伴随多媒体技术和数字信号处理技术的迅猛发展，以及对心理声学研究的不断深入化，人们在对视频回放效果要求达到逼真的同时，对音频回放效果也提出了更高要求，“临场感”倍受关注，虚拟环绕声技术成为音频领域研究的重要课题。论文首先介绍了虚拟环绕声的发展历程，分析了虚拟环绕声的发展现状及重建原理；对与虚拟环绕声技术相关的理论基础，包括录音过程中的声音特点，空间听觉、HRTF、混响等概念进行了简要分析与阐述。接下来根据耳机重放的特点，对基于耳机的虚拟环绕声重建系统进行了设计。由于混响在虚拟环绕声技术中的重要地位，论文重点对混响算法进行了研究，针对Schroeder混响模型欠考虑空气对高频信号的吸收特性的缺陷和Moorer混响模型结构较复杂的实际情况，采用等波纹算法实现了基于FIR滤波器的改进的混响模型，并进行了仿真实验。最后对基于扬声器的回放系统进行了设计，重点对双声道信号中左右声道间的差值信号进行了研究，针对差值信号的均衡滤波处理，设计了调整参数方便的均衡滤波器，解决了由于加入差值信号而导致音质变差的问题；并且根据HRTF原理，采用线性插值算法，研究并实现了三维虚拟声效果。论文的仿真测试部分是在MATLAB平台下完成，对基于耳机的虚拟环绕声系统和基于扬声器的虚拟环绕声系统分别进行了仿真实现，并在一定的试听环境下进行了测听实验。测听结果表明实现了较好的虚拟环绕声效果。