個(gè)體hrtf的確定的制作方法
【專利摘要】一種用于為特定人確定一組個(gè)體HRTF的方法包括：獲得一組近似HRTF；獲得所述特定人的至少一個(gè)測(cè)量的HRTF；確定所述至少一個(gè)測(cè)量的HRTF中的一個(gè)相對(duì)于該組近似HRTF中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的偏差；以及通過至少部分地基于所確定的偏差修改該組近似HRTF來形成該組個(gè)體HRTF。
【專利說明】個(gè)體HRTF的確定

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 提供了一種確定個(gè)體HRTF的新的方法、一種配置成根據(jù)該新的方法來確定個(gè)體 HRTF的新的擬合系統(tǒng)，以及一種聽力儀器，或一種將音頻提供給該聽力儀器的裝置，其中個(gè) 體HRTF根據(jù)該新的方法被確定。

【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)報(bào)告助聽器用戶在佩戴他們的助聽器時(shí)比在沒有他們的助聽器的情況下具 有定位聲源的更差能力。對(duì)于聽力受損群體，這代表嚴(yán)重的問題。
[0003] 此外，助聽器典型地以用戶將聲源感知成位于在頭內(nèi)的這樣一種方式感知聲音。 聲音據(jù)說被內(nèi)在化而不是被外在化。設(shè)法在噪聲中理解語音的助聽器用戶的常見控訴是即 使信噪比（SNR)應(yīng)該足以提供所需要的語音可懂度也非常難以跟隨正被說出的一切。對(duì)這 個(gè)事實(shí)的顯著貢獻(xiàn)者是助聽器再現(xiàn)內(nèi)在化的聲場(chǎng)。其加到助聽器用戶的認(rèn)知負(fù)載并且可以 導(dǎo)致聽覺疲勞以及最后用戶去除（一個(gè)或多個(gè)）助聽器。
[0004] 因此，存在對(duì)于具有聲源的改進(jìn)的外在化和定位的新的助聽器的需要。
[0005] 具有正常聽力的人還將在使用諸如頭戴受話器、頭戴式耳機(jī)等的聽力儀器（例 如，玩具有移動(dòng)虛擬聲源的計(jì)算機(jī)游戲或者以其它方式用外在化聲源享受重放聲音）時(shí)體 驗(yàn)到聲源的改進(jìn)的外在化和定位的有益效果。
[0006] 人類借助于人的雙耳聲音定位能力在三維空間中檢測(cè)并且定位聲源。
[0007] 聽力的輸入包括兩個(gè)信號(hào)，即在每個(gè)鼓膜處的聲壓，在下文中被稱為雙耳聲音信 號(hào)。因此，如果在鼓膜處準(zhǔn)確地再現(xiàn)了已由給定空間聲場(chǎng)生成的鼓膜處聲壓，則人類聽覺系 統(tǒng)將不能夠區(qū)分經(jīng)再現(xiàn)的聲音和由空間聲場(chǎng)它本身所生成的實(shí)際聲音。
[0008] 未全面地獲知人聽覺系統(tǒng)如何提取關(guān)于到聲源的距離和方向的信息，但是人們知 道，人聽覺系統(tǒng)在這種確定中使用許多線索。在線索之中的是譜線索、混響線索、耳間時(shí)間 差（iro)、耳間相位差（IPD)以及耳間聲強(qiáng)差（ILD)。
[0009] 在包括任何線性變換的兩個(gè)傳遞函數(shù)（一個(gè)針對(duì)左耳并且一個(gè)針對(duì)右耳）方面描 述了聲波從聲源到收聽者的耳朵的傳輸，其中聲源相對(duì)于收聽者的左右耳朵被定位在給定 方向和距離處，所述任何線性變換諸如著色、耳間時(shí)間差以及耳間譜差。這些傳遞函數(shù)隨著 聲源相對(duì)于收聽者的耳朵的方向和距離而改變。有可能針對(duì)任何方向和距離來測(cè)量傳遞函 數(shù)并且例如電子地（例如，用數(shù)字濾波器）來模擬傳遞函數(shù)。
[0010] 如果在重放單元（諸如MP3播放機(jī)）與由收聽者所使用的頭戴受話器之間的信號(hào) 路徑中插入一對(duì)濾波器，該對(duì)濾波器具有聲波從相對(duì)于收聽者定位在特定方向和距離處的 聲源到在收聽者的相應(yīng)耳朵處的頭戴受話器位置的傳輸?shù)膫鬟f函數(shù)（一個(gè)針對(duì)左耳并且 一個(gè)針對(duì)右耳），則因?yàn)樵诙渲械墓哪ぬ幍穆晧旱恼鎸?shí)再現(xiàn)，所以收聽者將實(shí)現(xiàn)由頭戴受 話器所生成的聲音源自定位在所討論的距離處和在所討論的方向上、在下文中表示為"虛 擬聲源"的聲源的感知。
[0011] 一組兩個(gè)傳遞函數(shù)（一個(gè)針對(duì)左耳并且一個(gè)針對(duì)右耳）被稱作頭相關(guān)傳遞函數(shù) (HRTF) oHFRF中的每個(gè)傳遞函數(shù)被定義為由在有關(guān)在左耳道里的耳道（pj和在右耳道里的 耳道PK中或接近于其的特定點(diǎn)處的平面波所生成的聲壓P相對(duì)于基準(zhǔn)（Pl)之間的比。傳 統(tǒng)上選取的基準(zhǔn)是將已由在頭中間的右部位置處的平面波僅僅在存在收聽者情況下所生 成的聲壓Pi。在頻域中，HRTF由下式給出：
[0012] hl = νρ1? Ηε = Ρ,/Ρ!
[0013] 其中L指定左耳并且R指定右耳，以及P是頻域中的聲壓級(jí)。
[0014] HRTF的時(shí)域表示或描述，即HRTF的逆傅里葉變換被指定為頭相關(guān)沖擊響應(yīng) (HRIR)。因此，HRTF的時(shí)域表示是一組兩個(gè)沖擊響應(yīng)，一個(gè)針對(duì)左耳并且一個(gè)針對(duì)右耳，其 中的每一個(gè)都是在頻域中的HRTF的所述一組兩個(gè)傳遞函數(shù)的對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)的逆傅里葉變 換。
[0015] 如果為在相應(yīng)的耳道內(nèi)的點(diǎn)等確定了 HRTF，則HRTF包含涉及到收聽者的耳朵的 聲傳輸?shù)乃行畔ⅲɡ缬捎谠陬^附近的衍射、來自肩部的反射、耳道里的反射、通過 耳道的傳輸特性而對(duì)收聽者的耳朵的聲傳輸有影響的人類的幾何形狀。因?yàn)槿说慕馄蕦W(xué)示 出從一個(gè)個(gè)體到另一個(gè)個(gè)體的大量變異性，所以HRTF從個(gè)體到個(gè)體改變。
[0016] 耳朵的復(fù)雜形狀是收聽者的個(gè)體空間譜線索（ITD、ILD以及譜線索）的主要貢獻(xiàn) 者。
[0017] 在下文中，為了方便HRTF的傳遞函數(shù)之一即HRTF的左耳部分或HRTF的右耳部分 還將被稱為HRTF。
[0018] 同樣地，即使一對(duì)濾波器僅能夠近似HRTF，模擬HRTF的一對(duì)濾波器的一對(duì)傳遞函 數(shù)也被同樣表示為頭相關(guān)傳遞函數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 以關(guān)于聲源相對(duì)于收聽者的位置的空間信息被維持的這樣的方式向收聽者的耳 朵再現(xiàn)聲音具有數(shù)個(gè)積極效果，包括聲源的外在化、方向感的維持、視覺和聽覺系統(tǒng)之間的 協(xié)調(diào)作用、以及在噪聲中對(duì)語音的更好理解。
[0020] 優(yōu)選地，在個(gè)體站立在消聲室里情況下執(zhí)行個(gè)體HRTF的測(cè)量。這樣的測(cè)量是昂貴 的、費(fèi)時(shí)的且麻煩的，并且可能為用戶不能接受。
[0021] 因此，常常使用近似的HRTF，諸如通過對(duì)人工頭例如KEMAR人體模型的測(cè)量所獲 得的HRTF。人工頭是人頭的模型，其中影響聲音到人的鼓膜的傳播的人類的幾何形狀（包 括在身體、肩部、頭以及耳朵附近的衍射）被盡可能精密地建模。在人工頭的HRTF的確定 期間，兩個(gè)麥克風(fēng)被定位于人工頭的耳道里以感測(cè)聲壓，與針對(duì)人的HRTF的確定的過程類 似。
[0022] 然而，當(dāng)已使用HRTF從人工頭生成雙耳信號(hào)時(shí)，實(shí)際收聽者的體驗(yàn)一直使人失 望。特別地，收聽者報(bào)告聲源的內(nèi)在化和/或擴(kuò)散的方向感。
[0023] -般而言，在距用戶相同的距離情況下定位于所謂的"干擾錐形"上的聲源既不產(chǎn) 生不同的ITD也不產(chǎn)生不同的ILD。因此，收聽者不能夠根據(jù)ITD或ILD確定聲源是否位于 在后面、在前面、在上面、在下面還是在距耳朵任何給定距離處沿著椎形的圓周線的其它地 方。
[0024] 因此，需要準(zhǔn)確的個(gè)體HRTF向用戶傳達(dá)方向感的感知。
[0025] 因此存在對(duì)用于以快速的、便宜的且可靠的方式生成一組個(gè)體HRTF的方法的需 要。
[0026] 因此，提供了為人確定一組個(gè)體HRTF的新的方法，包括以下步驟：
[0027] 獲得一組近似HRTF，
[0028] 獲得特定人的至少一個(gè)測(cè)量的HRTF，
[0029] 確定至少一個(gè)測(cè)量的HRTF中的一個(gè)相對(duì)于所述一組近似HRTF中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的偏 差，以及
[0030] 通過至少部分地基于所確定的偏差修改所述一組近似HRTF來形成所述一組個(gè)體 HRTF。
[0031] 近似HRTF可以是以除所討論的人的HRTF的測(cè)量外的任何其它方式用定位在所討 論的人的耳朵處（例如，在左耳和右耳的耳道的入口處）的麥克風(fēng)所確定的HRTF。
[0032] 例如，可以針對(duì)人工頭（諸如KEMAR人體模型）預(yù)先確定近似HRTF，并且存儲(chǔ)以用 于后續(xù)使用。近似HRTF例如可以被在本地存儲(chǔ)在藥劑師的辦公室處的存儲(chǔ)器中，或者可以 被遠(yuǎn)程存儲(chǔ)在服務(wù)器上，例如在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以用于通過網(wǎng)絡(luò)訪問，所述網(wǎng)絡(luò)諸如廣域網(wǎng)，諸 如互聯(lián)網(wǎng)。
[0033] 近似HRTF還可以被確定為針對(duì)一群人的預(yù)先確定的HRTF的平均。一群人可以 被選擇成適合人的特定特征，針對(duì)所述人個(gè)體HRTF將被確定以便獲得和相應(yīng)對(duì)應(yīng)的個(gè)體 HRTF更接近地匹配的近似HRTF。例如，可以單獨(dú)或相結(jié)合地根據(jù)年齡、種族、性別、家族、耳 朵尺寸等選擇一群人。
[0034] 近似HRTF還可以是例如在較早期的先前擬合會(huì)話期間針對(duì)所討論的人預(yù)先確定 的 HRTF。
[0035] 遍及本公開內(nèi)容，針對(duì)方向和距離的相同組合但以不同的方式和/或針對(duì)不同的 人和/或人工頭所獲得的HRTF被稱為對(duì)應(yīng)的HRTF。
[0036] 一個(gè)或多個(gè)個(gè)體測(cè)量的HRTF相對(duì)于所述一組近似HRTF的（一個(gè)或多個(gè)）所對(duì)應(yīng) 的近似HRTF的（一個(gè)或多個(gè)）偏差通過在時(shí)域或頻域中的比較來確定。
[0037] 在比較中，可以忽視相位信息。人的耳朵對(duì)聲音信號(hào)的相位不敏感。重要的是如 在人的耳朵處所接收到的聲音信號(hào)的相對(duì)相位或時(shí)間差并且只要相對(duì)時(shí)間或相位差未被 干擾；可以忽視定時(shí)或相位信息修改HRTF。
[0038] 在新的方法的一個(gè)實(shí)施例中，只單個(gè)個(gè)體HRTF被測(cè)量，優(yōu)選地在前視方向上執(zhí)行 遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量，即0°方位角、0°仰角。
[0039] 當(dāng)收聽者駐留在聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)中時(shí)，HRTF不隨著距離而改變。典型地，當(dāng)?shù)铰曉吹?距離大于1.5m時(shí)，收聽者駐留在聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)中。
[0040] 在許多擬合會(huì)話中，已經(jīng)測(cè)量到一個(gè)方向典型地前視方向的遠(yuǎn)場(chǎng)HRTF。
[0041] 個(gè)體HRTF然后通過根據(jù)（一個(gè)或多個(gè)）所測(cè)量的個(gè)體HRTF相對(duì)于如在頻域中或 在時(shí)域中所確定的（一個(gè)或多個(gè)）所對(duì)應(yīng)的近似HRTF的（一個(gè)或多個(gè)）偏差修改所對(duì)應(yīng) 的近似HRTF來獲得。
[0042] 在頻域中，合成濾波器Η可以被確定為所測(cè)量的個(gè)體HRTF與所對(duì)應(yīng)的近似HRTF 之間的比：
[0043] H = HRTF 個(gè)體/HRTFapp
[0044] 然后，人的個(gè)體HRTF中的每一個(gè)都可以通過將所對(duì)應(yīng)的近似HRTF與合成濾波器 Η相乘來確定：
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種為特定人確定一組個(gè)體HRTF的方法，包括以下步驟： 獲得一組近似HRTF， 獲得所述特定人的至少一個(gè)測(cè)量的HRTF， 確定所述至少一個(gè)測(cè)量的HRTF中的一個(gè)相對(duì)于所述一組近似HRTF中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的偏 差，以及 通過至少部分地基于所確定的偏差修改所述一組近似HRTF來形成所述一組個(gè)體 HRTF。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)測(cè)量的HRTF僅包括單個(gè)測(cè)量的 HRTF。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，獲得所述一組近似HRTF的步驟包括針對(duì)人 工頭確定近似HRTF。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，獲得所述一組近似HRTF的步驟包括從數(shù)據(jù) 庫(kù)中檢索所述近似HRTF。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟 將所述特定人分類成預(yù)定一群人，以及 從具有涉及所述預(yù)定一群人的HRTF的數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索所述近似HRTF。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述修改的步驟包括以下步驟 計(jì)算至少一個(gè)測(cè)量的HRTF與所對(duì)應(yīng)的近似HRTF之間的比，以及 通過根據(jù)所計(jì)算的比修改所述一組近似HRTF來形成所述一組個(gè)體HRTF。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中 所述至少一個(gè)測(cè)量的HRTF包括多個(gè)測(cè)量的HRTF，并且其中所述方法還包括 確定所測(cè)量的HRTF中的其它HRTF相對(duì)于所述一組近似HRTF中的對(duì)應(yīng)的HRTF的附加 的偏差；并且其中 所述形成所述一組個(gè)體HRTF的步驟包括至少部分地基于所確定的偏差和所確定的附 加的偏差來修改所述一組近似HRTF。
8. -種用于使助聽器適合用戶的擬合儀器，包括 處理器，所述處理器被配置成： 從所述擬合儀器和遠(yuǎn)程服務(wù)器中的一個(gè)的存儲(chǔ)器中檢索一組近似HRTF， 獲得所述用戶的至少一個(gè)測(cè)量的HRTF， 確定所述至少一個(gè)測(cè)量的HRTF中的一個(gè)相對(duì)于所述一組近似HRTF中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的偏 差，以及 通過至少部分地基于所確定的偏差修改所述一組近似HRTF來形成一組個(gè)體HRTF。
9. 一種聽力儀器，所述聽力儀器包括 輸入端，所述輸入端用于提供表不由聲源所輸出的聲音的音頻輸入信號(hào)，以及 雙耳濾波器，所述雙耳濾波器用于對(duì)所述音頻輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，并且被配置成輸出 針對(duì)所述聽力儀器的用戶的右耳的右耳信號(hào)和針對(duì)所述用戶的左耳的左耳信號(hào)，其中 所述雙耳濾波器包括個(gè)體HRTF，所述個(gè)體HRTF是根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的 方法所確定的所述個(gè)體HRTF中的一個(gè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的聽力儀器，其中，所述聽力儀器是雙耳助聽器。
11. 一種裝置，所述裝置包括 聲音發(fā)生器，以及 雙耳濾波器，所述雙耳濾波器用于將所述聲音發(fā)生器的音頻輸出信號(hào)濾波成針對(duì)所述 裝置的用戶的右耳的右耳信號(hào)和針對(duì)所述用戶的左耳的左耳信號(hào)，并且其中 所述雙耳濾波器包括個(gè)體HRTF，所述個(gè)體HRTF是根據(jù)權(quán)利要求至7中任一項(xiàng)所述的方 法所確定的所述個(gè)體HRTF中的一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H04R25/00GK104284286SQ201410317428
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】耶斯佩爾·烏德森 申請(qǐng)人:Gn瑞聲達(dá)A/S