O trabalho envolve a pesquisa de técnicas para espacialização sonora musical e o desenvolvimento de um sistema de espacialização sonora sobre uma arquitetura de áudio multicanal aberta (AUDIENCE) para a auralização imersiva. Utilizando-se a técnica Ambisonics, o sistema construído permite a recriação de um campo sonoro tridimensional. O sistema reproduz virtualmente peças musicais espacializadas, por meio de um arranjo de alto-falantes em torno do ouvinte, onde as fontes sonoras podem assumir posições incomuns e movimentar-se no espaço. Através dos resultados dos experimentos musicais realizados com o sistema, chega-se a conclusão de que o sistema pode ser utilizado por compositores, regentes e produtores para a tarefa de espacialização musical. / This work involves the research of techniques for musical spatialization, and the development of a spatialization system, based on an open multichannel audio architecture (AUDIENCE) for immersive auralization. The constructed system uses the Ambisonics technique, which allows the recreation of a three-dimensional sound field. The system reproduces spatial music through an arrangement of loudspeakers around the listener where sound sources can assume some uncommon positions, and also be put into motion. From the results of experiments with a musical piece it follows that the system can be used by composers, conductors, and producers to the musical spatialization task.

O trabalho envolve a pesquisa de técnicas para espacialização sonora musical e o desenvolvimento de um sistema de espacialização sonora sobre uma arquitetura de áudio multicanal aberta (AUDIENCE) para a auralização imersiva. Utilizando-se a técnica Ambisonics, o sistema construído permite a recriação de um campo sonoro tridimensional. O sistema reproduz virtualmente peças musicais espacializadas, por meio de um arranjo de alto-falantes em torno do ouvinte, onde as fontes sonoras podem assumir posições incomuns e movimentar-se no espaço. Através dos resultados dos experimentos musicais realizados com o sistema, chega-se a conclusão de que o sistema pode ser utilizado por compositores, regentes e produtores para a tarefa de espacialização musical. / This work involves the research of techniques for musical spatialization, and the development of a spatialization system, based on an open multichannel audio architecture (AUDIENCE) for immersive auralization. The constructed system uses the Ambisonics technique, which allows the recreation of a three-dimensional sound field. The system reproduces spatial music through an arrangement of loudspeakers around the listener where sound sources can assume some uncommon positions, and also be put into motion. From the results of experiments with a musical piece it follows that the system can be used by composers, conductors, and producers to the musical spatialization task.

Este trabalho apresenta diversas propostas associadas ao uso ótimo de funções de transferência relativas à cabeça (HRTFs) em sistemas de reprodução acústica virtual por fones de ouvido. Estas propostas permitem personalizar a HRTF a indivíduos particulares, tomando como base uma combinação da modelagem estrutural e morfológica de HRTFs. Dentro do contexto da modelagem estrutural, o presente trabalho se concentrou no estudo da contribuição do pinna à HRTF. O pinna é a estrutura anatômica responsável pela percepção de elevação. Assim, o primeiro passo foi extrair um conjunto de funções de transferência relativas ao pinna (PRTFs) das HRTFs de uma base de dados. Para tanto, foram usadas diversas técnicas como análise preditiva linear para rastrear as ressonâncias, janelamento para eliminar a influência do torso, funções de autocorrelação e de atraso de grupo para salientar as antirressonâncias, e outros algoritmos para combinar ressonâncias e antirressonâncias em apenas uma magnitude espectral. Usando essa nova base de dados de PRTFs e parâmetros antropométricos propostos mais outros registrados na base de dados, um espaço vetorial correspondente à antropometria do pinna foi mapeado linearmente em um espaço vetorial correspondente às características espectrais da PRTF, calculando-se assim várias transformações lineares para estimação de novas PRTFs fora da base de dados. A estimação atingiu 66% de reconstrução no grupo de treino. O trabalho está orientado à exploração das características espectrais importantes na percepção de elevação, portanto, está limitado ao plano médio do hemisfério frontal, onde não existem diferenças interaurais significativas nem efeitos difrativos da cabeça. Finalmente é proposto um sistema de testes de localização de fonte sonora para validar o modelo. / This work presents several proposals associated with the optimal use of head-related transfer functions (HRTF) in virtual auditory spaces presented via headphones. These proposals lead to personalization of the HRTF to particular individuals, using a combination of the structural and morphological modeling techniques. In the context of structural modeling, this work focuses on modeling the contribution of the pinna to the HRTF. The pinna is the anatomical structure responsible for vertical sound localization. Thus, the first step was to extract a set of pinna-related transfer functions (PRTFs) from HRTFs published in a database. This was accomplished using several techniques like linear prediction analysis for tracking the resonances, windowing for eliminating the torso influence, autocorrelation and group delay functions for emphasizing the notches and other algorithms for combining resonances and notches in only one magnitude response. Using this novel database of PRTFs and a set of proposed anthropometric parameters plus some others registered in the database, a vector space corresponding to pinna anthropometry is linearly mapped into a vector space corresponding to spectral features of the PRTF, being calculated, in this way, several linear transformations for estimation of new PRTFs, outside the database. The estimation attains 66% of reconstruction in the training group. The work focuses on the exploration of spectral characteristics important for elevation perception, therefore, it is limited to the median plane where there are no meaningful interaural differences nor head diffraction effects. Finally, a system for sound localization tests is proposed in order to validate the model.

Este trabalho apresenta diversas propostas associadas ao uso ótimo de funções de transferência relativas à cabeça (HRTFs) em sistemas de reprodução acústica virtual por fones de ouvido. Estas propostas permitem personalizar a HRTF a indivíduos particulares, tomando como base uma combinação da modelagem estrutural e morfológica de HRTFs. Dentro do contexto da modelagem estrutural, o presente trabalho se concentrou no estudo da contribuição do pinna à HRTF. O pinna é a estrutura anatômica responsável pela percepção de elevação. Assim, o primeiro passo foi extrair um conjunto de funções de transferência relativas ao pinna (PRTFs) das HRTFs de uma base de dados. Para tanto, foram usadas diversas técnicas como análise preditiva linear para rastrear as ressonâncias, janelamento para eliminar a influência do torso, funções de autocorrelação e de atraso de grupo para salientar as antirressonâncias, e outros algoritmos para combinar ressonâncias e antirressonâncias em apenas uma magnitude espectral. Usando essa nova base de dados de PRTFs e parâmetros antropométricos propostos mais outros registrados na base de dados, um espaço vetorial correspondente à antropometria do pinna foi mapeado linearmente em um espaço vetorial correspondente às características espectrais da PRTF, calculando-se assim várias transformações lineares para estimação de novas PRTFs fora da base de dados. A estimação atingiu 66% de reconstrução no grupo de treino. O trabalho está orientado à exploração das características espectrais importantes na percepção de elevação, portanto, está limitado ao plano médio do hemisfério frontal, onde não existem diferenças interaurais significativas nem efeitos difrativos da cabeça. Finalmente é proposto um sistema de testes de localização de fonte sonora para validar o modelo. / This work presents several proposals associated with the optimal use of head-related transfer functions (HRTF) in virtual auditory spaces presented via headphones. These proposals lead to personalization of the HRTF to particular individuals, using a combination of the structural and morphological modeling techniques. In the context of structural modeling, this work focuses on modeling the contribution of the pinna to the HRTF. The pinna is the anatomical structure responsible for vertical sound localization. Thus, the first step was to extract a set of pinna-related transfer functions (PRTFs) from HRTFs published in a database. This was accomplished using several techniques like linear prediction analysis for tracking the resonances, windowing for eliminating the torso influence, autocorrelation and group delay functions for emphasizing the notches and other algorithms for combining resonances and notches in only one magnitude response. Using this novel database of PRTFs and a set of proposed anthropometric parameters plus some others registered in the database, a vector space corresponding to pinna anthropometry is linearly mapped into a vector space corresponding to spectral features of the PRTF, being calculated, in this way, several linear transformations for estimation of new PRTFs, outside the database. The estimation attains 66% of reconstruction in the training group. The work focuses on the exploration of spectral characteristics important for elevation perception, therefore, it is limited to the median plane where there are no meaningful interaural differences nor head diffraction effects. Finally, a system for sound localization tests is proposed in order to validate the model.