Post @3DSound — Algorithms — 22.10 10:15 / Habr

Oct 22 at 10:153K

Инверсия моноуральной передаточной функции в бинауральной звукозаписи и рендеринге

Предложенный метод решает фундаментальную проблему «чужой анатомии» и двойного фильтра при воспроизведении бинаурального звука через акустические системы. Технология позволяет полностью исключить наложение частотных и фазовых искажений искусственной модели на индивидуальный слуховой аппарат слушателя.

Алгоритм работы и суть технологии

Формирование исходного сигнала.
Запись или симуляция пространственной сцены осуществляется через модель слуха (физический стенд dummy head или цифровой профиль SOFA / HRTF) с анатомически точной имитацией ушных раковин и слуховых проходов.
Вычисление инверсного фильтра.
В свободном поле снимается частотная характеристика модели для строго боковых направлений ( $\pm90^\circ$ ). На её основе рассчитывается компенсирующая инверсная функция:

Линейная коррекция фонограммы.
Полученный инверсный фильтр применяется к соответствующим каналам бинаурального сигнала. Это полностью «очищает» аудиозапись от акустического отпечатка искусственной модели.
Геометрия воспроизведения.
Сигнал подаётся на внешние громкоговорители, расположенные по сторонам от слушателя под углом $\pm90^\circ$ (стереобаза $180^\circ$ ). Либо наушники открытого типа с тканевыми амбушюрами.
Результат.
Очищенная звуковая волна падает на голову слушателя сбоку под прямым углом. Слуховой аппарат человека (пинна и слуховой канал) формирует собственные, 100% индивидуальные передаточные признаки ( $H_{subject}$ ). Обеспечивается натуральный объём и идеальная локализация без необходимости индивидуального сканирования ушей.

Архитектурное место в звуковом тракте

Метод инверсии моноуральной передаточной функции принципиально отделен от этапа бинаурального рендеринга. Рендеринг отвечает за формирование пространственных признаков (ITD/ILD) и работает с отдельными источниками до их суммирования. Инверсия ПФ является инструментом финальной постобработки и применяется исключительно к уже сведенному бинауральному сигналу на мастер-шине. Такое разделение исключает накопление фазовых искажений при суммировании виртуальных каналов и позволяет независимо обновлять как модель слуха (заменяя IR-файл), так и алгоритмы рендеринга без взаимного влияния .

Он не участвует в бинауральном рендеринге сцены.
Он не вмешивается в динамическое позиционирование виртуальных источников звука.
Его единственная задача — убрать двойное наложение и синтетический окрас, предоставив уникальной геометрии слушателя восполнить эти пики и провалы .

Важное уточнение:
- для воспроизведения с внешней АС вычитается бинауральный IR в соответствии с положением источника, то есть включая теневые или кросс
- для наушников только моноуральный IR

Практика

Я испытал метод и.. Получил ватный глухой звук ) Никакого восстановления ушных резонансов мой слуховой тракт не добавил.

Единственный рабочий метод, на мой взгляд, подтверждённый практикой - это тонокомпенсация слуха стенда по ISO226-2023. Звук при такой обработке кажется натуральным, никаких двойных наложений не ощущается.