【正文】 ..................... 27 3D 聲音渲染原理 ................................................................................................... 27 光線追蹤算法 ........................................................................................................ 28 房間沖擊響應(yīng)計(jì)算 ................................................................................................ 33 HRTF 數(shù)據(jù)庫(kù)介紹 ....................................................................................... 33 上 海 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 2 房間沖擊響應(yīng)計(jì)算方法 .............................................................................. 35 軟件實(shí)現(xiàn) ................................................................................................................ 38 系統(tǒng)構(gòu)架 ..................................................................................................... 38 多線程聲音卷積播放 ................................................................................. 39 第四章 整體系統(tǒng)與效果 ..................................................................................................... 43 整體系統(tǒng) ................................................................................................................ 43 效果說(shuō)明 ................................................................................................................ 44 英文文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 46 英文文獻(xiàn)中文翻譯 ............................................................................................................... 51 總結(jié) ....................................................................................................................................... 55 致謝 ....................................................................................................................................... 56 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 57 附錄 ....................................................................................................................................... 59 頭部跟蹤核心代碼 ....................................................................................................... 59 ...................................................................................................................... 59 3D 聲音渲染核心代碼 ................................................................................................. 61 .................................................................................................................. 61 ...................................................................................................................... 61 ......................................................................................................... 62 ................................................................................................................ 63 有關(guān)圖紙 ............................................................................................................................... 68 頭部跟蹤系統(tǒng)原理圖 ................................................................................................... 68 上 海 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 3 摘要 虛擬聽(tīng)覺(jué)技術(shù)是繼視頻技術(shù)之后又一重要的人機(jī)接口。虛擬聽(tīng)覺(jué)技術(shù)就是在虛擬環(huán)境中加入與 場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的三維虛擬聲音，使收聽(tīng)者在虛擬環(huán)境中收聽(tīng)到的聲信號(hào)逼近在真實(shí)環(huán)境聲場(chǎng)中收聽(tīng)到的聲信號(hào)，從而增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的逼真度和沉浸感。使用了頭部跟蹤可以大大提高虛擬聲源位置的精度。其實(shí)現(xiàn)主要有基于光學(xué)和基于捷聯(lián)慣導(dǎo)算法兩種方式。在水平面上，人類對(duì)聲音角度 感知的最小值是 1176。使用加速度傳感器可以檢測(cè)到重力的方向，有了重力的方向，我們就可以用之計(jì)算出 Roll 和 Pitch 信息；使用地磁傳感器可以檢測(cè)出地磁場(chǎng)的方向，使用地磁信息，我們可以計(jì)算出 Yaw 方向的數(shù)值。 且有。 偽代碼： angle = (K)*(angle + gyro * dt) + (1K)*(x_acc)。的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致該軸同其他軸重合，此時(shí)旋轉(zhuǎn)被重合的軸 無(wú)法產(chǎn)生 任何效果，這就是 萬(wàn)向鎖 (Gimbal Lock)。他不能做到三維空間的例子，但四維則造出四元數(shù)。 當(dāng)用一個(gè)四元數(shù)乘以一個(gè)向量時(shí)，實(shí)際上就是讓該向量圍繞著這個(gè)四元數(shù)所描述的旋轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)四元數(shù)所描述的角度而得到的向量。 與重力一樣，我們也需要計(jì)算地磁場(chǎng)的參考方向，并且依據(jù)地磁的方向來(lái)更新 Yaw 方向的四元數(shù)。 上述偽代碼中的 gx,gy,gz 即是陀螺儀的三軸的數(shù)值，與上面的 E 相融合以后，就可以使用在四元數(shù)微分方程里來(lái)更新四元數(shù)了。估算的斜率是k1,k2,k3,k4 斜率的加權(quán)平均，中點(diǎn)的斜率有更大的權(quán)值： 上例中使用的是四階方法，考慮到單片機(jī)的處理速度，我們使用的是 1 階龍格庫(kù)塔法。同時(shí)資料豐富，愛(ài)好者眾多。500、 177。產(chǎn)品傳輸可透過(guò)最高至 400kHz 的 I2C 或最高達(dá) 20MHz 的 SPI。 上 海 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 20 HMC5883L 用 Honeywell 各向異性磁阻 (AMR)技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是其他磁傳感器技術(shù)所無(wú)法企及?？蛇x PIO 控制 4:9600。C:1382400 所以本系統(tǒng)中需要執(zhí)行 ”AT+BAUD8”，如果設(shè)置正常， HC06 會(huì)返回 ”O(jiān)K115200”，此后， HC06 的串口波特率已經(jīng)改為 115200，所以， PC 上的波特率也需要做響應(yīng)的修改。制版選擇在深圳的 PCB 工廠，他們提供高質(zhì)量快速的小批量 PCB 打樣業(yè)務(wù)。 BOOT1=0 BOOT0=1 從系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)，這種模式啟動(dòng)的程序功能由廠家設(shè)置。 代碼結(jié)構(gòu)： \SRC\algorithm\： IMU 算法 \SRC\algorithm\(.h)：慣性導(dǎo)航姿態(tài)檢測(cè)實(shí)現(xiàn) \SRC\driver\：驅(qū)動(dòng)程序 \SRC\driver\(h)：基于 system tick 的延遲 上 海 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 24 \SRC\driver\(h)： hmc5883l 地磁傳感器讀取 \SRC\driver\(h)： GPIO 模擬 i2c 驅(qū)動(dòng) \SRC\driver\(h)： mpu6050 讀取 \SRC\driver\(h)： 32 位高精度計(jì)時(shí)器，用于算法時(shí)間差計(jì)算 \SRC\driver\(h)：串口通信 \SRC\：主程序 軟件部分總體的框架是： While(1) { 讀取 MPU6050 讀取 HMC5883L 姿態(tài)計(jì)算 IMU_getYawPitchRoll 藍(lán)牙串口發(fā)送幀頭標(biāo)記位 藍(lán)牙串口發(fā)送加計(jì)數(shù)值 ax ay az 藍(lán)牙串口發(fā)送陀螺儀數(shù)值 gx gy gz 藍(lán)牙串口發(fā)送地磁計(jì)數(shù)值 mx my mz 藍(lán)牙串口發(fā)送解算的姿態(tài) yaw pitch roll } 其中最核心的是姿態(tài)解算部分 void IMU_getYawPitchRoll(int16_t * angles,int16_t *data)， *angles 是指向解算結(jié)果的指針 (angles[0]是 yaw, angles[1]是 pitch, angles[2]是 roll)，*data 是指向傳感器數(shù)據(jù)的指針 ({data[0], data[1],data[2]}是 3 軸加計(jì)數(shù)值 , {data[3], data[4],data[5]}是 3 軸陀螺儀數(shù)值 , {data[6], data[7],data[8]}是 3 軸地磁計(jì)數(shù)值 )。 mz = mz * norm。 wz = 2*bx*(q0q2 + q1q3) + 2*bz*( q1q1 q2q2)。 eyInt = eyInt + ey*Ki * halfT。 iq3 = (q0*gz + q1*gy q2*gx)*halfT。 q2 = q2 * norm。 圖 215 AHRS Viewer 截圖 AHRS Viewer (Attitude Heading Reference System, 航向姿態(tài)參考系統(tǒng) ) 中的 3D View中會(huì)顯示頭部的實(shí)時(shí)姿態(tài)，三個(gè)進(jìn)度條也會(huì)顯示出 Yaw, Pitch, Roll 三個(gè)方向上的角度大小。有了來(lái)自某方向的 HRTF 數(shù)據(jù)使用它與原始聲音相卷積就可以得到來(lái)自該方向的聲音。 上 海 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 28 光線追蹤算法 光線追蹤（ Ray tracing），又稱為光線跟蹤，來(lái)自于幾何光學(xué)的一項(xiàng)通用技術(shù)，它通過(guò)跟蹤與光學(xué)表面發(fā)生交互作用的光線從而得到光線經(jīng)過(guò)路徑的模型 [6]。 Primitive：場(chǎng)景的基元，本質(zhì)上是一個(gè)三角形，類中有檢測(cè)碰撞、求交、渲染三角形等功能。 =D。 sameSide(p,p2, p1, p3) amp。 } 每行開頭都會(huì)有個(gè)關(guān)鍵字表明此行數(shù)據(jù)的類型 。 ()。 }//設(shè)置方