CN102609078B - 具有触觉反馈的电子装置及提供触觉反馈的方法 - Google Patents

Abstract

在此提供了具有触觉反馈的电子装置及提供触觉反馈的方法。此方法包括以下步骤。提供一振动单元以产生触觉反馈。响应至少一个触觉命令，动态地产生一控制值以控制振动单元产生触觉反馈，其中藉由应用动态范围压缩处理以动态产生该控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。

Description

具有触觉反馈的电子装置及提供触觉反馈的方法

技术领域

本申请是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种具有触觉反馈的手持装置。

背景技术

手持装置如智能型手机、个人数字助理、多媒体播放器大都提供了多样化的功能以满足用户的需求。对于用户而言，这些手持装置的产品能否提供操作简易的用户界面，以及让用户产生良好的用户体验，大大地影响到使用此产品的意愿。

具有单点以至多点触控的图形用户界面的手持装置，已成为目前主流的用户界面，能让手持装置更易于使用。但对于用户而言，触控功能的手持装置仍未能满足对于人机互动的需求，故已有厂商开发出触觉反馈(hapticfeedback)于电子产品之上，提供简单的振动功能。而触觉反馈技术仍然有待技术上的改进，以增进用户体验。

发明内容

实施例有关于一种具有触觉反馈的电子装置及提供触觉反馈的方法。实施例的电子装置的触觉反馈功能具有动态范围压缩的机制，使电子装置所产生的触觉反馈，能产生增进用户体验的振动效果。如此，电子装置能模拟出细致及层次分明的触觉反馈效果，而且触觉命令在某些情况下，如多个不同的触觉命令迭加的结果，能避免因超出动态范围而失真的情况。

根据本申请的第一方面，提出一种提供触觉反馈的方法。此方法包括以下步骤。提供一振动单元以产生触觉反馈。响应至少一个触觉命令，动态地产生一控制值以控制振动单元产生触觉反馈，其中藉由应用动态范围压缩处理以动态产生该控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。

根据本申请的第二方面，提出一种具有触觉反馈的电子装置。此电子装置包括一振动单元以及一控制单元。振动单元用以产生触觉反馈。控制单元，与振动单元耦接，响应至少一触觉命令，用以动态地产生一控制值以控制振动单元产生触觉反馈，其中控制单元应用动态范围压缩处理以动态地产生该控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。

根据本申请的第三方面，提出一种具有触觉反馈的电子装置。电子装置包括一振动单元、一控制单元、以及一动态范围压缩单元。振动单元用以产生触觉反馈。动态范围压缩单元，与控制单元及振动单元耦接，响应至少一触觉命令，用以动态地产生一控制信号以控制振动单元产生触觉反馈，其中动态范围压缩单元应用动态范围压缩处理以动态地产生控制信号，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。

为了对本申请的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1示出依据一实施例的具有触觉反馈的电子装置的示意图。

图2A示出一触觉命令所对应的触觉反馈的例子。

图2B示出两种触觉命令重迭所对应的触觉反馈的例子。

图2C示出一触觉命令及其经过放大后所对应的触觉反馈的例子。

图3A示出依据一实施例的提供触觉反馈的系统的示意图。

图3B示出使用于图1的电子装置的依据一实施例的提供触觉反馈的方法的一流程图。

图4A为使用软性截止的动态范围压缩处理的一例子。

图4B为使用释放的动态范围压缩处理的一例子。

图4C为使用起始及释放的动态范围压缩处理的一例子。

图4D为使用输入预见的动态范围压缩处理的一例子。

图5A及5B示出具有触觉反馈的电子装置的实施例的方块图。

图6为具有触觉反馈的电子装置的另一实施例。

图7示出对触觉命令的原始对应值藉由起始及释放以进行动态范围压缩的一实施例的流程图。

图8示出对触觉命令的原始对应值藉由起始及释放以进行动态范围压缩的一示意图。

图9示出对触觉命令的原始对应值藉由软性限制以进行动态范围压缩时输入及输出特征图。

【主要元件符号说明】

100：电子装置                110：显示器

120：振动单元                115：用户界面

201：最大值                  300：触觉反馈的系统

310：控制单元                311：应用程序

313：命令-控制值转换及动态范围压缩处理

340：振动单元                350：转换单元

351：控制值-控制信号的转换处理

510A：控制单元               510B：控制单元

520：动态范围压缩模块        530：放大器

540：振动单元                550：动态范围压缩单元

600：电路

610：微处理器                620：存储器单元

630：显示单元                640：音频单元

801、802、901、902：曲线

B1、B2、B3：物件             H：手部

C1-C4、C40-C45：包络线

HC：触觉命令                 CV：控制值

SD：控制信号                 W、W1：波形

具体实施方式

图1示出依据一实施例的具有触觉反馈的电子装置的示意图。在图1中，电子装置100例如是一移动运算装置如移动电话、多媒体播放机、数字助理器或电子书、平板计算机、甚至是数字相机及其他手持装置，电子装置100藉由控制振动单元120以提供触觉反馈功能。此电子装置100提供的触觉反馈功能更具有动态范围压缩的机制，能避免因实现触觉反馈功能的电路因模拟上或数字上的信号输出限制而产生失真。此失真往往会产生不舒服的触觉反馈，产生恼人的用户体验。如下实施例所示，电子装置100通过动态范围压缩的机制，可以降低此失真，增进用户体验。

为了清楚起见，在以下说明中，振动单元120所产生的触觉反馈是为用户可以感知的振动，如图2A所示的波形W代表可以为人或检测元件所能感知的触觉反馈的一例子，其中触觉反馈的包络线C0在一振动范围内变化，如包络线C0小于或等于振幅的最大值MAX。振动单元例如可以为一个或多个装置在电子装置100内的振动元件，令机身的全部或部分，如触控面板上或外壳能产生用户可以感知的振动。而触觉命令例如代表或包括控制触觉反馈的大小的命令。为了方便讨论，以下讨论触觉反馈时将以对应的包络线作为代表。

在举例说明电子装置100应用动态范围压缩处理之前，首先在此举例说明一般电子装置可能遭遇的触觉反馈失真的几种情况。举例而言，如图1中电子装置100的显示器110上提供的用户界面115中，如物件B3的数字输入键，有的时候会在同时间点有两个以上触觉反馈产生的情况(如两个以上的碰撞发生)。此时，两个触觉命令所对应到的触觉反馈会迭加起来，而迭加的结果所对应的触觉反馈理论上可能会超过触觉反馈功能的电路因模拟上或数字上的信号输出限制或振动单元120所能产生的触觉反馈的限制而产生失真。而实务上，上述情况的一般处理方式为利用强迫限制或截波(hard clipping)，也就是简单地将超过上限的部分用上限值取代，或超过下限的部分用下限值取。这种一般的作法会产生能被感知的非线性失真，往往产生令人不舒服的触觉反馈。

又例如用户界面115中物件B1及B2例如分别代表着一爆炸及一手枪在射击的事件发生。电子装置100执行中的程序如游戏程序相对于两个物件B1及B2的对应事件，产生两个触觉命令，并据以驱动振动单元120以让用户感受如同两个物件B1及B2所呈现的场景的触觉感知。如图2B所示，假设两个触觉命令个别所对应的波动(即触觉反馈)的包络线C1及C2皆处于最大值MAX之下。假设将两包络线相加时，由于在时间t1及t2-之间对应到物件B2所代表的手枪射击发生(对应到C2)，包络线C3在此段时间理论上会超过最大值MAX而到达K。但如上述般电路上或数字处理上的限制，实际上在时间t1及t2-之间的触觉反馈只能到达如201所指示的最大达MAX。若上述的手枪射击的事件发生在时间t1到0之间，则上述的强迫限制做法将令物件B1及B2对应的触觉反馈效果重迭后变得难以分辨，用户可能感受不到后者的存在。又若再加上有更多手枪射击事件或其他事件发生在时间t1至t2之间或之后-，多个触觉命令对应的触觉反馈重迭后的效果就会加更模糊，难以为用户所能感知。如此，用户会认为如此的电子装置100的触觉反馈效果不良或缺乏逼真感的使用经验。

此外，亦有可能只有一个触觉命令对应的触觉反馈在某一区间会超过阈值的情形。例如图2C的包络线C4代表一个触觉命令对应的触觉反馈，包络线C4的大小在阈值MAX内，并且对应到某一事件，例如是游戏程序中的一事件发生而且距离用户如10m以外。此事件发生可因距离的变化而令触觉反馈的大小变化。例如此事件在离用户较近距离如5m以内发生，所对应的触觉反馈会被放大，例如图2C中的包络线C5，在一段时间内超过阈值MAX。若用上述的强迫限制做法会产生能被感知的非线性失真，往往产生令人不舒服的触觉反馈。

而本实施列的电子装置100则具有动态范围压缩的机制，能避免因实现触觉反馈功能的电路因模拟上或数字上的信号输出限制而产生失真。请参考图3A的依据一实施列的一提供触觉反馈的系统的示意图。触觉反馈的系统300例如是由上述的电子装置100来实现，触觉反馈的系统300包括了一控制单元310和一振动单元340。控制单元310例如是微处理器。在图3A中，举例如控制单元310执行的一应用程序311产生触觉命令HC，而控制单元310亦执行命令-控制值转换及动态范围压缩(dynamic range compression，DRC)处理313。命令-控制值转换及DRC处理313响应至少一个触觉命令HC(即一触觉命令或多个触觉命令的运算的组合)，动态地产生一控制值CV，其中藉由应用动态范围压缩处理以动态地产生此控制值CV，以控制该触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。控制值CV代表上述至少一触觉命令对应的触觉反馈的波形的振幅值，如图2A的波形W的振幅的数值如一系列的数值，其中实作上例如是波形W的振幅的离散数列。又控制值CV可代表一个或多个与控制触觉反馈的大小相关的参数，对应到触觉反馈的大小(如强度、振幅)或是控制触觉反馈的其他参数。控制值CV是用以控制振动单元340产生触觉反馈的大小。命令-控制值转换及DRC处理313例如可实作为一个或多个由控制单元310执行的程序模块如驱动程序或系统程序模块或是提供给应用程使用的应用程序界面。

触觉命令HC的产生的方式，除了上述由应用程序311产生，又例如：电子装置100的硬体元件或硬件产生，或由其他软件产生，其中软件如电子装置100执行的作业系统或应用程序或驱动程序，如游戏程序、办公室程序或是任何图形用户界面。触觉命令HC例如对应到图1所示电子装置100的用户界面115所显示的物件或互动的事件。触觉命令又可对应到电子装置100的用户界面所接收的至少一触控输入。或应用或系统程序执行上的需要，可以产生一个及多个触觉命令，以让用户感受或作为人机界面互动的方式。又可模拟令用户手握电子装置100时，手部H感受到如同用户界面115具有真实物件的触觉，如物件B2掉落或与物件B1碰撞的情形。

另外，触觉命令HC可以有不同的实施态样。例如，触觉命令包括：指示触觉反馈的大小的振幅、频率、持续时间的信息。又例如，触觉命令包括：一索引值(index)以代表多个触觉反馈型态(pattern)之一，如方波、弦波或闪动或爆炸或打击的振动型态，如表示为play effect1以示意产生某一种触觉反馈的型态。在此例中，被执行的命令-控制值转换及DRC处理313，依据触觉命令代表的触觉反馈型态，在一段时间内或持续地输出对应此型态的控制值以控制触觉反馈的大小的振幅、频率大小。触觉命令又例如包括其他参数，例如上述图2C的例子，有关事件发生的距离的参数。而触觉命令的实施方式并不以上述为限，但无论实施方式为何，一触觉命令或多个触觉命令的组合，需要经过命令-控制值转换及DRC处理313，将命令转化或表示为控制值以控制振动单元120提供触觉反馈。

控制值CV可用数字或模拟的控制信号呈现，以输出至数字或模拟式的振动单元340。如图3A所示，控制值CV藉由转换单元350以转换为振动单元340所能接收的控制信号SD。转换单元350执行控制值-控制信号的转换处理351。在另一例子中，若振动单元340能接收控制值CV，则可不必使用转换单元350。在另一例子中，振动单元340接收其他形式的控制信号如电压信号或脉宽调变信号则转换单元350可依据上述控制信号的形式作相对应的转换，故此，控制值CV或控制信号的实作方式并不以此为限。

另外，提出一种提供触觉反馈的方法的一实施例，其步骤如下：(a)提供一振动单元以产生触觉反馈，如图1的电子装置100的振动单元120。(b)响应至少一触觉命令，如图1的电子装置100，动态地产生一控制值以控制此振动单元产生触觉反馈，其中藉由应用动态范围压缩处理以动态地产生此控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。图3B为依据上述提供触觉反馈的方法的一实施例的流程图。请参考图3B，步骤S310代表接收一触觉命令，其中此例子中亦可接收多个触觉命令，而且可能是同时接收或有先后接收的情况，如由控制单元310接收。步骤S320-S340则实现上述提供触觉反馈的方法的步骤(b)。如步骤S320所示，响应至少一个触觉命令，动态地产生一控制值以控制振动单元产生控制触觉反馈。如步骤S330所示，随时间动态地检查至少一触觉指令对应的原始对应值是否会大于一阈值。当至少一触觉命令表示一个触觉命令时，原始对应值即可视为触觉命令例如依照某一触觉反馈型态的振幅的数值，或是相关于振动的一个或多个参数值。举例而言，图2A中的包络线C0及图2C中的包络线C4及C5各对应到一触觉命令在一段时间中的原始对应值。而至少一触觉命令表示多个触觉命令时，至少一触觉命令的原始对应值即依据各个触觉命令对应到的原始对应值经过运算或组合的结果，例如是各原始对应值经一函数运算的结果，如加权总和或线性组合。例如，如图2B中，包络线C1及C2所对应到两个触觉命令的原始对应值，包络线C3所对应则对为两触觉命令重迭后的原始对应值，例如是相加的结果。在步骤S330中，若至少一触觉命令对应的一原始对应值实质上大于一阈值时，则执行步骤S340，进行动态范围压缩处理以调整此原始对应值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内，如阈值MAX之下。若步骤S330的检查结果为否，则此方法例如回到步骤S320。又于步骤S340之后，此方法例如可回到步骤S320。

而在步骤S340中进行动态范围压缩处理，例如包括依据此至少一触觉命令、此原始对应值和一增益以调整此原始对应值以产生控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于振动范围内。此外，在调整此原始对应值以产生控制值的过程中，增益值亦可变化，以实现不同动态范围压缩的机制：例如开始(attack)、释放(release)、输入预见(input look ahead)或是软性截波(soft clipping)。又或者上述各种机制的组合，如使用开始及释放机制，如使用输入预见及释放机制，又如在上述各种例子之中，更使用软性截波。

以下藉由第4A-4D图的例子，说明在步骤S340中动态范围压缩处理方式，其中假设触觉命令所对应的控制值与触觉反馈的强度成正比，故可将包络线代表触觉命令的控制值随时间的变化曲线。在其他触觉命令实施的态样下的情况，可如此类推。

图4A示出藉由软性截止的动态范围压缩处理的一例子。如图4A所示，依据上述例子依步骤S330，随时间检查出在时间t1至t2时此至少一触觉命令的原始对应值大于一阈值MAX，并对应到包络线C40。故依步骤S340，进行动态范围压缩处理，使用例如是图9所示的软性限制或截波(softclipping)，并据以产生控制值。如此，使用软性截波调整此至少一触觉命令的原始对应值在时间t1至t2的时段实际的变化，使超出阈值时的波形及降回阈值时的波形变得较为圆滑些并且在阈值MAX之内，如波形W1所示，而对应的包络线为C41。此外，进行动态范围压缩处理的步骤使用软性截波且可使用硬性转折(hard knee)或是软性转折(soft knee)方式，据以产生控制值。以下为便于说明起见，不再示出波形并以包络线来作示意说明。

图4B为使用释放的动态范围压缩处理的一例子。此例子于进行动态范围压缩处理中，在处理后的至少一触觉命令所对应的原始对应值小于此阈值时，释放增益以使此增益在一段时间内逐渐变大。如图4B所示，依据上述例子依步骤S330，随时间检查出在时间t1至t2时此至少一触觉命令的原始对应值大于一阈值MAX，故依步骤S340，进行动态范围压缩处理，藉由依据此至少一触觉命令及其原始对应值及一增益值如1/(K/MAX)以产生控制值，例如将此至少一触觉命令的原始对应值乘以1/(K/MAX)，则所得的结果(如包络线C42在时间t1至t2之间所指示者)落入阈值MAX之内，故可据以产生此至少一触觉命令的控制值。在时间t2后，此至少一触觉命令的原始对应值少于阈值MAX，故此例子更采用释放机制，在一段时间内，将增益值逐渐增加，使包络线C42逐渐趋近包络线C40直至时间t3为止。如此，由次使用了释放机制，使包络线C42在时间t2至t3之间的变化与时间t2之前的大小有较大的差距，而不是在时间t2至t3之时与包络线C40相同的大小。故此，此至少一触觉命令是为多个触觉命令之时，对应的触觉反馈重迭后的效果就较易为用户所能感知。如此，用户能获得较佳触觉反馈效果的使用经验。

图4C示出藉由起始及释放的动态范围压缩处理的一例子。相似地，在时间t1，此至少一触觉命令的原始对应值大于阈值MAX。故进行动态范围压缩处理，首先在时间t1使用了开始(attack)机制，而在时间t2后使用了释放机制。开始机制使用时，增益在一段时间内逐渐变小，直到处理后的至少一触觉命令所对应的原始对应值小于此阈值。由于使用开始机制的实现方式有多种，故以下取模拟及数字的处理情况的例子来作说明，但实现时并不以此为限。就模拟处理方式而论，若振动单元允许时，可控制振动单元在一时间间隔内如时间t1至tA之间使控制值超出阈值MAX并逐渐降回至阈值MAX的水平，如包络线C43于时间t1至tA之间的部分所示。另一方面，由于以数字处理的方式不允许控制值超过阈值，故对应于上述的模拟的处理方式，包络线C44所示在时间t1至tA之间保留在阈值MAX或接近阈值MAX的数值。接着，在时间tA至t2之间，包络线C44代表此至少一触觉命令的原始对应值系乘以一小于一的增益值以产生控制值，其中此至少一触觉命令的原始对应值仍然大于阈值MAX。在时间t2之后，此至少一触觉命令的原始对应值小于阈值MAX，此例子亦更采用释放机制，在一段时间内，将增益值逐渐增加，使包络线C44逐渐趋近包络线C40直至时间t3为止。

图4D示出藉由输入预见的动态范围压缩处理的一例子。此例子是使用输入预见(input look ahead)的方式，以暂存或延迟的方式故能模拟预见此至少一触觉命令的原始对应值的变化而动态产生控制值。对应步骤S330而言，有随时间动态检查至少一触觉命令的原始对应值的变化或藉由检查同时发生的触觉命令的变化情况的两种情形。不管使用哪一种情形，输入预见的动态范围压缩处理包括：(i)响应至少一个触觉命令，产生对应的原始对应值并暂存此原始对应值。(j)随时间动态地检查目前的一原始对应值以及暂存的原始对应值是否会大于一阈值。(k)若目前的原始对应值超过该阈值时，针对目前的原始对应值以及暂存的原始对应值，进行动态范围压缩处理以产生控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于振动范围内。

例如，电子装置100本身允许触觉命令有一延缓时间(如100ms)来处理。如此，加上利用延迟缓冲器(delay buffer)，对于接收之此至少一触觉命令所对应的原始对应值暂存于延迟缓冲器中并延迟输出原始对应值至振动单元，并且在执行步骤S330时，除了检查此至少一触觉命令的目前的原始对应值以外，更检查延迟缓冲器中的延迟的原始对应值。如此，可以预先知悉下一个要处理的情况从而在步骤S340中应针对延迟的控制值作何种动态范围压缩处理。亦即，若目前的原始对应值(如对应到时间t1)超过阈值时，针对目前的原始对应值以及延迟的原始对应值(如对应到时间t1前某一时间点tL)，进行动态范围压缩处理以产生控制值(如包络线C45于时间tL至t1所示的部分)，以控制触觉反馈的大小实质上于该振动范围内。

请参考图4D在实施步骤S330之时可利用输入预见的特点，在处理时间t1之前一段时间的原始对应值时，因为能知悉在时间t1时至少一触觉命令的原始对应值将会超过阈值MAX，故此在时间tL之时就开始调整至少一触觉命令的原始对应值以产生控制值，如乘以一逐渐减少的数值或增益值G，如从时间tL至t1令G从1趋近于MAX/K，则包络线C45于时间t1时的结果能限制在阈值MAX之内。如此，从时间tL至t1之间包络线C45与C40之比较可知，当包络线C40在-时间t1超越阈值MAX之前后，对应到包络线C45的控制值已能产生明显的差异变化，如此，用户能感受到层次分明的触觉反馈的效果。

此外，在时间t2之后，包络线C40已小于阈值。但由于至少一触觉命令的原始对应值仍乘以一小于1系数，因此触觉反馈信号将会过小。此时，可采用释放机制，将乘上的系数(即增益)的值逐渐增加，如G由MAX/K逐渐增加以趋近于1。由于此例子的释放机制与图4B的做法相似，故此不再赘述。

另外，对于两个同时发生的触觉命令，若是表两个预设的触觉反馈的型态，如图2B的对应到包络线C1及C2的触觉命令，藉由检查同时发生的触觉命令的变化情况的两种情形，亦可得出输入预见的效果。在实作时，亦可依据上述使用延迟的缓冲器的例子，其中使延迟时间改为一时间间隔，而延迟的缓冲器改用缓冲器，检查两触觉命令的组合所产生的触觉反馈型态于一时间间隔的视窗之间是否已超出阈值MAX。如此，再进而在产生控制值时，作出如上述输入预见的方式调整包络线C3对应的原始对应值，以达相似于图4D所示于时间tL至t1的效果。故此，上述随时间动态地检查目前的原始对应值以及暂存的原始对应值是否会大于阈值的步骤(k)，亦可视为藉由检查同时发生的触觉命令的变化情况的情形。如此所产生的触觉反馈的大小，可以加强上述物件B2所对应的射击发生时的触觉反馈效果与物件B1所对应的爆炸事件的触觉反馈效果的落差。如此，用户能感受到层次分明的多重的触觉反馈的效果。

由上述第4A-4D图及说明的例子，可知上述实施例的提供触觉反馈的方法能有效减少降低失真，增进使用的触觉经验。

接着，第5A及5B图为具有触觉反馈的电子装置的方块图的实施例。如第5A图所示，具有触觉反馈功能的电子装置100如包括一控制单元510A、一动态范围压缩模块520、一放大器530及一振动单元540。控制单元510A例如为电子装置100的微处理器，接收触觉命令，其中触觉命令的产生及实现方式如上述各种不同的实现方式。动态范围压缩模块520与控制单元510A及振动单元540耦接。动态范围压缩单元520响应至少一触觉命令，用以动态地产生一控制信号以控制振动单元540产生触觉反馈，其中动态范围压缩单元520应用动态范围压缩处理以动态地产生此控制信号，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。动态范围压缩单元520例如为一微控制器，可用以实现如图3B的步骤S320至S340的部分或全部的功能，以响应所接收的触觉命令，并据以动态产生控制值，其中控制值可以如上述的不同的实现方式如用数字或模拟的控制信号来呈现。动态范围压缩模块520如基于8051的微控制器能输出控制信号，并藉由放大器530以产生能驱动振动单元540的驱动信号。另外，动态范围压缩模块520及放大器530又可以结合为一模块或晶片成为一动态范围压缩单元550。而动态范围压缩模块520亦可以用编程的方式实现上述步骤S320至S340的功能。

此外，亦可将控制单元510A与动态范围压缩模块520改以一控制单元如微处理器或微控制器来实现。

第5B图所示为具有触觉反馈的电子装置的另一实施例。在此实施例中，电子装置100如包括一控制单元510B、一放大器530及一振动单元540，其中放大器530耦接于控制单元510B及振动单元540之间。例如，控制单元510B，响应至少一个触觉命令，动态地产生一控制值以控制振动单元540产生触觉反馈，其中藉由应用动态范围压缩处理以随时间动态产生控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内。在一实施例中，控制单元510B例如为一微处理器，故有关动态范围压缩处理或依据图3B的方法可实施例为一软件模块如第5B图所示意的动态范围压缩处理模块(DRC)515，以达成上述动态范围压缩处理的功能。此外，若至少一触觉命令对应的原始对应值大于一阈值时，控制单元510B，进行动态范围压缩处理以动态调整原始对应值以产生控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于振动范围内，如第4A-4D图所示。

再者，在第5A或5B图中，若振动单元540能直接接收控制值，则可不必使用放大器530。又另一例子中，控制单元510B使用数字的通讯界面如I2C以输出控制值，而振动单元540接收电压信号，则可在放大器530之前加入一数字转模拟电路，如脉宽调变电路或藉由一具有脉宽调变的微控制器以产生脉宽调变信号，并藉由放大器530转换为适当的电压信号。如图3A所示意，控制值及其实现方式并不以此为限。

图6所示的实施例更一步示出依据第5B图的例子与电子装置的电路600结合之一例子，电路600即包括了微处理器610、存储器单元620、显示单元630及音频单元640，其中微处理器610用以实现控制单元510B且各单元之耦接方式可依需求而改变，故并不以此为限。如此，电子装置能将用户界面包括音频、视讯与触觉反馈功能结合与用户作互动。而振动单元540，可以包括一个至多个振动装置(actuator)，如设置在电子装置100内，令电子装置100之整体产生振动，或设置令显示单元630之显示器振动，如显示器110振动。显示器110又可以一触控面板，如此可提供前述用户界面115之同时，作触控输入并可提供触觉反馈的功能，例如以模拟按键的事情或多种界面的操作事件作出触觉反馈。振动装置例如是马达、压电元件(piezoelectric element)或其他可能产生振动的材料或装置，其中压电元件可提供较快速的响应时间。在一实施例中，电子装置100内不同位置都设置了一个或多个振动装置，并对应的使用多个放大器530，以依据触觉驱动信号来产生振动。此外，控制单元又可实施例为针对多个振动装置，产生对应的触觉驱动信号来产生不同的效果。

此外，如动态范围压缩模块520、动态范围压缩单元550、控制单元510B或是其他实现方式，皆可用以实现上述提供触觉反馈的方法以及其实施例如图3B所示。而且在这些硬体单元或模块在进行动态范围压缩处理时，依据至少一触觉命令、原始对应值和一增益以调整此原始对应值以产生控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于振动范围内。此外，在调整此原始对应值以产生控制值的过程中，增益值亦可变化，如上述图4A-4D所示，以实现不同机制：例如开始、释放、输入预见或是软性截波。又或者上述各种机制之组合，如使用开始及释放机制，如使用输入预见及释放机制，又如在上述各种例子之中，还使用软性截波。

此外，图7示出如上述实施例中控制单元510B或动态范围压缩模块520使用起始及释放之进行动态范围压缩的一实施例。此实施例系对于所接收的触觉命令，一个或多个触觉命令之组合(如总和)，藉由动态范围的处理，随时间动态地检查并调整原始对应值，以使该触觉反馈的大小实质上于一振动范围内，如此可避免失真的情况发生。如步骤S701，先设定增益值为如1。接着，S710步骤判是否有触觉命令，若是则进行步骤S720，取得触觉命令所对应的振幅(即原始对应值)的最大值，作为振幅AMP。接着，如步骤S730所示，检查AMP是否大于一阈值MAX。若是，则如步骤S750所示减少增益值。若否，则进入步骤S735以判断AMP是否等于阈值MAX。若AMP等于阈值则回到步骤S710。若步骤S735的判断结果为否的话，则进入步骤S740以判断增益值是否小于1值。若步骤S740的判断结果为是，则执行步骤S760以增加增益值。如上述例子，控制单元可藉由动态改变增益值来调整触觉命令所对应的触觉反馈的大小(或以控制值代表)，以达到动态范围压缩的效果。

再者，在进行动态范围压缩，如上述图7的方法中，在步骤S750或步骤S760时，可加入如图8中所示的起始增益及释放增益的方式，令超出范围的输出逐渐的到达欲达的水平。在图8中，曲线801代表原始欲输出的触觉反馈之波形，而经过如图7的方法进行动态范围压缩之后之结果如曲线802，在起始及释放时间，分别以不同增益值逐渐减少及增加，此可藉由调整起始及释放时间(如1至100ms之间)与起始及释放增益(如-12至12dB)，以改善输出的触觉效果。

而另一方面，如图9所示为进行动态范围压缩时，利用压缩器(compressor)之原理，输入的触觉命令之控制值与阈值TH1比较后，可利用硬性转折(hardknee)或是软性转折(soft knee)方式，以对输入的触觉命令的控制值加以调整，以使大于阈值TH1之输入所对应的值落于L2及L1之范围内。

此外，在其他实施例中，上述控制单元之实现方式以及有关动态范围压缩处理，如压缩器的实现，可以采用多个方式来设计。如前馈(feed-forward)的方式，即如上述一些实施例以输入的触觉命令来加以分析及处理，以控制要输出结果。如反馈(feedback)的方式，即以输出的结果作为据以控制目前的输出结果。或是前馈结合反馈(feed-forward-and-backward)的方式，即结合前馈及反馈的方式，来控制要输出的结果。

再者，其他实施例还揭露一种计算机或运算装置可读式信息存储介质，其上存储有程序码或一个或多个程序模块，此程序码的执行能实现上述实施例如图3B、4A至4D、7、8或9的提供触觉反馈的方法。这些实施例的可读式信息存储介质比如但不受限于：光学式信息存储介质，磁式信息存储介质或存储器，如存储器卡、硬件或ROM或RAM或可程序化的微控制器的内置存储器。另外，上述的方法可以实施为一驱动程序或是一提供应用程序界面(application programming interface)的程序库。

此外，如上述图4A至4D及对应的叙述所示的动态范围压缩处理中，起始、释放或输入预见之增益值，当可采用其他适当的数值。而且上述的触觉反馈的型态及波形亦只作为举例而已，并不以此为限。此外，在其他实施例中，更可以用多个触觉命令各自对应之原始对应值作加权总和或其他函数的处理以产生控制值，而其中各个权重可以采用相同或不同的系数，这些系数的数值变化可参照上述起始、释放或输入预见之增益值的作法而作出改变。

上述实施例的电子装置的触觉反馈功能具有动态范围压缩的机制，使电子装置所产生的触觉反馈，能产生增进用户体验的振动效果。在一些实施例中，电子装置能模拟出细致及层次分的触觉反馈效果，而且触觉命令在某些情况下，如多个不同的触觉命令迭加之结果或一触觉命令所对应的控制值逐渐增加之情况，能避免因超出动态范围而失真的情况。在一些实施例中，用户能感受到逼真的触觉反馈效果，用户的触觉加上用户界面与手持装置作更紧密的互动，带来电子装置许多新的应用功能以及更佳的使用经验。

综上所述，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本申请的实施方式。故本申请所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本申请的保护范围当视所附的权利要求书所限定为准。

Claims (20)

1.一种提供触觉反馈的方法，包括：

提供一振动单元以产生触觉反馈；

响应至少一个触觉命令，动态地产生一控制值以控制该振动单元产生触觉反馈，其中藉由应用动态范围压缩处理以动态地产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上于一振动范围内，

其中该动态地产生一控制值以控制该振动单元产生触觉反馈的步骤包括：若该至少一触觉命令对应的一原始对应值实质上大于一阈值时，进行动态范围压缩处理以调整该原始对应值以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上在该振动范围内，

其中在该进行动态范围压缩处理的步骤中，进行动态范围压缩处理包括：依据该至少一触觉命令、该原始对应值和一增益以调整该原始对应值以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上在该振动范围内，

其中该增益在一段时间内逐渐变小，直到处理后的该至少一触觉命令所对应的该原始对应值小于该阈值，

其中进行动态范围压缩处理还包括：在处理后的该至少一触觉命令所对应的该原始对应值小于该阈值时，释放增益以使该增益在一段时间内逐渐变大。

2.如权利要求1所述的提供触觉反馈的方法，还包含对该至少一触觉命令所对应的该原始对应值超过该阈值的部份使用软性截波，并据以产生该控制值。

3.如权利要求2所述的提供触觉反馈的方法，其中进行一动态范围压缩处理的步骤使用软性截波且使用硬性转折或是软性转折方式，据以产生该控制值。

4.如权利要求1所述的提供触觉反馈的方法，其中进行动态范围压缩处理的步骤中，进行动态范围压缩处理包括：

响应该至少一个触觉命令，产生对应的该原始对应值并暂存该原始对应值；

随时间动态地检查目前的一原始对应值以及暂存的该原始对应值是否会大于一阈值；以及

若目前的该原始对应值超过该阈值时，针对目前的该原始对应值以及暂存的该原始对应值，进行动态范围压缩处理以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上于该振动范围内。

5.如权利要求1所述的提供触觉反馈的方法，其中这些触觉命令对应到一电子装置的用户界面所显示的多个物件。

6.如权利要求1所述的提供触觉反馈的方法，其中这些触觉命令至少之一对应到一电子装置的用户界面所接收的至少一触控输入。

7.一种具有触觉反馈的电子装置，包括：

一振动单元，用以产生触觉反馈；以及

一控制单元，与该振动单元耦接，响应至少一触觉命令，用以动态地产生一控制值以控制该振动单元产生触觉反馈，其中该控制单元应用动态范围压缩处理以动态地产生该控制值，以控制触觉反馈的大小实质上于一振动范围内，

其中若该至少一触觉命令对应的一原始对应值大于一阈值时，该控制单元进行动态范围压缩处理以调整该原始对应值以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上在该振动范围内，

其中该控制单元还依据该至少一触觉命令、该原始对应值和一增益以调整该原始对应值以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上在该振动范围内，

其中该控制单元令该增益在一段时间内逐渐变小，直到处理后的该至少一触觉命令所对应的该原始对应值小于该阈值，

其中该控制单元还在处理后的该至少一触觉命令所对应的该原始对应值小于该阈值时，释放增益以使该增益在一段时间内逐渐变大。

8.如权利要求7所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该控制单元对该至少一触觉命令所对应的该原始对应值超过该阈值的部份使用软性截波，并据以产生该控制值。

9.如权利要求8所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该控制单元进行动态范围压缩处理时使用软性截波且使用硬性转折或是软性转折方式，据以产生该控制值。

10.如权利要求7所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该控制单元进行动态范围压缩处理时，该控制单元还用以：

响应该至少一个触觉命令，产生对应的该原始对应值并暂存该原始对应值；

随时间动态地检查目前的一原始对应值以及暂存的该原始对应值是否会大于一阈值；以及

若目前的该原始对应值超过该阈值时，针对目前的该原始对应值以及暂存的该原始对应值，进行动态范围压缩处理以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上于该振动范围内。

11.如权利要求7所述的具有触觉反馈的电子装置，还包括：一放大器，该放大器耦接于该控制单元及该振动单元之间。

12.如权利要求7所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该电子装置还包括：

一显示装置，该显示装置显示至少一物件对应到该至少一触觉命令。

13.如权利要求7所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该电子装置还包括：

一触控显示装置，该触控显示装置所接收的至少一触控输入对应到该至少一触觉命令之一。

14.一种具有触觉反馈的电子装置，包括：

一振动单元，用以产生触觉反馈；

一控制单元；以及

一动态范围压缩单元，与该控制单元及该振动单元耦接，响应至少一触觉命令，用以动态地产生一控制信号以控制该振动单元产生触觉反馈，其中该动态范围压缩单元应用动态范围压缩处理以动态地产生该控制信号，以控制该触觉反馈的大小实质上于一振动范围内，

其中若该至少一触觉命令对应的一原始对应值大于一阈值时，该动态范围压缩单元进行动态范围压缩处理以调整该原始对应值以产生该控制信号所呈现的一控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上在该振动范围内，

其中该动态范围压缩单元还依据该至少一触觉命令、该原始对应值和一增益以调整该原始对应值以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上在该振动范围内，

其中该动态范围压缩单元令该增益在一段时间内逐渐变小，直到处理后的该至少一触觉命令所对应的该原始对应值小于该阈值，

其中该动态范围压缩单元还在处理后的该至少一触觉命令所对应的该原始对应值小于该阈值时，释放增益以使该增益在一段时间内逐渐变大。

15.如权利要求14所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该动态范围压缩单元对该至少一触觉命令所对应的该原始对应值超过该阈值的部份使用软性截波，并据以产生该控制值。

16.如权利要求15所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该动态范围压缩单元进行动态范围压缩处理时使用软性截波且使用硬性转折或是软性转折方式，据以产生该控制值。

17.如权利要求14所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该动态范围压缩单元进行动态范围压缩处理时，该动态范围压缩单元还用以：

响应该至少一个触觉命令，产生对应的该原始对应值并暂存该原始对应值；

随时间动态地检查目前的一原始对应值以及暂存的该原始对应值是否会大于一阈值；以及

若目前的该原始对应值超过该阈值时，针对目前的该原始对应值以及暂存的该原始对应值，进行动态范围压缩处理以产生该控制值，以控制该触觉反馈的大小实质上于该振动范围内。

18.如权利要求14所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该动态范围压缩单元包括一微控制器。

19.如权利要求18所述的具有触觉反馈的电子装置，其中该动态范围压缩单元还包括一放大器。

20.如权利要求14所述的具有触觉反馈的电子装置，还包括：一放大器，该放大器耦接于该动态范围压缩单元及该振动单元之间。