CN111783030A - 触觉体验的评估方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触觉体验的评估方法、装置和存储介质。所述触觉体验的评估方法包括：获取马达正振和异振的加速度；对所述正振加速度和异振加速度进行计算处理，以得到第一频域振动量和第二频域振动量；分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；对所述HSL加权结果放大后进行功率计算，以得到正振的主振功率、异振总功率和余振总功率；计算得到异振指标和余振指标。本发明提供的技术方案，实现对马达振动的触觉体验的评估，并用以检测马达振动的性能、信号激励的好坏和触觉体验效果，并且评估具有客观性，用以评估的数据与用户触觉的主观感知具有较强的一致性。
Description
【技术领域】
本发明涉及触觉感知技术领域，尤其涉及一种触觉体验的评估方法、装置和存储介质。
【背景技术】
随着智能设备的快速发展，各类APP提供丰富多彩的应用，马达作为振动触觉器件，也越来越多的受到重视。马达提供的触觉体验，目前业界评估方式比较单一，且很大部分依赖人的主观评测。而主观评测是见仁见智，不同的人往往得到不同的评价，甚至相反的评价。为了得到相对客观的主观评价，往往需要大量的测试样本，并且进行细致、客观的分析。类似拍照DXOMARK评测基准是值得信赖的相机和镜头的图像质量评测的行业标准，触觉体验需要一套客观测量的方式评估马达或者信号激励的好坏，来替代人为打分。
【发明内容】
本发明提供一种触觉体验的评估方法、装置和存储介质，通过对马达振动的触觉体验的评估，检测马达振动的性能、信号激励的好坏和触觉体验效果。
本发明提供的触觉体验的评估方法包括：
步骤S10：当马达受到激励信号振动时，获取马达正振和异振的加速度；所述正振是马达振动产生触觉体验的期望方向的振动；所述异振是不在马达振动产生触觉体验的期望方向的其他方向的振动；
步骤S20：对所述正振加速度和异振加速度进行计算处理，以得到第一频域振动量和第二频域振动量；其中，所述第一频域振动量是所述正振的频域振动量，所述第二频域振动量是所述异振的频域振动量；
步骤S30：分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；
步骤S40：对所述HSL加权结果放大后进行功率计算，以得到正振的主振功率、异振总功率和余振总功率；其中，所述余振总功率包括正振的余振功率和异振的余振功率；
步骤S50：根据所述主振的主振功率、异振总功率和余振总功率计算得到异振指标和余振指标。
进一步地，所述步骤S10包括：
步骤S110：输入马达的激励信号以驱动马达振动；
步骤S120：当马达振动时获取回采电压的位置，同时回采三轴加速度；所述回采电压的起始位置是根据所述回采电压与所述激励信号的关系获得，所述回采电压的结束位置是根据所述回采电压与所述激励信号的长度获得；所述三轴为X轴、Y轴和Z轴；
步骤S130：根据所述回采电压的位置和所述三轴加速度获得三轴振动中的正振加速度和异振加速度；其中所述正振加速度包括正振的主振加速度和正振的余振加速度；所述异振加速度包括异振的主振加速度和异振的余振加速度。
进一步地，所述余振加速度根据给定余振的固定时长确定。
进一步地，所述余振加速度根据余振起始时间与振动到达触感门限的时间作为余振时长确定；所述触感门限为人体触感感知的振动门限。
进一步地，所述步骤S20包括：
步骤S210：对所述正振加速度和异振加速度进行傅里叶变换后以得到傅里叶变换后的正振加速度和异振加速度；
步骤S220：对所述傅里叶变换后的正振加速度使用带通滤波器进行处理得到所述第一频域振动量；
步骤S230：对所述傅里叶变换后的异振加速度使用带通滤波器进行处理得到所述第二频域振动量。
进一步地，所述步骤S40包括：
步骤S410：将所述第一频域振动量区分为正振的主振能量和正振的余振能量；将所述第二频域振动量分为异振的主振能量和正振的余振能量；
步骤S420：将所述正振的主振能量和异振的主振能量除以所述激励信号的长度以得到正振的主振功率和异振的主振功率；
步骤S430：将所述正振的余振能量和所述异振的余振能量分别除以余振的时长得到正振的余振功率和异振的余振功率；
步骤S440：将所有异振的主振功率相加得到异振总功率；将所有的余振功率相加得到余振总功率。
进一步地，所述异振指标的计算公式为：
其中，所述异振指标的单位为dB。
进一步地，所述余振指标的计算公式为：
其中，所述异振指标的单位为dB。
进一步地，所述HSL加权基于人体最小感知灵敏曲线进行的加权。
此外，本发明提供一种触觉体验的评估装置，所述触觉体验的评估装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的触觉体验的评估程序，所触觉体验的评估程序被所述处理器执行时实现如上述的触觉体验的评估方法的步骤。
同时，本发明提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有触觉体验的评估程序，所述触觉体验的评估程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述的触觉体验的评估方法的步骤。
本发明提供的触觉体验的评估方法、装置和存储介质，通过马达振动的正振的主振功率、异振总功率和余振总功率获得用于对触觉体验评估的异振指标和余振指标，进而实现对马达振动的触觉体验的评估，并用以检测马达振动的性能、信号激励的好坏和触觉体验效果，并且评估具有客观性，用以评估的数据与用户触觉的主观感知具有较强的一致性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1为本发明一实施例提供触觉体验的评估方法的流程示意图；
图2为图1中的步骤S10的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的马达振动的主振和余振示意图；
图4为图1中的步骤S20的流程示意图；
图5为本发明一实施例提供的人体最小感知灵敏曲线示意图；
图6为本发明一实施例提供的等振感位移加权曲线示意图；
图7为本发明一实施例提供的等加速度曲线示意图；
图8为图1中的步骤S40的流程示意图；
图9为本发明实施例提供了一种触觉体验的评估装置的内部结构示意图；
图10为本发明触觉体验的评估装置一实施例中的触觉体验的评估程序的程序模块示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种触觉体验的评估方法，所述触觉体验的评估方法包括：
步骤S10：当马达受到激励信号振动时，获取马达正振和异振的加速度；所述正振是马达振动产生触觉体验的期望方向的振动；所述异振是不在马达振动产生触觉体验的期望方向的其他方向的振动；
步骤S20：对所述正振加速度和异振加速度进行计算处理，以得到第一频域振动量和第二频域振动量；其中，所述第一频域振动量是所述正振的频域振动量，所述第二频域振动量是所述异振的频域振动量；
步骤S30：分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；
步骤S40：对所述HSL加权结果放大后进行功率计算，以得到正振的主振功率、异振总功率和余振总功率；其中，所述余振总功率包括正振的余振功率和异振的余振功率；
步骤S50：根据所述主振的主振功率、异振总功率和余振总功率计算得到异振指标和余振指标。
请结合参阅图2和图3，具体地，所述步骤S10包括：
步骤S110：输入马达的激励信号以驱动马达振动。所述激励信号为输入马达用以驱动马达工作的电信号，马达振动在时域上分为主振和余振，主振与所述激励信号的时长一致，余振是在输入马达的激励信号停止后，由于器件惯性导致的振动，如图3所示；同时，马达振动在空间上表现为三个方向的振动，使用三轴表示，即X轴、Y轴和Z轴方向，在三个方向上的振动同样区分为主振和余振。但对于产生触觉体验的振动方向只有一个，设X轴方向上的振动为马达振动产生触觉体验的期望方向的振动，即正振；则其他方向包括Y轴方向和Z轴方向上的振动是不在马达振动产生触觉体验的期望方向的其他方向的振动，即异振。所述异振是作为马达振动泄露的一种形式；根据能量守恒，如果Y轴和Z轴方向上的主振震动量越大，就会影响正振即X轴方向的振动强度，而且，异振量过大(特别是Z轴方向)会带来结构共振，而产生噪音干扰。
步骤S120：当马达振动时获取回采电压的位置，同时回采三轴加速度；所述回采电压的起始位置是根据所述回采电压与所述激励信号的关系获得，所述回采电压的结束位置是根据所述回采电压与所述激励信号的长度获得；
步骤S130：根据所述回采电压的位置和所述三轴加速度获得三轴振动中的正振加速度和异振加速度；其中所述正振加速度包括正振的主振加速度和正振的余振加速度；所述异振加速度包括异振的主振加速度和异振的余振加速度。
所述主振加速度通过回采电压的位置和激励信号获得，所述余振加速度具体在一实施例中是根据给定余振的固定时长确定，例如，给定余振的固定时长为20ms；在另外一实施例中，所述余振加速度根据余振起始时间与振动到达触感门限的时间作为余振时长确定；所述触感门限为人体触感感知的振动门限。
请参阅图4，进一步地，所述步骤S20包括：
步骤S210：对所述正振加速度和异振加速度进行傅里叶变换后以得到傅里叶变换后的正振加速度和异振加速度；
步骤S220：对所述傅里叶变换后的正振加速度使用带通滤波器进行处理得到所述第一频域振动量；
步骤S230：对所述傅里叶变换后的异振加速度使用带通滤波器进行处理得到所述第二频域振动量。
请一并参阅图5、图6和图7，步骤S30：分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；所述HSL加权结果分别为第一频域振动量的HSL加权结果和第二频域振动量的HSL加权结果。
由于人对不同频率振动的感知是不同的，而振动信号是宽频信号的话，需要拉齐对频率感知的影响，因此需要进行HSL加权。HSL是人类触感水平(Human Sensation Level，HSL)，表示马达的振动加速度相对人体感知加速度的强度，具体计算方式为：根据采集到的加速度数据，计算出马达均衡后各个频点加速度值，然后将加速值与人体最小感知灵敏加速度加权。有多种HSL加权的方式，比如：提取振动的频域分量，在一定带通信号中除以归一化的HSL加速度曲线。如图5所示，为人体最小感知灵敏度曲线，例如以图5中的80Hz为例，其位移参考为1um；对于80Hz以下，需要更大的位移才能够得到相同的手感；对于80Hz以上，需要更小的位移才能够得到相同的手感。这样，将人体最小感知灵敏度曲线进行倒置，得到如图6所示的等振感位移加权曲线；也可以通过单频的位移和加速度的关系，得到如图7所示的等加速度曲线。
请参阅图8，所述步骤S40包括：
步骤S410：将所述第一频域振动量区分为正振的主振能量和正振的余振能量；将所述第二频域振动量分为异振的主振能量和正振的余振能量；
步骤S420：将所述正振的主振能量和异振的主振能量除以所述激励信号的长度以得到正振的主振功率和异振的主振功率；
步骤S430：将所述正振的余振能量和所述异振的余振能量分别除以余振的时长得到正振的余振功率和异振的余振功率；
步骤S440：将所有异振的主振功率相加得到异振总功率；将所有的余振功率相加得到余振总功率。
具体在本发明一实施例中，设X轴振动方向为正振，Y轴振动方向和Z轴振动方向为异振，则X轴方向的主振功率为Px1，余振功率为Px2；Y轴方向的主振功率为Py1，余振功率为Py2；Z轴方向的主振功率为Pz1，余振功率为Pz2；则：
异振总功率Pa为：
Pa＝Py1+Pz1；
余振总功率Pb为：
Pb＝Px2+Py2+Pz2。
步骤S50：根据所述主振的主振功率、异振总功率和余振总功率计算得到异振指标和余振指标。
具体地，所述异振指标的计算公式为：
其中，所述异振指标的单位为dB。
所述余振指标的计算公式为：
其中，所述异振指标的单位为dB。
具体在本发明一实施例中进行了测试，测试结果如下表表1所示，测试选取六个不同振动程度的信号，其中心振动频率为210Hz。让不同的用户体验振动触觉效果并进行打分，分数值为1分到6分，分数值越大表示主观体验越差，其对应的客观数据的余振指标和异振指标值越大表示余振和异振占比越大。总体来看，客观数据与主观感知有较强的一致性。
表1：
Glast是指正振中余振的最大振动加速度，其单位用g表示。
GPP是指正振中主振的最大加速度和最小加速度之差，其单位用g表示。
为实现上述目的，本发明还提供一种触觉体验的评估装置，所述触觉体验的评估装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的触觉体验的评估程序，所述触觉体验的评估程序被所述处理器执行时实现上述的触觉体验的评估方法的步骤。
所述触觉体验的评估装置还包括传感器，所述输入条件为输入所述触觉体验的评估装置的外部环境变化，包括施加在所述触觉体验的评估装置的压力值的变化以及加速度的变化，所述传感器能够感知装置外部环境的变化并将所述输入条件转换为驱动所述马达振动的振动条件。
此外，本发明提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有触觉体验的评估程序，所述触觉体验的评估程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的触觉体验的评估方法的步骤。
请参阅图9，是本发明实施例提供了一种触觉体验的评估装置的内部结构示意图，所述触觉体验的评估装置至少包括存储器11、处理器12、通信总线13、以及网络接口14。
其中，存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是触觉体验的评估装置的内部存储单元，例如该触觉体验的评估装置的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是触觉体验的评估装置的外部存储设备，例如触觉体验的评估装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器11还可以既包括触觉体验的评估装置的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于触觉体验的评估装置的应用软件及各类数据，例如触觉体验的评估程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据，例如执行触觉体验的评估程序等。
通信总线13用于实现这些组件之间的连接通信。
网络接口14可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该触觉体验的评估装置与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该触觉体验的评估装置还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在触觉体验的评估装置中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图9仅示出了具有组件11-14以及触觉体验的评估程序的触觉体验的评估装置，本领域技术人员可以理解的是，图9示出的结构并不构成对触觉体验的评估装置的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在图9所示的触觉体验的评估装置实施例中，存储器11中存储有触觉体验的评估程序；处理器12执行存储器11中存储的触觉体验的评估程序时实现如下步骤：
步骤S10：当马达受到激励信号振动时，获取马达正振和异振的加速度；
步骤S20：对所述正振加速度和异振加速度进行计算处理，以得到第一频域振动量和第二频域振动量；
步骤S30：分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；
步骤S40：对所述HSL加权结果放大后进行功率计算，以得到正振的主振功率、异振总功率和余振总功率；
步骤S50：根据所述主振的主振功率、异振总功率和余振总功率计算得到异振指标和余振指标。
参照图10所示，为本发明触觉体验的评估装置一实施例中的触觉体验的评估程序的程序模块示意图，该实施例中，触觉体验的评估程序可以被分割为激励模块10、采集模块20、计算模块30和输出模块40，示例性地：
激励模块10，用于输出激励信号给马达以驱动马达振动；
采集模块20，用于采集正振加速度和异振加速度；
计算模块30，用于计算得到异振指标和余振指标；
输出模块40，用于输出所述得到异振指标和余振指标。
上述激励模块10、采集模块20、计算模块30和输出模块40等程序模块被执行时所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同，在此不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有触觉体验的评估程序，所述触觉体验的评估程序可被一个或多个处理器执行，以实现如下操作：
步骤S10：当马达受到激励信号振动时，获取马达正振和异振的加速度；
步骤S20：对所述正振加速度和异振加速度进行计算处理，以得到第一频域振动量和第二频域振动量；
步骤S30：分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；
步骤S40：对所述HSL加权结果放大后进行功率计算，以得到正振的主振功率、异振总功率和余振总功率；
步骤S50：根据所述主振的主振功率、异振总功率和余振总功率计算得到异振指标和余振指标。
本发明的存储介质具体实施方式与上述触觉体验的评估方法和装置各实施例基本相同，在此不作累述。
与现有技术相比，本发明提供的触觉体验的评估方法、装置和存储介质，通过马达振动的正振的主振功率、异振总功率和余振总功率获得用于对触觉体验评估的异振指标和余振指标，进而实现对马达振动的触觉体验的评估，并用以检测马达振动的性能、信号激励的好坏和触觉体验效果，并且评估具有客观性，用以评估的数据与用户触觉的主观感知具有较强的一致性。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是无人机、手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种触觉体验的评估方法，其特征在于，包括：
步骤S10：当马达受到激励信号振动时，获取马达正振和异振的加速度；所述正振是马达振动产生触觉体验的期望方向的振动；所述异振是不在马达振动产生触觉体验的期望方向的其他方向的振动；
步骤S20：对所述正振加速度和异振加速度进行计算处理，以得到第一频域振动量和第二频域振动量；其中，所述第一频域振动量是所述正振的频域振动量，所述第二频域振动量是所述异振的频域振动量；
步骤S30：分别对所述第一频域振动量和所述第二频域振动量进行HSL加权，以得到HSL加权结果；
步骤S40：对所述HSL加权结果放大后进行功率计算，以得到正振的主振功率、异振总功率和余振总功率；其中，所述余振总功率包括正振的余振功率和异振的余振功率；
步骤S50：根据所述主振的主振功率、异振总功率和余振总功率计算得到异振指标和余振指标。
2.根据权利要求1所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述步骤S10包括：
步骤S110：输入马达的激励信号以驱动马达振动；
步骤S120：当马达振动时获取回采电压的位置，同时回采三轴加速度；所述回采电压的起始位置是根据所述回采电压与所述激励信号的关系获得，所述回采电压的结束位置是根据所述回采电压与所述激励信号的长度获得；所述三轴为X轴、Y轴和Z轴；
步骤S130：根据所述回采电压的位置和所述三轴加速度获得三轴振动中的正振加速度和异振加速度；其中所述正振加速度包括正振的主振加速度和正振的余振加速度；所述异振加速度包括异振的主振加速度和异振的余振加速度。
3.根据权利要求2所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述余振加速度根据给定余振的固定时长确定。
4.根据权利要求2所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述余振加速度根据余振起始时间与振动到达触感门限的时间作为余振时长确定；所述触感门限为人体触感感知的振动门限。
5.根据权利要求1所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述步骤S20包括：
步骤S210：对所述正振加速度和异振加速度进行傅里叶变换后以得到傅里叶变换后的正振加速度和异振加速度；
步骤S220：对所述傅里叶变换后的正振加速度使用带通滤波器进行处理得到所述第一频域振动量；
步骤S230：对所述傅里叶变换后的异振加速度使用带通滤波器进行处理得到所述第二频域振动量。
6.根据权利要求1所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述步骤S40包括：
步骤S410：将所述第一频域振动量区分为正振的主振能量和正振的余振能量；将所述第二频域振动量分为异振的主振能量和正振的余振能量；
步骤S420：将所述正振的主振能量和异振的主振能量除以所述激励信号的长度以得到正振的主振功率和异振的主振功率；
步骤S430：将所述正振的余振能量和所述异振的余振能量分别除以余振的时长得到正振的余振功率和异振的余振功率；
步骤S440：将所有异振的主振功率相加得到异振总功率；将所有的余振功率相加得到余振总功率。
7.根据权利要求1所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述异振指标的计算公式为：
其中，所述异振指标的单位为dB。
8.根据权利要求1所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述余振指标的计算公式为：
其中，所述异振指标的单位为dB。
9.根据权利要求1所述的触觉体验的评估方法，其特征在于，所述HSL加权基于人体最小感知灵敏曲线进行的加权。
10.一种触觉体验的评估装置，其特征在于，所述触觉体验的评估装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的触觉体验的评估程序，所触觉体验的评估程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的触觉体验的评估方法的步骤。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有触觉体验的评估程序，所述触觉体验的评估程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至9中任一项所述的触觉体验的评估方法的步骤。
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