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研究生:謝志侑
研究生(外文):Zhi-You Xie
論文名稱:改善耳機產生之虛擬音場定位感之探討
論文名稱(外文):Study of Improvement of Virtual Sound Field Localization using Headphones
指導教授:尤信程
指導教授(外文):Shing-Chern You
口試委員:劉興華杭學鳴
口試委員(外文):Shin-Hwa LiuHsueh-Ming Hang
口試日期:2016-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:資訊工程系所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:耳道骨傳導頭相關轉移函數
外文關鍵詞:EarCanalBoneConductorBRIRHRTF
相關次數:
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本研究目的在於如何讓現階段耳機之虛擬音效表現更加真實,並致力於讓前方音效的距離感更遠,方向感更佳。由於現有許多耳機產品標榜可以展現5.1聲道虛擬環繞音效,但是經由本研究發現,如要讓整體環繞效果更真實,需加入個體差異,像是HRTF。但是,在我們加入了個人HRTF之後,發現效果還是差強人意,因此,考量到了耳道共振影響。由於量測耳道的響應較有危險性,因此本研究分別使用了兩種方法來修正我們自行量測之耳廓HRTF更加逼近耳道響應,分別如下。(1)文獻提供的100個受測者之耳道響應平均值資料庫(2)骨傳導耳機、耳罩式耳機與喇叭之間的特定頻率聲壓量測與修正。最後再比較以上述兩基準修正後之虛擬音效,再經由聆聽實驗來判斷距離感與方向感是否有改善。
The objective of this study is how to improve virtual headphone at the present stage perfor-mance more real, and is devoted to make sound sense of distance farther ahead, a better sense of direction. Since many existing products advertised can show headset 5.1 channel virtual sur-round sound, but this study found that, if we want to make the whole surround effect more real-istic, must added the individual differences, such as HRTF.However, after we joined the indi-vidual HRTF, we found the effect is still unsatisfactory. Therefore, we considered the impact of the ear canal resonance. Because the measurement of ear canal impulse response was more dangerous, so this study was used two methods to fix our own measurement of the ear’s HRTF approach to ear canal impulse response, there as follows. (1) 100 subjects ear canal impulse re-sponse database. (2) Particular frequency sound pressure measurements of bone conductor, headphone, and speakers. Finally, compare the two virtual sound after the reference correction, and by listening ex-periments can find the second method is much more real than first one, and the effect is signifi-cant upgrade.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2文獻回顧 2
1.3 論文架構 4
第二章 合成虛擬音效 5
2.1 HRTF與BRIR介紹 5
2.2 量取HRTF與BRIR 8
2.2.1 實驗設備與環境介紹 10
2.3 製作虛擬音效與試聽 15
2.3.1 Inverse Filter介紹 16
2.3.2 試聽結果 18
第三章 耳廓與耳道響應差異之探討 19
3.1 耳道響應資料庫 19
3.2 差異探討 21
3.3 IRCAM HRTF 資料庫 24
3.4 IRCAM HRTF平滑處理 28
3.4.1 漢明窗(Hamming window) 28
3.4.2 Constant-Q Transform(CQT) 30
3.4.3 加入cosine訊號 32
3.4.4 粉紅噪音(PinkNoise)處理 33
3.5 Shaw’s 耳道資料庫與IRCAM比較結果 35
第四章 虛擬音效距離感改善實驗 38
4.1 耳道與耳廓的HRTF差異修正實驗 38
4.1.1 31Band EQ Filter 40
4.1.2 耳道與耳廓之Dθ,v的差異 42
4.2 使用骨傳導耳機增加虛擬音效距離感 45
4.2.1 骨傳導耳機介紹 47
4.2.2 骨傳導實驗量測結果 49
4.2.3 A-B之EQ濾波結果驗證 52
第五章 聆聽比較 53
第六章 結論與未來展望 58
參考文獻 59
附錄 61
[1]E. A. G. Shaw and M. M. Vaillancourt, “Transformation of sound pressure level from the free field to the eardrum in numerical form,” J. Acoust. Soc. Am. 78, 1985, 1120-1123
[2]E. A. G. Shaw, “Transformation of sound pressure level from the free field to the eardrum in the horizontal plane,”J. Acoust. Soc. Am. 56, 1974, 1848-1861
[3]丁偉能,基於混和的頭相關傳輸函數模型於耳機為主的3D多聲源合成系統,逢甲大學,2012
[4]IRCAM LISTEN HRTF DATABASE,
http://recherche.ircam.fr/equipes/salles/listen/index.html
[5]Raymond M. Stanley, “Measurement and Validation of Bone-Conduction Ad-justment Function in Virtual 3D Audio Displays, Georgia Institute of Technology, 2009
[6]C. Schökhuber, A. Klapuri, N. Holighaus, and M. Döfler. “A Matlab Toolbox for Efficient Perfect Reconstruction Time-Frequecy Transforms with Log-Frequency Resolution,” AES 53rd Conference on Semantic Au-dio,London,UK,Jan.2014
[7]張淑君, 空間音效模式化與數位實現之研究,國立交通大學,2002
[8]李岳凌,頭相關轉移函數之量測及含有殘響之三度空間聲音合成,國立交通大學,2011
[9]莊盛宇,以聽覺為基礎之個人化HRTF調整機制,國立交通大學,2000
[10]黃嘉文,以耳機實現3D立體環繞聲場,國立交通大學,2003
[11]H. Hudde and S. Schmidt, “Sound fields in generally shaped curved ear canals,” Acoustical Society of America, Vol.125, No.5, May 2009,3146-3157
[12]D. Hammershoi and H. Moller, “Sound Transmission to and Within the Human Ear Canal,” Acoustical Society of America, , Vol.100, No.1, July 1996,408-427
[13]許朝銘,在有迴響之房間內以揚聲器實現三度空間音效,國立台北科技大學
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