Eine hauptzusammenhängende Übertragungsfunktion (HRTF) ist eine Antwort, die charakterisiert, wie ein Ohr einen Ton von einem Punkt im Raum erhält; ein Paar von HRTFs für zwei Ohren kann verwendet werden, um einen Binaural-Ton zu synthetisieren, der scheint, aus einem besonderen Punkt im Raum zu kommen. Es ist eine Übertragungsfunktion, beschreibend, wie ein Ton von einem spezifischen Punkt das Ohr (allgemein am Außenende des Gehörkanals) erreichen wird. Ein Verbraucher, den Hausunterhaltungsprodukte vorgehabt haben wieder hervorzubringen, umgibt Ton von Stereo(zwei-Sprecher-)-Kopfhörer-Gebrauch-HRTFs. Einige Formen der HRTF-Verarbeitung sind auch in die Computersoftware eingeschlossen worden, um vorzutäuschen, umgeben gesundes Play-Back von Lautsprechern.

Menschen haben gerade zwei Ohren, aber können Töne in drei Dimensionen - in der Reihe (Entfernung), in der Richtung oben und unten, in der Vorderseite und am Ende, sowie zu jeder Seite ausfindig machen. Das ist möglich, weil das Gehirn, innere Ohr und die Außenohren (Ohrmuschel) zusammenarbeiten, um Schlussfolgerungen über die Position zu machen. Diese Fähigkeit, gesunde Quellen zu lokalisieren, kann sich in Menschen als eine Entwicklungsnotwendigkeit entwickelt haben, da die Augen nur einen Bruchteil der Welt um einen Zuschauer sehen können, und Vision in der Dunkelheit behindert wird, während die Fähigkeit, eine gesunde Quelle zu lokalisieren, in allen Richtungen, zur unterschiedlichen Genauigkeit, arbeitet

und sogar in der Dunkelheit.

Menschen schätzen ein, dass die Position einer Quelle durch die Einnahme von Stichwörtern auf ein Ohr (monaural Stichwörter), und durch das Vergleichen von Stichwörtern zurückzuführen gewesen ist, die an beiden Ohren (Unterschied-Stichwörter oder Binaural-Stichwörter) erhalten sind. Unter dem Unterschied sind Stichwörter Zeitunterschiede der Ankunft und Intensitätsunterschiede. Die Monaural-Stichwörter kommen aus der Wechselwirkung zwischen der gesunden Quelle und der menschlichen Anatomie, in der der ursprüngliche Quellton modifiziert wird, bevor es in den Ohr-Kanal eingeht, um durch das Gehörsystem in einer Prozession zu gehen. Diese Modifizierungen verschlüsseln die Quellposition, und können über eine Impuls-Antwort gewonnen werden, die die Quellposition und die Ohr-Position verbindet. Diese Impuls-Antwort wird die hauptzusammenhängende Impuls-Antwort (HRIR) genannt. Die Gehirnwindung eines willkürlichen Quelltons mit dem HRIR wandelt den Ton dazu um, was vom Zuhörer gehört worden sein würde, wenn es an der Quellposition mit dem Ohr des Zuhörers an der Empfänger-Position gespielt worden wäre. HRIRs sind verwendet worden, um virtuell zu erzeugen, umgeben Ton.

Der HRTF ist der Fourier verwandeln sich von HRIR. Der HRTF ist auch manchmal als die anatomische Übertragungsfunktion (ATF) bekannt.

HRTFs für das linke und rechte Ohr (ausgedrückt oben als HRIRs) beschreiben die Entstörung einer gesunden Quelle (x (t)), bevor es am verlassenen und den rechten Ohren als x (t) und x (t) beziehungsweise wahrgenommen wird.

Der HRTF kann auch als die Modifizierungen zu einem Ton von einer Richtung in freier Luft zum Ton beschrieben werden, weil es das Trommelfell erreicht. Diese Modifizierungen schließen die Gestalt des Außenohrs des Zuhörers, die Gestalt des Kopfs und Körpers des Zuhörers, der akustischen Eigenschaften des Raums ein, in dem der Ton und so weiter gespielt wird. Alle diese Eigenschaften werden beeinflussen, wie (oder ob) ein Zuhörer das genau erzählen kann, welche Richtung ein Ton herkommt.

Wie HRTF arbeitet

Der verbundene Mechanismus ändert sich zwischen Personen, weil sich ihre Haupt- und Ohr-Gestalten unterscheiden.

HRTF beschreibt, wie eine gegebene Schallwelle eingegeben (parametrisiert als Frequenz und Quellposition) durch die Beugung und Nachdenken-Eigenschaften des Kopfs, der Ohrmuschel und des Rumpfs gefiltert wird, bevor der Ton die transduction Maschinerie des Trommelfelles und inneren Ohrs erreicht (sieh Gehörsystem). Biologisch hilft die Quellposition spezifische vordurchscheinende Effekten dieser Außenstrukturen im Nervenentschluss von der Quellposition, besonders dem Entschluss von der Erhebung der Quelle.

Technische Abstammung

Geradlinige Systemanalyse definiert die Übertragungsfunktion als das komplizierte Verhältnis zwischen dem Produktionssignalspektrum und dem Eingangssignalspektrum als eine Funktion der Frequenz. Blauert (1974; zitiert in Blauert, 1981) am Anfang hat die Übertragungsfunktion als die Frei-Feldübertragungsfunktion (FFTF) definiert. Andere Begriffe schließen freies Feld zur Trommelfell-Übertragungsfunktion und der Druck-Transformation vom freien Feld bis das Trommelfell ein. Weniger spezifische Beschreibungen schließen die Ohrmuschel-Übertragungsfunktion, die Außenohr-Übertragungsfunktion, die Ohrmuschel-Antwort oder Richtungsübertragungsfunktion (DTF) ein.

Die Übertragungsfunktion H (f) jedes geradlinigen Zeit-Invariant Systems an der Frequenz f ist:

:H (f) = Produktion (f) / Eingang (f)

Eine Methode, die verwendet ist, um den HRTF von einer gegebenen Quellposition zu erhalten, soll deshalb die hauptzusammenhängende Impuls-Antwort (HRIR), h (t), an der Ohr-Trommel für den Impuls Δ (t) gelegt an der Quelle messen. Der HRTF H (f) ist der Fourier verwandeln sich des HRIR h (t).

Selbst wenn gemessen für einen "Scheinkopf" der idealisierten Geometrie HRTF komplizierte Funktionen der Frequenz und der drei Raumvariablen sind. Für Entfernungen, die größer sind als 1 m vom Kopf jedoch, wie man sagen kann, verdünnt der HRTF umgekehrt mit der Reihe. Es ist dieser weite Feld-HRTF, H (f, θ, φ), der meistenteils gemessen worden ist. An der näheren Reihe kann der Unterschied im zwischen den Ohren beobachteten Niveau ziemlich groß sogar im niederfrequenten Gebiet wachsen, innerhalb dessen unwesentliche Niveau-Unterschiede im weiten Feld beobachtet werden.

HRTFs werden normalerweise in einem schalltoten Raum gemessen, um den Einfluss des frühen Nachdenkens und Widerhalls auf der gemessenen Antwort zu minimieren. HRTFs werden an der kleinen Zunahme von θ wie 15 ° oder 30 ° in der Horizontalebene mit der Interpolation gemessen, die verwendet ist, um HRTFs für willkürliche Positionen von θ zu synthetisieren. Sogar mit der kleinen Zunahme, jedoch, kann Interpolation zu Vorderzurückverwirrung führen, und Optimierung des Interpolationsverfahrens ist ein aktives Gebiet der Forschung.

Um das Verhältnis des Signals zum Geräusch (SNR) in einem gemessenen HRTF zu maximieren, ist es dass der Impuls wichtig, der wird erzeugt, von der Großserie zu sein. In der Praxis, jedoch, kann es schwierig sein, Impulse an Großserien und, wenn erzeugt, zu erzeugen, sie können zu menschlichen Ohren zerstörend sein, so ist es für HRTFs üblicher, im Frequenzgebiet mit einer frequenzgekehrten Sinus-Welle oder durch das Verwenden maximaler Länge-Folgen direkt berechnet zu werden. Benutzererschöpfung ist noch ein Problem, jedoch das Bedürfnis nach der Fähigkeit hervorhebend, gestützt auf weniger Maßen zu interpolieren.

Die hauptzusammenhängende Übertragungsfunktion wird an der Auflösung des Kegels der Verwirrung, einer Reihe von Punkten beteiligt, wo ITD und ILD für gesunde Quellen von vielen Positionen ringsherum "0" ein Teil des Kegels identisch sind. Wenn ein Ton durch das Ohr erhalten wird, kann es entweder gerade unten das Ohr in den Ohr-Kanal gehen, oder es kann von den Ohrmuscheln des Ohrs, in den Ohr-Kanal ein Bruchteil eine Sekunde später widerspiegelt werden. Der Ton wird viele Frequenzen enthalten, so deshalb werden viele Kopien dieses Signals das Ohr alle zu verschiedenen Zeiten abhängig von ihrer Frequenz herunterkommen (gemäß dem Nachdenken, der Beugung und ihrer Wechselwirkung mit hohen und niedrigen Frequenzen und der Größe der Strukturen des Ohrs.) Diese Kopien greifen auf einander, und während dessen über, bestimmte Signale werden erhöht (wo die Phasen des Signalmatchs), während andere Kopien annulliert werden (wo die Phasen des Signals nicht zusammenpassen). Im Wesentlichen sucht das Gehirn nach Frequenzkerben im Signal, die besonderen bekannten Richtungen des Tons entsprechen.

Wenn die Ohren einer anderen Person eingesetzt würden, würde die Person nicht sofort im Stande sein, Ton zu lokalisieren, weil die Muster der Erhöhung und Annullierung von jenen Mustern verschieden sein würden, an die das Gehörsystem der Person gewöhnt ist. Jedoch, nach einigen Wochen, würde sich das Gehörsystem an die neue hauptzusammenhängende Übertragungsfunktion anpassen. Die zwischenunterworfene Veränderlichkeit in den Spektren von HRTFs ist durch Traube-Analysen studiert worden.

Aufnahme der Technologie

Aufnahmen, die über einen HRTF, solcher als in einem Computer bearbeitet sind, der Umgebung spielt (sieh A3D, EAX und OpenAL), der dem HRTF des Zuhörers näher kommt, durch Stereo-Kopfhörer oder Sprecher gehört und interpretiert, als ob sie Töne umfassen, die aus allen Richtungen, aber nicht gerade zwei Punkten jede Seite des Kopfs kommen. Die wahrgenommene Genauigkeit des Ergebnisses hängt ab, wie nah die HRTF Datei die Eigenschaften jemandes eigener Ohren vergleicht.

Siehe auch

• A3D
• Binaural, der registriert
• Scheinkopf, der registriert
• Umweltaudioerweiterungen
• OpenAL
• Gesundes Wiederauffindungssystem
• Gesunde Lokalisierung
• Soundbar
• Sensaura
• Übertragungsfunktion

Links

• Gesunder Raumtutorenkurs
• CIPIC HRTF Datenbank
• Hören Sie HRTF Datenbank
• LUFT-Datenbank (HRTF Datenbank in widerhallenden Umgebungen)