CN111694436B

CN111694436B - 一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN111694436B
Application number: CN202010560952.4A
Authority: CN
Inventors: 郑亚军
Original assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Current assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2040-06-18
Also published as: CN111694436A; WO2021253557A1

Abstract

本发明提供一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质，该实现方法包括：获取触觉效果的振动波形；根据振动波形的长度生成自适应限制框架；根据自适应限制框架对振动波形进行优化，以生成优化后的振动波形；根据优化后的振动波形计算得到与设备对应的均衡电压，以使得设备基于所述均衡电压进行触觉效果播放。通过上述实施方式，本发明能够将振动波形限制在电机的输出能力范围内，获得期望的触觉效果实现。

Description

一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及触觉反馈技术领域，特别是涉及一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质。

背景技术

丰富的触觉效果(振动效果)已经成为各大电子设备厂商竞争的焦点，优秀的触觉效果可以给用户带来更完美的用户体验。如何设计出更丰富的触觉效果，对触觉效果设计人员也是提出了更大的挑战。特别是，设计触觉效果时，不得不考虑设备中电机的输出能力。

受限于设备中电子的输出能力，不是设计人员期望的振动效果一定能毫无差异的实现。若设计人员期望的振动效果超过了电机的输出能力，振动效果就不能完全实现，则需要对期望的振动效果做一定的优化，使其优化至电机的输出能力内。

目前振动效果的设计主要靠设计人员的设计经验对振动波形进行人为的优化，不能应用与自动化设计中，无法设计出理想的可实现的触觉效果。

发明内容

本申请主要是提供一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质，能够解决现有技术中振动效果的设计主要靠设计人员的设计经验对振动波形进行人为优化，不能应用与自动化设计中，无法设计出理想的可实现的触觉效果的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种触觉效果的实现方法，所述实现方法包括：获取触觉效果的振动波形；根据所述振动波形的长度生成自适应限制框架；根据所述自适应限制框架对所述振动波形进行优化，以生成优化后的振动波形；根据所述优化后的振动波形计算得到与设备对应的均衡电压，以使得所述设备基于所述均衡电压进行触觉效果播放。

其中，所述根据所述自适应限制框架对所述振动波形进行优化，以生成优化后的振动波形包括：判断所述振动波形的数值是否大于所述自适应限制框架；若判断为是，则将所述振动波形和所述自适应限制框架进行计算以得到所述优化后的振动波形。

其中，所述根据所述振动波形的长度生成自适应限制框架包括：获取所述振动波形的时长；判断所述时长是否大于预设门限时长值；若大于，则生成第一自适应限制框架；若小于，则生成第二自适应限制框架。

其中，所述第一自适应限制框架的计算公式为：

M1＝(2t/T0-1)*exp(-2t/T0*3)-1；(t≤T0/2)

M2＝1；(T0/2<t<Tc-T0/2)

M3＝(cos(2(t-Tc)/T0*exp(-2(t-Tc+T0/2)/T0)+pi)+1)/2(Tc-T0/2≤t≤Tc)

M＝[M1,M2,M3]；

其中，t为振动波形的时间轴，T0为预设门限值，Tc为所述振动波形的总时长，M为第一自适应限制框架；

所述第二自适应限制框架的计算公式为：

X1＝(2T/T0-1)*exp(-2T/T0*3)-1；(T≤T0/2)

X2＝(cos(2(T-T0)/T0*exp(-2(T-T0/2)/T0)+pi)+1)/2；(T0/2<T≤T0)

X＝X1∪X2

其中，T为时间区间[0,T0]，T0为所述预设门限值，X为第二自适应限制框架。

其中，若判断振动波形的数值小大于自适应限制框架，则保持所述振动波形不变。

其中，所述均衡电压的计算采用振动系统的机电耦合方程：

其中，m表示实际播放马达动子的质量，c表示实际播放马达机械阻尼，k表示实际播放马达弹簧系数；BL表示机电耦合系数，R_e表示实际播放马达线圈电阻，L_e为表示实际播放马达线圈电感，i为电流，u为均衡电压，x为位移，

为速度，

为加速度。

其中，所述振动波形包括加速度波形、速度波形以及位移波形中的一种。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种触觉效果的实现设备，所述触觉效果的实现设备包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器耦合所述存储器，所述处理器在工作时执行所述计算机指令以实现上述的实现方法。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述的实现方法。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质，通过触觉效果的振动波形生成自动调节长度和形状的自适应限制框架，并根据该自适应限制框架对原振动波形进行优化，能够将振动波形限制在电机的输出能力范围内，在通过均衡算法计算出均衡电压并激励电机以获得期望的触觉效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请提供的触觉效果的实现方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请图1中步骤S200一实施方式的流程示意图；

图3是本申请第一自适应限制框架一实施方式的示意图；

图4是本申请第二自适应限制框架一实施方式的示意图；

图5是本申请图1中步骤S300一实施方式的流程示意图；

图6a是本申请振动波形A0一实施方式的示意图；

图6b是本申请自适应限制框架一实施方式的示意图；

图6c是本申请优化后振动波形A1一实施方式的效果示意图；

图7是本申请提供的触觉效果的实现设备实施例的示意框图；

图8是本申请提供的计算机可读存储介质实施例的示意框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请一并参阅图1，图1是本申请提供的触觉效果的实现方法一实施例的流程示意图，其中，本实施例中的触觉效果的实现方法可具体包括：

S100，获取触觉效果的振动波形。

可选地，本申请中振动波形为触觉效果的具体直观量化波形，其可以预先存储在触觉效果库中，该触觉效果库可存储在设备存储器或云存储器中。其中，本申请振动效果的具体形式可以包括振动系统动子的加速度波形曲线、振动系统动子的速度波形曲线以及振动系统动子的位移波形曲线中的一种，在实际应用场景中可以根据情况选择合适的振动波形，此处不做具体限定。

S200，根据振动波形的长度生成自适应限制框架。

请一并结合图2，图2为本申请步骤S200一实施方式的流程示意图，如图2所示本申请步骤S200进一步包括如下子步骤：

S210，获取振动波形的时长。

获取振动波形A0的时长Tc，可以理解的是振动波形A0为一组数，可以是类似正弦的波形，且该波形的振动为1，但是A0是从-1到1点一组数。

S220，判断时长是否大于预设门限时长值。

进一步判断该振动波形A0的时长和预设门限时长值T0的大小，其中，预设门限时长值T0目前一般为电子设备马达常用经验值，马达能力越强该预设门限时长值越小。且本申请电子设备可以是任何具备通信和存储功能的设备，例如：平板电脑、手机、电子阅读器、遥控器、个人计算机(Personal Computer，PC)、笔记本电脑、车载设备、网络电视、可穿戴设备等具有网络功能的智能设备。可选地，本申请实施例中以手机为例，其预设门限时长值T0可以设置为20毫秒，在其他实施方式中，可以根据不同的电子设备设置不同的预设门限时长值T0，此处不做具体限定。

S230，生成第一自适应限制框架。

进一步结合图3，图3为本申请第一自适应限制框架一实施方式的示意图。可选地，若判断振动波形A0的时长Tc大于设备的预设门限时长值T0，则生成如图3所示的第一自适应限制框架，且该第一自适应限制框架的计算公式如下：

M1＝(2t/T0-1)*exp(-2t/T0*3)-1；(t≤T0/2)

M2＝1；(T0/2<t<Tc-T0/2)

M3＝(cos(2(t-Tc)/T0*exp(-2(t-Tc+T0/2)/T0)+pi)+1)/2(Tc-T0/2≤t≤Tc)

M＝[M1,M2,M3]；

其中，t为振动波形的时间轴，T0为预设门限值，Tc为振动波形的总时长，M为第一自适应限制框架，且上述时间单位为毫秒。

S240，生成第二自适应限制框架。

进一步结合图4，图4为本申请第二自适应限制框架一实施方式的示意图。可选地，若判断振动波形A0的时长Tc小于设备的预设门限时长值T0，则生成如图4所示的第二自适应限制框架，且该第二自适应限制框架的计算公式如下：

X1＝(2T/T0-1)*exp(-2T/T0*3)-1；(T≤T0/2)

X2＝(cos(2(T-T0)/T0*exp(-2(T-T0/2)/T0)+pi)+1)/2；(T0/2<T≤T0)

X＝X1∪X2

其中，T为时间区间[0,T0]，T0为所述预设门限值，X为第二自适应限制框架。其中，X为将X2向前平移时长Ti，取平移后X1与X2相交取较小的两段合并，平移时长满足Ti＝T0-Tc，即保证X时长与振动波形A0时长一致。

可选地，本申请的第一自适应限制框架和第二自适应限制框架的计算方式仅仅作为一种演算演示，在其他实施方式中还可以采用其他的算法，且凡是本申请上述公式的变形均在本申请的保护范围之内。

S300：根据自适应限制框架对振动波形进行优化，以生成优化后的振动波形。

请进一步结合图5，图5为本申请步骤S300一实施方式的流程示意图，如图5本申请步骤S300进一步包括如下子步骤：

S310，判断振动波形的数值是否大于自适应限制框架。

具体地，将振动波形A0的数列和自适应限制框架M或X的数列中的数进行逐点对比，例如将A0中的第n个数和M或X中的第n个数进行比较，判断条件为只要A0中存在n使得A0(n)>M(n)或X(n)，则判断振动波形的数值大于自适应限制框架，进入步骤S320，反之则进入步骤S330。

S320，将振动波形和自适应限制框架进行计算以得到优化后的振动波形。

进一步，将所述振动波形A0的数列中当前点的值和自适应限制框架M或X的数列中对应点的值做计算。具体地，将A0中的第n个数的值乘以M或X中第n个数的值，其中，n取值为1到length(A0)的整数，其中length(A0)为A0值的个数。

S330，保持振动波形不变。

可选地，若判断振动波形A0的数值是否大于自适应限制框架M或X，则保持振动波形A0中所有数值不变。

请进一步结合图6a-6c，图6a是本申请振动波形A0一实施方式的示意图，图6b是本申请自适应限制框架一实施方式的示意图，图6c是本申请优化后振动波形A1一实施方式的效果示意图。具体地，本申请实施例中根据触觉效果的振动波形，生成自动调节长度和形状的自适应限制框架，并根据该自适应限制框架对原振动波形进行优化，能够将振动波形限制在电机的输出能力范围内。

S400：根据优化后的振动波形计算得到与设备对应的均衡电压，以使得设备基于所述均衡电压进行触觉效果播放。

进一步，根据优化后的振动波形通过均衡算法得到设备对应的均衡电压，以使得设备基于所述均衡电压进行触觉效果播放。其中，均衡算法为一种常用的信号设计方法。根据振动系统的机电耦合方程求解得到，系统机电耦合方程如下：

为速度，

为加速度。其中，速度

加速度

分别由位移x求一次、两次导得到；电流为中间耦合量i。如此将本申请优化后的振动波形(加速度波形、速度波形或者位移波形的一种)代入上述的机电耦合方程便可求得均衡电压，再将该均衡电压激励电机获得期望的触觉效果。

上述实施方式中，通过触觉效果的振动波形生成自动调节长度和形状的自适应限制框架，并根据该自适应限制框架对原振动波形进行优化，能够将振动波形限制在电机的输出能力范围内，在通过均衡算法计算出均衡电压并激励电机以获得期望的触觉效果。

参阅图7，图7是本申请提供的触觉效果的实现设备实施例的示意框图，本实施例中的触觉效果的实现设备包括处理器310及存储器320，处理器310与存储器320耦合，存储器320存储有计算机指令，处理器310在工作时执行计算机指令以实现上述任一实施例中的触觉效果的实现方法。

其中，处理器310还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器310可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器310还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器，但不仅限于此。

参阅图8，图8是本申请提供的计算机可读存储介质实施例的示意框图，本实施例中的计算机可读存储介质存储有计算机程序410，该计算机程序410能够被处理器执行以实现上述任一实施例中的触觉效果的实现方法。

可选的，该可读存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

区别于现有技术，本申请实施例提供一种触觉效果的实现方法及设备、计算机可读存储介质，通过触觉效果的振动波形生成自动调节长度和形状的自适应限制框架，并根据该自适应限制框架对原振动波形进行优化，能够将振动波形限制在电机的输出能力范围内，在通过均衡算法计算出均衡电压并激励电机以获得期望的触觉效果。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种触觉效果的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括：

获取触觉效果的振动波形；

根据所述振动波形的长度生成自适应限制框架，所述根据所述振动波形的长度生成自适应限制框架包括：

获取所述振动波形的时长；

判断所述时长是否大于预设门限时长值；

若大于，则生成第一自适应限制框架，所述第一自适应框架的计算公式为：

M1＝(2t/T0-1)*exp(-2t/T0*3)-1；(t≤T0/2)

M2＝1；(T0/2＜t＜Tc-T0/2)

M3＝(cos(2(t-Tc)/T0*exp(-2(t-Tc+T0/2)/T0)+pi)+1)/2(Tc-T0/2≤t≤Tc)

M＝[M1，M2，M3]；

若小于，则生成第二自适应限制框架，所述第二自适应限制框架的计算公式为：

X1＝(2T/T0-1)*exp(-2T/T0*3)-1；(T≤T0/2)

X2＝(cos(2(T-T0)/T0*exp(-2(T-T0/2)/T0)+pi)+1)/2；(T0/2＜T≤T0)

X＝X1∪X2

其中，T为时间区间[0,T0]，T0为所述预设门限值，X为第二自适应限制框架；

根据所述自适应限制框架对所述振动波形进行优化，以生成优化后的振动波形；

根据所述优化后的振动波形计算得到与设备对应的均衡电压，以使得所述设备基于所述均衡电压进行触觉效果播放。

2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述根据所述自适应限制框架对所述振动波形进行优化，以生成优化后的振动波形包括：

判断所述振动波形的数值是否大于所述自适应限制框架；

若判断为是，则将所述振动波形和所述自适应限制框架进行计算以得到所述优化后的振动波形。

3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，若判断振动波形的数值小大于自适应限制框架，则保持所述振动波形不变。

4.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述均衡电压的计算采用振动系统的机电耦合方程：

为速度，

为加速度。

5.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述振动波形包括加速度波形、速度波形以及位移波形中的一种。

6.一种触觉效果的实现设备，其特征在于，所述触觉效果的实现设备包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器耦合所述存储器，所述处理器在工作时执行所述计算机指令以实现如权利要求1～5中任一项所述的实现方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1～5中任一项所述的实现方法。