CN111243020A - 一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法 - Google Patents

一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及音频处理技术领域，尤其是指一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，首先在投影面的背部设置低频扬声器阵列，并对投影面区域进行均分处理，使得均分的每个小区域均对应有一个低频扬声器，接着投影画面进行碰撞检测，检测到的碰撞位置采用三维坐标显示为(X，Y，Z)，再将三维坐标(X，Y，Z)转换为二维坐标(Xnew，Ynew)，坐标(Xnew，Ynew)为碰撞位置在投影面上的位置，再通过查找距离位置坐标(Xnew，Ynew)最接近的小区域，对该小区域对应的低频扬声器进行响声的处理，便可以实现在投影画面的碰撞或者需要发出响声的位置发出响声，更真切的模拟实际空间的发声感受。

Description

一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法
技术领域
本发明涉及音频处理技术领域，尤其是指一种立体投影空间的音 源位置的动态定位方法。
背景技术
现有的投影融合技术中，因立体结构的原因，无法做到具有沉浸 感的环绕音效，音频播放通常采用放置双声道扬声器。但是放置多声 道扬声器也无法匹配如图2所示的“U”型投影结构的空间感，例如 当投影画面中的某处出现碰撞，无法在对应的发生碰撞的位置产生相 应的响声，因而造成用户的体验感下降。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种立体投影空间的音源位置 的动态定位方法，通过检测投影画面发生碰撞的相应位置，再将该碰 撞位置对应到相应的低频扬声器中，控制对应的低频扬声器的响度， 则能够实现在碰撞的位置做出对应的响度处理。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种立体投 影空间的音源位置的动态定位方法，包括以下步骤
A.将立体投影空间的投影画面划分为多个投影面区域，并在每个 投影面区域的后方设置低频扬声器阵列；
B.将每个投影面区域再分别进行均分处理，每个均分的区域对应 低频扬声器阵列的一个低频扬声器；
C.对投影画面进行刚体碰撞检测；
D.检测出画面中出现碰撞时，获取碰撞处的三维位置(X，Y，Z)；
E.将碰撞处的三维位置(X，Y，Z)转换为投影画面的二维坐标 (Xnew，Ynew)，进而得到画面的碰撞处的坐标位置；
F.根据二维坐标(Xnew，Ynew)查询出距离该二维坐标位置最 接近的均分区域；
G.根据查询出的碰撞处的最接近的均分区域，对该均分区域所对 应的低频扬声器做响声处理。
优选的，步骤B中，对每个投影面区域的均分步骤包括
B1.单个投影面区域根据低频扬声器阵列的数量进行均分，设低 频扬声器阵列包括n个低频扬声器，则投影面均分为n个小区域，每个 小区域对应低频扬声器阵列中的一个低频扬声器；
B2.将n个小区域进行编码，第一个投影面的划分号码为M11， M12，...，M1n；第二个投影面的划分号码为M21，M22，...，M2n； 则第i个投影面的划分号码为Mi1，Mi2，...，Min。
优选的，步骤C中，进行刚体碰撞检测的步骤为 C1.将投影画面的运动模型分为多个部位，每个部位添加立体的 包围盒，包围盒将对应的部位包围住；
C2.当两个运动模型发生碰撞时，碰撞部位的包围盒产生重叠， 检测包围盒的重叠位置，重叠位置即为碰撞位置；
C3.记录重叠位置的三维坐标(X，Y，Z)。
优选的，步骤E中，将三维坐标(X，Y，Z)转换为二维坐标(Xnew，Ynew)的步骤为 E1.将三维坐标(X，Y，Z)对应的空间位置绕空间坐标的x轴旋 转Rx度，变换为坐标(X0，Y0，Z0)；
E2.将坐标(X0，Y0，Z0)再绕y轴旋转Ry度，变换为坐标(X1， Y1，Z1)；
E3.将坐标(X1，Y1，Z1)再绕z轴旋转Rz度，获得二维坐标(Xnew， Ynew)。
优选的，步骤E1绕x轴旋转变换获得的坐标(X0，Y0，Z0)，其 中X0＝X，Y0＝Y*cos(Rx)+Z*sin(Rx)，Z0＝Z*cos(Rx)-Y*sin (Rx)；
步骤E2绕y轴旋转变换获得的坐标(X1，Y1，Z1)，其中X1＝X0*cos (Ry)-Z0*sin(Ry)，Y1＝Y0，Z1＝Z0*cos(Ry)+X0*sin(Ry)；
步骤E3绕z轴旋转变换获得的坐标(Xnew，Ynew)，其中 Xnew＝X1*cos(Rz)+Y1*sin(Rz)，Ynew＝Y1*cos(Rz)-X1*sin (Rz)。
优选的，所述低频扬声器的外径为至少210mm，低频频响的范围 为30HZ-4800HZ。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，首 先在投影面的背部设置低频扬声器阵列，并对投影面区域进行均分处 理，使得均分的每个小区域均对应有一个低频扬声器，接着投影画面 进行碰撞检测，检测到的碰撞位置采用三维坐标显示为(X，Y，Z)， 再将三维坐标(X，Y，Z)转换为二维坐标(Xnew，Ynew)，坐标 (Xnew，Ynew)为碰撞位置在投影面上的位置，再通过查找距离位 置坐标(Xnew，Ynew)最接近的小区域，对该小区域对应的低频扬 声器进行响声的处理，便可以实现在投影画面的碰撞或者需要发出响声的位置发出响声，从而提升空间的发声立体感，更真切的模拟实际 空间的发声感受。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的“U”型投影空间的结构示意图。
图3为本发明的投影面划分以及低频扬声器阵列的结构示意图。
图4为本发明的投影面均分以及编码的结构示意图。
图5为本发明中的刚体碰撞检测的包围盒的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发 明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下 结合附图对本发明进行详细的描述。
本实施例提供的一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法， 如图1，包括以下步骤：
A.将立体投影空间的投影画面划分为多个投影面区域，并在每个 投影面区域的后方设置低频扬声器阵列；
B.将每个投影面区域再分别进行均分处理，每个均分的区域对应 低频扬声器阵列的一个低频扬声器；
C.对投影画面进行刚体碰撞检测；
D.检测出画面中出现碰撞时，获取碰撞处的三维位置(X，Y，Z)；
E.将碰撞处的三维位置(X，Y，Z)转换为投影画面的二维坐标 (Xnew，Ynew)，进而得到画面的碰撞处的坐标位置；
F.根据二维坐标(Xnew，Ynew)查询出距离该二维坐标位置最 接近的均分区域；
G.根据查询出的碰撞处的最接近的均分区域，对该均分区域所对 应的低频扬声器做响声处理。
其中，步骤B中，需要对每个投影面区域均分后的小区域进行编 码，其步骤包括：
B1.单个投影面区域根据低频扬声器阵列的数量进行均分，设低 频扬声器阵列包括n个低频扬声器，则投影面均分为n个小区域，每 个小区域对应低频扬声器阵列中的一个低频扬声器；
B2.将n个小区域进行编码，第一个投影面的划分号码为M11， M12，...，M1n；第二个投影面的划分号码为M21，M22，...，M2n； 则第i个投影面的划分号码为Mi1，Mi2，...，Min。
步骤E中，将三维坐标(X，Y，Z)转换为二维坐标(Xnew， Ynew)的步骤为：
具体地，首先在投影面的背部设置低频扬声器阵列，例如设置 3*3的阵列，如图2和图3，在“U”型的投影空间，将投影空间划 分为三个区域，分别为投影面1、投影面2和投影面3，每个投影面 的后方均放置有低频扬声器阵列；
对投影面区域进行均分处理，并对每个均分的小区域编码，如图 4，将投影面1、投影面2和投影面3三个投影面都均分为与低频扬 声器阵列对应的3*3的阵列区域，均分的每个小区域均对应有一个低 频扬声器，将投影面1的均分小区域按照M11，M12，...，M1n进行编码，投影面2的均分小区域按照M21，M22，...，M2n进行编码， 投影面3的均分小区域按照M31，M32，...，M3n进行编码，其中n＝9， 每个区域都有对应的编码以及对应的低频扬声器，便于后续的区域查 询确定；
接着投影画面进行碰撞检测，碰撞检测的步骤为：
C1.将投影画面的运动模型分为多个部位，每个部位添加立体的 包围盒，包围盒将对应的部位包围住；
C2.当两个运动模型发生碰撞时，碰撞部位的包围盒产生重叠， 检测包围盒的重叠位置，重叠位置即为碰撞位置；
C3.记录重叠位置的三维坐标(X，Y，Z)。
如图5，投影的画面中将两个运动物体用虚拟的立体包围盒包围 住，不同的包围盒若产生重叠，则说明两个物体发生碰撞，碰撞出需 要有响声，记录碰撞处的坐标(X，Y，Z)。
检测到的碰撞位置采用三维坐标显示为(X，Y，Z)，再将三维 坐标(X，Y，Z)转换为二维坐标(Xnew，Ynew)，坐标(Xnew， Ynew)为碰撞位置在投影面上的位置。变幻的过程为，首先将原始 坐标点(X，Y，Z)绕x轴旋转Rx度，变换为坐标(X0，Y0，Z0)； 接着将变换的坐标点(X0，Y0，Z0)绕y轴旋转Ry度，变换为(X1，Y1，Z1)，最后将坐标点(X1，Y1，Z1)绕z轴旋转Rz度，获得 位于投影面上的二维坐标(Xnew，Ynew)，从而确定碰撞位于投影 面的位置，再通过查找距离位置坐标(Xnew，Ynew)最接近的小区 域，对该小区域对应的低频扬声器进行响声的处理，便可以实现在投 影画面的碰撞或者需要发出响声的位置发出响声，从而提升空间的发 声立体感，更真切的模拟实际空间的发声感受。
本实施例提供的低频扬声器阵列不限于3*3，可以根据需要进行 调整，低频扬声器优先采用外径为210mm的尺寸，使得低频频响的 范围为30HZ-4800HZ，满足日常响度需求；对于投影面1、投影面2 以及投影面3的编码以及均分的编码都没有限制。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形 式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定 本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围 内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等 效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明 技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将立体投影空间的投影画面划分为多个投影面区域，并在每个投影面区域的后方设置低频扬声器阵列；
B.将每个投影面区域再分别进行均分处理，每个均分的区域对应低频扬声器阵列的一个低频扬声器；
C.对投影画面进行刚体碰撞检测；
D.检测出画面中出现碰撞时，获取碰撞位置的三维位置(X，Y，Z)；
E.将碰撞处的三维位置(X，Y，Z)转换为投影画面的二维坐标(Xnew，Ynew)，进而得到画面的碰撞处的坐标位置；
F.根据二维坐标(Xnew，Ynew)查询出距离该二维坐标位置最接近的均分区域；
G.根据查询出的碰撞处的最接近的均分区域，对该均分区域所对应的低频扬声器做响声处理。
2.根据权利要求1所述一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，其特征在于：步骤B中，对每个投影面区域的均分步骤包括：
B1.单个投影面区域根据低频扬声器阵列的数量进行均分，设低频扬声器阵列包括n个低频扬声器，则投影面均分为n个小区域，每个小区域对应低频扬声器阵列中的一个低频扬声器；
B2.将n个小区域进行编码，第一个投影面的划分号码为M11，M12，...，M1n；第二个投影面的划分号码为M21，M22，...，M2n；则第i个投影面的划分号码为Mi1，Mi2，...，Min。
3.根据权利要求1所述一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，其特征在于：步骤C中，进行刚体碰撞检测的步骤为：
C1.将投影画面的运动模型分为多个部位，每个部位添加立体的包围盒，包围盒将对应的部位包围住；
C2.当两个运动模型发生碰撞时，碰撞部位的包围盒产生重叠，检测包围盒的重叠位置，重叠位置即为碰撞位置；
C3.记录重叠位置的三维坐标(X，Y，Z)。
4.根据权利要求1所述一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，其特征在于：步骤E中，将三维坐标(X，Y，Z)转换为二维坐标(Xnew，Ynew)的步骤为：
E1.将三维坐标(X，Y，Z)对应的空间位置绕空间坐标的x轴旋转Rx度，变换为坐标(X0，Y0，Z0)；
E2.将坐标(X0，Y0，Z0)再绕y轴旋转Ry度，变换为坐标(X1，Y1，Z1)；
E3.将坐标(X1，Y1，Z1)再绕z轴旋转Rz度，获得二维坐标(Xnew，Ynew)。
5.根据权利要求4所述一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，其特征在于：步骤E1绕x轴旋转变换获得的坐标(X0，Y0，Z0)，其中X0＝X，Y0＝Y*cos(Rx)+Z*sin(Rx)，Z0＝Z*cos(Rx)-Y*sin(Rx)；
步骤E2绕y轴旋转变换获得的坐标(X1，Y1，Z1)，其中X1＝X0*cos(Ry)-Z0*sin(Ry)，Y1＝Y0，Z1＝Z0*cos(Ry)+X0*sin(Ry)；
步骤E3绕z轴旋转变换获得的坐标(Xnew，Ynew)，其中Xnew＝X1*cos(Rz)+Y1*sin(Rz)，Ynew＝Y1*cos(Rz)-X1*sin(Rz)。
6.根据权利要求1所述一种立体投影空间的音源位置的动态定位方法，其特征在于：所述低频扬声器的外径为至少210mm，低频频响的范围为30HZ-4800HZ。
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