Desenvolvimento de sistema de áudio espacial com a utilização de sinais monos com funções de transferência relativas à cabeça

Abstract

Este trabalho investiga o uso de Funções de Transferência Relacionadas à Cabeça (HRTFs) como método para geração de áudio tridimensional a partir de arquivos de áudios mono. O objetivo é posicionar virtualmente fontes sonoras em diferentes localizações espaciais, proporcionando uma experiência auditiva imersiva de forma prática e acessível. O método utiliza convolução das amostras de áudio de entrada com as HRTFs pré-carregadas e realiza cálculos de atenuação e atraso de sinais para simular o efeito direcional em cada orelha, caracterizado por parâmetros de Intensidade de Nível Diferencial (ILD) e Diferença de Tempo Interaural (ITD). Os testes envolveram sinais de frequência variados e ângulos de posições pré-definidas, aplicadas a áudio mono em formatos Wav e PCM, com análise qualitativa e quantitativa dos resultados. Observou-se que o método é eficaz em criar a sensação de movimentação de áudio, sendo perceptível o deslocamento de uma fonte sonora em função de diferentes posições angulares. Nos testes, ângulos de 90o e 270o apresentaram as maiores diferenças de ILD e ITD, indicando uma diferença clara de intensidade e tempo entre os canais esquerdo e direito conforme a posição espacial. Os resultados confirmam que a utilização de HRTFs facilita o processamento de áudio 3D sem necessidade de equipamentos de capturas estereofônicas complexas. Este trabalho contribui com um sistema eficiente e intuitivo para aplicação em áudios imersivos.

This work investigates the use of Head-Related Transfer Functions (HRTFs) as a method for generating three-dimensional audio from mono audio files. The objective is to virtually position sound sources in different spatial locations, providing an immersive auditory experience in a practical and accessible way. The method employs convolution of input audio samples with pre-loaded HRTFs and performs signal attenuation and delay calculations to simulate directional effects for each ear, characterized by Interaural Level Difference (ILD) and Interaural Time Difference (ITD) parameters. Tests involved signals of varying frequencies and predefined position angles, applied to mono audio in Wav and PCM formats, with qualitative and quantitative analysis of the results. The method proved effective in creating a sense of audio movement, with the displacement of a sound source being perceptible according to different angular positions. In the tests, angles of 90o and 270o showed the greatest ILD and ITD differences, indicating a clear intensity and time difference between the left and right channels depending on the spatial position. The results confirm that using HRTFs facilitates 3D audio processing without requiring complex stereophonic recording equipment. This work contributes an efficient and intuitive system for applications in immersive audio.