專利名稱：交互式視頻方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說(shuō)來(lái)涉及交互式教育與娛樂(lè)系統(tǒng)，尤其是涉及用于在一個(gè)遠(yuǎn)處的播出位置將視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼、在一個(gè)接收位置將該信號(hào)譯碼并就地傳送這些數(shù)據(jù)去控制一個(gè)或多個(gè)交互式設(shè)備的方法和裝置。在置于電視觀眾家中玩具的電視程序控制部分，將描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
視頻文本系統(tǒng)能夠通過(guò)普通的廣播頻道提供自遠(yuǎn)端電視播出位置到家庭電視觀眾的數(shù)據(jù)通訊，這已成為公知。一種這樣的視頻文本系統(tǒng)可以為聽(tīng)力減弱者提供有聲節(jié)目的閉路字幕，其中的解釋文本在光柵掃描過(guò)程的垂直同步間隔之間進(jìn)行傳遞。只有專門(mén)裝備了譯碼器的電視機(jī)才能顯示出字幕，并且視頻文本的顯示與電視機(jī)的光柵掃描電路的同步需要對(duì)譯碼器與電視機(jī)進(jìn)行實(shí)際上的相互連接，例如天線連接器。通常，這里需要付一筆預(yù)定費(fèi)的。
試圖提供能夠進(jìn)行普及的、視頻內(nèi)的數(shù)據(jù)通訊的系統(tǒng)只取得了初步的成功。這是因?yàn)轭l段內(nèi)的普通的信號(hào)發(fā)送會(huì)破壞電視機(jī)的視頻圖象。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)與象素信息在同一視頻場(chǎng)或幀中混合時(shí)，它們?cè)诳臻g上被分隔開(kāi)，從而使得一個(gè)光敏檢波器能夠無(wú)阻礙地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)編碼子區(qū)段。典型地，這種空間上的分隔是通過(guò)確定一個(gè)或多個(gè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中的每一個(gè)單元最初是空的，然后用表示二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)的高亮度和低亮度區(qū)域重新編程。
由于電視節(jié)目的有效觀看區(qū)域依賴于這種數(shù)據(jù)單元的尺寸大小、數(shù)量和編碼，所以該觀看區(qū)域或多或少受到不利的影響。這種視頻數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)不適于采用普通的廣播頻道，在這些廣播頻道內(nèi)，收費(fèi)的和不收費(fèi)的電視接收機(jī)將顯示象束和數(shù)據(jù)的合成信息。在不收費(fèi)的電視機(jī)屏幕或在當(dāng)時(shí)尚未安裝光敏檢波器的收費(fèi)電視機(jī)屏幕上出現(xiàn)的視覺(jué)混雜信號(hào)很可能會(huì)引起用戶的抱怨和聯(lián)邦電視委員會(huì)(FCC)(美國(guó))的限制。
于是，提供一種具有單工數(shù)據(jù)通訊能力的、能容忍光柵時(shí)基誤差、并且不需和電視機(jī)實(shí)現(xiàn)電連接的交互式視頻系統(tǒng)，，就成為人們夢(mèng)寐以求的。這樣的一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能以一個(gè)足以控制交互式機(jī)電設(shè)備(例如，一個(gè)動(dòng)作玩具)的速度進(jìn)行通訊，從而能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)電視節(jié)目故事情節(jié)發(fā)展。這種系統(tǒng)更為可取的是可以與普通的電視廣播、接收和錄相設(shè)備以及頻道相兼容。接收設(shè)備即使在使用時(shí)也只有極短的啟動(dòng)時(shí)間和障礙，或者根本沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)間和障礙，并且應(yīng)該是很順利的?；蛟S最為重要的是，這種系統(tǒng)不會(huì)過(guò)分地給那些不總使用交互式電視機(jī)的觀眾帶來(lái)麻煩和擾亂。
因此，本發(fā)明的主要目的就是，提供一種能夠使一個(gè)遠(yuǎn)端的視頻廣播以無(wú)線的方式與一個(gè)可購(gòu)買(mǎi)到的教育或娛樂(lè)設(shè)備發(fā)生相互作用的視頻系統(tǒng)。本發(fā)明的其它重要目的包括以下內(nèi)容(1)提供一種可與普通的廣播設(shè)備和頻道以及普通的電視接收、錄相和放相系統(tǒng)(包括頻道受到限制的家庭錄放系統(tǒng))相兼容的交互式電視系統(tǒng);
(2)提供一種如所描述的可將節(jié)目的視頻和音頻干擾減至最小的系統(tǒng);
(3)提供一種在一個(gè)電視節(jié)目圖象的觀看區(qū)域內(nèi)進(jìn)行二進(jìn)制按閾值編碼的方法，這種編碼過(guò)程對(duì)電視觀眾來(lái)說(shuō)基本上是看不見(jiàn)的。
(4)提供一種易于自由安裝和操作的交互式電視系統(tǒng);
(5)提供允許使用者實(shí)時(shí)變換電視節(jié)目的教育和娛樂(lè)裝置;
(6)提供一種對(duì)預(yù)先記錄的視頻廣播數(shù)據(jù)進(jìn)行按閾值數(shù)字化編碼的方法;
(7)提供一種通過(guò)在數(shù)據(jù)編碼前、從視頻輸入到編碼裝置的數(shù)據(jù)中、基本上是不可見(jiàn)地除去虛假數(shù)據(jù)來(lái)簡(jiǎn)化譯碼器的方法;
(8)提供一種不和電視機(jī)進(jìn)行電連接并且可與一個(gè)或多個(gè)可購(gòu)到的教育或娛樂(lè)設(shè)備進(jìn)行通訊的交互式視頻裝置;
(9)提供一種使用方便、可靠和廉價(jià)的交互式視頻系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的方法和裝置使得交互式設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制能夠通過(guò)播出合成視頻信息靠近普通的電視接收機(jī)。該方法包括，通過(guò)按閾值的亮度和/或色度調(diào)制產(chǎn)生一個(gè)含有節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)的合成視頻信號(hào);播送該信號(hào)到電視機(jī);由電視機(jī)接收該信號(hào);在電視機(jī)處檢波該調(diào)制信號(hào)，以解調(diào)出控制數(shù)據(jù);以及，就地傳送該控制數(shù)據(jù)以使得在傳送范圍內(nèi)的娛樂(lè)、教育設(shè)備能以一個(gè)預(yù)定的方式響應(yīng)節(jié)目?jī)?nèi)容。該遠(yuǎn)端控制裝置包括產(chǎn)生含有控制數(shù)據(jù)的信號(hào)的裝置;產(chǎn)生含有視頻節(jié)目的信號(hào)的裝置;用于通過(guò)控制數(shù)據(jù)信號(hào)按時(shí)間關(guān)系調(diào)制視頻節(jié)目信號(hào)的裝置，由此即在電視機(jī)屏幕的至少一個(gè)預(yù)定的觀看區(qū)域產(chǎn)生了一個(gè)可調(diào)制檢波的控制數(shù)據(jù)副載波;在電視機(jī)處用于在觀看區(qū)域檢波這樣的調(diào)制以產(chǎn)生一個(gè)控制數(shù)據(jù)序列的裝置;以及按預(yù)定的對(duì)控制數(shù)據(jù)的響應(yīng)用于控制至少一個(gè)娛樂(lè)、教育或其它設(shè)備的裝置。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)編碼方法包括在水平線速率的倍頻和次倍頻處調(diào)制一個(gè)視頻信號(hào)，以產(chǎn)生一個(gè)細(xì)小的視頻副載波。雖然調(diào)制是在電視機(jī)屏幕的觀看區(qū)域進(jìn)行的，但它對(duì)觀眾來(lái)說(shuō)基本上仍然是看不見(jiàn)的，這是由于它的強(qiáng)度比較低、它的相對(duì)于水平線速率的時(shí)間關(guān)系以及人眼的固有的綜合和分辨特性產(chǎn)生的結(jié)果。為了保證數(shù)據(jù)通訊的完整性，同時(shí)限制譯碼裝置對(duì)用戶的價(jià)格，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中提高了通訊的信噪比，這種提高是通過(guò)當(dāng)二進(jìn)制被編碼時(shí)由數(shù)據(jù)編碼器除去表征數(shù)據(jù)的副載波成分、并且在二進(jìn)制1被編碼時(shí)增加一個(gè)副載波(或相反)得以實(shí)現(xiàn)的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，一個(gè)或多個(gè)這樣的副載波可以被數(shù)據(jù)調(diào)制，從而可以按串行或并行、或按多種方式來(lái)傳送信息，其中包括(但不限于此)脈沖調(diào)制(PM)、相位調(diào)制(PM)、振幅調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)、時(shí)間或脈沖間隔調(diào)制(PIM)、頻移鍵控(FSK)、歸零法(RZ)、不歸零法(NRZ)、或任何其它多種時(shí)空調(diào)制和編碼技術(shù)。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，交互式視頻裝置采用一個(gè)光學(xué)變換器、或光敏二極管的形式，該光學(xué)變換器對(duì)準(zhǔn)電視機(jī)屏幕并通過(guò)一對(duì)絞合的電纜與一個(gè)設(shè)置在附近的緊湊的以電池供電的接收機(jī)/發(fā)射機(jī)設(shè)備相連接。接收機(jī)電路通過(guò)對(duì)被調(diào)制的視頻圖象的視頻副載波進(jìn)行檢波并產(chǎn)生一個(gè)表征控制數(shù)據(jù)的位串序列信號(hào)來(lái)重現(xiàn)該控制數(shù)據(jù)。發(fā)射機(jī)電路通過(guò)重構(gòu)的控制數(shù)據(jù)對(duì)一個(gè)紅外(IR)載波進(jìn)行振幅調(diào)制并驅(qū)動(dòng)一個(gè)紅外發(fā)光二極管(IRED)陣列。一個(gè)或多個(gè)也許是分別購(gòu)買(mǎi)的交互式玩具，經(jīng)過(guò)對(duì)載波進(jìn)行檢波，對(duì)控制數(shù)據(jù)內(nèi)的指令字段進(jìn)行譯碼，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)動(dòng)作。
在最佳實(shí)施例的一個(gè)建議的改進(jìn)中，一個(gè)能截取無(wú)線電頻率(RF)的電磁波輻射并能將其耦合到普通的接收機(jī)電路的天線代替了最佳實(shí)施例的光學(xué)變換器和絞合電纜。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)正在顯示這里所述的合成視頻信號(hào)的電視光柵掃描電路就能產(chǎn)生一個(gè)雖聽(tīng)不到但可檢波的低頻RF人工制造的信號(hào)。假如限制范圍略微再多些，即必須把天線安裝在電視機(jī)前面的幾呎距離內(nèi)，由于無(wú)線電頻率的輻射的能級(jí)相當(dāng)?shù)?，所以該另一個(gè)實(shí)施例也具有某些優(yōu)點(diǎn)可將天線放置在更靠近電視機(jī)屏幕處，這是因?yàn)樗静恍枰^看場(chǎng)地的緣故;天線對(duì)來(lái)自假的可見(jiàn)光源的干擾(例如，由變阻器控制的調(diào)光器/開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的60赫芝的頻率干擾)是較為不靈敏的。
這樣，就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的各個(gè)目的。在電視機(jī)的一個(gè)觀看區(qū)域內(nèi)的按閾值的亮度調(diào)制使得該處被編碼的數(shù)據(jù)能夠被檢波出來(lái)，而調(diào)制對(duì)電視機(jī)觀眾來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的。從一個(gè)距離范圍并在一個(gè)角度范圍內(nèi)隨意“對(duì)準(zhǔn)”電視機(jī)屏幕的光學(xué)變換器，半剛性地從接收機(jī)/發(fā)射機(jī)設(shè)備伸出，該光學(xué)變換器也可以單獨(dú)地被固定到電視接收機(jī)一側(cè)，因此就避開(kāi)了通常需要的內(nèi)部連接。通過(guò)在播出前讓數(shù)據(jù)編碼器除掉視頻特性(換言之，可理解為視頻數(shù)據(jù))，使得檢波器或譯碼器得到減化，并且使數(shù)據(jù)通訊具有更高的可靠性。在接收機(jī)/發(fā)射機(jī)設(shè)備和設(shè)置在家庭中的交互式設(shè)備之間的紅外傳輸是無(wú)線的，并且是聽(tīng)不見(jiàn)的，而且不會(huì)給交互式視頻裝置的使用者或非交互式視頻裝置的使用者帶來(lái)麻煩。對(duì)具有一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位串序列的視頻圖象進(jìn)行有選擇性的順序的字段編碼，將能得到一個(gè)足以在視頻節(jié)目文本之內(nèi)或之外對(duì)多個(gè)交互式設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的數(shù)據(jù)速率。在像這樣被控制的交互式設(shè)備內(nèi)的奇偶檢驗(yàn)誤差檢測(cè)邏輯電路確保了數(shù)據(jù)的完整性，從而使交互式設(shè)備能夠按預(yù)定的方式可靠的動(dòng)作。本設(shè)備的電路使用普通的邏輯電路和制作方法，其中包括了超大規(guī)模集成電路(VLSI)，因此進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性并降低了系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明的這些目的和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)將從對(duì)下述附圖的考慮和最佳實(shí)施例的描述械玫角宄睦斫狻
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例制作的交互式玩具系統(tǒng)的使用。
圖2圖示出本發(fā)明的新式亮度調(diào)制方法。
圖3以方塊圖形式圖示出交互式設(shè)備的視頻接收機(jī)/紅外發(fā)射機(jī)電路。
圖4以方塊圖形式圖示出一個(gè)交互式玩具的接收機(jī)的電路。
圖5以方塊圖形式圖示出本發(fā)明的視頻編碼電路。
圖1圖示出本發(fā)明的交互式視頻設(shè)備的使用。所示遠(yuǎn)距離電視播送天線10正在播送合成的視頻信息(或者合成的視頻信號(hào))至電視機(jī)14，合成的視頻信號(hào)包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)，用劃-點(diǎn)-點(diǎn)線12表示。電視機(jī)14的天線14a接收遠(yuǎn)距離播放的內(nèi)容并將其顯示在屏幕(一般用14b表示)上。為進(jìn)行討論，可以認(rèn)為屏幕14b有一個(gè)節(jié)目觀看區(qū)14c，一般來(lái)說(shuō)觀看區(qū)14c和屏幕14b在同一平面上展開(kāi)，觀看區(qū)14包括一個(gè)特征區(qū)14d，參照?qǐng)D2來(lái)使用該特征區(qū)，從而圖示出本發(fā)明的新的數(shù)據(jù)編碼方法。僅通過(guò)圖示就能理解，交互式視頻設(shè)備是如何和娛樂(lè)設(shè)備一起使用的，所示的一輛汽車迅速通過(guò)一個(gè)交通路口的視頻圖象展示出正在顯示的電視節(jié)目的主要特性。
光變換器16在半剛性的雙絞電纜18a的一端有一個(gè)光敏二極管18，將該變換器16從最好大于6吋的一個(gè)距離、并在最好大于30角度的一個(gè)角度內(nèi)“對(duì)準(zhǔn)”觀看區(qū)14。在最佳實(shí)施例中，使用適當(dāng)?shù)暮铣上鹉z化合物并用一根硬線整體澆鑄電纜從而來(lái)增加電纜18a的剛性。因此，一旦變換器16被定位指向觀看區(qū)14c，在這之后就一直保持這個(gè)位置，直到用戶重新定位時(shí)為止。變換器16的另一端連到接收機(jī)/發(fā)射機(jī)裝置20，裝置20可以被固定在電視機(jī)14的附近，例如電視機(jī)。頂部或側(cè)面，例如可以使用針織絨布(未示出)將裝置20固定在電視機(jī)上。傳感器16在其有效測(cè)量范圍內(nèi)將亮度調(diào)制耦合到接收機(jī)/發(fā)射機(jī)裝置20內(nèi)的檢波裝置(未示出)。裝置20包括安裝在電路板22上的接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路和一個(gè)前面板24。紅外線發(fā)射二極管26、28、30被安裝在印刷電路板22上，使它們能沿一般由點(diǎn)劃線32a、32b、32c所示的方向發(fā)射紅外能量。很清楚，可使用任何期望數(shù)目的紅外發(fā)射二極管，這取決于驅(qū)動(dòng)電路的電流能力和期望的發(fā)射范圍。
在紅外發(fā)射二極管26、28、30范圍內(nèi)的一個(gè)交互式設(shè)備(例如汽車34)包括光響應(yīng)裝置，或光敏二極管36，它裝在汽車34內(nèi)的一塊印刷電路板38上?？梢园凑障旅鎸⒁枋龅姆绞皆谟^看區(qū)14c內(nèi)對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，盡管對(duì)電視觀眾來(lái)說(shuō)看不見(jiàn)這些數(shù)據(jù)，但是通過(guò)接收機(jī)/發(fā)射機(jī)裝置20并且通過(guò)經(jīng)變換器16在觀看區(qū)14c內(nèi)的亮度調(diào)制的耦合卻可以檢波出這些數(shù)據(jù)。在裝置20中的接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路重新改造了來(lái)自亮度調(diào)制的控制數(shù)據(jù)，并將其發(fā)射到汽車34。汽車34響應(yīng)于包含在控制數(shù)據(jù)中的一個(gè)命令，啟動(dòng)一個(gè)預(yù)定的動(dòng)作。汽車34通過(guò)啟動(dòng)它的馬達(dá)和加速來(lái)模仿電視節(jié)目中的汽車動(dòng)作。
將會(huì)理解，該交互式設(shè)備可以是任何一個(gè)能按預(yù)定方式響應(yīng)于在一個(gè)適當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)作為紅外能量被發(fā)射的控制數(shù)據(jù)的教育或娛樂(lè)設(shè)備，或其它諸如此類的設(shè)備。對(duì)在這里所描述的交互式視頻設(shè)備的潛在應(yīng)用實(shí)際上是無(wú)限制的。還應(yīng)理解，包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)在內(nèi)的合成視頻信號(hào)源不必一定是如圖1所示的遠(yuǎn)距離播送天線10，可以是通常和電視機(jī)14相連的一個(gè)盒式視頻放相機(jī)，或者播放一個(gè)預(yù)先錄制的視頻盒式錄相帶，或者接收這樣一個(gè)遠(yuǎn)距離播送然后在電視機(jī)14或其它視頻監(jiān)視器上就地顯示。
在對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例提出的一個(gè)改進(jìn)的方案中，變換器16的形式可以是多種常用射頻天線中的任何一種形式，這些天線能把從電視屏幕14b發(fā)射出的低水平射頻電磁輻射耦合到接收機(jī)/發(fā)射機(jī)裝置20。為了簡(jiǎn)潔和清楚起見(jiàn)，可以將圖1看作是還表示這個(gè)不同的改進(jìn)方案，唯一的差別在于，直接用一根硬導(dǎo)線代替光敏二極管18和雙絞電纜18a，其位置和取向類似，只是要確定該導(dǎo)線的尺寸和形狀使其能提供足夠大的射頻靈敏度(這是眾所周知的技術(shù))。同時(shí)，最佳實(shí)施例中的光敏二極管18可以放在距電視屏幕14b相當(dāng)大的一個(gè)距離上，但最好大于6吋，但所建議的改進(jìn)方案的天線的有效范圍更小、更靠近，即天線最好放在電視屏幕的幾呎范圍內(nèi)但并不和屏幕接觸。
下面轉(zhuǎn)到圖2，其中圖示出在圖1的觀看區(qū)14c內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的新方法。詳圖A表示在沒(méi)有亮度調(diào)制情況下的特征區(qū)14d;詳圖B以大大放大了的形式表示在存在亮度調(diào)制的情況下的特征區(qū)14d。為清楚起見(jiàn)并且受到制圖技術(shù)的限制，在所示的詳圖A和B中的水平掃描線間的垂直空間距離被大大地夸大了，而且亮度調(diào)制也極大地夸大了。但這些圖被認(rèn)為是指示出這里所建議的新的亮度調(diào)制方法。
在詳圖A中，用諸如線40表示較低亮度的水平掃描線，用諸如線42表示較高亮度的水平掃描線。按這種方式，諸如在圖1的區(qū)14d中所示的高亮度特性就和圖1和圖2中圖示出的移動(dòng)畫(huà)面的正常亮度背景區(qū)形成了反差。應(yīng)該理解，為了便于說(shuō)明而選擇的線寬僅僅是典型的情況，一般不代表在觀看區(qū)14c內(nèi)按這個(gè)比例可看見(jiàn)的真正掃描線的寬度。參照?qǐng)D2可以看出，詳圖A和B中的水平線是不交叉的，因此代表了在一個(gè)場(chǎng)內(nèi)的掃描線，而不是交叉線的畫(huà)面。通過(guò)調(diào)制連續(xù)不斷的場(chǎng)中的相間掃描線，就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，從而就可以按電視的場(chǎng)頻來(lái)進(jìn)行傳送，例如按美國(guó)電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)的電視播放的場(chǎng)頻60赫芝。
詳圖B圖示出亮度調(diào)制如詳圖A所示的觀看區(qū)14c在區(qū)14d中得到的效果。通過(guò)在觀看區(qū)14c內(nèi)交替地提高和降低相鄰的水平掃描線的亮度，就能產(chǎn)生可用光電裝置檢波的一個(gè)視頻副載波，同時(shí)還保持了觀看區(qū)14c內(nèi)的各象素之間的空間關(guān)系、觀看區(qū)14c的亮度以及觀看區(qū)14c內(nèi)的較高和較低亮度之間的對(duì)比度。這樣，背景現(xiàn)在就包含了分別被提高和降低了亮度的水平掃描線44和46。這就是說(shuō)，曲線44表示的被提高了亮度的掃描線的亮度水平略高于詳圖A中的掃描線40的亮度水平，相應(yīng)地，由線46表示的另一些掃描線的亮度水平和詳圖A中相應(yīng)的掃描線相比略低些。和詳圖A的較高亮度掃描線42相對(duì)應(yīng)的詳圖B的掃描線是被提高了亮度的掃描線，如48，以及被降低了亮度的掃描線，如50。
如圖2所示，能夠用下邊將要描述的檢波器去檢波和譯碼按本發(fā)明的最佳方法進(jìn)行編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的亮度調(diào)制占如詳圖A所示的水平掃描線的正常亮度水平的極小的百分?jǐn)?shù)。雖然這種調(diào)制在詳圖B內(nèi)被夸大(并且用線的寬度表示，而不用線的強(qiáng)度調(diào)制表示)，但為了進(jìn)行說(shuō)明，從詳圖A和B顯然可見(jiàn)，在觀看區(qū)14c內(nèi)的視頻特性和背景之間的總平均亮度以及它們之間的對(duì)比度都被保持住了。
現(xiàn)在集中討論圖2的區(qū)域52，54，很顯然，即使存在可對(duì)二進(jìn)制的0或1進(jìn)行編碼的亮度調(diào)制，在觀看區(qū)14c的一個(gè)任意小的區(qū)域也能保持各象素之間的空間關(guān)系。例如，即使將區(qū)域52，54減少到僅包括觀看區(qū)14C的兩個(gè)相鄰的水平掃描線，區(qū)域54內(nèi)的總亮度也會(huì)和相應(yīng)的區(qū)域52中的總亮度相同。這是憑借本發(fā)明的新的隔行比例調(diào)制方案的結(jié)果，在此方案中，提高一根掃描線亮度的百分?jǐn)?shù)等于降低相鄰掃描線亮度的百分?jǐn)?shù)。本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會(huì)理解，對(duì)于色度信號(hào)也可以使用相同的方法來(lái)產(chǎn)生一個(gè)可檢波的、(但是要按閾值的)，數(shù)據(jù)調(diào)制的色度副載波。
重要的是，在僅由圖2所示的真正視頻圖象的一個(gè)場(chǎng)內(nèi)的水平掃描線靠的較近、因此電視機(jī)14的觀眾基本上看不見(jiàn)由隔行亮度調(diào)制產(chǎn)生的任何粗糙現(xiàn)象。在本發(fā)明最佳方法的實(shí)踐中，盡管觀眾實(shí)際上看不見(jiàn)但可由光電裝置檢波的峰-峰百分?jǐn)?shù)調(diào)制大約是10%調(diào)制，或者小于這里圖示的表觀調(diào)制的一半。
應(yīng)該理解，上邊剛剛描述過(guò)的隔行比例調(diào)制方案是在本發(fā)明的范圍內(nèi)許多按閾值的數(shù)據(jù)編碼方法中的唯一的一個(gè)。顯然，對(duì)相鄰的兩根、三根、等水平掃描線可交替按比例地進(jìn)行亮度調(diào)制，同時(shí)仍能保持觀看區(qū)14C內(nèi)視頻特性和背景的總亮度以及它們之間的對(duì)比度。如參照?qǐng)D3和圖5將要描述的，各種濾波器和延遲線的周期和頻率的相應(yīng)的變化都需適應(yīng)對(duì)該調(diào)制方案的這種改進(jìn)。還應(yīng)理解，在電視機(jī)14的觀看區(qū)14C中進(jìn)行按閾值的調(diào)制使多個(gè)副載波同時(shí)存在于其間。按這種方式，可在一個(gè)視頻場(chǎng)內(nèi)將多于一個(gè)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳遞到變換器16，并由變換器16檢波，從而得到一個(gè)大于電視場(chǎng)頻的數(shù)據(jù)速率。得到較高數(shù)據(jù)速率的另一個(gè)方法是，將觀看區(qū)14C分成多個(gè)區(qū)域，按閾值調(diào)制其中的每一個(gè)區(qū)域，從而就可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼?？蓪⒍鄠€(gè)諸如變換器16的變換器“對(duì)準(zhǔn)”這些區(qū)域，響應(yīng)于這些變換器的一個(gè)檢波器電路可以檢波和譯碼同時(shí)輸給電視機(jī)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
下面轉(zhuǎn)向圖3，其中描述了能夠?qū)ψ噪娨暀C(jī)14至交互式玩具34的二進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)進(jìn)行檢波、譯碼和發(fā)射的接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路的方塊圖。檢波裝置包括“對(duì)準(zhǔn)”屏幕14b的變換器16;諸如二極管18之類的光敏二極管，它經(jīng)過(guò)電纜18a把它的“視野”范圍內(nèi)的光耦合到一個(gè)檢波器或接收機(jī)電路;以及一個(gè)接收機(jī)電路56，它能產(chǎn)生一個(gè)控制數(shù)據(jù)序列，用于控制一個(gè)交互式設(shè)備。接收機(jī)電路56分析能量范圍為7.867千赫左右的電信號(hào)，該能量范圍是在一個(gè)場(chǎng)內(nèi)NTSC標(biāo)稱的(彩色)水平線頻率的一半，因此也就是在電視屏幕觀看區(qū)14C內(nèi)進(jìn)行亮度調(diào)制的頻率。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)存在亮度調(diào)制的情況下，接收機(jī)電路56的輸出表示為一個(gè)二進(jìn)制的1或0，它們表示由(例如)一個(gè)交互式設(shè)備企圖要使用的控制數(shù)據(jù)的存在和方向。
接收機(jī)電路56包括放大器58，其增益由反饋電阻Rf決定，增益數(shù)值由公知的方法決定;兩個(gè)串連的帶通濾波器/放大器60，62傳遞信號(hào)并略加放大，能量范圍約7.867千赫，每一個(gè)的選擇性或Q值約為10;全波整流器64的輸出通過(guò)電容C進(jìn)行平滑;電平比較器66將整流器64的平滑輸出和一個(gè)預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較，以便決定7.867千赫的能量是否是實(shí)際上被編碼的數(shù)據(jù)，而不是偶然的視頻噪聲。應(yīng)該理解，可將濾波器/放大器60，62組合成一級(jí)有類似增益和選擇性的放大器。
可以認(rèn)為電平比較器66的增益高但動(dòng)態(tài)范圍有限，比較器66在對(duì)整流器64的平滑輸出進(jìn)行比較時(shí)，比較的時(shí)間周期最好大于幾個(gè)水平掃描線所需的時(shí)間周期，這樣就能保證，在恰好具有不同亮度的水平掃描線(例如一個(gè)視頻圖象的高、低亮度之間的水平邊界)的一個(gè)場(chǎng)內(nèi)，不出現(xiàn)存在編碼數(shù)據(jù)的虛假顯示。在最佳實(shí)施例內(nèi)，比較器66處于工作狀態(tài)的時(shí)間周期近似等于電視機(jī)14的光柵掃描電路穿行15個(gè)水平掃描線所需的時(shí)間。比較器66的輸出是雙穩(wěn)態(tài)的，第一個(gè)狀態(tài)是在最好大于1毫秒的時(shí)間間隔內(nèi)的有效狀態(tài)(和存在亮度調(diào)制相對(duì)應(yīng))，在所有其它時(shí)間都是第二無(wú)效狀態(tài)。這樣，檢波裝置通過(guò)連續(xù)監(jiān)視電視機(jī)14的觀看區(qū)14C內(nèi)的亮度調(diào)制就產(chǎn)生了一個(gè)控制數(shù)據(jù)序列。
很清楚，可以將帶通濾波器/放大器60，62集中在除7.867千赫以外的其它一些頻率上以便和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的亮度調(diào)制頻率相對(duì)應(yīng)。還應(yīng)該明白，在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)還可以提供多個(gè)檢波裝置，其中的每一個(gè)檢波裝置都能夠在表示多個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位的不同頻率范圍內(nèi)檢波亮度調(diào)制。
還要參照?qǐng)D3，由圖可見(jiàn)，用于使控制數(shù)據(jù)和一個(gè)交互式設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通訊的裝置包括一個(gè)紅外調(diào)制器68，它用比較器66的雙穩(wěn)態(tài)輸出去調(diào)制一個(gè)32千赫的載波，并且驅(qū)動(dòng)一個(gè)紅外發(fā)射二極管陣列，在最佳實(shí)施例中該陣列包括三個(gè)紅外發(fā)射二極管26，28，30。紅外發(fā)射二極管26，28，30被裝在印刷電路板22上并由前面板24支撐(參照?qǐng)D1)，它們一般按點(diǎn)劃線32a，32b，32c的方向發(fā)射紅外線。應(yīng)該明白，該載波可以具有任何一個(gè)頻率，但最好高于聲頻范圍，這樣就能避開(kāi)不期望的聲耦合，并且最好和其它設(shè)備(例如，無(wú)線操作電視機(jī)的遙控設(shè)備)的載波頻率區(qū)別開(kāi)來(lái)。
顯然，如圖3所示的接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路不需要和電視機(jī)14的光柵掃描時(shí)間同步。它們不需要和電視機(jī)14或天線14a進(jìn)行電連接。更加清楚的是，在最佳實(shí)施例中設(shè)備20的接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路是電池供電的，因此不必供給交流電。只要在觀看區(qū)14C中的任何地方存在由變換器16耦合到接收機(jī)電路56的、合適頻率下的按閾值亮度調(diào)制，就能使設(shè)備20內(nèi)的電路區(qū)分開(kāi)控制數(shù)據(jù)和隨機(jī)的視頻圖象。這樣，本發(fā)明就允許以大于、等于或小于普通電視機(jī)場(chǎng)頻的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行按閾值的頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)通訊，而不必進(jìn)行內(nèi)部的或外部的相互連接。
本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)理解，按照對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的一個(gè)被建議的改進(jìn)方案，當(dāng)用一個(gè)天線(而不是用光敏二極管)將數(shù)據(jù)調(diào)制的視頻副載波耦合到接收機(jī)/發(fā)射機(jī)20時(shí)，對(duì)接收機(jī)電路56的改動(dòng)僅在于，到緩沖放大器58的輸入信號(hào)是由天線接收到的信號(hào)，而不是由光敏二極管18產(chǎn)生的信號(hào)，并且眾所周知的是，對(duì)濾波器/放大器60，62的增益和選擇性和/或電平比較器66的參考電壓可按期望的大小進(jìn)行一些微小的調(diào)整。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，其中說(shuō)明了在一個(gè)諸如汽車34之類的交互式玩具內(nèi)的接收機(jī)電路。有選擇性的入射到包括光敏二極管36在內(nèi)的紅外光敏裝置的紅外光能量產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)被輸送至載波檢波裝置，或者送至通常在無(wú)線遙控電視機(jī)中使用的那種類型的常用紅外前置放大器電路。一般來(lái)說(shuō)，紅外前置放大器70包括一個(gè)緩沖放大器72、轉(zhuǎn)向紅外調(diào)制器68載波頻率的放大器74、全波整流器76和電平比較器78。前置放大器70把入射到光敏二極管36的、幅度調(diào)制的32千赫紅外能量轉(zhuǎn)換成一個(gè)被解調(diào)的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)表示在電視機(jī)14中被作為亮度調(diào)制檢波出來(lái)的位串?dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)將其理解為具有一個(gè)歸零的(RZ)二進(jìn)制代碼格式。換言之，表示該數(shù)據(jù)的那些1和0按時(shí)間被零或無(wú)效周期分割開(kāi)，在這些無(wú)效周期期間比較器78的數(shù)字輸出水平按照高-真轉(zhuǎn)換法(high-trueConvention)可能是邏輯0。
在最佳實(shí)施例中，按異步的或開(kāi)始/停止方式，將由亮度調(diào)制編碼的、用于向電視機(jī)14播送的控制數(shù)據(jù)格式化。按這個(gè)眾所周知的、與通用的異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)(UART)芯片以及通訊線監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理設(shè)備兼容的格式，該控制數(shù)據(jù)可以被表示為在一個(gè)開(kāi)始位之后有5至8位代碼，后邊最好再接一個(gè)奇偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位。盡管在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度是5位并且使用奇偶校驗(yàn)位來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性，但應(yīng)該知道，在控制數(shù)據(jù)中可以使用任何預(yù)定數(shù)目和安排方式的位。
還應(yīng)理解，在代表用于激勵(lì)一個(gè)交互式設(shè)備的命令/地址信息的數(shù)據(jù)字段內(nèi)，可用各種方式對(duì)命令/地址信息進(jìn)行編碼。在最佳實(shí)施例中，5個(gè)數(shù)據(jù)位的頭三位總是二進(jìn)制1，其余兩位留待按下述方式傳送預(yù)定的命令至一個(gè)交互式設(shè)備之用。
鎖存/譯碼邏輯電路80對(duì)代表一個(gè)歸零的二進(jìn)制代碼的控制數(shù)據(jù)序列的比較器78的數(shù)字輸出進(jìn)行鎖存、確認(rèn)和譯碼，邏輯電路80按例如60赫的數(shù)據(jù)速率計(jì)時(shí)。當(dāng)包括具有預(yù)定邏輯電平的起始位、奇偶校驗(yàn)位和停止位的連續(xù)位被定時(shí)送入一個(gè)控制器或鎖存/譯碼邏輯電路80時(shí)，該控制數(shù)據(jù)被作為含有命令/地址信息的數(shù)據(jù)而得到確認(rèn)。當(dāng)這些數(shù)據(jù)被確認(rèn)是由一個(gè)起始位和一個(gè)停止位準(zhǔn)確構(gòu)成的并且具有正確的奇偶校驗(yàn)，則允許該5位命令/地址信息進(jìn)入總線82，總線82通向一個(gè)交互式設(shè)備(例如汽車34)的各個(gè)控制點(diǎn)。
應(yīng)該知道，可以用一系列公知的數(shù)字邏輯電路中的任何一個(gè)來(lái)實(shí)施鎖存/譯碼邏輯電路80。例如，可以使用一個(gè)移位寄存器來(lái)累積連續(xù)的控制數(shù)據(jù)位，并且可以使用任何一種時(shí)鐘恢復(fù)方案來(lái)確定一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)的邊沿能夠把控制數(shù)據(jù)的連續(xù)位定時(shí)送入該移位寄存器?；蛘呃纾梢岳缡褂靡粋€(gè)單穩(wěn)多諧振蕩器將比較器78的輸出反相并展寬至大于1/2位的時(shí)間，通過(guò)這種辦法并且通過(guò)提供一個(gè)速率等于16倍數(shù)據(jù)速率的時(shí)鐘，就可以使用通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)(UART)來(lái)實(shí)施該鎖存/譯碼邏輯電路。應(yīng)該理解，通過(guò)使用一個(gè)UART，可使二進(jìn)制數(shù)據(jù)自動(dòng)核實(shí)(能防止奇偶校驗(yàn)誤差和幀誤差)和鎖存，從而能使這些數(shù)據(jù)并行地展現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，用常用的超大規(guī)模集成電路芯片來(lái)實(shí)施鎖存/譯碼邏輯電路80和紅外前置放大器70的電路，從而即大大降低了成本并提高了汽車34的可靠性。
應(yīng)該理解，控制數(shù)據(jù)的地址/命令字段可能具有任何一種長(zhǎng)度，并且可用許多方法對(duì)該字段進(jìn)行編碼，這取決于系統(tǒng)的要求，例如需要尋址的交互式設(shè)備有多少，每一個(gè)設(shè)備需要完成的命令有多少。另外還應(yīng)知道，通過(guò)比較該地址字段和一個(gè)或多個(gè)預(yù)定值，在該地址字段和一個(gè)或多個(gè)這樣的數(shù)值相等時(shí)，在用戶的室內(nèi)的具有地址響應(yīng)裝置的特定交互式設(shè)備就能夠有選擇性地啟動(dòng)由該命令字段表示的動(dòng)作。例如，可以給地址/命令字段指定一個(gè)模式控制位，該控制位就將決定一個(gè)交互式設(shè)備是如何解釋其余的那些位的。對(duì)于多數(shù)功能相對(duì)有限的交互式設(shè)備，大多數(shù)剩余位可留給地址，較少的剩余位留給命令。對(duì)于少數(shù)功能較多的交互式設(shè)備，大多數(shù)剩余位可留給命令，較少的剩余位留給地址。按這種方式就可以設(shè)計(jì)一個(gè)非常靈活的系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，就能在任何期望長(zhǎng)度的一個(gè)地址/命令字段內(nèi)設(shè)置不同數(shù)目和不同功能的交互式設(shè)備，并且該系統(tǒng)僅對(duì)預(yù)先規(guī)定的設(shè)備的特定地址產(chǎn)生響應(yīng)。
在最佳實(shí)施例中，一個(gè)特定的交互式設(shè)備是硬連線的設(shè)備，以便按預(yù)定方式響應(yīng)于所接收到的控制數(shù)據(jù)。很顯然，這個(gè)特定的交互式設(shè)備是不能編程的，或者是不能由只讀存貯器(ROM)控制的，因此比較容易改變這些響應(yīng)。由一個(gè)或多個(gè)交互式設(shè)備啟動(dòng)的動(dòng)作包括電機(jī)、方向盤(pán)、前燈、喇叭、對(duì)講、或一系列其它的動(dòng)作。對(duì)于一個(gè)不是動(dòng)作玩具的交互式設(shè)備，連續(xù)的命令字段例如可以表示成美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼(ASCII)文本，可將該文本顯示在一個(gè)頂部重疊的(lap-top)顯示裝置上，或者表示成可以用來(lái)控制一個(gè)樂(lè)器的樂(lè)器數(shù)字接口(MIDI)數(shù)據(jù)。因此，圖1所示的特殊應(yīng)用(其中的交互式設(shè)備是一個(gè)玩具汽車34)僅僅是本發(fā)明的新式交互式視頻設(shè)備的一系列應(yīng)用當(dāng)中的一個(gè)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，一般用標(biāo)號(hào)84表示用于產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)編碼的合成視頻信號(hào)以便遠(yuǎn)距離播送的編碼電路的最佳實(shí)施例，按方塊圖形式進(jìn)行了說(shuō)明。最好將編碼電路84理解為被稱之為視頻處理放大器的一種改進(jìn)形式，這種放大器通常被用在視頻播送過(guò)程中以保證播送的質(zhì)量、格式和其它的規(guī)則要求。首先描述與產(chǎn)生包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)在內(nèi)的合成視頻信號(hào)有關(guān)的圖中的那些部分。其次，描述一個(gè)視頻預(yù)觀電路，它能在數(shù)據(jù)編碼前預(yù)先觀看視頻磁帶以便確定亮度調(diào)制的節(jié)目?jī)?nèi)容是否合適。最后，描述一個(gè)數(shù)據(jù)消除電路，它能使一個(gè)先前用數(shù)據(jù)編碼的視頻磁帶恢復(fù)到其被編碼之前的狀態(tài)。
標(biāo)號(hào)86表示的是在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中實(shí)施亮度調(diào)制、數(shù)據(jù)編碼方案的那些功能方塊。數(shù)據(jù)編碼器86包括一個(gè)輸入緩沖器88，用于產(chǎn)生一個(gè)節(jié)目信號(hào)的裝置(未示出)將視頻節(jié)目?jī)?nèi)容輸送到該輸入緩沖器88內(nèi)。彩色分離器90提取普通的彩色合成信號(hào)中的色度分量，而同步分離器92提取其中的同步分量，僅讓亮度分量抵達(dá)視頻/數(shù)據(jù)混頻器94。至混頻器94的唯一的另一個(gè)輸入(在消除數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)打開(kāi)的情況下)是與視頻節(jié)目?jī)?nèi)容混合在一起的控制數(shù)據(jù)。
用于產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，如計(jì)算機(jī)裝置(未示出)，按位的順序?qū)⒖刂茢?shù)據(jù)加到觸發(fā)器96的D輸入端，其中要被編碼播送的表示成1或0的邏輯電平應(yīng)和頻率等于場(chǎng)頻的垂直同步信號(hào)同步。觸發(fā)器96的同步輸出在98處和觸發(fā)器100的50%占空度輸出是“與”的關(guān)系，觸發(fā)器100的觸發(fā)輸入是水平同步信號(hào)。消隱保護(hù)，或者消隱保護(hù)電路102將與門(mén)98的輸出鉗位，從而能保證正常的視頻同步信號(hào)、水平同步信號(hào)、垂直同步信號(hào)和彩色基準(zhǔn)(這些信號(hào)都是在逆程消隱期間被發(fā)送的)不受數(shù)據(jù)調(diào)制的擾動(dòng)。電路102還能將與門(mén)98的輸出偏移使其具有近似相等的正向和負(fù)向的變化范圍，從而在控制數(shù)據(jù)是二進(jìn)制1時(shí)能提供按比例被提高和被降低的亮度，并且在控制數(shù)據(jù)為二進(jìn)制0時(shí)對(duì)混頻器94的亮度輸出沒(méi)有貢獻(xiàn)。
“白色”和“黑色”限幅器電路104能保證，在節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)在混頻器94中混合以后，最大的“白色”水平和最小的“黑色”水平都不超過(guò)。第二個(gè)混頻器106重新組合色度和亮度信號(hào)，結(jié)果在消隱加法器108中在水平回掃期間產(chǎn)生了一個(gè)被消隱的信號(hào)。
還要繼續(xù)參照數(shù)據(jù)編碼器86，所示電路的操作對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易理解的，其中包括脈沖串放大器110、脈沖串相位調(diào)節(jié)112、彩色處理器114、鉗位116、同步處理器118、鉗位和消隱產(chǎn)生器120、末級(jí)放大器和混頻器122、同步放大器和驅(qū)動(dòng)器124(它產(chǎn)生一個(gè)稱之為同步輸出的信號(hào))、和輸出驅(qū)動(dòng)器(提供視頻輸出信號(hào))。這樣，數(shù)據(jù)編碼器86就提供了一個(gè)按一定的時(shí)間關(guān)系用數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制節(jié)目?jī)?nèi)容的裝置，由此即產(chǎn)生了一個(gè)控制數(shù)據(jù)副載波。
還要進(jìn)一步參照?qǐng)D5，其中詳細(xì)描述了用標(biāo)號(hào)128表示的視頻預(yù)觀器。預(yù)觀器128的目的是提供一種一場(chǎng)一場(chǎng)地預(yù)先觀看視頻節(jié)目?jī)?nèi)容的方法，以便適應(yīng)最佳方法的亮度調(diào)制的數(shù)據(jù)編碼方案。預(yù)觀器128能夠識(shí)別一個(gè)連續(xù)不斷的視頻場(chǎng)序列，在圍繞要進(jìn)行編碼的觀看區(qū)的窗口內(nèi)，該視頻場(chǎng)序列中的每一個(gè)視頻場(chǎng)都包含分別低于和高于一個(gè)相應(yīng)閾值的高亮度和低亮度。類似地，預(yù)觀器128也能夠識(shí)別包含7.867千赫視頻副載波的視頻磁帶，該副載波或者已被數(shù)據(jù)編碼，或者包含可能作為編碼數(shù)據(jù)被檢波(實(shí)際尚未被檢波)的視頻特性。通過(guò)公知的場(chǎng)標(biāo)記技術(shù)，被有效地?cái)?shù)據(jù)調(diào)制的那些非?！鞍住钡幕蚍浅！昂凇钡膱?chǎng)，或者包含似乎是數(shù)據(jù)的視頻特性的那些場(chǎng)，都可由這些場(chǎng)的時(shí)間代碼序列數(shù)進(jìn)行識(shí)別，并且可以作為數(shù)據(jù)編碼的候選對(duì)象被切斷。本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在預(yù)觀器128和編碼器84之間加上一個(gè)適當(dāng)?shù)囊曨l延遲，即一個(gè)大于預(yù)定的控制數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度的延遲，就能夠在一次掃描或回放期間預(yù)先觀看、標(biāo)記和數(shù)據(jù)編碼視頻磁帶。
通過(guò)參照視頻預(yù)觀器128首先就能看到，在最佳實(shí)施例中視頻節(jié)目?jī)?nèi)容通過(guò)一個(gè)超聲延遲線130被延遲了一個(gè)水平掃描線。然后，通過(guò)模擬反向器132將按上述產(chǎn)生的信號(hào)反相(假定第2檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)閉合)，并在可調(diào)的相位混合器134中與未經(jīng)延遲的同一節(jié)目?jī)?nèi)容信號(hào)混合，可以認(rèn)為這是一種雙線相關(guān)器。一個(gè)250千赫的低通濾波器136除去水平延遲線130的不期望的高頻的人為生成的信號(hào)。濾波器136的輸出在136處被鉗位(當(dāng)垂直同步是有效時(shí))和采樣，這種鉗位和采樣是在被分析的場(chǎng)穿行該窗口部分期間進(jìn)行的，因?yàn)檫@是令人特別感興趣的唯一時(shí)間。在該窗口截取的被分析的場(chǎng)包含似乎是編碼的數(shù)據(jù)時(shí)，7.867千赫帶通濾波器142、全波整流器144、積分器146和參考電壓比較器148就產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)。
應(yīng)該理解，使用所謂“窗口”來(lái)開(kāi)關(guān)門(mén)140并且通過(guò)鉗位150來(lái)確定積分副載波的時(shí)間，上述的窗口確定了將要用來(lái)混合視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)的觀看區(qū)所包括的子區(qū)的邊界。將會(huì)理解，通過(guò)組合水平同步、垂直同步和一個(gè)模式產(chǎn)生器就可以產(chǎn)生該窗口，它們可以通過(guò)一個(gè)可編程序只讀存貯器(PROM)或其它的微控設(shè)備(未示出)被確定。盡管在最佳實(shí)施例中由窗口包圍的子區(qū)是電視機(jī)14的整個(gè)觀看區(qū)14C，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的構(gòu)思中還可以確定比觀看區(qū)14C小的合適的子區(qū)，并且通過(guò)使用一個(gè)斜波發(fā)生器使子區(qū)的邊界相互摻合，從而可避免在觀看區(qū)14C的未被調(diào)制的區(qū)域和已被調(diào)制的區(qū)域之間的交界處出現(xiàn)可覺(jué)察到的差別。很明顯，亮度調(diào)制的子區(qū)域不需要是長(zhǎng)方形或其它任何固定的形狀，而是在一個(gè)模式產(chǎn)生器的偽隨機(jī)控制下隨機(jī)地確定。重要的是，本發(fā)明的最佳方法和實(shí)施例避開(kāi)了由亮度調(diào)制電視機(jī)14的整個(gè)觀看區(qū)14C而產(chǎn)生的邊界問(wèn)題。在152處對(duì)視頻節(jié)目?jī)?nèi)容的信號(hào)進(jìn)行鉗位，并且經(jīng)門(mén)154和156在窗口信號(hào)期間對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣。門(mén)154的輸出在158處被峰值檢波，并且在160處被鉗位(當(dāng)垂直同步有效時(shí))，并且在162處和一個(gè)預(yù)定的“白色”最大亮度進(jìn)行比較，由此即產(chǎn)生了一個(gè)“非常白”的信號(hào)，該信號(hào)表示是否在此子區(qū)域內(nèi)亮度太高以致于不能按可檢波的方式用數(shù)據(jù)進(jìn)行亮度調(diào)制。相應(yīng)地，門(mén)156的輸出在164處被峰值檢波，在166處被鉗位(當(dāng)垂直同步有效時(shí))，并且在168處和一個(gè)預(yù)定的“黑色”最小亮度進(jìn)行比較以產(chǎn)生一個(gè)“非常黑”的信號(hào)，該信號(hào)表示在此子區(qū)域內(nèi)的亮度是否太低以致于不能按可檢波的方式被亮度調(diào)制。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以用計(jì)算機(jī)裝置(未示出)來(lái)監(jiān)視該“非常白”、“非常黑”的信號(hào)，從而將相應(yīng)的子區(qū)域標(biāo)記為或者是非常高或者是非常低的一個(gè)亮度。在數(shù)據(jù)編碼過(guò)程中可以避開(kāi)這樣一些區(qū)域，可用控制數(shù)據(jù)對(duì)更加合適的、但完全是同時(shí)發(fā)生的一系列區(qū)域進(jìn)行編碼。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算機(jī)裝置，例如通過(guò)改變諸如增益和消隱脈沖電平等視頻電平，來(lái)使這樣一些區(qū)域變成適合的區(qū)域，而不是避開(kāi)它們。
在最佳實(shí)施例中延遲線130采用大約為63.556微秒的延遲，這是NTSC的正常水平掃描線周期。它允許前一個(gè)水平掃描線瞬時(shí)亮度的相反的亮度在混頻器134內(nèi)被加到現(xiàn)行水平掃描線的瞬時(shí)亮度上，從而在相鄰的兩個(gè)水平掃描線之間產(chǎn)生了一個(gè)瞬時(shí)亮度差。在頻率為7.867千赫處或其附近存在亮度調(diào)制的情況下，代表該差值的信號(hào)將包含一個(gè)可能在比較器148的輸出端被檢波的按閾值的副載波分量。應(yīng)該明白，視頻預(yù)觀器128的數(shù)據(jù)顯示電路在許多方面都類似于如圖3所示的接收機(jī)電路56，它尋求在NTSC水平掃描線頻率的一半處檢測(cè)一個(gè)閾值視頻能量電平。還應(yīng)該明白，可用另外的裝置，例如電荷耦合器件(CCD)移位寄存器，來(lái)實(shí)施視頻延遲線130。
還要參照?qǐng)D5，應(yīng)該注意的是，用標(biāo)號(hào)170表示一個(gè)數(shù)據(jù)消除器。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)消除器170被認(rèn)為是一個(gè)三線相關(guān)器。當(dāng)在三個(gè)相鄰的水平掃描線之間存在7.867千赫的視頻副載波時(shí)，數(shù)據(jù)消除器170就產(chǎn)生一個(gè)幅度相等的反向副載波，它被用在混頻器94內(nèi)(當(dāng)消除數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí))以便取消被檢波的副載波。如圖5所示，在數(shù)據(jù)消除器170被使用時(shí)，視頻節(jié)目?jī)?nèi)容在被輸入到數(shù)據(jù)編碼器86和視頻預(yù)觀器128之前先要進(jìn)行預(yù)處理，這樣就提高了用于調(diào)制的區(qū)域的適應(yīng)性并以基本上看不見(jiàn)的方式壓縮了節(jié)目?jī)?nèi)容的本身。
視頻輸入是接到一個(gè)檢驗(yàn)混頻器172的，混頻器172的另一個(gè)輸入端一般是不用的(在第一個(gè)試驗(yàn)開(kāi)關(guān)打開(kāi)的情況下)。混頻器172提供一個(gè)通過(guò)63.556微秒延遲線174被延遲了一個(gè)水平掃描線的視頻信號(hào)。由于將會(huì)變得很清楚的原因，通過(guò)一個(gè)補(bǔ)償延遲電路使該視頻信號(hào)被進(jìn)一步延遲，然后被輸入到數(shù)據(jù)編碼器86的緩沖器88并輸入到預(yù)觀器128的延遲線130。通過(guò)模擬反向器178使混頻器172的輸出反向，反向器178的電流輸出在輸入到混頻器180之前受到電阻R1的限制。可以認(rèn)為混頻器180的第一個(gè)這種輸入貢獻(xiàn)了負(fù)四分之一的現(xiàn)行水平掃描線的瞬時(shí)亮度。延遲線174的電流輸出受到電阻R2的限制，它是混頻器180的第二個(gè)輸入?？梢哉J(rèn)為混頻器180的第二個(gè)輸入貢獻(xiàn)了前一個(gè)水平掃描線的瞬時(shí)亮度的正二分之一。延遲線174的輸出還被輸入到延遲線182，延遲線182的輸出在184處被反向并且受到電阻R3的限制，由此即形成了混頻器180的第三個(gè)輸入?？梢哉J(rèn)為混頻器180的這個(gè)最后一個(gè)輸入貢獻(xiàn)了在前一個(gè)水平掃描線還要前邊的一個(gè)水平掃描線的瞬時(shí)亮度的負(fù)四分之一。
由此可見(jiàn)，混頻器180的輸出就代表了“視頻輸入”的三個(gè)相鄰的水平掃描線瞬時(shí)亮度的加權(quán)之和。在7.867千赫或其附近頻率處存在視頻副載波的情況下，混頻器180的輸出就代表了現(xiàn)行的水平掃描線的亮度調(diào)制分量的倒數(shù)。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)數(shù)據(jù)編碼的子區(qū)內(nèi)在任何三個(gè)相鄰的水平掃描線之間，1)一個(gè)掃描線的亮度被提高而另兩個(gè)掃描線的亮度被降低，或者2)兩個(gè)掃描線的亮度被提高而另一個(gè)掃描線的亮度被降低。因此三個(gè)相鄰的水平掃描線肯定能對(duì)在“視頻輸入”處的一個(gè)副載波進(jìn)行檢波。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，混頻器180的三個(gè)輸入的加權(quán)和等于在任何兩個(gè)相鄰掃描線之間的亮度調(diào)制的平均幅度，而在沒(méi)有亮度調(diào)制的情況下該加權(quán)和為零。
本專業(yè)人員將會(huì)理解，盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)視頻預(yù)觀器128的雙線相關(guān)器和數(shù)據(jù)消除器170的三線相關(guān)器分別能檢波和消除編碼的數(shù)據(jù)或“視頻輸入”端的虛假數(shù)據(jù)信號(hào)，但是在本發(fā)明的構(gòu)思中還存在另外一些實(shí)施方案。例如，可用n線相關(guān)器來(lái)增強(qiáng)視頻預(yù)觀器128檢波被編碼的數(shù)據(jù)的能力或數(shù)據(jù)消除器170抑制虛假數(shù)據(jù)的能力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，n個(gè)輸入的混頻器可以產(chǎn)生延遲時(shí)間遞增的視頻輸入的一個(gè)加權(quán)和，因此使預(yù)觀器128或消除器170實(shí)際上對(duì)“視頻輸入”能有一個(gè)較寬的n線觀察角度。通過(guò)級(jí)聯(lián)n個(gè)延遲線并且確定它們對(duì)加權(quán)和的貢獻(xiàn)是正還是負(fù)，從而可使在不存在一個(gè)特定頻率的副載波時(shí)該加權(quán)和為零，就可以增加三線相關(guān)器的抑制比，例如為36分貝。
本專業(yè)的技術(shù)人員還應(yīng)明白，這些延遲線(例如延遲線174)在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)可以采用除63.556微秒以外的其它數(shù)值。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)延遲線規(guī)定的延遲時(shí)間一般等于載波調(diào)制頻率的倒數(shù)的一半，在這里所描述的最佳實(shí)施例正是這種情況。由于本發(fā)明的按閾值調(diào)制方法的普遍適用性，盡管其中的交替地按比例提高和降低相鄰水平掃描線的亮度僅給出了一個(gè)實(shí)例，但副載波頻率可以高于或低于7.867千赫，并且延遲線的延遲時(shí)間可以分別低于或高于視頻延遲時(shí)間。
現(xiàn)在還要參照?qǐng)D5，由圖可見(jiàn)，混頻器180的輸出在186處被濾波以消除不期望的高頻分量，其中包括一般在3.579兆赫的NTSC色度副載波分量，并且該輸出在188處反向以便經(jīng)“消除數(shù)據(jù)”開(kāi)關(guān)190供給視頻混頻器94。應(yīng)該明白，由于混頻器180通過(guò)過(guò)濾器186的輸出存在固有的傳播延遲，必須給延遲線174的輸出施加一個(gè)補(bǔ)償延遲以保證同步到達(dá)至視頻/數(shù)據(jù)混合器94的輸入端。如果“視頻輸入”包含對(duì)檢波器而言可能會(huì)作為亮度調(diào)制出現(xiàn)的視頻特性，即如果“視頻輸入”包含虛假的數(shù)據(jù)，或者“視頻輸入”實(shí)際上包含了編碼數(shù)據(jù)，則通過(guò)將一個(gè)幅度等于調(diào)制分量但符號(hào)和調(diào)制分量相反的信號(hào)加入到混頻器94內(nèi)，就將有效地清除或取消現(xiàn)行水平掃描線的調(diào)制分量。這樣，通過(guò)數(shù)據(jù)消除器170的操作使輸出驅(qū)動(dòng)器126的視頻輸出就只包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容，而不是包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容與一個(gè)亮度調(diào)制的副載波或可作為虛假數(shù)據(jù)被檢波的視頻特性的組合。
當(dāng)期望通過(guò)例如預(yù)先觀看視頻磁帶并監(jiān)視“數(shù)據(jù)顯示”端，從先前被數(shù)據(jù)編碼的視頻磁帶中清除被確定的數(shù)據(jù)時(shí)，用戶僅需要合上“消除數(shù)據(jù)”開(kāi)關(guān)190、通過(guò)編碼電路84處理該被編碼的視頻磁帶，并且在一個(gè)空白的視頻磁帶上記錄“視頻輸出”。按這個(gè)新方法，可以將通過(guò)本發(fā)明設(shè)備啟動(dòng)的數(shù)據(jù)編碼過(guò)程顛倒過(guò)來(lái)以便將經(jīng)這樣處理過(guò)的視頻磁帶恢復(fù)到它們的原先未被編碼的狀態(tài)。通過(guò)同時(shí)考慮視頻預(yù)觀器128的編碼電路84、數(shù)據(jù)編碼器86和數(shù)據(jù)消除器170，就可以根據(jù)其子區(qū)的“數(shù)據(jù)顯示”標(biāo)記對(duì)視頻磁帶的主盤(pán)進(jìn)行預(yù)觀看、數(shù)據(jù)編碼或恢復(fù)。應(yīng)該理解，還可以將數(shù)編碼器86和數(shù)據(jù)消除器170同時(shí)使用，以便1)消除不期望的可作為虛假數(shù)據(jù)被檢波的視頻特性或者消除不期望的被調(diào)制的副載波，以及2)附加期望的被調(diào)制的副載波。
通過(guò)將一個(gè)7.867千赫的信號(hào)經(jīng)第一檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)192加入到混頻器172的第二個(gè)輸入端就能夠檢驗(yàn)視頻預(yù)觀器128和數(shù)據(jù)消除器170。顯然，如果將一個(gè)7.867千赫的副載波輸入到混頻器172，則“數(shù)據(jù)顯示”就要指示出該偽數(shù)據(jù)載波的存在。類似地，如果將一個(gè)7.867千赫的副載波輸入到混頻器172，并且如果“消除數(shù)據(jù)”開(kāi)關(guān)190閉合，則由于數(shù)據(jù)消除器170的產(chǎn)生作用和混頻器94的取消作用的差別，雖然“數(shù)據(jù)顯示”有效但“視頻輸出”根本就不包含任何載波分量。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，如果第二檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)194打開(kāi)，視頻預(yù)觀器128還可能會(huì)指示出數(shù)據(jù)的存在，但由于它取決于單線檢波(如接收機(jī)電路56所進(jìn)行的那樣)而不是雙線相關(guān)，所以預(yù)觀器128可能會(huì)展示出一個(gè)低的信噪比。最后，第三個(gè)檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)196通過(guò)將視頻節(jié)目?jī)?nèi)容加到延遲線130(當(dāng)開(kāi)關(guān)196在其“斷開(kāi)”位置時(shí))或通過(guò)將“視頻輸出”加到延遲線130(當(dāng)開(kāi)關(guān)196處在其“閉合”位置時(shí))，第三檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)196允許對(duì)視頻預(yù)觀器128和數(shù)據(jù)消除器170進(jìn)行回路反向檢驗(yàn)。
按照這里所描述的設(shè)備就可以理解本發(fā)明的最佳方法。通過(guò)按照對(duì)電視觀眾來(lái)說(shuō)基本上看不見(jiàn)調(diào)制的方式去亮度調(diào)制在一個(gè)電視機(jī)的觀看區(qū)內(nèi)的連續(xù)視頻子區(qū)域的相間水平掃描線，通過(guò)例如使用編碼電路84就可以產(chǎn)生包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)在內(nèi)的一個(gè)合成的視頻信號(hào)。通過(guò)檢波視頻副載波分量，例如，通過(guò)包括變換器16和檢波器56的檢波裝置，就可以在電視機(jī)上或在其附近，按和光柵掃描時(shí)間成異步的方式再現(xiàn)該編碼數(shù)據(jù)，以便用于(例如)控制一個(gè)交互式設(shè)備。
通過(guò)識(shí)別(即標(biāo)記和記錄)適于使用視頻預(yù)觀器128進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼的一系列連續(xù)不斷的字段，就能產(chǎn)生包含視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)的合成視頻信號(hào)。例如，最好通過(guò)使用數(shù)據(jù)消除器170來(lái)消除視頻副載波中的包含編碼數(shù)據(jù)或虛假數(shù)據(jù)的字段，從而使這些字段適宜于例如使用數(shù)據(jù)編碼器86的數(shù)據(jù)編碼。例如通過(guò)使用可以利用“數(shù)據(jù)顯示”、“太白”信號(hào)和“太黑”信號(hào)的計(jì)算機(jī)裝置使一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)系列格式化，這種格式化就能使控制數(shù)據(jù)系列擬合在這個(gè)被識(shí)別的字段系列內(nèi)。在產(chǎn)生了一個(gè)確定包圍一個(gè)視頻子區(qū)域的窗口的同步信號(hào)后，就可以根據(jù)這個(gè)同步信號(hào)在這個(gè)窗口內(nèi)用控制數(shù)據(jù)去亮度調(diào)制節(jié)目?jī)?nèi)容，從而將節(jié)目?jī)?nèi)容和控制信號(hào)混合起來(lái)。應(yīng)該理解，在這里描述的是預(yù)先觀看、編碼和恢復(fù)視頻磁帶的模擬裝置，但是數(shù)字式裝置的使用，例如在一個(gè)幀緩沖器內(nèi)灰度代碼的象素的操作，也在本發(fā)明的構(gòu)思范圍之內(nèi)。
播送通過(guò)剛剛描述的這些步驟而產(chǎn)生的合成視頻信號(hào)能使一臺(tái)或多臺(tái)電視機(jī)接收這個(gè)信號(hào)，使在電視機(jī)附近的檢波裝置能夠再現(xiàn)該數(shù)據(jù)，并且能使一個(gè)紅外調(diào)制器和紅外發(fā)射二極管就地發(fā)送該數(shù)據(jù)，從而使交互式設(shè)備能響應(yīng)于被數(shù)據(jù)編碼的節(jié)目?jī)?nèi)容。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，檢波是通過(guò)該調(diào)制經(jīng)例如變換器16就地最佳耦合到接收機(jī)電路而實(shí)現(xiàn)的，在這過(guò)程中將節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。通過(guò)用控制數(shù)據(jù)幅度調(diào)制一個(gè)紅外載波，可使控制數(shù)據(jù)在發(fā)射的范圍內(nèi)和交互式設(shè)備進(jìn)行無(wú)聲無(wú)線的通訊。
本發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)對(duì)本專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)應(yīng)該是很清楚的。這里所公開(kāi)的方法和設(shè)備能在整個(gè)常用的電視播送頻道上進(jìn)行按閾值的頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)通訊，以備家庭電視觀眾附近一個(gè)場(chǎng)所之用。包括一個(gè)能自由地監(jiān)視電視屏幕的節(jié)目觀看區(qū)內(nèi)的任何期望區(qū)域的光學(xué)變換器的檢波裝置，能夠使接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路區(qū)分控制數(shù)據(jù)和隨機(jī)的視頻噪聲，并且能夠在其紅外發(fā)射范圍內(nèi)就地發(fā)送控制數(shù)據(jù)至一個(gè)或多個(gè)交互式設(shè)備。對(duì)這樣一些交互式設(shè)備可靈活地編程以便根據(jù)電視節(jié)目的故事情節(jié)的發(fā)展去啟動(dòng)預(yù)定的動(dòng)作。該設(shè)備無(wú)需和電視接收機(jī)或天線進(jìn)行電連接，并且能在電視觀眾的家里對(duì)交互式設(shè)備進(jìn)行無(wú)線遙控?？杀槐景l(fā)明的方法和裝置遙控的交互式設(shè)備包括教學(xué)設(shè)備和娛樂(lè)設(shè)備。
本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，可將對(duì)視頻節(jié)目?jī)?nèi)容的按閾值的調(diào)制進(jìn)行檢波的裝置置于一個(gè)可用手操作的探頭內(nèi)，該探頭本身可能是由控制數(shù)據(jù)遙控的交互式設(shè)備，這樣就排除了對(duì)重新產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)要進(jìn)行就地通訊的要求。還應(yīng)該明白，在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，控制數(shù)據(jù)與交互式設(shè)備的通訊可以用除紅外裝置以外的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，放在電視機(jī)附近的一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)可以使控制數(shù)據(jù)和交互式設(shè)備內(nèi)的一個(gè)射頻接收機(jī)進(jìn)行通訊，或者射頻天線和裝備有接收機(jī)的交互式設(shè)備，按照這里所建議的對(duì)最佳實(shí)施例的一個(gè)改進(jìn)方案，可直接從電視機(jī)檢波出射頻輻射。
因此，雖然這里只描述了實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)最佳方法、本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)最佳實(shí)施例及其被建議的一個(gè)改進(jìn)方案，但應(yīng)該理解，可能存在落在本發(fā)明范圍內(nèi)的另外一些改進(jìn)方案。
權(quán)利要求
1.關(guān)于產(chǎn)生一個(gè)含有視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)的合成視頻信號(hào)、在電視機(jī)上顯示該信號(hào)并將這樣的控制數(shù)據(jù)譯碼備用的方法，其改進(jìn)包括下述步驟在電視機(jī)的觀看區(qū)域至少調(diào)制一個(gè)視頻場(chǎng)，使這種調(diào)制對(duì)電視機(jī)觀眾來(lái)說(shuō)基本上看不見(jiàn)的，由此即產(chǎn)生了該信號(hào)的視頻副載波成分，該成分包含該數(shù)據(jù)；以及檢波該成分以再現(xiàn)該數(shù)據(jù)留待它用。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)，其中的檢波是按光電方式進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)，其中的檢波是通過(guò)將這種調(diào)制就地耦合到接收機(jī)電路實(shí)現(xiàn)的，該電路具有分開(kāi)節(jié)目?jī)?nèi)容與控制數(shù)據(jù)的裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)，其中的檢波是相對(duì)于電視機(jī)的光柵掃描時(shí)間異步地進(jìn)行的。
5.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)，其中的調(diào)制在每一個(gè)場(chǎng)內(nèi)具有相間的水平掃描線。
6.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)，它進(jìn)一步還包括下述步驟在調(diào)制之前預(yù)先觀察視頻節(jié)目?jī)?nèi)容，以便至少選擇一個(gè)適于數(shù)據(jù)編碼的場(chǎng)，其中的調(diào)制是在這樣一個(gè)被選的場(chǎng)上有選擇性地進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求5所述的改進(jìn)，它進(jìn)一步還包括如下步驟在調(diào)制前處理視頻節(jié)目?jī)?nèi)容，以便增強(qiáng)至少一個(gè)場(chǎng)對(duì)調(diào)制的適應(yīng)性，處理的方式要使這種增強(qiáng)對(duì)電視觀眾來(lái)說(shuō)基本上是看不見(jiàn)的。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)，其中所說(shuō)的處理包括清除視頻特性的至少一個(gè)場(chǎng)，它作為這樣一個(gè)視頻副載波成分是可以檢波的。
9.一種用于產(chǎn)生包含預(yù)錄的視頻節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)的合成視頻信號(hào)、以便用一個(gè)觀看該節(jié)目?jī)?nèi)容的電視機(jī)顯示該信號(hào)、并且用外部設(shè)備檢波該控制數(shù)據(jù)留待它用的方法，它包括如下步驟識(shí)別至少一個(gè)節(jié)目?jī)?nèi)容的連續(xù)場(chǎng)序列，其中的每一場(chǎng)至少包含一個(gè)內(nèi)含的視頻子區(qū)段，這些子區(qū)段至少能用一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行按閾值可被檢波地調(diào)制;格式化至少一個(gè)包含控制數(shù)據(jù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，使得該數(shù)據(jù)序列能夠被擬合在該場(chǎng)序列內(nèi);產(chǎn)生能確定一個(gè)窗口的同步信號(hào)，該窗口限定了視頻子區(qū)段的邊界;通過(guò)用數(shù)據(jù)調(diào)制節(jié)目?jī)?nèi)容、根據(jù)這些信號(hào)、在該場(chǎng)序列內(nèi)并且在該窗口內(nèi)混合該節(jié)目?jī)?nèi)容和該數(shù)據(jù)，使這種調(diào)制對(duì)電視機(jī)觀眾基本上是看不見(jiàn)的并且使其可被檢波以備它用。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中的混合是通過(guò)用數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行亮度調(diào)制進(jìn)行的，調(diào)制的方式要能使得在該窗口內(nèi)能保持整個(gè)亮度水平。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中的混合是通過(guò)用數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行的色度調(diào)制進(jìn)行的，調(diào)制的方式要能使得在該窗口內(nèi)能保持整個(gè)色度水平。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中的混合是通過(guò)用數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行的調(diào)制進(jìn)行的，調(diào)制的方式要使得在該窗口內(nèi)能保持象素之間的空間關(guān)系。
13.如權(quán)利要求9、10或11所述的方法，其中的混合是通過(guò)用數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行的調(diào)制進(jìn)行的，調(diào)制的方式要使得在該窗口內(nèi)能保持象素之間的空間關(guān)系。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中的混合是通過(guò)在該窗口內(nèi)對(duì)相間的水平掃描線進(jìn)行亮度調(diào)制進(jìn)行的，和在任何兩根相鄰的掃描線之間一樣，第一根掃描線的亮度水平提高了一個(gè)預(yù)定的百分?jǐn)?shù)，并且第二根掃描線的亮度水平降低了基本上相同的百分?jǐn)?shù)，這種調(diào)制作為控制數(shù)據(jù)的方向和存在的指示是可以被檢波的。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中的混合是通過(guò)在該窗口內(nèi)對(duì)相間的水平掃描線進(jìn)行色度調(diào)制進(jìn)行的，和在任何兩根相鄰的掃描線之間一樣，第一根掃描線的色度水平提高了一個(gè)預(yù)定的百分?jǐn)?shù)，并且第二根掃描線的色度水平降低了基本上相同的百分?jǐn)?shù)，這種調(diào)制作為該控制數(shù)據(jù)的方向和存在的指示是可以被檢波的。
16.一種通過(guò)播送到電視機(jī)的合成視頻信息控制交互式設(shè)備的方法，包括如下步驟通過(guò)用控制數(shù)據(jù)調(diào)制節(jié)目?jī)?nèi)容的被選定的觀看區(qū)域，產(chǎn)生一個(gè)合成視頻信號(hào);播送該信號(hào)至少至一臺(tái)電視機(jī);至少在一臺(tái)電視機(jī)上接收該信號(hào);至少在一臺(tái)電視機(jī)附近檢波該調(diào)制以再現(xiàn)該數(shù)據(jù)，檢波進(jìn)行的方式要能使在每一個(gè)被選定的觀看區(qū)域內(nèi)的節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)能按光電方式相互分開(kāi);以及，在傳送的范圍內(nèi)發(fā)送啟動(dòng)交互式設(shè)備的數(shù)據(jù)以便使其根據(jù)節(jié)目?jī)?nèi)容按預(yù)定方式動(dòng)作。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中的產(chǎn)生合成視頻信號(hào)步驟是按對(duì)電視觀眾來(lái)說(shuō)基本上是看不見(jiàn)的方式進(jìn)行的。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中的產(chǎn)生合成視頻信號(hào)步驟是通過(guò)用控制數(shù)據(jù)對(duì)電視節(jié)目?jī)?nèi)容的被選定的觀看區(qū)域進(jìn)行亮度調(diào)制實(shí)現(xiàn)的。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中的產(chǎn)生合成視頻信號(hào)步驟是通過(guò)用控制數(shù)據(jù)對(duì)電視節(jié)目?jī)?nèi)容的被選定的觀看區(qū)域進(jìn)行色度控制而實(shí)現(xiàn)的。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中的檢波是按光電方式實(shí)現(xiàn)的。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中的檢波是通過(guò)將這種調(diào)制就地光耦合至接收機(jī)電路進(jìn)行的，該電路具有用于區(qū)分節(jié)目?jī)?nèi)容和控制數(shù)據(jù)的裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中的發(fā)送是按無(wú)線的方式進(jìn)行的。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中的發(fā)送是按光的方式進(jìn)行的。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中的發(fā)送是在紅外光譜范圍內(nèi)進(jìn)行的。
25.一種用于通過(guò)播送合成視頻信息至電視機(jī)對(duì)交互式設(shè)備進(jìn)行遙控的設(shè)備，包括用于產(chǎn)生包含視頻節(jié)目的節(jié)目信號(hào)的裝置;用于產(chǎn)生包含控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置;用于通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)按時(shí)間關(guān)系按閾值調(diào)制節(jié)目信號(hào)的裝置，于是就在至少一臺(tái)電視機(jī)的至少一個(gè)預(yù)定的觀看區(qū)域產(chǎn)生了一個(gè)可作為數(shù)字式的調(diào)制被檢波的控制數(shù)據(jù)副載波;在至少一臺(tái)電視機(jī)附近用于在至少一個(gè)觀看區(qū)域檢波這種調(diào)制的裝置，以產(chǎn)生一個(gè)控制數(shù)據(jù)序列;以及在按預(yù)定的對(duì)該數(shù)據(jù)序列的響應(yīng)過(guò)程中，用于控制該交互式設(shè)備中的至少一個(gè)設(shè)備的動(dòng)作。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中的調(diào)制裝置產(chǎn)生一個(gè)電視觀眾基本上看不見(jiàn)的視頻副載波。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中的檢波裝置包括將該調(diào)制光耦合至接收機(jī)電路的裝置，該電路具有區(qū)分節(jié)目信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中的耦合裝置包括一個(gè)光敏器件。
29.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中的控制裝置包括按無(wú)線方式發(fā)送該數(shù)據(jù)序列到至少一臺(tái)交互式設(shè)備的裝置。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中的發(fā)送裝置是光的。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中的發(fā)送裝置在紅外光譜內(nèi)操作。
32.通過(guò)播送包含節(jié)目?jī)?nèi)容和亮度調(diào)制的控制數(shù)據(jù)的合成視頻信息至在屏幕上觀看節(jié)目?jī)?nèi)容的電視機(jī)，用于遙控至少一臺(tái)交互式設(shè)備的設(shè)備，包括至少在一臺(tái)電視機(jī)附近，用于檢波該控制數(shù)據(jù)的裝置，該檢波裝置包括一個(gè)位于電視屏幕附近并能耦合該信息至用于區(qū)分控制數(shù)據(jù)和節(jié)目?jī)?nèi)容的裝置，該檢波裝置進(jìn)一步還包括用于按光電方式區(qū)分控制數(shù)據(jù)和節(jié)目?jī)?nèi)容的裝置，以及用于將控制數(shù)據(jù)和至少一個(gè)交互式設(shè)備進(jìn)行通訊的裝置。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，進(jìn)一步還包括用于產(chǎn)生合成視頻信息的裝置，其產(chǎn)生的方式使控制數(shù)據(jù)對(duì)電視觀眾來(lái)說(shuō)基本上是看不見(jiàn)的。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中的通訊裝置是無(wú)線的并且包括一個(gè)紅外發(fā)射器。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，進(jìn)一步還包括用于調(diào)制代表控制數(shù)據(jù)的一個(gè)載波的裝置，該載波的頻率高于聲頻范圍。
36.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制的并且按位的次序進(jìn)行通訊。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中的數(shù)據(jù)是按異步方式發(fā)送的。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，進(jìn)一步還包括至少一個(gè)交互式設(shè)備，每一個(gè)交互式設(shè)備包括一個(gè)能接收控制數(shù)據(jù)的紅外接收器和一個(gè)能夠根據(jù)該數(shù)據(jù)啟動(dòng)一個(gè)預(yù)定動(dòng)作的控制器。
39.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中的數(shù)據(jù)包括一個(gè)命令字段和一個(gè)地址字段，其中的每一個(gè)控制器通過(guò)比較該地址字段和至少一個(gè)預(yù)定值、并且通過(guò)在該地址等于至少一個(gè)這樣的預(yù)定值時(shí)有選擇性地啟動(dòng)由該命令字段確定的動(dòng)作來(lái)響應(yīng)該控制數(shù)據(jù)。
40.供產(chǎn)生和播送合成的視頻信號(hào)用的、并且供能夠檢波、譯碼和通訊控制信號(hào)用的一個(gè)交互式設(shè)備，該合成的視頻信號(hào)包含在電視機(jī)上接收和顯示的視頻節(jié)目?jī)?nèi)容，并且還包含用于在該電視機(jī)附近對(duì)交互式設(shè)備進(jìn)行遙控的控制數(shù)據(jù)，該交互式設(shè)備包括一個(gè)能接收控制數(shù)據(jù)的接收器，以及一個(gè)能根據(jù)所選擇的控制數(shù)據(jù)有選擇性地啟動(dòng)一個(gè)預(yù)定動(dòng)作的控制器。
41.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中的控制數(shù)據(jù)包括一個(gè)命令字段和一個(gè)地址字段，該設(shè)備進(jìn)一步還包括地址響應(yīng)裝置，用于僅在該地址字段和至少一個(gè)預(yù)定設(shè)備的特定地址相符時(shí)有選擇性地啟動(dòng)一個(gè)預(yù)定動(dòng)作。
42.如權(quán)利要求40所述的設(shè)備渲械目刂剖萃ㄑ妒峭ü尷叩墓獯湫問(wèn)澆械?，并且其中的洁]掌靼ü庀煊ψ爸靡員慵觳ê腿啡細(xì)每刂剖蕁
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中的發(fā)送是在紅外光譜范圍內(nèi)進(jìn)行的，并且該光響應(yīng)裝置有選擇性地響應(yīng)于紅外光譜范圍內(nèi)的能量。
44.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中，用控制數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制頻率高于聲波范圍的紅外載波，并且其中的光響應(yīng)裝置包括載波檢波裝置，用于有選擇性地響應(yīng)于一般來(lái)說(shuō)在該載波頻率處的紅外能量。
45.如權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中的控制數(shù)據(jù)通訊是按照異步方式進(jìn)行的。
全文摘要
在頻段內(nèi)播送命令至交互式設(shè)備的方法和設(shè)備。通過(guò)合成視頻播送視頻節(jié)目?jī)?nèi)容之前按閾值調(diào)制一個(gè)視頻圖象場(chǎng)序列來(lái)對(duì)控制數(shù)據(jù)編碼。用戶電視機(jī)屏幕附近的光敏裝置監(jiān)視最終被調(diào)制的視頻場(chǎng)，其中的每一個(gè)場(chǎng)都有交替地并且按比例地被提高和降低了亮度的水平掃描線。雙絞電纜將該裝置連到接收機(jī)/發(fā)射機(jī)電路。交互式設(shè)備在紅外發(fā)射范圍內(nèi)檢測(cè)能量、譯碼控制數(shù)據(jù)中的命令，并且有選擇性地執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作。
文檔編號(hào)H04N7/00GK1036490SQ8810880
公開(kāi)日1989年10月18日 申請(qǐng)日期1988年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月20日
發(fā)明者羅伯特·S·布魯頓, 威廉·C·拉曼斯脫 申請(qǐng)人:英特阿克蒂夫系統(tǒng)公司