[发明专利]头部跟踪

说明书

技术领域

本发明涉及头部跟踪系统，本发明还涉及头部跟踪方法。此外，本发明还涉及音频再现系统。

背景技术

头戴式耳机的声音再现典型地提供了一种声音在“头部内”被感知的体验。已经开发了各种不同的虚拟化算法，其产生位于特定距离处和特定方向上的声源的幻觉。典型地，这些算法的目的是近似声源（例如在立体声的情况下，用户前面的两个扩音器）到人耳的传递函数。因此，虚拟化也被称为双耳声再现。

然而，仅仅应用固定的虚拟化不足以产生逼真的头部外幻觉。人的方向感知似乎对头部移动非常敏感。如果虚拟声源随着头部的移动而移动，如同在固定虚拟化的情况下，那么头部外体验就明显降级。如果感知的声场和头部位置之间的关系与对于固定声源布置所预期的不同，那么声源定位幻觉/感知则大大降级。

对该问题的补救是应用头部跟踪，如例如在P. Minnaar, S.k.Olesen, F.Christensen, H.Moller的“The importance of head movements for binaural room synthesis”, Proceedings of the 2001 International Conference on Auditory Display, Espoo, Finland，2001年7月29日－8月1日中所提出的，其中头部位置利用传感器来测量。然后根据头部位置来调节虚拟化算法，从而计及从虚拟声源到耳朵的变化的传递函数。

对于头部外幻觉，众所周知的是头部的轻微移动是最重要的，如下文所示：P.Mackensen的 “Auditive Localization, Head movements, an additional cue in Localization”, Von der Fakultat I-Geisteswissenschaften der Technischen Universitat Berlin。头部的偏转（yaw）对于声源定位比头部的俯仰和横滚显然更为重要。偏转（通常称为方位）是相对于头部的中间位置定义的取向并且与头部的旋转有关。

今天，可获得大量的头部跟踪系统（主要是消费者头戴式耳机或游戏应用），该系统使用例如超声技术（例如BeyerDynamic Headzone PRO头戴式耳机）、红外技术（例如NaturalPoint TrackIR plus TrackClip）、发送器/接收器、陀螺仪（例如Sony MDR-IF8000/MFR-DS8000）或者多个传感器（例如Polhemus FASTRAK 6DOF）。通常，这些头部跟踪系统通过使用具有相对于环境的稳定（不变）位置的固定参考（例如红外信标，或者使用地球磁场）、或者通过使用一旦被校准在收听会话期间就不会明显漂移的传感器技术（例如通过使用高精度陀螺仪）来确定相对于环境的头部位置。

然而，这些已知的头部跟踪系统不能被容易地用于其中用户移动的移动应用中。对于这类应用，获得位置和取向参考通常是困难的或者是不可能的，因为环境通常是事先未知的并且不受用户的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够被用于移动用户的增强型头部跟踪系统。该发明由独立权利要求所限定。从属权利要求限定有利的实施例。

本发明所提出的头部跟踪系统确定用户头部相对于参考方向的旋转角度，参考方向与用户的移动有关。这里，用户的移动应理解为移动的动作或过程，包括例如地点、位置、或姿势的改变，如躺下或坐在休闲椅上。按照本发明的头部跟踪系统包括：传感设备，用于测量头部移动以提供表示头部移动的度量；以及处理电路，用于根据度量导出用户头部相对于参考方向的旋转角度。处理电路中使用的参考方向与用户的移动有关。