[發明專利]適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步裝置及方法

有效

• 申請號: 201710532925.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107277296B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 苗天丞;邢軍華;何雪松
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H04N5/04
• 分類號: H04N5/04;G10L21/055
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明公開了一種適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步裝置，其包括信號發生器、發光二極管、揚聲器，所述信號發生器的輸出端與三通接頭連接，所述三通接頭與發光二極管、揚聲器連接；所述發光二極管置于攝像機的攝像范圍內，所述揚聲器置于水聽器旁。本發明還提供一種適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步方法。本發明能在聲頻、視頻采集設備不具備觸發功能時，仍能實現聲、視頻信號的高精度同步測試。

技術領域

本發明屬于水聲試驗測試領域，具體涉及一種適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步裝置及方法。

背景技術

水聲試驗測試是氣泡聲學的主要研究手段。由于氣泡的聲特性與氣泡的形狀、尺寸和運動狀態等密切相關，因此，在試驗中需要對氣泡的視頻和聲頻進行同步記錄。通常，對氣泡形態的記錄采用高速攝像機拍攝，而對氣泡噪聲的記錄采用水聽器采集，如何將不同設備采集的信號精確地同步起來是影響分析結果的關鍵問題。

目前，解決聲、視頻同步問題最常用的辦法是：采用具有觸發功能的攝像機和信號采集卡。在測試開始的時刻，通過一路脈沖信號同時觸發攝像機和水聽器工作，使聲、視頻信號在同一時刻被激發，從而實現同步記錄。這種方法盡管有效，但存在兩個主要問題：一是要求所用的設備全部具備觸發功能，這就使得設備的選用受到一定限制，試驗投入增加；二是存在校對上的困難，任何設備在受到觸發激勵后都存在一定的反應延遲，而延遲量的大小便決定了同步精度的高低；專業儀器的校對具有較高的技術要求，一般試驗人員難以勝任。

因此，我們迫切需要一種能解決攝像機和水聽器同步的裝置，能夠以較低的投入采集到高精度的音頻、視頻同步信號。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步裝置及方法，該裝置和方法能確保攝像機和水聽器同步記錄，從而確保水聲試驗測試的準確性。

本發明所采用的技術方案是：

一種適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步裝置，其包括信號發生器、發光二極管、揚聲器，所述信號發生器的輸出端與三通接頭連接，所述三通接頭與發光二極管、揚聲器連接；所述發光二極管置于攝像機的攝像范圍內，所述揚聲器置于水聽器旁。

按上述方案，發光二極管和揚聲器通過三通接頭連接在信號發生器的同一輸出端上。

當信號發生器開啟時，信號發生器的輸出端會輸出頻率為F的單頻正弦電壓信號，該信號通過三通接頭同時加載于發光二極管和揚聲器上。當信號發生器開啟時，發光二極管發出亮光，同時揚聲器發出頻率為F的單頻聲信號；當信號發生器關閉時，發光二極管熄滅，同時揚聲器停止工作，頻率為F的單頻聲信號消失。發光二極管光出現的時刻與頻率為F的單頻聲信號出現的時刻有明確對應關系，發光二極管光消失的時刻與頻率為F的單頻聲信號消失的時刻也有明確對應關系，此類時刻均可以作為聲、視頻的標記點。

本發明為非觸發式音頻、視頻信號同步裝置，即采用信號發生器作為信號源，激發發光二極管和揚聲器產生一組具有明確對應關系的聲、視頻信號，用這組信號對試驗信號進行標記，將標記信號出現(或消失)的時刻作為試驗聲、視頻信號的時間同步點，從而實現不同信號間的同步。本發明不要求采集設備具有觸發功能，而且同步精度僅取決于發光二極管和揚聲器的響應特性，易于校對。

本發明還提供一種采用上述適用于氣泡聲學研究的音頻、視頻信號同步裝置進行音頻、視頻信號同步的方法，該方法為：

在攝像機和水聽器工作期間的任意時刻，開啟信號發生器，攝像機捕捉發光二極管發亮的畫面，同時水聽器記錄的聲信號上會出現揚聲器發出的頻率為F的單頻聲信號，將發光二極管發亮時的視頻時間與聲信號上開始出現頻率為F的單頻聲信號的時間作為聲頻和視頻的同步時間點，實現聲、視頻信號的時域同步；或