三维虚拟声音的显示技术

VR系统中的三维虚拟声音，使听者能感觉到声音却是来自围绕听者双耳的一个球形空间中的任何地方，即声音可能来自于头的上方、后方或者前方。如战场模拟训练系统中，当用户听到了对手射击的枪声时，他就能像在现实世界中一样准确而且迅速地判断对手的位置，如果对手在他身后，听到的枪声就应是从后面发出的。因而把在虚拟场景中的能使用户准确地判断出声源的精确位置、符合人们在真实境界中听觉方式的声音系统称为三维虚拟声音系统。

在VR系统中，借助于三维虚拟声音可以衬托视觉效果，使人们对虚拟体验的真实感增强。即使闭上眼睛，也知道声音来自哪里。当HMD的分辨率和图像质量都还较差时，声音对视觉质量的增强就更为重要了。原因是听觉和其他感觉一起作用时，能在显示中起增效器的作用。视觉和听觉一起使用能充分显示信息内容，尤其是当空间超出了视域范围，从而提供更强烈的存在和真实性感觉。另外，声音是用户和虚拟环境的另一种交互方法，人们可以通过语音与虚拟世界进行双向交互。

三维虚拟声音的特征

在三维虚拟声音系统最核心的技术是三维虚拟声音定位技术，它的主要特征如下：

（1）全向三维定位特性

全向三维定位特性（3D Steering）指在三种虚拟空间中,使用户能准确地判断也声源的精确位置,符合人们在真实境界中的听觉方式,如同在现实世界中,我们一般先听到声响,然后再用眼睛去看这个地方。三维声音系统不仅允许我们根据注视的方向，而且可根据所有可能的位置来监视和识别各信息源。可见，三维声音系统能提供粗调的机制，用以引导较为细调的视觉能力的注意。在受干扰的可视显示中，用听觉引导肉眼对目标的搜索，要优于无辅助手段的肉眼搜索，即使是对处于视野中心的物体也是如此，这就是声学信号的全向特性。

（2）三维实时跟踪特性

三维实时跟踪特性（3D Real Time Localization）是指在三维虚拟空间中，实时跟踪虚拟声源位置变化或景象变化的能力。当用户头部转动时，这个虚拟的声源的位置也应随之变化，使用户感到真实声源的位置并未发生变化。而当虚拟发声物体移动位置时，其声源位置也应有所改变。因为只有声音效果与实时变化的视觉相一致，才可能产生视觉和听力的叠加与同步效应。如果三维虚拟声音系统不具备这样的实时变化能力，看到的景象与听到的声音会相互矛盾，听觉就会削弱视觉的沉浸感。

（3）沉浸感与交互性

三维虚拟声音的沉浸感就是指加入三维虚拟声音后，能使用户产生身临其境的感觉，这可以更进一步使人沉浸在虚拟环境之中，有助于增强临场效果。而三维声音的交互特性则是指随着用户的临场反应和实时响应的能力。

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