CN101405089A - 一致触觉效果的产生 - Google Patents

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Abstract

一种系统，其在包括促动器的手持机中产生一致的触觉效果。所述系统确定用于促动器的性能数据、并通过将所述性能数据与源自基准促动器的基准性能数据比较而从性能数据产生触觉效果控制器参数。然后，所述系统将触觉效果控制器参数存储在手持机上。

Description

一致触觉效果的产生
相关申请的交叉引用
[01]本申请要求2006年2月3日提交的美国临时专利申请第60/765,075号的优先权，该临时专利申请的说明在此以参考的形式并入。
技术领域
[02]本发明的一个实施方式涉及包括触觉效果(haptic effects)的装置。更具体而言，本发明的一个实施方式涉及对于不同移动装置产生一致的触觉效果。
背景技术
[03]用于移动无线装置或手持机、或者例如便携式游戏机和游戏操纵控制器的非无线装置的触觉效果通常是在手持机处产生不同类型的振动，以向用户提供震动触觉反馈。可包括触觉效果的移动手持机、例如蜂窝式电话和个人数字助理(“PDA”)有不同的形状和尺寸、利用不同的促动器以产生振动、因此生来机械地不同。结果，当设计具有触觉效果的手持机时，由用户感知的振动取决于该差异而变化很大。为了提供类似横跨该差异、或者甚至对用户有效的触觉效果，必须基于这些独特的特性修改每个移动手持机的设计。即使设计改变，结果可能是不同的手持机将对用户产生宽范围的震动触觉感知。
[04]例如，一种触觉效果可以是一系列三个清楚的脉冲的产生。在一种类型的手持机具有某种制动特性的马达的情况下，用户清楚地感觉三个脉冲。但是，在具有不同制动特性的马达的手持机上实现的相同触觉效果可能对用户表现得更混乱，达到用户不能确定清楚的脉冲数量的程度。
[05]希望触觉效果一致地横跨许多不同的手持机，使得用户不一定要适应振动的不同感觉，并且使得触觉效果向不同手持机的用户输送相同的信息(例如，三个脉冲)。因此需要用于产生一致地横跨不同移动手持机的触觉效果的方法和系统。
发明内容
[06]本发明的一个实施方式是在包括促动器的手持机中产生一致触觉效果的系统。该系统确定用于促动器的性能数据，并通过将性能数据与源自基准促动器的基准性能数据比而从性能数据产生触觉效果控制器参数。然后，系统将触觉效果控制器参数存储在手持机上。
附图说明
[07]图1是根据本发明的一个实施方式的蜂窝式电话手持机的框图。
[08]图2是用于具有通过调整(shaping)高频振动所产生的触觉效果的理想手持机的加速度相对时间的图表。
[09]图3是根据本发明的一个实施方式用于被选定为基准手持机的实际手持机的加速度相对时间的图表。
[10]图4是根据本发明的一个实施方式的基准手持机的促动器的加速度相对输入频率和包络线百分比相对频率的图表。
[11]图5是根据本发明的一个实施方式用于新促动器的电压、加速度相对时间的图表。
[12]图6是根据本发明的一个实施方式用于新促动器的电压、加速度相对时间的图表。
[13]图7是提供图5-6的信息表示的停止时间(stop time)相对脉冲宽度的图表。
[14]图8是根据本发明的一个实施方式用于新促动器的电压、加速度相对时间的图表。
[15]图9和10是根据本发明的一个实施方式存储用于新促动器的包络线和峰峰加速度的矩阵的图解表示。
[16]图11是根据本发明的一个实施方式在新促动器处以不同的频率从脉冲序列产生的脉冲的图解表示。
[17]图12和13是根据本发明的一个实施方式为不同频率的不同脉冲宽度收集的信息的图表。
[18]图14-16根据本发明的一个实施方式、图解地例证在用于选择控制器参数的量级(magnitude)中选择点的过程。
[19]图17和18是根据本发明的一个实施方式由计算机执行的功能性的流程图，以便：(1)找到停止和制动时间；(2)产生原始数据(即，矩阵)；和(3)确定控制器参数，使得新的手持机具有与基准手持机中的触觉效果一致的触觉效果。
[20]图19是根据本发明的一个实施方式的基准手持机和对应的特征矩阵的框图。
[21]图20例证特征矩阵的两个示例。
[22]图21是用于电话B的不同位置的特征矩阵的提取。
[23]图22是当确定控制器参数时如何能够应用感知关系的图解表示。
[24]图23是由计算机执行的功能性的流程图，以便包括感知矩阵。
具体实施方式
[25]本发明的一个实施方式是一种系统和方法，其基于限定的“基准”手持机和设计用于该基准手持机的触觉效果、在不一定修改触觉效果的情况下允许在其它类型的手持机上给用户一致的相同触觉效果。
[26]诸如例如蜂窝式电话、PDA、和便携式游戏系统等的手持机有不同的形状和尺寸、利用不同的促动器以产生振动、因此生来机械地不同。当设计具有例如震动触觉反应的触觉效果的手持机时，在所有的手持机变体中本发明的一个实施方式的共同性是嵌入每个手持机处理器中的内核或控制器。在本发明的一个实施方式中，修改每个手持机内的该内核，以在所有的手持机当中在播放相同的震动触觉效果的同时获得类似的一致性能(即给用户的振动感觉)。这避免需要对每个单个的手持机单独进行调谐。
[27]本发明的一个实施方式是确定控制器参数的方法，其在利用相同震动触觉/触觉效果时在不同的蜂窝式电话手持机和促动器当中提供一致的体验。修改内核以实现这些方法并产生确定的控制器参数。
[28]图1是根据本发明的一个实施方式的蜂窝式手持机10的框图。手持机10包括屏幕11和按键13。在一个实施方式中，按键13能够实现为触摸屏以便按键13为触摸屏按键，或者能够利用任何方法实现。手持机10内部是在电话10上产生振动的触觉效果系统。在一个实施方式中，在整个电话10上产生振动。在其它的实施方式中，手持机10的包括按键13中单独的按键的特定部分能够通过触觉效果系统触觉地实现，不管按键是机械定向的触摸屏、还是一些其它类型的实现方式。
[29]触觉效果系统包括处理器12，该处理器12包括内核14。处理器12上耦联有存储装置20和耦联至振动促动器18的促动器驱动电路16。尽管手持机10例证为电话，但本发明的实施方式能够以任何类型的手持机或移动装置实现。内核14包括分别担负产生特定触觉效果的一个或多个控制器21-23。
[30]处理器12可以是任何类型的通用处理器、或者能够为特别设计以提供触觉效果的处理器，例如专用集成电路(“ASIC”)。处理器12可以是操作整个手持机10的相同处理器，或者可以是单独的处理器。在一个实施方式中，内核14是由处理器12执行的软件过程。处理器12决定播放什么样的触觉效果和效果播放的顺序。控制器21-23将来自内核14的高级控制器参数转换成马达命令/控制信号。通常，限定特定触觉效果的高级参数包括量级、频率和持续时间。
[31]处理器12向驱动电路16输出控制信号，该驱动电路16包括电子元件和用于向促动器18供应引起期望的触觉效果所需的电流的电路。例如，由驱动电路16向促动器18提供的电流可具有变化量级的正负电流。此外，电流可以呈具有变化周期和/或相位的周期信号形式。
[32]振动促动器18是在手持机10上产生振动的触觉装置。促动器18可包括能够(例如，经由手持机10的壳体)向手持机10的用户施加振动触觉力的一个或多个施力机构。该力例如能够以由旋转质量、压电装置、或其它类型的振动促动器所引起的振动运动的形式传递。促动器18可以是偏心旋转质量(“ERM”)或线性共振促动器(“LRA”)，在该偏心旋转质量中偏心质量由马达移动，在该线性共振促动器中附连至弹簧的质量被来回地驱动。
[33]存储装置20可以是任何类型的储存装置，例如随机存取存储器(“RAM”)或只读存储器(“ROM”)。存储装置20存储由处理器12执行的指令。存储装置12也可位于处理器12内部，或者可以是内部和外部存储器的组合。
[34]一个实施方式中的控制器21-23存储对最终由振动促动器18转换成振动运动的触觉效果进行限定的指令和控制器参数。在一个实施方式中标，控制器21-23分别存储对柔和、强烈和剧烈的触觉效果进行限定的参数。在一个实施方式中，剧烈的触觉效果包括通过使用双向脉冲的有源制动(即，使促动器马达反转的能力)，该双向脉冲允许相对狭窄的脉冲。柔和和强烈的触觉效果不包括有源制动并且仅利用单向脉冲。
[35]在本发明的一个实施方式中，用于被选定为基准手持机的手持机的控制器的性能的特征在于以便限定基准手持机的触觉效果。选择基准手持机的一个标准是由基准手持机所产生的触觉效果可由用户接受。图2是用于具有通过成形高频振动所产生的触觉效果的理想手持机并且能够用于例证表现控制器性能特征的过程的加速度相对时间的图表。在一个实施方式中，控制器性能可通过由高频振动的指令低频包络线所产生的包络线20为特征。这些振动产生能够通过测量峰峰加速度被量化的加速度轮廓(profile)和从最低点到最高点的包络线尺寸。包络线值(envelope value)是对低频范围中产生振动的手持机/促动器的性能进行测量的度量。
[36]包络线20被测量为振动的峰值加速度相对于包络线尺寸的百分比。当包络线是与振动的峰值加速度相同的尺寸时(如图2)，比率为1或100％并且这表示准确无误的频率图案。当包络线小于峰值加速度时，比率小于100％。越接近0％，则会感觉越模糊的连续脉冲。
[37]图3是根据本发明的一个实施方式用于被选定为基准手持机的实际手持机的加速度相对时间的图表。用于将特定手持机选定为基准手持机的一个标准是认为在基准手持机上实现的触觉效果“良好”，即用户可接受的实现方式。在一个实施方式中，加速计用于测量振动的加速度。如图3所示，包络线30与理想的100％相比较为大约95％。
[38]在一个实施方式中，为了表现基准手持机的特征，产生横跨频率宽度范围的包络线测量，以量化基准手持机的全部性能。图4是根据本发明的一个实施方式的基准手持机的促动器的加速度相对输入频率(上图表40)和包络线百分比相对输入频率(下图表42)的图表。加速计测量振动的加速度并且从这些测量提取包络线的测量。对柔和、强烈和剧烈的控制器的触觉效果进行测量。
[39]包络线图表(图表42)涉及具有控制器的促动器的带宽。如上所述，对大部分的频率范围希望使包络线具有靠近100％的值。如图4所示，与柔和的效果(曲线45)和强烈的效果(曲线44)相比较，使用双向脉冲的剧烈效果(曲线43)具有最大的带宽。对于用户，与强烈(8Hz)的和柔和(10Hz)的效果的相对狭窄的带宽相反，剧烈的效果对越宽的频率范围(16-18Hz)感觉越明显。
[40]加速度的量级(图表40)给出振动强度的测量。包络线的量级和尺寸取决于脉冲的宽度。当宽度狭窄时，促动器没有时间以自旋到其最大速度，因此产生具有100％的包络线的低加速度并允许其具有较大的频率。当宽度宽时，促动器有时间达到其最大速度以产生较大的加速度，而且其耗费较多的时间减慢，因此频率一增加就产生较小的包络线。这造成带宽的减小。
[41]在一个实施方式中为基准手持机测量与如图4的类似结果类似的测量。因此，断定手持机性能主要取决于用于基本形成的振动的促动器的性能。如果在促动器试验台中对于促动器适当地调谐控制器，则相同的控制器将在手持机中产生类似的性能。如果在手持机中存在促动器安装或其它共振问题，则与初始促动器性能的任何偏离将立即使这些问题突出。
[42]在一个实施方式中，一旦确定用于手持机/促动器(“基准手持机或促动器”)的基准数据，下一步骤就为新手持机/促动器(“新的手持机或促动器”)确定具有与基准手持机一致的触觉效果的控制器参数。为了确定控制器参数，在一个实施方式中进行以下通用步骤：
1.为新促动器找到对于不同脉冲宽度的最大和最佳停止时间。这些时间分别对应于自由响应和利用制动的响应。
2.用于新促动器的原始数据的产生/捕获
a.以不同的频率产生单向和双向脉冲以产生脉冲宽度；
b.用于每个脉冲宽度的加速度轮廓的捕获；
c.从捕获的加速度轮廓测量量级和包络线值；
d.将数据存储在量级相对频率和包络线相对频率的矩阵中。
3.利用矩阵和基准数据确定控制器参数。这通过找到来自新促动器的测定数据与基准促动器的基准数据加/减一些合适的值的交集完成。交集突出新促动器用于产生周期信号的脉冲宽度、频率和工作周期。
4.向内核加载计算的控制器参数。
[43]以下通过图解例证根据本发明的一个实施方式用于新手持机/促动器的这些步骤中每个步骤的说明。
找到停止和制动时间
[44]图5是根据本发明的一个实施方式用于新促动器的电压、加速度相对时间的图表，其示出单向脉冲的产生和对应的加速度轮廓。在去除输入信号之后为几个脉冲宽度计算促动器耗费以停止自旋的停止时间或最大时间。
[45]图6是根据本发明的一个实施方式用于新促动器的电压、加速度相对时间的图表，其示出双向脉冲的产生和对应的加速度轮廓。示出在去除(双向)输入信号之后促动器耗费以停止自旋的停止时间或最大时间。在一个实施方式中，负脉冲总是为500ms，这足够长以观察信号减慢和再次加速自旋。
[46]图7是提供图5-6的信息表示的停止时间相对脉冲宽度的图表。该表示通过如图7所示的一阶系统(或简单指数函数)适当地近似。曲线70是用于单向脉冲的测定停止时间，而曲线72是曲线70的一阶近似。曲线74是当利用双向脉冲时的最小停止时间或制动时间，而曲线76是曲线74的一阶近似。图7的图表例证对于单向脉冲，超出160ms的任何时间将产生相同的停止时间。因此，为该特定的新促动器找到控制器参数的试验将从小的有意义值(30ms)到160-180ms。
原始数据的产生/捕获
[47]图8是根据本发明的一个实施方式用于新促动器的电压、加速度相对时间的图表，并例证在不同的频率处用于单向脉冲的180ms的恒定脉冲宽度。第一脉冲序列在每个脉冲之间具有0ms。第二脉冲序列在脉冲之间具有10ms的间隔等。如所示，加速度轮廓具有包络线，当脉冲在时间上变得越分开时，该包络线增加作为用于每个脉冲序列的不同包络线测量、以及不同的加速度量级值的结果。
[48]为了完全表现新促动器的特征，仅利用不同的脉冲宽度以及利用双向脉冲进行类似的过程。然后，测量包络线和峰峰加速度并将它们存储在频率相对量级和包络线值的矩阵中。在图9和10中示出根据本发明的一个实施方式用于单向脉冲的矩阵的图解表示，其中在量级图表(图9)中的每根曲线对应于包络线图表(图10)中的单根曲线。
[49]对于双向脉冲的情况，首先选择脉冲宽度并从图7选择该脉冲宽度的最佳(负)制动脉冲。然后，通过该双向脉冲和在时间上的间隔产生一系列脉冲，以产生不同频率的脉冲。图11图解地例证这样的脉冲的示例。如所示，包络线曲线几乎给出归因于制动脉冲最佳特性的全部包络线。
[50]在图12和13中示出为不同频率的不同脉冲宽度收集的信息。如前对于单向脉冲所述的，在量级与包络线图表(点)之间存在一对一的关系。在这些图表与单向图表之间一个明显的差异是由于用于所有双向脉冲的最佳制动特性，所以包络线图表总是接近于最大值
利用矩阵和基准数据找到控制器参数
[51]利用用于基准促动器的包络线和量级值的信息，例如如图4所示，对于新促动器的不同控制器，能够确定控制器需要通过特定的包络线以给定的量级产生加速度的区域。柔和的和强烈的控制器使用对单向脉冲(图9和10)收集的数据，而剧烈的控制器使用对双向脉冲(图12和13)收集的数据。
[52]通过图4，以下为根据本发明的一个实施方式匹配控制器所需的要求(约束)：
1.柔和
a.响应的包络线必须大于0.8。这是限定控制器的带宽。
b.带宽内部的量级必须在1Gpp(峰峰加速度)与1.4Gpp之间。
2.强烈
a.响应的包络线必须大于0.45。这是限定控制器的带宽。
b.带宽内部的量级必须在1.2Gpp与1.6Gpp之间。
3.剧烈
a.不考虑响应的包络线，因为产生的特征脉冲总是接近于最大值的包络线。
b.带宽内部的量级必须在1Gpp与1.6Gpp之间。
[53]在一个实施方式中，包络线约束选择包络线相对频率图表中的某些点(脉冲宽度)，并且由于这些图表中的每个点自动对应于量级相对频率图表中的点，所以在量级中存在用于选择控制器参数的点的选择。
[54]该过程针对新手持机的每个控制器以图解的形式表示在图14-16中。量级图中的暗化区域表示将找到并通过上述约束给出控制器参数的区域。
[55]对于每个暗化区域，如图4中基准数据的重叠能够为特定的促动器给出控制器的参数。但是，由于不是所有的促动器以类似的方式运转并因此不具有类似的性能值，基准数据的迭加可导致值之间的失配，使得控制器的实现不可能，因为基准数据值可能不是通过新促动器获得的。为此，在一个实施方式中仅考虑暗化区域，并且目的变成只为每个控制器找到“最大带宽”。
[56]通过选择暗化区域内部的具有最高频率值的点找到“最大带宽”。该点导致脉冲宽度和工作周期。然后，找到暗化区域内具有类似工作周期的与第一点不同的第二点。这些是控制器在其最终实现中将利用的最重要的值。
向内核加载控制参数
[57]一旦计算出控制器参数(以下更详细披露地)，则向内核馈送这些值并且能够通过新促动器获得控制器的特征。在一个实施方式中，内核实现方式是考虑控制器在运行时间能够存取的值的阵列。该值的阵列包含控制器参数并且被给予/下载/传输到手持机和存储在当控制触觉效果时控制器能够存取该值的阵列的存储器中。还能够将参数编译成驻留在手持机中的二进制的一部分。得到的用于新手持机的性能图表应非常类似于图4所示的图表，其导致新手持机具有与基准手持机中的触觉效果一致的触觉效果。
LRA控制器参数
[58]在一个实施方式中，当实现LRA促动器而不是ERM促动器时，希望调节以上进行的试验组以获得控制器参数。在一个实施方式中，驱动和制动脉冲的产生以与以上披露的方式类似的方式完成，但脉冲由具有的频率设定在促动器的共振频率的方波包围。最佳制动时间利用先前披露的相同方法确定。
[59]尽管以上图解地描述了本发明实施方式的步骤，但在一个实施方式中这些步骤由耦联至加速计的加速计自动地进行。计算机包括处理器和存储器。图17和18是由计算机执行的功能性的流程图，以便：(1)找到停止和制动时间；(2)产生原始数据(即，矩阵)；和(3)确定控制器参数，使得新的手持机具有与基准手持机中的触觉效果一致的触觉效果。在一个实施方式中，图17和18的功能性由存储器中存储的软件实现并由处理器执行。在一个实施方式中，软件是编程语言。在其它实施方式中，功能性能够由硬件、或硬件和软件的任何组合实现。
[60](100)产生变量并设定——Set：t＝0.005；v_act；t-max和t_inc。
[61](102)以v_act和持续时间t产生正脉冲。在产生v_act和持续时间t的正脉冲之后是以v_act和0.5秒的持续时间产生负脉冲。
[62](104)得到正脉冲的振动加速度并测量停止时间。得到双向脉冲的振动加速度并测量最佳制动时间。
[63](106)计算t＝t+t_inc。
[64](108)确定t是否大于t_max。如果为no，则转到102。如果为yes，则转到110。
[65](110)利用先前为每个脉冲宽度持续时间tw计算的最佳制动时间值来得到指数近似 f brake ( t w ) = ( 1 - e w - λ ( t - δ ) ) .
[66](112)以在周期等于0.005ms处开始并且以t_inc增加、直到t_max的方式产生单向和双向周期信号。双向脉冲通过增加具有通过指数方程110计算的持续时间的制动脉冲产生。
[67](114)捕获通过加速计捕获由在112产生的脉冲所产生的振动的加速度。
[68](116)通过连续加速度计算以下值，对于所有的周期值：
(1)量级-峰峰加速度；(2)包络线-加速度的绝对值是低通的。
[69](118)通过连续加速度信号计算以下值，对于所有的周期值：(1)量级-峰峰加速度；(2)包络线-加速度的绝对值是低通的。产生两个矩阵，该两个矩阵包含涉及所有周期值的量级的数据(M矩阵)和所有周期值的包络线(E矩阵)。
[70]为单向和双向脉冲产生矩阵M和E并且每个值对应于周期与量级或周期与包络线的组合。因此，对于每个周期具有与之相关的量级和包络线。对于单向脉冲，矩阵称作Mu和Eu，对于双向脉冲为Mb和Eb。
[71](120)在M中找到在E中具有大于X％(或者如果标准化为1则为X/100)的对应包络线值的所有值。称这些值为Me。
[72](122)在m1＜m2的情况下，通过Me中所有的值，找到在范围m1至m2中的值。称这些值为Mm。
[73](124)通过在Mm中选择具有最高频率值(或最低周期)的点找到“最大带宽”。该点具有对应的脉冲宽度和工作周期。
[74](126)在Mm中找到具有与124中的点相同的工作周期的第二点。
[75](128)基于工作周期、频率、和量级，计算制动脉冲量级和持续时间以及脉冲中的反弹。
[76]执行120-128的算法，以找到用于控制器中每个控制器的参数，并且根据需要对每个控制器重复。在一个实施方式中，对于柔和的控制器，X＝80％，m1＝1G，和m2＝1.4G。对于强烈的控制器，X＝45％，m1＝1.2，和m2＝1.6。对于剧烈的控制器，仅利用量级约束产生矩阵Me。
[77]在一个实施方式中，手持机的内核中的每个控制器具有一组控制器参数。参数的值决定由内核产生的得到的命令信号。以下的表1是根据本发明的一个实施方式的一组控制器参数的列表。
表1
  参数编号   参数名称   说明
  1   TRANSITION FREQ   确定“每期固定的准时”与“作为周期百分比的准时”的界限。低于该值的频率被认为在低频率范围内。
  2   TRANSITION FREQ2   确定中间频率范围的界限，其中准时是被请求的周期的百分比。该中间频率范围由连续值中的值和该值给定。
  3   ON TIME LOWFREQ   低频率范围内的正和负脉冲的持续时间。
  4   ON POS TIME LOWFREQDC   低频率范围内的正脉冲的持续时间。
  5   ON NEG TIME LOWFREQDC   低频率范围内的负脉冲的持续时间。要指出的是，该持续时间加上一行中的正脉冲持续可能不等于第三行中脉冲的总持续时间。
  6   ERM ON TIME MIDFREQ   要用作脉冲持续时间的控制周期的百分比值。该值在0至255(等于100％)的范围内。要指出的是，该值通常为255；较小的值表示期望的脉冲小于实际控制周期。
  7   ERM ON POS TIMEMIDFREQ PERC   要用作正脉冲宽度的总脉冲持续时间的百分比。
手持机结构考虑
[78]以上披露的系统和方法考虑基准促动器的属性和“新”装置的促动器的属性，以便在手持机当中获得一致的触觉效果。但是，没有重视手持机结构的具体考虑。在一个实施方式中，为了具有在手持机当中确保一致性的更完备的方法，还能够考虑以下更详细披露的以下特征，以在两个不同的手持机之间产生一致的效果。
1.马达的放置和其在手持机内的取向
2.手持机壳体或类型(例如，蛤蜊形、杆形、滑板形)
3.手持机质量；和
4.振动频率源
马达的放置和其在手持机内的取向
[79]在一个实施方式中，为了比较形成用于马达考虑的放置和取向的基准手持机。该基准手持机可以是结合以上图3披露的基准手持机，其中已手动地调谐促动器参数，以获得“良好的结果”，或者其可以是已利用上述用于促动器的一致性方法调谐的手持机。
[80]首先基准手持机特征在于其在手持机上不同位置出的加速度。图19是根据本发明的一个实施方式的基准手持机(“电话A”)和对应的特征矩阵210的框图。电话A包括用于放置加速计的多个位置(例如，位置201、202等)、和在示出位置的促动器204。在这一点上促动器在电话A内的位置是未知的，但已知电话A产生用户可接受的振动。在加速计在电话A中的位置(201、202等)与特征矩阵210的元件之间存在一一对应。线205-207示出电话A上的有些物理位置与特征矩阵210的元件之间的映射。
[81]为特定的特征矩阵产生特征矩阵210。图20例证特征矩阵210的两个示例(矩阵215、216)。矩阵215由在电话A上在特定位置处的测定峰峰加速度构成。矩阵216由测定的加速度的停止时间构成，该停止时间是从输入激励被去除的瞬间测量的时间到峰值加速度低于感知阀值的时间。还能够产生由测量加速度的上升时间构成的矩阵，该上升时间是从输入信号开始测量的时间到达到50％的最大加速度的时间。像位置传感器的其它类型的传感器可用于表现手持机振动的特性。在这种情况下，能够提取类似的特征矩阵。
[82]特征矩阵用作基准以与其它手持机比较。该矩阵称作“FR”。第二手持机(目标电话B)具有匹配基准特征矩阵的特征矩阵，并且将促动器B放置在目标电话B内，使得基准和目标矩阵匹配。
[83]图21例证用于电话B的不同位置的特征矩阵的提取。为了找到与基准特征矩阵匹配最好的矩阵，每当为促动器在目标电话B内的特定位置捕获到目标矩阵FT1时，就将该目标矩阵FT1与基准特征矩阵FR比较。从促动器B在目标电话B内的所有可能(可行)的位置，存在一个与基准特征矩阵匹配最好的矩阵。
[84]匹配特征矩阵包括使用一些使两个手持机彼此一致的矩阵。矩阵可包括特征中的一个特征或它们的组合，并且匹配可以是直的线性比较或更复杂的矩阵。
[85]一旦找到促动器的位置和取向，如上所述计算控制器参数，以便在两个手持机之间获得最优良的一致性。
手持机壳体或类型(例如，蛤蜊形、杆形、滑板形)
[86]在一个实施方式中，为了在不同壳体/类型的手持机当中获得最好的一致性，为每种类型的壳体选择基准电话。如结合图19所披露地形成每个基准电话和对应的特征矩阵。
手持机质量和振动频率源
[87]已知由用户感知的手持机振动受手持机的质量和振动频率(与促动器直接相关)的影响。当如上文和在图17和18中所披露地确定控制器参数时，可包括手持机的质量和振动频率源如何影响得到的振动的信息。例如，在一个实施方式中，通过应用先前披露的一致性方法获得控制器参数，以使两个不同的促动器A和B匹配，后面是通过应用感知矩阵对参数或性能矩阵的修改，以补偿质量和振动频率。
[88]在该实施方式中，形成感知矩阵使得质量和频率额影响在装置额加速度中得到反映，从而形成质量相对加速度和频率相对加速度的关系。这种布置的原因是这些关系能够直接应用于获得内核参数的促动器性能矩阵。
[89]图22是如何能够应用该关系的图解表示。在正常条件下，在量级图表上重叠的阴影区域的上下加速度极限值设定为特定值(m1和m2)。为了补偿装置的重量，这些极限值由函数fp mass(称作“质量感知函数”)“按比例决定”，这生成用于具有特定重量的装置的不同极限值，该装置产生与由基准装置所产生的振动一致的振动。
[90]为了补偿促动器的振动频率，基准和目标促动器特征在于对它们能够产生的频率范围进行测量。具体而言，测量由促动器所产生的最大加速度处产生的频率(其对应于由促动器使用额最大电压)。然后，在极限值m1和m2由感知函数fp mass按比例决定之后，感知函数fp freq(称作“频率感知函数”)用于按比例决定极限值m1和m2。
[91]在极限m1和m2合适地按比例决定之后，如上文和在图17和18中披露地可进行控制器参数的计算。所有的加速度极限应按比例决定(用于柔和的、强烈的和剧烈的控制器)。
[92]图23是由计算机执行的功能性的流程图，以便在确定控制器参数时包括感知矩阵。在一个实施方式中，图23的功能性由存储在存储器中并由处理器执行的软件实现。在一个实施方式中，软件是
Figure A20078001036900241
编程语言。在其它实施方式中，功能性能够由硬件、或硬件和软件的任何组合实现。
[93](220)通过从基准电话(221)提取特征矩阵和从基准电话(222)提取性能矩阵形成基准手持机/电话。
[94](224)对促动器的不同位置/取向提取来自目标电话的特征矩阵。
[95](226)在给定的矩阵中选择与基准特征矩阵“匹配”最好的特征矩阵。
[96](228)将促动器定位在由选定的目标特征矩阵给定的对应位置。
[97](230)利用性能矩阵确定控制器参数。
[98](232)利用质量和频率感知矩阵修改控制参数。
[99]如所述，本发明的一个实施方式通过修改新手持机的内核内的控制器参数，允许新手持机具有与基准手持机一致的触觉效果。当修改控制器参数时还可考虑新手持机的物理结构。这允许用户横跨许多不同的手持机具有类似的体验。
[100]上文披露的以产生横跨手持机的一致感觉的实施方式通常包括将参数存储在特定的手持机上。因此，能一次地设计用于基准手持机的触觉效果，然后横跨许多不同的手持机采用该触觉效果。这避免需要为每个手持机重新设计效果。在另一实施方式中，设计工具和应用存储马达参数信息。以如同上述的类似方式确定新马达或手持机控制器参数，但不是手持机、而是设计工具用于产生将在目标手持机上被利用的促动器和手持机特定内容。
[101]本发明的另一实施方式是一种系统和方法，其基于为基准装置设计的限定的“基准”触摸表面输入装置和触觉效果、在不一定修改触觉效果的情况下允许在其它类型的触摸表面装置上给用户一致的相同触觉效果。
[102]这能够通过为给触觉触摸表面装置提供动力的促动器确定性能参数来实现。对于触摸表面触觉装置，促动器性能参数可包括如下事项：产生的加速度的量级和频率、触摸表面位移的量级和频率、和产生的加速度或位移的上升和停止时间。
[103]还能够测量装置参数并确定用于触摸表面装置的特征矩阵以用于一致性确定。对于触摸表面装置，以下参数可用于确定控制器参数：触摸表面的质量、触摸表面的尺寸、触摸表面的取向、装置需要的密封量和类型、以及整体系统的共振。
[104]在此特定地例证和/或描述了本发明的几个实施方式。但是，要意识到的是，在不偏离本发明的精神和指定范围的情况下，本发明的变型和变体由以上讲授涵盖并在所附权利要求的范围内。
[105]例如，上文披露的一些实施方式以能够由用户领会、掌握或以其它方式物理地接触并操作蜂窝式电话实现。同样，能够在使得输入和/或输出装置能够由用户类似地操纵的其它触觉装置上采用本发明。这样的其它装置可包括触摸屏(汽车导航屏幕上的全球定位系统(“GPS”)、自动取款机(“ATM”)显示屏)、用于控制电子设备(音频/视频、车库门、家庭安全设施等)的遥控器和游戏控制器(操纵杆、鼠标、专用控制器等)。这样的输入和/或输出装置的操作为本领域的技术人员所熟知。

Claims (39)

1.一种在具有第二促动器的第二装置中产生一致触觉效果的方法，所述方法包括：
对于所述第二促动器确定第二性能数据；和
通过将所述第二性能数据与用于基准促动器的基准性能数据比较，从所述第二性能数据产生触觉效果控制器参数。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
将所述控制器参数存储在所述第二装置上。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定第二性能数据包括：
对于所述第二促动器找到用于不同脉冲宽度的最大和最佳停止时间。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定第二性能数据包括：
以不同的频率产生脉冲，以产生脉冲宽度；
对于每个脉冲宽度捕获加速度轮廓；
从所述捕获的加速度轮廓测量量级和包络线值；和
将测定的数据存储在量级相对频率的第一矩阵和包络线相对频率的第二矩阵中。
5.如权利要求4所述的方法，其中，以不同的频率产生脉冲包括产生单向和双向脉冲。
6.如权利要求4所述的方法，其中，从所述性能数据产生控制器参数包括：
在所述第一和第二矩阵中通过所述基准性能数据找到测定的数据的交集。
7.如权利要求2所述的方法，其中，将所述控制器参数存储在所述第二装置上包括向所述第二装置的内核加载所述控制器参数。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述基准性能数据包括基准装置的基准促动器的量级和加速度数据。
9.如权利要求1所述的方法，其中，确定第二性能数据包括将加速计耦联至所述第二促动器。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二装置是无线移动手持机。
11.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于在容纳基准促动器的基准装置上的多个位置处的测量产生基准特征矩阵；
为所述第二装置内的基准促动器的多个位置中的每个位置产生多个第二特征矩阵；
选择所述第二特征矩阵中与所述基准特征矩阵匹配最好的一个第二特征矩阵；和
基于选定的第二特征矩阵在所述第二装置内定位所述基准促动器。
12.如权利要求1所述的方法，还包括：
利用质量和感知矩阵修改所述触觉效果控制器参数。
13.一种用于在具有第二促动器的第二装置中产生一致触觉效果的设备，所述设备包括：
用于对所述第二促动器确定第二性能数据的装置；和
用于通过将所述第二性能数据与用于基准促动器的基准性能数据比较而从所述第二性能数据产生触觉效果控制器参数的装置。
14.如权利要求13所述的设备，还包括：
用于将所述控制器参数存储在所述第二装置上的装置。
15.如权利要求13所述的设备，其中，用于确定第二性能数据的所述装置包括：
用于为所述第二促动器找到用于不同脉冲宽度的最大和最佳停止时间的装置。
16.如权利要求13所述的设备，其中，用于确定第二性能数据的所述装置包括：
用于以不同的频率产生脉冲从而产生脉冲宽度的装置；
用于为每个脉冲宽度捕获加速度轮廓的装置；
用于从捕获的加速度轮廓测量量级和包络线值的装置；和
用于将测量的数据存储在量级相对频率的第一矩阵和包络线相对频率的第二矩阵中的装置。
17.如权利要求16所述的设备，其中，用于从所述性能数据产生控制器参数的所述装置包括：
用于在所述第一和第二矩阵中通过所述基准性能数据找到测量的数据的交集的装置。
18.如权利要求13所述的设备，还包括：
用于在容纳基准促动器的基准装置上的多个位置处基于测量产生基准特征矩阵的装置；
用于为所述第二装置内的基准促动器的多个位置中的每个位置产生多个第二特征矩阵的装置；
用于选择所述第二特征矩阵中与所述基准特征矩阵匹配最好的一个第二特征矩阵的装置；和
用于基于选定的第二特征矩阵在所述第二装置内定位所述基准促动器的装置。
19.如权利要求13所述的设备，还包括：
用于利用质量和感知矩阵修改所述触觉效果控制器参数的装置。
20.一种其上存储有指令的计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时通过以下方式使该处理器在具有第二促动器的第二装置中产生一致的触觉效果：
为所述第二促动器确定第二性能数据；和
通过将所述第二性能数据与用于基准促动器的基准性能数据比较、从所述第二性能数据产生触觉效果控制器参数。
21.如权利要求20所述的计算机可读介质，所述指令还使所述处理器：
将所述控制器参数存储在所述第二装置上。
22.如权利要求20所述的计算机可读介质，其中，确定所述第二性能数据包括：
为所述第二促动器找到用于不同脉冲宽度的最大和最佳停止时间。
23.如权利要求20所述的计算机可读介质，其中，确定第二性能数据包括：
以不同的频率产生脉冲，以产生脉冲宽度；
为每个脉冲宽度捕获加速度轮廓；
从所述捕获的加速度轮廓测量量级和包络线值；和
将测定的数据存储在量级相对频率的第一矩阵和包络线相对频率的第二矩阵中。
24.如权利要求23所述的计算机可读介质，其中，以不同的频率产生脉冲包括产生单向和双向脉冲。
25.如权利要求23所述的计算机可读介质，其中，从所述性能数据产生控制器参数包括：
在所述第一和第二矩阵中通过所述基准性能数据找到测定的数据的交集。
26.如权利要求20所述的计算机可读介质，所述指令还使所述处理器：
在容纳基准促动器的基准装置上的多个位置处基于测量产生基准特征矩阵；
为所述第二装置内的基准促动器的多个位置中的每个位置产生多个第二特征矩阵；
选择所述第二特征矩阵中与所述基准特征矩阵匹配最好的一个第二特征矩阵；和
基于选定的第二特征矩阵在所述第二装置内定位所述基准促动器。
27.如权利要求20所述的计算机可读介质，所述指令还使所述处理器：
利用质量和感知矩阵修改所述触觉效果控制器参数。
28.一种用于在具有第二促动器的第二装置中产生一致触觉效果的系统，所述系统包括：
处理器；
存储器，其耦联至所述处理器；
到所述第二装置的第一接口；和
到加速计的第二接口；
其中，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：
确定用于所述第二促动器的第二性能数据；和
通过将所述第二性能数据与用于基准促动器的基准性能数据比较、从所述第二性能数据产生触觉效果控制器参数。
29.如权利要求28所述的系统，所述指令还使所述处理器：
将所述控制器参数存储在所述第二装置上。
30.如权利要求28所述的系统，其中，确定第二性能数据包括：
为所述第二促动器找到用于不同脉冲宽度的最大和最佳停止时间。
31.如权利要求28所述的系统，其中，确定第二性能数据包括：
以不同的频率产生脉冲，以产生脉冲宽度；
为每个脉冲宽度捕获加速度轮廓；
从所述捕获的加速度轮廓测量量级和包络线值；和
将测定的数据存储在量级相对频率的第一矩阵和包络线相对频率的第二矩阵中。
32.如权利要求31所述的系统，其中，以不同频率产生脉冲包括产生单向和双向脉冲。
33.如权利要求31所述的系统，其中，从所述性能数据产生控制器参数包括：
在所述第一和第二矩阵中通过所述基准性能数据找到测定的数据的交集。
34.如权利要求28所述的系统，其中，所述第一接口耦联至所述第二促动器。
35.如权利要求28所述的系统，所述指令还使所述处理器：
在容纳基准促动器的基准装置上的多个位置处基于测量产生基准特征矩阵；
为所述第二装置内的基准促动器的多个位置中的每个位置产生多个第二特征矩阵；
选择所述第二特征矩阵中与所述基准特征矩阵匹配最好的一个第二特征矩阵；和
基于选定的第二特征矩阵在所述第二装置内定位所述基准促动器。
36.如权利要求28所述的系统，所述指令还使所述处理器：
利用质量和感知矩阵修改所述触觉效果控制器参数。
37.一种在具有第二促动器的第二装置中产生一致触觉效果的方法，所述方法包括：
对于所述第二装置确定第二性能参数；和
通过将所述第二性能数据与用于基准装置的基准性能数据比较而从所述第二性能数据产生触觉效果控制器参数。
38.如权利要求37所述的方法，还包括：
将所述控制器参数存储在所述第二装置上。
39.如权利要求37所述的方法，其中，所述第二促动器在所述第二装置中的位置与第一促动器在第一装置中的位置相同。
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