用于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備空間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及虛擬聽覺(jué)空間角度分辨率測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及到用于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè) 備空間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類的聽覺(jué)系統(tǒng)可以通過(guò)聲音的傳播對(duì)聲音的聲源進(jìn)行定位，判斷出其空間方 位。目前虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備利用聽覺(jué)系統(tǒng)的這種定位能力重放出近似于真實(shí)聲的虛擬聲 源，使得通過(guò)頭戴式耳機(jī)播放出的虛擬聲源具有空間信息，從而達(dá)到"聽音辨位"的效果，但 是如何評(píng)價(jià)虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備的模擬出的虛擬聲源的空間角度分辨率一直是該領(lǐng)域的難 題。測(cè)量過(guò)程中，方位傳感器通常采用電磁式傳感器，電磁式傳感器由于其精度高的優(yōu)點(diǎn)， 且可以進(jìn)行六自由度測(cè)量而被廣泛采用，但是其受環(huán)境影響較大。由于目前采用金屬網(wǎng)格 結(jié)構(gòu)固定揚(yáng)聲器設(shè)備，會(huì)使周圍的電磁場(chǎng)發(fā)生變化，影響電磁傳感器的測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的方位傳感器測(cè)量精度較差問(wèn)題，提供新型的用 于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備空間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償裝置及方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：用于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備空 間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償裝置，包含有，
[0005] 虛擬聲源產(chǎn)生裝置，其定義有約定球坐標(biāo)系（θ，φ)，其中，方位角〇° <θ<360°，仰 角-90° < Φ < 90° ;
[0006] 轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)，其處于所述虛擬聲源產(chǎn)生裝置內(nèi)，所述轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)具有升降裝置，藉由調(diào) 整所述升降裝置，使得坐在所述轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)上的聽音者的頭部中心能夠調(diào)整至約定球坐標(biāo)系 的坐標(biāo)原點(diǎn)，優(yōu)選地，所述坐標(biāo)原點(diǎn)距地面高度1.28m;以及，
[0007] 校準(zhǔn)刻度桿，其豎立于地面，所述校準(zhǔn)刻度桿處于約定球坐標(biāo)系中的方位角0°方 向上，所述校準(zhǔn)刻度桿上有裸眼明顯可識(shí)別的N個(gè)刻度標(biāo)記，N取大于1的正整數(shù)，所述校準(zhǔn) 刻度桿上有基準(zhǔn)零點(diǎn)且所述基準(zhǔn)零點(diǎn)在約定球坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)為(〇°，〇° )，優(yōu)選地，所述校 準(zhǔn)刻度桿與所述坐標(biāo)原點(diǎn)的水平距離為〇 . 8m，所述校準(zhǔn)刻度桿的高度為2.2m，從IOcm-210cm間每IOcm有一刻度標(biāo)記，N共21個(gè)。
[0008] 作為用于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備空間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償裝置的優(yōu)選方案，還包 含有，方位指示裝置，其具有激光指示單元、方位傳感單元及確定按鈕。
[0009] 作為用于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備空間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償裝置的優(yōu)選方案，所述 虛擬聲源產(chǎn)生裝置，包含有，
[0010] 固定網(wǎng)格支架，其用以確定揚(yáng)聲器的位置，所述固定網(wǎng)格支架具有半球形部與圓 柱形部，所述半球部的底周緣與所述圓柱形部的頂周緣相結(jié)合，所述圓柱形部的底周緣與 地面相結(jié)合，使得所述固定網(wǎng)格支架不可移動(dòng)，又，所述半球形部的球心位置系約定球坐標(biāo) 系的坐標(biāo)原點(diǎn)；
[0011]方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其用以微調(diào)揚(yáng)聲器的位置，所述方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有桿部、分別設(shè)置 于所述桿部?jī)啥说牡谝唤Y(jié)合部及第二結(jié)合部，其中，所述第一結(jié)合部與所述固定網(wǎng)格支架 相結(jié)合，所述第二結(jié)合部與揚(yáng)聲器相結(jié)合，優(yōu)選地，所述桿部的兩端分別與所述第一結(jié)合部 及所述第二結(jié)合部的連接方式系轉(zhuǎn)動(dòng)連接;以及，
[0012]揚(yáng)聲器。
[0013] 本發(fā)明還提供了用于虛擬聲源產(chǎn)生設(shè)備空間角度分辨率測(cè)量精度補(bǔ)償方法，
[0014] 步驟A，提供權(quán)利要求1或3所述的精度補(bǔ)償裝置；
[0015] 步驟B，提供聽音者，令聽音者坐在轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)上，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)的升降裝置，使 聽音者的頭部中心能夠處于約定球坐標(biāo)系的的坐標(biāo)原點(diǎn)，優(yōu)選地，聽音者系聽力正常的青 年人，且具有大量的虛擬聲源方位判定經(jīng)驗(yàn)；
[0016] 步驟C，令聽音者手持方位指示裝置，保持兩臂伸直狀態(tài)且方位指示裝置指向校準(zhǔn) 刻度桿上的基準(zhǔn)零點(diǎn)，同時(shí)聽音者雙眼正視該基準(zhǔn)零點(diǎn)，在此狀態(tài)下扣動(dòng)方位指示裝置的 確定按鈕，以對(duì)和方位指示裝置對(duì)應(yīng)的跟蹤儀進(jìn)行定零；
[0017] 步驟D，令聽音者手持方位指示裝置，保持兩臂伸直狀態(tài)且方位指示裝置指向校準(zhǔn) 刻度桿上的其中一刻度標(biāo)記，同時(shí)聽音者雙眼正視該刻度標(biāo)記，在此狀態(tài)下扣動(dòng)方位指示 裝置的確定按鈕，獲取此時(shí)的指示方位數(shù)據(jù)。
[0018] 步驟E，重復(fù)步驟D，采集一定數(shù)量或全部的刻度標(biāo)記對(duì)應(yīng)的指示方位數(shù)據(jù)。
[0019]步驟F，補(bǔ)償。
[0020]所述補(bǔ)償提出等效aH參數(shù)概念，其計(jì)算公式為：
[0023] 其中，aH( i)為在測(cè)量第i個(gè)刻度標(biāo)記時(shí)的等效肩中心與實(shí)際肩中心的水平距離，A (i)為在測(cè)量第i個(gè)刻度標(biāo)記時(shí)的等效肩中心與第i個(gè)刻度標(biāo)記的連線與水平線所形成的夾 角，即方位指示裝置采集的指示方位數(shù)據(jù)，L(i)為在測(cè)量第i個(gè)刻度標(biāo)記時(shí)的第i個(gè)刻度標(biāo) 記距離地面的高度，aH為N個(gè)刻度標(biāo)記的等效肩中心與實(shí)際肩中心的水平距離的平均值。根 據(jù)aH的值確定B(i)，B(i)為實(shí)際肩中心與第i個(gè)刻度標(biāo)記的連線和水平線所形成的夾角。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)至少在于:可實(shí)現(xiàn)采用電磁式方位傳感器在特定 環(huán)境下精度補(bǔ)償工作，減少由于環(huán)境影響傳感器精度的因素帶來(lái)的不確定誤差，通過(guò)補(bǔ)償 能夠滿足試驗(yàn)和機(jī)載工程化應(yīng)用需求。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明約定的坐標(biāo)系參考圖。
[0026] 圖2是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖3是本發(fā)明裝置的操作流程示意圖。
[0028] 圖4是本發(fā)明裝置的補(bǔ)償公式的解釋示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 如圖2所示，一種用于3D語(yǔ)音定位測(cè)量精度補(bǔ)償?shù)难b置，包括:一測(cè)量方位發(fā)射器 固定裝置1，一轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)2，一校準(zhǔn)刻度桿3，一方位指示裝置4，一聽音者5組成。每個(gè)聽音者5 在正式測(cè)量前需要利用本發(fā)明裝置進(jìn)行測(cè)量精度補(bǔ)償工作。將校準(zhǔn)刻度桿3固定在距離整 體中心水平投影80cm位置處(0°，0°)位置方向上，聽音者5坐在轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu)2上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)椅機(jī)構(gòu) 2的升級(jí)裝置，使聽音者5頭中心距離地面1.28m，同時(shí)需記錄聽音者5肩部到地面距離(每個(gè) 聽音者有差異）。聽音者5手持方位指示裝置4,兩臂伸直，槍口對(duì)著校準(zhǔn)刻度桿3上的基準(zhǔn)點(diǎn) (零點(diǎn)位置)的方位角和俯仰角為〇的固定點(diǎn)，同時(shí)雙眼也正視該參考點(diǎn)，扣動(dòng)方位指示裝置 4的確定按鈕，以對(duì)和手持方位指示裝置4上的跟蹤儀進(jìn)行定零。
[0031] 以圖3為參考介紹測(cè)量過(guò)程，測(cè)量開始系統(tǒng)初始化，計(jì)算機(jī)按照程序設(shè)定測(cè)量順序 (1號(hào)測(cè)量位置為IOcm處，2號(hào)測(cè)量位置為20cm處...依次類推到21號(hào)測(cè)量位置210cm處），本 例中以測(cè)量21個(gè)校準(zhǔn)刻度桿3上的位置第20號(hào)位置為例進(jìn)行介紹，播放提示音'請(qǐng)定零'，聽 音者5手持方位指示裝置4,兩臂伸直，方位指示裝置上的紅色激光指示點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)校準(zhǔn)刻度桿3 方位角和俯仰角為〇的參考點(diǎn)（128cm位置），同時(shí)雙眼也正視該參考點(diǎn)，扣動(dòng)確定按鈕完成 定零操作，然后系統(tǒng)自動(dòng)播放測(cè)量用聲音' 20號(hào)位置