JP2021065872A - Vibration control device, vibration control program and vibration control method - Google Patents

Vibration control device, vibration control program and vibration control method Download PDF

Info

Publication number
JP2021065872A
JP2021065872A JP2019195595A JP2019195595A JP2021065872A JP 2021065872 A JP2021065872 A JP 2021065872A JP 2019195595 A JP2019195595 A JP 2019195595A JP 2019195595 A JP2019195595 A JP 2019195595A JP 2021065872 A JP2021065872 A JP 2021065872A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
frequency
signal
signal component
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019195595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021065872A5 (en
JP7055406B2 (en
Inventor
雅司 昆陽
Masashi Konyo
雅司 昆陽
南 曹
Nan Cao
南 曹
諭 田所
Satoshi Tadokoro
諭 田所
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Original Assignee
Tohoku University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2019195595A priority Critical patent/JP7055406B2/en
Application filed by Tohoku University NUC filed Critical Tohoku University NUC
Priority to CN202080063178.4A priority patent/CN114424146A/en
Priority to PCT/JP2020/040520 priority patent/WO2021085506A1/en
Priority to KR1020227007563A priority patent/KR20220091459A/en
Priority to EP20882659.4A priority patent/EP4052809A4/en
Priority to TW109137466A priority patent/TW202133950A/en
Publication of JP2021065872A publication Critical patent/JP2021065872A/en
Publication of JP2021065872A5 publication Critical patent/JP2021065872A5/ja
Priority to US17/690,983 priority patent/US20220198891A1/en
Priority to JP2022056519A priority patent/JP7319608B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7055406B2 publication Critical patent/JP7055406B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To generate a vibration with a high-frequency band that a human is more likely to perceive.SOLUTION: A vibration control device includes: a frequency removal control unit 111 for removing a first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency; a temporal division control unit 112 for dividing a second signal component other than the first signal component removed by the frequency removal control unit 111 for every prescribed time; and an energy control unit 113 for converting a waveform of the second signal component while maintaining energy of the second signal component for every prescribed time divided by the temporal division control unit 112.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に記載する技術は、振動制御装置,振動制御プログラム及び振動制御方法
に関する。
The techniques described herein relate to vibration control devices, vibration control programs and vibration control methods.

近年、スマートフォンやゲーム機,Virtual Reality(VR)機器,ロボット操縦支援等の分野において、振動フィードバックの高度化が進んでいる。具体的には、幅広い周波数帯域の振動を再現することにより、リアルな触覚を定義できる振動デバイスが開発されている。 In recent years, vibration feedback has become more sophisticated in fields such as smartphones, game machines, virtual reality (VR) devices, and robot maneuvering support. Specifically, vibration devices have been developed that can define realistic tactile sensations by reproducing vibrations in a wide frequency band.

Hideto Takenouchi, Nan Cao, Hikaru Nagano, Masashi Konyo, Satoshi Tadokoro、the 2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration「Extracting Haptic Information from High-Frequency Vibratory signals Measured on a Remote Robot to Transmit Collisions with Environments」pp. 968-973、2017年12月Hideto Takenouchi, Nan Cao, Hikaru Nagano, Masashi Konyo, Satoshi Tadokoro, the 2017 IEEE / SICE International Symposium on System Integration "Extracting Haptic Information from High-Frequency Vibratory signals Measured on a Remote Robot to Transmit Collisions with Environments" pp. 968- 973, December 2017 Nan Cao, Hikaru Nagano, Masashi Konyo, Shogo Okamoto, Satoshi Tadokoro「A Pilot Study: Introduction of Time-Domain Segment to Intensity-Based Perception Model of High-Frequency Vibration」、2018年6月Nan Cao, Hikaru Nagano, Masashi Konyo, Shogo Okamoto, Satoshi Tadokoro "A Pilot Study: Introduction of Time-Domain Segment to Intensity-Based Perception Model of High-Frequency Vibration", June 2018 Nan Cao, Hikaru Nagano, Masashi Konyo, Satoshi Tadokoro、the 27th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication「Sound reduction of vibration feedback by perceptually similar modulation」、2018年8月Nan Cao, Hikaru Nagano, Masashi Konyo, Satoshi Tadokoro, the 27th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication "Sound reduction of vibration feedback by perceptually similar modulation", August 2018 Sliman Bensmaia, Mark Hollins, Jeffrey Yau, Attention, 「Vibrotactile intensity and frequency information in the Pacinian system: A psychophysical model」、Perception, & Psychophysics, Vol. 67, No. 5, pp 828-84、 2005年7月Sliman Bensmaia, Mark Hollins, Jeffrey Yau, Attention, "Vibrotactile intensity and frequency information in the Pacinian system: A psychophysical model", Perception, & Psychophysics, Vol. 67, No. 5, pp 828-84, July 2005

しかしながら、例えば300Hz以上の高周波の振動を提示しようとすると、デバイスの問題や知覚感度の問題,聴覚ノイズの問題が発生しうる。高周波帯域では振動子の振幅が小さくなるため、共振を利用するタイプのデバイスでは高周波帯域及び低周波帯域の振動を共に発生させることは容易でない。また、ヒトは200〜300Hzをピークにそれ以上の振動周波数に対しては知覚感度が弱くなるため、振動を知覚させるためには十分な振幅が必要となる。更に、周波数が300Hz程度を超えると音として振動が聞こえるようなる。例えば、音楽や映画コンテンツと組み合わせて振動を発生させようとすると、音楽や映画コンテンツの音源を妨げる騒音と認識されるおそれがある。 However, for example, when trying to present a vibration having a high frequency of 300 Hz or higher, a device problem, a perceptual sensitivity problem, and an auditory noise problem may occur. Since the amplitude of the vibrator becomes small in the high frequency band, it is not easy to generate vibrations in both the high frequency band and the low frequency band in a device using resonance. Further, since humans have a weak perceptual sensitivity for vibration frequencies having a peak of 200 to 300 Hz and higher, a sufficient amplitude is required to perceive vibration. Further, when the frequency exceeds about 300 Hz, vibration can be heard as a sound. For example, if an attempt is made to generate vibration in combination with music or movie content, it may be recognized as noise that interferes with the sound source of the music or movie content.

1つの側面では、本明細書に記載する技術は、ヒトが知覚しやすい高周波帯域の振動を生成することを目的とする。 In one aspect, the techniques described herein are aimed at producing vibrations in the high frequency band that are perceptible to humans.

1つの側面において、バイブレーション装置による振動を信号によって制御する振動制御装置であって、所定周波数以下の周波数を有する第1の信号成分を前記信号から除去する周波数除去制御部と、前記周波数除去制御部によって除去された前記第1の信号成分以外の前記信号における第2の信号成分を所定時間毎に分割する時間分割制御部と、前記時間分割制御部によって分割された前記所定時間毎に、前記第2の信号成分のエネルギーを維持しながら当該第2の信号成分の波形を変換するエネルギー制御部と、を備える。 In one aspect, a vibration control device that controls vibration by a vibration device with a signal, a frequency removal control unit that removes a first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency from the signal, and a frequency removal control unit. A time division control unit that divides a second signal component in the signal other than the first signal component removed by the time division control unit at predetermined time intervals, and a time division control unit that divides the second signal component in the signal by the time division control unit. It includes an energy control unit that converts the waveform of the second signal component while maintaining the energy of the second signal component.

1つの側面として、ヒトが知覚しやすい高周波帯域の振動を生成できる。 As one aspect, it is possible to generate vibrations in a high frequency band that are easily perceived by humans.

実施形態としての振動発生システムの構成例を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the configuration example of the vibration generation system as an embodiment. 図1に示した振動制御装置による変換前後の信号の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the signal before and after the conversion by the vibration control device shown in FIG. ヒトによる振動の弁別可能性を示すグラフである。It is a graph which shows the discriminative possibility of vibration by human. 図3に示したグラフで示されている弁別可能性を判断するために実施した強制三選択肢弁別実験で使用した振動のサンプル波形である。It is a sample waveform of the vibration used in the forced three-choice discrimination experiment carried out to judge the discrimination possibility shown in the graph shown in FIG. 図1に示した振動制御装置によるセグメント毎の変換前後の信号の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the signal before and after the conversion for each segment by the vibration control device shown in FIG. 補正エネルギーの計算に用いられる振幅閾値Tfを表すグラフである。It is a graph which shows the amplitude threshold T f used for the calculation of the correction energy. 補正エネルギーの計算に用いられる指数閾値bを表すグラフである。It is a graph which shows the exponential threshold value b used in the calculation of the correction energy. 図1に示した振動制御装置における窓関数の利用を説明する図である。It is a figure explaining the use of the window function in the vibration control apparatus shown in FIG. 図1に示した振動制御装置における低周波と高周波との合成例を説明するグラフである。It is a graph explaining the synthesis example of a low frequency and a high frequency in the vibration control apparatus shown in FIG. 図1に示した振動制御装置による変換前後の信号の波形の具体例を示すグラフである。It is a graph which shows the specific example of the waveform of the signal before and after conversion by the vibration control apparatus shown in FIG. 図1に示した振動制御装置における振動波形の生成処理を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the generation process of the vibration waveform in the vibration control apparatus shown in FIG. 図11に示したエネルギー制御処理の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the details of the energy control process shown in FIG. 図11に示したエネルギー合成処理の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the details of the energy synthesis process shown in FIG. 図11に示した補正した振動波形の生成処理の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the details of the generation process of the corrected vibration waveform shown in FIG. 図1に示した振動発生システムにおいて複数の振動装置を用いる場合のDACの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of DAC when a plurality of vibration devices are used in the vibration generation system shown in FIG. 図1に示した振動発生システムにおいて単一の振動装置を用いる場合のDACの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of DAC in the case of using a single vibration device in the vibration generation system shown in FIG.

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、実施形態で明示しない種々の変形例や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below are merely examples, and there is no intention of excluding the application of various modifications and techniques not specified in the embodiments. That is, the present embodiment can be variously modified and implemented within a range that does not deviate from the purpose.

また、各図は、図中に示す構成要素のみを備えるという趣旨ではなく、他の構成要素を含むことができる。以下、図中において、同一の符号を付した部分は特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を示す。 Further, each figure does not mean that it includes only the components shown in the figure, but may include other components. Hereinafter, in the drawings, the parts having the same reference numerals indicate the same or similar parts unless otherwise specified.

〔A〕実施形態
図1は、実施形態としての振動発生システム100の構成例を模式的に示すブロック図である。
[A] Embodiment FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of a vibration generation system 100 as an embodiment.

振動発生システム100は、振動制御装置1,Digital Analog Converter(DAC)2,高周波バイブレーション31,低周波バイブレーション32,イヤフォーン(L)41及びイヤフォーン(R)42を備える。 The vibration generation system 100 includes a vibration control device 1, a digital analog converter (DAC) 2, a high frequency vibration 31, a low frequency vibration 32, an earphone (L) 41, and an earphone (R) 42.

DAC2は、Universal Serial Bus(USB)オーディオと称されてもよく、振動制御装置1から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。そしで、DAC2は、変換後のアナログ信号を高周波バイブレーション31,低周波バイブレーション32,イヤフォーン(L)41及びイヤフォーン(R)42に出力する。なお、DAC2の後段には、高周波バイブレーション31,低周波バイブレーション32,イヤフォーン(L)41及びイヤフォーン(R)42を駆動させるための不図示の増幅器(別言すれば、アンプ)が設けられてよい。 The DAC 2 may be referred to as Universal Serial Bus (USB) audio, and converts a digital signal input from the vibration control device 1 into an analog signal. Then, the DAC2 outputs the converted analog signal to the high frequency vibration 31, the low frequency vibration 32, the earphone (L) 41, and the earphone (R) 42. An amplifier (in other words, an amplifier) (not shown) for driving the high frequency vibration 31, the low frequency vibration 32, the earphone (L) 41, and the earphone (R) 42 is provided in the subsequent stage of the DAC2. You can.

高周波バイブレーション31は、第2のバイブレーション装置の一例であり、所定周波数以上の信号成分による振動を発生させる。低周波バイブレーション32は、第1のバイブレーション装置の一例であり、所定周波数未満の信号成分による振動を発生させる。なお、低周波バイブレーション32は振動発生システム100において備えられなくてもよい。その場合には、高周波バイブレーション31から所定周波数未満の信号成分による振動が発生されてもよいし、所定周波数未満の信号成分による振動は振動発生システム100において発生させられなくてもよい。 The high-frequency vibration 31 is an example of the second vibration device, and generates vibration due to a signal component having a predetermined frequency or higher. The low frequency vibration 32 is an example of the first vibration device, and generates vibration due to a signal component having a frequency lower than a predetermined frequency. The low frequency vibration 32 may not be provided in the vibration generation system 100. In that case, vibration due to a signal component less than a predetermined frequency may be generated from the high frequency vibration 31, or vibration due to a signal component less than a predetermined frequency may not be generated in the vibration generation system 100.

所定周波数は、80Hzから400Hzまでの範囲内の周波数であってよい。 The predetermined frequency may be a frequency in the range of 80 Hz to 400 Hz.

イヤフォーン(L)41は、ステレオ音源のうちヒトの左耳に入力される音を発生させる。イヤフォーン(R)42は、ステレオ音源のうちヒトの左耳に入力される音を発生させる。なお、イヤフォーン(L)41及びイヤフォーン(R)42は、振動発生システム100において備えられなくてもよい。また、イヤフォーン(L)41及びイヤフォーン(R)42は、共用されてモノラル音源を発生させてもよい。更に、振動発生システム100においては、イヤフォーン(L)41及びイヤフォーン(R)42の代わりにスピーカが備えられてもよいし、3チャネル以上の音源の出力がされてもよい。 The earphone (L) 41 generates a sound input to the human left ear among stereo sound sources. The earphone (R) 42 generates a sound input to the human left ear among stereo sound sources. The earphone (L) 41 and the earphone (R) 42 may not be provided in the vibration generation system 100. Further, the earphone (L) 41 and the earphone (R) 42 may be shared to generate a monaural sound source. Further, in the vibration generation system 100, a speaker may be provided instead of the earphone (L) 41 and the earphone (R) 42, or a sound source having three or more channels may be output.

振動制御装置1は、Central Processing Unit(CPU)11,メモリ12及び記憶装置13を備える。 The vibration control device 1 includes a central processing unit (CPU) 11, a memory 12, and a storage device 13.

本実施形態の一例における振動制御装置1は、音楽や映画,音声等の音響情報の触覚信号変換を行なってよい。周波数が300〜400Hz程度を超えると音として振動が聞こえるようになるため、騒音となる。このため、従来技術における音楽や動画等の振動体感装置では、数百Hz程度でローパスフィルタをかけて、高周波帯域をカットすることが多い。一方、本実施形態の一例における振動制御装置1では、高周波帯域の波形を変換して出力する。 The vibration control device 1 in the example of the present embodiment may perform tactile signal conversion of acoustic information such as music, movies, and voice. When the frequency exceeds about 300 to 400 Hz, vibration becomes audible as sound, resulting in noise. For this reason, in the vibration experience device for music, moving images, etc. in the prior art, a low-pass filter is often applied at about several hundred Hz to cut the high frequency band. On the other hand, in the vibration control device 1 in the example of the present embodiment, the waveform in the high frequency band is converted and output.

また、本実施形態の一例における振動制御装置1は、ロボットが物体に接触した際に発生する高周波振動をヒトが知覚できる周波数帯に変調してよい。ロボットが物体に接触した際の振動を遠隔操縦者に伝達することで、物体との衝突の強さや摩擦の状況を把握することができる。建設ロボットのような金属筐体を把持するロボットでは、物体に接触した際にヒトが知覚できない帯域の振動が発生することがある。そこで、本実施形態の一例における振動制御装置1では、出力信号の周波数帯を変調する。 Further, the vibration control device 1 in the example of the present embodiment may modulate the high frequency vibration generated when the robot comes into contact with an object into a frequency band that can be perceived by humans. By transmitting the vibration when the robot comes into contact with the object to the remote control operator, it is possible to grasp the strength of the collision with the object and the state of friction. A robot that grips a metal housing, such as a construction robot, may generate vibrations in a band that cannot be perceived by humans when it comes into contact with an object. Therefore, in the vibration control device 1 in the example of the present embodiment, the frequency band of the output signal is modulated.

更に、本実施形態の一例における振動制御装置1は、バイブレーション装置を含む椅子やスーツ,ヘッドセット等に適用されてよい。 Further, the vibration control device 1 in the example of the present embodiment may be applied to a chair, a suit, a headset or the like including a vibration device.

メモリ12は、Read Only Memory(ROM)及びRandom Access Memory(RAM)を含む記憶装置である。 The memory 12 is a storage device including a Read Only Memory (ROM) and a Random Access Memory (RAM).

記憶装置13は、データを読み書き可能に記憶する装置であり、例えば、Hard Disk Drive(HDD)やSolid State Drive(SSD),Storage Class Memory(SCM)が用いられてよい。記憶装置13は、生成した教師データや学習モデル等を記憶する。 The storage device 13 is a device that stores data in a readable and writable manner, and for example, a Hard Disk Drive (HDD), a Solid State Drive (SSD), or a Storage Class Memory (SCM) may be used. The storage device 13 stores the generated teacher data, the learning model, and the like.

CPU11は、種々の制御や演算を行なう処理装置であり、メモリ12に格納されたOperating System(OS)やプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。すなわち、CPU11は、図1に示すように、周波数除去制御部111,時間分割制御部112,エネルギー制御部113,信号出力部114として機能してよい。 The CPU 11 is a processing device that performs various controls and calculations, and realizes various functions by executing an Operating System (OS) or a program stored in the memory 12. That is, as shown in FIG. 1, the CPU 11 may function as a frequency removal control unit 111, a time division control unit 112, an energy control unit 113, and a signal output unit 114.

CPU11は、コンピュータの一例であり、例示的に、振動制御装置1全体の動作を制御する。振動制御装置1全体の動作を制御するための装置は、CPU11に限定されず、例えば、MPUやDSP,ASIC,PLD,FPGA,専用プロセッサのいずれか1つであってもよい。また、振動制御装置1全体の動作を制御するための装置は、CPU,MPU,DSP,ASIC,PLD,FPGA及び専用プロセッサのうちの2種類以上の組み合わせであってもよい。なお、MPUはMicro Processing Unitの略称であり、DSPはDigital Signal Processorの略称であり、ASICはApplication Specific Integrated Circuitの略称である。また、PLDはProgrammable Logic Deviceの略称であり、FPGAはField Programmable Gate Arrayの略称である。 The CPU 11 is an example of a computer, and exemplarily controls the operation of the entire vibration control device 1. The device for controlling the operation of the entire vibration control device 1 is not limited to the CPU 11, and may be, for example, any one of MPU, DSP, ASIC, PLD, FPGA, and a dedicated processor. Further, the device for controlling the operation of the entire vibration control device 1 may be a combination of two or more of the CPU, MPU, DSP, ASIC, PLD, FPGA and the dedicated processor. MPU is an abbreviation for Micro Processing Unit, DSP is an abbreviation for Digital Signal Processor, and ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit. PLD is an abbreviation for Programmable Logic Device, and FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.

周波数除去制御部111は、所定周波数以下の周波数を有する第1の信号成分を除去する。 The frequency removal control unit 111 removes the first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency.

時間分割制御部112は、周波数除去制御部111によって除去された第1の信号成分以外の第2の信号成分を所定時間毎に分割する。 The time division control unit 112 divides the second signal component other than the first signal component removed by the frequency removal control unit 111 at predetermined time intervals.

エネルギー制御部113は、時間分割制御部112によって分割された所定時間毎に、第2の信号成分のエネルギーを維持しながら第2の信号成分の波形を変換する。 The energy control unit 113 converts the waveform of the second signal component while maintaining the energy of the second signal component at predetermined time divided by the time division control unit 112.

信号出力部114は、エネルギー制御部113による波形の変換後の第2の信号成分に加えて、周波数除去制御部111によって除去された第1の信号成分を出力する。 The signal output unit 114 outputs the first signal component removed by the frequency removal control unit 111 in addition to the second signal component after the waveform is converted by the energy control unit 113.

図2は、図1に示した振動制御装置1による変換前後の信号の波形を示すグラフである。 FIG. 2 is a graph showing waveforms of signals before and after conversion by the vibration control device 1 shown in FIG.

高周波振動に対するヒトの知覚特性を考慮し、高周波帯域においては波形そのものではなく、ヒトの知覚特性に相関がある振動エネルギーに着目して、同等な振動エネルギーを持つ別の波形に置き換えることで、周波数帯域を変更可能とする。図2に示す例では、符号A1に示す波形が符号A2に示す波形に変換されている。 Considering the human perceived characteristics for high-frequency vibration, in the high-frequency band, we focus on the vibration energy that correlates with the human perceived characteristics, not the waveform itself, and replace it with another waveform that has the same vibration energy. The band can be changed. In the example shown in FIG. 2, the waveform shown by reference numeral A1 is converted into the waveform shown by reference numeral A2.

連続する任意の振動信号に対して、ヒトの知覚特性を考慮した適切な間隔で時分割し、分割したセグメント毎に振動エネルギーに変換することで、ヒトが感じる触覚を同等に保ったまま、或いは、感じにくい高周波帯域を感じられるように、任意の信号波形に変換することを可能にする。 By time-dividing any continuous vibration signal at appropriate intervals in consideration of human perceptual characteristics and converting each divided segment into vibration energy, the tactile sensation felt by humans can be maintained equally or , It is possible to convert to an arbitrary signal waveform so that the high frequency band that is difficult to feel can be felt.

変換後の振動の周波数を適切に選択することで、振動子の応答レンジに合わせて効率的に駆動したり、聴覚ノイズを低下させたり、任意の音源に変換させたりすることが可能になる。 By appropriately selecting the frequency of the vibration after conversion, it is possible to drive efficiently according to the response range of the oscillator, reduce auditory noise, and convert to an arbitrary sound source.

ヒトの振動に対する知覚は1kHz程度までであると言われている。そのため、1kHz以上の振動は無視されることが多い。一方、1kHz以上の振動であっても、その振幅がヒトによって感じられる程度の帯域で変動する振幅変調波の場合は、その包絡線成分を知覚し得ることが知られている。 It is said that human perception of vibration is up to about 1 kHz. Therefore, vibrations of 1 kHz or higher are often ignored. On the other hand, it is known that even if the vibration is 1 kHz or more, the envelope component can be perceived in the case of an amplitude-modulated wave whose amplitude fluctuates in a band that can be perceived by humans.

一方、ヒトの振動の100Hz程度以上の高周波振動に対する知覚特性として、振動エネルギーモデル(例えば、引用文献4を参照)が知られている。このことから、高周波振動エネルギーを保ったまま振幅変調波のキャリア周波数を置き換えても振動を分別できないことが判っている(例えば、引用文献2及び引用文献3を参照)。しかし、振動エネルギーを保ったとしても、上述したように、振動の包絡成分が触覚情報の違いとして知覚できる場合があり、その知覚範囲は調査されていなかった。また、引用文献2では、時分割で振動エネルギーに基づいて信号を変換する方法が考案されているものの、低周波成分を維持する方法については検討されていない。 On the other hand, a vibration energy model (see, for example, Reference 4) is known as a perceptual characteristic of human vibration for high-frequency vibration of about 100 Hz or higher. From this, it is known that the vibration cannot be separated even if the carrier frequency of the amplitude-modulated wave is replaced while maintaining the high-frequency vibration energy (see, for example, References 2 and 3). However, even if the vibration energy is maintained, as described above, the envelope component of vibration may be perceived as a difference in tactile information, and the perceived range has not been investigated. Further, in Cited Document 2, although a method of converting a signal based on vibration energy by time division has been devised, a method of maintaining a low frequency component has not been studied.

図3は、ヒトによる振動の弁別可能性を示すグラフである。図4は、図3に示したグラフで示されている弁別可能性を判断するために実施した強制三選択肢弁別実験で使用した振動のサンプル波形である。 FIG. 3 is a graph showing the possibility of discriminating vibration by humans. FIG. 4 is a sample waveform of vibration used in the forced three-choice discrimination experiment performed to determine the discrimination possibility shown in the graph shown in FIG.

従来から知られている振動エネルギーモデル(例えば、引用文献4を参照)を前提とし、振動エネルギーを保ったままで、ヒトの知覚分別特性を調査すると図3に示すグラフが得られる。図4の符号B1にと符号B2とは同じ波形を示しており、図4の符号B3は異なる波形を示している。被験者に対して、図4の符号B1及びB2に示す一定振幅動と符号B3に示す振幅変調刺激とを比較させ、振幅変調波がどれかを答えさせる。図3においては強制三選択肢弁別実験で得られた正答率が、信号検出理論に基づく弁別性能指標であるSensitivity(d’: d-prime)で表されており、d’が1以下になると正答率が約6割を下回ることを意味している。 Assuming a conventionally known vibration energy model (see, for example, Reference 4), the graph shown in FIG. 3 can be obtained by investigating the perceptual segregation characteristics of humans while maintaining the vibration energy. Reference numeral B1 in FIG. 4 and reference numeral B2 show the same waveform, and reference numeral B3 in FIG. 4 shows different waveforms. The subject is made to compare the constant amplitude motion shown by reference numerals B1 and B2 in FIG. 4 with the amplitude modulation stimulus shown by reference numeral B3, and is asked to answer which amplitude modulation wave is. In FIG. 3, the correct answer rate obtained in the forced three-choice discrimination experiment is represented by Sensitivity (d': d-prime), which is a discrimination performance index based on signal detection theory, and when d'is 1 or less, the correct answer is given. It means that the rate is less than about 60%.

図3に示すグラフによれば、包絡線成分を弁別可能な周波数の上限値は80〜125Hz程度である。また、この周波数上限値以上の包絡成分は保つ必要が無く、振動エネルギーを保ったまま振幅変調波のキャリア周波数を置き換えてれば刺激を分別できないことを示している。 According to the graph shown in FIG. 3, the upper limit of the frequency at which the envelope component can be discriminated is about 80 to 125 Hz. It is also shown that it is not necessary to keep the envelope component above the upper limit of the frequency, and the stimulus cannot be separated if the carrier frequency of the amplitude-modulated wave is replaced while maintaining the vibration energy.

前述のように、振動エネルギーを保ったとしても、エネルギーが低周波域で変動する場合は、その変動が触覚情報の違いとして知覚できる場合があり、その知覚範囲は調査されていなかった。そこで、知覚できる低周波の変動の上限値が80〜125Hz程度にあることが発見されたことに基づき、2つの対策(後述する対策[1]及び対策[2]を参照)により低周波成分を維持しながら、振動エネルギーの変換を行なうこととする。 As described above, even if the vibration energy is maintained, if the energy fluctuates in the low frequency range, the fluctuation may be perceived as a difference in tactile information, and the perceived range has not been investigated. Therefore, based on the discovery that the upper limit of perceptible low-frequency fluctuation is about 80 to 125 Hz, the low-frequency component is determined by two measures (see measures [1] and measures [2] described later). The vibration energy is converted while maintaining the vibration energy.

図5は、図1に示した振動制御装置1によるセグメント毎の変換前後の信号の波形を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing the waveforms of signals before and after conversion for each segment by the vibration control device 1 shown in FIG.

ヒトの高周波知覚は、波形そのものよりも振動エネルギーに基づいているため、振動エネルギーを保てば同じ感覚と感じられる。ただし、振動エネルギーの変動が80〜125Hz程度以下で起こっている場合は、その振動エネルギーの変動を再現する必要がある。 Human high-frequency perception is based on vibrational energy rather than the waveform itself, so if vibrational energy is maintained, it feels the same. However, when the fluctuation of the vibration energy occurs at about 80 to 125 Hz or less, it is necessary to reproduce the fluctuation of the vibration energy.

そこで、本実施形態の一例では、所定の周波数(例えば、80〜125Hz程度)以下の振動エネルギーの変動を維持する手段として、例えば、80〜200Hz程度の区間で、振動を時分割し、セグメント毎に振動エネルギーを求め、異なりキャリア周波数をもつ振動に置換する。 Therefore, in one example of the present embodiment, as a means for maintaining fluctuations in vibration energy below a predetermined frequency (for example, about 80 to 125 Hz), vibration is time-divisioned in a section of, for example, about 80 to 200 Hz, and each segment is used. The vibration energy is obtained and replaced with vibration having a different carrier frequency.

図5に示す例では、符号C1に示す元の振動信号と、符号C2に示す変換後の信号とにおいて、同じ時間セグメント内で、変換後の信号のエネルギーが元の振動信号のエネルギーと同じになるように変換されている。 In the example shown in FIG. 5, in the original vibration signal indicated by reference numeral C1 and the converted signal indicated by reference numeral C2, the energy of the converted signal is the same as the energy of the original vibration signal within the same time segment. It has been converted to be.

時分割の幅(別言すれば、分割幅)は、80〜125Hz以下のエネルギー変動が表現できる程度(別言すれば、変動の山が合う程度)に設定されればよい(対策[1])。分割幅の周波数は、80〜125Hz以上であってもよいが、分割幅を短くし過ぎると分割幅よりも長い周期の振動エネルギーの推定精度が悪くなる。そこで、下記の対策[2]によって、エネルギーを推定できない振動は波形をそのまま出力する。 The time division width (in other words, the division width) may be set to such an extent that energy fluctuations of 80 to 125 Hz or less can be expressed (in other words, to the extent that the peaks of fluctuations match) (countermeasure [1]). ). The frequency of the division width may be 80 to 125 Hz or more, but if the division width is too short, the estimation accuracy of the vibration energy having a period longer than the division width deteriorates. Therefore, by the following measure [2], the waveform of the vibration whose energy cannot be estimated is output as it is.

また、所定の周波数以下の成分を取り出して、そのまま刺激振動として提示してもよい(対策[2])。なお、所定の周波数は80〜125Hz以上であってもよいが、所定の周波数成分以上の成分は、第2信号成分のエネルギー制御部113によって表現されてもよい。これにより、周波数選択に任意性を持たせることができる。ただし、所定の周波数を高周波に設定しすぎると、騒音の問題が発生したり、広帯域のバイブレーション装置が必要になったりするおそれがある。 Further, a component having a frequency lower than a predetermined frequency may be extracted and presented as a stimulus vibration as it is (countermeasure [2]). The predetermined frequency may be 80 to 125 Hz or higher, but the component of the predetermined frequency component or higher may be represented by the energy control unit 113 of the second signal component. As a result, the frequency selection can be given arbitraryness. However, if the predetermined frequency is set too high, a noise problem may occur or a wide band vibration device may be required.

上記対策[1]及び対策[2]によれば、所定の周波数は、80〜400Hz程度であってもよい。400Hzは、騒音問題とバイブレーション装置の性能の観点からの上限である。 According to the above-mentioned measures [1] and [2], the predetermined frequency may be about 80 to 400 Hz. 400 Hz is the upper limit from the standpoint of noise problems and the performance of the vibration device.

所定の周波数の設定には、振動を変換する際のキャリア周波数の選定も関わる。ヒトの知覚感度が良くなる振動周波数のピークは200〜250Hzあたりにあることから、感度を高めつつ、騒音にならないキャリア周波数としては、150〜400Hz程度が実用的である。キャリア周波数は、分割幅の定数倍であってよい。 Setting a predetermined frequency also involves selecting a carrier frequency when converting vibration. Since the peak of the vibration frequency at which human perception sensitivity is improved is around 200 to 250 Hz, it is practical to use about 150 to 400 Hz as a carrier frequency that does not cause noise while increasing the sensitivity. The carrier frequency may be a constant multiple of the division width.

また、低周波と高周波とを分ける所定周波数と、エネルギーを計算する分割幅の周波数とは、必ずしも一致させなくてもよい。 Further, the predetermined frequency that separates the low frequency and the high frequency and the frequency of the division width for calculating the energy do not necessarily have to match.

引用文献4によれば、ヒトの知覚可能性を向上されるために補正された振動エネルギーである補正エネルギーは、次の式で表せる。 According to Cited Document 4, the corrected energy, which is the vibration energy corrected to improve the human perceptibility, can be expressed by the following equation.

Figure 2021065872

Afは、周波数fの元の波形の振幅である。Tfは、振幅閾値であり、周波数fの信号においてヒトが感じられる最小の振幅である。bは、指数値であり、周波数fの信号における非線形特性である。
Figure 2021065872

A f is the amplitude of the original waveform at frequency f. T f is the amplitude threshold, which is the minimum amplitude perceived by humans in a signal of frequency f. b is an exponential value and is a non-linear characteristic in the signal of frequency f.

図6は、補正エネルギーの計算に用いられる振幅閾値Tfを表すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the amplitude threshold T f used in the calculation of the correction energy.

図6に示すように、振幅閾値は周波数によって異なり、およそ10〜10Hzの範囲では比較的小さな振幅でもヒトが感じることができるが、それ以外の範囲では比較的大きな振幅でなければヒトが感じることができない。 As shown in FIG. 6, the amplitude threshold varies depending on the frequency , and a human can perceive even a relatively small amplitude in the range of about 10 2 to 10 3 Hz, but a human can feel it in the other range unless the amplitude is relatively large. Can't feel.

図7は、補正エネルギーの計算に用いられる指数値bを表すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the exponential value b used in the calculation of the correction energy.

図7の指数値bは、従来報告されている400Hz以下の指数値bを線形補間した値を用いる例である。 The exponential value b in FIG. 7 is an example of using a conventionally reported value obtained by linearly interpolating an exponential value b of 400 Hz or less.

図8は、図1に示した振動制御装置1における窓関数の利用を説明する図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the use of the window function in the vibration control device 1 shown in FIG.

符号D1に示すように、高域信号H(t)が入力される。符号D2に示すように、高域信号H(t)がフレームi,i+1,i+2,・・・毎に信号h,hi+1,hi+2,・・・としてそれぞれフレーム分割される。符号D3に示すように、分割された各フレームの信号hが、代表的な周波数成分をもつ複数の基底信号g,g,g・・・に分離される。符号D4に示すように、代表周波数f,f,f・・・に基づき、全ての基底信号g,g,g・・・の補正エネルギーを合成したスカラ値E,Ei+1,Ei+2,・・・が出力される。符号D5に示すように、各フレームiで算出された振動エネルギーのスカラ値E,Ei+1,Ei+2,・・・が、同等の振動エネルギーを持つが別のキャリア周波数を持つ振動波形に変換され、その波形の振幅a(t),ai+1(t),ai+2(t),・・・に対して窓関数を用いた窓掛け処理が実施される。符号D6に示すように、1〜N番目のフレームについてフレーム合成が行なわれ、振動波形の振幅A(t)が出力される。符号D7に示すように、振幅がA(t)となるようなキャリア周波数をもつ第2振動波形S(t)が出力される。 As shown by reference numeral D1, the high frequency signal H (t) is input. As indicated by reference numeral D2, the high-frequency signal H (t) is the frame i, i + 1, i + 2, the signal for each ··· h i, h i + 1 , h i + 2, are respectively the frame divided as .... As shown by reference numeral D3, the signal h of each divided frame is separated into a plurality of base signals g 1 , g 2 , g 3 ... With typical frequency components. As shown by reference numeral D4, the scalar values E i , E obtained by synthesizing the correction energies of all the base signals g 1 , g 2 , g 3 ... Based on the representative frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... i + 1 , E i + 2 , ... Are output. As shown by reference numeral D5, the scalar values E i , E i + 1 , E i + 2 , ... Of the vibration energy calculated in each frame i are converted into a vibration waveform having the same vibration energy but having a different carrier frequency. Then, a windowing process using a window function is performed on the amplitudes ai (t), ai + 1 (t), ai + 2 (t), ... Of the waveform. As shown by reference numeral D6, frame synthesis is performed for the 1st to Nth frames, and the amplitude A (t) of the vibration waveform is output. As indicated by reference numeral D7, amplitude A second vibration waveform S 2 having a carrier frequency such that (t) (t) is output.

図9は、図1に示した振動制御装置1における低周波と高周波との合成例を説明するグラフである。 FIG. 9 is a graph illustrating an example of synthesis of a low frequency and a high frequency in the vibration control device 1 shown in FIG.

図8の窓関数を利用して高域信号H(t)から生成した符号E1に示す第2振動波形S(t)は、低域信号L(t)をそのまま出力した符号E2に示す第1振動波形S(t)と合成される。これにより、符号E3に示す、合成波形S(t)+S(t)が出力される。 Window second vibration waveform indicating function by using the code E1 generated from the high-frequency signal H (t) S 2 in FIG. 8 (t) is first indicated by reference numeral E2 of the low-frequency signal L (t) is output as it 1 It is combined with the vibration waveform S 1 (t). As a result, the composite waveform S 1 (t) + S 2 (t) shown by reference numeral E3 is output.

図10は、図1に示した振動制御装置1による変換前後の信号の波形の具体例を示すグラフである。 FIG. 10 is a graph showing a specific example of the waveform of the signal before and after the conversion by the vibration control device 1 shown in FIG.

図10においては、バイオリンの音の変換前の波形(符号F1参照)と変換後の波形(符号F2参照)とが、時間毎の振幅によって表されている。 In FIG. 10, the waveform of the violin sound before conversion (see reference numeral F1) and the waveform after conversion (see reference numeral F2) are represented by the amplitude for each time.

バイオリンのような高周波振動の音は、従来の触覚振動では聴覚ノイズが大きく発生してしまい、またローパスフィルタをかけるとヒトが認知できる振動が消えてしまう。そこで、波形が時間毎に低周波のキャリア周波数をもつ単一波長となるように、補正エネルギーが算出される。 The sound of high-frequency vibration such as a violin produces a large amount of auditory noise with conventional tactile vibration, and the vibration that can be perceived by humans disappears when a low-pass filter is applied. Therefore, the correction energy is calculated so that the waveform has a single wavelength having a low carrier frequency for each time.

〔B〕動作例
図1に示した振動制御装置1における振動波形の生成処理を、図11に示すブロック図(ステップS1〜S7)に従って説明する。
[B] Operation Example The vibration waveform generation process in the vibration control device 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to the block diagrams (steps S1 to S7) shown in FIG.

図11に示す信号除去部111a及び低域通過濾波器111bは、図1に示した周波数除去制御部111に対応する。また、図11に示すエネルギー振動変換部114a,第2振動生成部114b及び第1振動生成部114cは、図1に示した信号出力部114に対応する。 The signal removing unit 111a and the low frequency passing filter 111b shown in FIG. 11 correspond to the frequency removing control unit 111 shown in FIG. Further, the energy vibration conversion unit 114a, the second vibration generation unit 114b, and the first vibration generation unit 114c shown in FIG. 11 correspond to the signal output unit 114 shown in FIG.

信号除去部111aは、取得された変換前の信号X(t)から所定の周波数以下の成分を除去して高域信号H(t)を生成して、時間分割制御部112に入力する(ステップS1)。 The signal removing unit 111a removes components of a predetermined frequency or less from the acquired signal X (t) before conversion to generate a high frequency signal H (t), and inputs the high frequency signal H (t) to the time division control unit 112 (step). S1).

時間分割制御部112は、高域信号H(t)をN個のフレームに時間分割して、時間分割されたi番目のフレームの信号hをエネルギー制御部113に入力する(ステップS2)。なお、フレーム数Nは、所定の周期と窓掛け処理のオーバーラップ率とによって決定されてよい。 Time division control section 112, the high-frequency signal H (t) is split time into N frames, and inputs a signal h i of the i-th frame is time-divided into energy control unit 113 (step S2). The number of frames N may be determined by a predetermined period and the overlap rate of the windowing process.

エネルギー制御部113は、i番目のフレームの信号hについて補正エネルギーeを算出し、算出した補正エネルギーをエネルギー振動変換部114aに入力する(ステップS3)。 The energy control unit 113 calculates the correction energy e i for the signal h i of the i-th frame, and inputs the calculated correction energy to the energy vibration conversion unit 114a (step S3).

エネルギー振動変換部114aは、1〜N番目のフレームの補正エネルギーe〜eのそれぞれを合成した信号A(t)を生成して、第2振動生成部114bに入力する(ステップS4)。 The energy vibration conversion unit 114a generates a signal A (t) obtained by synthesizing each of the correction energies e 1 to e N of the 1st to Nth frames, and inputs the signal A (t) to the second vibration generation unit 114b (step S4).

第2振動生成部114bは、合成された信号A(t)に基づき、第2振動波形S(t)を出力する(ステップS5)。 Second vibrating generator 114b, based on the combined signal A (t), and outputs a second vibration waveform S 2 (t) (step S5).

一方、低域通過濾波器111bは、取得された変換前の信号X(t)から所定の周波数以下の成分を過濾した低域信号L(t)を第1振動生成部114cに入力する(ステップS6)。 On the other hand, the low frequency pass filter 111b inputs the low frequency signal L (t) obtained by overfiltering the components of a predetermined frequency or less from the acquired signal X (t) before conversion to the first vibration generation unit 114c (step). S6).

第1振動生成部114cは、低域信号L(t)に基づき、第1振動波形S(t)を出力する(ステップS7)。 First vibrating generator 114c, based on the low-frequency signal L (t), and outputs a first vibration waveform S 1 (t) (step S7).

次に、図11のステップS3に示したエネルギー制御処理の詳細を、図12に示すブロック図(ステップS11〜S14)に従って説明する。 Next, the details of the energy control process shown in step S3 of FIG. 11 will be described with reference to the block diagrams (steps S11 to S14) shown in FIG.

図12に示すように、エネルギー制御部113は、基底信号分離制御部113a,代表周波数算出部113b,エネルギー補正パラメータ算出部113c及び補正エネルギー算出部113dとして機能する。 As shown in FIG. 12, the energy control unit 113 functions as a base signal separation control unit 113a, a representative frequency calculation unit 113b, an energy correction parameter calculation unit 113c, and a correction energy calculation unit 113d.

基底信号分離制御部113aは、入力信号である時間分割されたi番目のフレームの信号hを代表的な周波数成分をもつ複数の基底信号gに分離し、分離されたk番目の基底信号gを代表周波数算出部113bに入力する(ステップS11)。例えば、短時間フーリエ解析やウェーブレット解析,Empirical Mode Decomposition(EMD)法などによって、信号が分離されてよい。 Baseband signal separation controller 113a is separated into a plurality of baseband signal g with typical frequency component signal h i of the i-th frame, which is divided in a time input signals, separated k-th baseband signal g k is input to the representative frequency calculation unit 113b (step S11). For example, signals may be separated by short-time Fourier analysis, wavelet analysis, Empirical Mode Decomposition (EMD) method, or the like.

代表周波数算出部113bは、例えば離散フーリエ解析やHilbert Spectrum解析などによって、k番目の基底信号gの代表周波数fを算出し、エネルギー補正パラメータ算出部113cに入力する(ステップS12)。 Representative frequency calculator 113b, for example, by such as a discrete Fourier analysis and Hilbert Spectrum analysis, it calculates a representative frequency f k of the k-th baseband signal g k, and inputs to the energy correction parameter calculator 113c (step S12).

エネルギー補正パラメータ算出部113cは、代表周波数fに基づき、図6を用いて説明した指数値A及び振幅閾値Tを算出し、補正エネルギー算出部113dに入力する(ステップS13)。 Energy correction parameter calculator 113c, based on the representative frequency f k, to calculate the index values A k and amplitude threshold T k described with reference to FIG. 6, is input to the correction energy calculating unit 113d (step S13).

補正エネルギー算出部111dは、指数値A及び振幅閾値Tに基づき、数1で示した数式に従って、補正エネルギーIpcを基底信号g毎に算出し、全ての基底信号gの補正エネルギーを合算したスカラ値eを出力する(ステップS14)。 Correcting the energy calculating unit 111d, based on the index values A k and amplitude threshold T k, according to Equation indicated by the number 1, to calculate the corrected energy I pc each baseband signal g k, the correction energy of all of the baseband signal g k Is output as the scalar value e i (step S14).

次に、図11のステップS4に示したエネルギー合成処理の詳細を、図13に示すブロック図(ステップS21〜S23)に従って説明する。 Next, the details of the energy synthesis process shown in step S4 of FIG. 11 will be described with reference to the block diagrams (steps S21 to S23) shown in FIG.

エネルギー振動変換部114aは、エネルギー等価変換部1141a,窓掛け処理部1142a及びフレーム合成部1143aとして機能する。 The energy vibration conversion unit 114a functions as an energy equivalent conversion unit 1141a, a window hanging processing unit 1142a, and a frame synthesis unit 1143a.

図13に示すように、エネルギー等価変換部1141aは、各フレームiで算出された振動エネルギーのスカラ値eを、同等の振動エネルギーを持つが別のキャリア周波数を持つ振動波形に変換し、その波形の振幅a(t)を窓掛け処理部1142aに対して出力する(ステップS21)。 As shown in FIG. 13, the energy equivalent conversion unit 1141a converts the scalar value e i of the vibration energy calculated in each frame i into a vibration waveform having the same vibration energy but having a different carrier frequency, and the scalar value e i is converted. The amplitude ai (t) of the waveform is output to the window-hanging processing unit 1142a (step S21).

窓掛け処理部1142aは、入力された各フレームiの振幅a(t)に対して図8に示した窓関数を用いた窓掛け処理を行ない、処理結果をフレーム合成部1143aに入力する(ステップS22)。 The window-hanging processing unit 1142a performs window-hanging processing using the window function shown in FIG. 8 on the amplitude ai (t) of each input frame i, and inputs the processing result to the frame compositing unit 1143a ( Step S22).

フレーム合成部1143aは、1〜N番目のフレームについての窓掛け処理部1142aからの入力についてフレーム合成を行ない、振動波形の振幅A(t)を出力する(ステップS23)。 The frame synthesizing unit 1143a synthesizes frames for the input from the window hanging processing unit 1142a for the 1st to Nth frames, and outputs the amplitude A (t) of the vibration waveform (step S23).

次に、図11のステップS5に示した補正した振動波形の生成処理の詳細を、図14に示すブロック図(ステップS31及びS32)に従って説明する。 Next, the details of the corrected vibration waveform generation process shown in step S5 of FIG. 11 will be described with reference to the block diagrams (steps S31 and S32) shown in FIG.

図14に示すように、第2振動生成部114bは、振幅振動変換部1141b及び波形出力部1142bとして機能する。第2振動生成部114bは、入力された信号A(t)を持ち、キャリア周波数を持つ正弦波を出力する。生成される波形は、振動が滑らかに繋がるように位相が制御されてよい。 As shown in FIG. 14, the second vibration generation unit 114b functions as the amplitude vibration conversion unit 1141b and the waveform output unit 1142b. The second vibration generation unit 114b has an input signal A (t) and outputs a sine wave having a carrier frequency. The phase of the generated waveform may be controlled so that the vibrations are smoothly connected.

振幅振動変換部1141bは、入力された振幅A(t)を振動に変換する(ステップS31)。 The amplitude-vibration conversion unit 1141b converts the input amplitude A (t) into vibration (step S31).

波形出力部1142bは、振幅がA(t)になるように、キャリア周波数をもつ正弦波S(t)を出力する(ステップS32)。 The waveform output unit 1142b outputs a sine wave S 2 (t) having a carrier frequency so that the amplitude becomes A (t) (step S32).

〔C〕効果
実施形態の一例における振動制御装置1,信号制御プログラム及び信号制御方法によれば、例えば、以下の作用効果を奏することができる。
[C] Effect According to the vibration control device 1, the signal control program, and the signal control method in the example of the embodiment, for example, the following effects can be obtained.

周波数除去制御部111は、所定周波数以下の周波数を有する第1の信号成分を信号から除去する。時間分割制御部112は、周波数除去制御部111によって除去された前記第1の信号成分以外の信号における第2の信号成分を所定時間毎に分割する。エネルギー制御部113は、時間分割制御部112によって分割された所定時間毎に、第2の信号成分のエネルギーを維持しながら第2の信号成分の波形を変換する。これにより、ヒトが知覚しやすい高周波帯域の振動を生成できる。また、高周波帯域の振動によって発生する聴覚ノイズの発生を抑止できる。 The frequency removal control unit 111 removes the first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency from the signal. The time division control unit 112 divides the second signal component in the signal other than the first signal component removed by the frequency removal control unit 111 at predetermined time intervals. The energy control unit 113 converts the waveform of the second signal component while maintaining the energy of the second signal component at predetermined time divided by the time division control unit 112. This makes it possible to generate vibrations in a high frequency band that are easily perceived by humans. In addition, it is possible to suppress the generation of auditory noise generated by vibration in the high frequency band.

所定周波数の下限値は、80Hzから125Hzまでの範囲内の周波数である。これにより、変換対象である高周波帯域の信号成分を効率的に抽出できる。 The lower limit of the predetermined frequency is a frequency in the range of 80 Hz to 125 Hz. As a result, the signal component in the high frequency band to be converted can be efficiently extracted.

信号出力部114は、エネルギー制御部113による波形の変換後の第2の信号成分に加えて、周波数除去制御部111によって除去された第1の信号成分を出力する。これにより、変換対象ではない低周波帯域の信号成分はそのままバイブレーション装置に出力することができる。 The signal output unit 114 outputs the first signal component removed by the frequency removal control unit 111 in addition to the second signal component after the waveform is converted by the energy control unit 113. As a result, the signal component in the low frequency band, which is not the conversion target, can be output to the vibration device as it is.

信号出力部114によって出力された第1の信号成分については、複数のバイブレーション装置のうちの低周波バイブレーション32によって振動が生成される。また、信号出力部114によって出力された第2の信号成分については、複数のバイブレーション装置のうちの高周波バイブレーション31によって振動が生成される。これにより、高周波帯域の振動と低周波帯域の振動とをヒトにリアルに体感させることができる。 For the first signal component output by the signal output unit 114, vibration is generated by the low frequency vibration 32 of the plurality of vibration devices. Further, with respect to the second signal component output by the signal output unit 114, vibration is generated by the high frequency vibration 31 of the plurality of vibration devices. This makes it possible for humans to experience the vibration in the high frequency band and the vibration in the low frequency band in a realistic manner.

〔D〕その他
開示の技術は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。各実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
[D] Other The disclosed techniques are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the spirit of each embodiment. Each configuration and each process of each embodiment can be selected as necessary, or may be appropriately combined.

図1に示した振動発生システム100では、高周波バイブレーション31と低周波バイブレーション32とを備えることとしたが、これに限定されるものではない。振動発生システム100に備えられるバイブレーションの数は、種々変更することができる。 The vibration generation system 100 shown in FIG. 1 is provided with high-frequency vibration 31 and low-frequency vibration 32, but is not limited thereto. The number of vibrations provided in the vibration generation system 100 can be varied.

図15は、図1に示した振動発生システム100において複数の振動装置310,320を用いる場合のDAC2の構成例を示すブロック図である。 FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of DAC2 when a plurality of vibration devices 310 and 320 are used in the vibration generation system 100 shown in FIG.

図15に示す例では、図1に示したDAC2は、高域ゲイン調整器21a,低域ゲイン調整器21b,高域用振動装置駆動回路22a及び低域用振動装置駆動回路22bとして機能する。また、図1に示した高周波バイブレーション31及び低周波バイブレーション32は、高域用振動装置310及び低域用振動装置320としてそれぞれ機能する。 In the example shown in FIG. 15, the DAC2 shown in FIG. 1 functions as a high-frequency gain adjuster 21a, a low-frequency gain adjuster 21b, a high-frequency vibration device drive circuit 22a, and a low-frequency vibration device drive circuit 22b. Further, the high frequency vibration 31 and the low frequency vibration 32 shown in FIG. 1 function as a high frequency vibration device 310 and a low frequency vibration device 320, respectively.

高域ゲイン調整器21aは、振動制御装置1から入力された第2振動波形S(t)を、高域用振動装置駆動回路22aを介して、高域用振動装置310に出力する。また、低域ゲイン調整器21bは、振動制御装置1から入力された第1振動波形S(t)を、低域用振動装置駆動回路22bを介して、低域用振動装置320に出力する。 High frequency gain adjuster 21a is a second vibration waveform S 2 input from the vibration control apparatus 1 (t), through the high-frequency vibration device driving circuit 22a, and outputs the high-frequency vibration device 310. The low frequency gain adjuster 21b is a first vibration waveform S 1 inputted from the vibration control apparatus 1 (t), through the low-frequency vibration device driving circuit 22b, outputs a low-frequency vibration device 320 ..

図16は、図1に示した振動発生システム100において単一の振動装置を用いる場合のDACの構成例を示すブロック図である。 FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of a DAC when a single vibration device is used in the vibration generation system 100 shown in FIG.

図15に示す例では、図1に示したDAC2は、高域ゲイン調整器21a,低域ゲイン調整器21b及び振動装置駆動回路22として機能する。また、図1に示した高周波バイブレーション31及び低周波バイブレーション32は、振動装置30として機能する。 In the example shown in FIG. 15, the DAC2 shown in FIG. 1 functions as a high-frequency gain adjuster 21a, a low-frequency gain adjuster 21b, and a vibration device drive circuit 22. Further, the high frequency vibration 31 and the low frequency vibration 32 shown in FIG. 1 function as the vibration device 30.

高域ゲイン調整器21a及び低域ゲイン調整器21bは、振動制御装置1から入力された第2振動波形S(t)及び第1振動波形S(t)をそれぞれ、共通の振動装置駆動回路22を介して、共通の振動装置30に出力する。 The high-frequency gain adjuster 21a and the low-frequency gain adjuster 21b drive the second vibration waveform S 2 (t) and the first vibration waveform S 1 (t) input from the vibration control device 1 into a common vibration device, respectively. It is output to the common vibration device 30 via the circuit 22.

100 :振動発生システム
1 :振動制御装置
11 :CPU
111 :周波数除去制御部
111a :信号除去部
111b :低域通過濾波器
111d :補正エネルギー算出部
112 :時間分割制御部
113 :エネルギー制御部
113a :基底信号分離制御部
113b :代表周波数算出部
113c :エネルギー補正パラメータ算出部
113d :補正エネルギー算出部
114 :信号出力部
114a :エネルギー振動変換部
114b :第2振動生成部
114c :第1振動生成部
1141a :エネルギー等価変換部
1142a :窓掛け処理部
1143a :フレーム合成部
1141b :振幅振動変換部
1142b :波形出力部
12 :メモリ
13 :記憶装置
2 :DAC
21a :高域ゲイン調整器
21b :低域ゲイン調整器
22 :振動装置駆動回路
22a :高域用振動装置駆動回路
22b :低域用振動装置駆動回路
30 :振動装置
31 :高周波バイブレーション
32 :低周波バイブレーション
310 :高域用振動装置
320 :低域用振動装置
100: Vibration generation system 1: Vibration control device 11: CPU
111: Frequency removal control unit 111a: Signal removal unit 111b: Low frequency pass filter 111d: Correction energy calculation unit 112: Time division control unit 113: Energy control unit 113a: Base signal separation control unit 113b: Representative frequency calculation unit 113c: Energy correction parameter calculation unit 113d: Correction energy calculation unit 114: Signal output unit 114a: Energy vibration conversion unit 114b: Second vibration generation unit 114c: First vibration generation unit 1141a: Energy equivalent conversion unit 1142a: Windowing processing unit 1143a: Frame synthesis unit 1141b: Amplitude vibration conversion unit 1142b: Waveform output unit 12: Memory 13: Storage device 2: DAC
21a: High frequency gain adjuster 21b: Low frequency gain regulator 22: Vibration device drive circuit 22a: High frequency vibration device drive circuit 22b: Low frequency vibration device drive circuit 30: Vibration device 31: High frequency vibration 32: Low frequency Vibration 310: High-frequency vibration device 320: Low-frequency vibration device

Claims (6)

バイブレーション装置による振動を信号によって制御する振動制御装置であって、
所定周波数以下の周波数を有する第1の信号成分を前記信号から除去する周波数除去制御部と、
前記周波数除去制御部によって除去された前記第1の信号成分以外の前記信号における第2の信号成分を所定時間毎に分割する時間分割制御部と、
前記時間分割制御部によって分割された前記所定時間毎に、前記第2の信号成分のエネルギーを維持しながら当該第2の信号成分の波形を変換するエネルギー制御部と、
を備える、振動制御装置。
It is a vibration control device that controls the vibration of the vibration device by a signal.
A frequency removal control unit that removes a first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency from the signal,
A time division control unit that divides a second signal component in the signal other than the first signal component removed by the frequency removal control unit at predetermined time intervals, and a time division control unit.
An energy control unit that converts the waveform of the second signal component while maintaining the energy of the second signal component at each predetermined time divided by the time division control unit.
A vibration control device.
前記所定周波数は、80Hzから400Hzまでの範囲内の周波数である、
請求項1に記載の振動制御装置。
The predetermined frequency is a frequency in the range of 80 Hz to 400 Hz.
The vibration control device according to claim 1.
前記エネルギー制御部による波形の変換後の前記第2の信号成分に加えて、前記周波数除去制御部によって除去された前記第1の信号成分を出力する信号出力部
を更に備える、請求項1又は2に記載の振動制御装置。
Claim 1 or 2 further includes a signal output unit that outputs the first signal component removed by the frequency removal control unit in addition to the second signal component after the waveform is converted by the energy control unit. The vibration control device according to.
前記信号出力部によって出力された前記第1の信号成分については、複数の前記バイブレーション装置のうちの第1のバイブレーション装置によって振動が生成され、
前記信号出力部によって出力された前記第2の信号成分については、前記複数のバイブレーション装置のうちの第2のバイブレーション装置によって振動が生成される、
請求項3に記載の振動制御装置。
With respect to the first signal component output by the signal output unit, vibration is generated by the first vibration device among the plurality of vibration devices.
With respect to the second signal component output by the signal output unit, vibration is generated by the second vibration device among the plurality of vibration devices.
The vibration control device according to claim 3.
バイブレーション装置による振動を信号によって制御するコンピュータに、
所定周波数以下の周波数を有する第1の信号成分を前記信号から除去し、
除去された前記第1の信号成分以外の前記信号における第2の信号成分を所定時間毎に分割し、
分割された前記所定時間毎に、前記第2の信号成分のエネルギーを維持しながら当該第2の信号成分の波形を変換する、
振動制御プログラム。
For computers that control vibrations caused by vibration devices using signals
The first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency is removed from the signal, and the signal is removed.
The second signal component in the signal other than the removed first signal component is divided at predetermined time intervals.
The waveform of the second signal component is converted while maintaining the energy of the second signal component at each of the divided predetermined times.
Vibration control program.
バイブレーション装置による振動を信号によって制御する振動制御方法であって、
所定周波数以下の周波数を有する第1の信号成分を前記信号から除去し、
除去された前記第1の信号成分以外の前記信号における第2の信号成分を所定時間毎に分割し、
分割された前記所定時間毎に、前記第2の信号成分のエネルギーを維持しながら当該第2の信号成分の波形を変換する、
振動制御方法。
It is a vibration control method that controls the vibration of the vibration device by a signal.
The first signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency is removed from the signal, and the signal is removed.
The second signal component in the signal other than the removed first signal component is divided at predetermined time intervals.
The waveform of the second signal component is converted while maintaining the energy of the second signal component at each of the divided predetermined times.
Vibration control method.
JP2019195595A 2019-10-28 2019-10-28 A computer-readable recording medium that records vibration control devices, vibration control programs, vibration control methods, and vibration control programs. Active JP7055406B2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019195595A JP7055406B2 (en) 2019-10-28 2019-10-28 A computer-readable recording medium that records vibration control devices, vibration control programs, vibration control methods, and vibration control programs.
PCT/JP2020/040520 WO2021085506A1 (en) 2019-10-28 2020-10-28 Vibration control device, vibration control program, and vibration control method
KR1020227007563A KR20220091459A (en) 2019-10-28 2020-10-28 Vibration control device, vibration control program and vibration control method
EP20882659.4A EP4052809A4 (en) 2019-10-28 2020-10-28 Vibration control device, vibration control program, and vibration control method
CN202080063178.4A CN114424146A (en) 2019-10-28 2020-10-28 Vibration control device, vibration control program, and vibration control method
TW109137466A TW202133950A (en) 2019-10-28 2020-10-28 Vibration controlling apparatus, program for controlling vibration, and method for controlling vibration
US17/690,983 US20220198891A1 (en) 2019-10-28 2022-03-09 Vibration control apparatus, vibration control program, and vibration control method
JP2022056519A JP7319608B2 (en) 2019-10-28 2022-03-30 Vibration Sensory Apparatus, Method, Vibration Sensory Apparatus Program, and Computer-Readable Recording Medium for Vibration Sensory Apparatus Program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019195595A JP7055406B2 (en) 2019-10-28 2019-10-28 A computer-readable recording medium that records vibration control devices, vibration control programs, vibration control methods, and vibration control programs.

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022056519A Division JP7319608B2 (en) 2019-10-28 2022-03-30 Vibration Sensory Apparatus, Method, Vibration Sensory Apparatus Program, and Computer-Readable Recording Medium for Vibration Sensory Apparatus Program

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021065872A true JP2021065872A (en) 2021-04-30
JP2021065872A5 JP2021065872A5 (en) 2021-08-26
JP7055406B2 JP7055406B2 (en) 2022-04-18

Family

ID=75638071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019195595A Active JP7055406B2 (en) 2019-10-28 2019-10-28 A computer-readable recording medium that records vibration control devices, vibration control programs, vibration control methods, and vibration control programs.

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7055406B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022254732A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 国立大学法人東北大学 Vibration distribution control device, vibration distribution control program, and vibration distribution control method
WO2023189193A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 ソニーグループ株式会社 Decoding device, decoding method, and decoding program

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004181304A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Alps Electric Co Ltd Vibration generator
JP2012020284A (en) * 2004-11-30 2012-02-02 Immersion Corp System and method for controlling resonant device for generating vibrotactile haptic effect

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004181304A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Alps Electric Co Ltd Vibration generator
JP2012020284A (en) * 2004-11-30 2012-02-02 Immersion Corp System and method for controlling resonant device for generating vibrotactile haptic effect

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022254732A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 国立大学法人東北大学 Vibration distribution control device, vibration distribution control program, and vibration distribution control method
WO2023189193A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 ソニーグループ株式会社 Decoding device, decoding method, and decoding program

Also Published As

Publication number Publication date
JP7055406B2 (en) 2022-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220198891A1 (en) Vibration control apparatus, vibration control program, and vibration control method
JP7055406B2 (en) A computer-readable recording medium that records vibration control devices, vibration control programs, vibration control methods, and vibration control programs.
WO2021035189A1 (en) Tactile audio enhancement
US9106993B2 (en) Sound processing apparatus
GB2565747A (en) Enhancing loudspeaker playback using a spatial extent processed audio signal
JP7319608B2 (en) Vibration Sensory Apparatus, Method, Vibration Sensory Apparatus Program, and Computer-Readable Recording Medium for Vibration Sensory Apparatus Program
US11532240B2 (en) Audio-only interference training for cognitive disorder screening and treatment
JP2022057633A (en) Vibration control device, vibration control program, and vibration control method
US9881633B2 (en) Audio signal processing device, audio signal processing method, and audio signal processing program
WO2022254733A1 (en) Tactile communication system, tactile communication device, tactile communication program, and tactile communication method
JP6409417B2 (en) Sound processor
EP3613043A1 (en) Ambience generation for spatial audio mixing featuring use of original and extended signal
US20240017166A1 (en) Systems and methods for generating real-time directional haptic output
WO2019009204A1 (en) Signal processing device, control method, program and storage medium
US20230147412A1 (en) Systems and methods for authoring immersive haptic experience using spectral centroid
WO2022254732A1 (en) Vibration distribution control device, vibration distribution control program, and vibration distribution control method
JP2011239036A (en) Audio signal converter, method, program, and recording medium
Tsai et al. Neural Network-Based Low-Frequency Perception Enhancement Used in Biomedical Hearing Applications
CN115136236A (en) Signal processing device, signal processing method, and program
JP2016050994A (en) Acoustic processing device
JP2014222281A (en) Acoustic processing device
WO2018193161A1 (en) Spatially extending in the elevation domain by spectral extension

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20191122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210709

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210709

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220330

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7055406

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150