一种飞行模拟机的多通道声音实时融合系统及方法技术方案

本发明专利技术属于飞行仿真技术领域，公开了一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，该系统包括：多个设置在驾驶舱的音箱，与多个所述音箱相连的多个声卡，所述声卡与音响控制主机相连，所述音响控制主机对声音片段进行实时融合处理，驱动声卡，通过音箱进行播放；多个所述音箱以驾驶舱的外形为定位基准，正面均朝向驾驶舱内部，从驾驶舱的前方向后呈多列排列，从驾驶舱的底部向上呈多层排列并且对称分布在主副驾驶座周围；本发明专利技术还公开了一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合方法。本发明专利技术通过空间融合和实时融合，使驾驶员达到身临其境的听觉感受，增强了驾驶飞机飞行模拟机的沉浸感和真实感，达到了D级飞机飞行模拟机的要求。

A multi channel sound real-time fusion system and method for flight simulator

The invention belongs to the technical field of flight simulation, an aircraft simulator for real-time multi-channel voice fusion system is disclosed, the system comprises: a plurality of sets in the cockpit speakers, and a plurality of the plurality of speakers connected to the sound card, the card is connected with the sound control host, the host of sound control real time fusion processing of sound clips, sound card drivers, playing through the speakers; a plurality of speakers to the cockpit appearance for the locating datum were positive toward the cockpit, cockpit from the front direction is arranged in columns, are arranged in a multilayer and symmetrically distributed around the main passenger seat from the cockpit of the bottom upward; the invention also discloses a method for aircraft simulator real-time multi-channel voice fusion method. The invention enables the driver to immerse himself in the auditory sense through space fusion and real-time fusion, and enhances the immersion and reality of the flying simulator of the airplane, so as to meet the requirements of the D class airplane flight simulator.

【技术实现步骤摘要】
一种飞行模拟机的多通道声音实时融合系统及方法
本专利技术属于飞行仿真
，具体涉及一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统及方法。
技术介绍
在D级飞机飞行模拟机设计中，声音系统是重要的分系统之一，在鉴定测试的主观项、客观项中均有明确要求。模拟机运行时，需要根据飞机不同时间的飞行状态，实时播放对应不同位置音源的声音文件，以营造真实的座舱环境。主要存在以下难点：(1)空间融合：音源对应的飞机发声部位不同，需要相应位置的一个或多个通道来构造发声环境。(2)实时融合：飞机的状态不同，可能触发不同的声音播放，现有的音源都是飞机在特定条件下一段时间内的声音环境，如何通过多个特定条件下的声音文件去构造飞机全状态条件下的声音环境是一个难点。因此，急需一种可以将这两个方面进行有效融合，以达到D级飞机飞行模拟机设计的声音系统要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统及方法，解决了现有声音仿真系统空间融合和实时融合困难的问题。本专利技术可通过以下技术方案实现：一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，包括：多个设置在驾驶舱的音箱，与多个所述音箱相连的多个声卡，所述声卡与音响控制主机相连，所述音响控制主机对声音片段进行实时融合处理，驱动声卡，通过音箱进行播放；多个所述音箱以驾驶舱的外形为定位基准，正面均朝向驾驶舱内部，从驾驶舱的前方向后呈多列排列，从驾驶舱的底部向上呈多层排列并且对称分布在主副驾驶座周围。进一步，所述音箱设置有十三个，呈五层八列排列在主副驾驶座周围，在主副驾驶座前方各设置一个音箱，上层中心各设置一个音箱，上层内部各设置一个音箱，上层后方各设置一个音箱，后方侧面各设置一个音箱，下层前方各设置一个音箱，下层后方中心设置一个低音音箱。进一步，所述声卡设置有两个七点一声道声卡和一个集成声卡，两个所述七点一声道声卡分别用于驱动六个音箱，所述六个音箱分别位于主副驾驶座前方、后方侧面、上层后方或者下层前方、上层内部、上层中心，所述集成声卡用于驱动低音音箱。一种基于上述的用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统的实时融合方法，包括以下步骤：步骤一、根据飞行模拟器的主控制器实时解算出来的飞行参数，按照特征影响参数提取方法，分析确定飞行阶段和对应各个飞行阶段的特征影响参数；步骤二、根据整个飞行过程的飞行阶段和特征影响参数的变化规律，对飞机制造商提供的声音文件进行编辑、裁剪，得到对应各自飞行阶段的多个稳态和瞬态声音片段；步骤三、根据实际飞行参数，对各自飞行阶段的多个稳态和瞬态声音片段进行声音融合，获得融合后的声音片段，并实时获取对应各个声音片段的声音片段播放参数，所述声音片段播放参数包括是否播放、增益系数、频率系数、播放方式和位置参数；步骤四、根据OpenAL播放规则，按照OpenAL音效播放参数转化方法，实现声音片段播放参数到OpenAL播放源参数的转化，从而驱动声卡通过音箱播放。进一步，所述步骤一中的飞行阶段包括地面滑跑，对应的特征影响参数包括发动机推力；起飞，对应的特征影响参数包括起落架、空速和襟翼；爬升，对应的特征影响参数包括高度；巡航，对应的特征影响参数包括高度和扰流板；下降，对应的特征影响参数包括高度和扰流板，进近，对应的特征影响参数包括起落架、空速和襟翼；以及着陆，对应的特征影响参数包括下降率、扰流板和发动机反推力。进一步，所述步骤三中的声音融合方法包括以下步骤：步骤Ⅰ、根据各自飞行阶段的已知的多个稳态或瞬态声音片段，利用如下方程式，计算在实际飞行参数条件下的稳态或瞬态声音片段；其中，SN1表示在实际飞行参数条件下的稳态或瞬态声音片段，和表示已知的相邻飞行参数条件下的两个稳态或瞬态声音片段，N1k,N1,N1k+1表示飞行参数，a1和a2表示增益系数；和/或步骤Ⅱ、根据先后播放的两个声音片段，利用如下方程式，计算包括过渡阶段的整个声音片段；其中，S表示包括过渡阶段的整个声音片段，S1表示先播放的声音片段，S2表示后播放的声音片段，tstart表示先播放的声音片段开始退出的时间，tend表示后播放的声音片段完成进入的时间，ttrans表示过渡时间，a3和a4表示增益系数。进一步，所述声音片段播放参数中的是否播放由当前的飞行参数判定属于哪个飞行阶段进而决定哪个声音片段播放；播放方式包括循环播放和单次播放，所述稳态声音片段用于循环播放，所述瞬态声音片段用于单次播放；位置参数表示为对应各个声音片段实际播放的位置坐标，所述位置坐标采用驾驶室声音测试点为原点，X轴沿飞机横轴向右，Y轴垂直向上，Z轴沿飞机纵轴向后的坐标系下的坐标。本专利技术有益的技术效果如下：本专利技术包括空间融合和实时融合两方面，在位置融合方面以座舱内声音测试点为中心，对13只音箱进行三维坐标系精确定位，通过音响控制程序中的算法设置OpenAL位置参数，将所有声音素材有指向性地分布到三维空间中，在测试点周围形成一个全新的环绕立体声。在实时融合方面通过四级参数转换方法，按照飞机实际飞行过程中的特征影响参数与音效的变化规律，分别根据飞行参数和播放顺序进行声音融合得到声音素材的播放参数，并转化为最终的OpenAL播放源参数，实现音效随飞行状态变化的实时播放。通过这两个方面的融合，使驾驶员达到身临其境的听觉感受，增强了驾驶飞机飞行模拟机的沉浸感和真实感，达到了D级飞机飞行模拟机的要求。附图说明图1为本专利技术的总体结构图；图2为本专利技术的总体结构的俯视图；图3为本专利技术的总体结构的右视图；图4为本专利技术的声音片段播放参数和OpenAL播放源参数中位置参数的定义坐标系示意图；图5为本专利技术的方法流程图；图6为本专利技术的OpenAL音效播放参数转化方法流程图；其中，1-前方左音箱，2-前方右音箱，3-上层中心左音箱，4-上层中心右音箱，5-上层内部左音箱，6-上层内部右音箱，7-上层后方左音箱，8-上层后方右音箱，9-后方侧面左音箱，10-后方侧面右音箱，11-下层前方左音箱，12-下层前方右音箱，13-下层后方低音炮。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术公开了一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，该系统包括：十三个设置在驾驶舱的音箱，与这十三个音箱相连的两个七点一声道声卡和一个集成声卡，这三个声卡与音响控制主机相连，该音响控制主机对声音片段进行实时融合处理，驱动声卡，通过音箱进行播放。如图1所示，这十三个音箱以驾驶舱的外形为定位基准，正面均朝向驾驶舱内部，对称分布在主副驾驶座周围。从驾驶舱的前方向后呈八列排列，如图2所示；从驾驶舱的底部向上呈五层排列，如图3所示。具体分布如下：在主副驾驶座前方各设置一个音箱，上层中心各设置一个音箱，上层内部各设置一个音箱，上层后方各设置一个音箱，后方侧面各设置一个音箱，下层前方各设置一个音箱，下层后方中心设置一个低音音箱。该音箱布局是以人的双耳效应理论为基础，利用人类听觉系统对声音信号特征的辨识度，在贴近座舱外壳的重点部位进行音箱空间定位。从飞机开车、滑行、起飞、爬升、巡航、下降、进近、着陆，直至发动机关车，飞行员在座舱里能真切感受到飞行过程中的正常环境噪声、气流声、发动机声、起落架收放声音、襟翼收放和减速板收放声音、雨点打击风挡玻璃声音、雨刷移动声音、各种告警声音、机轮与地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，其特征在于包括：多个设置在驾驶舱的音箱，与多个所述音箱相连的多个声卡，所述声卡与音响控制主机相连，所述音响控制主机对声音片段进行实时融合处理，驱动声卡，通过音箱进行播放；多个所述音箱以驾驶舱的外形为定位基准，正面均朝向驾驶舱内部，从驾驶舱的前方向后呈多列排列，从驾驶舱的底部向上呈多层排列并且对称分布在主副驾驶座周围。

【技术特征摘要】
1.一种用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，其特征在于包括：多个设置在驾驶舱的音箱，与多个所述音箱相连的多个声卡，所述声卡与音响控制主机相连，所述音响控制主机对声音片段进行实时融合处理，驱动声卡，通过音箱进行播放；多个所述音箱以驾驶舱的外形为定位基准，正面均朝向驾驶舱内部，从驾驶舱的前方向后呈多列排列，从驾驶舱的底部向上呈多层排列并且对称分布在主副驾驶座周围。2.如权利要求1所述的用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，其特征在于：所述音箱设置有十三个，呈五层八列排列在主副驾驶座周围，在主副驾驶座前方各设置一个音箱，上层中心各设置一个音箱，上层内部各设置一个音箱，上层后方各设置一个音箱，后方侧面各设置一个音箱，下层前方各设置一个音箱，下层后方中心设置一个低音音箱。3.如权利要求2所述的用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统，其特征在于：所述声卡设置有两个七点一声道声卡和一个集成声卡，两个所述七点一声道声卡分别用于驱动六个音箱，所述六个音箱分别位于主副驾驶座前方、后方侧面、上层后方或者下层前方、上层内部、上层中心，所述集成声卡用于驱动低音音箱。4.一种基于权利要求1所述的用于飞机模拟机的多通道声音实时融合系统的实时融合方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、根据飞行模拟机的主控制器实时解算出来的飞行参数，按照特征影响参数提取方法，分析确定飞行阶段和对应各个飞行阶段的特征影响参数；步骤二、根据整个飞行过程的飞行阶段和特征影响参数的变化规律，对飞机制造商提供的声音文件进行编辑、裁剪，得到对应各自飞行阶段的多个稳态和瞬态声音片段；步骤三、根据实际飞行参数，对各自飞行阶段的多个稳态和瞬态声音片段进行声音融合，获得融合后的声音片段，并实时获取对应各个声音片段的声音片段播放参数，所述声音片段播放参数包括是否播放、增益系数、频率系数、播放方式和位置参数；步骤四、根据OpenAL播放规则，按照OpenAL音效播放参数转化方法，实现声音片段播放参数到OpenAL播放源参数的转化，从而驱动声卡通过音箱播放。5.如权利要求4所述的用于飞机模拟机的多通道声音实时融合方法，其特征在于：所述步骤一中的飞行阶段包括地面滑跑，对应的特征影响参数包括发动机推力；起飞，对应的特征影响参数包括起落架、空速和襟翼；爬升，对应的特征影响参数包括高度；巡航，对应的特征影响参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏建国，谢东来，陈曦，何法江，赵明波，赵广兴，孙振宇，贾慈力，潘龙，周增波，蒋龙威，谢晨，李永平，曹达敏，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31