Audio-only教育游戏中虚拟声定位的研究

发布时间：2017-09-15 19:34

  本文关键词：Audio-only教育游戏中虚拟声定位的研究

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【摘要】：随着计算机技术的发展,教育游戏在教学过程中正逐渐发挥其积极作用,它能高度激发学生的学习动机,提高学生的学习兴趣,但是,目前的教育游戏几乎都是基于视觉的游戏,这样就把视障群体排除在外。为了使视障人群也能享受教育游戏带来的乐趣,一些研究小组开发出完全基于听觉的audio-only教育游戏,但相关技术还未发展成熟,游戏本身也未被大众广泛认知。Audio-only游戏中最为关键的就是虚拟声源的准确定位与导航,游戏中的所有操作都需依赖于声音的正确导航,因此本文的研究重点就在于虚拟声源的定位理论及其在audio-only游戏中的实现方法和定位效果。 本文的内容主要包括： 1.探讨了人耳声源定位的相关理论,包括：ITD、TLD、耳廓效应等对人耳定位的影响、HRTF(头相关传输函数)在人耳定位中的重要作用等。 2.介绍了audio-only游戏中虚拟环境的创设,包括创设过程中最关键的数据发声技术和交互技术,详细阐述了数据发声和交互过程的设计方法与相关设置。 3.针对虚拟声重发的声像畸变问题,分析了HRTF的个性化匹配所采用的若干种方法,测试并比较各方法对听觉定位的改善效果。 4.针对HRTF数据储存量大导致计算复杂度高从而影响游戏实时性的问题,分析了PCA方法的压缩及重建效果,并在PCA压缩的基础上,探讨了基于K-means方法的方位角压缩及其线性内插后的还原效果。 5.实现了基于Matlab平台的虚拟静态场景的多声源耳机重发与定位,并测试虚拟声源定位的效果。
【关键词】：audio-only教育游戏 虚拟声源定位 数据发声技术 PCA压缩与重建 K-means聚类 个性化HRTF 虚拟声耳机重发
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN912.3;G434
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 虚拟听觉在游戏中的应用现状9-11
• 1.2.2 听觉定位的研究现状11-12
• 1.3 本文的内容组织12-13
• 第2章 虚拟声源定位与头相关传输函数13-23
• 2.1 人耳定位的听觉特性13-15
• 2.1.1 人耳的听觉特性13-14
• 2.1.2 听觉定位能力14-15
• 2.1.3 外耳和头部对声波的影响15
• 2.2 声源定位理论15-18
• 2.2.1 听觉定位机理15-17
• 2.2.1.1 时间差定位16
• 2.2.1.2 声级差定位16-17
• 2.2.1.3 时间差和声级差共同作用17
• 2.2.2 声源距离定位17-18
• 2.3 头相关传输函数及其特征18-23
• 2.3.1 现有HRTF数据18-20
• 2.3.2 HRTF的个体差异性20-23
• 第3章 Audio-only游戏中的声源定位23-33
• 3.1 Audio-only游戏中的虚拟声创设23-28
• 3.1.1 虚拟声创设的概述23-24
• 3.1.2 虚拟声创设的技术手段24-28
• 3.1.2.1 数据发声技术24-27
• 3.1.2.2 交互技术27-28
• 3.2 Audio-only游戏中的虚拟声重发28-33
• 3.2.1 虚拟声的扬声器重放30-32
• 3.2.2 虚拟声的耳机重放32-33
• 第4章 HRTF数据处理与定位效果33-51
• 4.1 HRTF的个性化匹配33-39
• 4.1.1 个性化匹配的常用方法33-35
• 4.1.2 个性化HRTF的定位效果35-39
• 4.2 HRTF数据的压缩与重建39-46
• 4.2.1 主分量分析方法的原理40-41
• 4.2.2 主分量分析方法的压缩与重建结果分析41-43
• 4.2.3 方位角的压缩与插值还原43-46
• 4.2.3.1 基于K-means方法的方位角压缩43-45
• 4.2.3.2 线性内插法还原全方位角的HRTF45-46
• 4.3 静态虚拟场景的声源定位效果46-51
• 第5章 总结51-52
• 参考文献52-55
• 在读期间发表的学术论文及研究成果55-56
• 致谢56

【引证文献】

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1 李轲;增强现实音频游戏设计与游戏体验研究[D];华中师范大学;2012年

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本文编号：858475