如何测试头相关传递函数（HRTF）

头相关传递函数head-related transfer function (HRTF) 是描述自由场中点声源与听众耳道指定位置之间的声学传递函数，并且在耳机或扬声器回放创建沉浸式虚拟声学环境virtual acoustic environment  (VAE)中扮演了重要角色。

HRTF是高度个性化的，并取决于方向和距离（近场HRTF）。但是高密度的HRTF数据集的测试很耗时，尤其是对真人受试者而言。

近年来，很多种新的测试设置和方法已经提出，在保持高测量精度的同时，快速获取HRTF。

头相关冲激响应head-related impulse response（HRIR）是HRTF的时域表示。所有用于定位真实声源的相关声学信息都包含在HRTF中，即双耳时间差（ITD），双耳声级差（ILD），以及单耳频谱因素。

由于每个人的解剖结构不一样，所以HRTF对每个人而言都是唯一的。使用标准而非个性化的HRTF创建的虚拟声学环境VAE可能会降低聆听体验，比如定位精度下降，出现头中效应等。

对远场虚拟声源而言，通常可以调节声压随声音距离变化，根据平方反比定律。但在近场中，HRTF随距离显著变化，这个时候需要单独的HRTF。

使用随距离或方向内插或者外推的稀疏HRTF数据集，来获得高密度HTRTF数据集的方式可以有效减少测量点数，但需要的测量次数还是很多。

实际应用中，除了采用声学测量方案外，也可以从标准化的HRTF数据集中匹配近似的，或者直接扫描头部模型再通过仿真计算个性化的HRTF。

基本的HRTF测试框架

基本的HRTF测试框架如上图所示放置扬声器作为声源，受试者配备两个入耳式麦克风，并在计算机中进行数据处理。

要得到更准确的HRTF数据，麦克风应该尽量靠近耳膜处，但这个时候会出现舒适度和安全性的问题，需要做一定的权衡。

当然，如果用标准的人工头就不存在这个问题。而且也不会出现人头在测试过程中的无意识挪动，测试结果重复性好。

声源需要采用全频带接近点声源的扬声器系统，尤其是近场HRTF测试声源需要尽量小。

不同公司和机构采用单扬声器/音箱进行HRTF测量的一些示例

采用扬声器阵列进行HRTF测量的一些示例

另外也有人提出采用互易原理，在人耳放置一对微型扬声器，麦克风阵列放在外侧。这种方法的好处是一次性获得不同方向的HRTF。但微型扬声器能输出的声压级有限，低频也不足。

HRFT测试通常在无回声，低噪声的环境下进行，比如消声室，以避免反射声和环境噪声对测试结果的干扰。

但也有人在研究非消声室环境中测量HRTF。比如使用截断来消除反射，重复测量降低背景噪声。也有人尝试通过外置麦克风，或扬声器阵列的方式消除反射和背景噪声的影响。

Comsol软件中有自带一个采用互易原理仿真HRTF的案例，感兴趣的可以参考下。