[发明专利]基于视听交互的虚拟声重放校正装置及方法

权利要求书

1.基于视听交互的虚拟声重放校正装置，其特征是，包括：

上位机控制模块，用于合成不同空间方位虚拟声信号、控制虚拟声信号按一定顺序和次数向声音信号播放模块及视觉信号播放模块的发送，以及分析比较倾听者的反馈信息以判断校正是否符合预期；

听觉信号播放模块，用于根据上位机控制模块的控制信号播放合成的相应空间方位的虚拟声的音频信号；

视觉信号播放模块，用于根据上位机控制模块的控制信号可视化显示虚拟声的方位信息；

反馈模块，用于将倾听者对虚拟声空间方位的判断结果反馈至上位机控制模块进行存贮。

2.根据权利要求1所述的基于视听交互的虚拟声重放校正装置，其特征是，所述上位机控制模块包括：

虚拟声合成模块，用于通过头相关传输函数HRTF和单通路声源信号的时间域卷积合成不同空间方位的双耳虚拟声信号； 

输出控制模块，用于控制虚拟声的音频信号和方位可视化信号的播放顺序、播放次数；

评估分析模块，用于将倾听者对虚拟声空间方位的判断进行统计分析，并与虚拟声空间方位理论值进行比较，评估校正效果，形成评估报告。

3.根据权利要求1所述的基于视听交互的虚拟声重放校正装置，其特征是，

所述听觉信号播放模块包括耳机和具有USB接口的外置声卡，所述外置声卡接收上位机控制模块发来的合成虚拟声信号和控制信号，进行D/A转换后，通过耳机按预定播放次数播放给倾听者。

4.根据权利要求1所述的基于视听交互的虚拟声重放校正装置，其特征是，所述视觉信号播放模块包括具有串行通信接口UART和通用接口GPIO单片机及若干表示虚拟声方位的LED灯，所述单片机通过串行通信接口UART接收上位机控制模块发来的包含虚拟声方位信息的指令，解码后通过通用接口GPIO控制相应空间方位的LED灯。

5.根据权利要求4所述的基于视听交互的虚拟声重放校正装置，其特征是，所述单片机型号为AT89S52C。

6.采用权利要求1至4所述的装置进行虚拟声重放校正方法，其特征在于，包括步骤：

步骤 1. 选取训练空间方位的HRTF，将其和选定的单通路声源信号进行卷积，得到合成的13个空间方位的虚拟声信号，所述13个空间方位取水平面θ = 0°～ 180°之间均匀间隔15°的13个空间方位，单通路声源信号选取200毫秒长的白噪声；

步骤2. 设定训练流程，由上位机控制模块设定耳机播放虚拟声信号和LED灯开闭的顺序以及虚拟声重复播放的次数；

步骤3. 耳机按设定次数重复播放合成的某一空间方位的虚拟声信号，同时，表示该虚拟声信号相应空间方位的LED灯在单片机的控制下保持点亮，倾听者反复接受视、听信号的刺激，进行视听交互训练，实现对倾听者的训练，校准因采用通用HRTF数据而导致的空间定位误差；

步骤4. 关闭LED灯，播放虚拟声信号，将倾听者对虚拟声信号空间方位的判断结果反馈至上位机控制模块，上位机控制模块分析比较倾听者感知的虚拟声方位角与理论的虚拟声方位角；若相差在误差范围内，则执行步骤5，否则返回步骤3；

步骤5. 根据待测虚拟声应用场景选取定位所需空间方位的HRTF，将其和选定的单通路声源信号进行卷积，得到合成的37个空间方位的双耳虚拟声信号，所述37个空间方位选取水平面θ = 0°～ 180°之间均匀间隔5°的37个空间方位，包括上述13个训练方位；

步骤6. 关闭所有LED灯，耳机随机播放合成的各个空间方位的虚拟声信号，倾听者进行虚拟声空间方位的判断，即指出其感知的声像方位角θ '经反馈模块输送至上位机控制模块进行存贮；

步骤7.上位机控制模块分析比较倾听者感知的虚拟声方位值θ '与理论的虚拟声方位角θ；若误差在待测虚拟声应用场景的定位准确性要求范围内，则结束校正，否则返回步骤3。