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第 37 卷 第 5 期 李军锋等： 基于听觉感知特性的双耳音频处理技术 713
因素如头跟踪装置的响应时间、不同模块之间的通 通信如电视电话会议的一个良好前景是通信双方
信和相关算法处理等都会引起时间滞后。不同的心 能够自由交谈如同在同一个房间，利用双耳技术将
理声学实验研究了滞后时间对听觉的影响，一方面 采集的参会者语音以及包含空间位置等特定声学
关注对虚拟定位的影响，包括准确性和进行定位所 环境信息虚拟给听者，可显著提高可懂度和真实感，
需时间；另一方面关注听觉上的可察觉性。一些研 特别是针对多个参与者情形 [104] 。
究表明，滞后时间达到150 ms [94] ，甚至500 ms [95] 对
虚拟声源定位的影响较少；但其他一些研究表明滞 8 总结与展望
后时间 93 ms将引起明显定位错误且会降低定位判
随着 2016 年虚拟现实 “元年” 的到来，人类视
断速度。此外，实际中滞后时间的影响还与所用信
听体验已不满足于二维平面。而对于听觉，期望在
号的长度、类型相关。Brungart 等 [96] 研究表明，对
空间中逼真的重现三维声场，给人以 “身 (声) 临其
于大多数虚拟听觉应用，少于 60 ms 的滞后时间可
境” 的体验将会是不断的追求。相对 3D 视频，现阶
以接受，而对于一些要求苛刻的虚拟听觉重放，则需
段 3D 音频技术仍有所差距，而相对其他 3D 音频技
要滞后时间少于 30 ms。Stitt 等 [97] 最近研究表明，
术如 WFS、Ambsonics 等，双耳音频技术有其自身
相对单个声源场景，多声源场景的延时听觉感知阈
优点，特别随着手机等移动端设备的普及。本文针
值更高(高10 ms)。
对双耳音频技术所涉及的各个主要环节及其相关
研究进行了概述。双耳音频合成中个性HRIR获取，
7 双耳技术的典型应用
耳机重放中的降低头内定位和减少方向混淆，扬声
虚拟现实系统的目标是尽可能地逼真模拟一 器重放中多听者鲁棒串消系统设计等都将是未来
个特定虚拟环境，而听觉作为人们感知外界信息的 双耳技术走向实质性应用中需要解决的关键问题。
重要形式，利用双耳技术重放，与其他视觉、触觉等 总之，双耳音频处理技术因其广泛的应用前景
信息相结合能显著增加沉浸感，如汽车驾驶的虚拟 将持续占据音频信号处理领域重要研究位置。随着
训练 [98] 。类似的方法也可用于军事航空等特殊环 研究的不断深入，以及其他相关领域的不断发展，相
境，如飞行员训练 [99] ，当引入三维音频双耳技术时 信将会有越来越多的双耳重放技术问题得到解决，
飞行员可以更高效地执行任务、战场模拟或军事训 从而在实际中得到更为广泛应用。
练 [100] 。增强现实听觉信息可以作为自然听觉信息
的增强或补充，双耳技术应用到增强现实可用于各
参 考 文 献
种场景的展示，如各种展览会、娱乐场所展示 [101]
等。
[1] Blauert J. Spatial hearing: the psychophysics of human
利用多媒体环境，可实现双耳技术在消费娱乐 sound localization[M]. Cambridge: MIT Press, 1997.
领域的各种应用，包括游戏、声像节目的制作播放， [2] 谢菠荪. 头相关传输函数与虚拟听觉 [M]. 北京: 国防工业出
版社, 2008.
以及一些插件使得浏览器中也可提供双耳三维音
[3] 吕燚, 潘皓, 李锋, 等. 三维音频技术在航空领域的应用与展
频体验等。目前个人计算机和移动手机等电子产品 望 [J]. 电讯技术, 2015, 55(11): 1304–1310.
不断普及，手机、Pad 等移动设备声音重放通常采 Lyu Yi, Pan Hao, Li Feng, et al. Application and trends of
3D audio in aviation[J]. Telecommunication Engineering,
用两侧一对小型扬声器重放，将虚拟听觉技术运用
2015, 55(11): 1304–1310.
到这类产品中可以显著改善重放效果。目前Cecchi [4] Hong J Y, He J, Lam B, et al. Spatial audio for sound-
等 [102] 已有相关研究在移动 Pad 产品上实现双耳 scape design: recording and reproduction[J]. Applied Sci-
ences, 2017, 7(6): 627.
扬声器重放。汽车也渐渐成为现代人娱乐消费的一
[5] Huang Y, Chen J, Benesty J. Immersive audio schemes[J].
个重要方向，由于汽车相对特殊的环境，利用双耳扬 IEEE Signal Processing Magazine, 2011, 28(1): 20–32.
声器重放技术，可以在实际较狭窄的听觉环境获得 [6] Blauert J, Lehnert H, Sahrhage J, et al. An interac-
tive virtual-environment generator for psychoacoustic re-
更广阔的听觉体验，双耳扬声器重放系统应用到汽
search. I: architecture and implementation[J]. Acta Acus-
车系统的研究也渐渐成为一个研究热点 [103] 。语音 tica united with Acustica, 2000, 86(1): 94–102.
