KR20140114766A - 터치 입력을 감지하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

디지털 기기에 대한 터치 입력을 감지하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 터치에 의하여 발생된 음향/진동 신호를 감지하는 단계, 상기 감지된 음향/진동 신호에 관한 디지털 처리를 수행하는 단계, 및 상기 처리된 음향/진동 신호의 특성에 기초하여 상기 터치를 발생시킨 터치 수단의 종류 및 상기 터치의 강도를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 특성은 시간 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 최대 진폭, 평균 진폭, 평균 주파수, 평균치, 표준 편차, 전체적인(overall) 진폭에 의하여 노멀라이징된 표준 편차, 분산(variance), 스큐니스(skewness), 커토시스(Kurtosis), 합, 절대 합, 실효치(Root Mean Square; RMS), 크레스트 팩터, 분산(dispersion), 엔트로피(entropy), 파워 섬(power sum), 질량 중심(center of mass), 변동 계수(coefficients of variation), 상호 상관성(cross correlation), 제로 크로싱(zero-crossings), 반복성(seasonality), DC 바이어스, 또는 상기 음향/진동 신호의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브(derivative)에 대해 계산된 위와 같은 특성, 및 주파수 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 스펙트럴 센트로이드(spectral centroid), 스펙트럴 덴시티(spectral density), 구면 조화 함수(spherical harmonics), 총 평균 스펙트럴 에너지(total average spectral energy), 매 옥타브에서의 대역 에너지 비율(band energy ratio for every octave), 로그 스펙트럴 대역 비율(log spectral band ratio), 선형 예측 기반의 셉스트럴 계수(Linear Prediction-based Cepstral Coefficients; LPCC), 지각 선형 예측(Perceptual Linear Prediction; PLP) 셉스트럴 계수, 멜-주파수 셉스트럴 계수, 주파수 위상, 또는 상기 음향/진동 신호의 주파수 도메인 표현의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브에 대해 계산된 위와 같은 특성 중 적어도 하나를 포함한다. 또한 터치 입력을 감지하기 위한 장치가 제공된다.

Description

터치 입력을 감지하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SENSING TOUCH INPUTS}
본 발명은 터치 입력을 감지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
스마트 폰, 태블릿 등의 모바일 기기에서 사용되는 사용자 인터페이스와 연관된 기술이 다양해지고, 모바일 기기 자체의 각종 성능이 향상됨에 따라, 사용자는 더 편리하고 자연스러운 사용자 인터페이스를 사용하여 자신의 입력을 모바일 기기에 제공하는 것을 원하게 되었다. 따라서, 터치 패널 상에서 사용자의 터치 입력을 감지하는 기술이 기존의 키보드나 키패드와 연관된 기술을 대신하여 널리 사용되게 되었다.
위와 같은 터치 입력(주로, 물리적인 터치)에 관한 감지 기술로서, 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등을 채용하는 다양한 기술이 소개되어 있다. 이러한 터치 입력 감지 기술 중에서 최근 들어 주목할 만한 것으로서, 애플사의 미국등록특허 제8,441,790호(본 특허의 명세서는 그 전체가 여기에 편입된 것으로 간주되어야 함)가 제시하고 있는 음향 입력 장치(acoustic input device)를 구비하는 전자 기기에 관한 기술을 들 수 있다.
애플사의 위 기술은 더 위에 언급된 종래의 기술과는 차별화되는 원리에 의하여 사용자가 자신의 입력을 모바일 기기에 제공할 수 있도록 하는 것이지만, 상기 기술은 단지 사용자가 모바일 기기의 특정 부분에 대하여 탭(tap)을 하였는지 드래깅(dragging)을 하였는지 정도만을 구별할 뿐이었다.
한편, 다른 주목할 만한 터치 입력 감지 기술로서, 소니사의 미국공개특허공보 제2011-18825호(본 공보의 명세서는 그 전체가 여기에 편입된 것으로 간주되어야 함)가 제시하고 있는, 터치 패널을 조작하기 위하여 사용되는 액션의 유형을 감지하는 방법(method of sensing a type of action used to operate a touch panel)의 기술을 더 들 수 있다.
소니사의 위 기술은 진동(vibration) 센서로 장치의 터치 패널 상의 또는 터치 패널 외의 부분이 하나의 오브젝트에 의하여 터치되는 것을 감지하고, 하나의 오브젝트의 서로 다른 두 부분의 각각에 의한 터치에 따라 서로 다른 오퍼레이션이 수행되도록 하는 것에 관한 것이지만, 상기 기술은 단지 진동 센서가 감지할 수 있는, 터치로 인하여 발생되는 진동의 볼륨이나 피크 진동수(peak frequency) 정도에만 의존하여 터치 수단이나 장치의 터치된 위치 정도만을 구별할 뿐이었다.
본 발명자(들)는 위와 같은 종래의 기술을 개선하여 사용자가 모바일 기기에 제공한 터치 입력의 종류를 정교하게 구분해냄으로써, 다양한 사용자 터치 입력이 사용자 인터페이스에서 이해될 수 있도록 하고자 한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 다양한 사용자 터치 입력이 사용자 인터페이스에서 이해될 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 사용자의 터치 입력에 의하여 발생되는 음향이나 진동에 관한 감지를 정교하게 함으로써, 사용자 터치 입력의 종류와 강도를 정교하게 구분하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 사용자의 터치 입력에 의하여 발생되는 음향이나 진동에 기초하여 사용자가 터치 입력을 제공하는 데에 사용한 터치 수단까지도 구분하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 디지털 기기에 대한 터치 입력을 감지하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 터치에 의하여 발생된 음향/진동 신호를 감지하는 단계, 상기 감지된 음향/진동 신호에 관한 디지털 처리를 수행하는 단계, 및 상기 처리된 음향/진동 신호의 특성에 기초하여 상기 터치를 발생시킨 터치 수단의 종류 및 상기 터치의 강도를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 특성은 시간 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 최대 진폭, 평균 진폭, 평균 주파수, 평균치, 표준 편차, 전체적인(overall) 진폭에 의하여 노멀라이징된 표준 편차, 분산(variance), 스큐니스(skewness), 커토시스(Kurtosis), 합, 절대 합, 실효치(Root Mean Square; RMS), 크레스트 팩터, 분산(dispersion), 엔트로피(entropy), 파워 섬(power sum), 질량 중심(center of mass), 변동 계수(coefficients of variation), 상호 상관성(cross correlation), 제로 크로싱(zero-crossings), 반복성(seasonality), DC 바이어스, 또는 상기 음향/진동 신호의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브(derivative)에 대해 계산된 위와 같은 특성, 및 주파수 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 스펙트럴 센트로이드(spectral centroid), 스펙트럴 덴시티(spectral density), 구면 조화 함수(spherical harmonics), 총 평균 스펙트럴 에너지(total average spectral energy), 매 옥타브에서의 대역 에너지 비율(band energy ratio for every octave), 로그 스펙트럴 대역 비율(log spectral band ratio), 선형 예측 기반의 셉스트럴 계수(Linear Prediction-based Cepstral Coefficients; LPCC), 지각 선형 예측(Perceptual Linear Prediction; PLP) 셉스트럴 계수, 멜-주파수 셉스트럴 계수, 주파수 위상, 또는 상기 음향/진동 신호의 주파수 도메인 표현의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브에 대해 계산된 위와 같은 특성 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 터치 입력 감지 장치가 제공되며, 상기 장치는 터치에 의하여 발생된 음향/진동 신호를 감지하는 신호 감지부, 상기 감지된 음향/진동 신호에 관한 디지털 처리를 수행하는 신호 처리부, 및 상기 처리된 음향/진동 신호의 특성에 기초하여 상기 터치를 발생시킨 터치 수단의 종류 및 상기 터치의 강도를 결정하는 신호 결정부를 포함하고, 상기 특성은 시간 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 최대 진폭, 평균 진폭, 평균 주파수, 평균치, 표준 편차, 전체적인(overall) 진폭에 의하여 노멀라이징된 표준 편차, 분산(variance), 스큐니스(skewness), 커토시스(Kurtosis), 합, 절대 합, 실효치(Root Mean Square; RMS), 크레스트 팩터, 분산(dispersion), 엔트로피(entropy), 파워 섬(power sum), 질량 중심(center of mass), 변동 계수(coefficients of variation), 상호 상관성(cross correlation), 제로 크로싱(zero-crossings), 반복성(seasonality), DC 바이어스, 또는 상기 음향/진동 신호의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브(derivative)에 대해 계산된 위와 같은 특성, 및 주파수 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 스펙트럴 센트로이드(spectral centroid), 스펙트럴 덴시티(spectral density), 구면 조화 함수(spherical harmonics), 총 평균 스펙트럴 에너지(total average spectral energy), 매 옥타브에서의 대역 에너지 비율(band energy ratio for every octave), 로그 스펙트럴 대역 비율(log spectral band ratio), 선형 예측 기반의 셉스트럴 계수(Linear Prediction-based Cepstral Coefficients; LPCC), 지각 선형 예측(Perceptual Linear Prediction; PLP) 셉스트럴 계수, 멜-주파수 셉스트럴 계수, 주파수 위상, 또는 상기 음향/진동 신호의 주파수 도메인 표현의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브에 대해 계산된 위와 같은 특성 중 적어도 하나를 포함한다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법 및 장치가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 다양한 사용자 터치 입력이 사용자 인터페이스에서 이해될 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 터치 입력에 의하여 발생되는 음향이나 진동에 관한 감지를 정교하게 할 수 있어, 사용자 터치 입력의 종류와 강도가 정교하게 구분된다.
본 발명에 의하면, 사용자의 터치 입력에 의하여 발생되는 음향이나 진동에 기초하여 사용자가 터치 입력을 제공하는 데에 사용한 터치 수단까지도 구분할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 감지 장치의 외양을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 감지 장치의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 손가락 팁에 의하여 터치 입력부에 대한 터치가 수행된 경우의 음향/진동 신호의 예시적인 그래프이다.
도 4는 플라스틱으로 이루어진 터치 수단에 의하여 터치 입력부에 대한 터치가 수행된 경우의 음향/진동 신호의 예시적인 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
터치 입력 감지 장치의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 감지 장치의 외양을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 입력 감지 장치(100)는, 사용자에게 시각적인 정보를 출력하는 디스플레이의 기능을 수행하고, 손가락이나 스타일러스와 같은 터치 입력을 위한 수단을 매개로 하여 사용자의 터치 입력을 제공 받을 수 있는 터치 입력부(110), 터치 입력 감지 장치(100)의 종류에 따라 사용자가 누르면 소정의 기능을 수행할 수 있는 입력 버튼부(120), 터치 입력 감지 장치(100)에서 발생되는 음이나 음향을 출력할 수 있는 음 출력부(130), 음향 센서(미도시됨), 기타 공지의 (모바일 기기용) 전기전자 부품(미도시됨) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 터치 입력 감지 장치(100)가 스마트 폰인 것처럼 표시되었으나, 터치 입력 감지 장치(100)가 이에 제한되는 것은 아니고, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기(스마트 폰이 아닌 것) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 터치 입력 감지 장치(100)로서 채택될 수 있다.
한편, 터치 입력부(110)나 터치 입력 감지 장치(100)의 다른 특정 부분(즉, 겉 부분)에 대하여 접촉할 수 있는 위에서 언급된 바와 같은 터치 수단은, 그것이 사용자의 손가락 등과 같이 사용자의 신체의 일부분인 경우 외에는, 터치 입력 감지 장치(100)에 부속되거나 그러하지 않은, 스타일러스, 전자 펜, 자체로서 전기 회로를 포함하거나 포함하지 않는 기타 도구 등일 수 있다. 이러한 터치 수단은 금속, 나무, 플라스틱, 고무, 유리 등의 다양한 재료로 구성될 수 있다. 한편, 터치 수단은 사용자의 손가락이나 손일 수 있는데, 손가락은 보통 팁(tip), 손톱, 마디, 관절 등의 다양한 부분으로 구성되므로, 손가락의 세부적인 부분의 각각이 본 발명에서 말하는 터치 수단이 될 수 있고, 손바닥, 손등, 손목 등도 터치 수단이 될 수 있다.
아래에서는, 터치 입력 감지 장치(100)의 내부 구성에 관하여 도 2를 참조하여 더 자세하게 살펴보기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 감지 장치의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력 감지 장치(100)는 신호 감지부(210), 신호 처리부(220), 신호 결정부(230), 이벤트 발생부(240), 데이터베이스(250) 및 제어부(260)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 감지부(210), 신호 처리부(220), 신호 결정부(230), 이벤트 발생부(240), 데이터베이스(250) 및 제어부(260)는 그 중 적어도 일부가 터치 입력 감지 장치(100)에 포함되는 공지의 다른 하드웨어 구성요소나 소프트웨어가 실행되는 구성요소를 제어하기 위한 또는 이러한 구성요소와 통신하기 위한 프로그램 모듈일 수 있다.　 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 터치 입력 감지 장치(100)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다.　 또한, 이러한 프로그램 모듈은 터치 입력 감지 장치(100)와 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다.　 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 감지부(210)는 소정의 터치 수단이 터치 입력부(110)나 터치 입력 감지 장치(100)의 다른 특정 부분(즉, 겉 부분)에 접촉할 때에 발생하기 마련인 음향/진동(예를 들면, 진동 음향(vibro-acoustics), 구조적인 음향(structural acoustics), 기계적인 진동(mechanical vibrations) 등)의 신호를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 신호 감지부(210)는 전술한 바와 같은 음향 센서를 그 일부로서 포함하거나 적어도 이러한 음향 센서와 통신할 수 있다. 이와 같은 음향 센서의 예에는, 마이크와 같은 일반적인 음향 센서는 물론, 진폭이 작은 신호도 감지할 수 있는 소음 센서나 진동 센서 그리고 초음파 센서가 포함될 수 있다. 일반적인 마이크 대신에, 수중 청음기(hydrophone), 콘덴서 마이크(condenser microphone), 일렉트레트 콘덴서 마이크(electret condenser microphone), 다이내믹 마이크(dynamic microphone), 리본 마이크(ribbon microphone), 카본 마이크(carbon microphone), 압전 마이크(piezoelectric microphone), 광섬유 마이크(fiber optic microphone), 레이저 마이크(laser microphone), 액정 마이크(liquid microphone), 멤스 마이크(MEMS microphone) 등이 채용될 수도 있다. 또한, 가속도계가 채용될 수도 있다. 음향 센서는 터치 입력 감지 장치(100)의 터치 입력부(110), 섀시(chassis), 메인 보드(미도시됨), PCB(Printed Circuit Board)(미도시됨), 인클로져(enclosure)(미도시됨) 등 중에서 적어도 어느 한 부분에 배치될 수 있다. 그리고, 신호 감지부(210)는 감지된 아날로그 음향/진동 신호를 후술하는 바와 같은 신호 처리부(220)로 전달할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부(220)는 신호 감지부(210)로부터 전달 받은 아날로그 음향/진동 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 신호 처리부(220)는 공지의 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 따라서, 신호 처리부(220)는 표본화(sampling), 양자화(quantization) 및 부호화(encoding)의 프로세스 중 적어도 하나를 수행함으로써 음향/진동 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환할 수 있다.
또한, 신호 처리부(220)는, 필요에 따라, 음향/진동 신호를 증폭시키거나, 음향/진동 신호로부터 소음을 제거하거나, 특정 주파수 대역에 관한 음향/진동 신호만을 선별적으로 수신하거나, 음향/진동 신호의 파형을 변경하거나 할 수 있다. 이를 위하여, 신호 처리부(220)는 공지의 증폭기, 소음 필터, 밴드패스/밴드리젝트 필터, 칼만(Kalman) 필터, EMA 필터, 사비츠키-골레이(Savitzky-Golay) 필터 등을 포함할 수 있다. 또한, 신호 처리부(220)는 시간 도메인의 음향/진동 신호를 주파수 도메인의 것으로 변환하는 처리나 그 역의 처리를 수행할 수도 있다.
신호 처리부(220)는 디지털 음향/진동 신호를 후술하는 바와 같은 신호 결정부(230)로 전달할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 결정부(230)는 신호 처리부(220)로부터 전달 받은 디지털 음향/진동 신호를 분석하여, 해당 신호를 발생시킨 터치 수단의 종류와 해당 터치 수단에 의하여 수행된 터치의 강도(impact force)를 결정하는 기능을 수행할 수 있다.
일반적으로, 터치를 수행한 터치 수단이 상이한 경우, 해당 터치에 의하여 발생되는 음향/진동 신호의 특성도 상이하게 된다. 예를 들어, 터치 수단이 손가락 팁인 경우의 터치에 의하여 발생되는 음향/진동의 음색(다시 말하면, 파동의 모양)이나 음정(다시 말하면, 파동의 진동수)은, 터치 수단이 금속 스타일러스인 경우의 터치에 의하여 발생되는 음향/진동의 음색이나 음정과 상이하다. 그러므로, 서로 다른 터치 수단의 터치에 의하여 발생되는 다양한 음향/진동의 신호의 여러 특성에 관한 정보가 해당 터치 수단의 종류 및/또는 해당 터치 수단이 터치한 부분(예를 들면, 터치 입력부(110) 또는 다른 특정 부분)과 연관된 채로 데이터베이스(250)에 미리 저장되어 본 발명의 구현을 위하여 이용될 수 있다.
음향/진동이 다른 음향/진동과 구별될 수 있도록 하여 주는 위와 같은 특성 정보의 예는 다음과 같다:
(1) 시간 도메인에서의 음향/진동 신호의 특성
최대 진폭, 평균 진폭, 평균 주파수, 평균치, 표준 편차, 전체적인(overall) 진폭에 의하여 노멀라이징된 표준 편차, 분산(variance), 스큐니스(skewness), 커토시스(Kurtosis), 합, 절대 합, 실효치(Root Mean Square; RMS), 크레스트 팩터, 분산(dispersion), 엔트로피(entropy), 파워 섬(power sum), 질량 중심(center of mass), 변동 계수(coefficients of variation), 상호 상관성(cross correlation), 제로 크로싱(zero-crossings), 반복성(seasonality), DC 바이어스, 또는 상기 음향/진동 신호의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브(derivative)에 대해 계산된 위와 같은 특성
(2) 주파수 도메인에서의 음향/진동 신호의 특성
스펙트럴 센트로이드(spectral centroid), 스펙트럴 덴시티(spectral density), 구면 조화 함수(spherical harmonics), 총 평균 스펙트럴 에너지(total average spectral energy), 매 옥타브에서의 대역 에너지 비율(band energy ratio for every octave), 로그 스펙트럴 대역 비율(log spectral band ratio), 선형 예측 기반의 셉스트럴 계수(Linear Prediction-based Cepstral Coefficients; LPCC), 지각 선형 예측(Perceptual Linear Prediction; PLP) 셉스트럴 계수, 멜-주파수 셉스트럴 계수, 주파수 위상, 또는 상기 음향/진동 신호의 주파수 도메인 표현의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브에 대해 계산된 위와 같은 특성
그러므로, 신호 결정부(230)는 데이터베이스(250)를 참조하여 위와 같은 특성의 정보 중 적어도 일부를 분석함으로써 신호 처리부(220)로부터 전달 받은 디지털 음향/진동 신호가 어떤 종류의 터치 수단에 의하여 발생된 것인지를 결정할 수 있다. 이를 위하여, 신호 결정부(230)는 필요에 따라 터치 입력 감지 장치(100)에서 실제로 터치된 부분도 함께 결정할 수 있는데, 예를 들면, 신호 결정부(230)는 터치 입력부(110)의 표면에서 신호 감지부(210)가 아닌 다른 구성요소(예를 들면, 터치 입력부(110)의 표면 근방에 배치되어 있는 정전용량 감지 모듈)에 의하여 감지된 터치 신호를 함께 고려함으로써 터치가 정말로 터치 입력부(110)에 대하여 행하여졌다는 점을 판단할 수 있다. 물론, 신호 결정부(230)는 터치 입력부(110) 외의 실제로 터치된 부분도 결정할 수 있다.
한편, 신호 결정부(230)는 신호 처리부(220)로부터 전달 받은 디지털 음향/진동 신호를 분석하여, 해당 신호를 발생시킨 터치 수단의 터치의 강도를 결정할 수도 있다. 이러한 강도는, 예를 들면, 터치 수단이 터치된 부분에 대하여 실제로 인가한 힘의 크기(뉴턴 단위)를 나타내는 것일 수 있다. 이러한 강도의 결정을 위하여서도, 위에서 설명된 바와 같은, 터치로 인하여 발생된 음향/진동의 신호의 특성에 관한 정보가 참조될 수 있다. 즉, 음향/진동 신호의 특성에 대한 종합적인 분석에 의하여, 해당 음향/진동을 야기한 터치 수단, 터치된 부분 및 터치의 강도가 모두 결정될 수 있다. 또한, 터치 강도에 대한 특성의 분석은 터치 수단의 종류 및/또는 터치된 부분에 따라 미리 저장된 알고리즘 중에서 선택될 수 있는 하나 이상의 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 이러한 알고리즘의 예에는 기계 학습 회귀 알고리즘, 경험적으로 결정된(heuristically determined) 알고리즘 및 실험적, 수학적으로 결정되거나 물리적인 원리에 기초하는 다른 알고리즘이 포함될 수 있다.
하나의 예시적인 알고리즘은 터치 강도와 가장 높게 상관되는 하나 이상의 특성(예컨대 로그 또는 멱 함수)을 식별하는 단계 및 적절한 계수를 가지고 상기 특성의 선형 조합을 형성하는 단계를 포함한다. 이는 소정 범위의 사용자 및 환경 조건에 걸쳐 아래에서 설명되는 바와 같은 상이한 터치 종류에 대한 지상 검증 자료(ground truth)(즉 절대 뉴턴 단위의 강도)를 확립하도록 실험 데이터를 수집할 것을 필요로 한다. 또한, 상기 알고리즘은 터치 강도에 대한 선형 조합의 플롯(plot)을 작성하는 단계 및 상술한 분석에 사용될 수 있는 회귀 공식을 도출하는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 알고리즘은 가능한 한 많은 특성을 사용하여 지상 검증 자료를 가지고 회귀 모델을 훈련시키는 단계를 포함한다. 회귀 모델은 순차적 최소 최적화(sequential minimal optimization; SMO) 알고리즘을 사용하여 훈련되는 지지 벡터(support vector) 회귀 모델일 수 있는데, 이것 또한 상술한 분석에 사용될 수 있다.
터치 강도는 n개의 종류의 강도 중 하나로 결정될 수 있다. 예를 들어, 터치 강도는 저강도, 중강도 및 고강도 중 하나로 결정될 수 있다. 한편, 필요에 따라, 터치 강도는 연속된 소정의 숫자, 예를 들면, 1 내지 100의 숫자 중 하나로 결정될 수도 있다.
다만, 신호 결정부(230)에 의하여 결정되는 터치 강도는 그러한 터치를 수행한 터치 수단이 어떤 것이냐에 따라 완전히 달라질 수 있으므로, 전술한 바와 같은 디지털 음향/진동 신호의 강도의 스케일은 터치 수단마다 개별적으로 정하여질 필요가 있다.
이 점에 관하여 도 3과 도 4를 참조하여 좀 더 살펴보기로 한다. 도 3은 손가락 팁에 의하여 터치 입력부(110)에 대한 터치가 수행된 경우의 음향/진동 신호의 예시적인 그래프이고, 도 4는 플라스틱으로 이루어진 터치 수단에 의하여 터치 입력부(110)에 대한 터치가 수행된 경우의 음향/진동 신호의 예시적인 그래프이다. 도 3에서, (a), (b) 및 (c)의 각각은 터치의 강도가 저강도, 중강도 또는 고강도인 경우의 음향/진동 신호를 나타내는 것이고, 도 4에서도, (a), (b) 및 (c)의 각각은 터치의 강도가 저강도, 중강도 또는 고강도인 경우의 음향/진동 신호를 나타내는 것이다. 예시적으로 도시된 바와 같이, 터치 수단이 달라지는 경우, 그에 의하여 발생되는 음향/진동 신호의 진폭의 크기도 크게 달라질 수 있으므로, 신호 결정부(230)에 의한 터치 강도의 결정은 사전에 결정된 터치 수단의 종류에 기초하여 수행되는 것이 바람직하다.
신호 결정부(230)는 결정된 터치 수단과 터치 강도에 관한 정보를 후술하는 바와 같은 이벤트 발생부(240)에 전달할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 발생부(240)는 신호 결정부(230)로부터 전달 받은 정보에 따라 미리 약속된 이벤트를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 이벤트는, 사용자가 터치 입력 감지 장치(100)에서 실행되는 응용 프로그램에 의하여 설정하는 바에 따라 또는 터치 입력 감지 장치(100)에서 고정적으로 설정된 바에 따라, 특정 터치 수단의 종류와 특정 터치 강도에 대응되어 서로 다르게 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 사용자가 자신의 터치 입력 감지 장치(100)의 같은 부분을 터치하는 경우에도, 그때에 사용되는 터치 수단의 종류나 해당 터치의 강도에 따라 서로 다른 다양한 이벤트를 경험할 수 있게 된다. 이러한 이벤트의 예로서 터치 입력부(110)에 디스플레이되는 시각적인 객체 중에서 터치에 대응되는 것에 관한 선택, 확대, 편집, 삭제, 전송, 음향 재생, 영상 재생 등을 들 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(250)에는 전술한 바와 같은 정보가 저장될 수 있다. 비록 도 2에서 데이터베이스(250)가 터치 입력 감지 장치(100)에 포함되어 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명을 구현하는 당업자의 필요에 따라, 데이터베이스(250)는 터치 입력 감지 장치(100)와 별개로 구성될 수도 있다. 한편, 본 발명에서의 데이터베이스(250)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함하는 개념으로서, 협의의 데이터베이스뿐만 아니라 파일 시스템에 기반을 둔 데이터 기록 등을 포함하는 광의의 데이터베이스일 수도 있으며, 단순한 로그의 집합이라도 이를 검색하여 데이터를 추출할 수 있다면 본 발명에서의 데이터베이스(250)가 될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(260)는 신호 감지부(210), 신호 처리부(220), 신호 결정부(230), 이벤트 발생부(240) 및 데이터베이스(250) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(260)는 터치 입력 감지 장치(100)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 신호 감지부(210), 신호 처리부(220), 신호 결정부(230), 이벤트 발생부(240) 및 데이터베이스(250)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
210: 신호 감지부
220: 신호 처리부
230: 신호 결정부
240: 이벤트 발생부
250: 데이터베이스
260: 제어부

Claims (4)

  1. 디지털 기기에 대한 터치 입력을 감지하는 방법으로서,
    터치에 의하여 발생된 음향/진동 신호를 감지하는 단계,
    상기 감지된 음향/진동 신호에 관한 디지털 처리를 수행하는 단계, 및
    상기 처리된 음향/진동 신호의 특성에 기초하여 상기 터치를 발생시킨 터치 수단의 종류 및 상기 터치의 강도를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 특성은 시간 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 최대 진폭, 평균 진폭, 평균 주파수, 평균치, 표준 편차, 전체적인(overall) 진폭에 의하여 노멀라이징된 표준 편차, 분산(variance), 스큐니스(skewness), 커토시스(Kurtosis), 합, 절대 합, 실효치(Root Mean Square; RMS), 크레스트 팩터, 분산(dispersion), 엔트로피(entropy), 파워 섬(power sum), 질량 중심(center of mass), 변동 계수(coefficients of variation), 상호 상관성(cross correlation), 제로 크로싱(zero-crossings), 반복성(seasonality), DC 바이어스, 또는 상기 음향/진동 신호의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브(derivative)에 대해 계산된 위와 같은 특성, 및 주파수 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 스펙트럴 센트로이드(spectral centroid), 스펙트럴 덴시티(spectral density), 구면 조화 함수(spherical harmonics), 총 평균 스펙트럴 에너지(total average spectral energy), 매 옥타브에서의 대역 에너지 비율(band energy ratio for every octave), 로그 스펙트럴 대역 비율(log spectral band ratio), 선형 예측 기반의 셉스트럴 계수(Linear Prediction-based Cepstral Coefficients; LPCC), 지각 선형 예측(Perceptual Linear Prediction; PLP) 셉스트럴 계수, 멜-주파수 셉스트럴 계수, 주파수 위상, 또는 상기 음향/진동 신호의 주파수 도메인 표현의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브에 대해 계산된 위와 같은 특성 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 수단의 상기 결정된 종류와 상기 결정된 터치 강도에 기초하여 이벤트를 발생시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 터치 입력 감지 장치로서,
    터치에 의하여 발생된 음향/진동 신호를 감지하는 신호 감지부,
    상기 감지된 음향/진동 신호에 관한 디지털 처리를 수행하는 신호 처리부, 및
    상기 처리된 음향/진동 신호의 특성에 기초하여 상기 터치를 발생시킨 터치 수단의 종류 및 상기 터치의 강도를 결정하는 신호 결정부
    를 포함하고,
    상기 특성은 시간 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 최대 진폭, 평균 진폭, 평균 주파수, 평균치, 표준 편차, 전체적인(overall) 진폭에 의하여 노멀라이징된 표준 편차, 분산(variance), 스큐니스(skewness), 커토시스(Kurtosis), 합, 절대 합, 실효치(Root Mean Square; RMS), 크레스트 팩터, 분산(dispersion), 엔트로피(entropy), 파워 섬(power sum), 질량 중심(center of mass), 변동 계수(coefficients of variation), 상호 상관성(cross correlation), 제로 크로싱(zero-crossings), 반복성(seasonality), DC 바이어스, 또는 상기 음향/진동 신호의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브(derivative)에 대해 계산된 위와 같은 특성, 및 주파수 도메인에서의 상기 음향/진동 신호의 다음과 같은 특성, 즉 스펙트럴 센트로이드(spectral centroid), 스펙트럴 덴시티(spectral density), 구면 조화 함수(spherical harmonics), 총 평균 스펙트럴 에너지(total average spectral energy), 매 옥타브에서의 대역 에너지 비율(band energy ratio for every octave), 로그 스펙트럴 대역 비율(log spectral band ratio), 선형 예측 기반의 셉스트럴 계수(Linear Prediction-based Cepstral Coefficients; LPCC), 지각 선형 예측(Perceptual Linear Prediction; PLP) 셉스트럴 계수, 멜-주파수 셉스트럴 계수, 주파수 위상, 또는 상기 음향/진동 신호의 주파수 도메인 표현의 1차, 2차, 3차 또는 그 이상의 차수의 데리버티브에 대해 계산된 위와 같은 특성 중 적어도 하나를 포함하는 터치 입력 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터치 수단의 상기 결정된 종류와 상기 결정된 터치 강도에 기초하여 이벤트를 발생시키는 이벤트 발생부를 더 포함하는 터치 입력 감지 장치.
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