CN105516875B - 用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，主要由固定网格支架、方位调节机构、转椅机构、视觉屏蔽机构、测量方位发射器固定装置及方位指示装置。本发明的优点在于：利用本发明装置可实现虚拟声源仰角‑90°～90°，方位角0°～360°全空间虚拟声源或者一定数量的真实声源空间角度测量工作，并可以根据需要调整更换扬声器位置以满足不同真实声源试验需要，简化调整角度过程，减少人为因素带来的不确定误差，提高工作效率，能够满足试验和机载工程化应用需求。

Description

用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置
技术领域
本发明涉及虚拟听觉空间角度分辨率领域，特别是用于快速测量虚拟声源产生设备空间角度分辨率的装置。
背景技术
人类的听觉系统可以通过声音的传播对声音的声源进行定位，判断出其空间方位。目前，虚拟声源产生设备利用听觉系统的这种定位能力重放出近似于真实声的虚拟声源，使得通过头戴式耳机播放出的虚拟声源具有空间信息，从而达到“听音辨位”的效果，但是如何评价虚拟声源产生设备的模拟出的虚拟声源的空间角度分辨率一直是该领域的难题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中装置结构复杂、测量效率低的问题，提供一种新型的用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，包含有，
固定网格支架，其用以确定扬声器的位置，所述固定网格支架具有半球形部与圆柱形部，所述半球部的底周缘与所述圆柱形部的顶周缘相结合，所述圆柱形部的底周缘与地面相结合，使得所述固定网格支架不可移动，又，所述半球形部的球心位置系约定球坐标系的坐标原点；
方位调节机构，其用以微调扬声器的位置，所述方位调节机构具有杆部、分别设置于所述杆部两端的第一结合部及第二结合部，其中，所述第一结合部与所述固定网格支架相结合，所述第二结合部与扬声器相结合，优选地，所述杆部的两端分别与所述第一结合部及所述第二结合部的连接方式系转动连接；
转椅机构，其处于所述固定网格支架内，所述转椅机构具有升降装置，藉由调整所述升降装置，使得坐在所述转椅机构上的听音者的头部中心能够处于约定球坐标系的坐标原点；以及，
视觉屏蔽机构，其处于所述固定网格支架内，所述视觉屏蔽机构环绕于所述转椅机构，以遮挡坐在所述转椅机构上的听音者的视线，使其无法看见扬声器的位置。
作为用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置的优选方案，扬声器中有一个扬声器定义为基准点扬声器，所述基准点扬声器系处于约定球坐标系的（0°，0°）位置，优选地，所述基准点扬声器用以确定零点位置及播放提示语音。
作为用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置的优选方案，所述视觉屏蔽结构包含有黑色屏蔽布，所述黑色屏蔽布与所述固定网格支架相结合，优选地，所述屏蔽黑色布上对应基准点扬声器位置有相应的指示标志。
作为用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置的优选方案，所述固定网格支架由纵向线及横向线交织而成，所述纵向线与所述横向线间形成有网格节点，扬声器处于对应的网格节点处，藉此由所述网格节点确定扬声器的当前角度，再通过所述扬声器方位调节结构微调所述扬声器的仰角、方位角或距离，优选地，约定球坐标系的仰角范围-90°～90°，方位角范围0°～360°，网格节点仰角方向和水平方向的间隔为22.5°，藉此实现64个扬声器的定位。
作为用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置的优选方案，还包含有，
方位指示装置，其具有激光指示单元、方位传感单元及按钮触发开关，优选地，所述方位指示装置设计成手枪结构；以及，
发射器固定装置，其用以固定方位发射器，发射器为跟踪系统的一部分，用于提供测量方位的基准，它连接跟踪系统的主机，把方位指示装置的方法发给计算机的是跟踪仪的主机，通过串口相连。
作为用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置的优选方案，所述测量方位发射器固定装置的材质系有机玻璃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用本发明装置可实现虚拟声源仰角-90°～90°，方位角0°～360°全空间虚拟声源或者一定数量的真实声源空间角度测量工作，并可以根据需要调整更换扬声器位置以满足不同真实声源试验需要，简化调整角度过程，减少人为因素带来的不确定误差，提高工作效率，能够满足试验和机载工程化应用需求。
附图说明
图1为本发明一实施例中约定球坐标系参考图。
图2为本发明一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
请参见图1，图中所示的是测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的约定球坐标系参考图。坐标系定义：扬声器方位采用逆时针坐标系，方位角0°≤θ＜360°，水平面上θ=0°为正前方，逆时针方向θ=90°，180°和270°分别为正左，正后和正右方向，仰角-90°≤φ≤90°，-90°，0°和+90°表示正下方、水平面和正上方。
请参见图2，图中所示的是一种用于测量虚拟声源发声设备角度分辨率的装置，包括：扬声器固定网格支架1，视觉屏蔽机构2，扬声器方位调节机构3，扬声器4，转椅机构5，听音者6，测量方位发射器固定装置7及方位指示装置8组成。
所述固定网格支架用以确定扬声器的位置。所述固定网格支架具有半球形部与圆柱形部，所述半球部的底周缘与所述圆柱形部的顶周缘相结合，所述圆柱形部的底周缘与地面相结合，使得所述固定网格支架不可移动，又，所述半球形部的球心位置系约定球坐标系的坐标原点。具体地，所述固定网格支架由纵向线及横向线交织而成，所述纵向线与所述横向线间形成有网格节点，扬声器处于对应的网格节点处，藉此由所述网格节点确定扬声器的当前角度，再通过所述扬声器方位调节结构微调所述扬声器的仰角、方位角或距离，优选地，约定球坐标系的仰角范围-90°～90°，方位角范围0°～360°，网格节点仰角方向和水平方向的间隔为22.5°，藉此实现64个扬声器的定位。
所述方位调节机构用以微调扬声器的位置。所述方位调节机构具有杆部、分别设置于所述杆部两端的第一结合部及第二结合部，其中，所述第一结合部与所述固定网格支架相结合，所述第二结合部与扬声器相结合，优选地，所述杆部的两端分别与所述第一结合部及所述第二结合部的连接方式系转动连接。本实施例中，结合部可为卡爪、轴套或其他结合部件。
所述转椅机构处于所述固定网格支架内。所述转椅机构具有升降装置，藉由调整所述升降装置，使得坐在所述转椅机构上的听音者的头部中心能够处于约定球坐标系的坐标原点。
所述视觉屏蔽机构处于所述固定网格支架内。所述视觉屏蔽机构环绕于所述转椅机构，以遮挡坐在所述转椅机构上的听音者的视线，使其无法看见扬声器的位置。
选定听音者：选取听力正常的青年人且具有大量的虚拟声源方位判定经验。令听音者坐在转椅机构上，调节转椅机构的升级装置，使听音者的头中心处于约定球坐标系的原点坐标。听音者手持方位指示装置，两臂伸直，枪口对着视觉屏蔽机构上的黑色遮挡布上对应基准点扬声器的指示标志。同时，听音者的双眼也正视该指示标志，扣动方位指示装置的确定按钮，以对虚拟声源发生设备的头位置跟踪仪和手持方位指示装置上的跟踪仪进行定零。在真实声源测试的情况下，只需要对手持方位指示装置上的跟踪仪进行定零。
以真实声源扬声器测量为例介绍，测量开始系统初始化，计算机按照程序设定的扬声器角度控制扬声器发声，本例中有16个扬声器，播放提示音‘请定零’。听音者手持方位指示装置，两臂伸直，方位指示装置的枪口指向视觉屏蔽机构上的黑色遮挡布上的方位角和俯仰角为0的固定点，同时双眼也正视该参考点，扣动确定按钮完成定零操作。然后，系统自动播放测量用声音，本例中采用2s白噪声，声音播放完毕后，听音者需要判断声源位置，听音者手持方位指示装置，两臂伸直，枪口对准视觉屏蔽机构上的黑色遮挡布上感知的声源位置扣动方位指示装置的确定按钮完成感知声源的方位确定操作，此时计算机采集当前传感器位置信息，并同定零位置方位信息进行运算确定感知声源在当前系统坐标系下的仰角和方位角，从而完成方位判断工作。
测量虚拟声源听音需要佩戴耳机测听虚拟声源，其他步骤同真实声源测量。
采用本发明装置，使虚拟声源空间角度分辨率测量成为可能，可以完成对虚拟声源发生设备的分辨率进行评价，为虚拟声源技术在机载设备上的应用奠定了基础。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，其特征在于，包含有，
固定网格支架，其用以确定扬声器的位置，所述固定网格支架具有半球形部与圆柱形部，所述半球部的底周缘与所述圆柱形部的顶周缘相结合，所述圆柱形部的底周缘与地面相结合，使得所述固定网格支架不可移动，又，所述半球形部的球心位置系约定球坐标系的坐标原点；
方位调节机构，其用以微调扬声器的位置，所述方位调节机构具有杆部、分别设置于所述杆部两端的第一结合部及第二结合部，其中，所述第一结合部与所述固定网格支架相结合，所述第二结合部与扬声器相结合，所述杆部的两端分别与所述第一结合部及所述第二结合部的连接方式系转动连接；
转椅机构，其处于所述固定网格支架内，所述转椅机构具有升降装置，藉由调整所述升降装置，使得坐在所述转椅机构上的听音者的头部中心能够处于约定球坐标系的坐标原点；以及，
视觉屏蔽机构，其处于所述固定网格支架内，所述视觉屏蔽机构环绕于所述转椅机构，以遮挡坐在所述转椅机构上的听音者的视线，使其无法看见扬声器的位置。
2.根据权利要求1所述的用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，其特征在于，扬声器中有一个扬声器定义为基准点扬声器，所述基准点扬声器系处于约定球坐标系的（0°，0°）位置，所述基准点扬声器用以确定零点位置及播放提示语音。
3.根据权利要求1或2所述的用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，其特征在于，所述视觉屏蔽结构包含有黑色屏蔽布，所述黑色屏蔽布与所述固定网格支架相结合，所述屏蔽黑色布上对应基准点扬声器位置有相应的指示标志。
4.根据权利要求1所述的用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，其特征在于，所述固定网格支架由纵向线及横向线交织而成，所述纵向线与所述横向线间形成有网格节点，扬声器处于对应的网格节点处，藉此由所述网格节点确定扬声器的当前角度，再通过所述扬声器方位调节结构微调所述扬声器的仰角、方位角或距离，约定球坐标系的仰角范围-90°～90°，方位角范围0°～360°，网格节点仰角方向和水平方向的间隔为22.5°，藉此实现64个扬声器的定位。
5.根据权利要求1所述的用于快速测量虚拟声音产生设备空间角度分辨率的装置，其特征在于，所述测量方位发射器固定装置的材质系有机玻璃。
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