CN111338485A - 利用音频产生触觉反馈的电路和设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种利用音频产生触觉反馈的电路和设备。所述电路的一具体实施方式包括：处理器、音频功率放大器、存储器、线性马达，存储器用于存储音频信号文件，处理器与存储器电连接，读取存储器中存储的音频信号文件，然后，将音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，处理器与音频功率放大器电连接，处理器将模拟音频信号输出至音频功率放大器，音频功率放大器与线性马达电连接，音频功率放大器对上述模拟音频信号进行功率放大，然后用放大后的模拟音频信号驱动线性马达振动。该实施方式实现了用音频信号文件驱动线性马达振动，产生精准的触觉反馈，且效率高、成本低。

Description

利用音频产生触觉反馈的电路和设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体涉及生产触觉反馈的电路，尤其涉及一种利用音频产生触觉反馈的电路和设备。

背景技术

现在越来越多的电子设备开始为用户提供反馈，不仅向用户传达信息，还提高了用户体验。最常用的反馈是声的反馈和光的反馈。触觉反馈是区别于听觉反馈、视觉反馈的一种新型反馈技术。触觉反馈技术使产品在声音嘈杂和光线受限的环境或静音环境下也能灵活自如地与用户进行沟通。

现有技术中，通常使用集成的触觉驱动器驱动线性马达产生触觉反馈，例如，型号为DRV2604、DRV2605的触觉驱动器。为生成某一动作的触觉反馈，需要预先设计该动作对应的波形，存储于触觉驱动器中。该技术为生成精准的触觉反馈，需先设计精准的波形，其效率低且成本高。

发明内容

本申请的目的在于提出一种利用音频产生触觉反馈的电路和设备，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种利用音频产生触觉反馈的电路，所述电路包括：处理器、音频功率放大器、存储器、线性马达，所述存储器用于存储音频信号文件，所述处理器与所述存储器电连接，读取所述存储器中存储的音频信号文件，然后，将所述音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，所述处理器与所述音频功率放大器电连接，所述处理器将所述模拟音频信号输出至所述音频功率放大器，所述音频功率放大器与所述线性马达电连接，所述音频功率放大器对所述模拟音频信号进行功率放大，然后用放大后的模拟音频信号驱动所述线性马达振动。

在一些实施例中，所述电路还包括扬声器，其中，所述处理器与所述扬声器电连接，所述处理器输出所述模拟音频信号用于驱动所述扬声器发声。

在一些实施例中，所述电路还包括蜂鸣器，其中，所述处理器与所述蜂鸣器电连接，所述处理器输出所述模拟音频信号用于驱动所述蜂鸣器发声。

在一些实施例中，所述存储器包括但不限于：Flash存储器、ROM只读存储器、EEPROM存储器。

在一些实施例中，所述音频功率放大器包括但不限于：A类音频功率放大器、B类音频功率放大器、AB类音频功率放大器、D类音频功率放大器。

在一些实施例中，所述处理器的型号为ISD9160。

第二方面，本申请提供了一种利用音频产生触觉反馈的电路，所述电路包括：处理器、存储器、线性马达，所述存储器用于存储音频信号文件，所述处理器内置音频解码器和功率放大器，所述处理器与所述存储器电连接，读取所述存储器中存储的音频信号文件，然后，通过内置的音频解码器将所述音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，再通过内置的功率放大器放大上述模拟音频信号，所述处理器与所述线性马达电连接，所述处理器用放大后的模拟音频信号驱动所述线性马达振动。

在一些实施例中，所述电路还包括扬声器，其中，所述处理器与所述扬声器电连接，所述处理器输出模拟音频信号用于驱动所述扬声器发声。

第三方面，本申请提供了一种利用音频产生触觉反馈的电路，所述电路包括：处理器、音频解码器、音频功率放大器、存储器、线性马达，所述处理器分别与所述存储器、所述音频解码器电连接，所述存储器用于存储音频信号文件，所述处理器读取所述存储器中存储的音频信号文件，输出至所述音频解码器，所述音频解码器将所述音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，所述音频解码器与所述音频功率放大器电连接，所述音频解码器将所述模拟音频信号输出至所述音频功率放大器，所述音频功率放大器与所述线性马达电连接，所述音频功率放大器对所述模拟音频信号进行功率放大，然后用放大后的模拟音频信号驱动所述线性马达振动。

在一些实施例中，所述电路还包括扬声器，其中，所述音频解码器与所述扬声器电连接，所述音频解码器输出所述模拟音频信号用于驱动所述扬声器发声。

第四方面，本申请提供了一种设备，所述设备包括上述任一所述的利用音频产生触觉反馈的电路。

在一些实施例中，所述设备还包括姿态传感器，其中，所述姿态传感器与所述处理器电连接，所述处理器对所述姿态传感器测量的数据进行姿态解算，然后，从所述存储器读取所述姿态解算对应的音频信号文件。

在一些实施例中，所述设备还包括至少如下一个传感器：红外传感器、颜色传感器、麦克风、其中，上述传感器分别与所述处理器电连接。

作为常识，只要振动，就会产生声音，所以每个振动都会产生一个对应的声音。同样，每个声音都对应着一种振动。本申请利用这个原理，反向设计电路。预先录制某振动、动作对应的音频信号文件，存储于存储器中，处理器与存储器电连接，读取储存的音频信号文件，之后，对音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，模拟音频信号经音频功率放大器放大后，用于驱动线性马达振动。相较于现有技术中为每个振动动作精准设计其对应的触感波形，本申请采用音频信号文件驱动线性马达，以更高的效率、更低的成本生成精确的触觉反馈。且用户不需设计触感波形，只需检索或录制该动作对应的音频信号文件，便于用户自行设置振动动作，操作方便，使用范围广泛。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请利用音频产生触觉反馈的电路的一个实施例中电路的结构示意图；

图2是本申请利用音频产生触觉反馈的电路的另一个实施例中电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了本申请利用音频产生触觉反馈的电路的一个实施例中电路的结构示意图。如图所示，电路包括存储器101、处理器102、音频功率放大器103、线性马达104、蜂鸣器105。在本实施例中，可直接从已有的音频信号文件中截取适当时长的音频信号存储于存储器101中。例如，水滴的声音、流水的声音、小球在盒子中滚动的声音、小球跌落到地面的声音等。更为重要和方便的是，当需要自行独创某一触觉反馈时，可呈现该动作，同时，用麦克风收集该动作的声音。例如，模拟铁球撞击地面的振动，则在安静的环境下，手持一颗铁球，在铁球落地点附近放置一个麦克风用于拾音。多次录制，筛选后，选取最优的录制声音储存于存储器101中。在本实施例中，存储器101为Flash存储器，存储大量不同振动对应的音频信号文件。在本实施例的其它可选的实现方式中，存储器101为ROM只读存储器或EEPROM存储器。

在本实施例中，处理器102内置音频解码器，具有音频解码功能。例如，型号为ISD9160的处理器。处理器102与存储器101电连接，读取存储器101中的音频信号文件，然后，对该音频信号文件进行音频解码，得到模拟音频信号。例如，型号为ISD9160的处理器通过SPI接口与型号为XT25F128B的Flash存储器进行通讯，读写Flash存储器内部存储的音频信号文件。

在本实施例中，处理器102与音频功率放大器103电连接，音频功率放大器103用于放大上述模拟音频信号的功率。上述音频功率放大器103为如下一种：A类音频功率放大器、B类音频功率放大器、AB类音频功率放大器、D类音频功率放大器。在本实施例中，采用D类音频功率放大器。例如，型号为DIO2140CM8的D类音频功率放大器。

在本实施例中，音频功率放大器103与线性马达104电连接，采用音频功率放大器103功率放大后的模拟音频信号驱动线性马达104振动。

上述线性马达驱动电路，不需要独立设计开发触感动作的波形，直接使用音频信号驱动线性马达，可实现精准的触感，且成本低廉、效率高。用户不需设计触感波形，只需检索或录制该动作对应的音频信号文件，便于用户自行设置振动动作，操作方便，使用范围广泛。

在本实施例中，为增加触觉反馈的真实性，在电路中增加一个蜂鸣器105。蜂鸣器105与处理器102进行电连接，在处理器102将模拟音频信号输出到音频功率放大器103时，还将该模拟音频信号输出至蜂鸣器105，使蜂鸣器105播放的声音与线性马达104的振动同步，因线性马达104与蜂鸣器105使用的是同一个音频信号文件，借助用户大脑对声音反馈的处理，会使线性马达104的触感效果更加真实。其中，处理器102内置功率放大器，再将模拟音频信号输出至蜂鸣器105之前，先通过内置的功率放大器对模拟音频信号进行放大。在本实施例的其它可选的实现方式中，如果处理器102没有内置功率放大器，则在处理器102与蜂鸣器105之间电连接一个音频功率放大器。电路中具有两个音频功率放大器，分别调整两个音频功率放大器的放大倍数，使触觉反馈与音频反馈的大小相匹配。

在本实施例的其它可选的实现方式中，如果处理器只内置一个功率放大器，则处理器可采用该内置的功率放大器驱动线性马达，即去掉图1中的音频功率放大器。如果内置两个功率放大器，则各通过一个功率放大器分别驱动线性马达和蜂鸣器。

在本实施例的其它可选的实现方式中，用扬声器替换上述蜂鸣器生成声音反馈。

基于采用音频信号文件驱动线性马达的构思。如果电路中的处理器不具备音频解码的功能，则可额外增加一个音频解码器。如图2实施例中电路的结构示意图。该电路包括：存储器201、处理器202、音频解码器203、音频功率放大器204、线性马达205。其中，存储器201用于存储音频信号文件。处理器202根据某算法，确定音频信号文件的唯一标识，然后，从存储器201读取该唯一标识对应的音频信号文件。因处理器202不能对该音频信号文件进行音频解码，则将该音频信号文件发送给与处理器202电连接的音频解码器203，音频解码器203解码该音频信号文件，得到模拟音频信号。之后，将该模拟音频信号发送至与音频解码器203电连接的音频功率放大器204，音频功率放大器204放大上述模拟音频信号的功率，然后，用该放大后的模拟音频信号驱动线性马达205，其中，线性马达205与音频功率放大器204电连接。

在本实施例中，基于相同的构思，用不具有音频解码功能的处理器外接音频解码器的方式替换第一个实施例中具有音频解码功能的处理器。

在本实施例的其它可选的实现方式中，为增加用户的沉浸感，提供更逼近真实效果的触觉反馈，音频解码器电连接一个蜂鸣器或扬声器，音频解码器用相同的音频信号文件驱动线性马达及蜂鸣器或扬声器，为用户同时提供触觉反馈和声音反馈。为调整反馈的声音的大小，在音频解码器与蜂鸣器或扬声器之间电连接另外一个音频功率放大器。在其它可选的实现方式中，蜂鸣器或扬声器电连接图中的音频功率放大器，但这样存在一个缺点，不能独立分开调整线性马达振动的大小和扬声器或蜂鸣器声音的大小，造成声音太大，喧宾夺主，或声音太小，起不到声音反馈的作用。

上述利用音频产生触觉反馈的电路可用于各种设备中，例如，穿带设备、游戏设备、AR设备、VR设备等等。部分设备还同时内置姿态传感器，该姿态传感器包括但不限于：加速度传感器、陀螺仪传感器、磁力计。处理器与姿态传感器电连接，利用姿态传感器测量的数据进行姿态解算，然后，从存储器中读取该姿态解算结果对应的音频信号文件，用于生成相应的触觉反馈。基于设备的应用场景不同、功能不同，设备的电路除具有利用音频产生触觉反馈的电路，还具有但不限于如下传感器：红外传感器、颜色传感器、麦克风，其中，上述传感器分别与处理器电连接。处理器根据某功能性算法，根据上述至少一个传感器测量的数据，产生触觉反馈。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如，用具有音频解码功能和音频功率放大功能的处理器替换只具有音频解码的处理器和音频功率放大器。

Claims (13)

1.一种利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路包括：

处理器、音频功率放大器、存储器、线性马达，所述存储器用于存储音频信号文件，所述处理器与所述存储器电连接，读取所述存储器中存储的音频信号文件，然后，将所述音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，所述处理器与所述音频功率放大器电连接，所述处理器将所述模拟音频信号输出至所述音频功率放大器，所述音频功率放大器与所述线性马达电连接，所述音频功率放大器对所述模拟音频信号进行功率放大，然后用放大后的模拟音频信号驱动所述线性马达振动。

2.根据权利要求1所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路还包括扬声器，其中，所述处理器与所述扬声器电连接，所述处理器输出所述模拟音频信号用于驱动所述扬声器发声。

3.根据权利要求1所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路还包括蜂鸣器，其中，所述处理器与所述蜂鸣器电连接，所述处理器输出所述模拟音频信号用于驱动所述蜂鸣器发声。

4.根据权利要求1-3任一所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述存储器包括但不限于：Flash存储器、ROM只读存储器、EEPROM存储器。

5.根据权利要求4所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述音频功率放大器包括但不限于：A类音频功率放大器、B类音频功率放大器、AB类音频功率放大器、D类音频功率放大器。

6.根据权利要求5所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述处理器的型号为ISD9160。

7.一种利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路包括：

处理器、存储器、线性马达，所述存储器用于存储音频信号文件，所述处理器内置音频解码器和功率放大器，所述处理器与所述存储器电连接，读取所述存储器中存储的音频信号文件，然后，通过内置的音频解码器将所述音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，再通过内置的功率放大器放大上述模拟音频信号，所述处理器与所述线性马达电连接，所述处理器用放大后的模拟音频信号驱动所述线性马达振动。

8.根据权利要求7所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路还包括扬声器，其中，所述处理器与所述扬声器电连接，所述处理器输出模拟音频信号用于驱动所述扬声器发声。

9.一种利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路包括：

处理器、音频解码器、音频功率放大器、存储器、线性马达，所述处理器分别与所述存储器、所述音频解码器电连接，所述存储器用于存储音频信号文件，所述处理器读取所述存储器中存储的音频信号文件，输出至所述音频解码器，所述音频解码器将所述音频信号文件进行音频解码得到模拟音频信号，所述音频解码器与所述音频功率放大器电连接，所述音频解码器将所述模拟音频信号输出至所述音频功率放大器，所述音频功率放大器与所述线性马达电连接，所述音频功率放大器对所述模拟音频信号进行功率放大，然后用放大后的模拟音频信号驱动所述线性马达振动。

10.根据权利要求9所述的利用音频产生触觉反馈的电路，其特征在于，所述电路还包括扬声器，其中，所述音频解码器与所述扬声器电连接，所述音频解码器输出所述模拟音频信号用于驱动所述扬声器发声。

11.一种设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1-10任一所述的利用音频产生触觉反馈的电路。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备还包括姿态传感器，其中，所述姿态传感器与所述处理器电连接，所述处理器对所述姿态传感器测量的数据进行姿态解算，然后，从所述存储器读取所述姿态解算对应的音频信号文件。

13.根据权利要求11或12之一所述的设备，其特征在于，所述设备还包括至少如下一个传感器：红外传感器、颜色传感器、麦克风、其中，上述传感器分别与所述处理器电连接。

Images