Because people expect better sound reproduction that offers more realistic experience, 3D sound technologies are ceaselessly being improved. When we render 3D sound image using headphones or two speakers, the main key of this technology is the Head-related transfer function (HRTF) database. Therefore many research groups such as CIPIC, IRCAM, CAAR, CIAIR, Suzuki Lab etc. developed the HRTF database for their research. Even though there are various HRTF databases they have differences as well as comparative drawbacks such as detrimental effects caused by imperfect measuring environment, insufficient measurement points and a shortage of the number of subjects to get any statistical results. There is no HRTF database with anthropometry in public domain aimed at Korean even if the HRTFs vary from person to person. The HRTF database which can be used for researches on 3D sound technology in general is needed because of aforementioned drawbacks of the existing HRTF database. As the first step to establish HRTF database, this thesis is about designing HRTF measurement system.
This work introduces the newly designed HRTF measurement system which adapts the strength of the previously developed HRTF measuring apparatus and makes up for their weakness. Even though the headrest and a chair should affect on the HRTFs, the effects caused by the apparatus have not been analyzed yet. Therefore this thesis analyzes overall effects caused by diffraction of the headrest and backrest of the chair experimentally using Spectral Distortion (SD) which is a measure that represents the spectral distortion in a view of directional perception in the horizontal plane. The method to calibrate the effects caused by the diffraction of the headrest is investigated based on the experimental results. The proposed calibration method focuses on only global HRTF level, not notches which are known as important factors for elevation perception assuming the notch locations of the uncompensated HRTF are correct at least insignificantly shifted. This work evaluates the performance of the proposed calibration method quantitively using SD. After calibrating the HRTF of human subjects, the proposed calibration method lowers 4dB of SD value on average and 7dB of maximum SD value. In addition, it is confirmed that the proposed calibration method reduces the angular error of approximately 2 degrees through the subjective test.
사람들이 더 나은 가상 환경에 대한 욕구에 따라 실제와 가까운 경험을 위한 3차원 입체음향기술이 지속적으로 발달해왔다. 다양한 3차원 입체음향기술의 분야 중에서 본 논문에서는 두개의 스피커 혹은 헤드폰을 기반으로 하여 사람들에게 방향감을 느껴도록 하는데 목적이 있으며, 이를 위해 가장 중요한 요소는 머리전달함수 데이터베이스이다. 가상입체음향기술에서 머리전달함수의 중요성으로 인해 많은 연구실 혹은 연구센터에서는 이에 대한 연구가 진행되고 있고, 몇몇의 연구실 혹은 연구센터에서는 머리전달함수 데이터베이스를 홈페이지를 통하여 공개하였다. 하지만 기존의 데이터베이스 중 피실험자의 신체형상 정보와 함께 공개된 머리전달함수 데이터베이스는 모두 서양인을 대상으로 한 것이다. 따라서 한국인을 대상으로 한 머리전달함수 데이터베이스를 구축하기 위한 선행과정으로 머리전달함수 측정시스템을 구축하고자 한다.
본 논문에서는 다양한 실험적 결과와 선행연구 결과를 바탕으로 한 새로운 형태의 머리전달함수 측정 시스템을 제안하였고, 제안된 머리전달함수 측정시스템이 머리전달함수에 미치는 영향을 스펙트럼왜곡(SD)를 사용하여 정량적으로 살펴보았고, 이러한 영향은 사람의 뒤쪽 영역, 대측방향에서 사람이 방향을 인지하는 데 큰 오차를 야기하는 것을 밝혔다. 머리전달함수 측정장치가 머리전달함수에 미치는 영향을 보정하기 위하여, 더미를 대상으로 했을 때의 장치의 영향을 사람을 대상으로 한 머리전달함수에 보정을 하였고, 어느 정도 그 영향을 보정 가능함을 밝혔다. 정량적으로 스펙트럼 왜곡값을 평균적으로 평균값 약 4dB, 최대값 기준으로 약 7dB 낮출 수 있었으며, 보정 후에 사람이 방향을 인지하는 데 미치는 방향 인지 오차를 평균적으로 약 2도 정도 감소할 수 있었다.
