KR102591807B1 - 촉감자극을 생성하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

촉감자극을 생성하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 촉감자극을 표시하는 방법은, 상기 촉감자극을 확인하는 과정과, 상기 촉감자극에 각각 대응되는 파형신호를 생성하는 과정과, 상기 파형신호의 주파수 및 개수를 기반으로, 상기 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절한 초음파 구동신호를 생성하는 과정과, 상기 초음파 구동신호에 대응되는 상기 촉감자극을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

촉감자극을 생성하는 방법 및 장치{METHOD FOR GENERATING A TOUCH FEELING STIMULUS AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 개시는 촉감자극을 생성하는 방법 및 장치에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 비 접촉식 촉감자극을 생성하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
촉감자극을 생성하는 장치는 물리적 전달 객체를 통해 촉감자극을 제공하므로, 장갑, 손목 밴드, 외골격 등과 같이 인체에 직접 접촉하는 형태의 장치로 구현되었다. 이러한 접촉식 촉감자극 생성 장치는 촉감자극을 제공하기 위한 작용점마다 기계적 연결을 위한 구조물과 구동기기 등을 요구하므로, 독립적인 촉감자극이 발생하는 작용점의 개수가 늘어남에 따라 장치 구조가 복잡해지고, 사용자의 동작이나 시야 등을 제한하는 문제를 야기하였다.
따라서, 접촉식 촉감자극 생성 장치의 문제를 해결하기 위해 구동기와 인체의 직접적인 접촉 없이 촉감자극을 전달할 수 있는 비 접촉식 촉감자극 생성 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 배경기술은 PCT 공개번호 WO 2016/013068(2016.01.28.)에 개시되어 있다.
비 접촉식 촉감자극 생성장치는 움직임을 방해하는 기계적 장치 없이 인체에서 촉감자극을 제공할 수 있는 장점이 있으나, 인체에 직접적으로 접촉하지 않은 환경에서 촉감자극을 전달하는 구조적인 특성으로 인해, 강한 자극을 생성하기 어렵고 특히 복수의 촉감자극 생성시 촉감자극의 세기가 급격히 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
본 개시는 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로써, 촉감자극의 세기를 유지하면서 복수의 촉감자극을 생성할 수 있는 비 접촉식 촉감자극 생성장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 다른 기술적 과제는 촉감자극의 출력을 제어하는 신호의 유휴구간을 최소화하고, 출력 효율을 높일 수 있는 비 접촉식 촉감자극 생성장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 또 다른 기술적 과제는 인체에서 정상으로 인지하는 촉감자극을 유지하면서, 촉감자극의 출력을 제어하는 신호를 효율적으로 변조할 수 있는 비 접촉식 촉감자극 생성장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따르면 촉감자극을 표시하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은 상기 촉감자극을 확인하는 과정과, 상기 촉감자극에 각각 대응되는 파형신호를 생성하는 과정과, 상기 파형신호의 주파수 및 개수를 기반으로, 상기 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절한 초음파 구동신호를 생성하는 과정과, 상기 초음파 구동신호에 대응되는 상기 촉감자극을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따르면 촉감자극을 표시하는 장치가 제공될 수 있다. 상기 장치는 상기 촉감자극을 확인하는 촉감자극 확인부, 상기 촉감자극에 각각 대응되는 파형신호를 생성하고, 상기 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절한 초음파 구동신호를 생성하는 초음파 구동신호 생성부와, 상기 초음파 구동신호에 대응되는 상기 촉감자극을 생성하는 촉감자극 생성부를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따르면 촉감자극을 표시하는 동작을 수행하기 위해 실행가능한 명령들(executable instructions)을 가지는 소프트웨어 또는 컴퓨터-판독가능한 매체(computer-readable medium)가 제공될 수 있다. 상기 실행가능한 명령들은, 상기 촉감자극을 확인하는 동작과, 상기 촉감자극에 각각 대응되는 파형신호를 생성하는 동작과, 상기 파형신호의 주파수 및 개수를 기반으로, 상기 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절한 초음파 구동신호를 생성하는 동작과, 상기 초음파 구동신호에 대응되는 상기 촉감자극을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 촉감자극의 세기를 유지하면서 복수의 촉감자극을 생성할 수 있는 비 접촉식 촉감자극 생성장치 및 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 촉감자극의 출력을 제어하는 신호의 유휴구간을 최소화하고, 출력 효율을 높일 수 있는 비 접촉식 촉감자극 생성장치 및 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 인체에서 정상으로 인지하는 촉감자극을 유지하면서, 촉감자극의 출력을 제어하는 신호를 효율적으로 변조할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부에 의해 처리되는 파형신호의 일 예시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부에 의해 처리되는 파형신호의 다른 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시 예에서의 제1 구성요소는 다른 실시 예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시 예에서의 제2 구성요소를 다른 실시 예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의할 수 있다.
촉감자극은 인체가 사물을 접촉하면서 인지할 수 있는 마찰 특성(friction), 표면강도 특성(stiffness), 점탄성 특성(visco-elasticity), 자극을 받아들였을 때의 감성을 나타내는 정보나, 종합적인 재질감(texture) 등에 대한 자극을 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들에 대해서 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 장치(100)는 촉감자극 확인부(110), 초음파 구동신호 생성부(120), 및 촉감자극 생성부(130)를 포함할 수 있다.
촉감자극 확인부(110)는 촉감자극의 속성을 확인할 수 있다. 촉감자극의 속성은 위치(position), 영역(area), 지속시간(duration) 등과 같이 촉감자극을 직접적으로 제어할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 촉감자극의 속성은 촉감속성의 마찰 특성(friction), 표면강도 특성(stiffness), 점탄성 특성(visco-elasticity) 등과 같은 물리적 수식의 연산을 거쳐 표현할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 더 나아가, 촉감자극의 속성은 거칠기, 날카로움 등 사람이 촉각으로 자극을 받아들였을 때의 감성을 나타내는 정보나, 종합적인 재질감(texture)을 표현하는 정보를 수치화한 정보를 포함할 수 있다.
초음파 구동신호 생성부(120)는 촉감자극의 속성에 대응되는 촉감자극을 출력하기 위한 물리적 매체를 출력하기 위한 전기적 신호를 생성할 수 있다.
초음파 구동신호 생성부(120)는 촉감자극의 속성을 표현할 수 있는 요소(진동 주파수(frequency), 진폭(amplitude) 등)를 매칭한 정보를 미리 설정하여 저장할 수 있다. 이에 따라, 초음파 구동신호 생성부(120)는 미리 저장된 정보를 참조하여, 촉감자극 확인부(110)에서 확인되는 촉감자극의 속성에 대응되는 초음파 구동신호를 생성할 수 있다. 초음파 구동신호 생성부(120)는 촉감자극에 대응되는 복수의 파형신호를 생성할 수 있다. 초음파 구동신호 생성부(120)는 주파수(f)와 진폭(A_s)을 갖는 복수개의 정형파형의 파형신호를 구형파형의 파형신호로 변조하여 출력하는데, 동일한 시점에 임의의 위치, 즉 초점에 대한 구형파형의 파형신호를 출력하는 것이 용이하지 않다. 이를 고려하여, 초음파 구동신호 생성부(120)는 복수개의 구형파형의 파형신호를 생성하고, 복수개의 파형신호의 위상을 제어하고, 출력신호를 스케줄링하여 초음파 구동신호를 생성할 수 있다.
복수의 파형신호는 촉감자극에 대응하여 그 주파수(f)가 결정될 수 있다. 그리고, 복수의 파형신호의 듀티 사이클은 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 기초하여 설정될 수 있다. 예컨대, 파형신호의 듀티 사이클의 활성화 구간은 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 반비례하는 값으로 설정될 수 있다.
초음파 구동신호 생성부(120)는 복수의 파형신호를 출력시, 각 파형신호의 활성화 구간이 중복되지 않도록 파형신호의 위상을 제어하고, 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다. 그리고, 초음파 구동신호 생성부(120)는 이와 같이 파형신호의 위상과 출력 타이밍을 조절하여 초음파 구동신호를 생성할 수 있다.
나아가, 촉감자극의 속성에 따라 파형신호의 주파수가 다양하게 설정될 수 있다. 따라서, 초음파 구동신호 생성부(120)는 파형신호의 활성화 구간을 가장 큰 값의 주파수(f_max)를 갖는 파형신호를 기준으로 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 파형신호의 활성화 구간은 파형신호들 중 가장 큰 값의 주파수(f_max)와 파형신호의 개수(n)의 반비례하는 값(1/(n*f_max))으로 설정될 수 있다.
또한, 파형신호의 주파수가 다양하게 설정될 수 있으므로, 초음파 구동신호 생성부(120)는 가장 큰 값의 주파수(f_max)를 갖는 파형신호를 기준으로 위상 제어 및 출력 타이밍 조절 동작을 처리할 수 있다.
나아가, 촉감자극의 속성에 따라 파형신호의 주파수가 다양하게 설정될 수 있다. 이 경우, 파형신호의 위상이 제어되더라도, 복수의 파형신호의 활성화 구간이 중복되는 구간이 발생될 수 있다. 따라서, 초음파 구동신호 생성부(120)는 주파수 변화율을 고려하여 출력 타이밍 조절 동작을 처리할 수 있다. 초음파 구동신호 생성부(120)는 활성화 구간이 중복되는 파형 신호에 대해서, 중복되는 구간이 발생되지 않도록 활성화 구간을 지연 또는 선행되도록 복수의 파형신호의 주파수를 임시적으로 조절할 수 있다. 초음파 구동신호 생성부(120)는 임시적으로 조절된 파형신호의 주파수와, 원 주파수의 차이값을 확인하고, 원 주파수를 기준으로 상기 차이값에 대한 주파수 변화율을 산출할 수 있다. 초음파 구동신호 생성부(120)는 이와 같이 산출된 주파수 변화율을 고려하여 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다. 이때, 초음파 구동신호 생성부(120)는 산출된 주파수 변화율이 최소가 될 수 있도록 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절하는 것이 바람직하다. 나아가, 인체는 20% 이상의 주파수 차이만을 인지할 수 있음을 고려하여, 초음파 구동신호 생성부(120)는 산출된 주파수 변화율이 20% 미만으로 설정될 수 있도록 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.
한편, 촉감자극 생성부(130)는 초음파 구동신호를 초음파로 변환하여 출력하는데, 구체적으로 초음파 구동신호로 압전소자에 대한 수축과 신장을 반복시켜 초음파로 변환하여 출력할 수 있다. 촉감자극 생성부(130)에서 출력되는 초음파는 사용자의 인체로 방사되어, 음압(Sound Pressure)에 의해 비 접촉식으로 촉감을 전달할 수 있다.
전술한 바와 같이, 초음파 구동신호 생성부(120)가 파형신호의 출력 타이밍을 조절하여 초음파 구동신호를 생성함으로써, 촉감자극의 출력을 제어하는 신호의 유휴구간을 최소화하고, 출력 효율을 높일 수 있다. 또한, 초음파 구동신호 생성부(120)가 주파수 변화율에 기초하여 초음파 구동신호를 생성함으로써, 인체에서 정상으로 인지하는 촉감자극을 유지하면서, 복수의 파형신호를 효율적으로 변조할 수 있다.
나아가, 전술한 본 개시의 촉감자극 생성 장치에 따라, 복수의 촉감자극을 출력 세기의 저하 없이 안정적으로 생성할 수 있다.
이하, 촉감자극 생성 장치에 구비되는 초음파 구동신호 생성부의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 초음파 구동신호 생성부(120)는 파형신호 생성부(121), 위상제어부(123), 및 신호 스케줄링부(125)를 포함할 수 있다.
파형신호 생성부(121)는 촉감자극의 속성을 표현할 수 있는 요소(진동 주파수(frequency), 진폭(amplitude) 등)를 고려한 파형신호를 생성할 수 있다. 파형신호는 출력할 촉감자극의 수에 대응하는 개수로 생성될 수 있다. 촉감자극을 생성하기 위해서는 정형파형을 기본으로 한 파형신호를 생성할 수 있다. 각 촉각자극의 진폭 발생 시점이 물리적으로 변화하더라도 인체는 촉각자극에서 발생하는 위상의 차이는 거의 느낄 수 없으므로 진동의 인지적인 측면에서는 거의 영향을 미치지 않는다. 한편, 구형파는 주파수의 3배, 5배 등 홀수배 주파수 성분을 가지는데 변조 주파수가 100㎐ 이상인 경우 3배 이상 주파수에서의 진동 인지 역치가 높아 민감도가 떨어지므로 매우 큰 진폭이 아닌 경우 본래의 주파수 성분만을 가지는 정현파와의 차이를 인지하기 어렵다. 이를 고려하여, 파형신호 생성부(121)는 정형파형을 펄스 부호 변조(PCM; Pulse Code Modulation)한, 구형파형의 파형신호를 생성할 수 있다. 이와 같이, 파형신호 생성부(121)가 구형파형의 파형신호를 생성함으로써, 파형신호 생성부(121)의 복잡도를 줄일 수 있다.
파형신호 생성부(121)는 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 기초하여 파형신호의 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정할 수 있다. 예컨대, 파형신호의 듀티 사이클의 활성화 구간은 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 반비례하는 값(1/(n*f))으로 설정될 수 있다. 그리고, 파형신호(구형파 신호)의 진폭(A_r)은 정형파형의 진폭(A_s)과 파형신호의 개수(n)를 고려하여 설정될 수 있다. 파형신호(구형파 신호)의 진폭(A_r)은 정형파형의 진폭(A_s), 파형신호의 개수(n), 및 미리 정해진 수(예, 1/2)를 곱셈 연산한 값으로 설정될 수 있다. 이러한 동작을 통해, 파형신호 생성부(121)는 유휴 시간을 최소화하여 전체 출력 효율을 극대화할 수 있는 파형신호의 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정할 수 있다.
나아가, 복수의 파형신호는 서로 다른 주파수를 구비할 수 있다. 따라서, 파형신호 생성부(121)는 복수의 파형신호의 주파수 크기를 고려하여 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정하는 것이 바람직하다. 파형신호 생성부(121)는 복수의 파형신호의 주파수 크기를 비교하는 동작을 처리할 수 있으며, 가장 큰 주파수(f_max)를 갖는 파형신호를 기준으로 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정할 수 있다.
파형신호 생성부(121)는 파형신호의 듀티 사이클의 활성화 구간을 파형신호의 개수(n) 및 가장 큰 주파수(f_max)에 반비례하는 값(1/(n*f_max))으로 설정할 수 있다.
위상제어부(123)는 복수의 파형신호의 활성화 구간이 순차적으로 분배될 수 있도록 복수의 파형신호의 위상을 설정할 수 있다. 파형신호 생성부(121)에 의해 생성된 복수의 파형신호의 활성화 구간은 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 반비례하는 값(1/(n*f))으로 설정될 수 있으므로, 위상제어부(123)는 파형신호의 주기(1/f)를 활성화 구간 타이밍을 기준으로 분배할 수 있다. 즉, 위상제어부(123)는 복수의 파형신호가 순차적으로 출력될 수 있도록, 복수의 파형신호의 출력 위상을 설정할 수 있다.
나아가, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비할 수 있는데, 복수의 파형신호에 대한 주파수는 파형신호 생성부(121)에 의해 확인될 수 있다. 따라서, 위상제어부(123)는 파형신호 생성부(121)로부터 복수의 파형신호에 대한 주파수 정보를 수신하고, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비하는 경우, 위상제어부(123)는 파형신호의 개수(n) 및 가장 큰 주파수(f_max)에 반비례하는 값(1/(n*f_max))으로 설정된 파형신호의 활성화 구간을 기준으로 복수의 파형신호의 출력 위상을 설정할 수 있다.
신호 스케줄링부(125)는 유휴 구간을 최소화하여 전체 출력 효율을 극대화할 수 있도록, 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 제어할 수 있다. 복수의 파형신호의 주파수가 모두 동일할 경우, 위상이 제어된 복수의 파형신호는 유휴 구간이 존재하지 않는다. 따라서, 신호 스케줄링부(125)는 파형신호 생성부(121)로부터 복수의 파형신호의 주파수 정보를 수신하고, 복수의 파형신호의 주파수가 모두 동일할 경우, 위상이 제어된 복수의 파형신호를 그대로 출력할 수 있다.
반면, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비할 경우, 신호 스케줄링부(125)는 유휴 구간을 최소화되도록, 위상이 제어된 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절하여 출력할 수 있다. 예컨대, 신호 스케줄링부(125)는 위상이 제어된 복수의 파형신호에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 특히 최대 주파수 변화율을 기준으로 위상이 제어된 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.
소정의 시점(t)에서의 주파수 변화율은 하기의 수학식 1의 연산을 통해 확인할 수 있다.
여기서, fi는 i 번째 파형신호의 주파수이고, fi(t)는 i번째 파형신호(fi)에 대한 소정의 시점(t)에서의 주파수를 나타냄.
신호 스케줄링부(125)는 전술한 방식으로 주파수 변화율을 산출할 수 있으며, 산출된 주파수 변화율 중 최대값을 갖는 파형신호를 고려하여 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절함으로써, 유휴 구간을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 복수의 파형신호의 주파수(f1, f2, f3)가 각각 f1=200㎐, f2=150㎐, f3=125㎐로 설정될 경우, 파형신호의 개수(n)는 3개이고, 가장 큰값의 주파수(f_max)는 200㎐이다. 이에 따라, 파형신호 생성부(121)는 각 파형신호의 활성화 구간을 1.67㎳로 설정할 수 있으며, 각 파형신호의 주기는 각각 5㎳, 6.67㎳, 8㎳이다. 첫 주기에 각 파형신호가 순차적으로 구동되는 경우, 2번째 주기에서 제1파형신호와 제2파형신호는 각각 5㎳, 6.67㎳의 간격으로 원래 주파수에 맞게 구동되며, 제3파형신호의 두번째 주기 활성화 구간은 제1파형신호의 3번째 주기의 활성화 구간과 일부 겹침이 발생될 수 있다. 따라서, 제3파형신호의 두번째 활성화 구간은 125㎐에 해당되는 8㎳보다 약간 느려진 8.33㎳의 간격을 가지므로, 제3파형신호를 순간적으로 120㎐로 주파수를 변조하여, 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 또한, 제1파형신호의 4번째 주기와, 제2파형신호의 3번째 주기는 원래 주파수의 활성화 구간이 서로 겹쳐질 수 있다. 제1파형신호의 구동을 지연시키는 경우 순간적인 주기는 6.67㎳가 되므로 주파수는 150㎐가 된다. 따라서, 제1파형신호의 4번째 주기에서 제1파형신호의 구동을 지연시킬 경우 주파수 변화율은 25%로 산출될 수 있다. 그리고, 제2파형신호의 3번째 주기가 지연시키는 경우 순간적인 주기는 8.33㎳가 되므로, 주파수는 120㎐로 산출된다. 이 경우, 주파수 변화율은 20%로 산출될 수 있다. 이와 같이 산출된 주파수 변화율에 기초하여, 신호 스케줄링부(125)는 주파수 변화율이 상대적으로 더 작은 제2파형신호를 3번째 주기 구간에서는 순간적인 주파수를 120㎐로 변조하여 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다.
다른 예로서, 신호 스케줄링부(125)는 주파수 변화율에 대한 미리 정해진 임계값(예, 20%)을 설정하고, 미리 정해진 임계값 미만의 주파수 변화율을 갖는 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 예컨대, 활성화 구간이 서로 겹치는 파형신호를 각각 지연(또는 선행)에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 미리 정해진 임계값 미만의 주파수 변화율을 갖는 파형신호를 지연(또는 선행)시킴으로써, 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.
또 다른 예로서, 신호 스케줄링부(125)는 파형신호의 지연 또는 선행에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 상대적으로 낮은 주파수 변화율을 갖도록 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수도 있다. 예컨대, 신호 스케줄링부(125)는 활성화 구간이 서로 겹치는 파형신호에 대해서, 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는 파형신호를 기준으로 하여 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 즉, 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간을 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간보다 지연시키고 이에 대한 주파수 변화율(이하, '지연 주파수 변화율'이라 함.)을 확인할 수 있다. 그리고, 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간을 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간보다 선행시키고 이에 대한 주파수 변화율(이하, '선행 주파수 변화율'이라 함.)을 확인할 수 있다. 다음으로, 신호 스케줄링부(125)는 지연 주파수 변화율과 선행 주파수 변화율을 비교하여 상대적으로 낮은 값을 갖는 주파수 변화율을 기준으로 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부에 의해 처리되는 파형신호의 일 예시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부에 의해 처리되는 파형신호의 다른 예시도이다. 이하, 도 3a, 도 3b, 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 구동신호 생성부의 동작을 설명한다.
도 3a를 참조하면, 파형신호 생성부(121)는 촉감자극의 속성을 표현할 수 있는 요소(진동 주파수(frequency), 진폭(amplitude) 등)를 고려하여, 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31, 32, 33)를 생성할 수 있다. 파형신호 생성부(121)는 촉감자극의 속성을 표현할 수 있는 요소(진동 주파수(frequency), 진폭(amplitude) 등)를 확인하고, 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31, 32, 33)의 주파수가 모두 200㎐로 동일하게 설정됨을 확인하고, 해당 주파수의 정형파형을 펄스 부호 변조(PCM; Pulse Code Modulation)한 구형파형의 파형신호를 생성할 수 있다. 파형신호 생성부(121)는 파형신호의 개수(n=3) 및 주파수(f=200㎐)에 기초하여, 파형신호의 활성화 구간은 1.67㎳로 설정할 수 있고, 파형신호(구형파 신호)의 진폭(A_r)은 정형파형의 진폭(A_s), 파형신호의 개수(n), 및 미리 정해진 수(예, 1/2)를 곱셈 연산한 값으로 설정할 수 있다.
다음으로, 위상제어부(123)는 복수의 파형신호의 활성화 구간이 순차적으로 분배될 수 있도록 복수의 파형신호의 위상을 설정할 수 있다(도 3b 참조). 파형신호 생성부(121)에 의해 생성된 복수의 파형신호의 활성화 구간이 1.67㎳로 설정됨에 따라, 위상제어부(123)는 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31, 32, 33)가 1.67㎳ 단위시간마다 출력될 수 있도록 제어하여, 위상 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31', 32', 33')를 구성할 수 있다.
신호 스케줄링부(125)는 파형신호 생성부(121)로부터 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31, 32, 33)의 주파수가 모두 200㎐로 동일하게 설정되는 것을 확인하고, 위상 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31', 32', 33')에 대한 별도의 스케줄링을 처리하지 않는다. 그리고, 신호 스케줄링부(125)는 위상 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(31', 32', 33')를 각각 제1, 제2, 및 제3초음파 구동신호로서 출력할 수 있다.
한편, 다른 예를 도시하는 도 4a를 참조하면, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비할 수 있다. 촉감자극 확인부(110)로부터 제공되는 정보(촉감자극의 속성을 표현할 수 있는 요소(진동 주파수(frequency), 진폭(amplitude) 등))를 통해, 파형신호 생성부(121)는 복수의 파형신호의 주파수를 확인할 수 있으며, 복수의 파형신호에 대한 주파수를 비교함으로써, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비하는지를 확인할 수 있다. 복수의 파형신호, 예를 들어, 파형신호 생성부(121)는 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43)는 각각 200㎐, 150㎐, 125㎐의 주파수를 구비하는 것을 확인할 수 있다. 파형신호 생성부(121)는 해당 주파수의 정형파형을 펄스 부호 변조(PCM; Pulse Code Modulation)한 구형파형의 파형신호를 생성할 수 있다. 파형신호 생성부(121)는 파형신호의 개수(n=3) 및 주파수(f1=200㎐, f2=150㎐, f3=125㎐)에 기초하여, 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43) 중, 가장 큰 값의 주파수(f_max=200㎐)를 기준으로 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43)의 활성화 구간을 1.67㎳로 설정할 수 있다. 그리고, 파형신호 생성부(121)는 파형신호(구형파 신호)의 진폭(A_r)은 각각의 정형파형의 진폭(A_s), 파형신호의 개수(n), 및 미리 정해진 수(예, 1/2)를 곱셈 연산한 값으로 설정할 수 있다.
다음으로, 위상제어부(123)는 복수의 파형신호의 활성화 구간이 순차적으로 분배될 수 있도록 복수의 파형신호의 위상을 설정할 수 있다(도 4b 참조). 파형신호 생성부(121)에 의해 생성된 복수의 파형신호의 활성화 구간이 1.67㎳로 설정됨에 따라, 위상제어부(123)는 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43)가 1.67㎳ 단위시간마다 출력될 수 있도록, 위상 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41', 42', 43')를 구성할 수 있다.
신호 스케줄링부(125)는 파형신호 생성부(121)로부터 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43)의 주파수(f1=200㎐, f2=150㎐, f3=125㎐)에 대한 정보를 제공받고, 위상 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41', 42', 43')에 대한 스케줄링을 처리할 수 있다. 예컨대, 신호 스케줄링부(125)는 위상이 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41', 42', 43')에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 주파수 변화율, 특히 최대 주파수 변화율을 기준으로 위상이 제어된 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다. 소정의 시점(t)에서의 주파수 변화율은 전술한 수학식 1의 연산을 통해 확인할 수 있다.
신호 스케줄링부(125)는 전술한 방식으로 주파수 변화율을 산출할 수 있으며, 산출된 주파수 변화율 중 최대값을 갖는 주파수 변화율을 기준으로 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43)의 출력 타이밍을 조절함으로써, 유휴 구간을 최소화할 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41, 42, 43)의 주파수(f1=200㎐, f2=150㎐, f3=125㎐)에 따라, 각 파형신호(41, 42, 43)의 활성화 구간은 1.67㎳이며, 각 파형신호(41, 42, 43)의 주기는 각각 5㎳, 6.67㎳, 8㎳이다. 이를 고려하여, 각 파형신호(41, 42, 43)는 위상이 제어될 수 있으며, 신호 스케줄링부(125)는 위상 제어된 제1, 제2, 및 제3 파형신호(41', 42', 43')의 출력 타이밍을 조절할 수 있다. 즉, 첫 주기에 각 파형신호(41', 42', 43')가 순차적으로 구동되는 경우, 2번째 주기에서 제1 및 제2파형신호(41', 42')는 각각 5㎳, 6.67㎳의 간격으로 원래 주파수에 맞게 구동되며, 제3파형신호의 두번째 활성화 구간(432)은 제1파형신호(41')의 세번째 주기의 활성화 구간(413)과 일부 겹침이 발생될 수 있다. 따라서, 신호 스케줄링부(125)는 제3파형신호(43')의 활성화 구간(432')을 125㎐에 해당되는 8㎳보다 약간 느려진 8.33㎳에서 시작될 수 있도록, 제3파형신호(43')의 주파수를 순간적으로 120㎐로 변조하여, 제3파형신호(43')의 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 또한, 제1파형신호(41')의 4번째 주기(414)와, 제2파형신호(42')의 3번째 주기의 활성화 구간(423)는 원래 주파수에서는 활성화 구간이 서로 겹쳐질 수 있다. 제1파형신호(41')의 구동을 지연시키는 경우, 제1파형신호(41')의 순간적인 주기는 6.67㎳이므로, 주파수는 150㎐로 변조될 수 있으며, 주파수 변화율은 25%로 산출될 수 있다. 제2파형신호(42')를 지연시키는 경우, 제2파형신호(42')의 주기는 8.33㎳이므로, 주파수는 120㎐로 변조될 수 있다. 이 경우 주파수 변화율은 20%로 산출될 수 있다. 따라서, 신호 스케줄링부(125)는 주파수 변화율이 상대적으로 더 작은 제2파형신호(42')의 세번째 활성화 구간(423')에서는 순간적인 주파수를 120㎐로 변조하여 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다.
다른 예로서, 신호 스케줄링부(125)는 주파수 변화율에 대한 미리 정해진 임계값(예, 20%)을 설정하고, 미리 정해진 임계값 미만의 주파수 변화율을 갖는 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 예컨대, 신호 스케줄링부(125)는 활성화 구간이 서로 겹치는 파형신호에 대해서, 각 파형신호의 활성화 구간의 지연(또는 선행)에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 미리 정해진 임계값 미만의 주파수 변화율을 갖는 파형신호의 활성화 구간을 조절함으로써, 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 또 다른 예로서, 신호 스케줄링부(125)는 활성화 구간이 서로 겹치는 파형신호에 대해서, 각 파형신호의 활성화 구간의 지연(또는 선행)에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 상대적으로 낮은 주파수 변화율을 갖는 파형신호의 활성화 구간을 조절함으로써, 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 방법은 본 개시의 일 실시예에 따른 본 개시의 일 실시예에 따른 촉감자극 생성 장치에 의해 수행될 수 있다.
우선, S501단계에서, 촉감자극 생성 장치는 촉감자극의 속성을 확인할 수 있다. 예컨대, 촉감자극의 속성은 위치(position), 영역(area), 지속시간(duration) 등과 같이 촉감자극을 직접적으로 제어할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 촉감자극의 속성은 촉감속성의 마찰 특성(friction), 표면강도 특성(stiffness), 점탄성 특성(visco-elasticity) 등과 같은 물리적 수식의 연산을 거쳐 표현할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 더 나아가, 촉감자극의 속성은 거칠기, 날카로움 등 사람이 촉각으로 자극을 받아들였을 때의 감성을 나타내는 정보나, 종합적인 재질감(texture)을 표현하는 정보를 수치화한 정보를 포함할 수 있다.
다음으로, S502단계에서, 촉감자극 생성 장치는 촉감자극의 속성에 대응되는 촉감자극을 출력하기 위한 초음파 구동 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 촉감자극 생성 장치는 촉감자극의 속성을 표현할 수 있는 요소(진동 주파수(frequency), 진폭(amplitude) 등)를 매칭한 정보를 참조하여, 상기 촉감자극의 속성에 대응되는 초음파 구동신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 촉감자극 생성 장치는 촉감자극에 대응되는 복수의 파형신호를 생성할 수 있는데, 복수의 파형신호는 소정의 주파수(f)와 진폭(A_s)을 갖는 복수개의 정형파형의 신호를 기본으로 한 파형신호를 생성할 수 있다. 각 촉각자극의 진폭 발생 시점이 물리적으로 변화하더라도 인체는 촉각자극에서 발생하는 위상의 차이는 거의 느낄 수 없으므로 진동의 인지적인 측면에서는 거의 영향을 미치지 않는다. 그리고, 구형파는 주파수의 3배, 5배 등 홀수배 주파수 성분을 가지는데 변조 주파수가 100㎐ 이상인 경우 3배 이상 주파수에서의 진동 인지 역치가 높아 민감도가 떨어지므로 매우 큰 진폭이 아닌 경우 본래의 주파수 성분만을 가지는 정현파와의 차이를 인지하기 어렵다. 이를 고려하여, 촉감자극 생성 장치는 정형파형을 펄스 부호 변조(PCM; Pulse Code Modulation)한, 구형파형의 파형신호를 생성할 수 있다. 이와 같이, 촉감자극 생성 장치가 구형파형의 파형신호를 생성함으로써, 촉감자극 생성 방법에 의해 생성되는 복수의 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 보다 간단한 구조로 제어할 수 있다.
촉감자극 생성 장치는 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 기초하여 파형신호의 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정할 수 있다. 파형신호의 듀티 사이클의 활성화 구간은 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 반비례하는 값(1/(n*f))으로 설정될 수 있다. 그리고, 파형신호(구형파 신호)의 진폭(A_r)은 정형파형의 진폭(A_s)과 파형신호의 개수(n)를 고려하여 설정될 수 있다. 파형신호(구형파 신호)의 진폭(A_r)은 정형파형의 진폭(A_s), 파형신호의 개수(n), 및 미리 정해진 수(예, 1/2)를 곱셈 연산한 값으로 설정될 수 있다. 이러한 동작을 통해, 촉감자극 생성 방법은 유휴 시간을 최소화하여 전체 출력 효율을 극대화할 수 있는 파형신호의 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정할 수 있다.
나아가, 복수의 파형신호는 서로 다른 주파수를 구비할 수 있다. 따라서, 촉감자극 생성 방법은 복수의 파형신호의 주파수 크기를 고려하여 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정하는 것이 바람직하다. 촉감자극 생성 장치는 복수의 파형신호의 주파수 크기를 비교하는 동작을 처리할 수 있으며, 가장 큰 주파수(f_max)를 갖는 파형신호를 기준으로 진폭(A_r)과 듀티 사이클을 설정할 수 있다.
촉감자극 생성 장치는 파형신호의 듀티 사이클의 활성화 구간을 파형신호의 개수(n) 및 가장 큰 주파수(f_max)에 반비례하는 값(1/(n*f_max))으로 설정할 수 있다.
촉감자극 생성 장치는 복수의 파형신호의 활성화 구간이 순차적으로 분배될 수 있도록 복수의 파형신호의 위상을 설정할 수 있다. 복수의 파형신호의 활성화 구간은 파형신호의 개수(n) 및 주파수(f)에 반비례하는 값(1/(n*f))으로 설정될 수 있으므로, 촉감자극 생성 장치는 파형신호의 주기(1/f)를 활성화 구간 타이밍을 기준으로 분배하여, 복수의 파형신호가 순차적으로 출력될 수 있도록, 복수의 파형신호의 출력 위상을 설정할 수 있다.
나아가, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비할 수 있으므로, 촉감자극 생성 장치는 복수의 파형신호에 대한 주파수 정보를 비교하여, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비하는 지를 확인할 수 있다. 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비하는 경우, 촉감자극 표시 장치는 파형신호의 개수(n) 및 가장 큰 주파수(f_max)에 반비례하는 값(1/(n*f_max))으로 설정된 파형신호의 활성화 구간을 기준으로 복수의 파형신호의 출력 위상을 설정할 수 있다.
그리고, 촉감자극 생성 장치는 유휴 구간을 최소화하여 전체 출력 효율을 극대화할 수 있도록, 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 제어할 수 있다. 복수의 파형신호의 주파수가 모두 동일할 경우, 위상이 제어된 복수의 파형신호는 유휴 구간이 존재하지 않는다. 따라서, 촉감자극 생성 장치는 복수의 파형신호의 주파수 정보를 비교하고, 복수의 파형신호의 주파수가 모두 동일할 경우, 위상이 제어된 복수의 파형신호를 그대로 출력할 수 있다.
반면, 복수의 파형신호가 서로 다른 주파수를 구비할 경우, 촉감자극 생성 장치는 위상이 제어된 복수의 파형신호에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 특히 최대 주파수 변화율을 기준으로 위상이 제어된 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다. 소정의 시점(t)에서의 주파수 변화율은 전술한 수학식 1의 연산을 통해 확인할 수 있다. 촉감자극 생성 장치는 산출된 주파수 변화율 중 최대값을 갖는 파형신호를 고려하여 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 조절함으로써, 유휴 구간을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 복수의 파형신호의 주파수(f1, f2, f3)가 각각 f1=200㎐, f2=150㎐, f3=125㎐로 설정될 경우, 파형신호의 개수(n)는 3개이고, 가장 큰값의 주파수(f_max)는 200㎐이다. 이에 따라, 촉감자극 생성 장치는 각 파형신호의 활성화 구간을 1.67㎳로 설정할 수 있으며, 각 파형신호의 주기는 각각 5㎳, 6.67㎳, 8㎳이다. 첫 주기에 각 파형신호가 순차적으로 구동되는 경우, 2번째 주기에서 제1파형신호와 제2파형신호는 각각 5㎳, 6.67㎳의 간격으로 원래 주파수에 맞게 구동되며, 제3파형신호의 두번째 주기 활성화 구간은 제1파형신호의 3번째 주기의 활성화 구간과 일부 겹침이 발생될 수 있다. 따라서, 제3파형신호의 두번째 활성화 구간은 125㎐에 해당되는 8㎳보다 약간 느려진 8.33㎳의 간격을 가지므로, 제3파형신호를 순간적으로 120㎐로 주파수를 변조하여, 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 또한, 제1파형신호의 4번째 주기와, 제2파형신호의 3번째 주기는 원래 주파수의 활성화 구간이 서로 겹쳐질 수 있다. 제1파형신호의 구동을 지연시키는 경우 순간적인 주기는 6.67㎳가 되므로 주파수는 150㎐가 된다. 따라서, 제1파형신호의 4번째 주기에서 제1파형신호의 구동을 지연시킬 경우 주파수 변화율은 25%로 산출될 수 있다. 그리고, 제2파형신호의 3번째 주기가 지연시키는 경우 순간적인 주기는 8.33㎳가 되므로, 주파수는 120㎐로 산출된다. 이 경우, 주파수 변화율은 20%로 산출될 수 있다. 이와 같이 산출된 주파수 변화율에 기초하여, 촉감자극 생성 장치는 주파수 변화율이 상대적으로 더 작은 제2파형신호를 3번째 주기 구간에서는 순간적인 주파수를 120㎐로 변조하여 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다.
다른 예로서, 촉감자극 생성 장치는 주파수 변화율에 대한 미리 정해진 임계값(예, 20%)을 설정하고, 미리 정해진 임계값 미만의 주파수 변화율을 갖는 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 예컨대, 활성화 구간이 서로 겹치는 파형신호를 각각 지연(또는 선행)에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 미리 정해진 임계값 미만의 주파수 변화율을 갖는 파형신호를 지연(또는 선행)시킴으로써, 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.
또 다른 예로서, 촉감자극 생성 장치는 파형신호의 지연 또는 선행에 대한 주파수 변화율을 확인하고, 상대적으로 낮은 주파수 변화율을 갖도록 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수도 있다. 예컨대, 촉감자극 생성 장치는 활성화 구간이 서로 겹치는 파형신호에 대해서, 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는 파형신호를 기준으로 하여 출력 타이밍을 스케줄링할 수 있다. 즉, 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간을 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간보다 지연시키고 이에 대한 주파수 변화율(이하, '지연 주파수 변화율'이라 함.)을 확인하고, 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간을 상대적으로 더 높은 주파수를 갖는 파형신호의 활성화 구간보다 선행시키고 이에 대한 주파수 변화율(이하, '선행 주파수 변화율'이라 함.)을 확인할 수 있다. 그리고, 촉감자극 생성 장치는 지연 주파수 변화율과 선행 주파수 변화율을 비교하여 상대적으로 낮은 값을 갖는 주파수 변화율을 기준으로 파형신호의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.
한편, S503단계에서, 촉감자극 생성 장치는 초음파 구동신호를 초음파로 변환하여 출력하는데, 구체적으로 초음파 구동신호로 압전소자에 대한 수축과 신장을 반복시켜 초음파로 변환하여 출력할 수 있다. 촉감자극 생성 장치에서 출력되는 초음파는 사용자의 인체로 방사되어, 음압(Sound Pressure)에 의해 비 접촉식으로 촉감을 전달할 수 있다.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
본 개시의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.

Claims (20)

  1. 촉감자극을 생성하는 방법에 있어서,
    생성해야 할 촉감자극을 확인하는 과정과,
    상기 촉감자극에 각각 대응되는 복수의 파형신호를 생성하는 과정과,
    상기 복수의 파형신호의 주파수 및 개수를 기반으로, 상기 복수의 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절한 초음파 구동신호를 생성하는 과정과,
    상기 초음파 구동신호에 대응되는 비 접촉식의 촉감자극을 생성하여 공중으로 방사하는 과정을 포함하고,
    상기 초음파 구동신호를 생성하는 과정은,
    상기 복수의 파형신호 각각의 활성 구간이 중첩되지 않도록 각 파동신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절하는 과정을 포함하는 촉감자극 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파형신호를 생성하는 과정은,
    동일한 주파수를 구비하는 복수의 파형신호에 대하여, 상기 파형신호의 개수를 고려하여 상기 복수의 파형신호의 듀티-사이클을 설정하는 과정을 포함하는 촉감자극 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파형신호를 생성하는 과정은,
    서로 다른 주파수를 구비하는 복수의 파형신호에 대하여, 가장 큰 값의 주파수를 구비하는 파형신호를 기준으로 상기 파형신호의 개수를 고려하여 상기 복수의 파형신호의 듀티-사이클을 설정하는 과정을 포함하는 촉감자극 생성 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 초음파 구동신호를 생성하는 과정은,
    상기 파형신호의 주파수를 고려하여 상기 복수의 파형신호의 위상을 제어하는 과정을 포함하는 촉감자극 생성 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 초음파 구동신호를 생성하는 과정은,
    주파수 변화율이 최소가 되도록 상기 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 초음파 구동신호를 생성하는 과정은,
    주파수 변화율이 미리 정해진 임계값 이하가 되도록 상기 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 초음파 구동신호를 생성하는 과정은,
    가장 큰 값의 주파수를 구비하는 상기 파형신호를 기준으로, 상기 복수의 파형신호를 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 초음파 구동신호를 생성하는 과정은,
    가장 큰 값의 주파수를 구비하는 상기 파형신호의 주파수 및 상기 초음파 구동신호의 개수에 비례하는 진폭을 설정하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 방법.
  9. 촉감자극을 생성하는 장치에 있어서,
    생성해야 할 촉감자극을 확인하는 촉감자극 확인부,
    상기 촉감자극에 각각 대응되는 복수의 파형신호를 생성하고, 상기 복수의 파형신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절한 초음파 구동신호를 생성하는 초음파 구동신호 생성부와,
    상기 초음파 구동신호에 대응되는 비 접촉식의 촉감자극을 생성하여 공중으로 방사하는 촉감자극 생성부를 포함하고,
    상기 초음파 구동신호 생성부는,
    상기 복수의 파형신호 각각의 활성 구간이 중첩되지 않도록 각 파동신호의 위상 및 출력 타이밍을 조절하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 초음파 구동신호 생성부는,
    동일한 주파수를 구비하는 복수의 파형신호에 대하여, 상기 파형신호의 개수를 고려하여 상기 복수의 파형신호의 듀티-사이클을 설정하고, 상기 복수의 파형신호의 위상을 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 초음파 구동신호 생성부는,
    서로 다른 주파수를 구비하는 복수의 파형신호에 대하여, 가장 큰 값의 주파수를 구비하는 파형신호를 기준으로 상기 파형신호의 개수를 고려하여 상기 복수의 파형신호의 듀티-사이클을 설정하고, 상기 가장 큰 값의 주파수를 구비하는 파형신호를 기준으로 상기 복수의 파형신호의 위상을 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 초음파 구동신호 생성부는,
    주파수 변화율이 최소가 되도록 상기 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 초음파 구동신호 생성부는,
    주파수 변화율이 미리 정해진 임계값 이하가 되도록 상기 복수의 파형신호의 출력 타이밍을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 초음파 구동신호 생성부는,
    가장 큰 값의 주파수를 구비하는 상기 파형신호를 기준으로, 상기 복수의 파형신호를 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 초음파 구동신호 생성부는,
    상기 촉감자극에 대응되는 주파수와 상기 촉감자극의 개수를 고려한 진폭과 듀티-사이클이 설정된 상기 파형신호를 생성하는 파형신호 생성부와,
    상기 파형신호의 위상을 조절하는 위상 제어부와,
    상기 위상 조절된 파형신호의 출력 타이밍을 조절하는 신호 스케줄링부를 포함하는 촉감자극 생성 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 위상 제어부는,
    상기 파형신호의 주파수 및 상기 파형신호의 듀티-사이클을 고려하여 상기 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 위상 제어부는,
    서로 다른 주파수를 구비하는 복수의 상기 파형신호에 대하여, 가장 큰 값의 주파수를 구비하는 파형신호를 기준으로, 상기 복수의 파형신호의 위상을 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 신호 스케줄링부는,
    주파수 변화율이 최소가 되도록 상기 복수의 파형신호를 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 신호 스케줄링부는,
    주파수 변화율이 미리 정해진 임계값 이하가 되도록 상기 복수의 파형신호를 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 신호 스케줄링부는,
    가장 큰 값의 주파수를 구비하는 상기 파형신호의 위상을 기준으로, 상기 복수의 파형신호를 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 촉감자극 생성 장치.
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