随机信号处理案例——双耳时间差的计算（小编推荐）_时差计算例题带答案

随机信号处理案例——双耳时间差的计算（小编推荐）由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“时差计算例题带答案”。

随机信号案例——相关法计算双耳时间差ITD

1.人耳对声源的定位

在自然听音中，人的听觉系统对声源的定位取决于多个因素——双耳接收到的号差异用来决定声源的水平位置，由外耳对高频信号的反射所引起的耳郭效应决定声源的垂直位置，而人耳的某些心理声学特性对于声源的定位也起到很大的作用。2.双耳效应

在自然听音环境中，双耳信号之间的差异对于声源的定位是非常重要的。该因素可以在直达声场的听音环境中得到最好解释，如图2-1所示。

图2-1 声源S与镜像声源S′引入最大程度相似的双耳因素 声源位于水平面上，水平方位角为θ，与人头中心的距离为r，到达左右耳的距离分别为SL和SR。由于SL>SR，声音首先到达右耳，从而在到达双耳的时间先后上形成时间差。这种时间差被定义为双耳时间差（interaural time difference，ITD），它与声源的水平方位角θ有关。当θ = 0°时，= 0；当θ = ±90°时，达到最大值，对一般人头来说，为0.6～0.7ms 的数量级。在低中频（f

头相关传输函数(head-related transfer function, HRTF)描述了自由场声波从声源到双耳的传输过程，它反映了头部、耳廓和躯干等构成的生理系统对声波散射(综合滤波)的结果。HRTF 是声源方向、距离、频率的连续函数, 它是声源到双耳的频域传输函数。自由场的情况下，HRTF 定义为HLHLr,,,f，HRHRr,,,f，其中r为声源到头中心的距离，f为声波的频率；方位角 0°≤θ

4.ITD的相关法定义

ITD的定义四[2]（相关法）双耳脉冲响应HRIR的归一化互相关函数定义为：

+LR（）=hL(t)hR(t)dt1/ 22t）dt][hL(t)dt][h（R

（3-2-7）

（）（）（）按定义，0≤|LR|≤1。由式（3-2-7）可计算出函数LR在|LR|在||≤1ms范围内的最大值，与此相应的=max即为相关法定义的双耳时间差ITDcorre，即ITDmax,max

因而相关法是利用左、右耳HRIR的相似性求出ITD。实际中通常得

hnhn到的是经过离散时间采样的HRIR，即L和R。因而（3-2-7）对连续时间t的积分将变成对离散时间n的求和。例如在44.1KHz的采样率下，时间分辨率约为23s。为了提高时间分辨率，在进行

hnhn（3-2-7）计算之前，可先对L和R进行过采样处理。例如10倍过采样可将时间分辨率变为2.3s。下面图a[1]是有26名女性受试者的平均ITD。

图 a

不同纬度面φ的ITD与方位角θ的关系 5.MATLAB仿真实验

本实验中采用的数据库中采样率为44.1KHz，时间分辨率为Ts=23s的512点的离散序列——HRIR序列。ITD的单位是s。参数具体是：-45°≤φ≤90°，0°≤θ≤360°。而HRIR序列是按不同φ确定的不同纬度面上，θ以人头正前方为0°开始的，每5°变化一个方向取得hL,和hR,离散值。θ=0:5:355，这样对于给定俯仰角φ的纬度面上就有72个方向的hL,i和hR,i离散值。为了方便记录，将不同俯仰角i下的双耳时间差记为：ITDi。（1）俯仰角φ=0°，方位角θ=0°；

程序如下： ITD0=[ ];Ts=23;load D:Signalshrtfselev0L0e000a.dat;hl0=L0e000a;load D:Signalshrtfselev0R0e000a.dat;hr0=R0e000a;c0=normxcorr2(hl0,hr0);[max_c0,imax]=max(abs(c0(:)));[yspeak,xspeak]=ind2sub(size(c0),imax(1));n0=[yspeak-size(hl0,1),xspeak-size(hl0,2)];t0=n0(1)*Ts;ITD0=[ITD0 t0];运行结果为： ITD0 =23；

（2）仰角φ=0°，方位角θ=5°； 运行结果为：ITD0 =[23 69]；（3）仰角φ=0°，方位角θ=10°;运行结果为：ITD0 =[23 69 92]；

这样得到俯仰角φ=0°即水平面上的双耳时间差 ITD01×72= [ 23 69 92 161

437 736 345 483 920 299 506 828 276

552 828 230

207 598 851 184

230 644 851 138

276 667 621

345 690 414

368713391

46 0-46-92-138-184-230-276-322-368-414-437-483-506-828-575-598-736-713-713-667-667-690-598-552-506-460-414-391-345-322-253-207-184-115-92-46 0 ]（4）同理可以变成计算出ITD15，ITD30，ITD45，ITD60，ITD75，ITD_15(φ=-15°)，ITD_30(φ=-30°)（5）得到的是7组离散的序列ITDi，对其进行插值和平滑处理，基本可观察出我们所需要的大体情况。程序如下： x=0:5:355;xi=0:0.01:355;yi0=interp1(x,ITD0,xi,'spline');yi15=interp1(x,ITD15,xi,'spline');yi30=interp1(x,ITD30,xi,'spline');yi45=interp1(x,ITD45,xi,'spline');yi60=interp1(x,ITD60,xi,'spline');yi75=interp1(x,ITD75,xi,'spline');yi_15=interp1(x,ITD_15,xi,'spline');yi_30=interp1(x,ITD_30,xi,'spline');yy0=smooth(yi0,0.1);yy15=smooth(yi15,0.1);yy30=smooth(yi30,0.1);yy45=smooth(yi45,0.1);yy60=smooth(yi60,0.1);yy75=smooth(yi75,0.1);yy_15=smooth(yi_15,0.1);yy_30=smooth(yi_30,0.1);figure(1);xi=0:0.01:355;plot(xi,yy0,'r',xi,yy15,'m',xi,yy30,'g',xi,yy45,'c',xi,yy60,'b',xi,yy75,'y',xi,yy_15,'k',xi,yy_30);grid on;axis([0 360-950 950]);xlabel('θ/(°)');ylabel('ITD/μs');仿真图如下：

6.小结

通过计算左右耳接收到的信号之间的互相关，便可得到双耳时间差ITD，通过观察发现实验中仿真图与前文中所给的平均值还是有一定出入的。这也是必然会出现的结果，首先实验所采用的是HRIR的时间分辨率低，还有考虑耳郭对高频信号部分的影响。这在实验中是没有给予考虑的。

参考文献

[1] Head-related transfer function database and its analyses

Xie BoSunt，ZHONG XiaoLi，RAO Dan&LIANG ZhiQiang Acoustics of China of 0641，China 2007；

[2] 头相关传输函数与虚拟听觉，谢菠荪著，国防工业出版社2008； [3] MATLAB程序设计教程，李海涛，邓樱著，高等教育出版社2007；

优秀随机信号处理心得体会（案例18篇）

心得体会是对自己经历和收获的反思和总结，可以帮助我们更好地成长和进步。写心得体会时要注意哪些写作细节和注意事项？欢迎大家在阅读这些心得体会范文后，提出自己的看法和观点......

随机信号处理教学文本

随机信号处理教学大纲课程名称：随机信号处理学 时：45学时 开课学期：第六学期适用专业：电子信息工程、电子科学与技术 课程类别：选修 课程性质：专业基础课先修课程：数字信号处理、概......

热门随机信号处理心得体会（汇总17篇）

心得体会可以帮助我们发现问题并找到解决方案。在写心得体会时，我们可以尝试着从不同角度、不同维度进行思考，增加内容的丰富性和深度。这是小编从各个渠道搜集到的一些精彩心......

《随机信号分析》实验报告

《随机信号分析》实验报告学号：姓名：2009年12月21日实验一：平稳随机过程的数字特征1、实验目的“正文、小四宋体1.5倍行距”2、实验任务3、实验流程4、实验结果5、实验代码“代......

随机信号心得体会（精选19篇）

通过心得体会的书写，我们可以梳理自己的思路，明确目标，并且更好地与他人分享经验。8.心得体会的写作中，我们可以多观察身边的人和事，从中汲取灵感和启发，使得自己的写作更加丰富和......