Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Michał Bujacz


Stereophonic representation of virtual 3D scenes - a simulated mobility aid for the blind


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Paweł Strumiłło
Praca dyplomowa ife obroniona 2005-09-22
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem niniejszej pracy było opracowanie metody obrazowania trójwymiarowych scen za pomocą sygnałów dźwiękowych, która mogłaby zostać wykorzystana do konstrukcji elektronicznego urządzenia wspomagającego niewidomych, takiego jak to aktualnie projektowane w Instytucie Elektroniki Medycznej Politechniki Łódzkiej. Metoda ta miała być zaprezentowana przy użyciu programu symulacyjnego, który jednocześnie pozwoliłby na wypróbowanie jej skuteczności. W pierwszej części pracy zawarto obszerny przegląd literatury dotyczącej wielu zagadnień związanych z utratą wzroku. Zaprezentowano istniejące urządzenia typu ETA (Electronic Travel Aid, '), pomagające niewidomym w samodzielnym poruszaniu się. W pracy opisane zostały również procesy postrzegania dźwięków i ich lokalizacji przez ludzi oraz stereofoniczne sposoby tworzenia wirtualnych źródeł dźwięku. W części praktycznej pracy powstał program komputerowy, który umożliwiał poruszanie się użytkownika po prostych wirtualnych scenach 3D, generowanych za pomocą bibliotek OpenGL (Open Graphics Library). Program napisano w języku C++ pracując w środowisku VisualStudio.net. W programie zaprezentowano różne metody przedstawiania przestrzeni, oparte na wspólnym „kodzie dźwiękowym”, bazującym na obrazowaniu odległości między wirtualnym użytkownikiem a przeszkodą tonem o częstotliwości odwrotnie proporcjonalnej do tego dystansu. Jako że niezłożone częstotliwościowo, sztuczne dźwięki generowane przez komputer są nieprzyjemne dla ludzkiego ucha, zamiast nich zastosowano tony wydawane przez instrumenty muzyczne, generowane przy użyciu standardu General MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Dodatkowo wykorzystano różnicę w intensywności dźwięku w dwóch kanałach słuchawek stereofonicznych aby umiejscowić go w płaszczyźnie horyzontalnej. Poszczególne metody udźwiękowiania przestrzeni różniły się sposobami skanowania sceny. Najprostsza z metod przypominała działaniem dalmierz, stale przekładający swój odczyt na pięciooktawowy zakres tonów muzycznych. Przy bardziej złożonych metodach, zastosowano periodyczne „omiatanie” sceny przed użytkownikiem po płaszczyznach poziomych lub pionowych, za pomocą wspomnianego dźwiękowego „dalmierza”. W większości metod wykorzystano dźwięk stereo i/lub kilka instrumentów muzycznych w celu dodania dodatkowych wymiarów kodowi dźwiękowemu. Ukończony program symulacyjny został przetestowany na grupie dziesięciu ochotników – pięciu mężczyzn i pięciu kobiet w wieku od 14 do 52 lat. Każdy z użytkowników był szkolony przez 2-3 godziny w obsłudze programu i wykorzystywaniu kodu dźwiękowego. Następnie na ochotnikach przeprowadzono zestaw eksperymentów sprawdzających skuteczność, z jaką mogą odtworzyć udźwiękowione sceny poprzez ich rysowanie oraz poruszać się pośród niewidocznych przeszkód. Próby przebiegły pomyślnie, jako że większość użytkowników prawidłowo opisywała sceny przedstawione za pomocą kodu dźwiękowego, jak i sprawnie poruszała się w wirtualnym środowisku za pomocą różnych metod udźwiękawiania przeszkód.