CN1706221A - 用于借助放音设备来模拟运动的方法以及用于该方法的放音装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于模拟在预定方向上相对于放音设备附近的基准点(P)的运动的方法，具有以下步骤：a)设置用于生成至少两个虚拟声源的放音设备，b)利用控制单元来控制该放音设备，该控制单元被构造用于重复地使至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)彼此相继地从预定的起点(SP)出发运动至预定的终点(EP)为止并从该终点出发跳跃式地返回到起点(SP)，其中至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的运动方向(B)与要模拟的运动的方向重合，以及涉及一种用于执行该方法的放音装置。

Description

用于借助放音设备来模拟运动的方法以及用于该方法的放音装置
本发明涉及一种用于模拟在预定方向上相对于放音设备附近的基准点的运动的方法，以及涉及一种用于执行这种方法的放音装置。
在现有技术中声源的运动演示在原则上是公知的。在此，通过以下方式来模拟在放音设备附近的人员的空间运动，即由放音设备所生成的声源相对于该人员在预定的运动方向上移动。
在此，简单的实例是借助放音设备将声源从第一扬声器向第二扬声器移动，该第二扬声器位于离第一扬声器一定距离处。
在现有技术中，所谓的“虚拟声源”的实现对于与此相关的技术领域的专业人员来说却也是公知的。通过适当地叠加声信号来实现虚拟声源，使得感觉到这些信号的人员产生所感觉到的声信号来自他周围的某个空间点的印象。与此有关地，请参阅J.Blauert等著的专业文献“An Interactive Virtual-Environment Generator forPsychoacoustic Research，I：Architecture andImplementation”(ACUSTICA/Acta Acustica 86，2000年，第94-102页)。在那里可找到实现虚拟声源的详细说明.也应该提及P.Mackensen等著的专业文献“Binaura1 Room Scanning-A new Toolfor Acoustic and Psychoacoustic Research”(发表在DAGA 1999(德国声学学会年会)的会议文献册中)，在该专业文献中提及了虚拟声源的运动。
但是借助虚拟声源来模拟运动的方法具有以下缺点，即该声源例如必须在圆形轨迹上运动，以便连续地显示在某个方向上的运动。在声源直线运动时该声源离人员越来越远，使得在某个时刻不再能够为该人员带来运动的显示。
从此出发，本发明所基于的任务在于，借助放音设备来模拟在预定方向上的运动，其中所生成的声源应不仅模拟运动，而且保持基本上空间固定。
该任务通过一种用于模拟在预定方向上相对于放音设备附近的基准点的运动的方法来解决，该方法具有以下步骤：
a)设置用于生成至少两个虚拟声源的放音设备，
b)利用控制单元来控制该放音设备，该控制单元被构造用于重复地使至少两个虚拟声源彼此相继地从预定的起点出发运动至预定的终点为止并从该终点出发跳跃式地返回到起点，其中至少两个虚拟声源的运动方向与要模拟的运动的方向重合。
所建议的方法具有以下作用，即位于基准点上的人员将至少两个虚拟声源感觉为一个唯一的声源，该声源基本上是位置固定的，但是模拟从起点到终点的运动。
优选地在步骤b)中如此来实现控制，使得导致至少两个虚拟声源的运动基本上垂直于在基准点和至少两个虚拟声源运动的起点与终点之间的中点之间的连接线。以此方式，在应借助放音设备向人员说明确定的运动方向的情况下，可以确保特别清楚地感觉运动。
如果例如采用本方法以便向人员说明相对于其头部的方向“左”或“右”，则可以以所述的方式执行本方法，其中在该情况下借助控制单元使至少两个虚拟声源要么从右向左运动并且跳跃式地重新返回、要么从左向右运动并且跳跃式地重新返回。在此，在至少两个虚拟声源运动的起点和终点之间的中点大约位于人员视野的中心。
但是替代地也可以借助本方法来模拟运动，这些运动与在基准点和起点与终点之间的中点之间的连接线成斜角地进行。如果例如结合汽车的导航系统来使用本方法，起点和终点之间的路径则对应于由导航系统所预定的方向。依赖于汽车各自当前的逗留地，可以如此来匹配至少两个虚拟声源的运动路径，使得总是用声学方式说明汽车应选择的行驶方向。
然而，方向“右”或“左”的显示预计将是本方法结合诸如导航系统的涉及地点的业务的主要应用情况。
在一种优选的实施形式中，如此来实现步骤b)中的控制，使得针对每个虚拟声源导致从起点出发直至中点声强增大，而从中点到终点声强减小。该措施有助于，感觉到放音设备的人员获得仅存在一个唯一的、基本上位置固定的声源的印象。声强尤其可以以保持不变的速率增大直至中点为止，而以相同的速率从该中点开始减小直至终点为止。
为了模拟相同的运动，优选的是在步骤b)中至少两个虚拟声源的运动速度保持不变。
为了改进对放音设备的感觉特性，应优选地采用至少四个虚拟声源，这些声源是像借助以前提及的至少两个虚拟声源所阐述的那样来控制的。
上述任务同样通过具有放音设备和控制单元的放音装置来解决，该放音设备用于模拟在预定方向上相对于放音设备附近的基准点的运动，以及用于生成至少两个虚拟声源，而该控制单元被构造用于重复地使至少两个虚拟声源彼此相继地从预定的起点出发运动至预定的终点为止，并从该终点出发跳跃式地返回到起点，其中至少两个虚拟声源的运动方向与要模拟的运动的方向重合。
在上面已经借助所建议的方法阐述了这种放音装置的功能。在权利要求7至9中可找到该放音装置的优选的实施形式。
以下参考唯一的附图更详细地阐述本发明的实施例。唯一的附图展示了相对于在声源附近的人员的、多个虚拟声源的布置的时间序列，用于说明一种用于模拟人员的运动的方法。
鉴于该附图应该指明，所示的虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D、即四个虚拟声源和人员之间的距离不必是与实际的距离可比较的，该人员通过一个作为其头部的常规俯视图的椭圆来示出。如附图所示意的那样，在某些应用情况下该距离是很小的，然而虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D与人员P的距离也可以很大。
在所示出的实施例中展示了不仅在时刻T＝0s、而且在T＝2s、T＝4s和T＝6s的其它时刻的四个虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D。以此方式说明各个虚拟声源VS A、VS B、VS C、VS D相对于人员的相对运动作为时间的函数如何进行的。
在时刻T＝0s，虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D以起始队形(Anfangsformation)存在，其中它们位于一条共同的线上，在本实施例中位于一条直线上。在时刻T＝2s，所有的虚拟声源已以同一速度向左运动了一个间隔，其中该运动延续到时刻T＝4s为止。
在时刻T＝6s，赶前的虚拟声源VS A被跳跃式地放到虚拟声源VS D之后，使得从现在起虚拟声源VS B是赶前的声源，而虚拟声源VS A则是紧追的声源。
因此对于所有的虚拟声源VS A、VS B、VS C、VS D来说在附图中总体上产生从右向左的运动。一旦首先布置在虚拟声源VS A之后的虚拟声源VS B随着时间的推移已到达虚拟声源VS A的原先的位置(T＝0s)，就实现虚拟声源VS A到虚拟声源VS A、VS B、VS C、VS D的队伍末端上的跳跃式运动。
每个虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D要经过的路径是等同的，该路径为人员P模拟在附图中箭头B方向上的运动。该路径通过起点和终点来定义。将空间中这样的点定义为起点，即当虚拟声源VSA、VSB、VSC、VSD中的每一个已到达路径的终点时，则将它跳跃式地回送到该点上。当将虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D中的一个跳跃式地回送到起点SP时，它的声强优选是0，使得通过虚拟声源VSA、VSB、VSC、VSD的回送对人员P的声学感觉不施加任何影响。在恶化的实施形式中，也可以改变要经过的路径的起点SP和终点EP。
虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D经过的路径的中点MP大约位于人员P的视野的水平中轴的方向上。所经过的路径大约垂直于在路径的中点和定义基准点的人员P之间的连接线V而伸展。
由(未示出的)控制单元来控制虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D的运动，该控制单元与(未示出的)放音设备相连接，该放音设备可以例如是耳机或扬声器装置。
放音设备和控制单元共同形成适合于执行本方法的放音装置。在该控制单元中附加跟踪，虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D中的每一个在某个时刻具有哪种位置。控制单元根据相应的位置来确定由有关的虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D发出的声信号的强度。从附图右侧的起点SP出发到上述的中点MP为止强度增大，在此之后至终点EP为止强度减小。用相同的恒定的速率来实现声强的增大和减小。这种行动方式具有以下优点，即人员P将由四个相继布置的虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D产生的声源装置感觉为唯一的声源，该声源是位置固定的，但是模拟从右向左的运动。尤其当虚拟声源的强度已达到其最小值时，实现位于左边缘上的虚拟声源的跳跃式移动。
例如可以将白噪声(MLS信号)用作应由虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D发出的音频信号。原则上取决于，所发出的音频信号具有允许定位声信号的带宽。替代地，虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D也可以呈现出语音信号或所谓的听觉图标(Hoer-Ikon)，这些语音信号或听觉图标是天然或合成地生成的声信号，给这些声信号分配了一种功能，并且由人员P尽可能直观地将这些声信号与该功能联系起来。重要的是，所有的虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D必要时以变化的强度来发出相同的音频信号。
以下将阐述上述方法和所属放音装置的几个应用实例：
应用实例1
人员采用安装在汽车中的导航系统。如果该导航系统借助语音输出来建议该人员例如在500米之后向左拐弯，则如此来播放语音输出，使得四个虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D朝所希望的方向运动，在本情况下向左运动。
应用实例2
人员借助移动电话来使用涉及地点的业务。在此，他采用立体声耳机。涉及地点的业务向该人员指出，他必须向上移动，以便找到商店内的所寻找的部门。在此情况下，借助控制单元如此来移动四个虚拟声源，使得模拟向上的运动。于是在此播放的音频信号、例如“请您移向更高一层楼”形成虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D的输出信号。
该人员借助虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D的运动直观地认识到，他必须借助例如自动扶梯驶向更高一层楼。
应用实例3
移动电话可以具有在空间上虚拟地呈现用户菜单的可能性。使用该移动电话的人员在此在视觉上获得以下印象，即较低嵌套的菜单项与最高的菜单层相比位于更远处。因此人员具有获得这样一种印象的可能性，即什么东西例如隐匿在最高层的菜单项后面，并且可以通过菜单的这种虚拟的空间显示直觉地移动。
为了在这种三维的用户菜单中直观地形成导航，可以采用所谓的三维音频图标。借助这些图标，可以将用户的运动转换成虚拟声源VSA、VS B、VS C和VS D的运动，并可以使用户的运动对于用户来说可听到。以此方式，他在用户菜单的三维虚拟空间显示中更好地找到路径。
应用实例4
在移动电话上实现的游戏的情况下，应为人员激发以下印象，即他移动穿过虚拟世界。在此，人员的运动速度应该变化。仅借助人员例如通过移动电话的显示区所获得的视觉印象来说明运动速度的变化是很困难的。
上述方法的并行执行在此支持通过以下方式来说明运动，即所呈现的噪声背景一方面在空间中保持位置固定，另一方面人员却感觉到一种虚假的运动。以此方式可以为人员例如“模拟”不同运动速度的印象。
在该实施例中，起点SP和终点EP的空间位置在时间上不是固定的，而是依赖于时间。这意味着，在当前情况下虚拟声源VS A、VS B、VS C、VS D与人员的距离变大。
在其它的应用实例中也可能合宜的是，虚拟声源VS A、VS B、VSC、VS D经过的路径随时间变化，其中虚拟声源VS A、VS B、VS C和VS D中的每一个却仍旧沿着该路径运动，并且尤其执行回跳运动。

Claims (9)

1.用于模拟在预定方向上相对于放音设备附近的基准点(P)的运动的方法，具有以下步骤：
a)设置用于生成至少两个虚拟声源的放音设备，
b)利用控制单元来控制所述放音设备，所述控制单元被构造用于重复地使所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)彼此相继地从预定的起点(SP)出发运动至预定的终点(EP)为止，并从所述终点出发跳跃式地返回到所述起点(SP)，其中所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的运动方向(B)与要模拟的运动的方向重合。
2.按权利要求1的方法，其中，在步骤b)中如此来实现所述控制，使得导致所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的运动基本上垂直于在所述基准点(P)和所述至少两个虚拟声源(VS A，VSB，VS C，VS D)运动的起点(SP)和终点(EP)之间的中点(MP)之间的连接线(V)。
3.按权利要求2的方法，其中，在所述步骤b)中如此来实现所述控制，使得针对每个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)导致从所述起点(SP)出发直至所述中点(MP)为止声强增大，而从所述中点(MP)到所述终点(EP)所述声强减小。
4.按权利要求1至3之一的方法，其中，在步骤b)中所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的运动速度保持不变。
5.按权利要求1至4之一的方法，其中，采用至少四个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)。
6.具有放音设备和控制单元的放音装置，所述放音设备用于模拟在预定方向上相对于放音设备附近的基准点(P)的运动，并用于生成至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)，所述控制单元被构造用于重复地使所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)彼此相继地从预定的起点(SP)出发运动至预定的终点(EP)为止，并从所述终点出发跳跃式地返回到所述起点(SP)，其中所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的运动方向(B)与要模拟的运动的方向重合。
7.按权利要求6的放音装置，其中，所述控制单元具有一个位置检测设备，用于检测所述虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的位置，并且每个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的强度控制依赖于其在所述起点(SP)和终点(EP)之间的位置来构成。
8.按权利要求6和7之一的方法，其中，如此构造所述控制单元，使得它导致所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)的运动基本上垂直于在所述基准点(P)和所述至少两个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)运动的起点(SP)和终点(EP)之间的中点(MP)之间的连接线(V)。
9.按权利要求8的方法，其中，如此构造所述控制单元，使得它针对每个虚拟声源(VS A，VS B，VS C，VS D)导致从所述起点(SP)出发直至所述中点(MP)为止声强增大，而从所述中点(MP)到所述终点(EP)所述声强减小。
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