Page 76 - 《应用声学》2024年第1期

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(1) 当目标声源的仰角和方位角均小于 45 时， (3) 在扬声器布置区域范围内，对大多数虚拟
◦
定位的效果较好，感知方向与目标方向的误差较小； 源方位角和仰角的定位方差没有明显差别，而在扬
当方位角或仰角大于 45 时，定位误差较大，且感 声器布置范围外，对仰角的定位方差大于对方位角
◦
知方向不再随着目标方向而变化。从数据中可以看 的定位方差，即受试者对仰角的定位效果要劣于方
出，受试者能感知到的最大方位角 θ I 在 ±50 附近， 位角的定位效果。一方面是由于听觉对垂直方向的
◦
能感知到的最大仰角在 45 附近。这和 3.2 节采用 分辨率低于水平方向的分辨率，另一方面，也说明了
◦
HRTF分析的结果是一致的。 局域 Ambisonics 重放时对于垂直方向的重放效果
(2) 受试者对低通信号的定位精度较差，而另 劣于水平方向的重放效果。
外两种信号的定位精度相差不大。具体表现在受试 (4) 在扬声器布置的范围外，由第 3 节基于
者对低通信号的仰角定位效果更差，而对音乐信号 HRTF 模型的分析中可以看出，当方位角大于 30 ◦
和全频带粉噪声在方位角和仰角上的定位效果相 时，ITD 随着方位角的增大逐渐趋于一个稳定值；
◦
近。这可能是信号带宽的原因，由于1.5 kHz低通信 而当仰角大于 30 时，头部绕垂直轴转动引起的
号只包含低频定位因素，所以即使是实际声源，其定 ∆ITD随仰角的变化率没有明显变化。这种情况下，
位精度也较差。 感知虚拟源最多只能到略超出扬声器布置的范围，
且总体的方差较大。
ᄬಖᘿલູவՔ ,FOUѬ࣋ 图 8 为不同仰角下，感知方位角和式 (25) 定义
ࠀͯѼலکϙ 'JTIFSѬ࣋
的方向偏差随目标声源方位角的变化规律。从图 8
中可以看出，在不同的维度面，方向偏差随方位角的
变化趋势是一致的，感知误差会随着方位角的变大
而变大。而且，随着仰角的增大，感知误差也会逐渐
变大。当目标方位角或目标仰角较大 (大于 45 ) 时，
◦
方向误差快速增大，定位效果大幅下降。其中，当方
位角为 ±90 时，甚至会出现误差过大从而使受试
◦
者感觉无法定位的现象。故局域Ambisonics方法重
(a) Лᮠࣜዠጚ٪ܦ
放虚拟源，仅能够在扬声器布置范围内和略超出扬
声器布置范围产生虚拟源。但这已经能满足伴随图
像重放的实际要求了。

3.4 讨论
在上面的实验中，低通信号定位的效果不如其
他两种宽频带信号。事实上，对真实单声源，头部转
动引起的低频动态因素(ITD)和耳廓等生理结构引
(b) 1.5 kHzͰᤰ໚ฉ
起的高频谱因素是垂直定位的两个因素。一方面，
两个因素的协同作用能增强垂直定位；另一方面，两
个因素提供的信息有一定的冗余，当其中一个因素
缺失时，只靠另一个因素也能在一定程度上进行垂
直定位 [10] ，这是多通路声产生垂直定位的心理声学
基础。
对本文涉及的空间声重放，信号处理设计产生
(c) ᮃ˭ηՂ 了期望的低频动态定位因素。但由于重放实验是
在有一定反射的听音室内进行 (这是 ITU 标准的规
图 7 局域 Ambisonics 对 3 种不同信号的定位统计结果
定 [17] ，为了模拟实际家用重放的情况)，听音室的低
Fig. 7 Statistics for three different signals for local
Ambisonics 频反射对重放产生低频动态定位因素多少是有一定