CN101001678B - 基于sip的voip多玩家网络游戏 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将基于会话启动协议(SIP)的IP语音传输(VOIP)与多玩家网络游戏紧密结合的系统和方法。游戏状态相关的语音通信被用作玩家在所述游戏环境中进行交互的另一种方法。所述系统使用具有音频混合能力的SIP增强的游戏服务器和会议服务器，并且所述游戏服务器控制语音会议的创建、维护和更改。由与每个玩家关联的游戏状态特征(包括距离和方向)来确定对语音会议的参与，以便确定如何在语音会议中混合语音。

Description

基于SIP的VOIP多玩家网络游戏
技术领域
本发明涉及基于网络的计算机游戏领域。更具体地说，本发明涉及使用会话启动协议(SIP)来集成IP语音传输(VoIP)以增强基于网络的多玩家游戏
背景技术
多玩家网络游戏已变得日益流行。这些游戏跨计算机网络(例如因特网或万维网)来参加，并允许大量地理位置分散和遥远的用户同时参与一个游戏。参与游戏要求为每个参与者维护游戏状态。由于游戏环境是动态的，这些游戏状态包括用户加入游戏、参与和离开游戏的资格。此外，这些游戏提供了在游戏环境中的用户之间的交互。
传统上，这些交互限于预先定义的游戏动作，如射击、奔跑、搏斗和文本消息传递。为数不多的网络游戏系统最近尝试在游戏参与者之间提供少许语音通信。语音功能方便了玩家之间的交谈，但是语音交谈不是基于游戏上下文的。例如，语音通信被用作玩家之间的消息传递机制，以代替文本消息传递。通常，语音消息传递完全超出了游戏的范围和作用，并且是用户独立于游戏启动的。此外，尽管VoIP被用于为这些交谈提供方便，VoIP的使用是很有限的，未能利用VoIP的全部潜力和功能。
传统上，VoIP主要被用作标准的公共交换电话网(PSTN)的一种替代的远程通信方案；但是，VoIP在许多其他应用中也很有潜力。
因此，需要一种用于利用完整的VoIP功能来增强玩家之间的游戏体验的系统和方法。VoIP将被嵌入和集成到游戏中，并由游戏结合游戏状态来维护，无需用户独立和单独启动语音通信。语音数据交换将不限于交谈，而是将结合基于游戏的上下文以增强游戏体验。
发明内容
本发明涉及使用IP语音传输(VoIP)来补充和增强基于网络的多玩家游戏中的参与者的体验的系统和方法。VoIP提供了在同一网络上与其他数据一起或与其他数据结合来发送语音数据的能力。
本发明利用基于会话启动协议(SIP)的VoIP来在基于网络的游戏环境中的参与者之间提供游戏驱动的、基于上下文的语音交互。例如，除了允许玩家互相交谈、结盟、讨论策略以及协调队友和行动外，本发明规定了对具有单个共享上下文(例如，游戏环境中的同一物理位置或房间)的玩家之间的通信的限制。VoIP也可以用于提供更复杂的音频混合来传递与其他玩家相对于语音通信接收者的距离和位置有关的信息，例如，较远的玩家听起来比较远。
为了达到以上目标，本发明在不同玩家集合或组之间利用游戏服务器控制的会议，并且根据游戏状态将玩家从一个会议动态切换到另一个会议。此外，更复杂的会议机制，例如利用其他游戏状态特征(如声源距听者的距离)的媒体混合，被用于控制如语音幅度之类的会议参数。
每个用户(除诸如计算机之类的游戏系统外)还使用能够接收和发送音频信号的启用VoIP的设备。每个玩家除了接收游戏的可视状态，还接收来自游戏或其他玩家的相关音频通信。例如，在同一游戏房间或者同一队的玩家能够互相交谈。当玩家更改游戏房间时，与其可视状态的更改类似，音频也无缝地更改。本发明使用游戏服务器来自动指示对此类更改的要求并且动态地切换玩家而无需额外的玩家输入。
附图说明
图1是根据本发明的游戏系统的实施例的示意图；
图2是根据本发明的游戏系统的另一实施例的示意图；
图3是示出了游戏系统的组件之间的通信的示意图；
图4是在本发明的游戏系统中使用的基于房间的环境的示意图；
图5是示出了根据本发明的创建音频会议的示意图；以及
图6是示出了根据本发明的修改音频会议的示意图。
具体实施方式
首先参考图1和2，本发明涉及用于在基于网络的游戏环境中的多个参与者或玩家12之间提供同时的基于上下文的音频交互的系统10。音频交互包括在参与者之间传输包括语音通信的可听通信或信号。在如图1所示的一个实施例中，系统10包括与多个游戏参与者12通信的单个集中式游戏服务器14。在如图2所示的另一个实施例中，所述系统包括多个分布式游戏服务器14，其中每个游戏服务器14都与至少一个游戏参与者12关联。游戏服务器14可以是本领域中公知和可获得的并且能够主持动态多用户的基于网络的游戏环境以及为每个游戏参与者12维护游戏状态简档的任何类型的服务器。当系统10包括多个游戏服务器14时，每个游戏服务器都为每个游戏参与者12维护游戏状态简档。此信息可以存储在一个或多个与游戏服务器14通信的数据库16中。
任何适合于实现IP语音传输(VoIP)会议的协议都可以用于本发明。优选地，所述协议为在VoIP应用中脱颖而出的会话启动协议(SIP)。因此，在一个实施例中，游戏服务器14包括SIP栈。SIP是一个类似超文本传输协议(HTTP)的协议，用于在用户组或位置之间建立会话。SIP在用户之间提供了多种功能，例如允许用户订阅在另一个用户位置处主持的感兴趣的事件，并且允许只要这些事件发生就接收到通知。有关SIP的更多详细信息可以在因特网架构委员会(IAB)的第3261号请求建议(RFC 3261)中找到。
游戏服务器14通过一个或多个局域网或广域网18(例如，互联网或万维网)与参与者通信。其他适合的网络包括安全区域网，专用网，虚拟专用网和它们的组合。在一个实施例中，游戏服务器14使用SIP与游戏参与者12通信。
所述系统还包括一个或多个与游戏服务器14通信的音频会议服务器20.在一个实施例中，游戏服务器14使用SIP与音频会议服务器20通信.音频会议服务器20可以是任何类型的能够在两个或更多游戏参与者12之间主持基于VoIP的音频会议的服务器.适合的服务器在本领域中是可获得的和公知的.会议服务器20和游戏服务器14还被联网到一起以便提供通信.在一个实施例中，会议服务器20和游戏服务器14通过广域网18通信.这可以是游戏服务器14通过其与游戏参与者12通信的同一网络，也可以是单独的网络.其他适合的网络包括局域网，安全区域网，专用网，虚拟专用网和它们的组合.
系统10还包括至少一个与音频服务器20通信并且能够为音频会议提供音频混合的音频混合器22。在一个实施例中，音频混合器22和音频服务器20通过广域网18通信。这可以是游戏服务器14通过其与游戏参与者12通信的同一网络，也可以是单独的网络。其他适合的网络包括局域网，安全区域网，专用网，虚拟专用网和它们的组合。在另一个实施例中，音频混合器22可以集中位于音频服务器20处，包括集成到音频会议服务器20中。
为了参与音频会议，每个参与者12都具有能够发送和接收诸如语音通信之类的音频通信的音频通信设备24。适合的音频通信设备24包括IP电话26，基于软件的电话28和传统的通过公共交换电话网络(PSTN)32使用SIP网关接口的电话设备30。音频混合器22与每个音频通信设备24通信。在一个实施例中，音频混合器22和通信设备24通过广域网18通信。这可以是游戏服务器14通过其与游戏参与者12通信的同一网络，也可以是单独的网络。其他适合的网络包括局域网，安全区域网，专用网，虚拟专用网和它们的组合。在一个备选实施例中，多个分布式(例如地理上分散的)音频会议服务器20和音频混合器22可用于提高音频会议的性能。在此实施例中，每个音频混合器22和音频服务器20都与至少一个音频会议参与者12通信。在标题为“System and Apparatus for GeographicallyDistributed VoIP Service with Enhanced QoS”(用于具有增强的服务质量的地理上分散的VoIP服务的系统和装置，其全部内容在此引入作为参考)的美国专利申请No.10/697,834中描述了音频会议服务器20和混合器22的适合的分布式排列。
响应于来自游戏服务器14的指令，音频会议服务器20在两个或更多参与者之间建立音频会议。音频混合器22根据音频会议服务器20的指示控制音频信号并将音频信号直接传送到每个音频通信设备24。游戏服务器14根据游戏参与者的游戏状态简档来启动和控制音频会议。例如，游戏服务器14使用游戏状态简档来确定要将哪个参与者12包括在给定的音频会议中。参与者12不启动或控制音频会议。因此，如图3中所示，游戏参与者12与游戏服务器14以及音频混合器22通信，但是不直接向会议服务器20发送指令或查询。
对于给定的音频会议，游戏服务器14根据每个游戏参与者12的当前游戏状态简档来确定或选择一组游戏参与者12。替代地，游戏服务器14管理多个同时和独立的音频会议，每个音频通信都包含一组两个或更多游戏参与者12。组中的参与者人数可以从一个(例如，以便听到回声)直到当前全部游戏参与者12的人数。通信可以是双向的或单向的(例如，偷听时)。每个游戏参与者12可以同时是两个或更多组的成员，参与两个或更多独立的音频会议。一般而言，给定组中的游戏参与者12具有一个或多个共享的游戏上下文。如此处使用的，共享上下文定义了游戏状态简档中一组允许两个或更多参与者之间的音频通信的参数或属性。
例如，如图4中所示，共享上下文可以是物理邻近。如图所示，游戏环境包括物理结构34，例如，具有内部和外部区域以及多个房间36的房屋。音频会议组将包括位于同一区域或房间内的游戏参与者12。这可以被称为基于房间的会议或基于视图的会议。例如，在同一游戏房间中的玩家可以相互交谈(闲聊、谋划战略)。
当游戏参与者12在房间或区域之间移动时，游戏服务器14监视游戏状态简档的变化并在适当的组之间动态地切换游戏参与者12.游戏服务器14还可以根据游戏状态简档来删除组或建立新的组.当游戏参与者12改变房间时，音频与游戏的可视状态一起无缝地改变.改变不需要游戏参与者12的额外输入.
其他共享的上下文包括拥有通信介质(如双向无线电台)、组中的成员资格(如属于相同的飞行中队或军队)、心灵感应以及共用的语言。因此，本发明将游戏特定的上下文添加到参与者之间的通信，增强了游戏体验。
在本发明的另一个实施例中，通过使用复杂的传送给每个游戏参与者的音频信号的音频混合来进一步增强了游戏体验。一般而言，每个游戏参与者12都接收音频信号，该音频信号只是包含来自特定音频会议的组中所有其他游戏参与者22的累积输入。但是，根据本发明，所接收到的音频不仅仅是音频信号的直接组合，而是游戏状态相关的。例如，在足球赛中，玩家听到足球场上所有其他玩家的声音。这是包含所有在足球场上的游戏参与者的组。但是，来自各个玩家的声音的响亮程度取决于如与听者的距离之类的因素。因此，前锋听到的其他前锋与中场以及另一个队的防守队员的声音比自己所在队的防守队员的声音响亮些。这提供了更逼真的模拟体验并与游戏很好地集成。
如图4所示，第一个参与者38接收包含∑(来自同一房间36中的所有其他参与者12的音频信号或声音)的音频信号。为了添加附加的上下文，在第一个参与者与房间中的每一个其他参与者之间定义了特征向量X。此特征向量由游戏服务器14根据游戏上下文特征来确定，所述特征包括但不限于距第一个参与者的距离、通信介质(空气，水，电话等)、传输频率、传输幅度、说话者的音调、房间音效以及房间布局(例如部分屏障40的存在)。游戏服务器14通过音频会议服务器20将每个游戏参与者12的特征向量发送给音频混合器22。
可以为每个游戏参与者12规定单独的特征向量，或可以计算不同的特征向量，某些向量应用于组内的所有参与者，而某些向量针对某个或某一对参与者。
因此，第一个参与者接收到的音频信号是∑(X2(来自第二个参与者42的音频)+X3(来自第三个参与者44的音频)+X4(来自第四个参与者46的音频)+X5(来自第五个参与者48的音频))。可以对其他组成员做出类似的计算。
此外，特征向量不仅可以指示音频信号的标量性质(如距离和响度)，而且还可以指示方向信息(包括左右、上下和前后)。因此，根据第一个参与者38接收到的音频信号，该参与者将能够知道游戏环境中的第二个和第四个参与者42，46在左边和楼上，并且知道第二个参与者42比第四个参与者46远。方向信息尤其适合于立体环绕声、虚拟现实或全息应用。可以将特征向量的精确值设置为任何适于提供期望的游戏环境效果的值。
为了在基于网络的游戏环境中的多个游戏参与者12之间提供同时的基于上下文的音频交互，将建立包含多个游戏参与者12的基于网络的游戏环境。参考图5，为了加入游戏环境，每个游戏参与者12联系50游戏服务器14，并给出它用于与游戏结合的音频或语音通信的音频通信设备24的地址。在游戏参与者12已联系游戏服务器后，游戏参与者12可以进行游戏。在游戏进行时，游戏服务器(不管是集中式的还是分布式的)都为参加的每一个游戏参与者12维护游戏状态简档。
对于集中式游戏服务器14的实施例，游戏服务器14充当所有游戏参与者12之间的纽带并且为每个游戏参与者12维护游戏状态简档.在分布式游戏服务器14的实施例中，由每一个分布式游戏服务器14来完成维护和交换游戏状态简档信息.在游戏服务器14与每个参与者12关联的实施例中，参与者12自身维护和交换游戏状态信息.在此实施例中，只要参与者12执行动作(移动，射击，离开等)，该参与者12就通知所有其他参与者12这个动作，并且其他参与者相应地更新他们的游戏状态简档.
在游戏参与者12已联系游戏服务器14并加入游戏后，游戏服务器14将参与者带入游戏并启动由游戏参与者标识的音频通信设备和游戏设备52，例如，使用SIP“INVITE”命令来邀请设备进入游戏。参与者通过发送其信号描述协议(SDP)(例如，通过使用SIP“OK”命令)来响应53。
游戏服务器14为游戏中的每个参与者维护游戏状态简档，当参与者12加入或参加到游戏中时，根据本发明，游戏服务器14根据所述游戏状态简档在游戏参与者12之间建立一个或多个基于VoIP音频会议。优选地，游戏服务器建立基于SIP的VoIP音频会议。建立音频会议包括创建新会议以及修改或终止已存在的会议。
在如图5所示的实施例中，游戏服务器14从接收的SDP获得游戏参与者12的媒体或音频路径信息。此信息被转发给音频会议服务器54，后者将其传送给音频混合器56，两者都使用例如SIP“INVITE”命令。音频混合器响应会议服务器58，后者响应游戏服务器60，两者都使用例如SIP“OK”命令。这些响应包含用于会议服务器和音频混合器的SDP。游戏服务器从这些SDP提取必要的媒体信息，并将此信息转发给游戏参与者62(例如，使用SIP“ACK”命令)。游戏服务器也使用例如SIP“ACK”命令来联系音频会议服务器64，后者依次联系音频混合器66。这建立了游戏参与者12与音频混合器22之间的音频路径68并使得音频路径68能够在VoIP音频会议中使用。
在具有多个分布式游戏服务器的实施例中，与每个游戏参与者关联的游戏服务器直接使用会议服务器维护会话，并且取决于游戏状态，启动音频会议的建立和动态切换。在此实施例中，由客户侧实用工具完成游戏服务器执行的交互，并且与会议服务器的通信来自每一个参与者关联的游戏服务器。
当建立音频会议时，游戏服务器14确定至少一组或多组游戏参与者，所述参与者拥有允许在该组中的游戏参与者之间传送或接收音频通信的共享上下文。游戏服务器14根据每个组中的游戏参与者的游戏状态简档的改变来维护或修改这些参与者。这包括向组添加参与者或从组移除参与者以及将至少一个参与者在两个不同的组之间切换。在对游戏或音频会议没有任何打扰或无需来自参与者的额外输入的情况下，由游戏服务器动态和无缝地完成参与者在组间的切换。在基于房间的会议实例中，游戏参与者一移动到另一个房间，游戏服务器就注意到此改变并且将该参与者切换到与新房间关联的音频会议。通常，游戏参与者并不与会议服务器自身进行任何SIP信号发送。游戏服务器充当连续的用户代理并代表其维护它们的会话，设置媒体路径指向每个音频通信设备。
参考图6，当游戏参与者12在游戏环境中移动或行动时，此信息被传送给游戏服务器70。如果该游戏参与者12的动作或运动指示了将该参与者从一个会议组转移到另一个会议组的需要，则游戏服务器14更新在音频混合器22和游戏参与者12两者处的媒体信息。游戏服务器14通过将游戏参与者从音频会议移除来启动转移过程，例如，通过发送SIP“BYE”命令给会议服务器72，后者发送SIP“BYE”命令给音频混合器74。所述改变被往回向游戏服务器14确认，例如，通过发送SIP“OK”命令给会议服务器76，后者发送SIP“OK”命令给游戏服务器78。
游戏服务器14然后使用例如SIP“RE-INVITE”命令获得游戏参与者80的媒体或音频路径信息。此信息被转发给音频会议服务器54，后者将其传递给音频混合器56，两者都使用例如SIP“INVITE”命令。音频混合器响应会议服务器58，后者响应游戏服务器60，两者都使用例如SIP“OK”命令。这些响应包含会议服务器和音频混合器的SDP。游戏服务器从这些SDP提取必要的媒体信息并将此信息转发给游戏参与者62(例如，使用SIP“ACK”命令)。游戏服务器也使用例如SIP“ACK”命令来联系音频会议服务器64，后者依次联系音频混合器66。这建立了游戏参与者12与音频混合器22之间的音频路径68并使得音频路径68能够在VoIP音频会议中使用。
在一个实施例中，建立音频会议包括将包含来自所有其他音频会议参与者的所有已接收音频信号的总和的音频信号传送给每个音频会议参与者。优选地，游戏服务器根据与参与者关联的游戏状态简档来确定每一对音频会议参与者的音频特征向量，并且根据所述音频特征向量来修改在该对音频会议参与者之间传送的音频信号。在一个实施例中，游戏服务器修改所述音频特征向量以响应音频会议参与者的游戏状态简档的改变。
在一个实施例中，游戏服务器将所述特征向量传送给会议服务器和音频混合器。这可以通过以下操作来完成：会议服务器预订在游戏服务器处的此类信息(使用例如SIP“SUBSCRIBE”命令)，并且游戏服务器将包含玩家的此类特征向量的消息发送给会议服务器(使用例如SIP“NOTIFY”命令)。
本发明还涉及包含计算机可执行代码的计算机可读介质，当所述计算机可执行代码被计算机读取时，将导致所述计算机执行用于在基于网络的游戏环境中的多个参与者之间提供同时的基于上下文的音频交互的方法。在一个实施例中，由游戏服务器来维护、读取和执行此代码。
虽然显而易见的是，此处披露的本发明的示例性实施例实现了本发明的目标，但是可以理解，本领域的技术人员可以设计大量修改和其他实施例。此外，来自任何实施例的特征(多个)和/或元素(多个)可以单独使用或与一个或多个其他实施例结合使用。因此，可以理解，所附权利要求旨在覆盖将进入本发明的精神和范围之内的所有此类修改和实施例。

Claims (25)

1.一种用于在基于网络的游戏环境中的多个参与者之间提供同时的基于上下文的音频交互的系统，所述系统包括：
与多个游戏参与者通信的游戏服务器，所述游戏服务器能够主持所述基于网络的游戏环境并为每个游戏参与者维护游戏状态简档；以及
与所述游戏服务器通信的音频会议服务器，所述音频会议服务器能够在两个或更多游戏参与者之间主持基于IP语音传输的音频会议；
其中所述音频会议服务器建立所述音频会议以响应来自所述游戏服务器的指令。
2.如权利要求1中所述的系统，其中所述游戏服务器根据所述游戏参与者的所述游戏状态简档来确定所述音频会议中的参与者。
3.如权利要求1中所述的系统，其中所述音频会议中的所述参与者包括共享的上下文。
4.如权利要求1中所述的系统，其中所述游戏服务器包括会话启动协议栈，并且所述音频会议是基于会话启动协议的IP语音传输通信。
5.如权利要求1中所述的系统，其中每个参与者包括音频通信设备，并且所述系统包括至少一个与所述音频会议服务器和每个参与者音频通信设备通信的音频混合器以便为所述音频会议提供音频混合。
6.如权利要求5中所述的系统，其中所述音频通信设备包括IP电话、基于软件的电话或传统的电话设备。
7.如权利要求5中所述的系统，其中所述音频混合器集中地位于所述音频会议服务器处。
8.如权利要求5中所述的系统，还包括多个分布式音频混合器，每个音频混合器都与所述音频会议参与者中的一个参与者通信。
9.如权利要求1中所述的系统，其中所述游戏服务器能够管理多个同时和独立的音频会议，每个音频会议通信包括两个或更多游戏参与者。
10.如权利要求9中所述的系统，其中每个游戏参与者都能够同时参与两个或更多独立的音频会议。
11.如权利要求1中所述的系统，还包括多个与所述游戏服务器通信的分布式音频服务器，每个音频服务器都能够在两个或更多游戏参与者之间主持音频会议。
12.如权利要求1中所述的系统，还包括多个分布式游戏服务器。
13.一种用于在基于网络的游戏环境中的多个参与者之间提供同时的基于上下文的音频交互的方法，所述方法包括：
建立包含多个游戏参与者的基于网络的游戏环境；
为所述游戏参与者中的每个游戏参与者维护游戏状态简档；以及
根据所述游戏状态简档在所述游戏参与者之间建立一个或多个基于IP语音传输的音频会议。
14.如权利要求13中所述的方法，其中所述维护游戏状态简档的步骤包括在单个集中式游戏服务器中为每个参与者维护游戏状态简档。
15.如权利要求13中所述的方法，其中所述维护游戏状态简档的步骤包括在与每个参与者关联的多个分布式游戏服务器中的每个游戏服务器中为每个参与者维护游戏状态简档.
16.如权利要求13中所述的方法，其中所述建立音频会议的步骤包括建立基于会话启动协议的基于IP语音传输的音频会议。
17.如权利要求13中所述的方法，其中所述建立音频会议的步骤包括确定至少一组拥有允许在该组中的游戏参与者之间传送或接收音频通信的共享上下文的游戏参与者。
18.如权利要求17中所述的方法，还包括根据所述组内的游戏参与者的所述游戏状态简档的改变来修改所述参与者组。
19.如权利要求18中所述的方法，其中所述修改参与者组的步骤包括移除或添加参与者。
20.如权利要求17中所述的方法，还包括确定多组参与者，其中每组游戏参与者都拥有允许在该组中的游戏参与者之间传送或接收音频通信的共享上下文。
21.如权利要求20中所述的方法，还包括在两个不同的组之间动态地切换至少一个参与者。
22.如权利要求13中所述的方法，其中所述建立音频会议的步骤包括将包含来自所有其他音频会议参与者的所有已接收音频信号的总和的音频信号传送给每个音频会议参与者。
23.如权利要求13中所述的方法，其中所述建立音频会议的步骤包括根据与参与者关联的所述游戏状态简档来确定每一对音频会议参与者的音频特征向量；以及
根据所述音频特征向量来修改在该对音频会议参与者之间传送的音频信号。
24.如权利要求23中所述的方法，其中所述音频特征向量包括与距离、方向、通信介质、传输频率或传输幅度有关的信息。
25.如权利要求23中所述的方法，还包括修改所述音频特征向量以响应所述音频会议参与者的所述游戏状态简档的改变。
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