CN112075089B - 利用声音的振动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用声音的振动系统。具体为，本发明涉及一种振动系统，其为利用声音生成振动以能够体验声音的节拍的系统，所述系统使重量和体积最小化而可以方便携带或者容易搬运，根据用户的设定而生成多种感觉的振动以与用户目前欣赏中的声音的节拍相对应，从而能够更进一步提高用户的体验效果，能够有效节约制造费用。

Description

利用声音的振动系统
技术领域
本发明涉及一种利用声音的振动系统。具体为，本发明涉及一种振动系统，其为利用声音来生成振动以能够体验声音的节拍的系统，所述系统使重量和体积最小化而便于携带或者容易搬运，按照用户目前欣赏中的声音的节拍来生成振动，进一步地，根据用户的设定而按照拍子来生成多种感觉的振动，从而能够更进一步提高欣赏声音的用户的体验效果，能够有效节约制造费用。
背景技术
在通过音响设备、TV、显示器、剧院的屏幕等欣赏影像或者音乐时，现有方式主要是依赖视觉或者听觉，因此开始出现对如下方法的需求，即反映想要与众不同的独特且多样化体验的现代人的心理，通过人类五感中的触感，即通过无不舒服感程度的简单的身体刺激，演绎出与影像或者音乐同步的环境效果，从而是的使用者能够更加投入到影像或者音乐的方法。
作为一例，坐在剧院或者公园的大型活动大厅、立体影院等的椅子上观赏电影时，较多地使用具备声音振动装置的声音振动体验椅，使得至少能够间接地体验到影像中的多种情况。
在所述声音振动体验椅中具有代表性的为，如具备变换器之类的振动装置的声音振动体验用椅，其是声音和椅子同步而椅子随着影像的声音振动的系统，是包括高价位的变换器、模拟频率滤波器、扩音器等的昂贵的设备。
另外，所述声音振动体验用椅为将模拟声音信号单纯通过模拟频率滤波器等分离为各个频段声音信号之后，将其直接输入到变换器之类的振动部，从而实现振动的装置，所述装置对于模拟声音信号的大小，仅通过手动反应，而用户无法任意改变或增加振动。
因此，迫切需要一种振动系统，其作为利用声音生成振动以能够体验声音的节拍的系统，所述系统的重量和体积最小化而便于携带或者容易搬运，按照用户实际体验的声音的节拍和拍子给予多种振动效果，从而能够进一步提高用户的兴致，还可以节约制造费用。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供一种振动系统，其利用声音来生成振动以能够体验声音的节拍。
另外，本发明的目的在于，提供一种振动系统，其重量和体积最小化而便于携带或者容易搬运，能够节约制造费用。
进一步地，本发明的目的在于，提供一种振动系统，按照用户实际体验中的声音的节拍和拍子提供多种振动效果，从而能够更进一步提高用户的音乐欣赏效果的振动系统。
技术方案
为了解决所述课题，本发明提供一种利用声音的振动系统，其包括：便携式终端用应用程序，其安装在便携式终端；以及，振动装置，其根据来自所述便携式终端用应用程序的振动控制信号，生成振动，所述便携式终端用应用程序包括：快速傅里叶变换部，通过傅里叶变换演算，将向所述便携式终端的麦克风部提供的由模拟声音信号转换的数字声音信号、通过网络的流媒体数字声音信号或者来自所述便携式终端的内部存储部存储的音源文件的数字声音信号划分为N个频段声音信号；节拍生成部，从所述N个频段声音信号选择特定频段的声音信号，由此生成节拍；以及振动信号生成部，根据由所述节拍生成部生成的节拍，生成振动控制信号，由此将所述数字声音信号进行快速傅里叶变换处理，生成控制所述振动装置的控制信号。
其中，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述节拍生成部包括平均功率计算部以及节拍检测部，所述平均功率计算部实时计算在所述快速傅里叶变换部输出的N个频段数字声音信号的平均功率，所述节拍检测部从所述平均功率计算部输入得到各个频段数字声音信号的移动平均功率，选择最适合检测节拍的特定频段的信号，将具有经选择的声音信号大小的峰值的时刻作为节拍检测。
另外，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述平均功率计算部实时计算在所述快速傅里叶变换部输出的N个频段数字声音信号的移动平均功率。
然后，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，最适合检测所述节拍的特定频段的信号为所述移动平均功率的变化最大的频度的信号。
进一步地，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述节拍检测部在所述经选择的频段的信号中，将具有与其移动平均功率的一定倍数以上的大小的峰值的点作为节拍检测。
一方面，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述节拍生成部进一步包括周期检测部以及输出节拍生成部，所述周期检测部将从所述节拍检测部检测的节拍进行统计分析，找出声音信号在乐谱中的小节，所述输出节拍生成部通过在所述节拍检测部检测的节拍和在所述周期检测部找出的经选择的声音信号在乐谱中的小节，生成与节拍相对应的输出节拍。
其中，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述经选择的声音信号在乐谱中的小节包括随着时间轴进行的乐谱中的一个小节所演奏的时间间隔和各个小节的开始时间。
另外，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动装置包括：振动部，安装在所述壳体内部，生成振动；振动控制部，接收所述振动控制信号，根据所述振动控制信号，控制所述振动部；以及电源部，向所述振动部以及所述振动控制部供应电力。
然后，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动部包括一个以上的电机。
进一步地，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动控制部包括：接收部，包括接收所述振动控制信号的接收电路；以及驱动部，包括根据所述振动控制信号而向所述振动部发出驱动信号的驱动电路。
另外，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动控制信号包括与所述振动装置中包含的多个振动电机各自相对应的所有的振动控制信号，所述振动控制信号采用脉冲宽度调制方式以调整振动电机旋转的强弱。
一方面，提供一种利用声音的振动系统，其特征在于，所述便携式终端用应用程序提供可供用户选择振动的大小和方式的菜单。
发明效果
根据本发明的利用声音的振动系统，将数字声音信号通过快速傅里叶变换演算进行处理，数字检测节拍和与乐谱的小节相对应的节拍周期，从而能够向振动部增加多种节奏的振动以及效果，因此具有能够最大化用户的体验效果的优秀效果。
另外，根据本发明的利用声音的振动系统具有重量和体积最小化，从而便于携带或者容易搬运，能够节约制造费用的优秀效果。
附图说明
图1是根据本发明的利用声音的振动系统的概要图。
图2是依次示出根据本发明的利用声音的振动系统的驱动方式的流程图。
图3是概略示出根据本发明的利用声音的振动系统的详细结构的图。
图4是概略示出图3的详细结构中节拍生成部的详细结构的图。
图5是概略示出图1中图示的振动装置的结构的图。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的优选实施例。然而，本发明不限于在此说明的实施例，还可以具体化为其他形态。反而是，在此介绍的实施例是为了使公开的内容彻底且完整，还为了向本领域技术人员能够充分传递本发明的思想而提供的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。
图1是根据本发明的利用声音的振动系统的概要图。
如图1所示，根据本发明的利用声音的振动系统包括便携式终端用应用程序300、振动装置400等，所述便携式终端用应用程序300安装于便携式终端200中，其通过所述便携式终端200接收到由系统外部的音源100提供的数字声音信号或者由被提供的模拟声音信号转换的数字声音信号，或者处理来自存储于所述便携式终端200的内部存储部中的音源文件的数字声音信号，所述振动装置400接收根据声音信号生成的控制信号，由此生成振动，所述声音信号是经所述便携式终端用应用程序300处理的。
所述音源100只要是可以提供模拟或者数字声音(sound)信号，就不作特别限制，通常可以包括拥有扬声器的音响设备、TV、显示器、音源流媒体服务器等。
所述便携式终端200只要能够具备输入部、存储部、处理部、传送部等，就不受特别限制，可以包括如智能手机、平板电脑(tablet PC)等，其中，所述输入部能够接受到声音信号，所述存储部中存储有音源文件，所述处理部中设置有应用程序用于处理输入或者存储的声音信号来生成控制信号，所述传送部通过无线或者有线传送生成的控制信号。一方面，所述便携式终端200也可以不是从外部输入得到声音信号，而是处理存储于内部存储部中的音源文件，生成控制信号。
所述振动装置400只要是能够包括振动控制部、振动部等，就不作特别限制，所述振动控制部接收从所述便携式终端200传送的控制信号，由此驱动振动部，所述振动部包括由所述振动控制部驱动的振动电机等一个以上的振动单元。所述振动装置可以包括如椅子、沙发、垫子、坐垫、靠垫、席垫、包、背尤其，坐垫、靠垫、席垫等可以用在可就座的所有形态的场所。
图2是依次示出根据本发明的利用声音的振动系统的驱动方式的流程图。
如图2所示，根据本发明的利用声音的振动系统通过包括以下步骤的方法而驱动，以下各个步骤可以是同时或者依次执行。
向便携式终端200输入来自外部的音源100的模拟或者数字声音信号的步骤S100；
通过在便携式终端200安装的程序300，将声音信号转换成控制信号的步骤S200；
安装在便携式终端200的程序300将经转换的控制信号传送至振动装置的步骤S300；以及
振动装置400从便携式终端200接收到控制信号，随着控制信号驱动所述振动装置，从而生成振动的步骤S400。
具体为，在步骤S100中，便携式终端200可以通过如麦克风等接收到声音信号，在步骤S200中，安装在便携式终端200的程序可以是通过如手机应用进行下载并安装，在步骤S300中，控制信号的传送可以是通过蓝牙、WIFI等的无线通信或者USB线等有线通信执行，在步骤S400中，振动单元可以包括如BLDC(无刷直流电机)振动电机等。
图3是概略示出根据本发明的利用声音的振动系统的详细结构的图。
如图3所示，便携式终端200通过麦克风部210输入得到由音源100提供的数字声音信号或者从提供的模拟声音信号通过A/D转换部220转换的数字声音信号，或者利用来自所述便携式终端200的内部存储部存储的音源文件的数字声音信号，通过作为在所述便携式终端安装的程序的便携式终端用应用程序300，处理所述声音信号。
具体为，所述便携式终端用应用程序300在快速傅里叶变换部310通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transition；FFT)演算，将输入的数字声音信号划分为N个频段的各个信号，在节拍生成部320选择特定频段的声音信号，由此生成节拍，在振动信号生成部330根据由所述节拍生成部生成的节拍，生成振动控制信号，将其传送至振动装置400。
其中，所述快速傅里叶变换FFT作为将输入的数字声音信号通过数学演算按照各个频段划分为N个数字信号的手段，与现有的将模拟声音信号通过模拟频率滤波器按照各个频段进行划分的方式不同地，没有声音信号的遗漏或者增加，而可以精密划分为各个频段的声音信号。
图4是概略示出图3的详细结构中节拍生成部的详细结构的图。
如图4所示，在所述便携式终端用应用程序中，节拍生成部320可以包括平均功率计算部321、节拍检测部322、周期检测部323、输出节拍生成部324等。
具体为，所述平均功率计算部321始终实时计算在所述快速傅里叶变换部310输出的N个频段数字声音信号，尤其低频段的数字声音信号的平均功率，尤其是移动平均功率(moving average power)。其中，声音信号的移动平均功率不单纯是特定瞬间的信号的大小(音量)，而是将所述特定瞬间的信号和其之前的一定时间期间的信号的大小(音量)进行平均的值，是表示信号的整体大小(音量)的趋势的因子。
另外，所述节拍检测部322从所述平均功率计算部321接收到各个频段数字声音信号的平均功率，尤其接收到移动平均功率，来选择最适合检测节拍的特定频段的声音信号，例如整体信号的大小(音量)变化最大的声音信号。节拍主要是鼓声之类的低频段的声音，因此，通常选择低频段信号中的一个。实时观察经选择的特定频段信号，将具有峰值的点作为节拍检测。
其中，为了防止检测错误的节拍，经选择的特定频段信号大小的峰值可以限定为移动平均功率的一定倍数以上，例如具有两倍以上大小的时间点。
然后，所述周期检测部323将在所述节拍检测部322连续检测的节拍进行统计分析，找出经选择的声音信号在乐谱中的小节。找出乐谱中的小节是指在随着时间轴进行的乐谱中找出一个小节所演奏的时间间隔(周期)和各个小节的开始时间。在实时演奏的声音中找出乐谱的小节，则可以按照节拍自由增加多种节奏的振动。
接着，所述输出节拍生成部324通过在所述节拍检测部322检测的节拍和在所述周期检测部323找出的经选择的声音信号在乐谱中的小节，即各个小节演奏的时间间隔(周期)和各个小节的开始时间，按照实际声音所具有的拍子，根据用户的设定，生成多种节拍的输出节拍。
最终，所述振动信号生成部330基于在所述输出节拍生成部324生成的输出节拍，生成可以驱动所述振动装置400的振动部420的振动电机等的振动控制信号，按照通信规约，通过蓝牙、WIFI、有线通信等传送至所述振动装置400的振动控制部410。其中，可以根据用户的设定，对所述输出节拍的节奏、强度或者长度、深度等给予多种变化。
另外，当在所述振动装置400的振动部420包含的振动电机等振动单元为多个时，所述振动控制信号可以包括所有的对各个振动单元的振动控制信号，所述振动控制信号可以使用脉冲宽度调制方式用于调整作为振动单元的振动电机的旋转强弱。
另外，所述便携式终端用应用程序300可以提供可供用户选择振动的大小和方式的菜单。例如，可以根据声音的音量，自动调整振动的大小，或者用户任意调整振动强度。另外，可以选择预设的节奏中的一个，从而可以按照拍子输出用户所要的节奏的振动。
然后，多个振动单元可以相同或者不同地被驱动，例如，与快节拍相对应的振动可以通过在椅子或者垫子的靠垫部分设置的振动单元实施，与慢节拍相对应的振动可以通过在椅子或者垫子的坐垫部部分设置的振动单元实施，也可以是按照一定的时间模式，交替反复将在靠垫部分以及坐垫部部分各自设置的振动单元实施为相同或者不同的情况。由此，根据本发明的利用声音的振动系统可以使声音的节拍通过多种方式体验得到。
图5是概略示出图1中图示的振动装置的结构的图。
如图5所示，根据本发明的利用声音的振动装置400可以包括：壳体440；安装在所述壳体440内部，生成振动的振动部420；振动控制部410，其从所述便携式终端用应用程序300接收振动控制信号，根据振动控制信号驱动振动部420中包含的振动电机等振动单元；电源部430，其向所述振动部420以及所述振动控制部410供应电力。
所述壳体440可以根据振动装置400的种类而具有多种材质和形态，所述振动部420可以包括一个以上的振动电机等振动单元，所述振动单元可以在所述壳体440内部具备多种配置方式。另外，所述振动控制部410可以包括接收控制信号的接收电路等接收部以及根据控制信号向各个振动单元发出驱动信号的驱动电路等驱动部。并且，所述电源部430可以包括蓄电池或者电源线等。
根据本发明的利用声音的振动装置400无需现有声音振动装置中具备的变换器，是通过振动电机等振动单元实现振动，因此使重量和体积最小化，从而便于携带或者方便移动，可以节约制造费用。
本说明书中参考本发明的优选实施例进行了说明，然而本领域技术人员可以在不脱离专利权利要求书中记载的本发明的思想以及领域的范围内对本发明实施多种修改以及变更。因此，只要是变形的实施基本上包括本发明的专利权利要求书的构成要素，就应理解为全部包含在本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种利用声音的振动系统，其包括：
便携式终端用应用程序，安装在便携式终端；以及
振动装置，根据来自所述便携式终端用应用程序的振动控制信号，生成振动，
所述便携式终端用应用程序包括：快速傅里叶变换部，通过傅里叶变换演算，将向所述便携式终端的麦克风部提供的由模拟声音信号转换的数字声音信号、通过网络的流媒体数字声音信号或者来自存储在所述便携式终端的内部存储部的音源文件的数字声音信号划分为N个频段声音信号；节拍生成部，从所述N个频段声音信号选择特定频段的声音信号，由此生成节拍；以及振动信号生成部，根据由所述节拍生成部生成的节拍，生成振动控制信号，由此将所述数字声音信号进行快速傅里叶变换处理，生成控制所述振动装置的控制信号，
所述节拍生成部包括平均功率计算部、节拍检测部、周期检测部以及输出节拍生成部，
所述平均功率计算部实时计算在所述快速傅里叶变换部输出的N个频段数字声音信号的平均功率，
所述节拍检测部从所述平均功率计算部输入得到各个频段数字声音信号的移动平均功率，选择最适合检测节拍的特定频段的信号，将具有经选择的声音信号大小的峰值的时刻作为节拍检测，
所述周期检测部将在所述节拍检测部检测的节拍进行统计分析，找出声音信号在乐谱中的小节，
所述输出节拍生成部通过在所述节拍检测部检测的节拍和在所述周期检测部找出的经选择的声音信号在乐谱中的小节，生成与拍子相对应的输出节拍。
2.根据权利要求1所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述平均功率计算部实时计算在所述快速傅里叶变换部输出的N个频段数字声音信号的移动平均功率。
3.根据权利要求2所述的利用声音的振动系统，其特征在于，最适合检测所述节拍的特定频段的信号为所述移动平均功率的变化最大的频段的信号。
4.根据权利要求2所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述节拍检测部在所述经选择的频段信号中，将具有与其移动平均功率的一定倍数以上的大小的峰值的点作为节拍检测。
5.根据权利要求1所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述经选择的声音信号在乐谱中的小节包括随着时间轴进行的乐谱中的一个小节所演奏的时间间隔和各个小节的开始时间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动装置包括：壳体；振动部，其安装在所述壳体内部，生成振动；振动控制部，其接收所述振动控制信号，根据所述振动控制信号来控制所述振动部；以及，电源部，其向所述振动部以及所述振动控制部供应电力。
7.根据权利要求6所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动部包括一个以上的电机。
8.根据权利要求6所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动控制部包括：接收部，其包括接收所述振动控制信号的接收电路；以及，驱动部，其包括根据所述振动控制信号而向所述振动部发出驱动信号的驱动电路。
9.根据权利要求6所述的利用声音的振动系统，其特征在于，所述振动控制信号包括与所述振动装置中包含的多个振动电机各自相对应的所有的振动控制信号，所述振动控制信号采用脉冲宽度调制方式以调整振动电机旋转的强弱。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的种利用声音的振动系统，其特征在于，所述便携式终端用应用程序提供可供用户选择振动的大小和方式的菜单。
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