CN106959752A - 利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，该装置利用立体声播放模块播放的声音模拟不同位置的声源，然后引导人按照节奏运动自己的头部朝声源所在的相同方位运动；如果运动方向、运动模式和动作时间与指定运动方向、指定运动模式和指定时间匹配，则发出正确提示音，运动数分钟或者一曲结束后，装置产生提示音给出此次运动的评分。本发明能够根据运动的节奏和方向给出评估效果，从而让用户闭着眼睛也能够锻炼颈部，以玩游戏的方式，离开工位，轻松地得到身心的放松和颈部的锻炼，有效避免颈椎病的泛滥。

Description

利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置

技术领域

本发明涉及多媒体技术，具体涉及一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置。

背景技术

近年来，智能手机、掌上电脑等智能设备已经得到了广泛普及，虚拟现实(VirtualReality)设备都已经大量出现。但是当前的大多数虚拟现实设备和智能设备都严重依赖视觉，导致现代人成为“低头族”，视线离不开手机，同时也造成颈椎病这种职业病的泛滥。适当的颈部活动是必要的，用户在锻炼时，希望能够脱离屏幕，脱离智能设备，脱离视觉依赖，从而让人能够离开屏幕进行锻炼。

发明专利201610173019.5公开了一种智能运动耳机及智能运动系统，主要用于通过侦测头部动作“猜测”用户的运动类型，获取用户运动数据和/或生理数据；该智能运动耳机可实时监测与监听用户运动时身体状态数据和听取音乐，但无法引导用户头部运动；发明专利“一种头戴式无线耳机与鼠标组合装置”是将感知的头部运动当鼠标操作处理，也起不到引导用户头部运动的作用。

发明专利201410230600.7公开了一种使用互动耳机和智能设备用于娱乐和颈部保健的互动系统，该系统中的互动耳机依附于智能设备，主要的功能是在智能设备的“游戏”上，用户与游戏的交互是通过视觉进行的，用户通过观察游戏界面获得“激励”，属于“音视频混合”，无法避免“低头族”，无法取得“甩开智能设备，甩开界面，甩开视觉”的放松锻炼效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置。

实现本发明目的的技术方案为：一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，包括立体声播放模块、头部传感器模块、处理器单元模块和控制按钮模块；

所述立体声播放模块用于播放立体声音频，模拟不同位置的声源；

所述头部传感器模块用于感知头部运动方向、运动模式和动作时间；

所述处理器单元模块用于加载立体声音频文件和动作文件，比较头部运动方向、运动模式和动作时间与动作文件的指定运动方向、指定运动模式和指定时间是否匹配，发出正确或错误提示音，并进行评分；

所述控制按钮模块用于控制头戴装置启停、歌曲前进和后退。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

本发明提出一种单纯利用音频及立体声效果引导人们进行颈部运动的装置，通过该装置，用户不需要看屏幕，闭着眼睛，能够根据立体声的声音引导进行头部运动，装置能够根据运动的节奏和方向给出评估效果，从而使得用户闭着眼睛也能够锻炼颈部，以玩游戏的方式，离开工位，轻松地得到身心的放松和颈部的锻炼，有效避免颈椎病的泛滥。

附图说明

图1是本发明实施例的头戴装置模块构成图。

图2是本发明实施例的处理单元处理流程图。

具体实施方式

在生活中，很多公司员工天天跟电脑、智能设备打交道，长期“低头工作”，成为“低头族”，导致现实生活中很多白领员工患上了颈椎病，颈椎长期保持一个姿势缺乏锻炼，本发明通过立体声与声音引导功能、头部运动传感器的有机结合，通过一首乐曲里乐器的位置变化，来引导用户根据位置来进行头部运动。当用户带上本装置后，由于本装置具有立体声放音功能，因此可以模拟出在不同位置乐器发生的效果。用户可以根据相对位置采取动作。例如，如果在音乐里听到鼓声在左耳侧响起，则头朝左偏，鼓声一次，就偏一次，鼓声三次就偏三次。如果马上鼓声在右耳响起，则头朝右点；同理朝前或朝后点(音乐可以根据头部操运动需要事先录制好)。当用户点头的方向和节奏正确时，耳机的音乐上会叠加正确提示音如“叮铃”的硬币落地声；如果用户点头的方向和节奏不正确，则音乐上会叠加错误提示音如“卟”。这样就会激励用户按照正确的节奏和方向随着音乐运动头部。音乐结束后，可根据运动的正确率播报成绩。通过这种方式，用户可以闭着眼睛，完全跟着装置里的音乐运动头部，从而达成了休息眼睛，锻炼颈部，放松身心的效果。用户在户外，在阳光下，在公园里运用该装置则效果更佳。

结合图1、图2，本发明的一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，包括立体声播放模块、头部传感器模块、处理器单元模块和控制按钮模块；

所述立体声播放模块用于播放立体声音频，模拟不同位置的声源；

所述头部传感器模块用于感知头部运动方向、运动模式和动作时间；

所述处理器单元模块用于加载立体声音频文件和动作文件，比较头部运动方向、运动模式和动作时间与动作文件的指定运动方向、指定运动模式和指定时间是否匹配，发出正确或错误提示音，并进行评分；

所述控制按钮模块用于控制头戴装置启停、歌曲前进和后退。

进一步的，所述头戴装置还包括参数配置及数据上传下载模块，用于进行参数配置和数据读取、写入。

进一步的，所述头部运动方向包括左偏、右偏、前倾和后仰，运动模式包括点头、后仰、顺时针转头和逆时针转头。

进一步的，所述头部传感器模块捕捉到动作的时间和动作文件中的指定时间之差在设定门限范围内，且满足头部运动方向、运动模式与动作文件的指定运动方向、指定运动模式相同，则认为该动作符合动作要求。

进一步的，所述头部传感器模块为三轴陀螺仪。

进一步的，所述头部传感器模块包括三个以上单轴陀螺仪。

进一步的，所述立体声播放模块采用双通道耳机放音模块。

下面结合实施例和附图来详细说明本发明。

实施例

一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，图1是该装置内部模块构成图，该模块包括：

S101：立体声播放模块，用于播放立体声音频。本实施例采用双通道耳机放音模块实现。为了实现更好的环绕立体声效果，可以增加其他声道，放音可以是耳塞或者耳罩。

S102：头部传感器模块，用于感知头部运动方向、运动模式和动作时间。采用三轴陀螺仪、加速度计等传感器件实现，头部运动方向包括左偏、右偏、前倾、后仰，运动模式包括点头、后仰、顺时针转头和逆时针转头。

S103：处理器单元模块，用于音乐文件播放、传感器数据及动作判定，动作与节拍关联性判定，播放正确或错误提示音、评分计算、播放结尾评分。

S104：控制按钮模块。采用与蓝牙耳机相同的控制按钮，包括运行按钮、电源开关按钮、暂停按钮、下一首、上一首按钮等，可根据需要配置转轮。

S105：参数配置与数据输入输出模块，该模块采用有线或无线接口，与智能设备、计算机连接，实现对头戴装置的参数配置、数据读取与写入，比如写入新的播放音乐，修改提示音等。

设装置在出厂前已经内置三首立体声乐曲，采用的乐曲编码形式不限(如MP3等)。当用户按电源开关按钮，装置启动，处理器单元模块在内存中搜索并加载第一首立体声歌曲。处理器单元模块在加载乐曲的同时，在内存区里还可以找到一个后缀为.act的与乐曲同名文件。该文件指明了该首乐曲在哪些播放点上有头部动作以及动作类型。如(1’32”300，right)，代表在1分32秒300ms处，朝右偏头一次。文件名和文件动作格式可根据需要采用其他方式定义。处理器单元模块加载与乐曲同名文件。

处理器单元模块开始播放立体声音频流。该音频流沿图1上201通道送往立体声播放模块播放。

头部传感器模块侦测头部运动，并把运动数据沿图1上202通道送往处理器单元模块判断。

处理器单元模块在判断头部运动方向与节奏后，根据正确与否产生提示音，沿203通道送往立体声播放模块，立体声播放模块叠加在音乐上播放。

音乐播放结束，处理器单元模块根据正确率或连续成功率计算得分。正确率计算得分单纯计算运动正确的百分比作为最后得分。例如一首乐曲头部运动20次，该用户16次正确，4次错误或延迟，则评分为80分。连续成功率计算得分则每正确运动1次得1分，如果连续两次成功则每次成功分值加1(成功1次得2分)，共得4分，如果连续三次成功则每次成功分值再加1(成功1次得3分)，共得9分，依此类推。最后总得分转换成语音文件沿203通道送往S101模块，S101模块播放。

参数配置与数据输入输出模块。该装置通过有线或无线的方式接受智能设备如手机、计算机、平板电脑的配置。用户通过有线如USB，无线如蓝牙更新、添加装置里的音乐，下载用户运动数据、得分，更新运动提示音。

头部运动节拍的频率和节奏根据用户的等级设置。

需要注意的是，运动要适量，过度的颈部运动，长时间的颈部运动可能会导致颈部损伤，在装置上应用清晰的字体强调标明。不建议一首音乐时长超过5分钟。一首音乐播放完后，头戴装置发出语音提示用户休息一段时间。

图2是处理器单元模块播放立体声及评估头部运动效果的流程图，其工作流程为：

T101：用户开机，并选择播放后，处理器单元模块加载立体声音频文件及动作文件后首先进入的状态。处理器单元模块启动计时器，记录当前音乐播放时间。

T102：从头部传感器模块处获取感知头部运动数据，处理器单元模块根据运动数据判断是否有运动，运动方向及运动类型，并记录运动的当前相对音乐开始播放的时刻T_i。

T103：对感知的信息进行判断。如果运动方向与动作文件的指定方向相同&&动作类型相同&&(捕捉到动作的时间T_i和动作文件里的指定时间之差在门限范围内)，则认为该动作符合动作要求，执行T105，否则执行T104。该门限是个可设定参数，不大于1秒，不小于50毫秒。

T104：播放动作不匹配提示音，如“卟”。送S101。该提示音可参考跳舞机动作错误提示音，时长一定要短，例如0.5s，不能影响音乐播放效果；

T105：播放动作匹配提示音，如“叮铃”。送S101。该提示音参考跳舞机动作正确提示音，时长一定要短，例如0.5s，不能影响音乐播放效果；得分增加。如果上一次，上上一次动作也是正确，得分加倍。

T106：当音乐播放结束后，处理器单元模块识别当前得分，转换为音频。送立体声播放模块播放。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，包括立体声播放模块、头部传感器模块、处理器单元模块和控制按钮模块；

所述立体声播放模块用于播放立体声音频，模拟不同位置的声源；

所述头部传感器模块用于感知头部运动方向、运动模式和动作时间；

所述处理器单元模块用于加载立体声音频文件和动作文件，比较头部运动方向、运动模式和动作时间与动作文件的指定运动方向、指定运动模式和指定时间是否匹配，发出正确或错误提示音，并进行评分；

所述控制按钮模块用于控制头戴装置启停、歌曲前进和后退。

2.根据权利要求1所述的利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，所述头戴装置还包括参数配置及数据上传下载模块，用于进行参数配置和数据读取、写入。

3.根据权利要求1所述的利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，所述头部运动方向包括左偏、右偏、前倾和后仰，运动模式包括点头、后仰、顺时针转头和逆时针转头。

4.根据权利要求1或3所述的利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，所述头部传感器模块捕捉到动作的时间和动作文件中的指定时间之差在设定门限范围内，且满足头部运动方向、运动模式与动作文件的指定运动方向、指定运动模式相同，则认为该动作符合要求，发出正确提示音。

5.根据权利要求1所述的利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，所述头部传感器模块为三轴陀螺仪。

6.根据权利要求1所述的利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，所述头部传感器模块包括三个以上单轴陀螺仪。

7.根据权利要求1所述的利用立体声引导和评估头部运动的头戴装置，其特征在于，所述立体声播放模块采用双通道耳机放音模块。