

13.3.3 声像定位实验的一些结果300

13.4　主观感知属性的定量评价实验方法304

13.5　心理声学实验数据的进一步数理统计分析306

13.5.1　进一步数理统计分析的方法306

13.5.2　采用进一步数理统计分析的一些结果307

13.6　双耳听觉模型与虚拟听觉重放的客观分析308

13.7　本章小结312

第14章　虚拟听觉的应用313

14.1　双耳听觉科学实验的应用313

14.2　双耳可听化的应用314

14.2.1 双耳可听化在室内声学的应用314

14.2.2 室内声学双耳可听化存在的问题317

14.2.3　双耳可听化的其他应用318

14.3　声重放和声音节目制作的应用318

14.4　虚拟现实、通信和多媒体的应用320

14.4.1 虚拟现实的应用320

14.4.2　通信与信息系统的应用320

14.4.3 多媒体与移动产品的应用322

14.5　听觉的医学诊断应用324

14.6　本章小结324

附录A　球谐函数325

附录B　雪人模型HRTF的球谐函数多极展开求解327

参考文献330