CN104571492A - 一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法，该方法步骤如下：(1)将球面分为上、下半球面，上半球面分为不同的圆环，圆环分为若干个相等单元块；(2)然后通过Lambert映射投影到二维平面圆盘上，单元块坐标由 变为；(3)将圆盘分为若干个面积相等的单元块；(4)计算圆盘上的单元块的纵横比与半球面上单元块的纵横比；(5)递归地计算出半球面圆环的仰角的；(6)计算球面上单元块的水平角，获得半球面上所有单元块的位置分布；(7)计算出球面上所有单元块的位置分布。由于采用了上述的球面声源表面的位置分布方法，使得仰角几乎完全收敛于，从而使得声源的全向性得到保证，并表现为虚拟现实声的真实性得到保证。

Description

一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法
技术领域
本发明涉及一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法，属于虚拟现实技术领域。
背景技术
目前虚拟现实声渲染的球面声源一般采用Monte Carlo分布方法，其球面声源表面的位置分布为
(1)
其中，为水平角，为仰角，、分布表示在区间内的随机数。
这种分布方法由于仰角的概率密度分布函数无法完全收敛于，导致声源表面的位置分布无法满足声源的全向性要求，从而引起真实性误差。表现为虚拟现实声的体念感更加弱化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的的位置分布方法，以满足声源全向性的要求并获得更加真实的虚拟现实声。
本发明提供的一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法，该方法通过将声源表面的位置分布转化为圆盘上单元块的位置分布处理，然后反推出声源表面的位置分布，包括下列步骤：
步骤一 ：将球面声源的表面划分为上、下半球面，取其一半球面，将其划分为若干个圆环，每个圆环划分为若干个面积相等的单元块，单元块内任意一点的坐标为，其中表示水平角，表示仰角；
步骤二：通过Lambert映射，将半球面投影到二维平面上的圆盘上，其单元块内点坐标为，其中，表示二维平面圆盘上的圆环半径；
步骤三：将二维平面上的圆盘划分为若干个面积相等的单元块，不同圆环之间满足表达式：
(4)
其中，、分别表示圆盘上第、个圆环的半径，、表示第、个圆环内单元块的数量；
步骤四：计算出二维平面圆盘上每个单元块的纵横比，然后通过，计算出球面上每个单元块的纵横比；
步骤五：通过方程(4)、纵横比，从内环向外环或者外环向内环，递归地计算出半球面上每个圆环的仰角，其表达式：
(11)
其中，表示圆盘上第个圆环的半径，表示第个圆环内单元块的数量，、分别表示第、个圆环的仰角，每个圆环内的所有单元块的仰角相等；
步骤六：计算球面上每个单元块的水平角，获得半球面上所有单元块的位置分布：，
其中，表示球面上第个圆环内的第个单元块内任意位置处的水平角，表示球面上第个圆环内的第个单元块内任意位置处的仰角；
步骤七：根据上、下半球面的对称关系，计算出球面上所有单元块的位置分布。
本发明的一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法，其优点及功效在于：由于采用了上述的球面声源表面的位置分布方法，使得仰角几乎完全收敛于，从而使得声源的全向性得到保证，并表现为虚拟现实声的真实性得到保证。
附图说明
图1为 本发明的一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法的算法流程图；
图2为上半球面被划分为500个等面积的单元块示意图；
图3为上半球投影到单位圆盘上的500个等面积的单元块示意图；
图4为声源表面的位置仰角的概率密度函数；
图5为球面上的声线位置分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
在本发明球面声源表面的位置分布方法的算法流程图如图1所示，主要是通过将声源表面的位置分布转化为圆盘上单元块的位置分布处理，然后反推出声源表面的位置分布。
本发明，即一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法，包括下列步骤：
步骤一 ：将球面声源的表面划分为上、下半球面，取其一半球面，将其划分为若干个圆环，每个圆环划分为若干个面积相等的单元块，单元块内任意一点的坐标为，其中表示水平角，表示仰角；
步骤二：通过Lambert映射 ，
(2)
即
(3)
将半球面投影到二维平面上的圆盘上，单元块内点坐标为；
步骤三：将二维平面上的圆盘划分为若干个面积相等的单元块，不同圆环之间满足表达式：
(4)
其中、分别表示圆盘上第、个圆环的半径，、表示第、个圆环内单元块的数量；
步骤四：计算二维平面出圆盘上每个单元块的纵横比，然后通过，计算出球面上每个单元块的纵横比：
(5)
其中，、分别表示圆盘上第、个圆环的半径，、表示第、个圆环内单元块的数量；
纵横比还可以为
(6)
其中表示圆盘上单元块的面积，
根据方程(4)、方程(5),方程(7)变换为
(7)
纵横比为
(8)
其中，表示球面上单元块的面积，
根据方程(6)、方程(8)，方程(9)变换为，
(9)
根据方程(7)、方程(9)，方程(10)变换为
(10)
步骤五：通过方程(4)、纵横比，从内环向外环或者外环向内环，递归地计算出半球面上每个圆环的仰角，其表达式：
根据方程(4)、方程(10)，方程(11)变换为：
(11)
其中，表示圆盘上第个圆环的半径，表示第个圆环内单元块的数量，、分别表示第、个圆环的仰角，每个圆环内的所有单元块的仰角相等；
步骤六：计算球面上每个单元块的水平角，其表达式为：
(12)
根据方程(13)、方程(14)，获得半球面上所有单元块的位置分布，
其中，表示球面上第个圆环内的第个单元块内任意位置处的水平角，其取值范围为，表示球面上第个圆环内的第个单元块内任意位置处的仰角，其取值范围为，表示区间内的随机数；
步骤七：根据上、下半球面的对称关系，计算出球面上所有单元块的位置分布。
在仿真实验中，取上半球，将球表面划分为17个圆环，每个圆环分为1000个面积相等的单元块，如图2所示。通过Lambert映射投影过后，将半球面投影到二维平面上的单位圆盘上，并划分为500个等面积的单元块，如图3所示。最后通过递归的算出声源表面的仰角，其概率密度分布函数，如图4所示，几乎完全收敛于。最后获得球面声源的位置分布，如图5所示。

Claims (1)

1.一种虚拟现实声渲染中球面声源表面的位置分布方法，其特征在于：该方法通过将声源表面的位置分布转化为圆盘上单元块的位置分布处理，然后反推出声源表面的位置分布，其包含下列步骤：
步骤一 ：将球面声源的表面划分为上、下半球面，取其一半球面，将其划分为若干个圆环，每个圆环划分为若干个面积相等的单元块，单元块内任意一点的坐标为 ，其中表示水平角，表示仰角；
步骤二：通过Lambert映射，将半球面投影到二维平面上的圆盘上，其单元块内点坐标为，其中，表示二维平面圆盘上的圆环半径；
步骤三：将二维平面上的圆盘划分为若干个面积相等的单元块，不同圆环之间满足表达式：
(4)
其中，、分别表示圆盘上第、个圆环的半径，、表示第、个圆环内单元块的数量；
步骤四：计算出二维平面圆盘上每个单元块的纵横比，然后通过，计算出球面上每个单元块的纵横比；
步骤五：通过方程(4)、纵横比，从内环向外环或者外环向内环，递归地计算出半球面上每个圆环的仰角，其表达式：
(11)
其中， 表示圆盘上第个圆环的半径，表示第个圆环内单元块的数量，、分别表示第、个圆环的仰角，每个圆环内的所有单元块的仰角相等；
步骤六：计算球面上每个单元块的水平角，获得半球面上所有单元块的位置分布，
其中，表示球面上第个圆环内的第个单元块内任意位置处的水平角，表示球面上第个圆环内的第个单元块内任意位置处的仰角；
步骤七：根据上、下半球面的对称关系，计算出球面上所有单元块的位置分布。
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