一种用于头戴显示器的同步方法、装置及头戴显示器与流程

本发明涉及头戴显示器技术领域，更具体地，涉及一种用于头戴显示器的同步方法、装置及头戴显示器。

背景技术：

虚拟现实(virtualreality，简称vr)是近年来出现的高新技术。虚拟现实技术将是支撑一个定性和定量相结合，感性认识和理性认识相结合的综合集成多维信息空间的关键技术。随着网络的速度的提升，基于虚拟现实技术的一个互联网时代正悄然走来，它将极大地改变人们的生产和生活方式。

头戴显示器能够显示出预先存储的虚拟现实图像，为用户构建虚拟现实环境，但是对于虚拟现实环境的声音，基本还延续着传统的方式，通过扬声器或者耳机来播放简单的声音。为了能够在虚拟现实环境内更好的提供模拟现实的效果，需要真实模拟现实环境内的音效。当头戴显示器的位置或者姿态发生改变时，用户无法通过头戴显示器播放的声音感受到这种变化，这就导致了虚拟现实的声音与现实环境不统一的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种能够解决上述问题之一的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于头戴显示器的同步方法，包括：

获取虚拟现实图像、及与所述虚拟现实图像对应的原始声音信号；

确定所述虚拟现实图像中与每一所述原始声音信号相对应的音源；

检测所述头戴显示器的姿态、及所述头戴显示器相对于每一所述音源的位置信息；

根据所述姿态和所有所述位置信息对每一所述原始声音信号的参数进行调整得到当前声音信号；

控制发声装置播放所述当前声音信号。

可选的是，所述参数包括强度、频率、音调和音色中的至少一种。

可选的是，所述检测所述头戴显示器的姿态、及所述头戴显示器相对于每一所述音源的位置信息之后还包括：

根据所述姿态和所述位置信息对所述虚拟现实图像进行移动处理，得到当前虚拟现实图像；

控制显示装置显示所述当前虚拟现实图像。

可选的是，所述确定所述虚拟现实图像中与每一所述原始声音信号相对应的音源包括：

对至少包括两个声道的原始声音信号进行分解，得到对应声道数量的原始声道信号；

确定与每一所述原始声道信号一一对应的音源。

可选的是，所述根据所述姿态和所有所述位置信息对每一所述原始声音信号的参数进行调整得到当前声音信号包括：

根据所述姿态和每一所述位置信息对每一所述原始声道信号的参数分别进行调整得到对应的当前声道信号；

对所有所述当前声道信号进行合并处理，得到所述当前声音信号。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于头戴显示器的同步装置，包括：

获取模块，用于获取虚拟现实图像、及与所述虚拟现实图像对应的原始声音信号；

音源确定模块，用于确定所述虚拟现实图像中与每一所述原始声音信号相对应的音源；

检测模块，用于检测所述头戴显示器的姿态、及所述头戴显示器相对于每一所述音源的位置信息；

调整模块，用于根据所述姿态和所有所述位置信息对每一所述原始声音信号的参数进行调整得到当前声音信号；

发声控制模块，用于控制发声装置播放所述当前声音信号。

可选的是，所述参数包括强度、频率、音调和音色中的至少一种。

可选的是，所述装置还包括：

移动模块，用于根据所述姿态和所述位置信息对所述虚拟现实图像进行移动处理，得到当前虚拟现实图像；

显示控制模块，用于控制显示装置显示所述当前虚拟现实图像。

可选的是，所述音源确定模块包括：

分解单元，用于对至少包括两个声道的原始声音信号进行分解，得到对应声道数量的原始声道信号；

确定单元，用于确定与每一所述原始声道信号一一对应的音源。

可选的是，所述调整模块包括：

调整单元，用于根据所述姿态和每一所述位置信息对每一所述原始声道信号的参数分别进行调整得到对应的当前声道信号；

合并单元，用于对所有所述当前声道信号进行合并处理，得到所述当前声音信号。

根据本发明的第三方面，提供了一种头戴显示器，包括根据本发明第二方面所述的同步装置。

根据本发明的第四方面，提供了一种头戴显示器，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据本发明第一方面所述的同步方法。

本发明的一个有益效果在于，通过本发明的实施例，能够将真实音效在虚拟现实环境中还原，并且可以根据用户的位置、姿态等信息来动态调整原始声音信号，实现虚拟现实系统内的声音与现实环境的同步，从而达到模拟真实环境音效的目的，提升用户体验。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明用于头戴显示器的同步方法的一种实施方式的流程图；

图2为根据本发明用于头戴显示器的同步方法的另一种实施方式的流程图；

图3为根据本发明用于头戴显示器的同步装置的一种实施结构的方框原理图；

图4为根据本发明用于头戴显示器的同步装置的另一种实施结构的方框原理图；

图5为根据本发明头戴显示器的一种实施结构的方框原理图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有技术中存在的当头戴显示器的位置或者姿态发生改变时，用户无法通过头戴显示器播放的声音感受到这种变化的问题，提供了一种用于头戴显示器的同步方法。其中，该头戴显示器可以是一体机，也可以是分体机。

图1为根据本发明用于头戴显示器的同步方法的一种实施方法的流程图。

根据图1所示，该同步方法包括以下步骤：

步骤s110，获取虚拟现实图像、及与该虚拟现实图像对应的原始声音信号。

虚拟现实图像可以是头戴显示器的摄像头预先采集的，也可以是头戴显示器从网络上下载的；原始声音信号可以是头戴显示器的麦克风预先采集的，也可以是从网络上下载的，还可以是通过麦克风实时采集的。且虚拟现实图像和原始声音信号之间具有一一对应的关系，任一虚拟现实图像至少具有一个与之对应的原始声音信号。

虚拟现实图像和原始声音信号的获取不分先后顺序，也可以是获取原始声音信号、及与该原始声音信号对应的虚拟现实图像。例如可以是预先存储有反映虚拟现实图像与原始声音信号之间对应关系的对照表。通过获取的虚拟现实图像，查找对照表以确定与该虚拟现实图像对应的原始声音信号；也可以是通过获取的原始声音信号，查找对照表以确定与该原始声音信号对应的虚拟现实图像。

进一步地，在执行完步骤s110之后，还可以控制显示装置显示该虚拟现实图像。以向用户提供虚拟现实环境，提升用户体验。

步骤s120，确定与虚拟现实图像中与每一原始声音信号相对应的音源。

具体的，可以是预先存储好对应虚拟现实图像中每一音源的原始声音信号，并将对应的原始声音信号和音源进行标记，以便于在执行步骤s120时进行原始声音信号和音源的匹配。

如果原始声音信号为单声道信号，那么，虚拟现实图像中与该原始声音信号对应的音源则为一个。这样，可以在空间中模拟出一个与该单声道的原始声音信号对应的音源，这个模拟出的音源与虚拟现实图像中的音源的位置相对应。

如果原始声音信号为多声道信号，即原始声音信号包括至少两个声道，与该原始声音信号对应的音源数量则与该原始声音信号的声道数量相同，在此情况下，该步骤s120可以包括以下步骤s121-s122：

步骤s121，对包括至少两个声道的原始声音信号进行分解，得到对应声道数量的原始声道信号。

进一步地，对于包括双声道或者多声道的原始声音信号，根据声道的数量与定义，可以将原始声音信号分解为多个原始声道信号，且声道的数量与原始声道信号的数量相等。

步骤s122，确定与每一原始声道信号一一对应的音源。

例如可以将每个原始声道信号均可以在空间中模拟出一个音源，这些模拟出的音源与虚拟现实图像中的音源位置一一对应。

步骤s130，检测头戴显示器的姿态、及头戴显示器相对于每一音源的位置信息。

该位置信息包括：头戴显示器相对于虚拟现实图像中每一个音源的距离、角度、方向等。

具体的，在本发明的实施例中，用于检测头戴显示器姿态的姿态传感器包括但不限于：惯性测量单元、可穿戴的位置捕捉传感器或者是头部识别传感器等，其中惯性测量单元至少包括加速度传感器和陀螺仪，也可以包括地磁传感器。用于检测头戴显示器相对于每一音源的位置信息的空间传感器包括但不限于惯性测量单元或者是摄像头等。

步骤s140，根据该姿态和所有的位置信息对每一原始声音信号的参数进行调整得到当前声音信号。

该参数包括强度、频率、音调和音色中的至少一种。

具体的，该步骤s140包括接受原始声音信号、头戴显示器的姿态及头戴显示器相对于所有音源的位置信息、以及对原始声音信号的参数进行调整并且输出当前声音信号等过程，这些过程都可以是在头戴显示器系统的音效合成器内完成的。

进一步地，还可以根据用户需求自定义接收头戴显示器的姿态及头戴显示器相对于所有音源的位置信息的频率，例如可以但不局限于是每一秒接收一次，这样，只要用户的位置或者姿态发生变化，这些数据就会发生变化，最后佩戴该头戴显示器的用户听到的声音音效也将随之发生变化，由此可以提高音效变化的实时性。

对应上述实施例中原始声音信号为多声道信号的情况下，该步骤s140包括以下步骤s141和步骤s142。

步骤s141，根据姿态和所有的位置信息对每一原始声道信号的参数进行调整得到当前声道信号。

步骤s142，对所有当前声道信号进行合并处理，得到当前声音信号。

在本发明的一个具体实施例中，用于播放声音信号的发声装置可以是扬声器，也可以是耳机。在发声装置为扬声器的情况下，可以将所有当前声道信号合并为一个当前声音信号。在发声装置为耳机的情况下，可以对所有当前声道进行合并处理，得到左声道的当前声音信号和右声道的当前声音信号，并将左声道的当前声音信号输出至左耳耳机，将右声道的当前声音信号输出至右耳耳机。这样，用户左耳和右耳听到的声音就是整个环境中多个声音的混合，且带有环绕声效果的立体声音。

根据用户的位置信息、各个音源之间位置信息的变化，部分原始声道信号的强度会减弱，部分原始声道信号的强度会加强，部分原始声道信号会由于其他原始声道信号的干扰而产生变化。这可能会导致左声道的当前声音信号强度增大，而右声道的当前声音信号强度减小。

在此基础上，本发明的实施例还可以根据虚拟现实图像的环境类型(如小房间，或者空旷场景)来模拟相同声音的回响、传播的感觉，通过音源和听觉方的位置关系来自动调整声音的效果，通过在某些环境(如电影院)来动态调整某些声音(如人声的调整)。本发明的实施例还可以根据声音扩散、递减、回声等特性，及声音传播过程中发生了物体碰撞(如墙壁)、合并(如几个声音会互相影响)等特性对声音信号进行处理。本发明的实施例还可以通过区分左右声道来对声音信号进行不同的加权增益或衰减，以使用户真实感受到与音源之间位置的变化情况。

如果是符合预先定义的原始声音信号，甚至可以给其定义更多属性，以达到更真实的模拟效果。例如一个声音内有两个人的对话，可以给两个对话除了声音本身的属性外，赋予定义的属性(如情绪)，之后可以根据需要对于自己定义的属性对声音进行处理。例如还可以将人声频率段的声音进行单独的处理，在哭泣时进行模糊，在愤怒时拉高部分频率等达到更加逼真的效果。

步骤s150，控制发声装置播放该当前声音信号。

该发声装置例如可以但不限于是头戴显示器的扬声器、耳机或者是音响等电子设备。

这样，通过本发明的实施例，能够将真实音效在虚拟现实环境中还原，并且可以根据用户的位置、姿态等信息来动态调整原始声音信号，从而达到模拟真实环境音效的目的，提升用户体验。

进一步地，本发明的实施例还可以根据使用环境的不同，自由传输不同的声音，以及从不同设备传入想要的参数，即可实现想要得到的效果，这样，可以扩展本发明的实施例的使用范围。

图2为根据本发明用于头戴显示器的同步方法的另一种实施方式的流程图。

本发明的同步方法在执行完步骤s130之后，还包括根据图2所示的步骤：

步骤s210，根据姿态和位置信息对虚拟现实图像进行移动处理，得到当前虚拟现实图像。

例如，当用户向左移动时，可以同时对虚拟现实图像进行向右移动的处理，以实现当前虚拟现实环境与现实环境的同步。

步骤s220，控制显示装置显示当前虚拟现实图像。

这样，就实现了虚拟现实环境中声音与图像的同步，给用户更加真实的效果，进一步提升了用户体验。

与上述方法相对应的，本发明还提供了一种用于头戴显示器的同步装置。图3为根据本发明用于头戴显示器的同步装置的一种实施结构的方框原理图。

根据图3所示，该同步装置300包括获取模块310、音源确定模块320、检测模块330、调整模块340和发声控制模块350。

上述获取模块310用于获取虚拟现实图像、及与虚拟现实图像对应的原始声音信号。

上述音源确定模块320用于确定虚拟现实图像中与每一原始声音信号相对应的音源。

上述检测模块330用于检测头戴显示器的姿态、及头戴显示器相对于每一音源的位置信息。

上述调整模块340用于根据姿态和所有位置信息对每一原始声音信号的参数进行调整得到当前声音信号。其中该参数包括强度、频率、音调和音色中的至少一种。

上述发声控制模块350用于控制发声装置播放当前声音信号。

图4为根据本发明用于头戴显示器的同步装置的另一种实施结构的方框原理图。

根据图4所示，该装置300还包括移动模块410和显示控制模块420。该移动模块410用于根据姿态和位置信息对虚拟现实图像进行移动处理，得到当前虚拟现实图像；该显示控制模块420用于控制显示装置显示当前虚拟现实图像。

进一步地，该音源确定模块320包括分解单元321和确定单元322，该分解单元321用于对至少包括两个声道的原始声音信号进行分解，得到对应声道数量的原始声道信号；该确定单元322用于确定与每一原始声道信号一一对应的音源。

在此基础上，该调整模块340包括调整单元341和合并单元342，该调整单元341用于根据姿态和每一位置信息对每一原始声道信号的参数分别进行调整得到对应的当前声道信号；该合并单元342用于对所有当前声道信号进行合并处理，得到当前声音信号。

本发明还提供了一种头戴显示器，在一方面，该头戴显示器包括前述的用于头戴显示器的同步装置300。

图5为根据本发明另一方面的该头戴显示器的实施结构的方框原理图。

根据图5所示，该头戴显示器500包括存储器501和处理器502，该存储器501用于存储指令，该指令用于控制处理器502进行操作以执行上述用于头戴显示器的同步方法。

该处理器502例如可以是中央处理器cpu、微处理器mcu等。该存储器501例如包括rom(只读存储器)、ram(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

除此之外，根据图5所示，该头戴显示器500还包括接口装置503、输入装置504、显示装置505、通信装置506、扬声器507、麦克风508等等。尽管在图5中示出了多个装置，但是，本发明头戴显示器可以仅涉及其中的部分装置，例如，处理器501、存储器502、扬声器507等。

上述通信装置506例如能够进行有有线或无线通信。

上述接口装置503例如包括耳机插孔、usb接口等。

上述输入装置504例如可以包括触摸屏、按键等。

上述显示装置505例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的。

本发明可以是装置、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。