Measurement and Calculation of Individual Head-Related Transfer Functions Using a Boundary Element Model Including the Measurement and Effect of Skin and Hair Impedance - Sorbonne Université Access content directly
Theses Year : 1998

Measurement and Calculation of Individual Head-Related Transfer Functions Using a Boundary Element Model Including the Measurement and Effect of Skin and Hair Impedance

Mesure et modélisation des fonctions transfert de la tête (HRTF) individuelles en utilisant la méthode des éléments frontière (BEM) avec de mesure et effet de l'impédance de la peau et des cheveux

Brian F. G. Katz

Abstract

This research investigates various aspects of the Head-Related Transfer Function (abbreviated HRTF), which is a description of the acoustic frequency filtering performed by the geometry of the head as a function of incident angle. The effects of this filtering are used in the brain to determine the location of sound sources in space. Initially, various methods for measuring the HRTF are examined, as well as several means of normalizing or equalizing the data. One method is chosen which best represents the informational content of the measured data for comparisons between experimental methods. The question as to whether the acoustic properties of skin and hair contribute to the HRTF is also examined. Measurements are made of the acoustic absorption and impedance of various skin and hair samples using a plane wave tube and two microphones. The limitations of this technique and published standards are also included. Finally, an individual HRTF is calculated using an optically generated surface mesh and a numerical boundary element (BEM) solution. The results of the impedance measurements are included in the calculations. Final analysis consists of comparing the various calculated HRTFs and measured HRTFs. Geometric variations in the head mesh such as removal of the pinna are also included. Good agreement is found given the assumptions made in the generation of the computational model (i.e. lack of torso) throughout the frequency range of the model, which extends from 1 to 6 kHz. Computational speed and size of the numerical problem limit the work to this region.
Cette recherche examine divers aspects de la fonction de transfert liée à la tête (HRTF), qui est une description du filtrage des fréquences acoustiques effectué par la géométrie de la tête en fonction de l'angle d'incidence. Les effets de ce filtrage sont utilisés dans le cerveau pour déterminer l'emplacement des sources sonores dans l'espace. Dans un premier temps, différentes méthodes de mesure de la HRTF sont examinées, ainsi que plusieurs moyens de normaliser ou d'égaliser les données. On choisit la méthode qui représente le mieux le contenu informationnel des données mesurées pour les comparaisons entre les méthodes expérimentales. La question de savoir si les propriétés acoustiques de la peau et des cheveux contribuent au HRTF est également examinée. L'absorption acoustique et l'impédance de divers échantillons de peau et de cheveux sont mesurées à l'aide d'un tube à ondes planes et de deux microphones. Les limites de cette technique et les normes publiées sont également incluses. Enfin, un HRTF individuel est calculé en utilisant un maillage de surface généré optiquement et une solution d'éléments limites numériques (BEM). Les résultats des mesures d'impédance sont inclus dans les calculs. L'analyse finale consiste à comparer les différents HRTF calculés et les HRTF mesurés. Les variations géométriques du maillage de la tête, telles que l'enlèvement du pavillon, sont également incluses. Un bon accord est trouvé étant donné les hypothèses faites lors de la génération du modèle de calcul (c'est-à-dire l'absence de torse) dans toute la gamme de fréquences du modèle, qui s'étend de 1 à 6 kHz. La vitesse de calcul et la taille du problème numérique limitent le travail à cette région.
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tel-02641309 , version 1 (28-05-2020)

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  • HAL Id : tel-02641309 , version 1

Cite

Brian F. G. Katz. Measurement and Calculation of Individual Head-Related Transfer Functions Using a Boundary Element Model Including the Measurement and Effect of Skin and Hair Impedance. Sound [cs.SD]. The Pennsylvania State University, 1998. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02641309⟩
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