NO176230B - Interaktiv videofremgangsmåte og apparat - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt interaktive utdannelses- og underholdningssystemer. Mer presist vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremskaffelse av et sammensatt videosignal (video ut) som inneholder regulært videoprogrammateriale (video inn) samt hjelpestyredata (kontroll data) ved modulasjon av minst én videoregion innenfor beskuelsesarealet av et televisjonsapparat på en slik måte at modulasjonen er hovedsakelig usynlig for televisjons-seeren, idet signalet fremvises på televisjonsapparatet og slike hjelpestyredata (kontroll data) mottas og dekodes for hjelpebruk.

Oppfinnelsen vedrører også et apparat for utførelse av fremgangsmåten.

Et foretrukket utførelseseksempel av oppfinnelsen blir omtalt i forbindelse med TV-programstyring av leketøy som befinner seg i en TV-seers hjem.

Det er kjent at videotekstsystemer kan tilveiebringe datakommunikasjon fra et fjernt videokringkastingssted hjem til TV-seere via konvensjonelle kringkastingskanaler. Ett slikt videotekstsystem tilveiebringer lukket bildetekst for audioprogrammateriale for hørselshemmede, hvor den tolkende tekst sendes under vertikale synkroniseringsintervaller av rasteravsøkningsprosessen. Bare TV apparater som er spesielt utstyrt med dekodere er i stand til å vise bildetekstene, og fremvisningen av videotekst, synkronisert med TV-ens raster-avsøkningselektronikk krever fysisk innbyrdes kopling av dekoderen og TV-en, f.eks. en antennetilknytning. Det kreves ofte betaling av en abonnementsavgift.

Forsøk på å tilveiebringe systemer som er i stand til alminnelig utbredt innenbånds-datakommunikasjon, har bare hatt marginal fremgang. Dette skyldes at konvensjonell innenbånds-signalisering bryter opp TV-ens videobilde. Når f.eks. data- og bildeelementinformasjon blir blandet i samme videofelt eller ramme, er de rommessig atskilt for å gjøre det mulig for en lysømfintlig detektor å overvåke det data-omkodede underfelt på en ikke iøynefallende måte. Denne rommessige atskillelse oppnås gjerne ved avgrensing av en eller flere celler, som hver først blankes og deretter omprogrammeres med områder av høy og lav lystetthet som representerer binærkodede data.

Avhengig av størrelsen, antallet og kodingen av slike dataceller, blir det effektive fremvisningsfeltet for videoprogrammateriale mer eller mindre uheldig påvirket. Slike videodatasystemer lar seg ikke bruke for konvensjonelle kringkastingskanaler, hvor abonnerende og ikke abonnerende TV-mottakere i samme grad vil vise frem den sammensatte bildeelement- og datainformasjon. Visuelt glitter som er synlig på ikke abonnerende seeres TV skjermer, eller på skjermene til abonnenter som ikke bruker sin lysømfintlige detektor akkurat da, vil sannsynligvis resultere i forbruk-erklager og restriksjoner.

Det er ønskelig å tilveiebringe et interaktivt videosystem som er i stand til enveis datakommunikasjon, er tolerant når det gjelder rastertidbaserte feil ("rastertime-base error tolerant"), og som ikke krever elektriske forbindelser med TV-apparatet. Et slikt system bør være i stand til å kommunisere med tilstrekkelig hastighet til å styre en interaktiv, elektromekanisk anordning, f.eks. et aktivitets-leketøy, i sann tidsrespons på tråden i videoprogrammets fortelling. Systemet bør fortrinnsvis være forenelig med konvensjonelt TV-sende-, mottaker- og opptaksutstyr og TV-kanaler. Mottakerutstyret bør påføre liten eller ingen oppstillingstid eller vanskelighet og bør være lite iøynefallende, selv når det er i bruk. Det kanskje viktigste moment er at systemet ikke i utide bør belaste eller distrahere de seere som ikke benytter det interaktive opplegg.

Det er følgelig et prinsipielt formål for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et videosystem som gjør det mulig for en fjernkringkastet video å samvirke trådløst med en markedsført undervisnings- eller underholdningsanord-ning. Andre viktige målsetninger for oppfinnelsen er følgende: (1) å tilveiebringe et interaktivt videosystem som er forenelig med konvensjonelt kringkastingsutstyr og kanaler, og med konvensjonelle TV-mottaker, -opptaks- og avspillings-systemer, inklusive hjemme-systemer med begrenst båndbredde for opptak og avspilling; (2) å tilveiebringe et system som omtalt, som reduserer video- og audioforstyrrelse av programmaterialet til et minimum; (3) å tilveiebringe en fremgangsmåte for koding under en terskel ("subliminally") av binære data, innenfor et videoprogrambildes betraktningsområde, dvs i det vesentlige usynlig for en TV-seer; (4) å tilveiebringe et interaktivt videosystem som er enkelt og lite fremtredende i installasjon og drift; (5) å tilveiebringe et interaktivt undervisnings- og underholdnings videoapparat som tillater brukeren å samvirke med et TV-program i sann tid; (6) å tilveiebringe en fremgangsmåte for koding av data digitalt under terskelnivå med en forhåndsopptatt videosend-ing; (7) å tilveiebringe en fremgangsmåte for forenkling av dekoderen ved i det vesentlige usynlig fjernelse av uønskede data fra videoinngangen til omkodeapparatet før dataomkoding; (8) å tilveiebringe et interaktivt videoapparat som ikke krever elektrisk forbindelse med TV-en og som kommuniserer med en eller flere, markedsførte, utdannelses- eller underholdningsanordninger; og (9) å tilveiebringe et interaktivt videosystem som er hensiktsmessig, pålitelig og rimelig i bruk.

Kjent teknikk

DE patentskrift 36 43 568 (Sharp) vedrører en dataprosessor med en videodetektor og dekoderkretser for avbrytelse av prosessoren ved detektering av en "bright dot" eller "lys flekk", som representerer elektronestrålens skandering av en binær videokode i et spesielt felt av en videomottaker eller monitor. Ved en slik detektering og avbrytelse vil dataprosessoren svitsje sin prioritet til å detektere ytterligere kodede data innenfor et slikt spesielt område, uten behov for at prosessoren skal være synkronisert alltid i forhold til det som foregår innenfor det spesielle område eller felt. Når dataprosessoren ikke er i bruk, foreligger det ikke noe videobilde i det spesielle felt, og det "forblir mørkt eller svart". Alternativt kan det inneholde normale videobilder ved bruk av en identifikator eller startkode som er kodet inn i det spesielle felt.

Utifrå denne spesielle teknikk ifølge DE 36 43 568 vil det spesielt binære kodede felt være synlig for den som ser på televisjonssendingen, fordi den kjente teknikk beskriver elektronestrålen som å skandere en "lys flekk" i det spesielle felt som er så oppfattelig for beskueren som et vanlig gjenkjennbart bilde i andre områder av skjermen. Slik det er anskueliggjort på figurene 1 og 4, er de binært kodede data i det spesielle felt synlige for den som beskuer televisjonsmottakeren, samtidig som det kan detekteres ved hjelp av optisk føler. Den kjente teknikk lærer således ikke "usynlige" men detekterbare modulasjoner av videoprogrammateriale ved hjelp av styredata. Heller ikke går den kjente teknikk inn på forhåndsbeskuelse eller feltselekter-ing eller "usynlig" forsterkning av suksessive felter for koding.

GB 2 165 129 (BBC) vedrører et digitalt dataoverførings-videosystem hvori en flerhet av databiter blir synlig modulert i et dedikert område av suksessive videofelter for detektering av en lysfølsom innretning "fiksert" ved hjelp av en sugekopp over det modulerte område eller områder. Modulasjonen er ikke usynlig slik det gjøres krav på

(publikasjonen omtaler dette som å produsere "a pulsating image", og slik det klart fremgår av figurene 1 og 2, vil det i sterk grad påvirke det "normale videobilde", selv om bare én "kanal" blir modulert og spesielt dersom de illustrerte ni blir modulert, hvorved det normale videobilde ikke bare blir redusert i området, men til og med splittet. Således gir GB 2 165 129 ingen anvisning eller forslag til den foreliggende usynlighet hva angår modulasjon, overlag-ringen av det samme på normalt programmateriale eller produksjonen av en video-underbærer som inneholder styredata. Heller ikke foreslår GB 2 165 129 de foreliggende forhåndsbeskuelses- eller klargjøringstrinn ("purging steps").

Fra US 4 051 352 (Hilbert et al.) er det kjent en visuell selv-kansellerende, polaritetsalternerende pulsparteknikk for koding av hjelpesignalkomponenter i synlige deler av et sammensatt videosignal for selektiv fremvisning enten av hjelpesignalkomponentene eller den normale videoinformasjon ved bruken av svitsjeorganer som betjenes synkront sammen med det horisontale synkroniseringssignal som foreligger deri. Således vil det i denne forbindelse forekomme en reduksjon av kvaliteten av det kodede TV-program.

Sammenfatning av oppfinnelsen

De ovennevnte formål og forbedringer oppnås ved en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte art, som ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedmodulasjon av den horisontale linjeluminans og/eller krominans på en slik måte at hjelpestyredataene (kontroll data) overlagres på det regulære videoprogrammateriale (video inn), idet modulasjonen blir utført ved luminans og/eller krominansmodulasjon av alternative sett av n tilliggende horisontale skanderingslinjer innenfor videoregionen, hvorved, som mellom hvilke som helst to alternative sett av horisontale skanderingslinjer, luminans- og/eller krominansnivået for et første sett blir øket med en forhåndsbestemt prosent og luminans-og/eller krominansnivået av et annet sett blir senket med hovedsakelig samme prosent.

Således vil den opprinnelige kvalitet av et TV-program bli beholdt. Det foreligger ingen avbrytelse når et TV-program blir beskuet av dem som ikke er utstyrt med, eller er uinteressert i de kodede hjelpedata og disses tilleggsbruk.

Ved den foreliggende fremgangsmåte, hvor det utføres overlagring av programmateriale og hjelpedata innenfor synsområdet i en videoregion av et televisjonsvideoprogram, blir hjelpedatakommunikasjon til en optoelektronisk transponder som med sitt "øye" beskuer televisjonen (men uten nødvendigvis med fysisk eller elektrisk kontakt med samme), utført med høy pålitelighet og dataintegritet, samtidig som regulært videprogrammateriale viser seg på televisjonen til de som beskuer denne, eventuelt uten tap av videoinformasjon og uten avbrudd, sammenbrudd eller forstyrrelse av det relaterte utseende av høy kvalitet. Det er denne overlagring av regulært videoprogrammateriale og hjelpedata - fortrinnsvis ved selektiv koding av bare passende videoregioner eller fortrinnsvis ved artifakt-fjerning av datalignende modulasjon - ved horisontal linjeluminans eller krominansmodulasjon av videoprogrammaterialet ved hjelp av hjelpedata, som gjør at det usynlige datakodede, sammensatte videosignal passer for videobesku-else med høy kvalitet og for datadetektering med høy integritet, dekoding og bruk.

Et apparat til utføres av oppfinnelsen fremgår av det vedføyde patentkrav 11.

Dataomkodingsmetoden som benyttes her, omfatter modulasjon av et videosignal ved frekvenser som er relatert til multipler og faktorer av den horisontale linjehastighet for generering av en flyktig ("subtle") videodelbærer. Skjønt modulasjonen skjer innen TV-skjermens betraktningsområde, forblir den i det vesentlige usynlig for seeren, på grunn av dens forholdsvis lave intensitet, dens timede relasjon med den horisontale linjehastighet og det menneskelige øyes iboende integrerings- og oppløsningskarakteristika. For å sikre datakommunikasjonens integritet, samtidig som brukerens omkostninger for dekoderapparatet begrenses, blir kommunikasjonens signal/støyforhold økt i det foretrukne utførelseseksempel ifølge oppfinnelsen, ved dataomkoderens fjernelse av delbærerkomponenter som kan tolkes som data, når en binær 0 skal kodes, og ved tilføyelse av en delbærer, når en binær 1 skal kodes (eller omvendt). Fagfolk vil forstå at en eller flere slike delbærere kan datamoduleres for å føre informasjon, i serie eller parallelt, på en rekke forskjellige måter, inklusive, men ikke begrenset til, pulsmodulasjon (PM), fasemodulasjon (PM), amplitudemodula-sjon (AM), frekvensmodulasjon (FM), tids- eller pulsinter-vallmodulasjon (PIM), frekvensskiftmodulasjon (FSK), retur-til-null (RZ), ikke-retur-til-null (NRZ), eller en hvilken som helst annen av et mangfold av rom-tid-modulasjons- og kodingsteknikker.

Ved et foretrukket utførelseseksempel tar det interaktive videoapparat formen av en optisk transducer eller lysømfintlig diode, som kan "rettes" mot TV-skjermen og som via en snodd dobbeltledning er forbundet med en kompakt, batteridrevet mottaker/senderanordning som foreligger i nærheten. Mottakerelektronikken rekonstruerer styredata ved registrering av videodelbæreren i det modulerte videobilde og genererer et bitseriesignal som representerer styredata. Senderelektronikken amplitudemodulerer en infrarød (IR) bærer ved hjelp av de rekonstruerte styredata og driver en rekke infrarødt lysemitterende dioder (IRED). Ett eller flere interaktive leketøy, som kan kjøpes separat, vil registrere bæreren, dekode kommandofeltet innen styredata og sette i gang en eller flere aktiviteter som respons.

Ved en foreslått modifikasjon av et utførelseseksempel vil en antenne, som er i stand til å fange opp elektromagnetisk radiofrekvens- (RF) stråling og kople den til konvensjonell mottakerelektronikk, erstatte den optiske transducer og snodde dobbeltledning i det foretrukne utførelseseksemplet. Det har vist seg at en ikke hørbar, men registrerbar, lav RF signaldel ("artifact") av den datamodulerte videodelbærer blir produsert av rasteravsøkningselektronikken til en TV som viser det sammensatte videosignal som er beskrevet her. Skjønt den har noe mer begrenset rekkevidde, dvs antennen må være anbrakt innenfor noen fot foran TV-skjermen på grunn av RF-sendingens forholdsvis lave energinivå, gir dette alternative utførelseseksempel også visse fordeler: Antennen kan anbringes nærmere TV-skjermen idet den ikke trenger betraktningsfelt; og antennen er mindre ømfintlig overfor forstyrrelse fra uønskede, synlige lyskilder, f.eks. 60 Hz summingen som produseres av en reostatstyrt lysdimmer/bryter.

Slik oppnås de forskjellige formål med oppfinnelsen. Lystetthetsmodulasjon under en terskel, innenfor et betraktningsområde av TV-en gjør det mulig å registrere data som er omkodet i den, mens modulasjonen forblir usynlig for TV-seeren. Den optiske transducer, som kan "rettes" umerkelig mot TV-skjermen fra en rekke avstander og gjennom en rekke vinkler, rager halvstivt fra mottaker/senderanordningen, som diskret kan festes til siden av TV-mottakeren og derved overflødiggjør konvensjonelt nødvendige innbyrdes forbindelser. Detektoren eller dekoderen er forenklet og datakommuni-kasjonen er gjort mer pålitelig som følge av at dataomkoder-en er fjernet, før kringkasting av videotrekk som ellers ville kunne tolkes som data. Infrarødtsending mellom mottaker/senderanordningen og interaktive anordninger beliggende i rommet skjer trådløst og lydløst og de vil ikke påføre brukerne eller ikke-brukerne av det interaktive videoapparat noen belastning.Kodingen av de selektive, suksessive felt av videobildet med en seriell bitstrøm av binære data oppnår en datahastighet som er adekvat for å tillate sann-tid styring av flere interaktive anordninger innenfor eller utenom videoprogrammaterialets kontekst. Paritetsfeilregistreringslogikk i de interaktive anordninger og styrt av disse, sikrer dataintegritet, slik at de interaktive anordninger reagerer pålitelig på den forhåndsbestemte måten. Apparatets elektronikk benytter konvensjonelle kretser og fremstillingsmetoder, inklusive ekstra storskalaintegrasjon (VLSI), og øker dermed systemets pålitelig ytterligere og reduserer omkostningene.

Disse og andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått på grunnlag av tegningene og følgende beskrivelse av det foretrukne utførelseseksemplet.

Kort teqninqsbeskrivelse

Figur 1 viser bruk av et interaktivt leketøysystem, som er fremstilt i overensstemmelse med det foretrukne utførelses-eksemplet av oppfinnelsen. Figur 2 er en skjematisk illustrasjon av den nye lystett-hetsmodulasjonsmetode ifølge oppfinnelsen. Figur 3 er en skjematisk illustrasjon i blokkskjemaform av videomottaker/lR senderelektronikken til det interaktive apparat. Figur 4 er en skjematisk illustrasjon i blokkskjemaform av et interaktivt leketøys mottakerelektronikk. Figur 5 er en skjematisk illustrasjon i blokkskjemaform av oppfinnelsens videokodingselektronikk.

Detaljert beskrivelse av et foretrukket utførelseseksempel

Figur 1 er en bildemessig illustrasjon av bruken av det interaktive videoapparat ifølge foreliggende oppfinnelse. En fjern TV-kringkastingsantenne 10 er vist, idet den kringkas-ter sammensatt videoinformasjon eller et sammensatt videosignal som inneholder videoprogrammateriale og styredata,

antydet ved strek-punkt-linje 12, til en TV 14. TV-ens 14

antenne 14a fanger opp fjernkringkastingen og viser den frem på skjermen, antydet ved 14b. I forbindelse med denne omtale, kan skjermen 14b tenkes å ha et programbetraktningsområde 14c, som generelt har samme utstrekning som skjermen 14b, som omfatter et representativt område 14d, som vil bli brukt under henvisning til figur 2 for en skjematisk illustrasjon av den nye dataomkodingsmetode ifølge oppfinnelsen. Utelukkende for illustrasjonsformål, og slik at det vil bli klart hvordan det interaktive videoapparat kan bli brukt med underholdningsanordninger, er videobildet av en bil som kjører forbi et kryss, vist som fremtredende trekk i det viste TV-program.

En optisk transducer 16, som har en lysfølsom diode 18 på en ende av en halvstiv, snodd dobbeltledning 18a, kan "rettes" mot betraktningsområdet 14c fra en avstand, fortrinnsvis på mer enn 15,24 cm, i en vinkel som fortrinnsvis er større enn 30°. I det foretrukne utførelseseksemplet, er ledningen 18a avstivet ved at den er støpt i ett med en stiv tråd ved bruk av en hensiktsmessig, elastomer forbindelse. En transducer 16 er således plassert slik at den peker mot betraktningsområdet 14c, dens stilling blir deretter opprettholdt, inntil den omplasseres av brukeren. Den andre enden av transducer 16 er forbundet med mottaker/senderanordningen 20, som kan være plassert inntil TV 14, f.eks. på den eller ved siden av den, og som f.eks. kan være festet ved hjelp av borrelåstek-stil (ikke vist). Transducer 16 kopler lystetthetsmodulasjon i sitt felt til registreringsorganer (ikke vist) i mottaker/senderanordningen 20. Anordningen 20 omfatter mottaker/senderelektronikk som er montert på et kretskort 22, samt et frontpanel 24. IRED-er 26, 28, 30 er montert på det trykte kretskort 22 og forløper til en stilling langs frontpanelet 24, slik at de kan sende ut infrarød energi generelt i den retning som er vist ved strek-prikk-linjene 32a, 32b, 32c. Det skal bemerkes at et hvilket som helst ønsket antall IRED-er kan brukes, avhengig av løpende kapasitet av drivelektronikken og den ønskede senderekkevidde.

En interaktiv anordning, som en bil 34, innenfor IRED-enes 26, 28, 30 rekkevidde, inneholder organer som reagerer på lys, eller en lysømfintlig diode 36, montert på et trykt kretskort 38 i bilen 34. På en måte som vil bli omtalt nedenfor, kan binære data omkodes i betraktningsområdet 14c, hvilke data, skjønt de er usynlige for TV-seeren, like fullt kan registreres av mottaker/senderanordningen 20 ved koplingen av lystetthetsmodulasjon i betraktningsområdet 14c, via transducer 16.Mottaker/senderelektronikk i anordningen 20 rekonstruerer styredata fra lystetthetsmodu-las jonen, og sender dem til bilen 34. Bilen 34 vil sette igang en forhåndsbestemt aktivitet som respons på en kommando som inngår i styredata. I illustrasjonen hermer bilen 34 virksomheten til bilen i TV-programmet ved å starte motoren og akselerere.

Det vil være innlysende at den interaktive anordning kan være en hvilken som helst undervisnings- eller underhold-ningsanordning e.l. som er i stand til å reagere på en forutbestemt måte på styredata som blir sendt som infrarød energi innenfor et riktig frekvensområde. De potensielle anvendelsr av det interaktive videoapparat som er beskrevet her, er praktisk talt ubegrenset. Det skal også bemerkes at kilden til det sammensatte videosignal som inneholder videoprogrammateriale og styredata, ikke må være fjernkring-kastingsantennen 10, som illustrert i figur 1, men gjerne kan være en videokassettspiller, som på konvensjonell måte er forbundet med TV 14 og enten spiller av et forhåndsinn-spilt videokassettbånd eller mottar en slik fjernsending for lokal fremvisning på TV 14 eller en annen videomonitor.

I en foreslått modifikasjon av det foretrukne utførelsesek-sempel av oppfinnelsen, tar transducer 16 formen av en hvilken som helst av forskjellige, konvensjonelle RF antenner som er i stand til å kople lav, elektromagnetisk RF stråling som går ut fra TV-skjermen 14, til mottaker/sender-anordningen 20. Av oversiktlighetshensyn, kan figur 1 tolkes som om den viste dette alternative utførelseseksempel, idet den eneste forskjell er at den lysømfintlige diode 18 og den snodde dobbeltledning 18a rett og slett er erstattet av en stiv leder, som er tilsvarende plassert og orientert, og som kan være dimensjonert og utformet på kjent måte for å gi adekvat RF følsomhet. Mens den lysømfintlige diode 18 i det foretrukne utførelseseksempel kan befinne seg i betydelig avstand fra TV-skjermen 14b, men fortrinnsvis har mer enn 15,24 cm avstand derfra, er den effektive rekkevidde av antennen i den foreslåtte modifikasjon både mindre og nærmere, dvs antennen befinner seg fortrrinnsvis innenfor få fot fra TV-skjermen, men ikke i kontakt med denne.

I figur 2 er den nye fremgangsmåte for omkoding av data innenfor betraktningsområdet 14c i figur 1 skjematisk illustrert. Detaljen A viser det representative område 14d ved fravær av lystetthetsmodulasjon; detaljen B viser i betydelig overdrevet form, det representative område 14d ved lystetthetsmodulasjon. For tydelighetens skyld og underlagt grafiske begrensninger, er detaljene A og B vist med sterkt overdreven vertikal, rommessig separasjon mellom horisontale avsøkningslinjer, og med sterkt overdrevet lystetthetsmodu-las jon. Ikke desto mindre betraktes illustrasjonene som instruktive når det gjelder den nye lystetthetsmodulasjons-metode som her er foreslått.

I detaljen A, er horisontale avsøkningslinjer med relativt lav lystetthet representert av linjer, som linje 40. Horisontale avsøkningslinjesegmenter med forholdsvis høy lystetthet er representert ved relativt bredere linjer, som linje 42. På denne måte danner trekk med forholdsvis høy lystetthet, som de som er vist i området 14d i figur 1, kontrast til områdene med nominell lystetthetsbakgrunn i den bevegede bilderamme som er fanget inn illustrerende i figur 1 og 2. Det vil være innlysende at de linjebredder som er valgt som illustrasjoner, bare skal anskueliggjøre, og generelt ikke representerer de faktiske avsøkningslinjebred-der eller avstander som er synlige i denne skala i betrakt ningsområdet 14c. Under henvisning til figur 2, skal det bemerkes at de horisontale linjer i detaljene A og B ikke er sammenflettet ("non-interlaced"), og representerer linjene i ett enkelt felt, snarere enn en linje-sammenflettet ramme. Ved modulasjon av linjene vekselvis innenfor etterfølgende felt, kan data bli omkodet for overføring ved TV-ens felthastighet, f.eks. 60 Hz i tilfelle av National Televi-sion System Committee (NTSC) televisjonssending.

Detalj B illustrerer effekten i området 14d av lystetthets-modulas jon av betraktningsområde 14c, som vist i detalj A. Ved vekselvis økning og reduksjon av lystettheten til nærliggende, horisontale avsøkningslinjer innenfor betraktningsområdet 14c, produseres en videodelbærer som kan registreres av optisk-elektroniske organer, mens det rommessige forhold mellom bildeelementer innenfor betraktningsområdet 14c, lystettheten over betraktningsområdet 14c og kontrasten mellom trekk med forholdsvis høy og forholdsvis lav lystetthet innenfor betraktningsområdet 14c blir opprettholdt. Dermed inneholder bakgrunnen nå horisontale avsøkningslinjer 44 og 46 med vekselvis økt og redusert lystetthet. Det betyr at linjer med økt lystetthet, representert ved linje 44, har et lystetthetsnivå som er litt høyere enn linje 40 i detaljen A, og komplementært vekslende linjer, representert ved linje 46, har noe lavere lystetthetsnivå, sammenlignet med tilsvarende linjer 40 i detaljen A. Tilsvarende linjene 42 i detalj A, med forholdsvis høye lystetthetstrekk, foreligger linjer med økt lystetthet, som 48, og linjer med redusert lystetthet, som 50.

Som anskueliggjort i figur 2, er lystetthetsmodulasjonen som gjør det mulig for detektoren, som vil bli omtalt nedenfor, å registrere og dekode de binære data som er kodet ved den foretrukne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, en ubetydelig andel av de normale lystetthetsnivåene av de horisontale linjene som er vist i detalj A. Skjønt denne modulasjon er overdrevet i detalj B (og representert ved linjebredde-, snarere enn linjeintensitetsmodulasjon) av illustrasjonshen-syn, vil det fremgå av detaljene A og B at den generelle, middels lystetthet av og kontrast mellom videotrekkene og bakgrunnen i betraktningsområdet 14c er bibeholdt.

For nå å fokusere oppmerksomheten på områdene 52, 54 i figur 2, vil det fremgå at selv ved lystetthetsmodulasjon hvor en binær 0 eller 1 kan kodes, blir det rommessige forhold mellom bildeelementer i et tilfeldig, lite område av betraktningsområdet 14c bibeholdt. Selv om områdene 52, 54 eksempelvis ble redusert til bare å omfatte to horisontale naboavsøkningslinjer av betraktningsområdet 14c, ville den generelle lystetthet i området 54 være den samme som i tilsvarende område 52. Dette skjer som følge av det nye, annenhver linjes, avpassede modulasjonsopplegg ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor den andel med hvilken en linjes lystetthet blir økt, svarer til den andel med hvilken en nabolinjes lystetthet blir redusert. Fagfolk vil forstå at samme fremgangsmåte kan gjelde fargeforskjellsignalet for dannelse av en registrerbar, under terskel-datamodulert fargeforskjells delbærer.

Det er viktig at horisontale avsøkningslinjer innenfor et felt av det sanne videobilde, bare skjematisk gjengitt i figur 2, har kort innbyrdes avstand, slik at utslag ("coarseness") som måtte resultere av lystetthetsmodulasjonen av annenhver linje, i det vesentlige er usynlig for TV-ens 14 seere. I praksis ved den foretrukne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, er spiss-til-spiss andelsmodulasjonen som, skjønt den er usynlig for seeren, likefullt kan registreres av optisk-elektroniske organer, ca 10 prosent, eller mindre enn en halvdel av den tilsynelatende modulasjon som er skjematisk illustrert her.

Det skal bemerkes at det annenhver linjes avpassede modulasjonsopplegg som er omtalt like ovenfor, bare er ett av mange dataomkodingsmetoder under en terskel, som ligger innenfor oppfinnelsens ramme. Naturligvis kan nabopar, grupper på tre osv av horisontale linjer vekselvis bli avpasset lystetthetsmodulert, samtidig som man fortsatt bibeholder den generelle lystetthet av og kontrast mellom videotrekkene og bakgrunnen i betraktningsområdet 14c. Som det vil bli omtalt i forbindelse med figurene 3 og 5, er tilsvarende endringer av forskjellige filteres og forsinkel-seslinjers periode og frekvens alt som skal til for å tilpasse en slik modifikasjon til modulasjonsopplegget. Det skal også bemerkes at under terskel modulasjonen innenfor betraktningsområdet 14c til TV 14 kan utføres på en slik måte at multiple delbærere foreligger der samtidig. På denne måten kan mer enn en binær databit bli sendt til og registrert av transducer 16 innenfor ett enkelt videofelt for oppnåelse av en datahastighet som er større enn TV-ens felthastighet. Høyere datahastigheter kan også oppnås ved deling av betraktningsområdet 14c i flere områder, som hver blir underterskelmodulert for omkoding av en eller flere databiter. Flere transducere, som transducer 16, kan "rettes" mot de forskjellige områder og en dekoderkrets, som reagerer på transducerne, kan registrere og dekode de binære data som presenteres i parallell for TV-en 14.

Under henvisning til figur 3, beskrives et blokkskjema av mottaker/sender-elektronikken som er i stand til å registrere, dekode og sende binært kodede data fra TV-en 14 til det interaktive leketøy. Registreringsorganene omfatter transducer 16, som "rettes" mot skjermen 14b; lysfølsome organer, som diode 18, som optisk kopler lystetthet innenfor dens sikt, via kabel 18a, til en detektor eller mottakerelektronikk; og mottakerelektronikk 56, som danner en styredatasekvens for styring av en interaktiv anordning. Mottakerelektronikken 56 analyserer det elektriske signal med henblikk på energi i området rundt 7,876 kHz, hvilket er halvparten av NTSC's nominelle (farge), horisontale linjefrekvens i et felt og derfor er den frekvens ved hvilken lystetthet blir modulert i TV-skjermens 14 betraktningsområde 14a. I nærvær av en lystetthetsmodulasjon innenfor dette frekvensområde, representerer utgangen fra mottakerelektronikken 56 en binær 1 eller 0, som angir nærvær og retning av styredata som er beregnet for underordnet bruk, f.eks. av en interaktiv anordning.

Mottakerelektronikken 56 omfatter en forsterker 58 med en forsterkning som er bestemt av tilbakemeldingsregister Rf, hvis verdi kan bestemmes ved velkjente metoder; dobbelte, serie båndpassfiltere/forsterkere 60, 62, som begge er avstemt for å la passere og svakt forsterke energi i området rundt 7,867 kHz og som hver har en selektivitet eller Q på ca 10; en fullbølgelikeretter 64, hvis utgang blir glattet av kondensator C; og nivåkomparator 66, som sammenligner den glattede utgang fra likeretter 64 med en forhåndsfastlagt referansespenning for å bestemme om 7,867 kHz energien faktisk er omkodede data, istedet for tilfeldig videostøy. Det skal bemerkes at filtere/forsterkere 60,62 kan kombiner-es til en entrinns forsterker som gir tilsvarende forsterkning og selektivitet.

Nivåkomparatoren 66, som kan anses for å ha stor forsterkning, men begrenset dynamisk rekkevidde, sammenligner den glattede utgang til forsterker 64, fortrinnsvis i en lengre tidsperiode enn perioden for flere horisontale linjer, og sikrer dermed mot en falsk indikasjon av nærværet av kodede data innenfor et felt som tilfeldigvis har nærliggende, horisontale linjer av forskjellig lystetthet, f.eks. en horisontal grense mellom trekk med høy og lav lystetthet i et videobilde. I det foretrukne utførelseseksempel er den periode under hvilken komparatoren 66 er aktiv, omtrent lik den tid det tar TV-ens 14 rasteravsøkningselektronikk å krysse femten horisontale linjer. Komparatorens 66 utgang er bistabil, med en første, aktiv tilstand under et tidsinter-vall, fortrinnsvis større enn 1 millisekund (tilsvarende nærvær av lystetthetsmodulasjon), og med en andre, inaktiv tilstand ellers. Registreringsorganet danner således en styredatasekvens ved kontinuerlig overvåkning av lystett-hetsmodulas jon innenfor betraktningsområdet 14c av TV 14. Det skal bemerkes at båndpassfiltere/forsterkere 60/62 kan sentreres på andre frekvenser enn 7,867 kHz, for å tilsvare lystetthetsmodulasjonsfrekvensen som data omkodes med. Det skal også bemerkes at multiple registreringsorganer kan anordnes innenfor oppfinnelsens ramme, hvor hver er i stand til å registrere lystetthetsmodulasjon innenfor distinkte frekvensområder som representerer multiple, binære databiter.

Under fortsatt henvisning til figur 3, vil det fremgå at organer for trådløs kommunikasjon av styredata til en interaktiv anordning omfatter en IR modulator 68, som modulerer en 32 kHz bærer med den bistabile utgang fra komparator 66, og driver en IRED serie som i det foretrukne utførelseseksempel består av tre IRED-er 26, 28, 30. IRED-ene 26, 28, 30 er montert på det trykte kretskort 22 og er avstøttet av frontpanel 24 (se figur 1) og sender ut IR energi generelt i retningen som angitt ved strek-prikk-linjer 32a, 32b, 32c. Det skal bemerkes at bæreren kan ha en hvilken som helst frekvens, men fortrinnsvis har en frekvens over det hørbare område for unngåelse av uønsket akustisk kopling, og frekvensen skiller seg fortrinnsvis fra bærerfrekvensene til andre anordninger, f.eks. fjernstyre-innretningen som betjener TV-en trådløst.

Det skal bemerkes at mottaker/senderelektronikkene som er vist i figur 3, ikke krever synkronisering med rasteravsøk-ningstimingen for TV 14. De krever ingen elektrisk forbindelse i det hele tatt med TV-en 14 eller antennen 14a. Det skal videre bemerkes at mottaker/senderelektronikken til anordningen 20 i det foretrukne utførelseseksempel er batteridrevet, slik at nødvendigheten av vekselstrømforsyn-ing til den er eliminert. Det rene nærvær av lystetthetsmo-dulas jon under en terskel av den rette frekvens et eller annet sted innenfor betraktningsområdet 14c, koplet av transducer 16 til mottakerelektronikken 56, gjør det mulig for elektronikken i anordning 20 å skjelne styredata fra tilfeldige videomønstre. Oppfinnelsen muliggjør dermed innenbånds datakommunikasjon under en grense ved en datahastighet som er større enn, lik eller mindre enn felthastigheten av en konvensjonell TV, uten nødvendighet for interne eller eksterne sammenkoplinger.

Fagfolk vil forstå at når en antenne blir brukt i stedet for en lysømfintlig diode for å kople den data-modulerte videodelbærer til mottaker/sender 20 ifølge en foreslått modifikasjon av det foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen, må mottakerelektronikken 56 bare endres i den grad at inngangen til bufferforsterker 58 vil være det signal som mottas av antennen, i stedet for det som produseres av den lysømfintlige diode 18. Mindre justeringer som er ønskelige, kan også foretas på kjent måte av forsterkningen og selektiviteten til filtere/forsterkere 60/62 og/eller av nivåkomparatorens 66 referansespenning.

I figur 4 er mottakerelektronikken i et interaktivt leketøy, som bilen 34, illustrert. IR energi, som den som er illustrert ved strek-punkt-linjen 32a, faller på organet som reagerer selektivt på IR lys og omfatter den lysømfintlige diode 36, som produserer et signal som sendes til det bærerregistrerende organ eller en konvensjonell, IR forforsterkerkrets av den type som er vanlig i trådløs, fjernstyrbar TV. Generelt omfatter IR forforsterkeren 70 en bufferforsterker 72, en forsterker 74 som er avstemt på IR modulatorens 68 bærerfrekvens, en fullbølgelikeretter 76 og en nivåkompensator 78. Forforsterkeren 70 omformer amplitu-demodulert, 32 kHz IR energi 32a, som faller inn på den lysømfintlige diode 36 til et demodulert, digitalt signal. Dette digitale signal representerer serie-bit data som ble registrert som lystetthetsmodulasjon ved TV 14, i det som vil forstås som et binærkodet RZ format. De binære 1-ere og O-er som representerer data, blir med andre ord atskilt i tid av null- eller inaktive perioder, under hvilke nivået av komparatorens 78 digitale utgang etter all sannsynlighet ville være en logisk 0.

I det foretrukne utførelseseksempel, blir styredata som blir omkodet ved lystetthetsmodulasjon for kringkasting til TV 14, formatert i en asynkron eller start/stoppprotokoll. I dette velkjente format, som er forenelig med konvensjonelle, universelle, asynkrone mottaker/sender (UART) brikker og kommunikasjonslinjeovervåknings- og dataloggeutstyr, kan data bli representert ved en fem-åtte bit kode med en forutgående startbit, valgfritt fulgt av en paritetsbit og etterfulgt av en stoppbit. Skjønt datafeltet er fem bit langt og det benyttes en paritetsbit for å sikre dataintegritet i det foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen, skal det bemerkes at ethvert forhåndsbestemt antall og bit-arrangement i styredata kan brukes.

Det skal også bemerkes at kommando/adresseinformasjonen kan omkodes på en rekke måter innenfor datafeltet som representerer kommando/adresseinformasjon beregnet for aktivisering av en interaktiv anordning. I det foretrukne utførelsesek-sempel er de første tre av de fem databiter alltid en binær 1, og de gjenstående to biter er reservert for å formidle forhåndsbestemt kommandoinformasjon til en interaktiv anordning på en måte som vil bli omtalt.

Den digitale utgang fra komparator 78, som representerer en binær-kodet RZ styredatasekvens, blir låst, validisert og dekodet av lås/dekodelogikken 80, som klokkes ved datahastighet, f.eks. 60 Hz. Idet etter hverandre følgende biter, inklusive en startbit, en paritetsbit og en stoppbit med forhåndsbestemte logiske nivåer, klokkes inn i en ytre styreenhet eller lås/dekodelogikken 80, blir styredatafeltet validert som inneholdende kommando/adresseinformasjon. Når de er blitt validert som korrekt gruppert av en start- og en stoppbit og med korrekt paritet, blir de fem biter i kommando/adresseinformasjonen klargjort på buss 82, som blir sendt til forskjellige styrepunkter innenfor en interaktiv anordning, som bilen 34.

Lås/dekodelogikken 80 kan åpenbart implementeres i en rekke velkjente, digitale, logiske kretser. Det kan f.eks. benyttes et skiftregister for akkumulering av suksessive styredatabiter, og et hvilket som helst av forskjellige klokkegjenopprettingsopplegg kan benyttes for å definere et signal hvor kanten klokker suksessive styredatabiter inn i skiftregisteret. Eller det kan f.eks. ved invertering og strekking av utgangen fra komparator 78 til en varighet som er større enn halvparten av en bittid, f.eks. ved bruk av en monostabil multivibrator, benyttes en UART til implementer-ing av lås/dekodelogikken, ved at det anordnes en klokke med en hastighet som er lik 16 ganger datahastigheten. Det vil fremgå at binære data, ved bruk av en UART, automatisk blir validert (f.eks. mot paritets- og grupperingsfeil) og blir låst for parallell presentasjon i databussen 82. I det foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen, er lås/deko-delogikk- 80, likesom IR forforsterker- 70 kretsene implementert i en vanlig VLSI brikke, slik at omkostningene blir vesentlig redusert og bilens 34 pålitelighet vesentlig bedret.

Det skal bemerkes at adresse/kommandofeltet til styredata kan ha enhver lengde og kan omkodes på en rekke måter, avhengig av systemkrav, f.eks. hvor mange interaktive anordninger som niå adresseres og hvor mange kommandoer hver av dem må kunne ta. Videre skal det bemerkes at ved sammenligning av adressefeltet med en eller flere forhåndsbestemte verdier, kan bestemte interaktive anordninger i brukerens hjem, som har organer som reagerer på adressen, selektivt igangsette aktivitet som angis av kommandofeltet, når adressefeltet eller flere slike verdier er like. Eksempelvis kan adresse/kommandofeltet tilordnes en modusstyrebit, som bestemmer hvordan de gjenstående biter blir tolket av en interaktiv anordning. I tilfelle av et stort antall interaktive anordninger med relativt begrenset kapasitet, kan de fleste av de gjenstående biter reserveres for adresse, og et relativt fåtall for kommando. I tilfelle av færre interaktive anordninger med større kapasitet, kan de fleste gjenstående biter reserveres for kommando og et relativt fåtall for adresse. På denne måte kan det utformes et fleksibelt system, hvor interaktive anordninger i varierende antall og med varierende kapasitet blir innordnet i et adresse/kommandofelt med ønsket lengde og bare reagerer på forhåndstilordnede adresser som er spesifikke for hver anordning.

En bestemt interaktiv anordning er i det foretrukne utførelseseksempel fastkoplet for å reagere på en forhåndsbestemt måte på mottatte styredata. Den kan selvsagt i stedet være programmert eller leselager-(ROM) styrt, slik at responsene lettere kan endres. De aktiviteter som en eller flere interaktive anordninger setter igang, kan omfatte motor, styring, frontlys, sirene, talegenerering og mye annet. Hvis det dreier seg om en interaktiv anordning som ikke er et aktiviserbart leketøy, kan suksessive kommando-felter f.eks. representere amerikansk standardkode for informasjonsutvekslings- (ASCII, American Standard Code for Information Interchange) tekst som kan vises frem på en fremviseranordning til å ha på fanget, eller digitale musikkinstrumentgrensesnitt- (MIDI Musical Instrument Digital Interface) data som kan brukes til styring av et musikkinstrument. Den spesielle anvendelse som er illustrert i figur 1, hvor den interaktive anordning er en lekebil 34, utgjør således bare en av utallige anvendelser av det nye, interaktive videoapparat ifølge foreliggende oppfinnelse.

For til slutt å se på figur 5, er det foretrukne utførelses-eksempel av omkodingselektronikken som brukes for dannelse av et dataomkodet, sammensatt videosignal for fjernkring-kasting, illustrert i blokkdiagramform og generelt betegnet med 84. Omkodingselektronikken 84 vil lettst bli forstått som en modifikasjon av det som er kjent som en videoprosess-eringsforsterker, som er alminnelig brukt i forbindelse med videokringkasting for å sikre at videobåndene er i overensstemmelse med kringkastingskvalitet, format og andre reguleringskrav. Først vil de deler av diagrammet som vedrører dannelsen av et sammensatt videosignal som inneholder videoprogrammateriale og styredata, bli beskrevet. Deretter beskrives en videoprøvekrets, som gjør det mulig for et videobånd å bli sett før dataomkoding, for bestemmelse av programmaterialets egnethet for lystetthets-modulas jon. Endelig beskrives en datafjernekrets, som gjør det mulig å gjenopprette et tidligere dataomkodet videobånds tilstand før omkoding.

Ved 86 er de funksjonelle blokker antydet som i det foretrukne utførelseseksempel av oppfinnelsen implementerer lystetthetsmodulasjons-, dataomkodingsopplegg. Dataomkoder 86 omfatter en inn-buffer 88, til hvilken organer (ikke vist) for generering av et programsignal mater videoprogrammateriale. En fargeseparator 90 trekker ut fargeforskjells-komponenten av det konvensjonelle, fargesammensatte signal, mens synk-separator 92 ekstraherer synkroniseringskomponent-en derfra, slik at bare luminescenskomponenten tillates å nå video/datamikser 94. Den eneste, øvrige inngang til mikser 94 (med FJERN DATA bryteren åpen) er styredata som skal blandes med videoprogrammaterialet.

Organer for å generere et datasignal, f.eks. datamaskiner (ikke vist) presenterer styredata bit-serielt for D inngangen til en vippe 96, hvor det logiske nivå, som representerer en 1 eller 0 som skal omkodes for kringkasting, blir synkronisert med VERTIKAL SYNK-signalet som har en frekvens lik felthastigheten. Den synkroniserte utgang fra vippe 96 blir OG-portkoplet ved 98 med 50% pulsperiode-("duty cycle") utgangen fra en vippe 100, hvis vippeinngang er det HORISONTALE SYNK-signal. En blankingbeskyttelse, eller blankbeskyttelseskrets 102 nivåklemmer utgangen fra OG-porten 98 for å sikre at de normale videosynkroniserings-signaler, HORISONTAL SYNK, VERTIKAL SYNK og fargereferanse, som sendes under blankingsintervallene, ikke forstyrres av datamodulasjon. Kretsen 102 forspenner også utgangen fra OG-porten 98 for å få omtrent like positive og negative utslag, slik at det tilveiebringes proporsjonalt økt og redusert lystetthet når styredata er en binær 1 , og for ikke å gi noe bidrag til lystetthetsutgangen fra mikser 94 når styredata er en binær 0.

En "hvit" og en "sort" klipperkrets 104 sikrer at det maksimale "hvite" og minimale "sorte" nivå etter blanding av programmateriale og styredata i mikser 94 ikke overskrides. En andre mikser 106 rekombinerer fargeforskjell- og luminescenssignalene og produserer et signal som blir blanket under horisontalt tilbakeløp, i blankaddisjonsenhet 108.

Det vises fortsatt til dataomkoder 86, hvor kretsene er illustrert. Driften av dem er velkjent for fagfolk og omfatter utbruddsforsterker 110, utbruddsfasejusteringsenhet 112, kromaprosessor 114, klemme 116, synkprosessor 118, klemme og blankgenerator 120, sluttstadiumforsterker og mikser 122, synkforsterker og driver 124, som produserer et signal kalt SYNK UT, og utgangsdriver 126, som tilveiebringer VIDEO UT signalet. Dataomkoder 86 tilveiebringer således muligheter for modulering av programsignalet med datasignal-et i et timet innbyrdes forhold og produserer derved en styredatadelbærer.

Under fortsatt henvisning til figur 5, skal en videoprøve-fremviser, antyet ved 128, beskrives detaljert. Hensikten med prøvefremviseren 128 er å tilveiebringe en fremgangsmåte for prøvefremvisning av videoprogrammateriale, felt for felt, med henblikk på dets hensiktsmessighet for lystett-hetsmodulas jons-dataomkodingsoplegget ifølge den foretrukne fremgangsmåte. Prøvefremviseren 128 tillater identifikasjon av en sekvens av etter hverandre følgende videofelter, som hver, i vinduet som omgir betraktningsområdet, inneholder høy og lav lystetthet, henholdsvis under og over tilsvarende terskelnivå. På samme måte tillater prøvefremviser 128 at et videobånd som inneholder 7,867 kHz videodelbæreren, blir identifisert som enten allerede dataomkodet eller som inneholdende videotrekk som ville bli registrert som omkodede data, mens de i realiteten ikke er det. Ved hjelp av velkjente felttaggingsteknikker, kan felt som enten er for "hvite" eller for "sorte" til å bli effektivt lystetthetsmodulert, eller felt som inneholder videotrekk som ville virke som data, bli identifisert ved deres tidskodesekvens-tall og kan utelukkes som kandidater for dataomkoding. Fagfolk vil forstå at tilføyelse av en passende videoforsinkelse mellom prøvefremviseren 128 og omkoder 86, dvs et lengre forsinkelse enn den forhåndsfastsatte styredataord-lengden, vil tillate videobånd å bli prøvefremvist, tagget og dataomkodet i en enkelt rundgang eller tilbakespillings-periode.

Under henvisning til videoprøvespiller 128, vil det først fremgå at videoprogrammateriale i det foretrukne utførelses-eksemplet blir forsinket med en horisontal linje gjennom en ultrasonisk forsinkelseslinje 130. Det resulterende signal blir deretter invertert gjennom den analoge inverter 132 (under forutsetning av at TEST 2 bryter er sluttet), og blandet med en uforsinket versjon av samme programmaterial-signal i en justerbar fasemikser 134, i noe som kan betraktes som en dobbeltlinjekorrelator. Et 250 kHz, lavpassfilter 136 fjerner uønskede, høyfrekvenssignaldeler av den horisontale forsinkelseslinje 130. Utgangen fra filter 136 blir ved 138 klemt (mens VERTIKAL SYNK er aktiv) og samplet under kryssing av den vindusforsynte del av det felt som blir analysert, idet dette er den eneste tid av spesiell interesse. Et 7,867 kHz bånd-passfilter 142, en fullbølge-likeretter 144, en integrator 146 og en referanse-spennings-komparator 148 produserer et binært signal, DATA FORELIGGER, når det vindusforsynte felt som blir analysert, inneholder noe som virker å være omkodede data.

Det skal bemerkes at VINDU som begrenser perimeteren av et inkludert delfelt av betraktningsområdet hvor videoprogrammateriale og styredata vil bli mikset, blir brukt til å kople port 140 og, via klemme 150, til å begrense den periode under hvilken delbæreren er integrert. Det skal bemerkes at VINDU kan produseres av en kombinasjon av horisontal synk, vertikal synk og en mønstergenerator (ikke vist), som kan defineres av et programmerbart leselager (PROM) eller en annen mikrostyreanordning (ikke vist). Uansett det faktum at delfeltet som i det foretrukne utførelseseksempel er omgitt av VINDU, utgjør hele betraktningsområdet 14c til TV 14, er det klart at et korrekt delfelt - med mindre areal enn betraktningsområdet 14c - kan begrenses innenfor oppfinnelsens ide, og dets grenser kan blandes ved bruk av en sagtannsgenerator, slik at man unngår en merkbar forskjell mellom de umodulerte og modulerte områder av betraktningsområdet 14c ved grenseflatene mellom dem. Det skal bemerkes at det lystetthetsmodulerte delfelt ikke må være rektangulært eller av en fastlagt form, men snarere kan bli amorft begrenset under den psevdotilfeldige styring av en mønstergenerator. Viktig er at den foretrukne fremgangsmåte og utførelsesform ifølge oppfinnelsen unngår grenseproblemet ved lystetthetsmodulasjon av hele betraktningsområdet 14c til TV 14.

Videoprogrammaterialsignalet blir klemt ved 152 og blir, via porter 154, 156, samplet under VINDU-signalets varighet. Utgangen fra port 154 blir spissregistrert ved 158, klemt ved 160 (mens VERTIKAL SYNK er aktiv) og blir ved 162 sammenlignet med et forhåndsbestemt "hvitt" lystetthetsmak-simum. Derved produseres et signal FOR HVIT som angir om lystettheten i delfeltet er for høy til å bli registrerbart lystetthetsmodulert med data.Komplementært blir utgangen fra port 156 spissregistrert ved 164, klemt ved 166 (mens VERTIKAL SYNK er aktiv) og ved 168 sammenlignet med et forhåndsbestemt "sort" lystetthetsminimum for å gi et signal, FOR SORT, som angir om lystettheten i delfeltet er for lav til å bli registrerbart lystethetsmodulert. Det skal bemerkes at FOR HVIT, FOR SORT kan overvåkes ved hjelp av databehandlingsanordninger (ikke vist) for å tagge tilsvarende delfelt som enten med for høy eller for lav lystetthet. Under dataomkodingsprosessen kan slike felt unngås, og en mer hensiktsmessig, men like tidsmessig ("timely") sekvens av felter kan omkodes med styredata. I et alternativt utførelseseksempel kan slike felt gjøres hensiktsmessige, i stedet for å unngås, ved hjelp av databehandlingsanordninger, f.eks. ved modifikasjon av videonivåer, som forsterkning og slokkenivå ("pedestal").

Forsinkelseslinje 130 som i det foretrukne utførelseseksemp-el påtrykker omtrent en 63,556 us forsinkelse, som erNTSC's nominelle horisontallinjeperiode, tillater at det omvendte av den momentane lystetthet av foregående horisontale linje føyes til den momentane lystetthet av foreliggende linje i mikser 134, slik at det produseres en momentan lystetthetsdifferanse mellom de to nabolinjene. I nærvær av lystetthetsmodulasjon ved og omkring 7,867 kHz frekvensen, vil signalet som representerer denne differanse inneholde en vesentlig delbærerkomponent som kan registreres ved utgangen fra komparator 148. Det skal bemerkes at datapresentasjons-kretsen til videoprøvefremviser 128 i mange henseende er lik mottakerelektronikken 56, som er illustrert i figur 3, idet den søker å registrere et videoenergi-terskelnivå ved halvparten av NTSC horisontal linjefrekvens. Det skal også bemerkes at videoforsinkelseslinje 130 kan implementeres i alternative anordninger, f.eks. ladningskoplings- (CCD) skiftregistre.

Under fortsatt henvisning til figur 5, bemerkes at en datafjerner er antydet ved 170. Generelt kan datafjerneren 170 betraktes som en trippellinjekorrelator. I nærvær av 7,867 kHz videodelbæreren blant tre horisontale naboavsøk-ningslinjer, produserer datafjerner 170 en invertert delbærer med lik amplitude, som brukes i mikser 94 (når FJERN DATA bryteren er sluttet) for å kansellere den registrerte delbærer. Som vist i figur 5, blir videoprogrammateriale forhåndsbehandlet, når datafjerner 170 blir brukt, før innføring i dataomkoder 86 og videoprøvefremviser 128, for oppnåelse av økt egnethet av felter for modulasjon, mens selve programmaterialet blir i det vesentlige usynlig påvirket.

VIDEO INN sendes til en prøvemikser 172, hvis andre inngang normalt ikke gir noe bidrag (med TEST 1 bryter åpen). Mikser 172 avgir et videosignal som blir forsinket med en horisontal linje gjennom en 63,556 us forsinkelseslinje 174, ytterligere forsinket av grunner som vil fremgå, av en kompenserende forsinkelseskrets 176 og deretter innført i buffer 88 til dataomkoder 86 og til prøvefremviserens 128 forsinkelseslinje 130. Utgangen fra mikser 172 blir invertert av den analoge inverter 178, hvis løpende utgang begrenses av motstand R1, før den innføres i mikser 180. Denne første inngang til mikser 180 kan betraktes slik at den bidrar med minus en fjerdedel av foreliggende horisontale linjes momentane lystetthet. Løpende utgang fra forsinkelseslinjen 174 er begrenset av motstand R2 og blir en andre inngang til mikser 180. Denne andre inngang til mikser 180 kan betraktes slik at den bidrar med pluss halvparten av den momentane lystetthet til foregående, horisontale linje. Utgangen fra forsinkelseslinje 174 blir også innført i forsinkelseslinje 182, hvis løpende utgang blir invertert ved 184 og begrenset av motstand R3 og dermed danner tredje inngang til mikser 180. Denne siste inngang til mikser 180 kan betraktes slik at den bidrar med minus en fjerdedel av den momentane lystetthet til den horisontale linje umiddelbart foran foregående, horisontale linje.

Det vil fremgå at utgangen av mikser 180 representerer en vektlagt sum av momentan lystetthet til tre horisontale nabolinjer av VIDEO INN. I nærvær av en videodelbærer ved eller rundt 7,867 kHz frekvensen, representerer utgangen fra mikser 180 det omvendte av foreliggende, horisontale linjes lystetthetsmodulasjonskomponent. Dette er tilfelle, fordi det blant hvilke som helst tre horisontale nabolinjer innenfor et dataomkodet delfelt 1) vil være en som har økt og to som har redusert lystetthet, eller 2) to som har økt og en som har redusert lystetthet. Tre horisontale nabolinjer vil derfor definitivt muliggjøre registrering av en delbærer ved VIDEO INN. Det skal bemerkes at den vektlagte sum av de tre innganger til mikser 180 er lik gjennomsnitts- amplituden av lystetthetsmodulasjonen mellom hvilke som helst to nabolinjer, som ved fravær av lystetthetsmodulasjon er null.

Fagfolk vil forstå at skjønt det har vist seg at dobbeltlin-jekorrelatoren til videoprøvefremviser 128 og trippellinjekorrelatoren til datafjerner 170 muliggjør registrering henholdsvis fjernelse av omkodede data eller uønskede datakomponenter av VIDEO INN, ligger alternative utførelses-former innenfor oppfinnelsens ide. Det kan f.eks. benyttes en n-linje-korrelator for å øke kretsenes følsomhet overfor nærværet av en delbærerkomponent, for derved å øke videoprø-vef remviserens 128 evne til å registrere, eller datafjernerens 170 evne til å undertrykke omkodede eller uønskede data. En n-inngangsmikser kan likefrem produsere en vektlagt sum av inkrementerende forsinkede videoinnganger, slik at prøvefremviseren 128 eller fjerneren 170 i realiteten tar et bredere, n-linje-"utsyn" av VIDEO INN. Dermed kan 36 db vrakeforholdet til trippellinjekorrelatoren f.eks. økes ved kaskadeordning av n forsinkelseslinjer og begrensning av deres relative pluss eller minus bidrag til den vektlagte sum på en slik måte at summen er null, når det ikke foreligger noen delbærer i en bestemt frekvens.

Fagfolk vil også forstå at forsinkelseslinjene, som forsinkelseslinje 174, innenfor oppfinnelsens ide kan anta andre verdier enn 63,556 us. Generelt er forsinkelseslinjer spesifisert for å påtrykke en forsinkelse som nominelt svarer til halvparten av det omvendte av delbærerens modulasjonsfrekvens, slik det er tilfelle ved det foretrukne utførelseseksemplet som ef omtalt her. Som følge av den generelle anvendelighet av modulasjonsmetoden under terskel ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte, av hvilken den vekselvi-se, avpassede økning og senkning av lystettheten til horisontale nabolinjer bare er ett eksempel, kan delbærer-frekvensen være høyere eller lavere enn 7,867 kHz, og forsinkelseslinjene kan påtrykke en lavere hhv høyere videoforsinkelse.

Under fortsatt henvisning til figur 5, vil det fremgå at utgangen fra mikser 180 blir filtrert ved 186 for eliminer-ing av uønskede høyfrekvenskomponenter, inklusive NTSC fargeforskjellsdelbærerkomponenten, nominelt på 3,579 MHz, og den blir invertert ved 188 for presentasjon, via FJERN DATA bryter 190, til videomikser 94. Det skal bemerkes at det på grunn av den iboende utbredelsesforsinkelse av utgangen fra mikser 180 gjennom filter 186, må påtrykkes en kompensasjonsforsinkelse av utgangen fra forsinkelseslinje 174, slik at synkronisert ankomst av inngangene til video/datablander 94 sikres. Hvis VIDEO INN inneholder videotrekk som for detektoren vil virke som lystetthetsmodulasjon, dvs hvis VIDEO INN inneholder uønskede data eller hvis VIDEO INN faktisk inneholder omkodede data, da vil modulasjonskomponenten til den foreliggende, horisontale linje bli effektivvt renset ut eller kansellert ved at det i mikser 94 tilføyes et signal med lik amplitude, men motsatt fortegn av modulasjonskomponenten. Dermed vil videoutgangen fra utgangsdriver 126, ved hjelp av datafjernerens 170 drift, bare inneholde videoprogrammateriale, i stedet for kombinasjonen av videoprogrammateriale og en lystetthetsmo-dulas jonsdelbærer eller videotrekk som kan registreres som uønskede data.

Når det er ønskelig å fjerne data fra et tidligere dataomkodet videobånd, f.eks. som bestemt ved prøvefremvisning av videobåndet og overvåkning av DATA NÆRVÆRENDE, må brukeren bare slutte FJERN DATA bryter 190, prosessere det omkodede videobånd gjennom omkodingskretsen 84 og registrere VIDEO UT på et blankt videobånd. På denne nye måte, kan dataomkodingsprosessen, som klargjøres ved hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen, reverseres for å tilbakeføre videobånd som er prosessert slik, til deres tidligere, ikke-omkodede tilstand. Ved at videoprøvefremviser 128, datakoder 86 og datafjerner 170 er inkludert i omkodingskretsen 86, kan videobåndmatriser prøvefremvises og dataomkodes eller tilbakeføres, basert på DATA NÆRVÆRENDE tagging av delfelter i dem. Det skal bemerkes at dataomkoder 86 og datafjerner 170 alternativt kan benyttes samtidig 1) for fjernelse av uønskede videotrekk som lar seg registrere som uønskede data eller en uønsket, modulert delbærer, og 2) for å føye til den ønskede, modulerte delbærer.

Det er mulig å teste videoprøvefremviser 128 og datafjerner 170 ved å injisere et 7,867 kHz signal i andre inngang til

mikser 172, via TEST 1 bryter 192. Det skal bemerkes at hvis en 7,867 kHz delbærer blir injisert ved mikser 172, vil DATA NÆRVÆRENDE indikere nærvær av denne pseudo-datadelbærer. Det skal også bemerkes at hvis en 7,867 kHz delbærer blir

injisert ved mikser 172 og FJERN DATA bryter 190 er sluttet, vil VIDEO UT, selv om DATA NÆRVÆRENDE er aktiv, ikke inneholde noen delbærerkomponent, på grunn av den differan-seproduserende effekt av datafjerner 170 og den kansellerende effekt av mikser 94. Det vil fremgå at hvis TEST 2 bryter 194 var åpen, ville videoprøvefremviser 128 fortsatt indikere nærvær av data, men fordi den ville støtte seg på enkel linjeregistrering (som mottakerelektronikken 56 gjør) i stedet for dobbelt-linje-korrelasjon, ville prøvefremvis-eren 128 vise et lavere signal/støy-forhold. Endelig tillater TEST 3 bryter 196 tilbakeloop-prøving av videoprø-vef remviser 128 og datafjerner 170, ved å presentere videoprogrammateriale for forsinkelseslinjen 130 (når bryter 196 er i AV stilling) eller ved å presentere VIDEO UT for forsinkelseslinje 130 (når bryter 196 er i PÅ stilling). Den foretrukne fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse kan nå bli forstått i lys av apparatet som er beskrevet. Ved lystetthetsmodulasjon kan det produseres vekslende, horisontale avsøkningslinjer til etter hverandre følgende videodelfelter innenfor en TVs betraktningsområde på en slik måte at modulasjonen i det vesentlige er usynlig for TV-seeren, og et sammensatt videosignal som inneholder videoprogrammateriale og styredata kan produseres, f.eks. ved bruk av omkodingskrets 84. Ved registrering av videodel-bærerkomponenten, som f.eks. ved hjelp av registreringsorganer som omfatter transducer 16 og detektor 56, kan de

omkodede data bli reprodusert ved eller nær TV-en, men asynkront i forhold til dens rasteravsøkningstid for underordnet bruk, f.eks. for styring av en interaktiv anordning.

Det sammensatte videosignal som inneholder videoprogrammaterialet og styredata, kan produseres ved identifisering, f.eks. tagging og logging, av en sekvens av etter hverandre følgende felter som er hensiktsmessige for dataomkoding, f.eks. ved bruk av en videoprøvefremviser 128. På valgfri måte, f.eks. ved bruk av datafjerner 170, kan felter som inneholder omkodede eller uønskede data renses for videodelbærer og derved bli egnet for dataomkoding, f.eks. ved bruk av dataomkoder 86.Formateringen av en binær datasekvens, f.eks. ved bruk av datamaskinutstyr som har adgang til DATA NÆRVÆRENDE, FOR HVITE og FOR SORTE signaler, gjør det mulig å innpasse styredatasekvensen innenfor den identifiserte feltsekvens. Etter generering av synkroniseringssignaler som definerer et vindu som omslutter et innesluttet videodel-felt, kan programmateriale og styredata blandes innenfor vinduet og som respons på signalene, ved lystetthetsmodulasjon av programmaterialet med styredata. Det vil fremgå at skjønt det er beskrevet analoge organer for prøvefremvis-ning, omkoding og gjenopprettelse av videobånd, ligger bruk av digitale organer, f.eks. ved manipulering av gråskala-kodede bildeelementer innenfor rammebufferen, innenfor oppfinnelsens ide.

Kringkasting av det sammensatte videosignal som er produsert ved de trinn som er omtalt umiddelbart ovenfor, gjør det mulig for en eller flere TV-er å motta signalet, klargjør registreringsorganer nær TV-en(e) for reproduksjon av data og klargjør en IR modulator og IRED serie lokalt for å sende data, slik at interaktive anordninger bringes til å reagere på det dataomkodede programmateriale. Ved den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen blir registreringen gjennom-ført ved lokal optisk kopling av modulasjonen, f.eks. via en transducer 16, til mottakerelektronikk, hvor programmate rialet blir sondret fra styredata. Ved hjelp av amplitudemo-dulasjon av en IR bærer med styredata, kan sistnevnte uhørlig og trådløst sendes til interaktive anordninger innenfor senderekkevidde.

Den fordel som oppnås ved hjelp av oppfinnelsen, bør være åpenlys for fagfolk. Fremgangsmåten og apparatet som er beskrevet her, muliggjør innenbånds datakommunikasjon under en terskel over konvensjonelle TV-kringkastingskanaler for underordnet bruk på et sted lokalt for den private TV-eier.Registreringsapparatur, inklusive en optisk transducer som ubemerket overvåker ethvert ønsket område innenfor et programbetraktningsområde av TV-skjermen, klargjør mottaker/senderelektronikk for å skjelne styredata fra tilfeldig vieostøy og lokalt for å sende styredata til en eller flere interaktive anordninger innenfor sin IR senderekkevidde. Slike interaktive anordninger kan programmeres fleksibelt for å sette i gang forhåndsbestemte aktiviteter som respons på tråden i TV-programmets historie. Apparatet krever ingen elektrisk forbindelse med TV-mottaker eller antenne og fjernstyrer interaktive anordninger innenfor en TV seers hjem på en trådløs måte. De interaktive anordninger som kan fjernstyres ved hjelp av fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen omfatter undervisnings- likesom underholdningsanordninger.

Det vil være innlysende for fagfolk at organer for registrering av under terskelmodulasjonen av videoprogramsignalet kan inngå i en håndmanipulert sonde, som i seg selv kan være den interaktive anordning som fjernstyres av styredata. Dermed overflødiggjøres kravet til lokal sending av de rekonstruerte styredata. Det skal også bemerkes at sending av styredata til en interaktiv anordning, ifølge oppfinnelsen kan oppnås på annen måte enn med IR organer, f.eks. kan en RF sender beliggende inntil TV-en sende styredata til en RF mottaker i den interaktive anordning, eller en interaktiv anordning utstyrt med RF antenne og mottaker kan direkte registrere RF utsendelse fra TV-en i overensstemmelse med modifikasjonen av det foretrukne utførelseseksempel som er

foreslått her.

Skjønt det således er beskrevet en foretrukket fremgangsmåte for gjennomføring av oppfinnelsen og et foretrukket utførelseseksempel av apparatet ifølge oppfinnelsen og en foreslått modifikasjon av disse, er ytterligere modifika-sjoner uten videre mulige innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fremskaffelse av et sammensatt videosignal (video ut) som inneholder regulært videoprogrammateriale (video inn) samt hjelpestyredata (kontroll data) ved modulasjon av minst én videoregion (14d) innenfor beskuelsesarealet (14c) av et televisjonsapparat (14) på en slik måte at modulasjonen er hovedsakelig usynlig for televisjons-seeren, idet signalet fremvises på televisjonsapparatet og slike hjelpestyredata (kontroll data) mottas og dekodes (80) for hjelpebruk, karakterisert vedmodulasjon av den horisontale linjeluminans og/eller krominans på en slik måte at hjelpestyredataene (kontroll data) overlagres på det regulære videoprogrammateriale (video inn), idet modulasjonen blir utført ved luminans og/eller krominansmodulasjon av alternative sett av n tilliggende horisontale skanderingslinjer (40, 42) innenfor videoregionen (14d), hvorved, som mellom hvilke som helst to alternative sett av horisontale skanderingslinjer, luminans- og/eller krominansnivået for et første sett blir øket (44, 48) med en forhåndsbestemt prosent og luminans- og/eller krominansnivået av et annet sett blir senket (46, 50) med hovedsakelig samme prosent.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat n er 1.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedforhåndsbeskuelse (128) av det regulære programmateriale (video inn) for bestemmelse før modulasjonen hvorvidt programmaterialet (video inn) innenfor videoregionen (14d) inneholder modulasjons-artifakt som er hovedsakelig lik den modulasjon som skal utføres, og dersom så er tilfelle, deretter hovedsakelig usynlig å fjerne (170) det samme, hvorved tilpasningen av videoregionen (14d) blir øket.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert vedat mottakingen og dekodingen (80) av slike hjelpestyredata (kontroll data) innbefatter optoelektronisk detektering (16, 56) av nærværet og avfølingen av slike hovedsakelig usynlig overlagrede styredata (kontroll data) ved hjelp av båndpassfiltrering (60, 62) av videosignalet (video ut).

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,karakterisert vedat modulasjonen utføres på en slik måte at det totale luminans og/eller krominans-nivå i videoregionen (14d) blir bevart.

6. Fremgangsmåte angitt i krav 1,karakterisert vedat modulasjonen blir utført med luminansmodulasjon, hvorved, som mellom hvilke som helst to alternative sett av horisontale skanderingslinjer (40, 42) luminansnivået av et første sett blir hevet (44, 48) med en forhåndsbestemt prosent og luminansnivået av et andre sett blir senket (46, 50) ved hovedsakelig samme prosent.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat modulasjonen utføres ved hjelp av krominansmodulasjon, hvorved, som mellom hvilke som helst to alternative sett av horisontale skanderingslinjer (40, 42) krominansnivået av første sett (44, 48) blir hevet med en forhåndsbestemt prosent og krominansnivået av et andre sett blir senket (46, 50) med hovedsakelig samme prosent.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det foreligger en videoregion definert til å ha samme utstrekning som det beskuede areal (14c) av televisjonsapparatet.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat mottakingen og dekodingen (80) av slike hjelpestyredata (kontroll data) innbefatter optoelektronisk detektering (16, 56) av nærværet av og avfølingen av slike hovedsakelig usynlig overlagrede hjelpestyredata (kontroll data) ved bruk av en lysreagerende innretning (18) og et båndpassfilter (60, 62) forbundet dermed, idet ingen har elektrisk forbindelse med televisjonsapparatet (14).

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,karakterisert veden interaktiv innretning (34) som er forbundet med dekoderen (80) for å skaffe slik hjelpebruk.

11. Apparat til bruk med fremgangsmåten i henhold til kravene 1-10, omfattende organer (86) for fremskaffelse av et sammensatt videosignal (video ut) som inneholder regulært videoprogrammateriale (video inn), samt organer (16, 58, 80) for detektering av hjelpestyredata (kontroll data) og overlagring av hjelpestyredataene på det regulære videoprogrammateriale (video inn) ved modulasjon av minst én videoregion (14d) innenfor beskuelsesarealet (14e) av et televisjonsapparat (14) på en slik måte at modulasjonen er hovedsakelig usynlig for televisjons-seeren,karakterisert vedat apparatet ytterligere omfatter organer (56, 68) for modulasjon av den horisontale linjeluminans og/eller krominans av alternative sett av n tilliggende horisontale skanderingslinjer (40, 42) innenfor videoregionen (14d), idet luminans- og/eller krominansnivået for et første sett av linjer blir øket (44, 48) med en forhåndsbestemt prosent og luminans- og/eller krominansnivået av et annet sett linjer blir senket (46, 50) med hovedsakelig samme prosent.