半三维空间立体声系统中声像位置畸变的矫正

从过去的研究结果可知:在半三维空间立体声重发系统中,由于其摈弃了上、下方向的方向信息并取消了下方的扬声器,这就使重发声像在竖直方向上产生了位置畸变。本文就在原有的左、右方向信号S,前、后方向信号D以及“和”信号M导出一个与上、下方向信息有关的辅助信号C_H,并与原来的M、S及D三个信号共同组成一组三维空间立体声的重发信号,在重发中可以产一个无声像位置畸变的重发声场。但是,辅助信号C_H并不是一个完全的方向信号,所以重发声场中的声像位置分布也只限于排列在重发声场的上(或下)方;而不是遍布于整个空间。 这种重发方式如果用于半三维空间立体声系统中时,就可用以矫正声像位置畸变现象。     

频率对环绕声声像定位的影响

本文考虑双耳相位差的高级近似，导出了中频情况下适用的具有更普遍意义的平面环绕声声像定位公式。在低频时该式将化为通常的环绕声声像定位公式，而随着声音频率的增加，声像位置将与频率有关。将新的公式用到方型排列和棱型排列的４－４－４环绕声系统，得到了同实验相一致的结果。文中着重指出，声像随频率而变化是导致环绕声重发中侧向声像不稳定的重要在而为今后改进环绕声系统提供了理论基础。     

平面环绕声场的研究

本文应用了环绕声场重发中的声像定位公式,普遍地探讨了(包括左、右对称和不对称)二个传输通路的矩阵型立体声系统。证明了它们重发时都不可能获得一个无声像位置畸变的平面环绕声场,因而肯定了一切4-2-4矩阵型立体声系统都不是完美的平面环绕声系统。 文中也指出采用三个传输通路的立体声系统能够在重发时产生无声像位置畸变的平面环绕声场,着重指出,三个独立传输信号的形式不是唯一的,给出了任意两组独立传输信号和所对应的两个不同的译码矩阵的变换关系。文中最后指出了选择独立传输信号形式时所应注意的问题。     

头部尺寸对虚拟声像定位的影响

本利用立体声像的相关理论分析方法，分析了用扬声器重发虚拟声时，倾听的头部尺寸对声像定位的影响。结果表明,当实际倾听的头部尺寸与虚拟声信号处理所用头部模型的尺寸有差别时，前方范围内的声像位置畸变较小，但侧向的声像位置畸变较大，因而本特别指出，倾听头部尺寸的不同是虚拟声重发时侧向的声像位置畸变的重要原因，声像定位实验证实了理论分析。     

半三维空间立体声重发系统

文中应用三维(立体)声场中,声像位置φ_I、θ_I与各扬声器位置φ_n~ψ、θ_n~ψ及其发出声音振幅An之间的关系,分析计算了一种六输出通路、一种四输出通路和普遍的多输出通路半三维空间立体声系统。从其分析的结果得知,声像在水平平面内没有位置畸变现象发生,而在竖直方向上却有位置不定或模糊的感觉。但是,各种声场的畸变情况却是等效的,并不因为系统不同而有本质上的区别。 文中也确定了,任何一个无声像位置畸变的立体声系统所须的独立信号m等于其声音的重发维数k加1,即 m=k+1     

盒式录声系统的多通路立体声兼容录声

文中提出一种应用于盒式(cassettc)录声系统中三维(立体)声信号的矩阵编码录声方法.当盒内记录了这种编码信号时,既能用于普通单路声、双通路立体声的盒式录放系统的放声中;也可以用作四通路全景(立体)声和三维(立体)声放声.文中还讨论了用于四通路全景(立体)声和八通路三维(立体)声放声的方法及其应用的矩阵译码电路     

多通路三维空间环绕声系统

提出了一种与5.1通路平面环绕声兼容的三维空间环绕声系统。声像定位分析与实验结果表明该系统可重发上半空间范围的声像。系统不但前后区域声像稳定,还改善了5.1通路系统侧向声像不稳定的问题,并且听音区域也较宽。该系统可以用于产生特殊声效和重现音乐厅的空间感效果。     

通路相位差与立体声声像定位

考虑双耳根位差的高级近似，得到了具有更普遍意义的、重发通路间存在相位差时的立体声声像定位公式．在极低频或通路间相位差较小的情况下，它将简化为Makita理论的结果.但一般情况下声像位置将明显与频率有关．着重指出，在通路间存在相位差的立体声重发中，声像位置随频率而变化是导致声像展宽的主要原因．同时通路间相位差引起的附加低频对耳声级差是导致声像自然度降低的重要原因.在实际应用中，应尽量减少通路间的相位差，至少应减少到60°以下.     

改进的5.1通路环绕声三扬声器虚拟重发系统

提出一种改进的5．1通路环绕声的三扬声器虚拟重发系统。本文首先指出,现有的两扬声器虚拟重发存在听音区域窄、声像稳定性差等缺陷。通过理论分析和心理声实验证明,采用一对布置在前方±30°的全频带扬声器和一个前方0°的高频中置扬声器组成5．1通路环绕声虚拟重发系统,不但可提高重发声像的稳定性,且扬声器布置实际可行,信号处理相对简单。因此所提出的虚拟系统及其扬声器布置是适合于电视和多媒体计算机的应用。     

全景三维立体头盔显示光学系统设计

为了满足全景三维立体头盔显示器(HMD)对大视场(FOV)、小畸变、高分辨率以及轻量化的要求,设计了全景三维立体HMD的目视光学系统。采用4×3阵列式排列的12组相同的FOV角为33°×24°的高质量成像的目镜光学系统拼接成单眼目视光学系统,实现系统的大FOV设计。利用二元衍射面和非球面校正目镜光学系统的初、高级单色像差以及色差;使用有机光发射二极管(OLED)微显示器作为图像源,设计结果表明:单眼目视光学系统水平FOV达到120°,垂直FOV为60°,角分辨率为43pixel/(°);传递函数在45lp/mm处轴上FOV高于0.68,周边FOV高于0.45,系统畸变小于0.2%;系统的双目FOV为160°×60°,双目FOV重叠为80°×60°,系统重量约为91.2g。系统设计满足头盔显示光学系统的成像要求,并且实现了系统的轻量化以及低成本。     

5.1通路(3/2)环绕声系统的改进

本文利用环绕声重发的声像定位理论,探讨了对５．１通路（３／２０环绕声系统的改进方法。理论和实验结果表明,通过改变系统现有的分立－对信号馈给方法,而采用文中所提出的新的信号馈给方法,就可以在一定的程度上克服现有方法的缺陷,使系统不但可重发稳定、明晰的前方声像,而且可重发稳定的侧向声像,并且听音区域有所扩大,因而改进后的系统既可用于伴随图像的声音重发,又可作为通用系统（兼容地）用于不伴随图像伯声音重发     

非中心倾听位置的立体声像分析

对非中心倾听位置的立体声像进行了理论和实验分析。结果表明,非中心倾听位置的声像定位结果和信号的频率有关。当倾听者偏离中心位置超过一定距离Xmax或信号频率超过某一上限fmax时,就有可能出现声像位置超出扬声器布置之外,从而破坏立体声的空间信息的情况。而Xmax和fmax是互成反比关系。缩小左右扬声器之间的张角或增加中置扬声器(如5.1通路系统)可扩大听音区域,提高声像的稳定性。     

对5通路3/2环绕声系统缺陷的分析

本文利用环绕声重发的声像定位理论，对一种受到重视、很可能将被国际上广泛应用的通用环绕声系统—5通路3／2系统的声像特性进行了分析，并对系统进行了声像定位实验．理论和实验结果表明，按目前的信号馈给方式，系统可在倾听者前方产生稳定而明晰的声像；但在侧向和后方只能产生模糊和不稳定的声像（扬声器方向除外）；将别是在侧向，存在着一个声像的死区，并且对侧向和后方声像来说，听音区域片不宽阔，因而作为一种通用的系统，虽然将其用作伴随图像的重发时，可获得较好的效果；但用作不伴随图像的重发时，系统并不能很好地再观原声场的空间感。由于系统存在这种不容忽视的缺陷，文中着重强调应设法在这方面对系统加以改进     

声相(像)仪

正声相(像)仪(Sound imaging instrument)又名声学照相机(Acoustic camera),是中国科学院声学研究所自主研制的用眼睛"看"声音的成场成像分析系统,即"拍声音"。其典型应用是噪声源定位。传声器阵列声成像(Acoustic imaging)测量是将声像图与视频图像透明叠加,直观分析噪声状态,用于测量物体发出的声音的位置和声音辐射的状态,以声像图的颜色代表声音的强弱,帮助人们直观地认识声场、声波、声源,了解机器设备产生噪声的部位和原因。声成像质量的主要指标:图像的分辨率、成像速度、淅晰度、成像频率范围、畸变和虚像等。声相仪是一种高度集成的模块化便携仪器,以精确成     

平面三维显示技术的研究现状

平面三维显示技术是近年来最新出现的虚拟现实显示技术,其最大的特点是观察者无需使用任何辅助附加设备,直接用肉眼就可看到屏幕上显示的三维图像。为推进三维显示技术的发展,进一步研究了视差立体成像原理,并据此介绍几种平面三维显示方法及其工作原理,包括障栅立体显示、微柱透镜阵列立体显示、偏振片立体显示和基于微柱透镜立体显示原理的多视点系统,阐述并分析了系统的优缺点。以日本三洋公司的四视角立体显示装置、南京大学的多视点三维显示系统和NEC液晶科技的HDDP三维显示系统为例,描述了国内外该项技术近期的研究现状,分析了存在的技术难点,展望了该应用领域的发展前景。     

立体摄影术与数字散斑相关方法相结合用于研究三维变形场

采用立体摄影术与数字图像相关技术相结合的方法测量了三维位移场。首先利用两个CCD摄像机在空间两个不同位置拍摄物体表面在变形前后同一个区域之间的散斑图像;然后利用数字散斑相关技术求解这四幅散斑图像之间的相对位移;最后利用立体摄影的几何转换公式来确定物体表面的三维变形场。给出了该立体摄影测试系统的标定结果以及编织复合材料试件的三维变形测量结果。     

基于立体标靶的双目系统标定研究

条纹投影三维测量技术的检测精度依赖于绝对相位与深度关系的标定过程,传统的标定方法步骤复杂、用时较长,在双目测量系统中对左右相机分别标定时尤为明显。因此设计一种基于立体靶标的标定方法,靶标由两个平面组成,各个靶标平面上附着规格已知的图案,平面连接处用特殊图案标识,用于区分左右两面。立体标靶实现双目测量系统相机外部参数与相位-深度的同时标定,将标定时间减少了一半,简化了标定流程;经过实验验证,利用立体标靶可以精确地进行深度(Z)以及横向(XY)的标定,实测误差小于0.053毫米,方法在双目乃至多节点三维测量系统的标定过程中具有应用价值,增加标定效率同时可避免累计误差产生。     

小波相位分析测量成像径向畸变

为了测量光学成像像面各个像素的径向畸变大小,提出将小波变换载频条纹相位分析应用于径向畸变测量。采用正弦载波条纹作为测量模板,把径向畸变转化为径向调制相位。应用条纹相位分析导出径向调制相位和径向畸变的转化关系。采用小波频率估计和相位估计提取变形条纹的相位,由于变形条纹中心点是零畸变,中心点的瞬时频率和相位可以计算参考条纹的基频相位。两种基频相位之差就是与所有像素径向位置畸变分布对应的三维调制相位——称为径向畸变分布。利用校正公式和立方卷积插值算法对彩色畸变图像进行校正,给出详细的理论分析和实验结果。     

立体显示系统的消畸变研究

许多场合需要精确观看与真实景物相似的立体影像,立体拍摄和再现系统应无畸变。提出的再现立体影像垂轴放大率概念,其具有与拍摄相机的垂轴放大率互补的特性。由此根据再现立体像的垂轴放大率与轴向放大率应相等这一消畸变的基本要求推导了立体拍摄和再现系统的消畸变条件。提出了消畸变系统的设计方法和设计流程,计算并通过验算证明了设计方法的正确性。该方法设计流程简单合理,设计的立体拍摄和再现系统,在正面观看时可在很大的纵深范围内得到消畸变立体影像。     

加畸变透镜的双振镜系统特性

本文给出加畸变透镜的双振镜系统基本公式,各种畸变方程和畸变误差公式、调整方法和调整误差。得出该系统的定比值关系和误差的差值不变的特性关系。其结果都与大屏幕显示有关实验结果一致。最后,提出一种无畸变和平面屏幕线性扫描方案。