способ формирования акустического образа
Классы МПК: | A61F9/08 способы и устройства, дающие пациентам с дефектами зрения возможность замены прямого зрительного восприятия другим видом восприятия G09B21/00 Обучение или общение со слепыми, глухими или немыми |
Автор(ы): | Аграновский А.В., Евреинов Г.Е. |
Патентообладатель(и): | Государственное предприятие Конструкторское бюро "Спецвузавтоматика" при РОЦИТ |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-03-19 публикация патента:
10.10.1998 |
Способ предназначен для преобразования зрительной информации в другие виды ее восприятия для обучения или общения со слепыми. Графический образ формируют во фронтальной плоскости с помощью четырех направленных попарно сопряженных акустических преобразователей, на которые подают широкополосный сигнал. Основная гармоника fo его лежит в диапазоне частот 200 - 500 Гц. Амплитудой и частотой звукового сигнала управляют как линейной функцией удаления курсора от центра плоскости графического образа. Одновременно осуществляют девиацию
f частоты fo по вертикали в зависимости от удаления курсора от горизонтальной оси фронтальной плоскости. Акустический образ воспроизводят в реальном масштабе времени посредством программного обеспечения. Способ позволяет сформировать изоморфные визуальным акустические образы с реальной пространственной локализацией за счет формирования условий, повышающих точность локализации границ движущегося звукового курсора во фронтальной плоскости. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![способ формирования акустического образа, патент № 2119785](/images/patents/352/2119098/916.gif)
Формула изобретения
1. Способ формирования акустического образа путем создания графического образа и воспроизведения по нему акустического образа в реальном масштабе времени посредством программного обеспечения и подачи широкополосного сигнала на акустический преобразователь, отличающийся тем, что акустический образ формируют во фронтальной плоскости с помощью четырех направленных попарно сопряженных акустических преобразователей, основная гармоника fo широкополосного сигнала лежит в диапазоне частот 200 - 500 Гц, а амплитудой и частотой звукового сигнала управляют как функцией удаления курсора от центра плоскости графического образа, одновременно осуществляют девиацию![способ формирования акустического образа, патент № 2119785](/images/patents/352/2119098/916.gif)
![способ формирования акустического образа, патент № 2119785](/images/patents/352/2119098/916.gif)
AX(1-Y) + A(1-X)(1-Y) + AXY + A(1-X)Y=B,
где A - амплитуда сигнала частоты fo;
X, Y - текущие координаты звукового курсора;
B - субъективный уровень громкости акустического образа.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам преобразования зрительной информации в другие виды ее восприятия. Изобретение может быть использовано для обучения или общения со слепыми. Способ также представляет интерес при проектировании перспективы средств отображения информации и оптимизации структуры управления информационным потоком в биотехнических системах. Известен способ формирования субъективного акустического образа [1, 2], в котором для преобразования зрительного образа в звуковые сигналы лучи света от изображения, действуя на фотоэлементы, возбуждают в них фототоки, которые возбуждают в телефоне, связанном с фотоэлементами разные по высоте и тембру звуки. Для этого, чтобы различать элементы изображения вдоль щели развертки осуществляется амплитудная модуляция падающего света в каждом элементе щели с разной частотой. Недостатком способа является то, что информация, которую получают слепой пользователь не только ограничена локализацией световых пятен по их положению относительно головы: право - влево, верх - вниз, но и может давать неверные представления о предметах, обладающих различными коэффициентами отражения. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому, является способ формирования акустического образа [3] путем создания графического образа и воспроизведения по нему акустического в реальном масштабе времени посредством программного обеспечения и подачи широкополосного сигнала на акустический преобразователь. Данный способ [3] принят за прототип. В прототипе преобразование зрительного изображения в акустический образ основано на растровом способе представления видеоизображения. Недостатком прототипа является то, что развертка изображения по строкам и столбцам предполагает пространственную реконструкцию образа в памяти пользователя. Предъявленный акустический образ используют не реальные, пространственно распределенные сигналы, а условные. Акустический образ не является статическим или квазистатическим и поэтому процесс его распознавания должен происходить не по фрагментам, а целым паттерном в течение установленной длительности воспроизведения. Такой способ является неадекватным с точки зрения известных механизмов сенсорного восприятия и полностью полагается на обучение слушателя распознаванию сложных звуковых паттернов, требует высокой дифференциальной чувствительности слухового анализатора, высокой лабильности психических процессов и концентрации внимания, утомляет пользователя и затрудняет восприятие (интерпретацию) изображения. Техническим результатом, получаемым от использования изобретения является устранение указанных недостатков прототипа за счет применения векторного представления квазистатических фрагментов изображения и формирования специальных условий, повышающих точность локализации границ движущегося звукового курсора в вертикальной (медианной) плоскости, т.е. путем повышения пространственного разрешения при воспроизведении акустического образа. Данный технический результат получают за счет того, что в известном способе формирования акустического образа, заключающемся в создании графического образа и воспроизведении по нему акустического в реальном масштабе времени посредством программного обеспечения и подачи широкополосного сигнала на акустический преобразователь, акустический образ формируют во фронтальной плоскости с помощью четырех направленных попарно сопряженных акустических преобразователей, основная гармоника fо широкополосного сигнала лежит в диапазоне 200 - 500 Гц, а амплитудой и частотой звукового сигнала управляют как функцией удаления звукового курсора от центра плоскости графического образа, одновременно осуществляют девиацию![способ формирования акустического образа, патент № 2119785](/images/patents/352/2119098/916.gif)
![способ формирования акустического образа, патент № 2119785](/images/patents/352/2119098/916.gif)
AX(1-Y)+A(1-X)(1-Y)+AXY+A(1-X)Y=B,
где
A - амплитуда сигнала частоты f0;
X, Y - текущие координаты звукового курсора;
B - субъективный уровень громкости акустического образа, (регулируемый параметр). Реализация способа формирования акустического образа основана на следующих предпосылках. Известно [4] , что ушная раковина вместе со слуховым каналом образуют единую акустическую резонансную систему. Возникновение каждого резонанса системы зависит от направления на источник звука и расстояния до него. Фильтрующее действие головы и наружных ушей в случае широкополосных сигналов приводит к изменениям как значения функции звукопередачи, так и соотношения фаз спектральных составляющих между собой и, следовательно, к сдвигам моментов времени прихода составляющих сигналов барабанной перепонки. Т.е. воспринимаемый каждым ухом широкополосный звуковой сигнал, возбуждаемый в свободном акустическом поле (особенно в ближней зоне, т.е. при расстояниях до источника менее 1 м) содержит значительно больше информации о месте расположения слухового объекта, чем сигнал, возбуждаемый непосредственно в слуховом проходе. Среди различных способов представления информации в аудио дисплеях известно "естественное" кодирование (примером может служить векторное представление звуковых образов), т.е. такое, при котором сохраняется прямое соответствие между пространственными и временными компонентами исходной информации и компонентами информации, предъявляемой оператору (звуковой курсор и его реальное пространственное положение - интерференционный максимум, или его траектория). В этом случае для декодирования информации (восприятия контура) на выходе дисплея не возникает нужды в специальном обучении пользователя, так как способ основан на врожденной способности млекопитающих (безусловный ориентировочный рефлекс) к пространственной ориентации на движущийся звуковой объект. Известно [5], что чувствительность человека к звукам с частотой ниже 500 Гц почти не ухудшается с возрастом (потери составляют менее 10 дБ), и дифференциальный разностный порог в этом диапазоне является постоянной величиной, приблизительно равной 4 Гц. С другой стороны, выбор основной частоты виртуального источника звука ниже 200 Гц нецелесообразен из-за снижения величины пространственного разрешения. Проведенные нами эксперименты показали, что оптимальной девиацией частоты
![способ формирования акустического образа, патент № 2119785](/images/patents/352/2119098/916.gif)
1. Авторское свидетельство СССР N 151059, кл. A 61 F 9/08, G 09 B 21/00, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР N 151060, кл. A 61 F 9/08, G 09 B 21/00, 1967. 3. Заявка ЕПВ N 0410045, кл. A 61 F 9/08, 1989 - прототип. 4. Блауэрт Й. Пространственный слух. Пер. с нем. М.: Энергия, 1979. 5. Соркин Р. Представление слуховой и тактильной информации. //Человеческий фактор. Т.5. М.: Мир. 1992. С.175-221.
Класс A61F9/08 способы и устройства, дающие пациентам с дефектами зрения возможность замены прямого зрительного восприятия другим видом восприятия
Класс G09B21/00 Обучение или общение со слепыми, глухими или немыми