头部相关传输函数

头部相关传输函数（HRTF），也称为解剖学传输函数（ATF），是描述耳朵如何从空间的某一点接收声音的反应。当声音击中听众时，头部、耳朵、耳道的大小和形状，头部的密度，鼻腔和口腔的大小和形状，都会改变声音，影响声音的感知，提升一些频率，衰减其他频率。一般来说，HRTF会提升2-5kHz的频率，在2700Hz的主要共振为+17dB。但是，响应曲线比单一的凸起更复杂，影响到广泛的频谱，而且因人而异，差异很大。

一对两只耳朵的HRTFs可以用来合成一个双耳的声音，似乎来自空间的某个特定点。它是一个传递函数，描述了来自特定点的声音将如何到达耳朵（一般在听道的外端）。一些旨在从立体声（双扬声器）耳机再现环绕声的消费类家庭娱乐产品使用HRTFs。某些形式的HRTF处理也被包含在计算机软件中，以模拟扬声器的环绕声播放。

人类只有两只耳朵，但可以在三个维度上定位声音–范围（距离）、上下方向（仰角）、前方和后方，以及两侧（方位角）。这是可能的，因为大脑、内耳和外耳（耳廓）一起工作，对位置进行推断。这种定位声源的能力可能是人类和祖先进化的需要，因为眼睛只能看到观看者周围世界的一部分，而且在黑暗中视觉受到阻碍，而定位声源的能力在所有方向上都能发挥作用，精确度不一，与周围的光线无关。

人类估计声源位置的方法是：从一只耳朵获得线索（单耳线索），以及比较两只耳朵收到的线索（差异线索或双耳线索）。差异线索中包括到达的时间差异和强度差异。单耳线索来自于声源和人体解剖学之间的相互作用，其中原始声源在进入耳道供听觉系统处理之前被修改。这些修改是对声源位置的编码，可以通过一个脉冲响应来捕捉，该脉冲响应与声源位置和耳朵位置有关。这个脉冲响应被称为与头部有关的脉冲响应（HRIR）。将任意的声源与HRIR进行卷积，将声音转换为如果在声源位置播放，听者的耳朵在接收位置时，听者会听到的声音。HRIRs已经被用来产生虚拟环绕声。

HRTF是HRIR的傅里叶变换。

左耳和右耳的HRTF（以上表示为HRIRs）描述了声源（x(t)）在被左耳和右耳分别感知为xL(t)和xR(t)之前的过滤情况。

HRTF也可以被描述为声音从自由空气中的方向到声音到达耳膜时的修改。这些修改包括听众的外耳形状、听众的头部和身体形状、播放声音的空间的声学特性等等。所有这些特征都会影响到听众如何（或是否）准确判断声音的来源方向。

在AES69-2015标准中，音频工程协会（AES）定义了SOFA文件格式，用于存储空间方向的声学数据，如头部相关传递函数（HRTFs）。SOFA软件库和文件收集在Sofa公约网站上。

由于个人的头部和耳朵形状不同，相关机制也不同。

HRTF描述了给定的声波输入（参数为频率和声源位置）在声音到达鼓膜和内耳（见听觉系统）的转导机制之前，如何被头部、耳廓和躯干的衍射和反射特性所过滤。在生物学上，这些外部结构对声源位置的预过滤作用有助于对声源位置的神经测定，特别是对声源的高度测定（见垂直声定位）。

线性系统分析将传递函数定义为输出信号频谱与输入信号频谱之间的复数比，作为频率的函数。Blauert（1974；引自Blauert，1981）最初将传递函数定义为自由场传递函数（FFTF）。其他术语包括自由场到鼓膜的转移函数和从自由场到鼓膜的压力转换。