空间听觉模型中的HRIR基向量提取方法研究

论文题目: 空间听觉模型中的HRIR基向量提取方法研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 信号与信息处理

作者: 唐芸

导师: 吴镇扬

关键词: 虚拟听觉空间,空间听觉,小波,主元素分析法,遗传算法,神经网络

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 虚拟现实技术利用计算机技术等高科技手段构造出一个虚拟环境,使得参与者获得与现实一样的感觉。虚拟听觉空间就是在虚拟环境中加入与视觉并行的三维虚拟声音,使收听者在模拟环境中收听到的声信号逼近在真实环境声场中收听到的声信号。听觉是人类仅次于视觉的第二传感通道。在人的听觉感受中,除了声强、音调和音色外,还有一种空间方位的感觉,这就是人耳的空间听觉能力。长期以来,人们从听觉生理学、听觉心理学和声学的角度对空间听觉进行了深入的研究并取得了一定的成果。研究表明,与头部相关联的冲激响应(HRIR)以及与头部相关联的传递函数(HRTF)是研究空间听觉的关键之一。本文利用信号与信息处理的方法来研究HRIR(HRTF)的特征,并在建立人耳空间听觉模型方面做了一些研究。论文的内容主要包括以下几部分:1.针对HRIR的特性利用小波变换的奇异性检测方法对HRIR测量数据进行消噪处理,在较好保留原信号奇异信息的同时有效地滤除了噪声;2.分析HRIR的预处理方法,并针对本文所采用的California大学Davis分校CIPIC接口实验室的测量数据,给出了最佳的预处理方法;3.利用主元素分析法提取HRIR的空间特征,实现了数据的压缩,并用线性插值算法建立了连续听觉空间上的人耳听觉模型;4.利用遗传算法选择某些方位的HRIR作为基向量,然后与相应的权系数重构出测量空间上的HRIR,取得了较好的实验结果;5.利用神经网络技术实现主元素分析法,实验结果表明神经网络的实现性能很好。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 听觉系统与空间听觉简介

1.1.1 听觉系统与听觉定位机理

1.1.2 空间听觉现象

1.2 外耳听觉模型

1.2.1 参数化模型（parametric model）

1.2.2 非参数化模型（non-parametric model）

1.2.3 外耳听觉模型的研究进展

1.3 虚拟听觉空间

1.4 本文的组织

第二章 HRIR 的数据获取与预处理

2.1 HRIR 的测量

2.2 HRIR 的消噪

2.2.1 小波变换与信号的奇异性检测

2.2.2 基于小波变换的消噪算法

2.2.3 去噪后的HRIR

2.3 HRIR 的预处理

2.3.1 能量预处理

2.3.2 时间预处理

第三章基于主元素分析法的人耳空间听觉模型

3.1 引言

3.2 主元素分析法

3.2.1 K-L 变换的原理与实现

3.2.2 主元素分析法

3.3 人耳空间听觉模型的建立

3.3.1 主元素分析法建立人耳空间听觉模型的步骤

3.3.2 几种预处理方式的比较

3.3.3 模型性能评价与结果分析

3.4 本章小结

第四章利用遗传算法选择HRIR 的基向量

4.1 引言

4.2 遗传算法原理

4.2.1 遗传算法的结构

4.2.1.1 编码与解码

4.2.1.2 适应度函数

4.2.1.3 遗传操作

4.2.1.4 运行参数

4.2.2 遗传算法的一般流程

4.2.3 遗传算法的收敛性

4.3 利用遗传算法选择基向量

4.3.1 算法介绍及参数设置

4.3.2 遗传算法搜索到的基向量

4.4 基于遗传算法的人耳空间听觉模型的建立

4.4.1 建立时域双耳模型的步骤

4.4.2 模型性能评价与结果分析

4.5 本章小结

第五章主元素分析法的神经网络实现

5.1 引言

5.2 神经网络基本理论

5.2.1 神经元模型

5.2.2 网络结构

5.2.3 神经网络的学习

5.3 自组织神经网络

5.3.1 广义Hebb 算法（GHA）

5.3.2 自适应主元提取算法（APEX）

5.4 神经网络的实现与结果分析

5.5 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加项目和公开发表论文情况

详细摘要

发布时间: 2007-06-11

空间听觉模型中的HRIR基向量提取方法研究

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