26、3D 声音再现与声学虚拟现实系统解析

3D 声音再现与声学虚拟现实系统解析

1. 3D 声音再现技术

在 3D 声音再现领域，有多种技术和方法被应用以实现更逼真的听觉体验。

1.1 耳部信号构建

耳部信号 XL 和 XR 通过四个滤波器构建，其表达式如下：
[
YL = \frac{1}{L} \left[ \frac{HRR}{HLL - HRR + HLR - HRL} \cdot XL + \frac{HRL}{HLL - HRR + HLR - HRL} \cdot XR \right]
]
YR 相应构建。这些信号是实现 3D 声音效果的基础，通过特定的滤波器设计来模拟不同的声音传播路径和效果。

1.2 立体声偶极子技术

立体声偶极子技术与串扰消除系统类似，但扬声器排列方式不同。它采用左右偶极子源放置在听众前方，角度跨度最大为 10°。通过将偶极子的零轴调整到前平面，可以增强串扰抑制效果。在这种系统中，两只耳朵仅从偶极子的一个瓣接收信号，其效果类似于理论上的单极子和偶极子组合。该系统在扬声器和听众的对称几何布局中表现出色，尤其在近距离情况下，如 PC 显示器场景中性能最佳。

1.3 动态串扰消除

传统的串扰补偿方法基于干扰和遮蔽效应，对几何变化引起的相位误差较为敏感。当听众进行平移或旋转运动时，若补偿滤波器是针对特定位置（最佳听音点）校准的，即使偏离最佳听音点约 2cm，也可能导致音色失真和定位不准确等可听效果。立体声偶极子技术在这种运动情况下的允许范围相对较大，但所有静态技术在听众自由移动数米时都会失效。

为了解决这一问题，可以采用自适应滤波技术。首先，需