专利名称：用于生成可辨别反馈的音频信号统计分析的制作方法
技术领域：
本发明是针对使用对现有音频信号的分析来改善电子设备中的可辨别效果，其中，所述可辨别效果旨在提供感觉反馈(例如，触觉反馈或其他感觉反馈)。
背景技术：
当今使用的种类繁多的设备都依赖于这样那样的致动器将电能转化成机械能。相反，很多发电应用则通过将机械作用转化成电能来运作。可以将这种类型的用于以这种方式收取机械能的致动器称为发电机。类似地，在利用所述结构将诸如振动或压力的物理激励转换成电信号，以实现测量目的时，可以将其表征为传感器。然而，可以使用术语“换能器”统称所述设备中的任何一个。许多设计考虑都偏好选择和使用又被称为“电活性聚合物”(EAP)的高级电介质弹性材料用于制造换能器。这些考虑包括势力、功率密度、功率转换/消耗、尺寸、重量、成本、响应时间、占空比、业务要求、环境影响等。因而，在很多应用当中，EAP技术都提供了对压电形状记忆合金(SMA)以及诸如电动机和螺线管的电磁设备的理想替代。例如，在编号为7，394，282、7，378，783、7，368，862、7，362，032、7，320，457、7，259，503、7，233，097、7，224，106、7，211，937、7，199，501,7, 166，953、7，064，472、7，062，055、7，052，594、7，049，732、7，034，432,6, 940，221、6，911，764、6，891，317、6，882，086,6, 876，135,6, 812，624,6, 809, 462,6, 806, 621,6, 781，284,6, 768，246、6，707，236,6, 664，718,6, 628，040,6, 586，859,6, 583，533,6, 545，384,6, 543，110、6，376,971 和 6，343，129 的美国专利当中，以及在编号为 2009/0001855,2009/0154053,2008/0180875、2008/015763 I、2008/0 116764、2008/0022517、2007/0230222、2007/0200468、2007/0200467、2007/0200466、2007/0200457、2007/0200454、2007/0200453,2007/0170822,2006/0238079,2006/0208610,2006/0208609,2005/0157893和 2010/0109486 的美国公开专利申请；PCT 申请 PCT/US09/63307 和 PCT/US2011/000196 ；以及PCT公开文本WO 2009/067708当中描述了 EAP设备及其应用的示例。EAP换能器包括两个具有可变形特性的电极，并且它们通过薄的弹性体电介质材料隔开。在向所述电极施加电压差时，具有带电相反的电极相互吸引，从而压缩了其间的聚合物电介质层。随着所述电极被拉得更加靠近到一起，所述电介质聚合物膜变得更薄(z轴分量收缩)，因为其沿平面方向(沿X和I轴)发生了扩展，即，膜的位移处于平面内。也可以将EAP膜配置为沿垂直于膜结构的方向(沿z轴)产生移动，即，膜的位移处于平面外。美国公开专利申请No. 2005/0157893公开了一些EAP膜构造，其提供了这样的平面外移位，所述平面外位移又被称为表面形变或厚度模式偏转。
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存在很多基于换能器的应用都得益于由这样的EAP膜提供的优点。一种这样的应用包括使用EAP膜在用户接口设备中生成触觉反馈(通过施加到用户身体上的力向用户传达信息)。有很多已知的利用触觉反馈的用户接口设备，所述反馈通常响应于用户发起的力。可以利用触觉反馈的用户接口设备的示例包括键盘、小键盘、游戏控制器、遥控器、触摸屏、计算机鼠标、跟踪球、指示笔杆、控制杆等。用户接口表面可以包括任何用户进行操纵、占用和/或观察来自设备的有关反馈或信息的表面。这样的接口表面的示例包括但不限于键(例如，键盘上的键)、游戏机手柄或按钮、显示屏等。由这些类型的接口设备提供的触觉反馈具有物理感知的形式，诸如，振动、脉冲、弹力等，用户可以直接地感知(例如，通过触摸屏幕)、间接地感知(例如，当手机在钱包或提包内振动时通过振动作用)或者以其他方式感知(例如，通过建立压力扰动的运动体的作用，但不生成传统意义上的音频信号)。触觉反馈提高用户的生产率和效率的能力是已知的，尤其是在数据输入背景下。本发明的发明人相信，进一步改进传递给用户的触觉感知的性质和质量可以进一步提高这样的生产率和效率。如果这样的改进是由能够以简易并且经济有效的方式制造的感觉反馈机构提供的，而且其不会增加已知的触觉反馈设备的空间、尺寸和/或质量要求，而且优选降低了这些要求，那么将得到额外的收益。然而，仍然有必要使用现有的音频源，诸如，游戏设备或媒体播放器实现对致动器或换能器的触觉反馈或者包括音频反馈在内的其他可辨别反馈的改进控制。当前的触觉解决方案需要所述设备上的主软件通过专用信道触发所述触觉效果，或者所述触觉解决方案只是简单地包括将音频滤波到所述触觉换能器内。文中提供的方法和过程允许使用由电子设备生成的音频信号实现对可辨别反馈(触觉反馈或其他反馈)的改进控制。此外，所述用于实现对可辨别反馈的改进控制的方法和过程可用在利用电活性聚合物换能器以及其他类型的换能器(例如，压电型)或产震马达的设备当中。
发明内容
本发明包括涉及用于觉知应用的换能器的控制的设备、系统和方法，不管所述觉知应用为触觉反馈、音频反馈还是其他反馈均可。在一个变体中，提供了具有感觉反馈的用户接口设备。本发明的一个益处在于向用户接口设备的用户提供了使用来自该设备的音频信号的触觉反馈或其他可辨别反馈。在另一变体中，本发明包括用于采用最初由音频源触发的或者从音频源提取的信号实现对触觉致动器的改进控制的方法和过程，诸如，所述音频源可以是任何游戏设备或媒体播放器。当前的触觉解决方案需要所述设备上的主软件通过专用信道触发所述触觉效果，或者所述触觉解决方案只是简单地包括将音频滤波到所述触觉换能器内。一种改进的方法的变体允许外接触觉效果处理器纯粹基于所述音频的统计分析或者基于所述统计分析与这样的当前触觉解决方案的结合使用来确定在所述主设备上使用的应用的类型。基于所述的应用类型，所述效果处理器能够对所述音频信号进行分析，以查看所述音频是否应当通过起着亚低音扬声器的作用的低通滤波器(就音乐而言)，所述音频是否应当在叠加了人工合成效果波形的情况下以降低的音量通过(具有背景音乐的游戏)，或者所述音频信号是否触发基于阈值的合成波触发器。同一统计引擎还可以确定用以触发合成波形的最佳进入音频信号幅度。可选地，在板数字信号处理器(DSP)能够基于音频确定所要合成的波形的类型，例如，通过改变频率和幅度来加重所述音频。尽管可以使用文中描述的方法和过程以改进基于EAP的换能器系统产生的响应，但是所述方法不限于基于EAP的换能器系统。可以使用文中描述的方法和过程改进任何基于换能器或反馈的系统。例如，文中描述的控制方法可以同样适用于压电换能器，或也适用于其他产震马达。文中描述的方法和过程允许在产生音频输出信号的电子设备中有选择地生成可辨别效果。所述可辨别效果可以是触觉效果或者任何其他类型的感觉反馈效果。在一个变体当中，所述方法包括的方法涉及使用模拟电路对音频声响信号进行条件处理，以生成对应于所述音频声响信号的模拟电压；将所述模拟电压转换成数字值，并在一定时间周期内记录所述数字值，以构建记录数字值的阵列；对至少多个记录数字值进行分析，以生成至少一个控制值；使用所述至少一个控制值选择触发模式，其中，所述触发模式选自包括第一和第二模式的多个模式；基于所述触发模式生成触发信号，其中，所述触发信号是选自多个模式的触发模式所特有的；以及向换能器提供触发信号，所述换能器被耦合至所述电子设备并且被配置为生成可辨别效果。在本发明的方法的另一变体中，对至少多个记录数字值进行分析以生成至少一个控制值涉及对至少多个记录数字值执行统计分析。所述统计分析可以包括计算所述至少多个记录数字值的均值、标准偏差和/或极差。可以使用作为统计分析的结果的标准数量选择触发模式。在一个示例中，基于所述极差除以所述标准偏差选择触发模式。在一种额外的变体中，所述方法包括对至少多个记录数字值进行分析以生成至少一个控制值包括采用多个记录数字值对最近的数字值进行分析。所述触发信号可以被用来通过激励换能器而触发所述可辨别效果。在这样的情况下，提供触发信号涉及将至少一个数字值转换为模拟电压，其中，可以向所述换能器施加所述电压，以激励所述换能器。通过这样做，基于通过对所述数据进行分析而确定的特定模式而生成触发信号。所述模式的范围包括纯触发模式，从而使得触发信号选自至少一个存储波形。所述存储波形能够生成诸如键喀音(key-click)或类似效果的预定效果。替换地，所述模式可以涉及混合触发模式，从而使得基于选自至少一个存储波形的第一分量和基于至少一个数字值的第二分量选择触发信号。如下文所述，可以按比例缩减所述第二分量(例如，以提供较低的背景音量)。而另一种模式则可以包括纯音频模式，从而使得使用至少一个数字值选择触发信号。所述方法的另一种变体包括有选择地改变被耦合至电子设备的换能器的输出，其中，所述电子设备生成音频输出信号。在一个示例中，这样的方法涉及对音频输出声响信号进行条件处理，以生成对应于所述音频声响信号的模拟电压；将所述模拟电压转换成数字值；对来自记录数字值的阵列的至少多个记录数字值进行分析，以生成至少一个控制值;使用所述至少一个控制值选择触发模式，其中，所述触发模式选自包括第一和第二模式的多个模式；基于所述触发模式生成触发信号，其中，所述触发信号是选自多个模式的触发模式所特有的；向换能器提供触发信号，所述换能器被耦合至所述电子设备并且被配置为生成可辨别效果。
本发明还可以包括触发生成音频输出信号的电子设备中的换能器的方法。一种变体包括使用模拟电路对音频声响信号进行条件处理，以生成对应于所述音频声响信号的数字值；通过将所述数字值与选自记录数据阵列的至少一个记录数据值进行比较而选择触发模式，其中，所述触发模式选择多个模式；以及使用触发信号触发换能器，其中，所述触发信号是所述多个模式的至少其中之一所特有的。对于本领域技术人员而言，在阅读了将在下文给出更加充分的描述的本发明的细节后，本发明的这些以及其他特征、目的和优点将变得显而易见。可用于这些设计的电活性聚合物卡式盒(cartridge)包括但不限于平面设备、隔膜设备、厚度模式设备和被动耦合设备(混合式)。可以将本发明用于任何类型的用户接口设备，其包括但不限于用于计算机、电话、PDA、视频游戏控制台、GPS系统、信报亭应用等的触控板、触摸屏或键控板等。然而，可以将文中描述的用以生成可辨别反馈的方法和过程应用到任何设备和/或能够帮助在设备中产生可辨别效果的音频信号的方法分析中。就本发明的其他细节而言，可以采用处于本领域技术人员的水平所及范围内的各种材料和替代相关配置。就通常采用的或者逻辑上采用的额外动作而言，这一点同样适用于本发明的基于方法的方面。此外，尽管已经参考多个示例，可选地结合各种特征描述了本发明，但本发明不限于根据相对于本发明的每种变体所做的设想而描述或指示的内容。可以对本发明做出各种变化，在不偏离本发明的真实精神和范围的情况下可以以等价方案代替(不管是在文中对其做出了阐述还是为了某种程度的简洁起见没有将其包含在文中)。可以将示出的任何数量的个体部分或分组件集成到其设计当中。可以根据组件的设计原理采取或者指导这样的或者其他的变化。对于本领域技术人员而言，在阅读了将在下文给出更加充分的描述的本发明的细节后，本发明的这些以及其他特征、目的和优点将变得显而易见。
通过结合附图阅读下述详细说明本发明将得到最佳的理解。为了促进理解，已经使用相同的附图标记(在可行的情况下)标示各图共有的类似的元件。附图所包括的内容如下
图IA和IB图示出了在将EAP换能器耦合至显示屏或者传感器以及设备的主体时能够采用触觉反馈的用户接口的某些示例。图2A和2B图示出了根据本发明的一个实施例的施加电压前后的换能器的顶部透视图。图3A图示出了通过模拟电路对音频信号进行条件处理，以调整触觉控制器的摸拟数字转换器的电压电平和频率范围的过程。图4A到41图示出了使用图3A所示的过程的得到的各种波形样本标绘图连同附带的值数据集。可以设想根据附图所示的内容得到的本发明的变体。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的设备、系统和方法。在编号为7，394，282,7, 378，783,7, 368，862,7, 362，032,7, 320，457,7, 259，503、7，233，097、7，224，106、7，211，937、7，199，501,7, 166，953、7，064，472、7，062，055、7，052，594、7，049，732、7，034，432,6, 940，221、6，911，764、6，891，317、6，882，086、6，876，135,6, 812，624,6, 809，462,6, 806，621,6, 781，284,6, 768，246,6, 707，236、6，664，718,6, 628，040,6, 586，859,6, 583，533,6, 545，384,6, 543，110,6, 376，971 和6，343，129 的美国专利当中，以及在编号为 2009/0001855、2009/0154053、2008/0180875、2008/015763 I、2008/0 116764、2008/0022517、2007/0230222、2007/0200468、2007/0200467、2007/0200466、2007/0200457、2007/0200454、2007/0200453、2007/0170822、2006/0238079、2006/0208610、2006/0208609、2005/0157893 和2010/0109486 的美国公开专利申请；PCT 申请 PCT/US09/63307 和 PCT/US2011/000196 ;以及PCT公开文本WO 2009/067708当中描述了 EAP设备及其应用的示例，通过引用将其整体并入本文。如上所述，能够利用设备的用户屏幕上的触觉反馈改进需要用户接口的设备。图IA和IB图示出了这样的设备190的简单的示例。每个设备包括供用户输入或者查看数据的显示屏232。所述显示屏被耦合至所述设备的主体或框架234。显然，任何数量的设备都涵盖于本公开的范围内，不管其是便携式的(例如，手机、计算机、制造设备等)还是固定到其他非便携式结构上的(例如，信息显示板的屏幕、自动柜员机屏幕等)。出于本公开的目的，显示屏还可以包括触控板型设备，其中，用户输入或交互发生在监视器上或者离开实际触控板的位置上(例如，膝上型计算机触控板)。此外，可以将文中描述的控制方法应用到那些采用以可拆卸的方式耦合到电子媒体设备上的外壳组件的设备当中。在这样的情况下，改进的控制和潜在的换能器是分离的，但是可耦合至所述电子设备。在PCT/US2011/000196中可以找到这样的设备的示例。很多设计考虑都偏好选择和使用又被称为“电活性聚合物”(EAP)的高级电介质弹性材料制造换能器，尤其是在寻求显示屏232的触觉反馈时。这些考虑包括有势力、功率密度、功率转换/消耗、尺寸、重量、成本、响应时间、占空比、业务要求、环境影响等。因而，在很多应用当中，EAP技术都提供了对压电形状记忆合金(SMA)以及诸如电动机和螺线管的电磁设备的理想替代。EAP换能器含有两个具有弹性特性的薄膜电极，它们通过薄的弹性体电介质材料隔开。在某些变型当中，EAP换能器可以包括非弹性电介质材料。在任何情况下，在向所述电极施加电压差时，具有相反极性的电荷的电极相互吸引，从而压缩了其间的聚合物电介质层。随着所述电极被拉得更加靠近到一起，所述电介质聚合物膜变得更薄(z轴分量收缩)，因为其沿平面方向发生了扩展(X和y轴分量扩展)。可以将EAP换能器配置为针对外加电压发生位移，其有助于对主题触觉反馈设备采用的控制系统编程。例如，软件算法可以将像素灰度级转换成EAP换能器位移，其中，连续测量屏幕光标的尖端下的像素灰度级值，并将其转换成成比例的EAP换能器位移。通过跨越触控板移动手指，可以感觉或觉知到粗糙的三维纹理。可以对网页应用类似的算法，其中，当在图标上移动手指时，将图标的边界作为网页纹理中的凸起或者蜂鸣按钮反馈给用户。对于正常用户而言，其将提供上网时的全新感觉体验，对于视力受损者而言，其将增加必不可少的反馈。出于很多原因，EAP换能器都是这样的应用的理想选择。例如，由于EAP换能器的重量轻，而且具有最小的部件，因而其将提供非常低的外形轮廓，因此是供感觉/触觉反馈应用使用的理想选择。图2A和2B图示出了 EAP膜或膜片(membrane) 10结构的示例。薄的弹性体电介质膜或层12被夹在顺应或可拉伸电极板或层14和16之间，从而形成了电容结构或膜。所述电介质层的长度“I”和宽度“w”以及所述复合结构的对应长度和宽度要比其厚度“t”大得多。典型地，所述电介质层具有处于大约IOMm到大约IOOMm的范围内的厚度，其中所述结构的总厚度处于大约15ΜΠ1到大约IOcm的范围内。此外，希望对电极14、16的弹性模量、厚度和/或微观几何形态加以选择，从而使其贡献给致动器的额外刚度通常小于电介质层12的刚度，电介质层12具有相对较低的弹性模量，即，低于IOOMPa左右，并且更典型地低于IOMPa左右，但是其可能比每一电极都厚。适于与这些顺应性电容结构一起使用的电极是那些能够承受大于1%左右的周期性应变而不会由于机械疲劳而产生故障的电极。如在图2B中所看到的，在跨越所述电极施加电压时，两个电极14和16内的相反电荷相互吸引，因而这些静电吸引力对电介质膜12实施了压缩(沿z轴)。由此将使电介质膜12随着电场的变化而产生偏转偏转。由于电极14、16是顺应性的，因而它们随电介质层12改变形状。一般而言，偏转偏转是指电介质膜12的部分的任何位移、扩展、收缩、扭转、线性或区域应变或者任何其他形变。依靠采用了所述电容性结构10的架构，例如，采用了所述电容性结构10的框架(统称为“换能器”)，可以采用这一偏转偏转生成机械功。在上文标示处的专利参考文献中公开和描述了各种不同的换能器架构。借助外加电压，换能器膜10持续发生偏转直到机械力与驱动所述偏转的静电力达到平衡为止。所述机械力包括电介质层12的弹性恢复力、电极14、16的顺从或拉伸以及被耦合至换能器10的设备和/或负载提供的任何外部阻力。作为外加电压的结果，换能器10所产生的偏转还可能取决于很多其他因素，诸如，弹性体材料的介电常数以及其尺寸和刚度。电压差和感生电荷的去除将导致反作用。在某些情况下，相对于电介质膜12的总面积而言，电极14和16可以覆盖所述膜的有限部分。这样做可以避免在电介质的边缘附近产生电击穿或者可以在其某些部分内实现定制偏转。可以在偏转过程中，使有效区域之外的电介质材料对所述有效区域施加外部弹力(有效区域在后面是所具有的静电力足以实现该部分的偏转的电介质材料部分)。更具体而言，有效区域外的材料可以通过其收缩或扩展而遏制或增强有效区域偏转。可以使电介质膜12预先产生应变。所述预应变改善了电能和机械能之间的转换，即，所述预应变允许电介质膜12发生更大的偏转，并提供更大的机械功。可以将膜的预应变描述为相对于预应变之前某一方向上的尺寸而言的发生预应变之后该方向上的尺寸变化。所述预应变可以包括电介质膜的弹性形变，可以例如通过对膜进行拉伸从而使之处于受拉状态，并在其受到拉伸的时候固定其一个或多个边缘而形成所述预应变。可以对膜的边界施加预应变，或者仅对膜的一部分施加预应变，可以利用刚性框架或者通过使膜的部分变硬而实施所述预应变。在文中公开的很多引用专利和公开文本中都对图2A和图2B的换能器结构和其他类似的顺应结构以及所述结构的构造细节给出了更加充分的描述。
可以通过使电介质膜和/或被动(passive)材料发生预应变而增强性能。可以将所述致动器用作键或按钮设备，可以使之与诸如膜片开关的传感器设备叠置或集成。可以使用底部输出构件或底部电极向膜片开关提供足够的压力，以接通电路，或者如果在底部输出构件具有导电层的情况下，所述底部输出构件或底部电极能够直接接通电路。对于诸如小键盘或键盘的应用而言，可以按照阵列的方式使用多个致动器。美国已公开专利申请No. 2005/0157893中公开的各种电介质弹性体和电极材料适于供本发明的厚度模式换能器使用。通常，所述电介质弹性体包括任何充分绝缘的顺应聚合物，诸如，硅橡胶和丙烯酸树脂，其响应于静电力发生形变或者其形变将引起电场变化。在设计或选择适当的聚合物时可以考虑最佳材料、物理和化学性质。可以通过明智地选择单体(包括任何侧链)、添加剂、交联度、结晶度、分子量等对这样的性质进行适配修整。其中描述的适于使用的电极包括具有金属迹线和电荷分布层的结构化电极、具有纹理的电极、诸如碳滑脂或银滑脂的导电滑脂、胶态悬浮体、诸如导电碳黑、碳原纤、碳纳米管、石墨烯和金属纳米丝的高长宽比导电材料以及电离导电材料的混合物。所述电极可以由顺应材料构成，诸如，含有碳或其他导电颗粒的弹性体基质。本发明也可以采用金属电极或半非柔性电极。例如，供主题换能器使用的示例性被动层材料包括但不限于硅酮、苯乙烯或烯烃共聚物、聚氨酯、丙烯酸酯、橡胶、软聚合物、软弹性体(凝胶)、软聚合物泡沫或者聚合物/凝胶混合物。选择所述一个或多个被动层和电介质层的相对弹性和厚度，以实现期望输出(例如，预计的表面特征的净厚度或薄度)，其中，可以将输出响应设计成是线性的(例如，在激活时，相对于电介质层的厚度按比例放大被动层厚度)或者是非线性的(例如，所述被动层和电介质层以变化速率变薄或变厚)。从方法论的角度来讲，主题方法可以包括与所描述的设备的使用相关联的机械和/或活动中的每个。因而，所描述的设备的使用所隐含的方法论形成了本发明的部分。其他方法可能重点在于这样的设备的制造。就本发明的其他细节而言，可以采用处于本领域技术人员的水平所及范围内的各种材料和替代相关构造。就通常采用的或者逻辑上采用的额外动作而言，这一点同样适用于本发明的基于方法的方面。此外，尽管已经在可选结合各种特征的情况下参考几个例子描述了本发明，但本发明不限于根据相对于本发明的每种变体所做的设想而描述或指示的内容。可以对所述本发明做出各种变化，在不偏离本发明的真实精神和范围的情况下可以以等价方案替代(不管是在文中对其做出了阐述还是为了某种程度的简洁起见没有将其包含在文中)。可以将示出的任何数量的个体部分或分组件集成到其设计当中。可以根据组件的设计原理采取或者指导这样的或者其他的变化。用于改进触觉致动器的控制的另一种方法和过程包括利用音频信号的统计分析生成改进的触觉效果。这样的过程包括通过模拟电路对音频信号进行条件处理，以调整触觉控制器的摸拟数字转换器的电压电平和频率范围。图3示出了其示例。触觉控制器302可以是任何满足所述控制算法的存储、端口和速度要求的嵌入系统。将输入的模拟电压转换为数字值(变量Y)304。还将这一值添加到含有数量η个先前的Y值的阵列当中，以构成运行着的不断更新的统计数据集306。可以对所述数据集的尺寸进行优化，从而使系统对信号变异的适应性最大化，但是其最终取决于Y的值的分辨率以及可用的存储能力。采用每一输入的Y计算并更新308所述数据集的标准偏差、均值和极差(range)。可选地，也可以计算峰度。然而，这样做将得到一种密集的过度精确的指示器，使极差除以标准偏差能够得到充分指示所收集的Y样本的直方图形状的指示器。直方图的形状取决于音频信号的类型。嘈杂的音乐产生宽的“满”曲线，其具有最低的极差/S值310。在这一条件下，可以将Y直接传递给数模转换器，从而使所述换能器充当“亚低音扬声器”312。在低噪声或者寂静中分散着尖锐的喀音或峰值的情况将产生尖锐的直方图以及最高的极差/S值。所述的喀音和峰值可能因太短而无法生成预期的触觉事件，但是可以使用其触发存储的波形314。实验数据表明在输入信号值大于m加XS或者小于m减xs时触发存储波形316。X的精确值是通过实验确定的。先前发现x=2这一值是可以接受的。在这一点上，可以通过对所述信号的更加高级的处理确定输出波的最佳幅度和频率，由此确定准确的波形形状。既含有背景音乐又含有游戏效果的游戏通常使所述效果具有较大的音量，或者具有单独调整两种音量的措施。所得到的直方图处于噪声音乐和单纯的喀音之间的某个位置。尽管存在很多种选择，但是最直接的选择是将音量有可能降低了很多的音乐与所触发的波形混合起来。这样可能仍然具有微妙的“亚低音扬声器”效果，同时又具有强而显著的特技效果。可以借助极差/s这一比值按比例调整使音乐静音以及加重所触发的波形的程度。这一系统以及所述系统的变体是有利的，因为其开启了先前由于软件架构的限制而无法得到的高保真度触觉的可能性。很多游戏设备和游戏不含有触觉数据信道，当前的解决方案涉及由声响幅度阈值进行波形触发，所述阈值是人工永久性设定的，游戏和系统音频音量的变化产生不一致的体验，但是其可能根本不起作用。图4A到41图示出了各种波形样本标绘图连同附带值数据集。图4A图示出了音乐的波形样本标绘图连同附带值数据集。图4B图示出了固有按键喀音的波形样本标绘图连同附带值数据集。图4C图示出了视频游戏(NEED FOR SPEED)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的声音数据外加背景音乐。图4D图示出了视频游戏(AIR HOCKEY)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的声音数据。图4E图示出了视频游戏(FREEBALLIN PINBALL)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的声音数据。图4F图示出了视频游戏(VIRTUAL DICE)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的声音数据。图4G图示出了视频游戏(LABYRINTH)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的声音数据。图4H图示出了视频游戏(CUBERUNNER)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的音乐以及来自游戏的声音数据。图41图示出了视频游戏(CUBE FPS)的波形样本标绘图连同附带值数据集，所述游戏具有来自游戏的声音数据以及背景音乐。就本发明的其他细节而言，可以采用处于本领域技术人员的水平所及范围内的各种材料和替代相关配置。就通常采用的或者逻辑上采用的额外动作而言，这一点同样适用于本发明的基于方法的方面。此外，尽管已经在可选结合各种特征的情况下参考几个例子描述了本发明，但本发明不限于根据相对于本发明的每种变体所做的设想而描述或指示的内容。可以对所述的本发明做出各种变化，在不偏离本发明的真实精神和范围的情况下可以以等价方案替代(不管是在文中对其做出了阐述还是为了某种程度的简洁起见没有将其包含在文中)。可以将任何数量的个体部分或分组件集成到其设计当中。可以根据组件的设计原理采取或者指导这样的或者其他的变化。
而且，可以设想对所描述的本发明的变体的任何可选特征进行独立地阐述和权力主张，或者可以将其与文中描述的特征中的一个或多个结合起来进行阐述和权力主张。对单数项目的引用包括存在多个同样的项目的可能性。更具体而言，文中和所附权利要求中使用的单数形式的冠词“a” “an” “said”和“the”包括复数个讨论目标，除非明确地另行阐明。换言之，在上文的描述以及下面的权利要求中所述冠词的使用考虑了“至少一个”对象项目。还应当注意，可以将权利要求起草为排除任何可选的元素。因此，这样的陈述的目的在于充当将诸如“单独”、“仅”等排他性术语与权利要求要素的陈述结合使用的先行基础，或者充当“否定”限制的使用的先行基础。在不采用这样的排他性术语的情况下，权利要求中的“包括”一词应当允许包含任何额外的元素，而不管是在权利要求中枚举了既定数量的元素，还是特征的添加将被视为转换权利要求中阐述的要素的性质。换言之，除非文中给出了明确的定义，否则都应当在保持权利要求的有效性的同时为文中使用的所有技术和科学词汇赋予尽可能广的惯常理解的含义。
权利要求
1.一种用于在产生音频输出信号的电子设备中有选择地产生可辨别效果的方法，所述方法包括使用模拟电路对所述音频声响信号进行条件处理，以生成对应于所述音频声响信号的模拟电压；将所述模拟电压转换成数字值，并在一定时间周期内记录所述数字值，以构建所记录的数字值的阵列；对至少多个记录的数字值进行分析，以生成至少一个控制值；使用所述至少一个控制值选择触发模式，其中，从包括第一和第二模式的多个模式中选择所述触发模式；基于所述触发模式生成触发信号，其中，所述触发信号是从所述多个模式中选择的触发模式所特有的；将所述触发信号提供给被耦合至所述电子设备的换能器，并且所述换能器被配置为生成所述可辨别效果。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，对至少所述多个记录的数字值进行分析以生成至少一个控制值包括对所述至少多个记录的数字值执行统计分析。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述统计分析包括计算至少多个记录的数字值的均值、标准偏差和/或极差。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，选择所述触发模式包括基于所述极差除以所述标准偏差来选择触发模式。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，对至少所述多个记录的数字值进行分析以生成至少一个控制值包括采用多个记录的数字值对最近的数字值进行分析。
6.根据权利要求I所述的方法，其中，提供所述触发信号包括将至少一个数字值转换成模拟电压。
7.根据权利要求I所述的方法，其中，所述多个模式的至少其中之一包括纯触发模式， 从而使得从至少一个存储波形中选择所述触发信号。
8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述多个模式的至少其中之一包括混合触发模式，从而使得基于选自至少一个存储波形的第一分量和基于至少一个数字值的第二分量来选择所述触发信号。
9.根据权利要求I所述的方法，其中，所述多个模式的至少其中之一包括纯音频模式， 从而使得使用至少一个数字值选择触发信号。
10.根据权利要求I所述的方法，其中，所述换能器包括选自电活性聚合物换能器和压电换能器的换能器。
11.一种有选择地改变被耦合至电子设备的换能器的输出的方法，其中，所述电子设备生成音频输出信号，所述方法包括对所述音频输出声响信号进行条件处理，以生成对应于所述音频声响信号的模拟电压；将所述模拟电压转换为数字值；对来自记录的数字值的阵列的至少多个记录的数字值进行分析，以生成至少一个控制值；使用所述至少一个控制值选择触发模式，其中，从包括第一和第二模式的多个模式中选择所述触发模式；基于所述触发模式生成触发信号，其中，所述触发信号是从所述多个模式中选择的触发模式所特有的；以及将所述触发信号提供给被耦合至所述电子设备的换能器，并且所述换能器被配置为生成所述可辨别效果。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，对至少所述多个记录的数字值进行分析以生成至少一个控制值包括对所述至少多个记录的数字值执行统计分析。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述统计分析包括计算至少多个所述记录的数字值的均值、标准偏差和/或极差。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，选择所述触发模式包括基于所述极差除以所述标准偏差选择所述触发模式。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，对至少所述多个记录的数字值进行分析以生成至少一个控制值包括采用多个记录的数字值对最近的数字值进行分析。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，提供所述触发信号包括将至少一个数字值转换成模拟电压。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个模式的至少其中之一包括纯触发模式，从而使得从至少一个存储波形中选择所述触发信号。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个模式的至少其中之一包括混合模式， 从而使得基于选自至少一个存储波形的第一分量和基于至少一个数字值的第二分量选择所述触发信号。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个模式的至少其中之一包括纯音频模式，从而使得使用至少一个数字值选择所述触发信号。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，采用多个记录的数字值分析最近的数字值，其中，所述多个模式的至少其中之一包括混合触发模式，从而使得所述触发信号包括选自至少一个存储波形的第一分量和基于至少一个数字值的第二分量。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述换能器包括选自电活性聚合物换能器和压电换能器的换能器。
22.一种触发产生音频输出信号的电子设备中的换能器的方法，所述方法包括使用模拟电路对所述音频声响信号进行条件处理，以生成对应于所述音频声响信号的数字值；通过将所述数字值与选自记录的数据的阵列的至少一个记录数据值进行比较而选择触发模式，其中，所述触发模式选自多个模式；以及使用所述触发信号触发所述换能器，其中，所述触发信号是所述多个模式的至少其中之一所特有的。
全文摘要
公开了用于在用户接口设备中产生触觉效果同时产生由单独生成的音频信号生成的声响的电活性换能器及方法，并且还公开了用于用户接口设备中的感觉反馈应用的电活性聚合物换能器。
文档编号G06F3/01GK102934047SQ201180024395
公开日2013年2月13日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者I.波利亚科夫 申请人:拜耳知识产权有限责任公司