某型直升机飞行模拟器音效仿真系统的实现

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1、某型直升机飞行模拟器音效仿真系统的实现［摘要］飞行模拟器是飞行员常用的训练装备之一，包括飞行解算仿真，仪表仿真、视景仿真和音效仿真等多个相对独立而又互相交联的软硬件系统。本文主要围绕某型飞机的咅效仿真进行了深入研究，重点对咅效仿真系统的硬件组成、软件仿真进行了深入探讨和算法实现。通过调研某型飞机的真实状态采集了约200个飞机声音原音数据，采用若干种声音处理技术和实现方法对其进行测试，最终利用DirectSotmd技术实现了某型直升机飞行模拟器的音效仿真，为飞行模拟器复杂战场环境下的音效仿真提供了一种有效的实现方法和手段。［关键词］仿真飞行模拟器DirectSoundTCP/IP屮图分

2、类号：TM75文献标识码：A文章编号：1009-914X(2016)28-0161-02一、引飞行模拟训练是飞行员进行飞行技能学习和训练的重要方式方法之一，其研制涉及飞机结构、飞行原理、模拟仿真、系统工程、电子电路、机械加工等多学科多颂域，是一个人在回路的大型实时软硬件综合集成系统。音效仿真系统是飞行模拟器的重要子系统之一，包括飞机飞行整个过程屮的通电自检、发动机运行、旋翼转动、危险告警、环境音效、语音通信以及其他操作等多种声音，需要根据飞机实时飞行状态对各种声音进行声音采集，音效处理、实时调整和控制输出。DirectSound是微软多媒体技术DirectX的组件之一，封装了大量音频

3、处理API函数，它可以提供快速的多个声音的混合输出，允许进行波形声音的捕获、重放，提供了3D声效算法，模拟出真实的3D立体声，并且可以直接访问相关设备，通过控制硬件提供更为丰富的音效处理功能，是进行飞行模拟器音效仿真系统幵发的关键技术之一。音效仿真系统的硬件系统主要由音效处理主机（运行音效仿真系统）、交换机、功放、音箱、话筒、耳麦等部分组成，包括系统控制单元、音频混音单元、功率放大单元和音效输出单元等四部分，其中大部分都集成在标准4U机箱内，有4个通道的功放输出，8路麦克/线性输入，6路耳机/线性输出，通过以太网与飞行主仿真系统之间进行数据、语音通信。咅效仿真系统从音源库中取出原音数

4、据，对其进行采样、变频、3D立体等多种音频处理，并对多种声源进行混合控制，生成各种现实混合音效，最终通过三种声音输出设备输出，达到模拟仿真飞行环境的效果。环境音响：发动机运行、旋翼转动风燥、操作起落架、话音告警等情况发生的声咅。飞行员耳麦：话音告警、音调告警、导航台站识别码等，模拟无线电通信系统实现的直升机与直升机之间，直升机与地面台站（教员）之间的话音联络。教员耳麦：进行飞行通话控制，监听话音告警、音调告警、导航台站识别码等，模拟地面台站（教员）与直升机进行话音联络。二、声音处理技术分析和DircctSound方法在Windows环境下使用C#进行音效处理，除DirectSound

5、技术外一般常用的还有三种方法。（1）引用System.Media.SoundPlayer类0（2）直接使用微软语音对象库。（3）调用第三方播放器控件。这三种声音处理技术是比较常见的几种方法，每种方式都各有利弊，比如第一、第三种方法调用和使用代码都相对简单，但相应的声音处理功能就比较少，混合、变频和3D等咅效都无法实现;第二种方法功能强大，但是使用和理解起来相对比较复杂。DirectSound是微软封装的声音处理核心技术之一，功能强大使用快捷，与其他技术相比具有速度快、可控性强等优点，主要包括以下特点：一是当硬件空闲时自动启用硬件加速。二是不受数量限制的声音混音。三是声咅重现延迟时间短

6、暂。四是可以实现较为复杂的3D声音定位效果。五是自动将输入的Wave数据转换成与输出匹配的格式。六是支持属性设置，包括频率、均衡、音量和位置通告等，并利用硬件的新特性而不改变API函数。三、直升机模拟器音效仿真系统实现算法使用VisualStudio2010和DirectSound实现飞行模拟器音效仿真系统。首先需要采集并处理某型飞机的各种原音数据，这些数据主要包括通电电流，发动机运行、收放起落架、各频率电台和各类告警提示等约200个原音数据，这些数据都以wav格式的波形文件采集存储。（一）通信模块实现某机型飞行模拟器主仿真系统根据飞行操作的实时状态发送控制指令和飞机当前状态信息至音

7、效仿真系统，音效仿真系统使用同步TCP/IP通信机制通过设置监听进程接收主仿真系统的指令和飞机状态信息，分析其内容并执行相关操作。（二）某机型音效编码音效仿真系统根据主仿真系统的控制指令，分析飞机之前和当前的飞行状态，根据分析结果处理原音并模拟现实飞机音效。根据某型飞机的声咅分析、音效需求和实现方法，对声音指令进行格式化编码以进一步处理。（三）音效处理模块解析及实现DirectSound声音进行输出的基木流程如下：（1）创建一个设备对象，设置设备对象的协作