CN101552822A - 一种移动终端振铃的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种移动终端振铃的实现方法，该方法将制作的开关缓冲音频和铃声音频合成为振动音频，进一步的将振动音频和铃声音频合成为振铃音频，所述移动终端将振铃音频作为音源以输出振铃。所述振铃音频一方面包括了振动音频，所以可利用振动扬声器产生振动；另一方面由于还合成了铃声音频，所以在实现振动的同时还能发出铃声，从而实现了以节电和低功耗的方式产生振铃的目的。

Description

一种移动终端振铃的实现方法

技术领域

本发明涉及移动终端的音频控制领域，特别涉及一种移动终端振铃的实现方法。

背景技术

目前移动终端上常用的来电和短消息提醒方法有如下几种：振动、铃声、LED灯光。铃声一般都是通过扬声器实现，振动一般通过微型马达实现，也有的通过振动扬声器实现。而既有振动同时又有铃声的来电和短消息提醒(下面简称为振铃)一般通过扬声器播放铃声，同时微型马达实现振动。

振铃因为既有振动又有铃声，所以其优点是容易引起人的注意，不易漏接电话，缺点是来电时射频部分功耗较待机时大大增加，扬声器和马达又同时工作，系统功耗更大，此时如果系统电池电压较低，很容易造成关机。微型马达的功耗一般在2.5W左右，工作时耗电80～90mA，如果来电振铃仅仅通过振动扬声器实现，则可以大大降低来电振铃的功耗，变相延长待机时间。

专利申请号为200810040493，名称为一种移动终端的振铃实现方法的专利申请也披露了一种振铃的实现方法，其根据移动终端的振动扬声器播放特定频率的音频来实现振动，从而代替了原来以电机实现振动的方式。这种方案的主要优点是节省马达，降低系统成本，缺点是设计的音频主要用于振动，不能同时发出铃声。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动终端振铃的实现方法，该方法能利用振动扬声器产生振动，同时还能发出铃声，实现了不用马达而实现振铃的目的。

本发明提供一种移动终端振铃的实现方法，将普通的铃声音频和特定的振动音频进行合成以形成振铃音频，所述移动终端将所述振铃音频作为音源输出振铃。

所述方法包括以下步骤：

2.1、将普通的铃声音源转化为单声道的铃声音频；

2.2、制作采样率和所述铃声音频相同并具有恒频率的音频，并对所述音频作开关缓冲处理以形成开关缓冲音频；

2.3、根据所述铃声音频和开关缓冲音频的时间长度生成振动音频；

2.4、将所述铃声音频和振动音频合成为振铃音频，将所述振铃音频作为移动终端的振铃音源。

所述步骤2.1的铃声音源为立体声音源或单声道音源，所述单声道音源适以直接作为单声道铃声音频，所述立体声音源适以在不修改其采样率的前提下转化为单声道音频或直接截取其中一个声道而作为单声道音频。

所述步骤2.2的恒频率音频的频率在所述移动终端振动扬声器的振动频率范围内，所述开关缓冲处理是指在开关音频时，使音频幅度变化有个渐变过程，以获得开关缓冲音频。

所述恒频率音频的频率为所述移动终端振动扬声器的共振频率f0。

所述开关缓冲处理包括：一次缓冲处理、二次缓冲处理、指数缓冲处理或阶梯状变化处理，并通过调节两个开关缓冲时间参数降低音频开关时的噪声；

进一步的，通过调整开关缓冲音频的幅度系数来控制振动的强度或消除噪声。

所述一次缓冲处理形成一次缓冲音频，其信号波形函数g(t)为：

$g\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)(t/t_a)& (t<t_a)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& (t_a<t<t_b)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)((T-t)/(T-t_b))& (t_b<t<T)\end{array}\right.$

其中，f为频率；T为缓冲音频时间长度；ta和tb为缓冲时间参数，用以调节开关缓冲的时间长度。

所述一次缓冲音频与所述铃声音频合成的振动音频的信号波形函数G(t)为：

$G\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)[(t-\mathrm{nT})/t_a]& \mathrm{nT}<t<\mathrm{nT}+T_a\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& \mathrm{nT}+T_a<t<(n+1)T-T_b\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)[T-(t-\mathrm{nT})]/(T-t_b)& (n+1)T-T_b<t<(n+1)T\\ 0& (n+1)T<t<T_m\end{array}\right.$

其中，f为频率；T为振动音频时间长度；Tm为铃声音频时间长度。

所述步骤2.3的振动音频时间长度和铃声音频的时间长度Tm相等，振动音频由N个时间长度为T的所述开关缓冲音频组成：N＝Tm/T，其中N取整数。

所述步骤2.4的振铃音频包括立体声振铃音频和单声道振铃音频，所述铃声音频和振动音频以左、右声道的形式合成为立体声振铃音频，所述单声道振铃音频为立体声振铃音频进一步转化得到。

采用本发明所述的一种移动终端振铃的实现方法，该方法将制作的开关缓冲音频和铃声音频合成为振动音频，进一步的将振动音频和铃声音频合成为振铃音频，所述移动终端将振铃音频作为音源以输出振铃。所述振铃音频一方面包括了振动音频，所以可利用振动扬声器产生振动；另一方面由于还合成了铃声音频，所以在实现振动的同时还能发出铃声，从而实现了以节电和低功耗的方式产生振铃的目的。

附图说明

图1为本发明所述的一种移动终端振铃的实现方法的流程示意图；

图2为振铃实现的硬件原理框图。

图3为恒定幅度的音频波形包络线。

图4为开关缓冲音频的波形包络线。

图5为一次缓冲音频包络线函数曲线示意图。

图6为二次缓冲音频包络线函数曲线示意图。

图7为指数缓冲音频包络线函数曲线示意图。

图8为一实施例的T＝2，ta＝0.5，tb＝1.5的一次缓冲音频波形图。

图2中1为展讯SC6600D处理芯片，2为D类音频功放TPA2010D，3为振动扬声器，4为非振动扬声器。

图3～图4的横坐标为时间t，纵坐标为音频波形包络函数f(t)针对不同时间点的对应值。

图5～图7的横坐标为时间t，单位为秒，T表示周期，纵坐标为音频波形包络函数f(t)针对不同时间点的对应值，k为调整的系数。

图8上下两部分分别表示两个声道的波形，横坐标为时间t，纵坐标为音频波形幅度值。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参见图1，图1为本发明所述的一种移动终端振铃的实现方法100的流程示意图：

101、将铃声音源转化为单声道的铃声音频。

将普通的铃声音源转化为单声道的铃声音频，铃声音源为立体声音源或单声道音源，所述单声道音源适以直接作为单声道铃声音频，所述立体声音源适以在不修改其采样率的前提下转化为单声道音频或直接截取其中一个声道而作为单声道音频。

102、制作恒频率音频并作开关缓冲处理。

制作采样率和所述铃声音频相同并具有恒频率的音频，并对所述音频作开关缓冲处理以形成开关缓冲音频。恒频率音频的频率在所述移动终端振动扬声器的振动频率范围内，所述开关缓冲处理是指在开关音频时，使音频幅度变化有个渐变过程，以获得开关缓冲音频。所述开关缓冲处理包括：一次缓冲处理、二次缓冲处理、指数缓冲处理或阶梯状变化处理，并通过调节两个开关缓冲时间参数降低音频开关时的噪声，进一步的，通过调整开关缓冲音频的幅度系数来控制振动的强度或消除噪声。

103、根据铃声音频和开关缓冲音频生成振动音频。

根据所述铃声音频和开关缓冲音频的时间长度生成振动音频。振动音频时间长度和铃声音频的时间长度Tm相等，振动音频由N个时间长度为T的所述开关缓冲音频组成：N＝Tm/T，其中N取整数。

104、将铃声音频和振动音频合成为振铃音频。

将所述铃声音频和振动音频合成为振铃音频。所述振铃音频包括立体声振铃音频和单声道振铃音频，所述铃声音频和振动音频以左、右声道的形式合成为立体声振铃音频，所述单声道振铃音频为立体声振铃音频进一步转化得到。

105、将振铃音频作为移动终端的振铃音源。

将振铃音频作为移动终端的振铃音源，播放后实现振动和响铃声。

下面介绍2至图8介绍具体的实施例：

本发明实施例实现的硬件平台原理框图如图2所示，在展讯SC6600D平台1上实现，选用D类音频功放TPA2010D2，增益设置为6倍，输出端并联两个扬声器，其中一个为振动扬声器3，另外一个为非振动扬声器4，振动扬声器选用熙春的KFSV20D4.9扬声器。

振铃音频的合成步骤如下：

STEP101、将铃声音源转化为单声道的铃声音频；

STEP102、制作采样率和铃声音频相同的开关缓冲音频，合理调整开关缓冲音频的频率、幅度系数、开关缓冲时间；

STEP103、根据铃声音频和开关缓冲音频的时间长度生成新的振动音频；

STEP104、将铃声音频的振动音频合成为振铃音频。

铃声音源主要有两种：立体声(stereo)音源和单声道(mono)音源。单声道音源可以直接作为铃声音频使用。立体声音源转化为铃声音频有两种方法：

方法一、在不修改其采样率的前提下，将其合成为单声道音源；

方法二、直接截取其中一个声道的音频。

方法二比较简单，但是会丢失另外一个声道的音频信息，所以此处采用方法一。取立体声音源music.mp3，采样率为44100Hz，时长Tm为15s，首先将此音频转化为同采样率的单声道音源，作为铃声音源。

开关缓冲音频的制作包括如下步骤：

STEP201、生成恒频率音频，其频率为该振动扬声器振动频率的共振频率f0。

STEP202、通过调整开关缓冲音频的幅度系数调整振动的强度或消除噪声。

STEP203、对S201的恒频率音频作开关缓冲处理：即开关音频时，音频幅度变化有个渐变过程，以减缓音频打开和关闭的动作。通过调整两个开关缓冲时间参数来调节开关缓冲的时间长度，直到音频打开和关闭时没有“啪啪”音为止。

振动扬声器有两种工作模式：扬声器模式和振动模式。扬声器模式下，主要用于发出声音，如音乐或语音等；振动模式下，主要响应为振动。要使扬声器播放音频的响应主要是振动(而不是发出声音)，首先要确定该音频的频率在振动扬声器的振动频率(参考振动扬声器的说明书)范围内，最好恒定为该扬声器的振动频率的f0(每个振动扬声器都有的一个共振频率)，以使振动扬声器工作在振动模式下。振动扬声器表现为振动的频率范围一般为小于500Hz，考虑到振动扬声器设计的可行性和生产中的一致性问题，给定f0范围为180±5Hz。

扬声器播放音频文件时，需要开关音频功放，而音频功放的开关往往带来“啪啪”声，这个问题在开关一定频率恒定幅度的音频时尤其严重。为消除“啪啪”声，对这一定频率的音频(设总时间为T)作相应处理：音频的开始一小段时间(t＜ta)，音频幅度从0开始逐步增大到指定幅度，然后维持一段时间(ta＜t＜tb)，在最后一小段时间内(tb＜t＜T)，音频幅度逐步减小到0。将这种音频的处理方法称为开关缓冲处理，经处理过的音频文件成为开关缓冲音频。

如果是一定频率恒定幅度的音频，其波形的包络线应该是一个矩形，如图3所示；而开关缓冲音频的波形包络线如图3所示，注意，图4中的包络线只是一个简单的代表，其打开和关闭的小段时间内幅度变化呈一次线性变化，称经过一次线性缓冲处理的开关缓冲音频为一次缓冲音频。其实也可以设置成二次、三次或指数变化等多种算法，甚至可以设置成阶梯状递增变化，鉴于一次缓冲音频处理比较简单，且可以达到预期的效果，在本实施例中采用一次缓冲音频。

设一个一次缓冲音频的总时间为T，t＜ta时，其信号幅度从0线性变化到1；ta＜t＜tb时，信号幅度维持在1；tb＜t＜T时，信号幅度从1线性变化到0。如图5所示，该一次缓冲音频包络线的上半部分可用函数f(t)表示：

$f\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}t/t_a& (t<t_a)\\ 1& (t_a<t<t_b)\\ (T-t)/(T-t_b)& (t_b<t<T)\end{array}\right.$ (式1)

相应的该一次缓冲音频的信号波形可用函数g(t)表示：

$g\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)(t/t_a)& (t<t_a)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& (t_a<t<t_b)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)((T-t)/(T-t_b))& (t_b<t<T)\end{array}\right.$ (式2)

在音频编译软件(例如：GoldWave)中制作上述一次缓冲音频。首先新建一个音频文件，设置声道数为2，采样率为44100，长度为1.8s。然后打开GoldWave的公式计算器expression evaluator，设置频率f为振动f0(如180Hz)在其表达式的框内填入下列表达式：

sin(2*pi*f*t)*(t/ta)*(t＜ta)+sin(2*pi*f*t)*(t＞ta)*(t＜tb)

+sin(2*pi*f*t)*((T-t)/(T-tb))*(t＞tb)*(t＜T)    (式3)

注意：式3中T、ta和t b分别需要代换成相应数值，函数表达式g(t)中的条件在GoldWave的表达式中分别以乘积因子的形式出现，且必须写成“*(t＞ta)*(t＜tb)”而不是“*(t＜t＜tb)”。这样最终生成的音频就是需要的一次缓冲音频，将此音频文件保存为MP 3或WAV格式。

本实施例采用一个180Hz的一次缓冲音频，T＝2，ta＝0.5，tb＝1.5，其波形g(t)如式4所示：

$g\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)\left(2t\right)& (t<0.5)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& (0.5<t<1.5)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)(4-2t)& (t>1.5)\end{array}\right.$ (式4)

则该一次缓冲音频在GoldWave中的表达式如式5所示：

sin(2*pi*f*t)*(2*t)*(t＜0.5)+sin(2*pi*f*t)*(t＞0.5)*

(t＜1.5)+sin(2*pi*f*t)*(4-2*t)*(t＞1.5)*(t＜2)    (式5)

相应生成的音频波形如图8所示，上下两部分分别表示两个声道的波形。

实验证明，上述实施例中的一次缓冲音频可以有效地消除振铃开关的“啪啪”声，如果效果不甚理想，可以尝试修改时间参数ta和tb来调整开关缓冲时间长度，以期达到较好的抑制能力。

选择合适的振动频率可以使振动扬声器工作在振动模式(而不是扬声器模式)，而一次缓冲处理后的音频主要用来抑制振铃开关的“啪啪”声，但这样生成的恒频率音频在播放中仍可能还有噪音，这主要是由于该音频经过移动终端的音频功放放大后，音频波形在波峰或波谷附近出现截止。一般的音乐文件由于其音频幅度是变化的，一般不会在某一个时间段内信号幅度维持不变，所以瞬间的截止人耳可能听不出来。但是对于振动音频，由于在一段时间内其信号幅度保持不变，所以一旦信号截止，容易出现明显的噪音。

这种由于音频截止出现的噪音可以通过减小音频的幅度来消除，主要有下面3种方法：

第一，硬件上调整音频功放前端的匹配电路，降低音频功放增益；

第二，通过软件调整音频增益；

第三，在生成振动音频前，直接调整振动音频的波形幅度。

由于前两种方法可能对其他音频文件的声音大小产生影响，所以此处采用第三种方法。对前面得出的缓冲音频的波形函数f(t)直接乘以一个音频幅度系数k(0＜k≤1)，相当于对此音频信号进行衰减处理，如果衰减太大(即，k太小)，振动效果可能不太明显，可以适当增大k；如果衰减太小，可能还有噪音，可以适当减小k。由于信号幅度不只和音频本身相关，还和实际电路(例如音频功放的类型和增益设置)有关，所以k值的大小需要在实际电路中进行调节，  在本实施例中音频幅度系数k值选取0.8，即可实现有效振动。

二次、指数等其他缓冲音频实现过程与以上实施例类同，仅音频包络线有所区别、具体实例分别如图6、图7所示，其中也通过调整类似的缓冲时间参数ta和tb及音频幅度系数k参数，以消除“啪啪”音或其他噪音。

有了开关缓冲音频，下面就可以生成振动音频了。振动音频的时间长度和铃声音频的时间长度Tm相等，由整数N个开关缓冲音频(时长为T)组成，N＝Tm/T(取整)。

根据一次缓冲音频的信号波形函数g(t)可以导出基于一次缓冲音频的振动音频的信号波形函数G(t)：

$G\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)[(t-\mathrm{nT})/t_a]& \mathrm{nT}<t<\mathrm{nT}+T_a\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& \mathrm{nT}+T_a<t<(n+1)T-T_b\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)[T-(t-\mathrm{nT})]/(T-t_b)& (n+1)T-T_b<t<(n+1)T\\ 0& (n+1)T<t<T_m\end{array}\right.$

实施例中用到的开关缓冲音频时长T＝2s，铃声音频的时长Tm＝15s，则振动音频由7个连续的开关缓冲音频组成，余下不足T的时间1s为空。

振铃音频有立体声和单声道两种。首先需要将铃声音频和振动音频以左、右声道的形式合成为立体声音频，如果要得到单声道音频，再将立体声音频做进一步转化。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1、一种移动终端振铃的实现方法，其特征在于，将普通的铃声音频和特定的振动音频进行合成以形成振铃音频，所述移动终端将所述振铃音频作为音源输出振铃。

2、如权利要求1所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.1、将普通的铃声音源转化为单声道的铃声音频；

2.2、制作采样率和所述铃声音频相同并具有恒频率的音频，并对所述音频作开关缓冲处理以形成开关缓冲音频；

2.3、根据所述铃声音频和开关缓冲音频的时间长度生成振动音频；

2.4、将所述铃声音频和振动音频合成为振铃音频，将所述振铃音频作为移动终端的振铃音源。

3、如权利要求2所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述步骤2.1的铃声音源为立体声音源或单声道音源，所述单声道音源适以直接作为单声道铃声音频，所述立体声音源适以在不修改其采样率的前提下转化为单声道音频或直接截取其中一个声道而作为单声道音频。

4、如权利要求2或3所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述步骤2.2的恒频率音频的频率在所述移动终端振动扬声器的振动频率范围内，所述开关缓冲处理是指在开关音频时，使音频幅度变化有个渐变过程，以获得开关缓冲音频。

5、如权利要求4所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述恒频率音频的频率为所述移动终端振动扬声器的共振频率f0。

6、如权利要求4所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述开关缓冲处理包括：一次缓冲处理、二次缓冲处理、指数缓冲处理或阶梯状变化处理，并通过调节两个开关缓冲时间参数降低音频开关时的噪声；

进一步的，通过调整开关缓冲音频的幅度系数来控制振动的强度或消除噪声。

7、如权利要求6所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述一次缓冲处理形成一次缓冲音频，其信号波形函数g(t)为：

$g\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)(t/t_a)& (t<t_a)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& (t_a<t<t_b)\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)((T-t)/(T-t_b))& (t_b<t<T)\end{array}\right.$

其中，f为频率；T为缓冲音频时间长度；ta和tb为缓冲时间参数，用以调节开关缓冲的时间长度。

8、如权利要求7所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述一次缓冲音频与所述铃声音频合成的振动音频的信号波形函数G(t)为：

$G\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)[(t-\mathrm{nT})/t_a]& \mathrm{nT}<t<\mathrm{nT}+T_a\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)& \mathrm{nT}+T_a<t<(n+1)T-T_b\\ \sin \left(2\mathrm{\&pi;ft}\right)[T-(t-\mathrm{nT})]/(T-t_b)& (n+1)T-T_b<t<(n+1)T\\ 0& (n+1)T<t<T_m\end{array}\right.$

其中，f为频率；T为振动音频时间长度；Tm为铃声音频时间长度。

9、如权利要求8所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述步骤2.3的振动音频时间长度和铃声音频的时间长度Tm相等，振动音频由N个时间长度为T的所述开关缓冲音频组成：N＝Tm/T，其中N取整数。

10、如权利要求9所述的移动终端振铃的实现方法，其特征在于，所述步骤2.4的振铃音频包括立体声振铃音频和单声道振铃音频，所述铃声音频和振动音频以左、右声道的形式合成为立体声振铃音频，所述单声道振铃音频为立体声振铃音频进一步转化得到。

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