近年来,快速发展的虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术对高质量的三维音视频技术提出了迫切的要求,其中三维音效技术相对比较落后。三维虚拟音效感知系统通过对音源的三维定位、实时跟踪,可以使用户获得更好的沉浸感和交互感,对其的研究具有重要的理论意义和实用价值。本论文使用头相关传输函数(HRTF)完成了基于头部姿态检测的三维音效感知系统设计,从而实现当头部运动时,所感知到的声源方位信息保持不变的功能。该系统的核心模块包括姿态感知、HRTF插值和三维音效处理。姿态感知的实现是利用了以MPU9250为主芯片的姿态感知传感器,它能够感知的头部动作包括旋转和俯仰。本论文使用PKU&IOA HRTF数据库,为实现360°的音效感知,论文重点对HRTF的插值算法进行了研究和改进。在分析和比较双线性插值法与三角插值法的基础上,根据人耳听觉感知特性,提出了基于空间位置补偿的三角插值算法,根据空间位置信息对左右耳的HRTF插值引入不同的加权系数,降低了 HRTF插值算法的失真度。论文最后基于头戴式耳机实现了三维音效感知原型系统,在嵌入式处理器STM32F767上实现了 HRTF插值算法和三维音效感知的实时处理,MPU9250固定于耳机上并通过I2C总线与STM32F767完成姿态数据采集,使用WM8978芯片实现了音频数据的输入输出。最后,本论文对所设计的系统进行了非正式的主观听感测试。测试结果表明,本文的三维音效感知系统能提供良好的方向角感知性能,而仰角感知准确度稍差,总体而言重建的音频信号质量良好,实现了本文的研究目的。