本发明公开了一种基于生理特征的全频段3D虚拟声定制方法，该方法利用头部和耳廓的生理相似性，分别定制出符合听者听觉特征的低频和高频的头相关传输函数，并采用逐渐过渡合成的方法得到全频段头相关传输函数，进一步将其应用于双耳虚拟声信号的合成。相应的实现装置包括图像获取模块、运算控制模块、虚拟声播放模块。本发明优化了定制所需的生理参数，采用一个头部生理参数和四个耳廓生理参数便可实现全频段的头相关传输函数定制。将上述双耳虚拟声信号用耳机重发，可以减小定位误差、提高听者的沉浸感。