CN104423589B - 用于变换触觉信号的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及触觉变形系统，其变换触觉信号。该系统接收原始触觉信号，其中原始触觉信号包括第一触觉效果空间，并且其中第一触觉效果空间包括可由第一触觉输出设备生成的一个或多个触觉效果。该系统还将原始触觉信号变换为新的触觉信号，其中新的触觉信号包括不同于第一触觉效果空间的第二触觉效果空间，其中第二触觉效果空间包括可由第二触觉输出设备生成的一个或多个触觉效果，并且其中新的触觉信号内所包含的数据基于原始触觉信号内所包含的数据。该系统还将新的触觉信号发送到触觉输出设备以生成一个或多个触觉效果。

Description

用于变换触觉信号的方法和系统
相关申请交叉引用
本申请要求2013年9月6日提交的美国临时专利申请序列号 61/874,920(其公开内容通过引用并入于此)的优先权。
技术领域
一个实施例一般地涉及一种设备，并且更具体地涉及一种产生触觉效果的设备。
背景技术
触觉学是触感和力反馈技术，其通过向用户施加触觉反馈效果 (即“触觉效果”)一一诸如力、振动和运动一一来利用用户的触摸感觉。设备(诸如移动设备、触摸屏设备以及个人计算机)可以被配置为生成触觉效果。通常，对能够生成触觉效果的嵌入式硬件(诸如致动器)的调用可以编程在设备的操作系统(“OS”)内。这些调用指定播放哪个触觉效果。例如，当用户使用例如按钮、触摸屏、控制杆、操纵杆、指轮、或一些其他控制来与设备交互时，设备的OS可以通过控制电路系统发送播放命令到嵌入式硬件。接着，嵌入式硬件产生适当的触觉效果。
触觉效果开发者可以制作用于设备的触觉效果，并且该设备可以被配置为输出该触觉效果。另选地，设备可以接收输入，诸如音频输入、视频输入或任何其他类型的传感器输入，可以将该输入转换为触觉效果，并且可以输出该触觉效果(或者，可以将该输入转换为触觉内容并且可以通过混合或流处理来接收该触觉内容连同其他音频和/ 或视频内容)。在任一场景中，由于不同的硬件特性，不同类型的硬件能够生成不同类型的触觉效果。例如，由于不同致动器的不同的机电特性，所述不同类型的致动器(诸如偏心旋转质量马达致动器、线性谐振致动器和压电致动器)能够生成不同类型的触觉效果。通常，希望制作触觉效果用于特定类型的硬件的触觉效果开发者被要求调整用于该特定硬件的触觉效果。如果触觉效果开发者希望支持多种硬件类型，则该触觉效果开发者通常必须制作不同的触觉效果，以便对于每种硬件类型提供最佳的触觉体验。这可能导致与制作触觉效果有关的额外的设计时间和精力。
发明内容
一个实施例是变换触觉信号的系统。该系统接收原始触觉信号，其中所述原始触觉信号包括第一触觉效果空间，其中所述第一触觉效果空间包括一个或多个可由第一触觉输出设备生成的触觉效果。该系统还将所述原始触觉信号变换为新触觉信号，其中所述新触觉信号包括不同于所述第一触觉效果空间的第二触觉效果空间，其中所述第二触觉效果空间包括一个或多个可由第二触觉输出设备生成的触觉效果，并且其中所述新触觉信号中所包含的数据是基于所述原始触觉信号中所包含的数据。该系统还将所述新触觉信号发送到触觉输出设备以生成一个或多个触觉效果。
附图说明
根据以下结合附图进行的对优选实施例的详细描述，进一步的实施例、细节、优点和修改将变得明晰。
图1示出了根据本发明的一个实施例的系统的框图。
图2示出了根据本发明的实施例的对触觉信号进行变换或“变形 (warping)”的系统的流程图。
图3示出了根据本发明的实施例的触觉效果空间映射的示例性图表和曲线。
图4示出了根据本发明的实施例的与第一触觉效果空间相关联的第一触觉信号到与第二触觉效果空间相关联的第二触觉信号的示例性变换或“变形”。
图5示出了根据本发明的实施例的与第一触觉效果空间相关联的触觉信号的通过添加瞬态到该触觉信号的示例性变换或“变形”，其中瞬态与第二触觉效果空间相关联。
图6示出了根据本发明的一个实施例的触觉变形模块的功能性的流程图。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的触觉变形模块的功能性的流程图。
图8示出了根据本发明的又一个实施例的触觉变形模块的功能性的流程图。
具体实施方式
一个实施例是将针对特定类型的触觉输出设备设计的输入触觉信号变换或“变形”到针对另一特定类型的触觉输出设备设计的另一触觉信号的系统。输入触觉信号可以是自动创建(例如从音频输入、视频输入和/或传感器输入)或手动创建(例如由触觉效果设计者使用触觉效果开发平台)的触觉信号。可以创建输入触觉信号用于任何类型的致动器(例如偏心旋转质量马达致动器、线性谐振致动器和压电致动器)或其他类型的触觉输出设备。可以将输入触觉信号变换为输出触觉信号，使得输出触觉信号当在不同类型的致动器或其他类型的触觉输出设备上播放时可以产生最佳的触觉体验。在变换输入触觉信号时，可以考虑目标触觉输出设备的特性(诸如频谱特性和时间特性)，并且输入触觉信号可以基于目标触觉输出设备的特性被变换为输出触觉信号。例如，针对高级定义(high-definition)致动器创建的触觉信号可以变换为针对标准定义(standard-definition)致动器创建的触觉信号。标准定义致动器是一种可以提供基线范围的不同振动效果的致动器，这些振动效果具有基线范围的振动强度。高级定义致动器是一种可以提供增大范围的不同振动效果的致动器，这些振动效果具有增大范围的振动强度。此外，高级定义致动器可以按一速度增大和减少其强度水平，该速度足以使得能够引人注目地呈现快速变化的动态触觉效果。因此，相较于标准定义致动器，高级定义致动器具有快响应时间、高动态范围，并且还有宽的频率响应。高级定义致动器可以以若干频率(例如，100赫兹(“Hz”)到400Hz)创建触觉效果。相比之下，标准定义致动器是可以生成有限范围的幅度或有限范围的频率的致动器。
图1示出了根据本发明的一个实施例的系统10的框图。在一个实施例中，系统10是移动设备的部分，并且系统10提供用于该移动设备的触觉变形功能性。在另一个实施例中，系统10是可穿戴设备的部分，并且系统10提供用于该可穿戴设备的触觉变形功能性。可穿戴设备的实例包括腕带、头带、眼镜、戒指、脚环带、集成到衣服中的阵列、或者用户可穿戴在身体上或可由用户手持的任何其他类型的设备。一些可穿戴设备可以是“触觉使能(haptically enabled)”的，意思是它们包括生成触觉效果的机构。在另一个实施例中，系统10 与设备(例如，移动设备或可穿戴设备)分开，并且远程地提供触觉变形功能性用于设备。尽管系统10被示出为单个系统，但是系统10 的功能性可以实现为分布式系统。系统10包括总线12或其他用于传送信息的通信机构，和耦合到总线12用于处理信息的处理器22。处理器22可以是任何类型的通用或专用处理器。系统10进一步包括存储器14，用于存储要由处理器22执行的指令和信息。存储器14可以由随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、静态存储(诸如磁盘或光盘)、或任何其他类型的计算机可读介质的任何组合构成。系统10还可以接收单独的轨道或文件中的触觉波形，或者可以接收与存储在文件中的其他音频和/或视频内容混合的触觉波形。
计算机可读介质可以是可由处理器22存取的任何可用的介质，并且可以包括易失性和非易失性介质两者、可移动和不可移动介质两者、通信介质、以及存储介质。通信介质可以包括调制数据信号(诸如载波或其他传输机构)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且可以包括本领域已知的任何其他形式的信息传递介质。存储介质可以包括RAM、闪存存储器、ROM、可擦除可编程只读存储器(“EPROM”)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、寄存器、硬盘、可移动盘、光盘只读存储器(“CD-ROM”)、或本领域已知的任何其他形式的存储介质。
在一个实施例中，存储器14存储在由处理器22执行时提供功能性的软件模块。在一个实施例中，所述模块包括操作系统15，操作系统15提供用于系统10以及移动设备的其余部分的操作系统功能性。该模块进一步包括触觉变形模块16，其对触觉信号进行变换或“变形”，如在下面更详细地公开的。在某些实施例中，触觉变形模块16 可以包括多个模块，其中每个模块提供用于对触觉信号进行变换或“变形”的特定的单独功能性。系统10通常将包括一个或多个附加的应用模块18(诸如Immersion公司的IntegratorTM软件)以包括附加的功能性。
在从远程源接收和/或传输数据的实施例中，系统10进一步包括通信设备20(诸如网络接口卡)以提供移动无线网络通信，诸如红外、无线电、Wi-Fi或蜂窝网络通信。在其他实施例中，通信设备20提供有线网络连接，诸如以太网连接或调制解调器。
处理器22经由总线12进一步耦合到显示器24，诸如液晶显示器 (“LCD”)，用于向用户显示图形表示或用户界面。显示器24可以是被配置为从处理器22接收和发送信号的触摸敏感输入设备，诸如触摸屏，并且可以是多点触摸触摸屏。
在一个实施例中，系统10进一步包括致动器26。处理器22可以将与生成的触觉效果相关联的触觉信号传输到致动器26，致动器26 进而输出触觉效果(诸如振动触感式触觉效果、静电摩擦触觉效果或形变触觉效果)。致动器26包括致动器驱动电路。致动器26可以是例如电动马达、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、偏心旋转质量马达(“ERM”)、线性谐振致动器(“LRA”)、压电致动器、高带宽致动器、电活性聚合物(“EAP”)致动器、静电摩擦显示器、或超声波振动发生器。在另选实施例中，除了致动器26外，系统10可以还包括一个或多个附加的致动器(图1中未示出)。致动器26是触觉输出设备的例子，其中触觉输出设备是被配置为响应于驱动信号而输出触觉效果(诸如振动触感式触觉效果、静电摩擦触觉效果、或形变触觉效果)的设备。在另选实施例中，致动器26可以由一些其他类型的触觉输出设备代替。此外，在其他另选实施例中，系统10可以不包括致动器26，而与系统10分开的设备包括致动器或生成触觉效果的其他触觉输出设备，并且系统10通过通信设备20将生成的触觉信号发送到该设备。
在一个实施例中，系统10进一步包括扬声器28。处理器22可以将音频信号传输到扬声器28，扬声器28进而输出音频效果。扬声器 28可以是例如动态扩音器、电动扩音器、压电扩音器、磁致伸缩扩音器、静电扩音器、带和平面式磁扩音器、弯曲波扩音器、平板扬声器、海尔式空气运动换能器、等离子弧扬声器和数字扩音器。在另选实施例中，除了扬声器28之外，系统10可以还包括一个或多个附加的扬声器(图1中未示出)。此外，在其他另选实施例中，系统10可以不包括扬声器28，而与系统10分开的设备包括输出音频效果的扬声器，并且系统10通过通信设备20将音频信号发送到该设备。
在一个实施例，系统10进一步包括传感器30。传感器30可以被配置为检测某种形式的能量或其他物理属性，诸如但不限于声音、运动、加速度、生物信号、距离、流量、力/压力/应变/弯曲、湿度、线性位置、方位/倾斜、射频、旋转位置、旋转速度、开关的操作、温度、振动、或可见光强度。传感器30可以进一步被配置为将所检测的能量或其他物理属性转换为电信号或表示虚拟传感器信息的任何信号。传感器30可以是任何设备，诸如但不限于加速计、心电图机、脑电图机、肌电图机、眼电图机、腭电图机、皮电反应传感器、电容传感器、霍尔效应传感器、红外传感器、超声波传感器、压力传感器、光纤传感器、弯曲度传感器(或弯曲传感器)、力敏电阻器、测压元件、LuSense CPS2155、微型压力换能器、压电传感器、应变计、湿度计、线性位置触摸传感器、线性电位计(或滑动器)、线性可变差动变换器、罗盘、倾角计、磁性标记(或射频识别标签)、旋转编码器、旋转电位计、陀螺仪、通断开关、温度传感器(诸如温度计、热电偶、电阻温度检测器、热敏电阻器或温度换能集成电路)、麦克风、光度计、高度计、生物监视器、相机、或光敏电阻器。在另选实施例中，除了传感器30外，系统10可以还包括一个或多个附加的传感器(图1中未示出)。在一些这样的实施例中，传感器30和这一个或多个附加的传感器可以是传感器阵列或一些其他类型的传感器集的部分。此外，在其他另选实施例中，系统10可以不包括传感器30，而与系统10分开的设备包括传感器，其检测某种形式的能量或其他物理属性，并将所检测的能量或其他物理属性转换为电信号或表示虚拟传感器信息的其他类型的信号。设备接着可以将所转换的信号通过通信设备20发送到系统10。另选地，设备可以将传感器30的传感器信号转换为触觉效果轨道或文件。
图2示出了根据本发明的实施例的对触觉信号进行变换或“变形”的系统的流程图。在一个实施例中，图2的功能性以及图6、7和8 的功能性由软件实现，所述软件存储在存储器或其他计算机可读或有形介质中并由处理器执行。在其他实施例中，每个功能性可以由硬件 (例如，通过使用专用集成电路(“ASIC”)、可编程门阵列(“PGA”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)等)或硬件和软件的任何组合来执行。
根据实施例，流程开始于210处。在210处，触觉信号被接收，其中触觉信号可以包括数据，诸如波形，其中波形是脉冲编码调制 (“PCM”)格式的一个或多个信号值的集合。触觉信号可以与触觉效果相关联，并且触觉信号可以被发送到触觉输出设备，诸如致动器，其中所述触觉输出设备可以基于触觉信号输出触觉效果。触觉效果的实例是振动触感式触觉效果，振动触感式触觉效果可以产生由触觉输出设备的用户感觉到的振动。触觉效果的其他实例可以包括静电摩擦触觉效果或形变触觉效果。
根据220，触觉信号可以由输入信号被自动创建，或者可以通过使用触觉效果开发平台而手动创建。更具体地，输入信号可以被接收，并且触觉信号可以基于该输入信号被自动生成。输入信号的实例包括音频信号、视频信号、加速度信号、方位信号、环境光信号、移动信号、温度信号、或其他相似类型的信号。在另选实施例中，触觉信号可以通过使用触觉效果开发平台(诸如Immersion公司的Haptic StudioTM)而手动生成，而不是基于输入信号自动生成。使用触觉效果开发平台，触觉效果开发者可以定义触觉信号的一个或多个特性，该触觉信号可用于产生所期望的触觉效果，并且触觉效果开发平台可以基于所定义的一个或多个特性而生成触觉信号。此外，可以针对特定类型的触觉输出设备设计触觉信号。更具体地，触觉信号可以与触觉效果空间相关联，其中触觉效果空间包括可能由触觉输出设备生成的触觉效果的集合。触觉效果空间将在下面结合图3更详细地描述。接着，流程进行到230。
在230处，可以将触觉信号变换或“变形”(在图2中标识为“适应”)为新的触觉信号。更具体地，可以生成新触觉信号，其中该新触觉信号包括数据，诸如波形，其中数据是基于原始信号的数据的。这种变换或“变形”在下面结合图4-8更详细地进一步描述。另外，新触觉信号可以与新的触觉效果空间相关联，其中该新的触觉效果空间不同于原始触觉信号的原始触觉效果空间。根据240，触觉信号的变换可以基于目标触觉输出设备的一个或多个特性。例如，如果新触觉信号要被发送到被配置为生成具有高频率的触觉效果的触觉输出设备，则可以用具有高的值的触觉频率参数生成触觉信号。在这些实施例中，新触觉信号的新触觉效果空间可以是目标触觉输出设备的触觉效果空间。接着可以将新的触觉信号发送到目标触觉输出设备(在图 2中标识为“回放设备”)，其中新的触觉信号被播放以生成触觉效果。在某些实施例中，原始触觉信号也可以被发送到不同的目标触觉输出设备(图2中未示出)来生成补充的触觉效果，其对由目标触觉输出设备生成的触觉效果进行补充。接着该流程结束。
在某些实施例中，所生成的新触觉信号可以连同一个或多个音频信号和/或视频信号播放，以便增强用户的多媒体观看体验。在这些实施例的一些中，触觉输出设备可以和音频/视频输出设备相同(例如移动设备)。在这些实施例的一些其他的实施例中，触觉输出设备可以与音频/视频输出设备分开(例如触觉座椅、触觉座椅、可穿戴触觉设备等)。
此外，在某些实施例中，将输入触觉信号变换或“变形”为新的触觉信号可以由与接收输入触觉信号的设备分开的设备(诸如服务器) “离线”完成。当变换“离线“时，可以使用整个输入触觉信号的数据以将输入触觉信号变换为新的触觉信号。接着可以将新的触觉信号流传输回到原始设备，其中原始设备可以发送该新的触觉信号到触觉输出设备。在另选实施例中，输入触觉信号到新的触觉信号的变换或“变形”可以由接收输入触觉信号的同一设备“在线”完成，其中该变换可以实时地执行或近实时地执行。在这些实施例中，输入触觉信号的不同部分可以相继被使用以将输入触觉信号变换为新的触觉信号，并且其中整个输入触觉信号在任何特定的时间不可用。再另外，在某些实施例中，新的触觉信号可以被存储在一个计算机文件或多个计算机文件中，而不是立即被发送到触觉输出设备。在这些实施例中，新的触觉信号可以随后从所述一个计算机文件或多个计算机文件中检索，并且新的触觉信号可以要么被发送到触觉输出设备，要么可以与一个或多个音频信号和/或视频信号混合。
图3示出了根据本发明的实施例的触觉效果空间映射的示例性图表和曲线。如前面所描述的，针对特定类型的致动器设计并与特定触觉效果空间相关联的触觉信号可以被变换或“变形”为针对不同类型的致动器设计并与不同的触觉效果空间相关联的新的触觉信号。同样如前面所描述的，触觉效果空间包括可能由触觉输出设备(诸如致动器)生成的触觉效果的集合。在图3所示的实施例中，示出了示例的振动触感式触觉效果空间。然而，本领域的普通技术人员将很容易地意识到，振动触感式触觉效果空间是触觉效果空间的一个示例，并且在另选实施例中，其他类型的触觉效果空间(诸如静电摩擦触觉效果空间或形变触觉效果空间)可以被使用。
根据所示的实施例，理想的高级定义振动触感式触觉效果空间 310包括可以用真实的振动触感式致动器在理想情况下(例如，没有对振动触感式致动器的尺寸或功率要求的限制)生成的所有振动触感式触觉效果。理想的高级定义振动触感式触觉效果空间310的子集是实际的高级定义振动触感式触觉效果空间320。实际的高级定义振动触感式触觉效果空间320包括可以用真实的振动触感式致动器在实际情况下(例如，有对振动触感式致动器的尺寸或功率要求的限制)生成的所有振动触感式触觉效果。
实际的高级定义振动触感式触觉效果空间320的四个子集是：电流高级定义压电致动器振动触感式触觉效果空间330；电流高级定义 EAP致动器振动触感式触觉效果空间340；LRA振动触感式触觉效果空间350；和ERM振动触感式触觉效果空间360。电流高级定义压电致动器振动触感式触觉效果空间330包括可以用电流高级定义压电致动器基于这种致动器的机电特性所产生的所有振动触感式触觉效果。电流高级定义EAP致动器振动触感式触觉效果空间340包括可以用电流高级定义EAP致动器基于这种致动器的机电特性所产生的所有振动触感式触觉效果。LRA振动触感式触觉效果空间350包括可以用电流LRA基于这种致动器的机电特性所产生的所有振动触感式触觉效果。ERM振动触感式触觉效果空间360包括可以用电流ERM基于这种致动器的机电特性所产生的所有振动触感式触觉效果。LRA和ERM触觉效果空间有时可以用高级定义致动器生成，但是一些高级定义致动器不能完全地重新创建一些LRA和ERM触觉效果空间。
根据所示的实施例，变换或“变形”算法可以被应用到与图3中所示的振动触感式触觉效果空间中的一个相关联的原始触觉信号，使得原始触觉信号变换为与图3中所示的不同的振动触感式触觉效果空间相关联的新的触觉信号。例如，原始触觉信号可以与理想的高级定义振动触感式触觉效果空间310相关联。原始触觉信号可以被变换为与ERM振动触感式触觉效果空间360相关联的新的触觉信号。作为另一个例子，可以将原始触觉信号变换为与LRA振动触感式触觉效果空间350相关联的新的触觉信号。
因此，变形算法的目标是允许针对特定触觉输出设备的类型设计的触觉效果在不同类型的触觉输出设备上播放，同时保持由触觉效果提供的触觉体验。在某些实施例中，可以由变形算法提供从针对高级定义压电致动器设计的触觉信号到针对较低质量的致动器(例如LRA 或ERM)设计的触觉信号的变换。然而，在另选实施例中，变形算法可以提供其他类型的变换，包括从较低质量的致动器到较高质量的致动器的变换。
在某些实施例中，变形算法可以通过移位第一触觉信号内所包含的数据的一个或多个频率(或“音调(pitch)”)，而将第一触觉信号变换为第二触觉信号。这样的频移技术(或“变调(pitch-shifting)”技术)在下面结合图4和5更详细地进一步描述。在另选实施例中，变形算法可以通过其他类型的数据变换技术将第一触觉信号变换为第二触觉信号。这样的其他类型的数据变换技术在下面结合图6、7和8 更详细地进一步描述。
在某些实施例中，触觉信号可以是基于事件的触觉信号，其中事件在对应的音频信号和/或视频信号内被标记，并且触觉效果可以基于经编码的音频信号和/或视频信号被输出。在另选实施例中，触觉信号可以是参数触觉信号，其中一个或多个参数化触觉效果在特定的时间点处被播放。在这些实施例的一些中，参数化触觉效果在单独的触觉信号内被编码，并且参数化触觉效果在特定的时间点处被描述。在另选实施例中，触觉信号可以是PCM触觉信号，其中PCM音频信号可以被转换为PCM触觉信号。此外，在一些实施例中，一旦触觉信号已经生成，触觉信号则可以以不同的特定窗口被带通滤波，并且接着特定窗口的幅度可以被确定并要么被传输要么被存储。在触觉信号被解码时，当包络幅度可以用于重构触觉信号时，可以应用逆过程。
图4示出了示出了根据本发明的实施例的与第一触觉效果空间相关联的第一触觉信号410到与第二触觉效果空间相关联的第二触觉信号420的示例性变换或“变形”。第一触觉效果空间对应于第一触觉输出设备类型，并且第二触觉效果空间对应于第二触觉输出设备类型。根据所示出的实施例，该变换涉及将第一触觉信号410的一个或多个谐振频率(即频率frs1)移位到第二触觉信号420的一个或多个谐振频率(即频率frs2)。因此，第一触觉信号410的第一频率带宽可以变换为第二触觉信号420的第二频率带宽。在某些实施例中，这涉及：(a) 识别频率带宽的谐振；(b)识别表示下感知界限的频率，其中感知界限是其中人可以感知到由触觉信号产生的振动触感式触觉效果的频率界限；和(c)识别表示下感知界限的频率。
根据所示出的实施例，第一触觉信号410与实际的高级定义触觉效果空间相关联，并且第二触觉信号420与高级定义压电致动器触觉效果空间相关联。但是，这仅是一个示例实施例，并且在其他实施例中：(a)第一触觉信号410可以与高级定义压电致动器触觉效果空间相关联，并且第二触觉信号420可以与LRA触觉效果空间相关联； (b)第一触觉信号410可以与高级定义压电致动器触觉效果空间相关联，并且第二触觉信号420可以与ERM触觉效果空间相关联；或(c) 第一触觉信号410可以与LRA触觉效果空间相关联，并且第二触觉信号420可以与ERM触觉效果空间相关联。
根据所示出的实施例，触觉信号410的频率移位到触觉信号420 的频率。在触觉信号410和420是基于事件的触觉信号的实施例中，触觉信号410的频率可以基于预定义的映射被映射到触觉信号420的频率(即，触发触觉效果的每个谐振频率值可以映射到另一谐振频率)。在触觉信号410和420是参数化触觉信号的实施例中，触觉信号410 的每个谐振频率可以被映射到触觉信号420的另一个谐振频率，其中触觉信号410的幅度、持续时间和包络信息在触觉信号420内保持恒定。在触觉信号410和420是PCM触觉信号的实施例中，触觉信号 410的每个幅度可以首先映射到触觉信号420的幅度，并且随后，触觉信号410的每个频率可以映射到触觉信号420的频率。
在图4中可以看出的，触觉信号410和420的谐振被识别在250Hz 的频率处。而且，触觉信号410和420的感知范围被识别在范围为 100Hz到500Hz的频率带宽处，其中下感知界限在100Hz的频率处，并且上感知界限在500Hz的频率处。在图4中还可以看出，触觉信号410的频率带宽内的频率移位到触觉信号420的频率带宽内的频率。
图5示出了根据本发明的实施例的与第一触觉效果空间相关联的触觉信号510的通过添加瞬态520到触觉信号510的示例性变换或“变形”，其中瞬态520与第二触觉效果空间相关联。根据该实施例，触觉信号510是只包括较低频率(例如低于或等于60Hz的频率)的触觉信号。诸如瞬态520的瞬态是由状态的变化引起的短持续时间的触觉信号。根据实施例，当触觉信号510仅包括较低频率时，一个或多个瞬态(诸如瞬态520)可以被添加到触觉信号510。触觉信号510 和瞬态520可以在一个或多个触觉输出设备处播放。因此，触觉信号510和瞬态520的组合构成新的触觉信号。
图6示出了根据本发明的一个实施例的触觉变形模块(诸如图1 的触觉变形模块16)的功能性的流程图。在某些实施例中，可以省略一些的功能性。该流程开始并进行到610。在610处，原始触觉信号被接收。原始触觉信号可以包括第一触觉效果空间。更具体地，原始触觉信号可以当在主要触觉输出设备处播放时生成一个或多个主要触觉效果，其中主要触觉效果可以是构成第一触觉效果空间的触觉效果的集合的一部分，并且其中触觉效果的所述集合可以包括可由主要触觉输出设备生成的所有可能的触觉效果。在某些实施例中，主要触觉输出设备可以是致动器。在这些实施例的一些中，致动器可以是高级定义致动器，诸如压电致动器或EAP致动器。此外，在这些实施例的一些中，触觉效果可以是振动触感式触觉效果，并且第一触觉效果空间可以是振动触感式触觉效果空间。接着，该流程进行到620。
在620处，生成新的触觉信号。该新的触觉信号可以包括第二触觉效果空间。更具体地，新的触觉信号可以当在辅助触觉输出设备处播放时生成一个或多个辅助触觉效果，其中辅助触觉效果可以是构成第二触觉效果空间的触觉效果的集合的一部分，并且其中触觉效果的所述集合可以包括可由辅助触觉输出设备生成的所有可能的触觉效果。此外，第二触觉效果空间可以不同于第一触觉效果空间。这意味着，构成第一触觉效果空间的触觉效果的所述集合可以不同于构成第二触觉效果空间的触觉效果的所述集合。
在某些实施例中，新的触觉信号内所包含的数据可以基于原始触觉信号内所包含的数据。在这些实施例的一些中，新的触觉信号中所包含的数据可以是使得：(a)该新的触觉信号引起辅助触觉输出设备针对原始触觉信号的一持续时间生成所述一个或多个辅助触觉效果，在该持续时间中原始触觉信号内所包含的数据的绝对值大于或等于预定义的阈值；并且(b)该新的触觉信号引起辅助触觉输出设备针对原始触觉信号的一持续时间不生成所述一个或多个辅助触觉效果，在该持续时间中原始触觉信号内所包含的数据的绝对值小于预定义的阈值。在某些实施例中，辅助触觉输出设备可以是致动器。在这些实施例的一些中，致动器可以是标准定义致动器，诸如LRA或ERM。接着，该流程进行到630。
在630处，原始触觉信号被发送到主要触觉输出设备以生成所述一个或多个主要触觉效果。在某些实施例中，630可以被省略，并且原始触觉信号不被发送到任何触觉输出设备。接着，该流程行进到 640。
在640处，新的触觉输出信号被发送到辅助触觉输出设备以生成所述一个或多个辅助触觉效果。接着，该流程结束。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的触觉变形模块(诸如图 1的触觉变形模块16)的功能性的流程图。在某些实施例中，可以省略一些的功能性。该流程开始并进行到710。在710处，原始触觉信号被接收。该原始触觉信号可以包括第一触觉效果空间。如前面所描述的，原始触觉信号可以当在触觉输出设备处播放时生成一个或多个触觉效果，其中触觉效果可以是构成第一触觉效果空间的触觉效果的集合的一部分，并且其中触觉效果的所述集合可以包括可由触觉输出设备生成的所有可能的触觉效果。在某些实施例中，触觉输出设备可以是致动器。在这些实施例的一些中，致动器可以是高级定义致动器，诸如压电致动器或EAP致动器。在另选实施例中，致动器可以是标准定义致动器，诸如LRA或ERM。此外，在这些实施例的一些中，触觉效果可以是振动触感式触觉效果，并且第一触觉效果空间可以是振动触感式触觉效果空间。接着，该流程进行到720。
在720处，原始触觉信号内所包含的数据被分成多个时间窗。每个时间窗包括原始触觉信号内所包含的数据的一部分。接着，该流程进行到730。
在730处，水平被分配给所述多个时间窗中的时间窗。水平可以由数值表示。例如，数值1、2、3、4、5或6可以分配给时间窗。因此，换句话说，时间窗被量化。此外，在一些实施例中，水平可以基于时间窗内所包含的数据的最大绝对值而分配给时间窗。在另选实施例中，水平可以基于时间窗内所包含的数据的平均绝对值而分配给时间窗。在某些实施例中，水平可以被分配给所述多个时间窗口的每个时间窗。接着，流程进行到740。
在740处，时间窗的水平被转译为数据，该数据表示触觉效果模式。在某些实施例中，所述转译包括设定触觉效果模式的持续时间，其中触觉效果模式的持续时间对时间窗的持续时间的比值与时间窗的水平对最大水平的比值成比例。例如，如果时间窗的持续时间为30 毫秒(“ms”)，并且时间窗的水平是4(最大水平为6)，则对应的触觉效果模式的持续时间为20ms。在该示例中，触觉效果模式随后由其中没有触觉效果模式的10ms的持续时间跟随(即时间窗的剩余持续时间)。在某些实施例中，触觉效果模式是表示振动触感式触觉效果的振动触感式触觉效果模式。此外，在某些实施例中，每个时间窗的每个水平可以被转译为表示单独的触觉效果模式的单独的数据部分。接着，该流程进行到750。
在750处，生成新的触觉信号，其包括表示触觉效果模式的数据。该新的触觉信号可以包括第二触觉效果空间。更具体地，新的触觉信号可以当在触觉输出设备处播放时生成一个或多个触觉效果，其中触觉效果可以是构成第二触觉效果空间的触觉效果的集合的一部分，并且其中触觉效果的所述集合可以包括可由触觉输出设备生成的所有可能的触觉效果。此外，第二触觉效果空间可以不同于第一触觉效果空间。这意味着，构成第一触觉效果空间的触觉效果的所述集合可以不同于构成第二触觉效果空间的触觉效果的所述集合。在某些实施例中，新的触觉信号可以包括表示单独的触觉效果模式的单独的数据部分。该流程进行到760。
在760处，新的触觉信号被发送到触觉输出设备以生成所述一个或多个触觉效果。接着，该流程结束。
图8示出了根据本发明的又一个实施例的触觉变形模块(诸如图 1的触觉变形模块16)的功能性的流程图。在某些实施例中，可以省略一些的功能性。该流程开始并进行到810。在810处，原始触觉信号被接收。该原始触觉信号可以包括第一触觉效果空间。如前面所描述的，原始触觉信号可以当在触觉输出设备处播放时生成一个或多个触觉效果，其中触觉效果可以是构成第一触觉效果空间的触觉效果的集合的一部分，并且其中触觉效果的所述集合可以包括可由触觉输出设备生成的所有可能的触觉效果。在某些实施例中，触觉输出设备可以是致动器。在这些实施例的一些中，致动器可以是高级定义致动器，诸如压电致动器或EAP致动器。在另选实施例中，致动器可以是标准定义致动器，诸如LRA或ERM。此外，在这些实施例的一些中，触觉效果可以是振动触感式触觉效果，并且第一触觉效果空间可以是振动触感式触觉效果空间。接着，该流程进行到820。
在820处，原始触觉信号内所包含的数据被分成多个时间窗。每个时间窗包括原始触觉信号内所包含的数据的一部分。接着，该流程进行到830。
在830处，第一水平被分配给所述多个时间窗的第一时间窗，并且第二水平被分配给所述多个时间窗的第二时间窗。在某些实施例中，第一和第二时间窗是在时间上连续的(即相继的)。如前面所描述的，水平可以由数值表示。例如，数值1、2、3、4、5或6可以分配给第一时间窗，并且分开的数值1、2、3、4、5或6可以分配给第二时间窗。因此，换句话说，第一时间窗和第二时间窗每个都被量化。此外，在一些实施例中，基于第一时间窗和第二时间窗内相应地所包含的数据的最大绝对值，第一水平和第二水平都可以相应地分配给第一时间窗和第二时间窗。在另选实施例中，基于第一时间窗和第二时间窗内相应地所包含的数据的平均绝对值，第一水平和第二水平都可以相应地分配给第一时间窗和第二时间窗。在某些实施例中，水平可以分配给所述多个时间窗中的每个时间窗。接着，该流程进行到840。
在840处，确定第一水平和第二水平之间的水平过渡。水平过渡是从第一水平到第二水平的过渡。水平过渡可以由多个数值表示。例如，如果数值4被分配给第一时间窗，并且数值6被分配给第二时间窗，则水平过渡可以由(4，6)表示。作为另一个例子，如果数值6 被分配给第一时间窗，并且数值4被分配给第二时间窗，则水平过渡可以由(6，4)呈现。在某些实施例中，每个水平和其后续水平之间的水平过渡可以被确定。接着，该流程进行到850。
在850处，触觉效果模式基于所确定的水平过渡而从包括一个或多个触觉效果模式的表格中选择。该表格可以是与水平过渡对应的触觉效果模式的预定义表格，其中该预定义表格可以特别地针对触觉输出设备或触觉输出设备类型预先定义。此外，所述一个或多个触觉效果模式可以特别地针对触觉输出设备或触觉输出设备类型预先定义。在某些实施例中，当第一水平和第二水平之间的过渡在技术上不可行时(例如，当所确定的水平过渡不存在于表格内时，或者当第一时间窗的持续时间太短以致于不能容纳所选择的触觉效果模式时)，下述情况可以发生：(a)第一水平和第二水平中的至少一个可被修改(例如，向上或向下调节)；(b)可以基于对第一水平和第二水平中的至少一个的修改确定新的水平过渡；和(c)触觉效果模式可以基于新的水平确定而从所述表格中选择。此外，在一些实施例中，可以从所述表格中选择单独的触觉效果模式用于每个所确定的水平过渡。接着，该流程进行至860。
在860处，生成新的触觉信号，其包括表示所选择的触觉效果模式的数据。该新的触觉信号可以包括第二触觉效果空间。更具体地，新的触觉信号可以当在触觉输出设备处播放时生成一个或多个触觉效果，其中触觉效果可以是构成第二触觉效果空间的触觉效果的集合的一部分，并且其中触觉效果的所述集合可以包括可由触觉输出设备生成的所有可能的触觉效果。此外，第二触觉效果空间可以不同于第一触觉效果空间。这意味着，构成第一触觉效果空间的触觉效果的所述集合可以不同于构成第二触觉效果空间的触觉效果的所述集合。在某些实施例中，新的触觉信号可以包括表示单独选择的触觉效果模式的单独的数据部分。该流程进行到870。
在870处，新的触觉信号被发送到触觉输出设备以生成所述一个或多个触觉效果。接着，该流程结束。
因此，在一个实施例中，系统可以将用于第一类型触觉输出设备的输入触觉信号变换为用于第二类型触觉输出设备的输出触觉信号。因此，该系统可以以相关的方式使自动或手动地创建的任何触觉内容适应于较低质量的触觉输出设备(或者在一些情况下，较高质量的触觉输出设备)。作为例子，触觉效果设计可以设计触觉效果一次(主要用于高级定义触觉输出设备)，并且使得所述触觉效果足够地在所有类型的触觉输出设备上播放。而且，当使用标准定义触觉输出设备直接播放高级定义触觉信号时，该系统可以适当地变换高级定义触觉信号，使得在标准定义触觉输出设备上像触觉效果设计所意欲的一样体验触觉效果。这允许系统在任何市场上可得的商用触觉输出设备上播放任何创建的触觉内容。
在整个说明书中所描述的本发明的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如，在整个说明书中所使用的“一个实施例”、“一些实施例”、“某个实施例”、“某些实施例”或其他类似的语言是指这样的事实：与实施例相关联地描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中出现的短语“一个实施例”、“一些实施例”、“某个实施例”、“某些实施例”或其他类似的语言不必定都是指同一组实施例，并且所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
本领域的普通技术人员将容易地理解，上述本发明可以以不同顺序的步骤实践，以及/或者以配置与所公开的配置不同的要素来实践。因此，尽管基于这些优选实施例描述了本发明，但对于本领域的技术人员明显的是，某些修改、变型和另选构造是显而易见的，其仍然落在本发明的精神和范围内。因此，为了确定本发明的边界和范围，应当参考权利要求。

Claims (17)

1.一种由处理器执行用于变换触觉信号的方法，所述方法包括：
接收被设计用于第一触觉输出设备的原始触觉信号，其中所述原始触觉信号包括第一触觉效果空间，并且其中所述第一触觉效果空间包括能由所述第一触觉输出设备生成的一个或多个触觉效果；
将所述原始触觉信号变换为新的触觉信号，其中所述新的触觉信号包括不同于所述第一触觉效果空间的第二触觉效果空间，其中所述第二触觉效果空间包括能由第二触觉输出设备生成的一个或多个触觉效果，并且其中所述新的触觉信号内所包含的数据基于所述原始触觉信号内所包含的数据；和
将所述新的触觉信号发送到所述第二触觉输出设备以生成一个或多个触觉效果。
2.如权利要求1所述的方法，其中将所述原始触觉信号变换为所述新的触觉信号进一步包括：
生成包括所述第二触觉效果空间的所述新的触觉信号，其中所述新的触觉信号与所述原始触觉信号同步；
将所述原始触觉信号发送到所述第一触觉输出设备以生成一个或多个主要触觉效果；和
将所述新的触觉信号发送到所述第二触觉输出设备以生成一个或多个辅助触觉效果。
3.如权利要求2所述的方法，
其中，如果所述原始触觉信号内所包含的数据的一个或多个绝对值大于或等于阈值，则所述新的触觉信号引起所述第二触觉输出设备针对所述原始触觉信号的一持续时间生成所述一个或多个辅助触觉效果；和
其中，如果所述原始触觉信号内所包含的数据的一个或多个绝对值小于所述阈值，则所述新的触觉信号引起所述第二触觉输出设备针对所述原始触觉信号的一持续时间不生成任何辅助触觉效果。
4.如权利要求1所述的方法，其中将所述原始触觉信号变换为所述新的触觉信号进一步包括：
将所述原始触觉信号内所包含的数据分成多个时间窗，其中每个时间窗包括所述原始触觉信号内所包含的数据的一部分；
将量化值分配给所述多个时间窗中的时间窗；
将所述时间窗的量化值转译为表示触觉效果模式的数据；和
生成所述新的触觉信号，其中所述新的触觉信号包括表示所述触觉效果模式的所述数据。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述量化值是整数，其中将所述时间窗的所述量化值转译为表示所述触觉效果模式的数据进一步包括：
设定所述触觉效果模式的持续时间以便使得所述触觉效果模式的所述持续时间和所述时间窗的持续时间的比值等于分配给所述时间窗的整数和能够被分配给所述时间窗的限定的最大整数的比值。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述量化值基于所述时间窗内所包括的所述原始触觉信号中所包含的所述数据的一部分的最大绝对值被分配给所述时间窗。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述量化值基于所述时间窗内所包括的所述原始触觉信号中所包含的所述数据的一部分的平均绝对值被分配给所述时间窗。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述原始触觉信号变换为所述新的触觉信号进一步包括：
将所述原始触觉信号内所包含的数据分成多个时间窗，其中每个时间窗包括所述原始触觉信号内所包含的数据的一部分；
将第一量化值分配给所述多个时间窗中的第一时间窗并且将第二量化值分配给所述多个时间窗中的第二时间窗；
确定所述第一量化值和所述第二量化值之间的过渡；
从包括一个或多个触觉效果模式的表格中基于所确定的所述第一量化值和所述第二量化值之间的过渡来选择触觉效果模式；和
生成所述新的触觉信号，其中所述新的触觉信号包括表示所述触觉效果模式的数据。
9.如权利要求8所述的方法，其中将所述原始触觉信号变换为所述新的触觉信号进一步包括：
如果所确定的过渡的表示不存在于所述表格内，修改所述第一量化值或所述第二量化值中的至少一个；
基于对所述第一量化值或所述第二量化值中的至少一个的所述修改确定新的过渡，其中基于所述新的过渡从所述表格中选择所述触觉效果模式。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一触觉输出设备或所述第二触觉输出设备包括致动器。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述第一触觉输出设备和所述第二触觉输出设备是不同类型的触觉输出设备。
12.一种用于变换触觉信号的系统，所述系统包括：
存储器，被配置为存储触觉变形模块；和
处理器，被配置为执行存储在所述存储器上的所述触觉变形模块；
其中，所述触觉变形模块被配置为接收被设计用于第一触觉输出设备的原始触觉信号，其中所述原始触觉信号包括第一触觉效果空间，并且其中所述第一触觉效果空间包括能由所述第一触觉输出设备生成的一个或多个触觉效果；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为基于第二触觉输出设备的一个或多个特性将原始触觉信号变换为新的触觉信号，其中所述新的触觉信号包括不同于所述第一触觉效果空间的第二触觉效果空间，其中所述第二触觉效果空间包括能由所述第二触觉输出设备生成的一个或多个触觉效果，并且其中所述新的触觉信号内所包含的数据基于所述原始触觉信号内所包含的数据；和
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将所述新的触觉信号发送到所述第二触觉输出设备以生成一个或多个触觉效果。
13.如权利要求12所述的系统，
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为生成包括所述第二触觉效果空间的所述新的触觉信号，其中所述新的触觉信号与所述原始触觉信号同步；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将所述原始触觉信号发送到所述第一触觉输出设备以生成一个或多个主要触觉效果；和
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将所述新的触觉信号发送到所述第二触觉输出设备以生成一个或多个辅助触觉效果。
14.如权利要求12所述的系统，
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将所述原始触觉信号内所包含的数据分成多个时间窗，其中每个时间窗包括所述原始触觉信号内所包含的数据的一部分；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将量化值分配给所述多个时间窗中的时间窗；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将所述时间窗的所述量化值转译为表示触觉效果模式的数据；和
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为生成所述新的触觉信号，其中所述新的触觉信号包括表示所述触觉效果模式的所述数据。
15.如权利要求12所述的系统，
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将所述原始触觉信号内所包含的数据分成多个时间窗，其中每个时间窗包括所述原始触觉信号内所包含的数据的一部分；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为将第一量化值分配给所述多个时间窗中的第一时间窗并且将第二量化值分配给所述多个时间窗中的第二时间窗；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为确定所述第一量化值和所述第二量化值之间的过渡；
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为从包括一个或多个触觉效果模式的表格中基于所确定的过渡来选择触觉效果模式；和
其中，所述触觉变形模块进一步被配置为生成所述新的触觉信号，其中所述新的触觉信号包括表示所述触觉效果模式的数据。
16.如权利要求12所述的系统，其中所述一个或多个特性是所述第二触觉输出设备的机电特性。
17.一种其上存储有指令的计算机可读介质，所述指令当由处理器执行时，使得所述处理器执行根据权利要求1-11中的一项的方法。
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