[发明专利]适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步装置，其包括信号发生器、发光二极管、扬声器，所述信号发生器的输出端与三通接头连接，所述三通接头与发光二极管、扬声器连接；所述发光二极管置于摄像机的摄像范围内，所述扬声器置于水听器旁。本发明还提供一种适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步方法。本发明能在声频、视频采集设备不具备触发功能时，仍能实现声、视频信号的高精度同步测试。

技术领域

本发明属于水声试验测试领域，具体涉及一种适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步装置及方法。

背景技术

水声试验测试是气泡声学的主要研究手段。由于气泡的声特性与气泡的形状、尺寸和运动状态等密切相关，因此，在试验中需要对气泡的视频和声频进行同步记录。通常，对气泡形态的记录采用高速摄像机拍摄，而对气泡噪声的记录采用水听器采集，如何将不同设备采集的信号精确地同步起来是影响分析结果的关键问题。

目前，解决声、视频同步问题最常用的办法是：采用具有触发功能的摄像机和信号采集卡。在测试开始的时刻，通过一路脉冲信号同时触发摄像机和水听器工作，使声、视频信号在同一时刻被激发，从而实现同步记录。这种方法尽管有效，但存在两个主要问题：一是要求所用的设备全部具备触发功能，这就使得设备的选用受到一定限制，试验投入增加；二是存在校对上的困难，任何设备在受到触发激励后都存在一定的反应延迟，而延迟量的大小便决定了同步精度的高低；专业仪器的校对具有较高的技术要求，一般试验人员难以胜任。

因此，我们迫切需要一种能解决摄像机和水听器同步的装置，能够以较低的投入采集到高精度的音频、视频同步信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步装置及方法，该装置和方法能确保摄像机和水听器同步记录，从而确保水声试验测试的准确性。

本发明所采用的技术方案是：

一种适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步装置，其包括信号发生器、发光二极管、扬声器，所述信号发生器的输出端与三通接头连接，所述三通接头与发光二极管、扬声器连接；所述发光二极管置于摄像机的摄像范围内，所述扬声器置于水听器旁。

按上述方案，发光二极管和扬声器通过三通接头连接在信号发生器的同一输出端上。

当信号发生器开启时，信号发生器的输出端会输出频率为F的单频正弦电压信号，该信号通过三通接头同时加载于发光二极管和扬声器上。当信号发生器开启时，发光二极管发出亮光，同时扬声器发出频率为F的单频声信号；当信号发生器关闭时，发光二极管熄灭，同时扬声器停止工作，频率为F的单频声信号消失。发光二极管光出现的时刻与频率为F的单频声信号出现的时刻有明确对应关系，发光二极管光消失的时刻与频率为F的单频声信号消失的时刻也有明确对应关系，此类时刻均可以作为声、视频的标记点。

本发明为非触发式音频、视频信号同步装置，即采用信号发生器作为信号源，激发发光二极管和扬声器产生一组具有明确对应关系的声、视频信号，用这组信号对试验信号进行标记，将标记信号出现(或消失)的时刻作为试验声、视频信号的时间同步点，从而实现不同信号间的同步。本发明不要求采集设备具有触发功能，而且同步精度仅取决于发光二极管和扬声器的响应特性，易于校对。

本发明还提供一种采用上述适用于气泡声学研究的音频、视频信号同步装置进行音频、视频信号同步的方法，该方法为：

在摄像机和水听器工作期间的任意时刻，开启信号发生器，摄像机捕捉发光二极管发亮的画面，同时水听器记录的声信号上会出现扬声器发出的频率为F的单频声信号，将发光二极管发亮时的视频时间与声信号上开始出现频率为F的单频声信号的时间作为声频和视频的同步时间点，实现声、视频信号的时域同步；或