基于虚拟现实的低成本3D声音系统设计与评估

论文摘要

由于当前市场上的头戴式显示器,数据手套,跟踪系统以及性能强大的计算机图形资源比较低廉,应用基于PC的虚拟训练系统变得很有吸引力。然而由于头戴式设备的有限视野,必须提供其他的感觉系统以适应三维空间的变化。其中,3D的声音仿真能够大幅度的提高VR系统的能力。但是,现实的3D仿真非常昂贵,而且计算混响,阻塞和延时效果需要配置具有强大运算能力的系统。因此,在基于PC的训练系统中运用3D声音引导受训者观察在3D空间中发生的事件,必须提供一个低成本的方案,这样就能在更广的范围内得到应用。本文重点阐述了对一个低成本3D声音仿真系统的设计与评测。该方案实验环境的建立是基于常规的立体声耳机和一个可跟踪的头戴式设备,实验中使用不同信号在虚拟训练环境中来定位声音,最后从精度和速度来表述实验结果。研究的目的:一是简单3D声音仿真的实现,并对该仿真系统进行评估,确定其是否能进行精确和可靠声音定位;二是为飞行员虚拟训练选择一个最合适的声音信号。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 虚拟现实综述
• 1.1 虚拟现实的概念和特征
• 1.1.1 什么是虚拟现实
• 1.1.2 虚拟现实技术的特征
• 1.2 虚拟现实的关键技术和研究内容
• 1.2.1 关键技术
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 虚拟现实技术的研究现状
• 1.3.1 发展历程
• 1.3.2 国外的研究现状
• 1.3.3 国内的研究现状
• 1.4 虚拟现实技术的应用与展望
• 1.4.1 应用领域
• 1.4.2 虚拟现实技术的展望
• 第二章 研究背景
• 2.1 三维虚拟声音
• 2.1.1 三维虚拟声音的概念
• 2.1.2 三维虚拟声音的特征
• 2.2 相关研究
• 2.2.1 虚拟训练相关研究
• 2.2.2 传统音频定位理论
• 2.2.3 用HRTF进行虚拟声源定位
• 2.3 系统的研究目的
• 第三章 3D声音系统和实验环境的建立
• 3.1 软件环境
• 3.1.1 OpenAL
• 3.1.2 EAX
• 3.1.3 软件环境的建立
• 3.2 硬件环境的建立
• 3.3 虚拟环境的建立
• 第四章 关键技术和实验结果分析
• 4.1 信号选择
• 4.2 分析和评测的方法
• 4.2.1 数据的分析方法
• 4.2.2 声源位置分组
• 4.3 实验结果和分析
• 4.3.1 扇形区域测试
• 4.3.2 水平偏差测试
• 4.3.3 垂直偏差测试
• 4.3.4 定位时间测试
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录