用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，屬于力覺交互設(shè)備的驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，該方法包括：接收音頻的數(shù)字信號(hào)；對(duì)音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，得到抽樣數(shù)字信號(hào)；對(duì)抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分離處理；若分離處理后得到分離信號(hào)，則將分離信號(hào)輸出至模塊化力覺交互設(shè)備的對(duì)應(yīng)模塊。該方法通過(guò)對(duì)音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行重采樣，并確保了采用后的信號(hào)更接近原始音頻信號(hào)，不失真，通過(guò)分離處理將抽樣數(shù)字信號(hào)分離后可以正確的輸出驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備各模塊的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輸出不同的震動(dòng)感覺及力感，最大程度改善用戶的體驗(yàn)效果。
【專利說(shuō)明】用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及力覺交互設(shè)備的控制領(lǐng)域，特別是涉及一種用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在過(guò)去的10年中，將觸覺技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備一直是一個(gè)熱點(diǎn)話題。例如，Poupyrev等人開發(fā)出一種高性能的觸覺裝置,名叫Touch Engine,該裝置使用了多層壓電陶瓷，提供了豐富的震動(dòng)觸覺反饋。但是基于壓電陶瓷的力覺交互設(shè)備造價(jià)高，只能有一個(gè)模塊工作，不能輸出多樣化的力感。
[0003]Inwook Hwang主持了一項(xiàng)研究,該研究引入了一種可以實(shí)時(shí)產(chǎn)生同步振動(dòng)觸覺的雙頻帶觸覺移動(dòng)音樂設(shè)備。該觸覺移動(dòng)音樂設(shè)備采用了全新的微型雙模式驅(qū)動(dòng)器，可以產(chǎn)生振動(dòng)所需的兩個(gè)主要頻率及運(yùn)行實(shí)時(shí)振動(dòng)生成算法，可播放從音樂文件中提取的雙頻段振動(dòng)信息(低音和高音)。該觸覺移動(dòng)音樂設(shè)備控制方式至少存在以下缺點(diǎn):不能滿足用戶期望的多樣化的振動(dòng)感受。并且也無(wú)法滿足，人們期望獲得在很大表面積的人體上的多個(gè)點(diǎn)的豐富的力覺感受。
[0004]美國(guó)德州儀器(Texas Instruments)在2013年6月推出一款DRV2605的驅(qū)動(dòng)器，可直接接入音頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)振動(dòng)電機(jī)。它的優(yōu)點(diǎn)是用戶可以獲得和音樂信號(hào)相關(guān)的一個(gè)震動(dòng)信號(hào)；缺點(diǎn)是，只能同時(shí)控制一個(gè)電機(jī)，或者控制幾個(gè)電機(jī)輸出同樣的力感。無(wú)法同時(shí)輸出多種力感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，能對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，輸出驅(qū)動(dòng)多模塊力覺交互設(shè)備不同模塊的信號(hào)，從而解決現(xiàn)有信號(hào)處理方法只能輸出單一的力覺控制信號(hào)，力感單一，不能很好滿足用戶體驗(yàn)的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，包括:
[0007]接收音頻的數(shù)字信號(hào)；
[0008]對(duì)所述音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，得到抽樣數(shù)字信號(hào)；
[0009]對(duì)所述抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分離處理；
[0010]若分離處理后得到分離信號(hào)，則將所述分離信號(hào)輸出至模塊化力覺交互設(shè)備的對(duì)應(yīng)模塊。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:通過(guò)對(duì)音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行重采樣，并確保了采用后的信號(hào)更接近原始音頻信號(hào)，不失真，通過(guò)分離處理將抽樣數(shù)字信號(hào)分離后可以輸出作為驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備各模塊的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輸出不同的震動(dòng)感覺及豐富的力感，最大程度改善用戶的體驗(yàn)效果?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的音樂調(diào)制處理方法的示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的音樂調(diào)制處理方法的示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的音樂調(diào)制處理方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，可以為由模塊化力反饋組件組成的穿戴式力覺交互設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該方法包括:
[0018]接收音頻的數(shù)字信號(hào)；
[0019]對(duì)所述音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，得到抽樣數(shù)字信號(hào)；
[0020]對(duì)所述抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分離處理；
[0021]若分離處理后得到分離信號(hào)，則將所述分離信號(hào)輸出至模塊化力覺交互設(shè)備的對(duì)應(yīng)模塊。
[0022]如圖2所示，上述處理方法中，對(duì)音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，得到抽樣數(shù)字信號(hào)包括:
[0023]步驟1，計(jì)算音頻的數(shù)字信號(hào)的點(diǎn)數(shù)和時(shí)間；
[0024]步驟2，對(duì)計(jì)算點(diǎn)數(shù)和時(shí)間后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波變換；具體可采用db4小波變換算法進(jìn)行多級(jí)小波變換；較傳統(tǒng)的傅里葉變換在音樂信號(hào)壓縮方面，更能保留音頻信號(hào)的真實(shí)性，變換后的信號(hào)更為接近原始音頻信號(hào)。由于音頻信號(hào)Is有幾萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行一次小波變換可以減少一半的點(diǎn)。只有對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次小波變換，才能把Is之內(nèi)的點(diǎn)數(shù)減少一定范圍(滿足模塊化力覺交互設(shè)備的模塊的電機(jī)響應(yīng)時(shí)間)，從而提高處理效率。
[0025]步驟3，信號(hào)通過(guò)小波變換后被拆分成高頻子帶能量和低頻系數(shù)兩部分，每一部分信號(hào)的頻率是原來(lái)的一半，從小波變換后的數(shù)字信號(hào)中獲取高頻子帶能量，利用獲得的高頻子帶能量對(duì)數(shù)字信號(hào)原高頻子帶能量進(jìn)行更新；
[0026]步驟4，更新數(shù)字信號(hào)的高頻子帶能量后，判斷是否達(dá)到抽樣標(biāo)準(zhǔn)(判斷標(biāo)準(zhǔn)為:抽樣后的信號(hào)頻率為IOHz);若判斷結(jié)果為是，則進(jìn)行步驟5，若判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行步驟6，
[0027]步驟5，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抽樣，并將抽樣后得到的抽樣數(shù)字信號(hào)作為信號(hào)抽取處理后的抽樣數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行步驟7;
[0028]步驟6，進(jìn)行步驟2;
[0029]步驟7，結(jié)束本次對(duì)音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的信號(hào)抽取處理。[0030]上述對(duì)音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，音頻抽取采用小波變換的方式對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行了重采樣，特別是小波變換采用db4算法的多級(jí)小波變換，較傳統(tǒng)的傅里葉抽取的信號(hào)，更為接近原始信號(hào)。避免信號(hào)抽取處理造成的失真。
[0031]如圖3所示，上述處理方法中，對(duì)抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分離處理包括:
[0032]步驟21，計(jì)算抽樣數(shù)字信號(hào)的均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差Cleltai ；
[0033]步驟22，比較某一時(shí)刻的抽樣數(shù)字信號(hào)x(t)與均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差delta，若X (t)小于均值μ減去0.8倍的標(biāo)準(zhǔn)差delta的值(即X (t) < μ-0.8 X delta)，進(jìn)行步驟23 ;若x(t)大于均值μ減去0.8倍的標(biāo)準(zhǔn)差delta的值且x (t)小于均值μ加上0.8倍的標(biāo)準(zhǔn)差 delta 的值(即 μ -0.8 X delta) < x (t) < μ + 0.8 X delta),進(jìn)行步驟 24 ;若 x (t)大于均值μ加上0.8倍的標(biāo)準(zhǔn)差delta的值X(t)(即x(t) > μ + 0.8Xdelta)，進(jìn)行步驟25 ；
[0034]步驟23，無(wú)分離信號(hào)輸出，對(duì)應(yīng)的，不驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備的各模塊，進(jìn)行步驟26 ；
[0035]步驟24，構(gòu)造按高斯分布的隨機(jī)數(shù)y (其均勻分布區(qū)間為O~1，構(gòu)造隨機(jī)數(shù)的種子seed為O,若y大于O且小于等于3分之1(即O < y ≤ 1/3),輸出的分離信號(hào)作為分離信號(hào)一；若y大于3分之I且小于等于3分之2 (即1/3 < y ≤ 2/3),輸出的分離信號(hào)作為分離信號(hào)二 ；若I大于3分之2且小于等于I (即2/3 < y≤I)，輸出的分離信號(hào)作為分離信號(hào)三，對(duì)應(yīng)的，分離信號(hào)一可用作驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備的模塊一的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分離信號(hào)二可用作驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備 的模塊二的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分離信號(hào)三可用作驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備的模塊三的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行步驟26 ；
[0036]步驟25，將全部信號(hào)作為分離信號(hào)輸出，對(duì)應(yīng)的，分離信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備的全部模塊，進(jìn)行步驟26;
[0037]步驟26，結(jié)束本次對(duì)抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的分離處理。
[0038]上述分離處理，對(duì)信號(hào)抽取處理抽取的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和隨機(jī)處理，形成可分立控制模塊化力覺交互設(shè)備的各個(gè)模塊的分離信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)輸出不同的震動(dòng)感覺及力感，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備最大程度改善用戶的體驗(yàn)效果。
[0039]綜上所述，本發(fā)明的處理方法，用音樂信號(hào)最大程度無(wú)失真地控制電機(jī)輸出多種力感的控制處理方法，可對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，在音樂信號(hào)抽取方面，抽取出來(lái)的控制信號(hào)能很好反映音樂信號(hào)的真實(shí)性，抽取的信號(hào)經(jīng)分離處理后可以輸出驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備各個(gè)模塊(如各個(gè)模塊中的電機(jī))，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模塊化力覺交互設(shè)備的各個(gè)模塊輸出不同的震動(dòng)感覺及豐富力感，改善用戶的體驗(yàn)。
[0040]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，其特征在于，包括: 接收音頻的數(shù)字信號(hào)； 對(duì)所述音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，得到抽樣數(shù)字信號(hào)； 對(duì)所述抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分離處理； 若分離處理后得到分離信號(hào)，則將所述分離信號(hào)輸出至模塊化力覺交互設(shè)備的對(duì)應(yīng)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，其特征在于，所述對(duì)所述音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)抽取處理，得到抽樣數(shù)字信號(hào)包括: 步驟1，計(jì)算所述音頻的數(shù)字信號(hào)的點(diǎn)數(shù)和時(shí)間； 步驟2，對(duì)計(jì)算點(diǎn)數(shù)和時(shí)間后的所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波變換； 步驟3，從小波變換后的所述數(shù)字信號(hào)中獲取高頻子帶能量，利用獲得的高頻子帶能量對(duì)所述數(shù)字信號(hào)中的原高頻子帶能量進(jìn)行更新； 步驟4，更新所述數(shù)字信號(hào)的原高頻子帶能量后，判斷是否達(dá)到抽樣標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)字信號(hào)頻率壓縮到IOHz);若判斷結(jié)果為是，則進(jìn)行步驟5，若判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行步驟6， 步驟5，對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行抽樣，并將抽樣后得到的所述抽樣數(shù)字信號(hào)作為信號(hào)抽取處理后的抽樣數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行步驟7; 步驟6，進(jìn)行步驟2 ; 步驟7，結(jié)束本次對(duì)所述音頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的信號(hào)抽取處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，其特征在于，所述步驟4的判斷是否達(dá)到抽樣標(biāo)準(zhǔn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為:抽樣后的信號(hào)Is的點(diǎn)數(shù)不超過(guò).10個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于模塊化力覺交互設(shè)備的音樂調(diào)制處理方法，其特征在于，所述對(duì)所述抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分離處理包括: 步驟21，計(jì)算所述抽樣數(shù)字信號(hào)的均值y和標(biāo)準(zhǔn)差delta; 步驟22，若比較所述均值y減去0.8倍的所述標(biāo)準(zhǔn)差delta的值小于X (t)，進(jìn)行步驟.23 ;若比較所述均值U減去0.8倍的所述標(biāo)準(zhǔn)差delta的值等于x (t)，進(jìn)行步驟24 ;若比較所述均值U加上0.8倍的所述標(biāo)準(zhǔn)差delta的值大于X (t)，進(jìn)行步驟25 ； 步驟23，無(wú)分離信號(hào)輸出，進(jìn)行步驟2泛； 步驟24，構(gòu)造按高斯分布的隨機(jī)數(shù)1，y的均勻分布區(qū)間為0?1，構(gòu)造隨機(jī)數(shù)的種子seed為0，若y大于0且小于等于3分之I,輸出的分離信號(hào)作為分離信號(hào)一；若y大于3分之I且小于等于3分之2，輸出的分離信號(hào)作為分離信號(hào)二 ；若y大于3分之2且小于等于I，輸出的分離信號(hào)作為分離信號(hào)三，進(jìn)行步驟26 ； 步驟25，將全部信號(hào)作為分離信號(hào)輸出，進(jìn)行步驟26 ； 步驟26，結(jié)束本次對(duì)所述抽樣數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的分離處理。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK103760974SQ201410000980
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】王黨校, 徐牧, 張玉茹, 楊瀟瀟, 楊高峰 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)