CN113454575A - 利用音频信号模式的触觉信号产生方法及装置 - Google Patents

利用音频信号模式的触觉信号产生方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种触觉信号产生方法，其中，包括：分析所接收的音频信号以产生由按时间及频带的信号的大小构成的信号模式的步骤；将目标音频信号模式和所述生成的信号模式进行比较的步骤；以及所述比较结果，匹配率超过阈值时，产生与所述目标音频信号模式相对应的触觉信号的步骤，在多种音频信号中存在希望作为触觉信号输出的特定音频信号时，感应特定音频信号模式，并连接到输出适合该音频信号模式的触觉信号。

Description

利用音频信号模式的触觉信号产生方法及装置
技术领域
本发明涉及一种触觉信号产生方法，更具体地，涉及在多种音频信号中存在希望作为触觉信号输出的特定音频信号时，可以感应特定音频信号模式，并连接至输出适合该音频信号模式的触觉信号的利用音频信号模式的触觉信号产生方法及装置。
背景技术
支持触觉技术的产品，通过向用户添加所谓触觉的信息而可以实现更多的现场感和投入感。然而，以往为了使用不包含触觉信息的内容而实现触觉技术，在再生内容时必须按特定时间和目的在内容中事先植入振动模式，因此，需要大量时间、精力及成本。为了解决所述问题，需要一种在存在现有音频信号的情况下将音频信号自动变换为触觉信号的触觉技术。
若说明现有技术，最具有代表性的是，在将音频信号变换为触觉信号时，在时域或频域分析音频信号，然后使用滤波器导入集中在特定区域的信号并将其连接到触觉。然而，利用音频信号的时间和频率的模式产生触觉信号的方法尚未在现有技术中使用过，主要使用了利用在时域或频域分析音频信号的结果的方法。
现有技术1(韩国专利公开第10-2011-0076283)是涉及一种根据用户输入模式提供反馈的方法及装置的技术，其中，输入音频模式由对应用户输入模式发生的音源的种类及发生维持时间、音量等组成。
现有技术2(韩国专利公开第10-2012-0126446)是涉及一种用于从输入的音频信号产生振动反馈的装置的技术，其中，从音频信号中导出包括振动强度和振动粗糙度中的至少一个的参数而产生触觉信号。
现有技术1或现有技术2是以与使用音频信号的时间和频率的模式产生触觉信号的方式完全不同的方式产生触觉信号。
发明内容
技术问题
因此，本发明所要解决的第一课题在于，提供一种在多种音频信号中存在希望作为触觉信号输出的特定音频信号时，可以感应特定音频信号模式，并连接至输出适合该音频信号模式的触觉信号的触觉信号产生方法。
本发明所要解决的第二课题在于，提供一种由于输出触觉信号被设定为预先指定的音频信号模式，因此，可以具有高准确率，并且，可以从根本上阻止如背景音和人的声音之类的不希望的触觉信号产生的触觉信号产生装置。
另外，本发明的目的在于，提供一种计算机可读记录介质，其中记录有用于在计算机上执行上述方法的程序。
解决技术问题的手段
为达成所述第一课题，本发明提供一种触觉信号产生方法，其中，包括：分析所接收的音频信号以产生由按时间及频带的信号的大小构成的信号模式的步骤；将目标音频信号模式和所述生成的信号模式进行比较的步骤；以及所述比较结果，匹配率超过阈值时，产生与所述目标音频信号模式相对应的触觉信号的步骤。
根据本发明的一实施例，还可以包括：考虑所述生成的信号模式的特征点与所述目标音频信号模式的特征点的大小之差，来缩放所述生成的信号模式的步骤。
另外，可以提取所述目标音频信号模式和所述生成的信号模式的特征点，基于特征点之间的差来计算匹配率。
为达成所述第二课题，本发明提供一种触觉信号产生装置，其中，包括：信号模式生成部，分析所接收的音频信号，生成由按时间和频带的信号的大小构成的信号模式；模式比较部，将目标音频信号模式与所述生成的信号模式进行比较；以及触觉信号产生部，所述比较结果，匹配率超过阈值时，产生对应于所述目标音频信号模式的触觉信号。
根据本发明的一实施例，还可以包括缩放部，所述缩放部考虑所述生成的信号模式的特征点与所述目标音频信号模式的特征点的大小之差，来缩放所述生成的信号模式。
优选地，所述模式比较部提取所述目标音频信号模式和所述生成的信号模式的特征点，基于特征点之间的差来计算匹配率。
为了解决所述其他技术课题，本发明提供一种计算机可读记录介质，其中记录有用于在计算机上执行上述的触觉信号产生方法的程序。
发明效果
根据本发明，在多种音频信号中存在希望作为触觉信号输出的特定音频信号时，可以感应特定音频信号模式，并连接至输出适合该音频信号模式的触觉信号。
另外，根据本发明，由于输出触觉信号被设定为预先指定的音频信号模式，因此，可以具有高准确率，并且可以从根本上阻止如背景音和人的声音之类的不希望的触觉信号产生。
另外，根据本发明，由于通过从信号模式提取特征点来比较匹配率，因此，可以快速地进行比较，并且，即使是存在噪声的情况下，如果信号模式的特征点一致，则会产生触觉信号，因此，在混合有各种噪声的情况下，也可以确保输出均匀形态的触觉。
附图说明
图1是根据本发明的优选一实施例的触觉信号产生装置的结构图。
图2示出根据时间的音频信号的波形。
图3示出将根据本发明的一实施例输入的图2的音频信号按时间及频带分析的信号模式。
图4是根据本发明的优选一实施例的触觉信号产生方法的流程图。
具体实施方式
为达成所述课题，本发明提供一种触觉信号产生方法，其中，包括：分析所接收的音频信号生成由按时间及频带的信号的大小构成的信号模式的步骤；将目标音频信号模式和所述述生成的信号模式进行比较的步骤；以及所述比较结果，匹配率超过阈值时，产生与所述目标音频信号模式相对应的触觉信号的步骤。
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例使得本发明所属领域的技术人员可容易实施。但是，对本领域的技术人员来说这些实施例用于具体说明本发明，本发明的范围并不局限于此。
为了明确本发明所要解决的课题解决方案，参照附图通过本发明的优选实施例将详细说明本发明的构成，但是，应注意对图中的构成要素标注的图面符号时，即便是在不同的图中，对相同的构成要素也尽量标注相同的符号，并且需要对该图的说明时，可以引用其他图面的构成要素。并且，在详细说明本发明的优选实施例的动作原理时，若判断对相关的公知功能或结构的具体说明以及此外的内容会使本发明的要旨不明确，则省略对其的详细说明。
图1是根据本发明的优选一实施例的触觉信号产生装置的结构图。
参照图1，根据本实施例的触觉信号产生装置，包括：信号模式生成部110、目标模式存储部120、缩放部130、模式比较部140、触觉信号产生部150以及电机驱动部160。
信号模式生成部110分析所接收的音频信号，生成由按时间和频带的信号的大小构成的信号模式。
信号模式生成部110可以在时域分析音频信号或将其变换为频域后进行分析。当变换为频域时，优选利用快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)针对每个频带变换音频信号。
目标模式存储部120作为目标音频信号模式存储将产生触觉信号的音频信号模式。此外，可以存储与存储的目标音频信号模式相对应的触觉信号。
图2示出根据时间的音频信号的波形。
图3示出将根据本发明的一实施例的图2的音频信号按时间和频带分析的信号模式。
参照图3，横轴表示时间轴，纵轴表示频率轴，时间与频率的交点表示信号的大小。
蓝色表示相应时间的相应频率的信号较小，红色表示信号的大小较大。
如图3所示，若按时间及频带分析音频信号，则可以生成固有的音频信号模式，并分析所生成的信号模式与用户所需的目标音频信号模式匹配程度时，若出现阈值以上的匹配率，则产生相应的触觉信号。由于是比较从音频信号生成的信号模式与预先存储的信号模式，因此，根据匹配率，具有相当高的准确率。
缩放部130考虑在信号模式生成部110生成的信号模式的特征点与存储在目标模式存储部120中的目标音频信号模式的特征点的大小之差来缩放所述生成的信号模式。
模式比较部140比较从目标模式存储部120或缩放部130接收的目标音频信号模式与由信号模式生成部110生成的信号模式。
模式比较部140可以提取所述目标音频信号模式和所述生成的信号模式的特征点，并基于所述特征点之间的差来计算匹配率。当通过提取两个信号模式的特征点，并基于对应特征点之间的差来计算匹配率时，与比较整个信号模式的情况相比，可以缩短匹配率计算时间。
再次参照图2，模式比较部140可以针对图2所示的信号模式的特定时间期间的特定频带比较信号模式。
若由模式比较部140比较信号模式的结果，判断为信号模式的特定时间期间的特定频带为具有将目标音频信号与其他音频信号区分的特征的信号模式的区域时，优选将在所述目标音频信号的模式中的时间和频带减小到所述特定时间和特定频带。
模式比较部140的比较结果，当匹配率超过阈值时，触觉信号产生部150产生对应于目标音频信号模式的触觉信号。
另一方面，对触觉信号的产生次数进行计数的结果，与一个目标音频信号模式对应的触觉信号产生过度而超过预定次数以上时，发生匹配错误的可能性较大，因此，优选增加匹配率的阈值。
电机驱动部160从触觉信号产生部150接收触觉信号并驱动触觉电机。
图4是根据本发明的一实施例的触觉信号产生方法的流程图。
参照图4，根据本实施例的触觉信号产生方法，包括在图1所示触觉信号产生装置上进行时序处理的步骤。因此，即使在下面省略的内容，图1所示的对触觉信号产生装置的描述也适用于根据本实施例的触觉信号产生方法。
在步骤410中，触觉信号产生装置分析所接收的音频信号，并产生由按时间及频带的信号的大小而构成的信号模式。
对接收到的音频信号，可以在时域进行分析，或者变换到频域后进行分析。当变换为频域时，可以使用快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)针对频带变换音频信号。
在步骤420中，触觉信号产生装置考虑在步骤410中产生的信号模式的特征点与存储在目标模式存储部120中的目标音频信号模式的特征点的大小之差来缩放所述产生的信号模式。
在步骤430中，触觉信号产生装置将所述目标音频信号模式与所述产生的信号模式进行比较。
通过提取所述目标音频信号模式和所述生成的信号模式的特征点，并基于特征点之间的差来计算匹配率，从而，可以比较信号模式。当通过提取两个信号模式的特征点基于对应特征点之间的差来计算匹配率时，与比较整个信号模式的情况相比，可以缩短匹配率计算时间。
另外，信号模式的比较结果，若判断为信号模式的特定时间期间的特定频带为具有将目标音频信号与其他音频信号区分的特征的信号模式的区域，则优选将在所述目标音频信号的模式中的时间和频带减小到特定时间和特定频带。
在步骤440中，当匹配率超过阈值时，触觉信号产生装置进行到步骤450，当匹配率未超过阈值时，将结束。
在步骤450中，步骤440中的判断结果，匹配率超过阈值时，触觉信号产生装置产生对应于所述目标音频信号模式的触觉信号。
另外，对触觉信号的产生次数进行计数的结果，对应于所述目标信号模式的触觉信号产生过度而超过预定次数以上时，发生匹配错误的可能性较高，因此，优选增加匹配率的阈值。
对应于所述目标音频信号模式的触觉信号可以存储在目标模式存储部120中，然后传送到触觉信号产生部150。
本发明的实施例可由通过多种计算机手段执行的程序指令形式实现,并可记录在计算机可读介质。所述计算机可读介质可单独或组合包括程序指令、数据文件、数据结构等。记录在上述介质中的程序指令可以是专门为本发明设计构建的，也可以是为计算机软件技术人员熟知而应用的。计算机可读记录介质的例包括:磁媒体(magnetic media)，如硬盘、软盘和磁带；光学媒体(optical media)，如CD-R0M、DVD；磁光媒体(magneto-opticalmedia)，如光盘(floptical disk)；和如只读存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM)、闪存等存储和执行程序指令的专门配置的硬件设备。程序指令的例，不仅包括如由编译器制成的机器语言，还包括含有可使用解释程序等由计算机执行的高级语言代码。所述的硬件装置可以被构成为作为一个以上的软件模块运行以执行本发明的动作，反之亦然。
如上所述，通过具体构成要素等的特定事项、限定的实施例及附图说明了本发明，但是，提供这些仅用来理解本发明的整体，本发明并不局限于上述的实施例，本发明所属领域的普通技术人员可由此进行各种修改及变形。
因此，应理解本发明的思想并不局限于所说明的实施例，包括权利要求范围在内的与权利要求范围均等或等价变形均属于本发明思想的范畴。

Claims (7)

1.一种触觉信号产生方法，其特征在于，包括：
分析所接收的音频信号以产生由按时间及频带的信号的大小构成的信号模式的步骤；
将目标音频信号模式和所述生成的信号模式进行比较的步骤；以及
所述比较结果，匹配率超过阈值时，产生与所述目标音频信号模式相对应的触觉信号的步骤。
2.根据权利要求1所述的触觉信号产生方法，其特征在于，还包括：考虑所述生成的信号模式的特征点与所述目标音频信号模式的特征点的大小之差，来缩放所述生成的信号模式的步骤。
3.根据权利要求1所述的触觉信号产生方法，其特征在于，提取所述目标音频信号模式和所述生成的信号模式的特征点，基于特征点之间的差来计算匹配率。
4.一种触觉信号产生装置，其特征在于，包括：
信号模式生成部，分析所接收的音频信号，生成由按时间和频带的信号的大小构成的信号模式；
模式比较部，将目标音频信号模式与所述生成的信号模式进行比较；以及
触觉信号产生部，所述比较结果，匹配率超过阈值时，产生对应于所述目标音频信号模式的触觉信号。
5.根据权利要求4所述的触觉信号产生装置，其特征在于，还包括缩放部，所述缩放部考虑所述生成的信号模式的特征点与所述目标音频信号模式的特征点的大小之差，来缩放所述生成的信号模式。
6.根据权利要求4所述的触觉信号产生装置，其特征在于，所述模式比较部提取所述目标音频信号模式和所述生成的信号模式的特征点，基于特征点之间的差来计算匹配率。
7.一种计算机可读记录介质，其中记录有用于在计算机上执行权利要求1至3中任一项的方法的程序。
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