專利名稱：產(chǎn)生振動(dòng)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景技術(shù)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及一種用于產(chǎn)生對(duì)于人類感覺(jué)和相互感應(yīng)實(shí)際感知的系統(tǒng)和方法，并且更特別地涉及用于產(chǎn)生作為所有或部分多媒體經(jīng)驗(yàn)的人類可察覺(jué)的實(shí)際感知以及用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器來(lái)產(chǎn)生這種感知的通道的系統(tǒng)和方法。
現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明早已使用了諸如在外力反饋系統(tǒng)中所用的那些外力輸出裝置來(lái)提供感覺(jué)提示從而增強(qiáng)用戶玩計(jì)算機(jī)或視頻游戲的體驗(yàn)。典型地，在計(jì)算機(jī)或視頻游戲中，在顯示器或其它可視輸出設(shè)備上描繪了一幅場(chǎng)景。作為游戲的一部分，用戶將經(jīng)?；貞?yīng)或響應(yīng)游戲上出現(xiàn)的情況或提示。另外，在游戲體驗(yàn)中可以增加以有聲音效果形式出現(xiàn)的聲音和音樂(lè)從而使游戲變得更有娛樂(lè)性和/或可以提供反饋或?qū)⑿盘?hào)信息提供給用戶。越來(lái)越多地，還可以使用外力或觸覺(jué)設(shè)備來(lái)增強(qiáng)用戶玩這類游戲的體驗(yàn)。
通常用于輸出外力給用戶的一種裝置是包含在外力反饋操縱桿中作為外力反饋系統(tǒng)一部分的外力輸出裝置。這種外力反饋操縱桿的外力輸出裝置被用于為與游戲中所描繪的場(chǎng)景有關(guān)的游戲提供觸覺(jué)輸出。舉一個(gè)例子，當(dāng)用戶放游戲中的槍時(shí)，在游戲過(guò)程中，用戶扣動(dòng)槍時(shí)，外力反饋操縱桿中的外力輸出裝置可以導(dǎo)致被施加到操縱桿柄上的一個(gè)輕微的力。這個(gè)力的反饋可以為玩游戲的用戶提供額外深的體驗(yàn)并且還可以將槍已經(jīng)開(kāi)火的信號(hào)作為游戲的一部分提供給用戶。如果游戲中用戶的角色沒(méi)有彈藥而用戶試圖開(kāi)游戲中的槍并希望在操縱桿上感覺(jué)到一個(gè)特有的力，則可以利用沒(méi)有這個(gè)特有外力來(lái)通知用戶游戲中的這個(gè)角色沒(méi)有彈藥了。
可以通過(guò)接收必須使用包含在力輸出裝置中的處理器和力存儲(chǔ)器的短指令來(lái)操作許多當(dāng)前可用的諸如力反饋操縱桿這樣的力反饋裝置。例如，即使這些力反饋操縱桿都與計(jì)算機(jī)相連，它們也需要在力輸出裝置中包含處理器和用于存儲(chǔ)力輸出效果的可能的存儲(chǔ)器。這樣促使抬高了這種力輸出裝置的價(jià)格并且可能限制了可以輸出并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的那些力效果。
所需要的是一種用于產(chǎn)生力或產(chǎn)生其輸出(全部被稱為“振動(dòng)”輸出)可以被用戶可以體驗(yàn)到的其它實(shí)際感覺(jué)的系統(tǒng)和方法，這種系統(tǒng)可以使用計(jì)算機(jī)上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和/或處理方法和協(xié)議或其它輸出裝置。另外，所需要的是這樣一種振動(dòng)輸出裝置，它不需要包括在該振動(dòng)輸出裝置中的處理器或振動(dòng)效果存儲(chǔ)器。
發(fā)明綜述在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使用通常用來(lái)將信號(hào)輸出到揚(yáng)聲器以產(chǎn)生聲音的系統(tǒng)輸出手段。這些輸出手段被用來(lái)輸出力，或更通常地將振動(dòng)輸出結(jié)果(或等效的振動(dòng)輸出或振動(dòng)結(jié)果)直接輸出到振動(dòng)輸出裝置中而不需要依賴于包含在振動(dòng)輸出裝置中的處理器或存儲(chǔ)器來(lái)產(chǎn)生或存儲(chǔ)振動(dòng)結(jié)果。輸出到振動(dòng)輸出裝置中的數(shù)據(jù)替換為由振動(dòng)產(chǎn)生裝置或振動(dòng)服務(wù)器來(lái)產(chǎn)生并將其作為經(jīng)模擬或數(shù)字線輸出到振動(dòng)輸出裝置的振動(dòng)采樣的連續(xù)數(shù)據(jù)流來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，經(jīng)高速聯(lián)接進(jìn)入到振動(dòng)輸入裝置中或從振動(dòng)輸出裝置中輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)流允許通過(guò)遠(yuǎn)離振動(dòng)輸入或振動(dòng)輸出裝置設(shè)置的處理器和/或存儲(chǔ)器來(lái)進(jìn)行振動(dòng)命令或結(jié)果的處理。遠(yuǎn)程產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)結(jié)果可以經(jīng)高速聯(lián)接而被有效地傳送到振動(dòng)輸入裝置或從振動(dòng)輸出裝置中輸出。這樣使得振動(dòng)輸入或振動(dòng)輸出裝置運(yùn)行而不需要用于產(chǎn)生或存儲(chǔ)大量振動(dòng)數(shù)據(jù)的處理器或存儲(chǔ)器。這種振動(dòng)輸入或輸出裝置取代了遠(yuǎn)程設(shè)置的處理器和存儲(chǔ)器的杠桿作用，這樣減低了振動(dòng)輸入或輸出裝置的成本。
以與在輸出音頻數(shù)據(jù)中所使用的處理類似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)數(shù)據(jù)流。每個(gè)采樣提供有關(guān)特定時(shí)間點(diǎn)上的輸出的所希望振動(dòng)的信息。
振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)中的振動(dòng)數(shù)據(jù)包含了在振動(dòng)輸出裝置激勵(lì)器中產(chǎn)生振動(dòng)輸出所必需的所有信息。其結(jié)果，振動(dòng)輸出裝置不需要具有處理器或存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)或處理振動(dòng)信息。振動(dòng)指令包含有關(guān)要被輸出的振動(dòng)結(jié)果的信息，但是振動(dòng)指令本身不包含在激勵(lì)器中產(chǎn)生振動(dòng)輸出所需的數(shù)據(jù)。
為了實(shí)時(shí)振動(dòng)輸入，振動(dòng)輸入裝置將振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入到振動(dòng)服務(wù)器中。一旦到達(dá)振動(dòng)服務(wù)器，該振動(dòng)數(shù)據(jù)可以作為振動(dòng)文件被存儲(chǔ)，或?qū)⑵漭敵龅秸駝?dòng)輸出裝置中以提供振動(dòng)通信。可以處理存儲(chǔ)的振動(dòng)文件并在需要時(shí)將其發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置中。
還可以使用預(yù)先定義的振動(dòng)函數(shù)庫(kù)來(lái)產(chǎn)生振動(dòng)結(jié)果。然后，振動(dòng)服務(wù)器分析振動(dòng)函數(shù)并為每個(gè)振動(dòng)函數(shù)產(chǎn)生用于振動(dòng)波形的振動(dòng)數(shù)據(jù)。這些振動(dòng)波形然后被混合并被發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置中或作為振動(dòng)文件被存儲(chǔ)。
振動(dòng)服務(wù)器經(jīng)傳送媒體與振動(dòng)輸入和振動(dòng)輸出裝置進(jìn)行通信。使用諸如計(jì)算機(jī)所用的通用串行總線(USB)、網(wǎng)絡(luò)連接、內(nèi)連網(wǎng)、互連網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)這樣的數(shù)字電纜以及諸如音頻電纜、光纖電纜這樣的模擬電纜以及諸如用于蜂窩電話或?qū)ず魴C(jī)或高數(shù)據(jù)率通信信道的無(wú)線聯(lián)接來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送媒體。
振動(dòng)輸入裝置可以是這些裝置中的任何一種，這些裝置能產(chǎn)生振動(dòng)輸入，該振動(dòng)輸入裝置包括諸如振動(dòng)麥克風(fēng)、振動(dòng)傳感器、用于記錄聲音或其它聲音數(shù)據(jù)或信息的裝置這樣的振動(dòng)記錄裝置、諸如振動(dòng)操縱桿的振動(dòng)反饋裝置、與筆或其它書寫工具相連的位置、速度和/或加速度傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將產(chǎn)生與施加到輸入裝置中的位置、振動(dòng)或振動(dòng)信號(hào)有關(guān)的輸出信號(hào)的裝置用做振動(dòng)輸入裝置。
振動(dòng)輸出裝置包括能產(chǎn)生可以由用戶感覺(jué)到的振動(dòng)結(jié)果的任何一種裝置。振動(dòng)輸出裝置包括諸如椅子或板這樣的振動(dòng)裝置、諸如振動(dòng)反饋操縱桿和操縱輪這樣的運(yùn)動(dòng)模擬裝置、以及諸如振動(dòng)手套、嗅覺(jué)/氣味產(chǎn)生或擴(kuò)散裝置這樣的觸覺(jué)裝置和風(fēng)扇，但不局限于此。
振動(dòng)服務(wù)器包括任何一種這樣的裝置，該裝置可以處理振動(dòng)輸入、產(chǎn)生從存儲(chǔ)的振動(dòng)文件或振動(dòng)庫(kù)中輸出的振動(dòng)，或產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)。該振動(dòng)服務(wù)器可以將振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到可以被用戶感覺(jué)到的振動(dòng)輸出裝置中?？梢栽谥T如個(gè)人計(jì)算機(jī)這樣的任何一種計(jì)算機(jī)或處理器上實(shí)現(xiàn)振動(dòng)服務(wù)器。可以將振動(dòng)服務(wù)器與振動(dòng)輸入或輸出裝置組合以產(chǎn)生諸如振動(dòng)電視、用于雙向振動(dòng)通信的振動(dòng)電話、或振動(dòng)計(jì)算機(jī)這樣的振動(dòng)激活單元。
可以注意到，在本發(fā)明的說(shuō)明書中，應(yīng)該注意到使用術(shù)語(yǔ)“力”的任何一個(gè)實(shí)施例可以歸納為包括力以及所有其它可以由人感覺(jué)到的實(shí)際觸覺(jué)或“振動(dòng)”的一個(gè)實(shí)施例，而這種歸納不會(huì)脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。另外，使用術(shù)語(yǔ)“振動(dòng)”的任何一個(gè)實(shí)施例可以包括作為特定情況的“力”。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例直接針對(duì)諸如與計(jì)算機(jī)相連的振動(dòng)反饋操縱桿這樣的振動(dòng)輸出裝置。在這個(gè)實(shí)施例中，使用聲音或音頻處理、協(xié)議和計(jì)算機(jī)中的連接來(lái)處理并操縱輸出到振動(dòng)輸出裝置中的振動(dòng)數(shù)據(jù)。將用于在振動(dòng)輸出裝置上產(chǎn)生振動(dòng)結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上。該存儲(chǔ)器還可以進(jìn)一步包括可以作為振動(dòng)結(jié)果庫(kù)索引的不同振動(dòng)結(jié)果庫(kù)。
在操作中，振動(dòng)輸出裝置的功能如下所述。當(dāng)用戶玩時(shí)，例如，計(jì)算機(jī)上的振動(dòng)激活游戲面對(duì)游戲中的這樣一種情況，其中需要將一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)結(jié)果輸出到振動(dòng)輸出裝置上時(shí)，游戲程序產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)表示所需振動(dòng)結(jié)果的振動(dòng)指令。使用這些振動(dòng)指令，從存儲(chǔ)器中獲得或產(chǎn)生用于在振動(dòng)輸出裝置上產(chǎn)生振動(dòng)輸出的合適數(shù)據(jù)?？梢砸杂捎?jì)算機(jī)使用來(lái)產(chǎn)生聲音的格式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的這個(gè)數(shù)據(jù)被發(fā)送到聲卡上并被轉(zhuǎn)換為適用于USB上傳輸?shù)母袷?。然后，通過(guò)聲卡將該數(shù)據(jù)經(jīng)USB上發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置。當(dāng)由振動(dòng)輸出裝置接收到該數(shù)據(jù)時(shí)，它被轉(zhuǎn)換為適合驅(qū)動(dòng)振動(dòng)輸出裝置中的振動(dòng)激勵(lì)器的格式并被發(fā)送到該激勵(lì)器中。
在這個(gè)實(shí)施例中，以合適的音頻格式存儲(chǔ)的振動(dòng)數(shù)據(jù)使得本發(fā)明能脫離被用于處理音頻數(shù)據(jù)以便于將其傳送到揚(yáng)聲器中產(chǎn)生聲音的現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)中的硬件和軟件。另外，由于振動(dòng)輸出數(shù)據(jù)包括在振動(dòng)輸出裝置中產(chǎn)生振動(dòng)效果所需的所有信息，因此，不需要在振動(dòng)輸出裝置中擁有振動(dòng)庫(kù)或復(fù)雜的處理器。這將降低振動(dòng)輸出裝置的成本。
根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)輸出裝置的一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)外殼、與該外殼相連的可移動(dòng)元件、以及振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，其中可以由用戶感覺(jué)到可移動(dòng)元件至少可以在一個(gè)自由度上移動(dòng)。用于將振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為諸如包括與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)相同的振動(dòng)結(jié)果信息的激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)這樣的激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換源被電連接到振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端。激勵(lì)器被電連接到該信號(hào)轉(zhuǎn)換源并且被機(jī)械地與可移動(dòng)元件和外殼相連，從而在至少一個(gè)自由度中將振動(dòng)結(jié)果施加到該可移動(dòng)元件上。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換源可以是一個(gè)ASIC或任何一種被構(gòu)造來(lái)接收來(lái)自USB的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為適合于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器的格式的其它電路。合適的激勵(lì)器包括電子馬達(dá)、諸如壓電元件這樣的壓電材料、或任何一種可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的其它裝置或系統(tǒng)，但并不局限于此。該激勵(lì)器可以將振動(dòng)結(jié)果施加到可移動(dòng)元件上，或在某些情況下，可以不需要這個(gè)可移動(dòng)元件而激勵(lì)器可以直接由用戶感覺(jué)到。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一種用于控制在振動(dòng)輸出裝置上所產(chǎn)生的振動(dòng)結(jié)果的方法，其中該振動(dòng)輸出裝置包括能夠在至少一個(gè)自由度中運(yùn)動(dòng)的物體。該方法包括這些步驟接收包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)、將該振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)并使用該激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)在能夠在至少一個(gè)自由度中運(yùn)動(dòng)的該物體上產(chǎn)生振動(dòng)，其中由振動(dòng)數(shù)據(jù)確定所產(chǎn)生的振動(dòng)輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，在USB上，從計(jì)算機(jī)上接收振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。在另一個(gè)方面，經(jīng)互連網(wǎng)在電話線上接收振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。在又一個(gè)方面，經(jīng)互連網(wǎng)從振動(dòng)服務(wù)器上接收振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。在另一個(gè)方面，從電視、諸如VCR或DVD播放機(jī)這樣的視頻播放裝置、或與移動(dòng)放映機(jī)或任何一種其它振動(dòng)激活裝置相連的振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)生器上接收振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是用于產(chǎn)生可以由人感覺(jué)到的振動(dòng)輸出的振動(dòng)輸出裝置。在這個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括一個(gè)用于產(chǎn)生振動(dòng)輸出的激勵(lì)器。該激勵(lì)器與一個(gè)可移動(dòng)元件相連，這個(gè)可移動(dòng)元件能夠在至少一個(gè)自由度中運(yùn)動(dòng)。該激勵(lì)器響應(yīng)從外部信號(hào)源中輸入到該振動(dòng)輸出裝置中的模擬或數(shù)字電信號(hào)。用于本發(fā)明實(shí)施例的合適的激勵(lì)器包括壓電馬達(dá)和電子馬達(dá)，但不局限于此。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，至少所述電信號(hào)的一部分包括一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，該電信號(hào)包括一個(gè)已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制音頻信號(hào)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，該振動(dòng)輸出裝置包括一個(gè)電連接器，用于將表示來(lái)自能夠輸出振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置的振動(dòng)數(shù)據(jù)的電信號(hào)傳送到激勵(lì)器中。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，該電連接器包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)耳機(jī)或揚(yáng)聲器插頭，但不局限于此。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，能夠?qū)⒄駝?dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)輸出到激勵(lì)器上的裝置可以包括，但不局限于此，一個(gè)振動(dòng)輸入裝置，其中用戶可以將振動(dòng)輸入施加到該輸入裝置上并且這些振動(dòng)輸入可以被轉(zhuǎn)換為與用戶所施加的振動(dòng)輸入有關(guān)的一個(gè)信號(hào)。適合于輸出可被轉(zhuǎn)換為振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)的其它裝置包括視頻游戲裝置、計(jì)算機(jī)、電視、收音機(jī)、視頻盤播放機(jī)、諸如VCRs的視頻磁帶機(jī)、或任何一種可以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)聲音產(chǎn)生裝置的電信號(hào)的其它裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一個(gè)振動(dòng)輸出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)處理器和存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器與該處理器相連。一個(gè)輸出接口裝置與該處理器相連，該輸出接口可以產(chǎn)生模擬電壓信號(hào)。該輸出接口裝置與振動(dòng)輸出裝置相連。該振動(dòng)輸出裝置包括一個(gè)外殼和一個(gè)激勵(lì)器，該激勵(lì)器響應(yīng)所述模擬電壓信號(hào)。在這個(gè)實(shí)施例的另一方面，這個(gè)模擬電壓信號(hào)是處于大約0Hz和大約18Hz(不能可聽(tīng)到的頻率)之間、大約0Hz和大約40Hz之間、大約0Hz和大約200Hz之間、大約0Hz和大約400Hz之間的頻率范圍內(nèi)，或任何包括其中的范圍，或是在上述頻率范圍內(nèi)在一個(gè)載波頻率上被調(diào)制或被編碼并被轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器的信號(hào)的那些信號(hào)。在這個(gè)實(shí)施例的另一方面，該激勵(lì)器包括用于使用壓電效果來(lái)產(chǎn)生振動(dòng)輸出的一個(gè)晶體。該晶體可以是一個(gè)壓電晶體。
另一個(gè)實(shí)施例包括都用于產(chǎn)生觸覺(jué)輸出并能感覺(jué)用戶N-空間輸入和輸出(其中N是一個(gè)等于或大于1的整數(shù))的振動(dòng)輸入/輸出裝置。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括兩個(gè)或多個(gè)彼此相連以使一個(gè)裝置再現(xiàn)另一個(gè)裝置的用戶操作的振動(dòng)輸入/輸出裝置。
僅被調(diào)制在音頻信號(hào)上或被數(shù)字編碼的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)可以經(jīng)傳送媒體連接到振動(dòng)輸出裝置上，這些傳送媒體包括，但不局限于此，使用有線或無(wú)線連接的模擬或數(shù)字通信線路、無(wú)線電波、微波、紅外線、互連網(wǎng)、或使用例如感應(yīng)耦合疊加或從電力線上拾取的信號(hào)。為了使用一個(gè)信道，包括該振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)被轉(zhuǎn)換為適合于經(jīng)所選信道傳輸?shù)母袷?例如，用于經(jīng)互連網(wǎng)進(jìn)行通信、任何一種可以以這種方式使用的標(biāo)準(zhǔn)聲音文件格式)，然后該信號(hào)經(jīng)該信道被傳送，在另一端被接收(如果需要，可以被轉(zhuǎn)換為一個(gè)電信號(hào))，并被轉(zhuǎn)換為振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)并被饋送到振動(dòng)輸出裝置的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)器上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出裝置包括一個(gè)椅子或一個(gè)座，它被構(gòu)造成可以將觸覺(jué)感覺(jué)告知坐在這個(gè)椅子或座上的用戶。被使用以產(chǎn)生該觸覺(jué)感的激勵(lì)器包括，但不局限于此，壓電激勵(lì)器、電子馬達(dá)、被構(gòu)造成產(chǎn)生諸如傾斜和側(cè)轉(zhuǎn)和/或正交x和y方向的一組特定運(yùn)動(dòng)的這些馬達(dá)對(duì)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是振動(dòng)服務(wù)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源，用于接收振動(dòng)指令并響應(yīng)該振動(dòng)指令識(shí)別或在振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源中產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)的一個(gè)源，以及用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸振動(dòng)數(shù)據(jù)的一個(gè)源。在第一服務(wù)器的一個(gè)實(shí)施例中，可以是一個(gè)正在進(jìn)行游戲的服務(wù)器連接到諸如互聯(lián)網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)上。一個(gè)或多個(gè)與諸如互連網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)相連的用戶經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)第一服務(wù)器以便于例如玩計(jì)算機(jī)游戲。第一服務(wù)器與振動(dòng)服務(wù)器相連，這個(gè)振動(dòng)服務(wù)器可以存在于經(jīng)直接連接、網(wǎng)絡(luò)或互連網(wǎng)與其上存在第一服務(wù)器的計(jì)算機(jī)相連的相同或不同的計(jì)算機(jī)上。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)訪問(wèn)第一服務(wù)器的用戶要面臨這樣一種情況，其中希望振動(dòng)輸出要被輸出到其上，比如，游戲中的一個(gè)角色撞到墻上時(shí)，一個(gè)振動(dòng)指令被發(fā)送到振動(dòng)服務(wù)器上。這個(gè)振動(dòng)指令表示游戲中的角色碰撞墻的振動(dòng)效果。這個(gè)振動(dòng)服務(wù)器在振動(dòng)服務(wù)器中的振動(dòng)存儲(chǔ)或合成源中設(shè)置或產(chǎn)生用于這個(gè)振動(dòng)輸出的振動(dòng)信號(hào)，并將該振動(dòng)數(shù)據(jù)同步到游戲數(shù)據(jù)中并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送到其角色碰撞墻的用戶那里。與網(wǎng)絡(luò)相連的振動(dòng)輸出裝置接收振動(dòng)數(shù)據(jù)并輸出用戶可以體驗(yàn)到的振動(dòng)輸出。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是說(shuō)明振動(dòng)感覺(jué)裝置的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖2是說(shuō)明振動(dòng)感覺(jué)裝置的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖3說(shuō)明了激勵(lì)器的各種實(shí)施例。
圖4是說(shuō)明處于振動(dòng)感覺(jué)裝置中的各種位置上的波形圖。
圖5是AVC電路的一個(gè)實(shí)施例。
圖6是這種AVC一個(gè)實(shí)施例的典型頻率響應(yīng)。
圖7是表示一個(gè)典型音頻信號(hào)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中載波頻率是1000Hz，而調(diào)制頻率是10Hz。
圖8顯示了在經(jīng)圖5所示的AVC而穿過(guò)圖10所述的信號(hào)之后的相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)。
圖9是說(shuō)明振動(dòng)感覺(jué)系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖10是說(shuō)明無(wú)線振動(dòng)感覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖11是說(shuō)明了包括一個(gè)計(jì)算機(jī)的振動(dòng)感覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例框圖。
圖12描述了一把振動(dòng)輸出椅。
圖13描述了被構(gòu)造用做激勵(lì)器的一對(duì)正交電子馬達(dá)。
圖14和15描述了用于解調(diào)包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)的電路。
圖16描述了包括一個(gè)USB信道、一個(gè)振動(dòng)處理器以及一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例。
圖17描述了用于控制車中系統(tǒng)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖18是包括一個(gè)計(jì)算機(jī)和一個(gè)振動(dòng)輸入/輸出裝置的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的功能性框圖。
圖19是振動(dòng)數(shù)據(jù)源的一個(gè)實(shí)施例的功能性框圖。
圖20是力傳送層的一個(gè)實(shí)施例的功能性框圖。
圖21是振動(dòng)輸出裝置的一個(gè)實(shí)施例的功能性框圖。
圖22是狀態(tài)/位置反饋裝置的一個(gè)實(shí)施例的功能性框圖。
圖23是輸入輸出接口的一個(gè)實(shí)施例的功能性框圖。
圖24是使用經(jīng)互連網(wǎng)與多個(gè)用戶連接的一個(gè)振動(dòng)力服務(wù)器的一個(gè)在線游戲系統(tǒng)的實(shí)施例框圖。
圖25描述了使得振動(dòng)輸入/輸出或振動(dòng)反饋裝置在USB上與振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行通信的方法。
詳細(xì)說(shuō)明下面所出現(xiàn)的說(shuō)明可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解和使用本發(fā)明，并且提供了特定應(yīng)用的內(nèi)容以及它的必要條件。對(duì)于所公開(kāi)的各種實(shí)施例所采取的各種變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，并且這里所確定的基本原則可以適用于其它實(shí)施例和應(yīng)用而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的這些實(shí)施例，而是符合與這里所公開(kāi)的原則和特性一致的最寬范圍。
圖1描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出裝置100包括外殼102、激勵(lì)器104和振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線106。激勵(lì)器104至少部分處于外殼102內(nèi)，并且與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線106電連接，并且與可移動(dòng)元件108進(jìn)行機(jī)械連接。如果處于振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線106上的這個(gè)信號(hào)是一個(gè)調(diào)制或編碼振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，則將用于將調(diào)制或編碼振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器104的形式的源插入在振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線106和激勵(lì)器104之間。合適的源包括，不局限于此，一個(gè)ASIC，該ASIC將編碼的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)(例如，一個(gè)USB格式的信號(hào))轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制的信號(hào)(PWM)。
可移動(dòng)元件108可以在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)并且可以將由激勵(lì)器104產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出傳送給用戶?？梢苿?dòng)元件108可以是任何一種大小或形狀并且可以旋轉(zhuǎn)和/或平移。另外，可移動(dòng)元件108通過(guò)使用包括傳動(dòng)裝置或其它機(jī)械聯(lián)接這樣的技術(shù)可以將一種類型的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出或大小轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)化為另一種類型的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出或大小。例如，激勵(lì)器104可以產(chǎn)生小的位移圓周運(yùn)動(dòng)，其中可移動(dòng)元件108可以將該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為大的位移平移運(yùn)動(dòng)。如果激勵(lì)器104可以直接產(chǎn)生可由用戶感覺(jué)到的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出，則可以去掉可移動(dòng)元件108。
外殼102可以任何一種形狀或大小并且可以由任何一種材料構(gòu)成；所有這些都是必要的，即，激勵(lì)器104的至少一部分被連接到外殼102上，并且外殼102被這樣構(gòu)造以便于可以通過(guò)可移動(dòng)元件108或者如果去掉可移動(dòng)元件108則可以由激勵(lì)器104所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出可以被作為觸覺(jué)感覺(jué)而實(shí)際傳送到人那里。
激勵(lì)器104可以是能響應(yīng)振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出的任何一種系統(tǒng)或裝置。合適的激勵(lì)器包括但不局限于此線性或旋轉(zhuǎn)電子馬達(dá)(包括DC馬達(dá))、壓電晶體、螺線管、繼電器、電控氣動(dòng)裝置等。激勵(lì)器104所響應(yīng)的信號(hào)產(chǎn)生可由人類觸覺(jué)感覺(jué)系統(tǒng)所感覺(jué)到的頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)輸出。輸入到振動(dòng)輸出裝置中的這個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)可以包含處于這些頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，這些振動(dòng)數(shù)據(jù)可以被調(diào)制或編碼并轉(zhuǎn)換到可由用戶感覺(jué)到的頻率范圍內(nèi)。合適的調(diào)制或編碼形式包括，但不局限于此，幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、或諸如構(gòu)成可在USB上傳輸?shù)男盘?hào)這樣格式的數(shù)字編碼。
振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線106可以接收經(jīng)連接到達(dá)接收機(jī)(未示出)上的信號(hào)。該接收機(jī)可以是這種接收機(jī)，即，可以使用任何一種傳輸和/或編碼方案來(lái)接收信號(hào)。這種傳輸方案可以是，但不局限于此，射頻、紅外線、超聲波、微波、或光傳輸和接收系統(tǒng)。編碼方法可以是幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制、或數(shù)字編碼方法，但不局限于此。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果所接收到的信號(hào)可以激活激勵(lì)器，則所接收到的信號(hào)不需要轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出系統(tǒng)200被構(gòu)造成類似于一個(gè)操縱桿。外殼202包括與可移動(dòng)元件206相連的激勵(lì)器204，可移動(dòng)元件206可以在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)。激勵(lì)器204響應(yīng)經(jīng)模擬信號(hào)輸入線208輸入的模擬信號(hào)以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出。應(yīng)該注意的是，振動(dòng)輸出系統(tǒng)200不包括一個(gè)數(shù)字處理器或一個(gè)振動(dòng)庫(kù)存儲(chǔ)器。
圖3中描述了激勵(lì)器204的另一個(gè)實(shí)施例。在圖3的實(shí)施例中，可移動(dòng)元件206通過(guò)可旋轉(zhuǎn)點(diǎn)302與操縱桿外殼(未示出)相連。可移動(dòng)元件206相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)點(diǎn)302旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致可移動(dòng)元件206的末端304沿著所指示的x和y方向上移動(dòng)或產(chǎn)生振動(dòng)輸出。開(kāi)槽的橢圓部件306和308使末端304分別在y和x方向上運(yùn)動(dòng)。開(kāi)槽的橢圓部件306與棒310相連而開(kāi)槽的橢圓部件308與棒312相連。
相對(duì)的壓電晶體314A和314B被放置在棒310的相反側(cè)邊上，并且都被連接到X-驅(qū)動(dòng)器316上，相對(duì)的壓電晶體318A和318B被放置在棒312的相反側(cè)邊上，并且都被連接到Y(jié)-驅(qū)動(dòng)器320上。壓電晶體都與外殼相連。在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下可以使用更少或更多壓電晶體。例如，可以將兩對(duì)相對(duì)的晶體放置在棒310的兩側(cè)，或可以僅將一個(gè)晶體放置在棒310一側(cè)。
X-驅(qū)動(dòng)器316的一個(gè)實(shí)施例(它包括用于將模擬振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器的形式)是處于插件340內(nèi)。將所輸入的模擬振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)342輸入整流器344然后進(jìn)入低通濾波器346。低通濾波器346的輸出然后在轉(zhuǎn)換器(PWM)348中被轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(hào)，然后該信號(hào)被饋送到功率放大器350。功率放大器350的輸出然后被饋送到諧振電路352中，該諧振電路在大約與相對(duì)的壓電晶體314A和314B相同頻率處具有一個(gè)諧振頻率。可以以相同的方式實(shí)現(xiàn)Y驅(qū)動(dòng)器320。
將使用模擬振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入信號(hào)例子來(lái)描述X驅(qū)動(dòng)器340的操作。這僅是為了說(shuō)明的目的而不意味著以任何方式對(duì)其進(jìn)行限制。在圖4中描述了一種采樣輸入波形。包括例如AM、FM、或數(shù)字信號(hào)的其它類型的信號(hào)也適合于作為輸入信號(hào)并可以使用諸如幅度解調(diào)器、頻率解調(diào)器或數(shù)字電路這樣公知的方法或裝置來(lái)將其轉(zhuǎn)換為適合于這個(gè)實(shí)施例的信號(hào)。輸入波402在整流器344中被整流并變成整流波404，該整流波然后在低通濾波器346中被濾波變成被濾波過(guò)的信號(hào)406。然后使用脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)換器(PWM)348將這個(gè)濾波信號(hào)406轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(hào)408。
X驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)實(shí)施例使用了圖5所述的電路。該電路帶有圖6中所描述的頻響的低通濾波器并且去掉了整流器。該實(shí)施例產(chǎn)生了具有圍繞參考電壓(例如，零)的基線的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，并且該信號(hào)被限制了轉(zhuǎn)換速率(信號(hào)上升和下降時(shí)間)的范圍。在圖7所述的濾波之前和圖8所述的濾波之后，該信號(hào)被轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(hào)。
可以通過(guò)分立元件電路、ASIC或具有A/D和PWM特性的微處理器來(lái)得到將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM的這種轉(zhuǎn)換。通過(guò)功率H橋式功率放大器來(lái)放大PWM脈沖，然后將其輸入到諧振電路352中。諧振電路352的輸出驅(qū)動(dòng)壓電晶體314A和314B。在晶體中所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晶體表面執(zhí)行順時(shí)針或逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)順序推動(dòng)棒310向前或向后從而導(dǎo)致在可移動(dòng)元件206的x方向上的運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)輸出。
另外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)圓板或盤時(shí)，壓電激勵(lì)器可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)輸出。該裝置可以由相對(duì)的壓電馬達(dá)或由一個(gè)馬達(dá)和線性或旋轉(zhuǎn)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)以減小摩擦(例如，通過(guò)線性或旋轉(zhuǎn)滾珠來(lái)實(shí)現(xiàn))。
經(jīng)一個(gè)彈性耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)將壓電激勵(lì)器連接到移動(dòng)元件上的操作，其中通過(guò)彈簧或其它預(yù)加載裝置來(lái)將壓電激勵(lì)器壓向可移動(dòng)元件?？梢允褂闷渌鼔弘婑R達(dá)和結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生在這里作為參考的由Toshiiku Sashida和Takashi Kenjo、Clarendon Press所寫的書AnIntroduction to Ultrasonic Motor(超聲波馬達(dá)介紹)中所討論的特定運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)輸出。
另一個(gè)實(shí)施例是使用線性或可旋轉(zhuǎn)電子馬達(dá)來(lái)產(chǎn)生所需的振動(dòng)輸出?？梢允褂脗鲃?dòng)裝置來(lái)獲得所需的位移速度和振動(dòng)輸出的比率。
在沒(méi)有示出的一個(gè)實(shí)施例中，在激勵(lì)器中使用由恰當(dāng)格式構(gòu)成的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的電子馬達(dá)以替代或除壓電激勵(lì)器之外的激勵(lì)器?？梢允褂脡弘姾碗娮玉R達(dá)的組合來(lái)提供比單獨(dú)使用任何一種更為有效的結(jié)果范圍。電子馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和它們與操縱桿的可移動(dòng)元件之間的連接可以如同在由Chen等人在1998年4月21日所申請(qǐng)的在這里作為參考的美國(guó)專利5742278中所描述的一樣。輸入到馬達(dá)中的信號(hào)可以從包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)中單獨(dú)抽取出來(lái)，或它可以在激勵(lì)器電路的一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈恢锰幈皇叭〉?，例如，在圖3所示的低通濾波器之后。
圖9描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出系統(tǒng)900包括借助于信號(hào)線904與振動(dòng)輸出裝置906相連的振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出裝置902。振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出裝置902可以是能夠產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的任何一種裝置，它可以包括，但不局限于此，計(jì)算機(jī)、電視、收音機(jī)、光盤播放機(jī)、視頻播放裝置、或任何一種可以用來(lái)產(chǎn)生代表振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)的其它裝置。信號(hào)線904可以是任何一種能夠傳輸模擬或數(shù)字信號(hào)的信道，它可以包括電線、USB、同軸電纜、或光纖電纜，但不局限于此?？梢酝ㄟ^(guò)振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出裝置902將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于信號(hào)線904傳輸?shù)男问?，然后借助于振?dòng)輸出裝置906中的一個(gè)適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)將其轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出裝置902可以被感應(yīng)耦合到為其提供電源的電源線上。信號(hào)線904可以是電源線，包括將裝置連接到墻上插頭以及使墻上插頭之間彼此相連的線路。振動(dòng)輸出裝置906然后使用感應(yīng)連接從信號(hào)線904中提取出信號(hào)。
在圖10中描述了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出裝置1002包含用于將包括振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)發(fā)射到振動(dòng)輸出裝置1006上的發(fā)射機(jī)1004。振動(dòng)輸出裝置1006包括用于接收包括由發(fā)射機(jī)1004所發(fā)射振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)的接收機(jī)1008。發(fā)射機(jī)1004和接收機(jī)1008可以使用任何一種發(fā)射和/或編碼方法來(lái)發(fā)射包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)。發(fā)射可以是射頻、紅外線、超聲波、微波或光發(fā)射和接收系統(tǒng)，但不局限于此。編碼方法可以是幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、脈沖代碼調(diào)制、或數(shù)字編碼方法，但不局限于此。接收機(jī)1008將被發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)輸出裝置1006的形式。
圖1l描述了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出系統(tǒng)1100包括計(jì)算機(jī)1102，計(jì)算機(jī)1102包括與存儲(chǔ)器接口裝置1108相連的處理器1104。接口裝置1108可以與信號(hào)線相連，該信號(hào)線可以是模擬或數(shù)字信號(hào)線。計(jì)算機(jī)1102通常表示任何一種類型的計(jì)算機(jī)，比如基于微處理器的系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)、或任何一種其它類型的通用或特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以包括一個(gè)接口、一個(gè)處理器、和一個(gè)存儲(chǔ)器。處理器1104是任何一種類型，諸如微處理器、專用邏輯電路、數(shù)字信號(hào)處理器、可編程門陣列、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、或可以其它技術(shù)實(shí)現(xiàn)的中央處理器單元。接口1108可以是任何一種類型的接口，它可以產(chǎn)生模擬或數(shù)字信號(hào)并將其輸出到信號(hào)線1110上，它包括一個(gè)聲卡或任何音頻或聲音產(chǎn)生電路，但不局限于此。信號(hào)線1110與振動(dòng)輸出裝置1112相連。振動(dòng)輸出裝置1112包括激勵(lì)器1114和可移動(dòng)元件1116。計(jì)算機(jī)1102可以與諸如互連網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)(未示出)相連以發(fā)送并接收包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)。
振動(dòng)輸出裝置可以包括一個(gè)位置和/或力或振動(dòng)傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出裝置包括能產(chǎn)生平移、旋轉(zhuǎn)或其它振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或感覺(jué)的激勵(lì)器、以及相應(yīng)的平移或角度位置和/或振動(dòng)感覺(jué)的激勵(lì)器。在這個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出裝置包括兩個(gè)相對(duì)的壓電馬達(dá)，它們都是由相同驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，并能產(chǎn)生棒的平移位移。與該棒剛性連接的是用于檢測(cè)該棒平移的裝置。用于檢測(cè)平移的裝置可以包括帶有一些孔的開(kāi)關(guān)以及位于一側(cè)上的LED，而在另一側(cè)上有用于計(jì)算在LED和檢測(cè)器對(duì)之間平移的孔數(shù)的檢測(cè)器，但不局限于此。這樣可以允許對(duì)棒的平移進(jìn)行數(shù)字編碼。另一種檢測(cè)方法包括可以在光電管對(duì)(optopair)的開(kāi)槽縫隙間移動(dòng)的線性可變密度光濾波器(灰度級(jí))。該光電管對(duì)包括紅外線(IR)發(fā)光二極管(LED)和一個(gè)IR光電二極管。當(dāng)灰度級(jí)在開(kāi)槽縫隙間移動(dòng)時(shí)，照射在光電二極管上的光線密度會(huì)改變，改變光的照射以對(duì)應(yīng)灰度級(jí)的位移。光密度的變化產(chǎn)生在整個(gè)二極管上電壓的變化，而該電壓是與所述位移成比例的。由于振動(dòng)輸出裝置與由用戶移動(dòng)的手柄是機(jī)械連接的，因此任何由用戶啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)都將移動(dòng)棒和相關(guān)的灰度級(jí)并且將產(chǎn)生與該位移成比例的電壓。對(duì)應(yīng)于用戶移動(dòng)的電壓變化是一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)可以或是被饋送來(lái)驅(qū)動(dòng)另一個(gè)振動(dòng)輸出裝置，或是被作為輸入信號(hào)輸入到電裝置中。
圖12描述了包括激勵(lì)器的振動(dòng)輸出裝置的一個(gè)實(shí)施例，即椅子1200。這把椅子根據(jù)其所希望產(chǎn)生的觸覺(jué)而在其上的一個(gè)或多個(gè)位置上可以有一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)器。激勵(lì)器1202被用來(lái)產(chǎn)生手或手指可以感覺(jué)到的振動(dòng)，激勵(lì)器1204被用來(lái)產(chǎn)生背、肩膀或頭可以感覺(jué)到的振動(dòng)，激勵(lì)器1206被用來(lái)產(chǎn)生感覺(jué)整個(gè)座位的運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)。激勵(lì)器可以被放置在其它所需位置上以便于產(chǎn)生其它感覺(jué)。在這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)方面，適合于產(chǎn)生特定感覺(jué)類型的激勵(lì)器被放置在特定位置上。例如，適合于產(chǎn)生傾斜和側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的激勵(lì)器可以連接在一起并被放置在最佳位置上，比如在椅子座的傾斜板上(未示出)以產(chǎn)生全部的傾斜和側(cè)轉(zhuǎn)感覺(jué)，而x和y激勵(lì)器可以被放置在座位的一個(gè)單獨(dú)可平移的板上(未示出)以產(chǎn)生x和y的感覺(jué)。當(dāng)然，如果需要，所有激勵(lì)器可以被放置在椅子1200相同部分上并在其上有所感覺(jué)。
圖13描述了包括驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器變換裝置1306正交運(yùn)動(dòng)的電子馬達(dá)1302和1304的激勵(lì)器1300。激勵(lì)器變換裝置1306將馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為可在諸如圖12中椅子1200那樣的振動(dòng)輸出裝置中使用的感覺(jué)信號(hào)。圖14和15描述了用于解調(diào)包括在載波(對(duì)于在圖14中所用的特定元件是40kHz)上進(jìn)行幅度調(diào)制的振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)并放大其功率以驅(qū)動(dòng)電子馬達(dá)激勵(lì)器的電路。在圖13和14所述的元件值對(duì)于不同的頻率載波可以以本領(lǐng)域公知的方法并借助于標(biāo)準(zhǔn)參考書而改變，這種標(biāo)準(zhǔn)參考書諸如由劍橋大學(xué)出版社1989年出版的由Paul Horowitz和Winfield Hill所著的The Art of Electronics(電子技術(shù))，該書在這里被作為參考。
圖14的電路從載波中解調(diào)出信號(hào)以便于信號(hào)幅度的變化導(dǎo)致該電路的DC輸出幅度和符號(hào)的成比例變化(即，馬達(dá)將根據(jù)信號(hào)幅度而快速或慢速旋轉(zhuǎn)，而根據(jù)信號(hào)符號(hào)而決定順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))。圖14電路的輸出被饋送到圖15的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器中。該電路將從圖14中輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有足夠能量驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的信號(hào)。
在椅子1200的一個(gè)實(shí)施例中，該椅子具有300磅的有效載荷，激勵(lì)器可以獲得高到+/-15度的傾斜和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，高到+/-1.5英寸的起伏和搖擺運(yùn)動(dòng)；每秒鐘高到+/-30度的傾斜和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及每秒鐘高到+/-10英寸的起伏和搖擺速度；以及每秒鐘＾2高到+/-150度的傾斜和旋轉(zhuǎn)加速度，以及上升到+/-0.25倍重力的起伏和搖擺加速度。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括諸如振動(dòng)反饋操縱桿這樣的振動(dòng)輸出裝置。這個(gè)振動(dòng)輸出裝置不包括中央處理單元并且接收包括來(lái)自位于計(jì)算機(jī)、視頻游戲系統(tǒng)、電視、VCR或音響系統(tǒng)上的標(biāo)準(zhǔn)音頻輸入/輸出端口的振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)。包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)可以被調(diào)制或編碼成包括AM、FM或數(shù)字編碼的任何一種形式。在從包括一個(gè)聲卡或?qū)Ｓ寐曇籼幚砥鞯挠?jì)算機(jī)中輸出信號(hào)的一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或從在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序或應(yīng)用中接收到的振動(dòng)信號(hào)被發(fā)送到計(jì)算機(jī)中的聲音處理器中。該處理器然后產(chǎn)生并發(fā)送振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)到一個(gè)單獨(dú)的音頻通道，在該通道上，使用出現(xiàn)在用于處理和產(chǎn)生聲音的計(jì)算機(jī)中的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)與音頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行混合?？梢越?jīng)麥克風(fēng)或計(jì)算機(jī)上的音頻輸入端接收來(lái)自振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出裝置或傳感部分的輸入信號(hào)并將其輸入到計(jì)算機(jī)中，使用聲音處理方法使該輸入信號(hào)數(shù)字化。
在計(jì)算機(jī)中沒(méi)有包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例中，該計(jì)算機(jī)可以包括振動(dòng)輸出裝置，并且數(shù)字信號(hào)可以從該計(jì)算機(jī)中傳送出去以便于通過(guò)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬信號(hào)或?qū)⑵漭斎氲秸駝?dòng)輸出裝置中。
應(yīng)注意到，可以使用聲音編輯系統(tǒng)或軟件來(lái)合成包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)?？梢越?jīng)能產(chǎn)生特定結(jié)果的信號(hào)的建立和存儲(chǔ)來(lái)產(chǎn)生振動(dòng)庫(kù)。這種數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)使用這種模塊化效果來(lái)建立和編輯振動(dòng)合成。
圖16描述了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出系統(tǒng)1600包括通過(guò)連接1606與振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604耦合的振動(dòng)輸出裝置1602。連接1606可以是用于傳送模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的任何一種類型的連接，這種連接可以包括電線、同軸電纜、USB、紅外線鏈接、無(wú)線電鏈接、電話線、蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)、光纖鏈接、或諸如互連網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)，但不局限于此。振動(dòng)輸出裝置1602包括用于將包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器1610的信號(hào)的源1608。源1608可以是，但不局限于此，一個(gè)ASIC、一個(gè)可編程邏輯陣列、處理器或處于模擬或數(shù)字形式的任何一種邏輯電路，該邏輯電路可以將在連接1606中接收到的信號(hào)中的振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器1610信號(hào)形式。源1608的輸出輸入到激勵(lì)器1610中，激勵(lì)器1610移動(dòng)和/或?qū)⒘蚱渌駝?dòng)運(yùn)動(dòng)施加到可移動(dòng)元件1612上。激勵(lì)器1610可以是，但不局限于此，一個(gè)或多個(gè)諸如壓電晶體這樣的壓電器件、一個(gè)或多個(gè)電子馬達(dá)或DC馬達(dá)和傳動(dòng)裝置或其它可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為力、運(yùn)動(dòng)或其它振動(dòng)輸出的裝置。可移動(dòng)元件1612可以是一個(gè)操縱桿手柄，但是可以使用其它裝置或結(jié)構(gòu)來(lái)將由激勵(lì)器產(chǎn)生的力、運(yùn)動(dòng)或其它振動(dòng)輸出連接到用戶那里。合適的裝置包括，但不局限于此，由激勵(lì)器振動(dòng)的板、諸如可以由激勵(lì)器移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的跟蹤球這樣的球。另外，可以使用激勵(lì)器來(lái)將摩擦力施加到該裝置上以便于激勵(lì)器不能移動(dòng)裝置本身而僅能為裝置的運(yùn)動(dòng)提供抵抗力。
可移動(dòng)元件1612與檢測(cè)可移動(dòng)元件1612位置的位置編碼器1614相連。在上面已經(jīng)描述了恰當(dāng)?shù)奈恢镁幋a器，一個(gè)有用的實(shí)施例是一個(gè)開(kāi)槽輪，在輪的一側(cè)分別有一個(gè)LED和檢測(cè)器?？梢苿?dòng)元件的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致開(kāi)槽輪的旋轉(zhuǎn)并且當(dāng)LED/檢測(cè)器對(duì)之間的開(kāi)槽旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信號(hào)以響應(yīng)該運(yùn)動(dòng)和可移動(dòng)元件的相對(duì)位置。這個(gè)編碼方法與在鼠標(biāo)中所用的相同。可以參見(jiàn)，例如，在這里作為參考的于9/23/97申請(qǐng)的美國(guó)專利5670990。將位置編碼器1614的輸出輸出到用于在連接1606中傳送的源1616。可以注意到，源1616可以是與源1608相同的實(shí)際電路。
振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604包括與存儲(chǔ)器1620相連的處理器1618。處理器1618可以任意地包括一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622。振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622可以是，但不局限于此，一個(gè)用于處理聲音或多媒體數(shù)據(jù)的處理器。存儲(chǔ)器1620可以任意地包括振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1624。振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1624可以包括，但不局限于此，基于包括用于激勵(lì)器1610和可移動(dòng)元件1612對(duì)的每個(gè)位置和可能的振動(dòng)向量的振動(dòng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。以這種方式，可以根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)造任何可以由激勵(lì)器1610和可移動(dòng)元件1612對(duì)產(chǎn)生的振動(dòng)輸出。振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1624還可以被構(gòu)造為包含對(duì)應(yīng)于振動(dòng)輸出系統(tǒng)1600所產(chǎn)生的特定情況或狀態(tài)的預(yù)定的振動(dòng)情況(例如，一個(gè)或多個(gè)位置、力、幅度、頻率、以及持續(xù)時(shí)間)。
振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604與網(wǎng)絡(luò)連接1626相連。網(wǎng)絡(luò)連接1612可以是，但不局限于此，一個(gè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、互連網(wǎng)、電話系統(tǒng)、諸如蜂窩電話系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、或一個(gè)銀行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
下面將描述振動(dòng)輸出系統(tǒng)1600一個(gè)方面的操作情況。運(yùn)行于振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604的應(yīng)用程序?qū)е轮T如光標(biāo)或計(jì)算機(jī)游戲中的字符這樣的指示器顯示在顯示器(未示出)上。用戶移動(dòng)可移動(dòng)元件1612使其導(dǎo)致位置編碼器1614產(chǎn)生一個(gè)被傳送到源1616并經(jīng)連接1606被傳送到振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604中的位置信號(hào)。運(yùn)行于振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604的應(yīng)用程序然后響應(yīng)該位置信號(hào)移動(dòng)顯示器上的指示器。當(dāng)指示器碰到一個(gè)特定目標(biāo)或到達(dá)顯示器上的特定位置時(shí)，該應(yīng)用程序致使振動(dòng)命令的產(chǎn)生。該振動(dòng)命令對(duì)應(yīng)于希望輸出到振動(dòng)輸出裝置1602的振動(dòng)感覺(jué)。例如，該振動(dòng)命令可以規(guī)定持續(xù)時(shí)間、幅度、和要被發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置1602中的振動(dòng)輸出的頻率。要注意到，振動(dòng)感覺(jué)還可以包括一個(gè)摩擦力。這個(gè)振動(dòng)命令致使振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622訪問(wèn)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1624并檢索對(duì)應(yīng)于該振動(dòng)命令的振動(dòng)數(shù)據(jù)。該振動(dòng)數(shù)據(jù)包括對(duì)于激勵(lì)器1610驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)元件1612以執(zhí)行振動(dòng)命令要求的所有所需的信息。
作為一個(gè)例子，當(dāng)用戶將來(lái)自顯示器不活動(dòng)部分的指示器移動(dòng)到當(dāng)前活動(dòng)窗口時(shí)，作為振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604(或經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接1626與振動(dòng)輸出系統(tǒng)1604相連的另一個(gè)計(jì)算機(jī))中的操作系統(tǒng)一部分運(yùn)行的應(yīng)用程序產(chǎn)生一個(gè)“活動(dòng)窗口”振動(dòng)命令以使可移動(dòng)元件在其當(dāng)前位置處振動(dòng)1秒種并具有3赫茲的頻率和2.5毫米的幅度。使用這個(gè)振動(dòng)提示(cue)來(lái)提示用戶指示器的位置。由振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622來(lái)解釋這個(gè)振動(dòng)命令，并從振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1624中檢索到用來(lái)在振動(dòng)輸出裝置1602中產(chǎn)生該振動(dòng)感覺(jué)的振動(dòng)數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置1602中。另一個(gè)例子，當(dāng)由振動(dòng)輸出裝置1602輸出這個(gè)振動(dòng)提示時(shí)，由振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接1626接收到電子信息已經(jīng)到達(dá)用戶那里的通知。這個(gè)通知由振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622映入“電子信息到達(dá)”的振動(dòng)命令中。在這個(gè)例子中，該“電子信息到達(dá)”的振動(dòng)命令是6赫茲的3個(gè)半秒的脈沖、1毫米的幅度變化。振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622從振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1624中檢索用于這個(gè)振動(dòng)特性的振動(dòng)數(shù)據(jù)。由振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622來(lái)組合用于“電子信息到達(dá)”振動(dòng)感覺(jué)和“活動(dòng)窗口”振動(dòng)感覺(jué)的振動(dòng)數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置1602。振動(dòng)數(shù)據(jù)處理器1622在某些情況下可以一個(gè)接一個(gè)地發(fā)出這種提示而不是組合它們，以便于用戶可以單獨(dú)區(qū)分這些提示。
另一個(gè)例子，本發(fā)明有一個(gè)實(shí)施例，其中振動(dòng)輸出裝置1602是一個(gè)鼠標(biāo)、跟蹤球、或其它指示裝置。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)用戶在與振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1604相連的顯示器(未示出)上選擇一個(gè)對(duì)象時(shí)，將阻力輸出到與由所選對(duì)象所占用存儲(chǔ)器相應(yīng)的指示裝置中。例如，如果用戶選擇顯示器上的一個(gè)文件夾并將其拖到顯示器的另一個(gè)位置上，則將阻力輸出到鼠標(biāo)、跟蹤球或其它能提供阻力到用戶操作的指示裝置的指示裝置上，其中這個(gè)阻力與由文件夾的內(nèi)容所使用的存儲(chǔ)器量成比例。
在另一個(gè)例子中，當(dāng)用戶將指示裝置放置在文件夾或顯示器上所顯示的一個(gè)文件中時(shí)，則將典型的振動(dòng)感覺(jué)輸出到指示裝置中以顯示給用戶有關(guān)該文件夾或文件內(nèi)容的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，字處理文件能在與該指示裝置相連的可移動(dòng)元件上產(chǎn)生2赫茲、5秒持續(xù)時(shí)間以及1毫米的振動(dòng)感覺(jué)信號(hào)，與金融網(wǎng)站的連接能導(dǎo)致5赫茲、1秒以及0.5毫米的振動(dòng)感覺(jué)信號(hào)?？梢蚤_(kāi)發(fā)振動(dòng)感覺(jué)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)“語(yǔ)言”以顯示或提示用戶某些信息或發(fā)生的情況。
可用于本發(fā)明實(shí)施例的其它振動(dòng)輸出裝置包括，但不局限于此，一個(gè)振動(dòng)板、將振動(dòng)輸出連接到空氣中以便于由用戶可以感覺(jué)到的風(fēng)扇、或用于產(chǎn)生氣味的設(shè)備。在其中振動(dòng)數(shù)據(jù)是氣味的這個(gè)實(shí)施例中，將振動(dòng)信號(hào)輸出到能從一組基本氣味中噴射特定混合氣味的噴霧器中。這些氣味然后由另一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)中和以驅(qū)散或消除這種氣味，該振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)能激活電離器、氣味中和噴射、空氣過(guò)濾器或其它設(shè)備。要注意到，可以使用人造氣味設(shè)備來(lái)將氣味數(shù)據(jù)輸入到振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)1600中以便于在一個(gè)位置上所察覺(jué)到的氣味可以被感覺(jué)到、被存儲(chǔ)以及發(fā)送到另一個(gè)位置上從而輸出到用戶那里，正如振動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以接收從另一個(gè)位置上輸入的振動(dòng)感覺(jué)信號(hào)、存儲(chǔ)它并將其輸出到另一個(gè)位置上的振動(dòng)輸出裝置上那樣。
圖17描述了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，將包括振動(dòng)輸出裝置1702的車輛控制振動(dòng)輸出系統(tǒng)1700連接到方向盤1704上。振動(dòng)輸出裝置1702經(jīng)導(dǎo)線與一個(gè)處理器(未示出)和一個(gè)存儲(chǔ)器(未示出)相連(未示出)。振動(dòng)輸出裝置1702包括跟蹤球1706。
本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例使用戶通過(guò)使用跟蹤球1706可以控制車輛系統(tǒng)的各種操作。在操作中，用戶使用其拇指在水平方向上滾動(dòng)跟蹤球以選擇他所希望控制的系統(tǒng)。當(dāng)跟蹤球被滾動(dòng)而用戶卷動(dòng)不同的系統(tǒng)時(shí)，由處理器將每個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)輸出簡(jiǎn)要特性輸出到跟蹤球上。例如，當(dāng)選擇收音機(jī)1708時(shí)，振動(dòng)輸出裝置1702中的激勵(lì)器就發(fā)出導(dǎo)致其在第一頻率上振動(dòng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，然后當(dāng)用戶繼續(xù)移動(dòng)跟蹤球并選擇另一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，振動(dòng)輸出裝置1702就在第二頻率上振動(dòng)。
當(dāng)用戶感覺(jué)到所需功能的振動(dòng)輸出簡(jiǎn)要特性時(shí)，用戶通過(guò)在垂直方向上滾動(dòng)跟蹤球來(lái)操作系統(tǒng)。例如，當(dāng)選擇收音機(jī)系統(tǒng)時(shí)，用戶通過(guò)在垂直方向上滾動(dòng)跟蹤球來(lái)調(diào)諧收音機(jī)1708時(shí)，當(dāng)調(diào)到廣播電臺(tái)時(shí)，處理器導(dǎo)致摩擦力在垂直方向上施加到跟蹤球上，其中這個(gè)摩擦力與廣播電臺(tái)的強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)用戶調(diào)著接近廣播電臺(tái)時(shí)，摩擦力變強(qiáng)，而當(dāng)用戶調(diào)遠(yuǎn)離廣播電臺(tái)時(shí)，摩擦力變?nèi)酢Ｓ脩艨梢运揭苿?dòng)跟蹤球來(lái)選擇下一個(gè)系統(tǒng)，例如風(fēng)擋刮水器1710。現(xiàn)在，當(dāng)用戶垂直移動(dòng)跟蹤球時(shí)，阻力隨著風(fēng)擋刮水器速度增加而增加。例如，對(duì)于行駛控制1712也能獲得同樣的效果。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)輸出裝置被組裝在汽車的駕駛員座位中。將運(yùn)動(dòng)傳感器以及短范圍雷達(dá)、超聲波或其它檢測(cè)器放置在汽車的各種位置上，而且將從這些檢測(cè)器輸出的信號(hào)輸入到處理器中。當(dāng)在靠近汽車的地方檢測(cè)到一個(gè)物體時(shí)，例如在駕駛員的盲區(qū)，將特性振動(dòng)信號(hào)輸出到駕駛員座位中的振動(dòng)輸出裝置上以提示他在盲區(qū)中出現(xiàn)一個(gè)物體?？梢詫ū苊馀鲎蚕到y(tǒng)的其它檢測(cè)器和系統(tǒng)組裝在汽車控制振動(dòng)系統(tǒng)1700中。
圖18是本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)系統(tǒng)框圖。這個(gè)實(shí)施例包括運(yùn)行操作系統(tǒng)1804和應(yīng)用程序1806的計(jì)算機(jī)1802、振動(dòng)數(shù)據(jù)源1808、以及振動(dòng)傳送層1810。操作系統(tǒng)1804可以是任何一種能夠在計(jì)算機(jī)1802上運(yùn)行的操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)可以包括，但不局限于此，視窗(R)(由微軟公司開(kāi)發(fā)的)、UNIX、或蘋果公司的操作系統(tǒng)。應(yīng)用程序1806可以是任何一種能夠在計(jì)算機(jī)1802上運(yùn)行的應(yīng)用程序，它包括，但不局限于此，字處理程序、游戲程序、實(shí)用程序、日歷程序、日程程序、網(wǎng)站瀏覽器、通信程序、數(shù)據(jù)庫(kù)程序、電子郵件程序、或任何一種運(yùn)行于可以經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接(未示出)或諸如互連網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)之間連接來(lái)與計(jì)算機(jī)1802進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)上的程序。振動(dòng)數(shù)據(jù)源1808包括振動(dòng)檢索源、振動(dòng)合成源、振動(dòng)混合源以及任意一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)或振動(dòng)庫(kù)。
計(jì)算機(jī)1802與振動(dòng)輸入主出裝置1812相連。注意到，振動(dòng)輸入/輸出裝置1812可以如同一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的振動(dòng)輸入和/或輸出裝置那樣實(shí)現(xiàn)，該裝置包括，但不局限于此，單獨(dú)的輸入和輸出裝置、一個(gè)或多個(gè)集成的輸入/輸出裝置以及這些裝置的任何可能的組合。振動(dòng)輸入/輸出裝置1812包括與功率級(jí)1816相連的輸入/輸出裝置接口1814。功率級(jí)1816與振動(dòng)激勵(lì)器1818相連，該激勵(lì)器1818與目標(biāo)/可移動(dòng)元件1820相連。目標(biāo)/可移動(dòng)元件1820與狀態(tài)/位置反饋裝置1822相連，而狀態(tài)/位置反饋裝置1822與輸入/輸出接口1814相連。要注意到，目標(biāo)/可移動(dòng)組件1820可以是其運(yùn)動(dòng)、位置、或其它振動(dòng)輸出都可由用戶感覺(jué)到的任何裝置。
圖19描述了振動(dòng)數(shù)據(jù)源1900的更為詳細(xì)的框圖。振動(dòng)數(shù)據(jù)源1900包括振動(dòng)命令解釋器1902以及振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源1904。振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源1904包括波形文件源1906、振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1908、振動(dòng)函數(shù)庫(kù)1910、振動(dòng)反饋源1912、以及任何一種用于產(chǎn)生、合成、或另外所產(chǎn)生的振動(dòng)結(jié)果的源。波形文件源1906包括存儲(chǔ)在協(xié)議中與在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生音頻信號(hào)一致的振動(dòng)數(shù)據(jù)。由用戶通過(guò)使用音頻數(shù)據(jù)產(chǎn)生和構(gòu)成工具來(lái)構(gòu)成或產(chǎn)生存儲(chǔ)在波形文件源1906中的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)在振動(dòng)命令解釋器1902中以便隨后使用。振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1908是振動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)先存在的庫(kù)，其中在一些實(shí)施例中所述振動(dòng)數(shù)據(jù)包含了要被驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)輸出裝置的各種可能狀態(tài)的完整的基本組。以這種方式，可以通過(guò)存儲(chǔ)在振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)1908的數(shù)據(jù)來(lái)訪問(wèn)振動(dòng)輸出裝置的每種可能的狀態(tài)。振動(dòng)函數(shù)庫(kù)1910包括能在包含在振動(dòng)命令中的輸入信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出振動(dòng)數(shù)據(jù)的振動(dòng)函數(shù)和數(shù)據(jù)。振動(dòng)反饋源1912包括能在來(lái)自振動(dòng)輸入裝置的位置信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出振動(dòng)數(shù)據(jù)的振動(dòng)函數(shù)和數(shù)據(jù)?？梢栽谟刹僮飨到y(tǒng)所發(fā)出的振動(dòng)命令的基礎(chǔ)上將輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)饋送到振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源1904。將振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源1904的輸出發(fā)送到一個(gè)額外的混合器中，在這個(gè)混合器中組合這些振動(dòng)結(jié)果。然后將所得到的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送到振動(dòng)傳送層。
在該實(shí)施例的一個(gè)方面，振動(dòng)命令解釋器1902控制該振動(dòng)命令的時(shí)間以便于一個(gè)振動(dòng)結(jié)果不能掩蓋另一個(gè)振動(dòng)結(jié)果，并且能確保用戶可以感覺(jué)到每個(gè)不同的振動(dòng)結(jié)果。例如，如果在相同或接近相同的時(shí)間將爆炸的振動(dòng)命令以及用于發(fā)出新的電子郵件已經(jīng)到達(dá)信號(hào)的振動(dòng)命令輸入到振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源1904中，振動(dòng)存儲(chǔ)和合成源1904將延遲新郵件振動(dòng)信號(hào)的輸出直到爆炸的振動(dòng)信號(hào)結(jié)束。
圖20描述了振動(dòng)傳送層2000的一個(gè)實(shí)施例。將輸入到振動(dòng)傳送層2000的信號(hào)發(fā)送到編碼源2002，在那里，將它轉(zhuǎn)換為適于輸入到數(shù)據(jù)總線控制器2004的格式。然后將編碼信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線控制器2004以便于將其傳輸?shù)侥M/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線2006。如果需要，數(shù)據(jù)總線控制器2004可以將信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的格式，比如用于在模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線2006上傳輸?shù)腢SB格式。
圖21描述了可以作為輸入/輸出裝置一部分的振動(dòng)輸出裝置2100。通過(guò)輸入/輸出裝置接口2102從模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線上接收到振動(dòng)信號(hào)。如果該振動(dòng)信號(hào)還不是PWM格式，則將該振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM格式，并將該P(yáng)WM信號(hào)發(fā)送到功率級(jí)以便于它能驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器2106。如果需要，激勵(lì)器2106可以連接到一個(gè)目標(biāo)或可移動(dòng)組件上以獲得所需的振動(dòng)輸出。
圖22描述了可以被用作振動(dòng)輸入/輸出裝置或振動(dòng)反饋裝置一部分的振動(dòng)輸入/位置反饋裝置2200。目標(biāo)/可移動(dòng)組件2202被連接到振動(dòng)/位置傳感器2204上，該傳感器可以感覺(jué)到施加到目標(biāo)/可移動(dòng)組件2202上的位置和/或振動(dòng)運(yùn)動(dòng)并且將該信息發(fā)送給編碼源2206。編碼源2206將該信息轉(zhuǎn)換為將其輸入到輸入/輸出接口2208中所需的格式。用戶按鈕2210還可以經(jīng)用戶按鈕檢測(cè)源2212被連接到輸入/輸出接口2208上。
輸入/輸出接口2208將其從編碼源2206和用戶按鈕檢測(cè)源2212接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于在模擬/數(shù)字總線上傳輸?shù)母袷健?br> 圖23描述了包括連接到模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線的模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線接口2302的輸入/輸出裝置接口。模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線接口2302被連接到信號(hào)編碼器/解碼器CODEC2304。CODEC2304將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)從其用于在模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線接口2302上傳輸?shù)母袷睫D(zhuǎn)換為由振動(dòng)輸出裝置所使用格式，如PWM。來(lái)自CODEC2304的信號(hào)然后被發(fā)送到振動(dòng)激勵(lì)器控制器2306，該控制器2306從振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)中提取控制數(shù)據(jù)并產(chǎn)生用于激勵(lì)器的控制信號(hào)。該控制信號(hào)可以包括一個(gè)自動(dòng)增益控制信號(hào)和定時(shí)以及功率信號(hào)，但不局限于此。
振動(dòng)輸入/位置反饋裝置源2308接收來(lái)自振動(dòng)輸入/位置反饋裝置的數(shù)據(jù)信號(hào)并將其饋送到CODEC2304中以便于將其轉(zhuǎn)換為適于在諸如USB協(xié)議這樣的模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線接口上傳輸?shù)母袷?。用戶按鈕源2310接收來(lái)自用戶按鈕檢測(cè)源的信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為適于在模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線上傳輸?shù)母袷健?br> 在操作中，圖18所述實(shí)施例的一個(gè)方面將如下所示那樣工作。在計(jì)算機(jī)1802上運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序。這種應(yīng)用程序可以包括一個(gè)網(wǎng)站瀏覽器、一個(gè)電子郵件應(yīng)用程序、一個(gè)字處理應(yīng)用程序、一個(gè)日歷和一個(gè)計(jì)算機(jī)游戲。電子郵件應(yīng)用程序接收一個(gè)新的電子郵件信息并隨后將該情況通知操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)然后將該信號(hào)發(fā)送給振動(dòng)數(shù)據(jù)源使其注意該郵件的到達(dá)。另外，網(wǎng)站瀏覽器接收來(lái)自在線交易服務(wù)的交易已經(jīng)為用戶執(zhí)行的確認(rèn)信息。操作系統(tǒng)接收這個(gè)來(lái)自網(wǎng)站瀏覽器的信息并將該信息發(fā)送到振動(dòng)數(shù)據(jù)源。用戶此時(shí)正在玩計(jì)算機(jī)游戲，該計(jì)算機(jī)游戲繼續(xù)經(jīng)操作系統(tǒng)發(fā)送有關(guān)將振動(dòng)結(jié)果輸出到用戶正在使用它玩計(jì)算機(jī)游戲的振動(dòng)反饋裝置中的請(qǐng)求到振動(dòng)數(shù)據(jù)源。
電子郵件通知信號(hào)、交易確認(rèn)信號(hào)以及請(qǐng)求從計(jì)算機(jī)游戲中輸出振動(dòng)的信號(hào)都被作為振動(dòng)命令傳送到振動(dòng)數(shù)據(jù)源中。振動(dòng)命令解釋器檢索來(lái)自振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的電子郵件通知振動(dòng)數(shù)據(jù)和用戶已經(jīng)產(chǎn)生以對(duì)應(yīng)于交易確認(rèn)命令的波形文件源中的用戶確定的波形文件。來(lái)自游戲的振動(dòng)命令是請(qǐng)求一系列與作為游戲一部分的用戶角色所進(jìn)行的打斗有關(guān)的振動(dòng)結(jié)果。振動(dòng)命令解釋器確定不是將所有的振動(dòng)結(jié)果發(fā)送到振動(dòng)輸出裝置中并立即由用戶感覺(jué)，因此振動(dòng)命令解釋器使用基于用戶喜好和缺省的優(yōu)先權(quán)的預(yù)定的優(yōu)先權(quán)表來(lái)區(qū)分振動(dòng)信號(hào)的優(yōu)先順序。用戶可以先前決定交易確認(rèn)請(qǐng)求優(yōu)先于電子郵件通知和游戲輸出，并且默認(rèn)郵件通知具有比來(lái)自計(jì)算機(jī)游戲的交互式反饋振動(dòng)信號(hào)(比如，打斗振動(dòng)信號(hào))較低的優(yōu)先權(quán)。振動(dòng)命令解釋器然后立即將交易確認(rèn)振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到附加混合器中并延遲與振動(dòng)數(shù)據(jù)有關(guān)的游戲或降低其幅度。然后混合這些信號(hào)并將其發(fā)送到振動(dòng)傳送層并經(jīng)模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線到達(dá)振動(dòng)輸出裝置中。振動(dòng)命令解釋器隨后將郵件通知振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到混合器、然后到振動(dòng)傳送層并經(jīng)模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線到振動(dòng)輸出裝置。
圖24描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中將振動(dòng)數(shù)據(jù)經(jīng)互連網(wǎng)傳送到用戶那里。在這個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)用戶2402A、2402B和2402C正通過(guò)他們相應(yīng)的計(jì)算機(jī)2404A-C并使用他們相應(yīng)的振動(dòng)反饋操縱桿2406A-C經(jīng)互連網(wǎng)2408玩計(jì)算機(jī)游戲。游戲服務(wù)器2410和振動(dòng)服務(wù)器2412都與互連網(wǎng)2408相連并彼此相連。振動(dòng)服務(wù)器2412包括包含用于每個(gè)可在游戲服務(wù)器2410上玩的游戲的振動(dòng)結(jié)果和振動(dòng)數(shù)據(jù)的振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)2414。
在操作中，當(dāng)用戶經(jīng)互連網(wǎng)玩在線游戲時(shí)，游戲服務(wù)器2410將有關(guān)游戲中的情況或場(chǎng)景的數(shù)據(jù)發(fā)送到每個(gè)用戶計(jì)算機(jī)上，并且游戲服務(wù)器還將有關(guān)應(yīng)該將作為游戲一部分的振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到用戶那里以及根據(jù)用戶在游戲中的進(jìn)程所需輸出的持續(xù)時(shí)間的信息發(fā)送到振動(dòng)服務(wù)器上。振動(dòng)服務(wù)器經(jīng)互連網(wǎng)將合適的振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)的用戶振動(dòng)反饋操縱桿上。
振動(dòng)服務(wù)器經(jīng)互連網(wǎng)2408接收與振動(dòng)反饋操縱桿2406A-C的位置有關(guān)的信息，并產(chǎn)生要被輸出回用戶那里的合適的振動(dòng)數(shù)據(jù)并且還將這個(gè)反饋信息轉(zhuǎn)送到游戲服務(wù)器中以便于可以相應(yīng)地調(diào)整用戶在游戲中的進(jìn)程。例如，如果在線游戲是一個(gè)交互式打斗游戲，則可以由用戶使用一個(gè)用戶振動(dòng)輸入裝置來(lái)產(chǎn)生踢的動(dòng)作。該振動(dòng)輸入經(jīng)互連網(wǎng)被發(fā)送到振動(dòng)服務(wù)器和游戲服務(wù)器中。顯示這個(gè)踢動(dòng)作的信息隨后被發(fā)送回每個(gè)用戶那里以顯示踢的過(guò)程，并且當(dāng)這個(gè)踢動(dòng)作碰撞到對(duì)手時(shí)，每個(gè)游戲者就發(fā)出顯示踢到一個(gè)游戲者和通過(guò)對(duì)手的頭來(lái)停止踢游戲者的腳的振動(dòng)數(shù)據(jù)?？梢园l(fā)送包括顯示用戶的武器正在指向游戲中的另一個(gè)用戶角色的振動(dòng)信號(hào)的另外振動(dòng)提示，但不局限于此。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用戶訪問(wèn)振動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的振動(dòng)結(jié)果是要收費(fèi)的。可以按照所使用的時(shí)間量、游戲者所訪問(wèn)的振動(dòng)結(jié)果數(shù)、或每個(gè)游戲來(lái)向用戶收費(fèi)。
本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例是振動(dòng)地形圖(terrain mapper)。在這個(gè)實(shí)施例中，用戶通過(guò)對(duì)于圖上的不同區(qū)域來(lái)確定不同的振動(dòng)感覺(jué)從而產(chǎn)生區(qū)域圖。例如，計(jì)算機(jī)編程員可以產(chǎn)生可以被發(fā)展的圖形用戶接口的振動(dòng)圖，并確定符合不同振動(dòng)感覺(jué)的每個(gè)顯示區(qū)域或接口?？梢詫⑦@張圖存儲(chǔ)在振動(dòng)數(shù)據(jù)源或結(jié)合在應(yīng)用程序中。另外，可以用振動(dòng)感覺(jué)來(lái)在增強(qiáng)計(jì)算機(jī)化的地圖或諸如在計(jì)算機(jī)游戲中的地圖，用于這些振動(dòng)感覺(jué)的振動(dòng)命令可以被結(jié)合在該地圖或顯示這些地圖的應(yīng)用程序中。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是振動(dòng)記錄器。該實(shí)施例可以記錄觸覺(jué)、力或其它位置或?qū)ο蟮恼駝?dòng)感覺(jué)。由該記錄裝置收集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)可以被傳送到另一個(gè)位置上以便于輸出、或存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中以便于隨后使用。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是振動(dòng)通道。振動(dòng)通道可以是這些通道振動(dòng)信息通道、命令或可以被附加到在多媒體播放裝置上播放的媒體上的數(shù)據(jù)通道，這些多媒體播放裝置可以是電視、電影放映機(jī)、光盤播放機(jī)、錄像機(jī)、DVD播放機(jī)、電話、網(wǎng)站、或任何能產(chǎn)生人類可感覺(jué)到輸出的其它媒體。一個(gè)例子，在電影院播放的電影有所附加的振動(dòng)軌跡(很象聲音軌跡)以便于可振動(dòng)影院具有其輸出與電影的圖象和聲音同步的振動(dòng)輸出裝置。電視節(jié)目可以有沿著聲音傳播的振動(dòng)信號(hào)以及包括節(jié)目的其它信號(hào)。這些振動(dòng)信號(hào)可以由與該電視連接的振動(dòng)輸出裝置輸出。電話可以有一個(gè)與她相連的振動(dòng)記錄器和/或一個(gè)振動(dòng)輸出裝置，以便于用戶可以產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)并將其發(fā)送到另一個(gè)用戶和/或經(jīng)包括聲音信息的振動(dòng)通道接收通過(guò)電話的振動(dòng)輸出。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是用于接收振動(dòng)輸出中的振動(dòng)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器的格式的源。這個(gè)源可以包括一個(gè)可編程邏輯陣列、可以在硬件或軟件中實(shí)現(xiàn)的邏輯電路、微控制器、微處理器、或特定應(yīng)用的集成電路(ASIC)，但不局限于此。圖25描述了一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，源2500包括與USB核心2504相連的USB連接2502。USB核心2504與處理器2506相連并延伸到一個(gè)激勵(lì)器上(未示出)。位置信號(hào)輸入2510連接到源2500中。在一個(gè)實(shí)施例中，該位置輸入信號(hào)包括輸入到源2500中作為模擬信號(hào)的4個(gè)軸的位置信息，這些位置信號(hào)由處理器2506被轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該位置信號(hào)是串行或是并行的4數(shù)字通道信號(hào)，其中每個(gè)通道是8位。
將按鈕輸入連接到源2500中。在一個(gè)實(shí)施例中，該按鈕輸入信號(hào)包括4乘4按鈕信息矩陣(如果需要單獨(dú)的按鈕控制的化，則是8位或16位的)。
在操作中，經(jīng)USB連接2502輸入到源2500的信號(hào)被輸入到USB核心2504中，并且該信號(hào)被輸出到處理器2506中并被轉(zhuǎn)換為PWM格式然后被發(fā)送到激勵(lì)器中。位置和按鈕信息分別經(jīng)位置信號(hào)輸入2510和按鈕輸入2512輸入到處理器2506中。處理器2506將這些信號(hào)中的信息進(jìn)行數(shù)字化編碼，并將其發(fā)送到USB核心中。從USB核心中，信號(hào)經(jīng)USB連接2502在USB上傳送。
所呈現(xiàn)的上述對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例的描述僅是例子和說(shuō)明性的。它們并不是窮舉的或僅將本發(fā)明局限于所公開(kāi)的形式。各種修改和變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1．一種用于控制在振動(dòng)輸出裝置中所產(chǎn)生的振動(dòng)輸出的方法，其中該振動(dòng)輸出裝置包括至少能在一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的一個(gè)物體，該方法包括接收包含振動(dòng)結(jié)果信息的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)；將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)以便于該激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包括與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)基本相同的振動(dòng)結(jié)果信息；以及使用所述激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)在至少能在一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的物體上產(chǎn)生振動(dòng)輸出，其中基本由振動(dòng)結(jié)果信息來(lái)確定所產(chǎn)生的振動(dòng)輸出。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從計(jì)算機(jī)上接收到的包含振動(dòng)結(jié)果信息的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟包括從通用串行總線上接收振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)以便于該激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包括與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)基本相同的振動(dòng)結(jié)果信息的步驟包括產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)以便于該激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包括與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)基本相同的振動(dòng)結(jié)果信息的步驟包括將激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)中一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的力結(jié)果信息中的信息編碼的步驟。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括使用包含與計(jì)算機(jī)相連的顯示器上所顯示的信息的信息從而在計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的信號(hào)的步驟。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括基于一個(gè)目標(biāo)位置來(lái)產(chǎn)生位置信號(hào)；以及將所述位置信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，其中，使用包括在位置信號(hào)中的信息來(lái)產(chǎn)生所述振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將所述位置信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上的步驟包括在通用串行總線上傳送所述位置信號(hào)。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟包括使用包含在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中信息的信息。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該目標(biāo)可以在至少兩個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中振動(dòng)輸出包括在該目標(biāo)上產(chǎn)生一個(gè)摩擦力。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中振動(dòng)輸出包括產(chǎn)生氣味。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從計(jì)算機(jī)上接收包含振動(dòng)結(jié)果信息的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟包括在網(wǎng)絡(luò)上接收所述振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括互連網(wǎng)。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中振動(dòng)輸出裝置不包括振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
16．一種用于產(chǎn)生振動(dòng)結(jié)果的裝置，包括一個(gè)外殼；與所述外殼連接并能在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的物體；一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口；與所述振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口電連接的一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換源，用于將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)以便于該激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包括基本上與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)相同的振動(dòng)信息；一個(gè)激勵(lì)器，與信號(hào)轉(zhuǎn)換源電連接并與能在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的物體和外殼機(jī)械連接，該激勵(lì)器用于將一個(gè)振動(dòng)輸出施加到能在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的物體上。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中這樣構(gòu)造信號(hào)轉(zhuǎn)換源使其可以從通用串行總線上接收振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。
18．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換源包括產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制格式信號(hào)的源。
19．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換源包括能將激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)中一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的力結(jié)果信息中的信息編碼的源。
20．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，其中該計(jì)算機(jī)與振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連，該計(jì)算機(jī)包括使用包含在與所述計(jì)算機(jī)相連的顯示器上所顯示信息的信息來(lái)產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的源。
21．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，包括能在目標(biāo)位置基礎(chǔ)上產(chǎn)生位置信號(hào)的源。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，其中該計(jì)算機(jī)與振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連，該計(jì)算機(jī)包括使用包括在位置信號(hào)中的信息的信息來(lái)產(chǎn)生包括力數(shù)據(jù)的信號(hào)的源。
23．根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其中產(chǎn)生位置信號(hào)的源能在用于在通用串行總線上傳輸?shù)膮f(xié)議中產(chǎn)生該位置信號(hào)。
24．根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，其中該計(jì)算機(jī)與振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連，該計(jì)算機(jī)包括使用包含存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的信息的信息來(lái)產(chǎn)生包括力數(shù)據(jù)的信號(hào)的源。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)經(jīng)包括網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)連接與振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連。
26．根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括互連網(wǎng)。
27．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，包括一個(gè)蜂窩電話，其中該蜂窩電話被連接到所述振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口上。
28．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，包括一個(gè)用于從一個(gè)媒體上讀出振動(dòng)信息的源，其中將用于從一個(gè)媒體上讀出振動(dòng)信息的源連接到振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口上。
29．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中用于從一個(gè)媒體上讀出振動(dòng)信息的源包括一個(gè)錄象機(jī)。
30．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，包括一個(gè)與所述振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連的振動(dòng)輸入裝置。
31．根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中通過(guò)包括互連網(wǎng)的連接來(lái)將振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置連接到振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口上。
32．根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中所述目標(biāo)能夠在至少兩個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)。
33．一種用于產(chǎn)生振動(dòng)結(jié)果的裝置，包括一個(gè)外殼；與所述外殼連接并能在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)的組件；一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口；與所述力數(shù)據(jù)輸入端口電連接的一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換源，用于使用一個(gè)非查找轉(zhuǎn)換處理將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)；一個(gè)激勵(lì)器，與信號(hào)轉(zhuǎn)換源電連接并與可移動(dòng)組件和外殼機(jī)械連接，該激勵(lì)器用于將一個(gè)振動(dòng)輸出施加到處于至少一個(gè)自由度之上的可移動(dòng)組件上。
34．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，包括一個(gè)能產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的計(jì)算機(jī)，其中該計(jì)算機(jī)與振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連。
35．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)包括一個(gè)振動(dòng)函數(shù)庫(kù)。
36．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)包括一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
37．根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)通過(guò)包括互聯(lián)網(wǎng)與所述振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連。
38．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，包括一個(gè)產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的蜂窩電話，其中所述蜂窩電話與所述振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連。
39．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)與所述振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入端口相連；一個(gè)用于產(chǎn)生交互式數(shù)據(jù)的源，所述用于產(chǎn)生交互式數(shù)據(jù)的源經(jīng)包括互連網(wǎng)的連接與所述計(jì)算機(jī)相連；一個(gè)用于產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)的源，其中所述用于產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)的源與用于產(chǎn)生交互式數(shù)據(jù)的源相連，并且所述用于產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)的源經(jīng)包括互連網(wǎng)的連接與所述計(jì)算機(jī)相連。
40．根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中用于產(chǎn)生振動(dòng)數(shù)據(jù)的源包括一個(gè)振動(dòng)服務(wù)器。
41．根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中用于產(chǎn)生交互式數(shù)據(jù)的源包括一個(gè)游戲服務(wù)器。
42．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，包括一個(gè)與所述振動(dòng)輸入端口相連的振動(dòng)輸入裝置。
43．根據(jù)權(quán)利要求42的裝置，其中所述振動(dòng)輸入裝置經(jīng)包括互聯(lián)網(wǎng)的連接與所述振動(dòng)輸入端口相連。
44．根據(jù)權(quán)利要求42的裝置，其中所述振動(dòng)輸入裝置經(jīng)包括計(jì)算機(jī)的連接與所述振動(dòng)輸入端口相連。
45．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，其中所述計(jì)算機(jī)包括一個(gè)能以音頻數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)振動(dòng)數(shù)據(jù)的源。
46．根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)包括一個(gè)從包括由計(jì)算機(jī)游戲所產(chǎn)生信息的信息中產(chǎn)生包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的源。
47．根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)包括一個(gè)從包括存儲(chǔ)在振動(dòng)函數(shù)庫(kù)中信息的信息中產(chǎn)生包含振動(dòng)數(shù)據(jù)的源。
48．根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其中所述計(jì)算機(jī)在振動(dòng)文件中存儲(chǔ)振動(dòng)數(shù)據(jù)。
49．根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，包括與所述振動(dòng)數(shù)據(jù)端口相連的一個(gè)處理器；以及用于將所述處理器連接到網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)源。
50．根據(jù)權(quán)利要求49的裝置，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)蜂窩電話聯(lián)接。
51．根據(jù)權(quán)利要求49的裝置，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接。
52．根據(jù)權(quán)利要求49的裝置，包括一個(gè)與所述互聯(lián)網(wǎng)相連并輸出振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的視頻重放裝置。
53．一種用于控制在作為交互式應(yīng)用一部分的振動(dòng)輸出裝置中所產(chǎn)生的振動(dòng)輸出的方法，其中該振動(dòng)輸出裝置包括至少能在一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的一個(gè)物體，該方法包括從振動(dòng)服務(wù)器接收包含振動(dòng)結(jié)果信息的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)；將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)以便于該激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包括與振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)基本相同的振動(dòng)結(jié)果信息；以及使用所述激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)在至少能在一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的物體上產(chǎn)生振動(dòng)輸出，其中基本由振動(dòng)結(jié)果信息來(lái)確定所產(chǎn)生的振動(dòng)輸出；將來(lái)自振動(dòng)輸入裝置的振動(dòng)輸入發(fā)送到所述振動(dòng)服務(wù)器中；以及使用包括包含在所述振動(dòng)輸入中的信息的信息來(lái)產(chǎn)生被修正過(guò)的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)。
54．根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中接收振動(dòng)信號(hào)的步驟包括經(jīng)包括互聯(lián)網(wǎng)的連接來(lái)接收振動(dòng)信號(hào)的步驟，以及從所述振動(dòng)輸入裝置中發(fā)送振動(dòng)輸入的步驟包括經(jīng)包括所述互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)接來(lái)發(fā)送所述振動(dòng)輸入信號(hào)的步驟。
55．根據(jù)權(quán)利要求53的方法，其中產(chǎn)生被修正過(guò)的振動(dòng)信號(hào)的步驟包括使用包含與來(lái)自第二振動(dòng)輸入裝置的振動(dòng)輸入相關(guān)信息的信息的步驟。
56．與顯示圖形信息的計(jì)算機(jī)一起使用的一種振動(dòng)輸出裝置，所述振動(dòng)輸出裝置包括一個(gè)外殼；一個(gè)可移動(dòng)部件，可樞軸旋轉(zhuǎn)地與所述外殼相連，從而可以使所述可移動(dòng)部件能夠在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)；一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，響應(yīng)由所述計(jì)算機(jī)輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，其中所述振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包括在所述圖象信息基礎(chǔ)上產(chǎn)生的振動(dòng)信息；以及與所述外殼和可移動(dòng)部件相連的一個(gè)激勵(lì)器，用于將振動(dòng)輸出施加到可以在至少一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的手柄上，其中所述振動(dòng)輸出與模擬信號(hào)的幅度成比例。
57．根據(jù)權(quán)利要求56的裝置，包括一個(gè)能產(chǎn)生確定關(guān)于所述一個(gè)自由度的手柄位置的定位信號(hào)的傳感器。
58．根據(jù)權(quán)利要求56的裝置，其中可由用戶在至少兩個(gè)自由度上控制所述可移動(dòng)部件。
59．根據(jù)權(quán)利要求56的裝置，其中所述激勵(lì)器包括壓電材料。
60．根據(jù)權(quán)利要求56的裝置，其中所述激勵(lì)器包括一個(gè)電子馬達(dá)。
61．根據(jù)權(quán)利要求56的裝置，其中所述振動(dòng)輸出裝置響應(yīng)振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)輸出一種氣味。
全文摘要
一種用于輸入、輸出處理并存儲(chǔ)外力、觸覺(jué)或其它振動(dòng)輸出的系統(tǒng)和方法。將振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)中的振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到該裝置中,該振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)包含在振動(dòng)輸出裝置的驅(qū)動(dòng)器中產(chǎn)生特定振動(dòng)輸出所需的所有信息。振動(dòng)信號(hào)的信息內(nèi)容消除了對(duì)于在振動(dòng)輸入或輸出裝置中具有用來(lái)存儲(chǔ)或處理振動(dòng)信息的處理器或存儲(chǔ)器的需要。
文檔編號(hào)G06F3/01GK1299479SQ99803975
公開(kāi)日2001年6月13日 申請(qǐng)日期1999年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月3日
發(fā)明者埃胡德·巴龍, 邁克爾·莫爾迪森 申請(qǐng)人:因維伯諾有限公司