作為真無線耳機博主，嘗試回答下這個問題，希望真正研究的演算法工程師來補充下。
查閱了科普中國，源頭資訊北大資訊科技學院頭相關函數數據庫，還有谷歌學術，甚至維基百科的一些內容，發現是10年前的學術研究論文，作為畢業多年本科生，讀起來挺吃力的，但好歹也讀完了。自己仔細揣摩了HRTF定義，還有不同研究就夠的研究範疇，發現為了做好耳機的空間感，技術積累從1994年就已經開始了——我們現在習以為常的產品和技術，竟然是長達20-30年不斷的積累。一切的核心—— 頭相關傳輸函數HRTF，魔術一樣影響我們聽覺空間認知 。
先回歸到物理世界，我們雙耳是怎麽定位的？ [1]
聲音借助空氣傳遞到頭部的耳朵外部時（註意是耳朵，還沒透過耳道到達骨膜），如果不是正前正後方，一定會有兩個變量：
圖中所示：右耳先聽到且聲音大，左耳後聽到且聲音小。經過長期生活的訓練，我們透過這些細微的差異，來判斷聲源的方向。
如果這麽簡單，那麽聲學也不至於被調侃為玄學？
從正前方和正後方放聲音，按這種理論理論，我們應該分辨不出來，但實際正常人都能分辨出來。
問題出在哪裏？
就是聲音傳遞到耳道後，會被耳郭反射——反射後的聲音，內建了位置資訊，我們很容易判斷出來。
最復雜聲學問題，出現在這了——外界聲音經過耳郭被「加密」了
耳郭這種反射是高度個人化的，每個人的形狀深淺完全不同，且隨著年齡還會變化，換句話說，我們 耳膜聽到的聲音，是被耳郭等各類反射後，進行了空間資訊的「加密」，視為加密聲 。
如果想 復現外部音源空間感，就必須在耳道內播放「加密後」的聲音 。
而這個 外部聲音經過耳郭之後加密的過程，可以抽象成為一個函數——頭相關傳輸函數 （Head Related Transfer Functions，縮寫：HRTF [2] ）
頭相關傳輸函數和哪些因素有關呢？
和聲源距離，和聲源仰角，聲源水平角，和肩膀，和聲音訊率有關，甚至還和衣服，毛發，五官輪廓有關，等等等等
抽象成為一個數學函數和模型，就是這個：
PL，PR分別是簡諧點聲源在傾聽者左、右耳產生的復數聲壓。
Po是人頭不存在時，頭中心位置處的復數聲壓。
一般情況下HL，HR是聲源的水平方位角θ、仰角Φ、聲源到頭中心的距離r以及聲波的角頻率Ω的函數
對於遠場，即r>1．2 m的情況，HL，HR基本上與r無關
另外，由於不同人的頭部、耳廓、軀幹等的尺寸和形狀不同，因而嚴格來說每個人的HRTF是不同的，也就是說HRTF是一個具有個人化特征的物理量。公式中a表示具有個人化特征的參量，如頭部的尺寸
註意：頭相關傳輸函數可以是，指任何自由場點聲源與聽眾耳道指定位置之間的聲學傳遞函數 [3] 。
我們假定是 加密後的聲音2，這是內建了空間感的加密聲音，被鼓膜聽到後，大腦反向解密，勾勒出大致的位置和變化 [4] 。
用耳機播放耳道聲音2
這時，如果能夠獲得 耳道聲音2，用耳機直接來播放，不就是一樣的效果麽？
問題好像開始變得簡單了，就是利用頭部相關傳輸函數，獲取外部聲音在耳道不同位置加密後對應的聲音，然後用耳機播放就行——看起來挺簡單的。
舉例來說，在一場真實的音樂會上，小提琴在聽眾的左邊45°，鋼琴在聽眾的右邊45°，無論是小提琴的聲音，還是鋼琴的聲音，都能夠經過聽眾的頭部進行加密過的。
如果別人想透過耳機獲得身臨其境的體驗，那麽耳機內部的數碼電路可以選擇左邊45°的頭相關函數來加密小提琴的聲音，右邊45°的頭相關函數加密鋼琴的聲音，這樣就能夠「欺騙」大腦，讓耳機內的聲音聽起來也有很好的方向感和空間感。
可這不是數學，是函數模型！！
要大量的 聲音結合大量的人群來測試，逐一驗證各個變量和最終結果的關系，這才是最難的部份 。
而且耳道這個位置，又敏感又不安全。最完美的位置，應該是耳膜吧？可麥克風和耳機靠近耳膜，安全問題又難保證。
所以，從音源到獲得加密後的耳道聲音2，需要構建準確的頭部相關函數，就需要大量的數據庫，所以10年之前北大的研究是跨越性的—— 北大言語聽覺研究中心釋出了頭部傳遞函數數據庫 [5]
至此，理論層的研究打通，剩下的就是各個工程師努力要克服的研發和生產以及量產的問題了，我已經盡最大努力回答了這個問題，期望看到更好的其它回答。
後續是更為復雜和繁瑣的產品，量產，商業問題等等，歡迎專業博主來回答。
補充下：
根據個人了解，不少品牌方將會陸續釋出空間音訊的產品，萬魔也會在未來一段時間釋出，甚至有更多品牌方告訴我今年的空間音訊計劃。
根據上遊供應鏈的反饋，2022年將會是空間音訊發力的元年，因為上遊的產業鏈已經開始成型了，而且不少方案商已經開始推出稍微成熟的方案了。隨著量產大批次的新品上市，入門級價位將會有越來越多的優秀產品出現。
而空間音訊作為計算音訊中最易感知的存在，第一步邁出去了，那麽真無線耳機一直被吐槽的音質體驗，大概率也會被頭部相關函數透過計算音訊的方式，提高到傳統有線耳機幾十年都達不到的程度。
但再往深層， 空間聽覺透過頭相關傳輸函數，被完美欺騙了，那麽元宇宙，會不會是最終的的技術套用場景呢？
老規矩，求贊求關註。
結尾：原本想著隨便回答下，沒想到整理回答中，問題越挖掘越多。之前總是看到頭相關傳輸函數HRTF，仔細看完，最難的其實是大量的數據獲取，而且這些數據竟然和不同的確的人群有顯著相關性。更是發現這竟然是研究了幾十年的技術，到最近一兩年才開始套用的 [6] 。
附整理過程中，輔助理解的手稿吧，給這個小眾回答一個懷念——貌似現在還看這些內容的人，越來越少了。
參考
- ^ 科普中國 http://www.ioa.cas.cn/kxchb/kpzp/kpwz/202112/t20211222_6325395.html
- ^ 頭相關函數詳解 https://baike.baidu.com/item/头相关传输函数/21505397
- ^http://sjcj.nuaa.edu.cn/ch/reader/download_pdf_file.aspx?journal_id=sjcjycl&file_name=3618E016C89268EC90BDFA962A474893134547BFFDDFC5C9B639DF13F6AB8D730D9901E6ECFA220A6093646EF3D287C3D0FB752960125B22&open_type=self&file_no=20140203
- ^ 耳機到耳道傳輸函數測量的個人化頭相關傳輸函數客製 http://120.209.85.3:8091/KCMS/detail/detail.aspx?filename=1014064930.nh&dbcode=CMFD&dbname=CMFD2015
- ^ 北京大學言語聽覺研究中心釋出了頭相關傳遞函數數據庫 https://eecs.pku.edu.cn/xxkxjsxy/info/1023/8157.htm
- ^ 發展歷史 https://www.sohu.com/a/428705569_806909
