CN101564596A - 用以观看和操纵虚拟环境的设备、方法和系统 - Google Patents

用以观看和操纵虚拟环境的设备、方法和系统 Download PDF

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D·麦因托什
J·格兰
D·莫尔洛克
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Abstract

本发明提供用于产生、浏览、处理、存储、检索、分析和最优化虚拟环境的信息输入和输出的组件。这些组件可为摄像机组件，独立式或安装在三脚架上的装置，允许摄影者选取虚拟环境如正在执行中的电子游戏内的一个或多个视图，以及提供此虚拟环境的界限中的替代视图。该组件允许从多个视图中选择并操纵该视图，包括向左或向右旋转、向上或向下倾斜、镜头推近或拉远、向左、向右、向前、向后的平移(例如追踪移动)、滚动运动，以及摄像机位置向上或向下的调整(如升降动作)。

Description

用以观看和操纵虚拟环境的设备、方法和系统
本申请为分案申请，其母案申请的国家申请号为2005800286648.8、申请日为2004年8月23日，发明名称为“用以观看和操纵虚拟环境的设备、方法和系统”。
优先权要求
本发明要求2004年8月23日提交的、授予同一受让人的名为“用以观看虚拟环境的设备、方法和系统”的号为60/603,708的临时专利申请的权利要求优先权，并且在此引入该申请作为参考。
发明背景
本发明公开的部分可能包括关于版权保护的内容。版权所有者不反对由专利和商标局文件或记录中出现的专利文献或专利公开所作出的精确复制，但是在其它情况下无论无何都保护所有版权。
技术领域
本发明一般性涉及虚拟系统领域，尤其涉及其中虚拟电子游戏(video game)制造者、指导者、摄影者(camera person)或其他个人操纵虚拟游戏空间内的虚拟接口装置的系统。
背景技术
低估虚拟系统的全球成长率是不符合经济效应的。虚拟系统的市场包括富饶的电子游戏产业，在2003和2004年，美国电子游戏的全年零售额，包括便携式和控制台硬件、软件和配件，已达约$100亿美元，相等于当年出产的电影票房收入。保守估计全球电子游戏产业在2008年前相比2004年的预计年收入将会有双倍增长，达到$245亿美元。
考虑到此市场区块的大小和期待的成长率，虚拟系统的广播与观看效果已有一些改进，尤其是电子游戏。例如，市场上已有许多虚拟电子游戏控制器，其用以操控不同类型的电子游戏，这些控制器能允许用户使用各种键盘、电子游戏控制器、启动器和类似的命令装置，让用户得以在虚拟环境中移动。然而目前市场倾向于产生更有效和更容易使用的电子游戏控制器，为第三方旁观者进一步改进这些控制器的使用性和有效性。
具体而言，虽然前述电子控制器允许玩家在电子游戏的虚拟环境内移动，但该电子控制器却很难甚至无法让游戏的第三方旁观者作为游戏的观察者在电子游戏的虚拟环境内移动。另外，虚拟系统爱好者和狂热者也没有专业的操作和编辑观看(viewing)环境可使用。因此需要的是一种允许虚拟系统(包括电子游戏)爱好者和狂热者，观看充满动作的、即时或时间延迟、具专业编辑且可观看的视频图像(videoimage)的设备、方法和系统。更一般而言，需要的是一种允许任何人或机器更正确且专业地产生、浏览、处理、存储、检索、分析和最优化虚拟环境的信息输入或输出的设备、方法和系统。
发明内容
为解决当前技术的一个或多个缺点，本发明的实施例提供一种观看和操纵虚拟环境的设备、方法和系统。在一个或多个实施例中，提供了用于产生、浏览、处理、存储、检索、分析和最优化虚拟环境的信息输入或输出的设备、方法和系统的组件。
在一个或多个实施例中，所述组件可包括如摄像机组件。该摄像机组件可为独立装置或可安装于三脚架或其他相机安装设备上的装置。该摄像机组件允许用户如摄影者去选择虚拟环境内例如正在执行的电子游戏的一个或多个视图(view)，且并能提供虚拟环境的界限内的替代视图。
每一摄像机组件允许一个人诸如一摄影者操作此组件，从多视图中作选择，并以预设或用户定义的方式操纵该摄像机组件。示例性动作包括向左或向右旋转、向上或向下倾斜、向左、向右、向前、向后平移(例如，追踪运动)、向左或向右滚动、镜头推近或拉远，以及摄像机向上或向下的位置调整(如升降运动)。
在一个实施例中，该摄像机组件设计用于提供虚拟环境内的视频捕获(video capture)，该虚拟环境模拟真实世界事件的视频捕获。因此摄像机组件可允许专业运动图像摄影者选取视图，并使用运动图像领域所熟知的装置产生虚拟环境的视频图像(video image)，其具有真实世界事件的视频捕获的属性。
在公开的实施例中，本发明相关的设备、方法和系统允许一个或多个指导者，在前述摄像机组件所提供的多个视图和额外的视图(包括指导者和主要参与此虚拟环境的个人，如电子游戏玩家所操作的一个或多个控制器所决定的视图)之间作选择。此选择可即时或延迟进行，产生专业等级的虚拟环境数字视频连续镜头，具有真实世界事件的专业视频捕获的属性。例如，在一对一的电子游戏比赛期间，体育电视指导者可在电子游戏内设立许多体育摄影者，并指导多摄像机现场切换，产生有趣的旁观体验。
所公开的实施例不限于前述的例子，而是适用于任何虚拟类型的环境，包括虚拟真实系统、加强真实系统、电子游戏系统和虚拟电影，包括根据真实世界输入/输出和人工智慧和其衍生物的加强系统。
例如，本发明可对人体内所拍摄的视频片断的输入和输出作延迟或即时的提取、处理和存储，以提取来自不同视界图(perspective)的虚拟视频作诊断测试，并提供输出给激光手术设备作手术之用。额外实施例包括(i)数字电影制作；(ii)战争游戏期间军事设备和人员准备的模拟；(iii)飞行员的飞行模拟训练；(iv)生物、化学和分子分析的模型模拟；(v)关于建筑师、建筑商和政府注册机构的建筑设施的图形再现的模拟；以及(vi)可以设想的任何其他模拟。
除非另有定义，在此所使用的所有技术和科学术语，与所公开的实施例相关领域技术人员所知的术语，具有相同意义。在使用单数术语的地方，发明人亦考虑该术语的复数使用。
除非另有指明，所有的标题皆为了读者方便，并非用以限定此标题后文字的意义。所公开的实施例可有许多改变和偏差，而不偏离本发明的精神和范围。因此所公开的实施例并非意在限定于说明书中任何具体的实施例或所示例子，本发明由权利要求来限定。
与附图一同阅读时，技术人员当可了解所公开的实施例更进一步的目的和优势。将认识到，为了完全了解所公开的实施例的范围，所公开的实施例的许多方面可结合，以实施本发明需要的实施例。
附图说明
从以下对附图所示的本发明的优选实施例的详细说明中，本发明的前述和其它特征和优点将变得显而易见，其中附图中相似的参考标号通常表示相同的、功能相似或结构相似的元件。对应参考标号中最左边的数字表示该图中最先出现的元件。
图1示出了在通信网络环境中运行的节点的代表图；
图2A示出了在通信网络中运行的局域网的方框图；
图2B示出了在通信网络中运行的无线网络的方框图；
图3A示出了包括计算机处理系统的各组件的方框图；
图3B示出了包括图3A的系统的一般处理系统的方框图；
图4示出了包括图3A的系统的示例性虚拟处理系统的示例性存储组件的方框图；
图5示出了包括图3A的系统的示例性虚拟处理系统的示例性通信组件的方框图；
图6示出了包括图3A的系统的示例性虚拟处理系统的示例性输入/输出组件的方框图；
图7示出了包括图3A的系统的示例性虚拟处理系统的示例性处理器组件的方框图；
图8示出了包括图3A的系统的示例性虚拟处理系统的示例性图形/声音组件的方框图；
图9示出了用于图1-9的系统的示例性客户端-服务器环境；
图10示出了用于包括Gamecaster CybercamTM设备和虚拟系统区域的公开实施例的示例性环境的表示图；
图11A，11B分别示出了在所公开的实施例中所描述的示例性摄像机组件的模型的视界图；
图12A，12B分别示出了在所公开的实施例中所描述的示例性摄像机组件的另一个模型的视界图；
图12C示出了在示例性三角架的摇摄倾斜头(pan-tilt head)上安装的示例性摄像机组件的模型的视界图，还进一步示出了该设备上的用户输入的位置特征；
图13A，13B分别示出了在所公开的实施例中所描述的示例性摄像机组件的另一个模型的视界图；
图14A示出了在所公开的实施例中示例性摄像机组件的旋转和倾斜如何模拟计算机鼠标输入装置的输入的表示图；
图14B，14C分别示出了在所公开的实施例中示例性摄像机组件的拇指控制如何模拟电子游戏控制器装置的输入的表示图；
图15示出了在所公开的实施例中配备的示例性摄像机组件的示例性控制装置的一般功能框图；
图16示出了在所公开的实施例中配备的示例性摄像机组件的示例性控制装置的详细功能框图；
图17示出了关于所公开的实施例中配备的示例性摄像机组件的示例性控制装置的一个实施例的方法的流程图；
图18示出了在所公开的实施例中配备的示例性摄像机组件的示例性控制装置的第一部分的详细示意图；
图19示出了在所公开的实施例中配备的示例性摄像机组件的示例性控制装置的第二部分的详细示意图。
具体实施方式
目录
I.示例性实施例
II.节点-节点环境
III.机器指令环境
IV.计算机硬件环境
V.客户端-服务器环境；因特网
VI.示例性实施例
VII.总结
I.示例性实施例
虽然以下讨论了具体示例性例子、环境和实施例，但是需要理解的是，这仅做举例说明之用。相关领域技术人员将认识到，本发明亦可使用其他组件和配置，而不偏离本发明的精神和范围。事实上，在读过以下描述后，技术人员可清楚了解如何以替代的例子、环境和实施例实施本发明。
II.节点-节点环境
在一个或多个实施例中，本发明实施于计算机网络或许多网络中。此网络可包括专用网络或公共网络(如下述的因特网)，或此两者的组合。网络包括硬件、软件或其组合。
如技术人员所知，以高级的电信导向的观点来看，网络可形容为通过通信设备相互连接的一组硬件节点，每一节点上运行一个或多个进程(process)(硬件、软件、固件或其组合)。通过它们之间的称为「进程间通信路径」的通信路径，这些进程可相互通信和交换信息。
合适的通信协议会使用于这些路径中。技术人员将认识到，硬件、软件和固件的区别并非总是可以清楚的定义，其中使用任何一种皆可执行相同或类似的功能。对于进程之间的通信相关的功能而言更是如此。
图1示出了示例性计算机和通信网络环境100。环境100包括节点102、104、106、108，节点包括硬件、软件、固件或硬件和软件的组合。节点102-108通过通信网络120相互连接。通信网络120包括一个或多个无线网络122和一个或多个电话网络124，它们通过通信路径相互连接。
每一节点102-108包括一个或多个进程112、114，可由结合在节点中的处理器110执行。不论是否可由属于节点102-108中的一个或多个处理器112、114，或远离节点102-108的处理器112、114操作，进程112、114可包括任何可执行指令，包括硬件、固件或软件的任何组合，其包括任何小程序、应用程序、模块、进程和前述的任何子组件形式的原始码、二元码或机器码。
单一进程112可能由多处理器110执行，或者多进程112、114可由单一处理器110执行。处理器110可包括处理器的任何组合，其包括专用集成电路(ASIC)、晶片组、处理器、微处理器、逻辑电路，以及操作相关存储器功能的任何其他数据处理装置，所述存储器包括属于节点102或可从节点102远程存取的只读存储器(″ROM″)、随机存取存储器(″RAM″)、EPROM、EEPROM、快闪存储器、第二级或第三级存储装置(如磁性介质、光学介质、磁带或软盘或硬盘)。
另外，节点102-108中的每一个可提供在网络环境100和外界间的接口点。另外，节点102-108中的每一个可以结合子网络的一个集合，其包括通信网络120的一或多部分，其特征和功能详述如下。例如，进程112、114是“软件”进程112、114，包括随时间进行的软件和/或硬件实体，例如任务、线程和智能代理器，且每一进程112可指多进程，持续或间歇地顺序或并行执行指令。
在一实施例中，进程112、114通过支持以任何通信协议通信的进程间通信路径而相互通信。这些路径可持续性或间歇性地，以顺序或并行方式运行。除了许多计算机所使用的标准并行指令集以外，这些路径可使用任何通信标准、协议或技术，如下面关于通信网络120所描述的。
节点102-108包括任何可执行它们各自的处理功能的实体。适用于描述的实施例中的节点102-108的例子，包括计算机(如个人计算机、手提计算机、工作站、服务器、迷你计算机、大型计算机或其组合)、手持无线和/或有线装置(如手机、个人数字助理(PDA)、具有处理功能的现代手机、无线电子邮件和/或双向文字传呼机，包括BlackBerryTM装置)、文件处理装置(如扫描仪、打印机、传真机或多功能事务机)、与一组处理器相连接的复合式实体(如局域网络或广域网络)，如上述，以及任何辅助设备(如有线和无线通信端口、调制解调器、PCMCIA卡和存取终端)。例如，在所公开的实施例中，节点本身可为一广域网络(WAN)、局域网络(LAN)、专用网络(如虚拟专用网络(VPN))或各网络的集合，具有前述相互连接并且于此环境中运行的一个或多个装置。
节点102-108间的通信，由通信网络120实现。节点102-108可持续性或间歇性地与通信网络120连接。例如，在所公开的实施例中，通信网络108可以是提供足够的带宽和信息安全的数字通信基础结构。
通信网络120可以包括通过电话网络124的有线通信功能、通过无线网络122的无线功能或二者的组合，可以任何频率使用任何类型的标准、协议或技术。另外，在本发明中，通信网络120可以是专用网络(如VPN)或公共网络(如因特网)。
全部或部分包括无线网络122的非穷举性网络清单，包括：蜂窝电话网络、蓝牙技术网络、宽带网络(包括)、微波网络、卫星网络、短程无线网络、家庭无线电频率(HomeRF)网络；红外线网络(其包括红外线数据联结(IrDA))、共享无线存取协议(SWAP)网络和地面移动无线电网络。
通信网络120所使用的示例性无线协议和技术的非穷举性清单包括蓝牙TM、专用通信服务(PCS)、公用或专用因特网、公用或专用内部网络、无线保真联盟(Wi-Fi Alliance)、无线以太兼容联盟(WECA)、802.11、短程无线、微波或红外线(如红外线数据联结(IrDA))和卫星网络；家庭无线电频率(HomeRF)、共享无线存取协议(SWAP)、地面移动无线电、移动通信全球系统(GSM)、一般分组无线电服务(GPRS)，以及蜂窝数字分组数据(CDPD)、移动解决方案平台(MSP)、多媒体消息(MMS)、无线应用程序协议(WAP)、码分多路存取(CDMA)、宽码分多路存取(WCDMA)、短消息服务(SMS)、无线标记语言(WML)、手持装置标记语言(HDML)、无线二进制运行时间环境(BREW)、无线电存取网络(RAN)和分组交换核心网络(PS-CN)。
还包括各代的无线技术。这些无线技术包括1G、2G、2.5G、3G和4G。1G指1970和1980年代的第一代广域无线(WWAN)通信系统。这些装置是模拟的，设计用于语音传输和电路交换，包括AMPS、NMT和TACS。2G指1990年代的第二代WWAN通信，其特征为数字模式，可用作语音和数据传输，包括HSCSD、GSM、CDMA IS-95-A和D-AMPS(TDMA/IS-136)。2.5G指介于2G和3G的WWAN通信。3G指目前正在建设的第三代WWAN通信系统，其特征在于数据速率介于144Kbps到超过2Mbps(高速)、分组交换且允许多媒体内容，包括GPRS、1xRTT、EDGE、HDR、W-CDMA。4G指预计在2006-2010年问世的第四代WWAN通信系统，其特征在于非常快速(超过20Mbps)的数据传输速率，可允许高清晰度视频的传输。
通信网络120所使用的主要有线协议和技术的非穷举性清单包括但不限于非同步传输模式(ATM)、增强内部网关路由协议(EIGRP)、帧延迟(FR)、高阶数据链接控制(HDLC)、因特网控制消息协议(ICMP)、内部网关路由协议(IGRP)、网间分组交换(IPX)、ISDN、点对点协议(PPP)、传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)、路由信息协议(RIP)和用户数据报协议(UDP)。技术人员将认识到，可以使用任何其他已知或可得知的无线或有线协议和技术。
另外，进程112、114和处理器110无须位于相同的物理位置。换句话说，每一进程112、114可在例如经LAN或WAN连接的一个或多个地理位置较远的处理器110执行。技术人员将认识到使用不同的网络硬件和软件配置来实施本发明的广泛可能性。
图2A是一方框图，描述电话网络124的一示例性实施例。图2A示出了局域网络(LAN)202，位于通信网络120的电话网络124之中。更具体而言，LAN 202包括管理服务器204、个人桌上型计算机206、数据模块208和大型机210，它们通过数据总线212连接。LAN 202与通信网络120中的无线网络122内的节点102-108和/或其他网络组件连接。LAN 202可包括电话网络124内的一个或多个节点102-108，或电话网络124内的一个或多个网络组件。
管理服务器204或计算机206可通过LAN 202与独立的数据库208通信，以存储所收集到的数据，其包括从一个或多个节点102-108所收集到的数据。该大型机210可为一数据服务器。例如，数据服务器210可与管理服务器204或计算机206通信，以提供数据流控制和后处理功能。管理服务器204、数据库208和数据服务器210，可与提供蜂窝通信服务所需的任何其他的网络组件，一同呈现于所示的网络中。在一实施例中，管理服务器204、计算机206和/或数据服务器210通过一数据链接与无线网络122通信，例如安全LAN、WAN或其他可比网络上的因特网。
图2B是一方框图，描述通信网络120的无线网络122的一示例性实施例。无线网络122包括一个或多个移动交换中心(MSC)220，该交换中心与一个或多个基站子系统(BSS)214、216、218无线连接，该基站子系统与一个或多个无线装置222、224、226和228无线连接。无线网络122可包括通信网络120内的一个或多个节点102-108，或通信网络120的一个或多个网络组件(无线网络122)。
MSC 220是中央交换点，每一呼叫皆与该交换点连接，以控制其呼叫的路由。MSC 220允许无线装置222-228在小区和小区间自由移动，并持续已拨出的通话。BSS 214-218由一个或多个基地接收站(BTS)所构成，该基地接收站是无线网络中基于地面的站点，其包括收发器和天线，以处理与无线装置移动站点的无线电接口，由称为基站控制器(BSC)的一个或多个移动控制处理装置所控制。无线网络122可携带数据、交换语音通信或其组合。例如，无线网络122可包括用于数据传输的因特网部分，以及用于语音信息传输的交换语音服务部分。
在一个或多个实施例中，无线装置222-228可包括制造用来处理高级的运算功能的现代蜂窝电话，其包括个人计算机或手持个人数字助理。无线装置222-228可通过无线网络122发送语音和数据分组。在一实施例中，无线装置222-228包括在其本地或远程存取处理平台的应用程序接口(API)，允许软件应用程序在无线装置222-228上运行，并控制其装置的功能。
III.机器指令环境
在一个或多个实施例中，与所公开实施例相关的步骤在机器可执行指令中实现。这些指令可用以使处理装置(例如，以此指令编程的通用或专用处理器)执行所公开的实施例的各步骤。
或者，所公开的实施例的各步骤可由特定的硬件组件执行，该硬件组件包括用以执行该步骤的硬接线逻辑，或由编程的计算机组件和定制的硬件组件的任意组合来执行。
例如，所公开的实施例可以提供作为计算机程序产品。在此环境中，所公开的实施例可包括机器可读取的介质，其具有指令存储于其中。该指令可用以编程任何处理器(或其他电子装置)，以根据所公开的实施例执行进程。
机器可读取介质可包括但不限于软盘、光盘、DVD、CD-ROM和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁或光学卡或可用以存储电子指令的其他类型的介质/机器可读取介质。
另外，所公开的实施例亦可以作为计算机程序产品下载。在此，通过在载波中实现的数据信号或通过通信链接的其它传播介质，将程序从远程计算机(例如，服务器)传送到请求计算机(例如，客户端)。
IV.计算机硬件环境
在一实施例中，如图3A所示的系统300，每一节点102-108包括总线302，和一个或多个与此总线302通信的组件。具体而言，如图示，这些组件可包括处理器组件304、存储器组件306、通信组件308、输入/输出组件310和图形/声音组件312。前述组件的特征和功能将参考图3B至8详述如下。
图3B描述系统300的一个实施例，其中示例性节点102是一般的计算机系统301，包括其辅助或相关组件、特征和功能。计算机系统301的处理器组件304包括处理器314。计算机系统301的图形/声音组件312包括显示接口316、显示器318。图形/声音组件312还包括图形用户接口334和外围设备336，且可额外包括图形子系统。
计算机系统301的存储器组件306和输入/输出组件310结合以包括主存储器320、辅助存储器322(包括硬盘驱动器324、可移动式存储驱动器326和接口328)和可移动式存储单元330、332。
计算机系统301的通信组件308包括通信接口338和通信路径340。计算机系统301通过通信路径340连接至外部网络。许多实施例借助此示例性计算机系统来描述。在读过此描述后，本领域技术人员当知如何使用其它计算机系统和/或计算机架构实施本发明。
处理器314可代表多处理器，连接至通信总线302。显示接口316转发来自总线302的图像数据，以显示于显示单元318。此图形数据包括用于这里描述的屏幕显示器的图形数据。
主存储器320可为随机存取存储器(RAM)，亦可包括辅助存储器322。在所公开的实施例中，辅助存储器322可包括，例如，硬盘驱动器324和/或可移动式存储驱动器326，代表软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等。可移动式存储驱动器326以公知方式读取或写入可移动式存储单元330。可移动式存储单元330代表软盘、磁带、光盘等，由可移动式存储驱动器326读取和写入。将清楚的是，可移动式存储单元330包括其中存储有计算机软件和/或数据的计算机可使用存储介质。
在替代实施例中，辅助存储器322可包括允许计算机程序或其他指令载入计算机系统301的其他类似装置。此装置可包括，例如，可移动式存储单元332和接口328。在所公开的实施例中，例子还可包括程序盒式磁盘和盒式磁盘接口(如电子游戏装置中的)、可移动式存储器晶片(如EPROM或PROM)和其相关插槽，以及允许软件和数据从可移动式存储单元332传输至计算机系统301的其他可移动式存储单元332和接口328。
图形用户接口模块334，将用户输入从外围设备336传输至总线318。这些外围设备336可为鼠标、键盘、触控式监视器、麦克风、电子游戏控制器、输入笔、轻型笔或任何类型的外围单元。外围设备336可包括图形子系统或引擎。在此，图形子系统可以一个或多个处理器晶片实施。实际上，图形子系统亦可作为处理器314的一部分，如图3所示。图像数据从图形子系统输出到总线302。
计算机系统301亦可包括通信接口338。通信接口338允许软件和数据，通过通信路径340，在计算机系统301和外部装置间传输。可与所公开实施例一同使用的通信接口338的例子，包括标准或电缆调制解调器、DSL连接、网络接口(如以太卡)、通信端口、LAN连接和WAN连接等。通过通信接口338传输的计算机程序和数据，是电、电磁、光学或能够由通信接口338经由通信路径340接收的其它信号。需要知道的是，通信接口338为计算机系统301提供通过其可与诸如因特网的网络对接的装置。
所公开的实施例，可使用在处理器314上运行的计算机程序实施(即“软件”或“计算机控制逻辑”)。此软件可以最初作为“计算机程序产品”存储于可移动式存储装置330或硬盘驱动器324上。因此计算机程序产品，涉及提供软件给计算机系统301的装置。
计算机程序可存储于主存储器320和/或辅助存储器322中。计算机程序亦可通过通信接口338被接收。当执行此计算机程序时，能使计算机系统301，执行这里所述的公开的实施例的特征。更具体而言，当执行该计算机程序时，使处理器314执行所公开的实施例的特征。
在另一实施例中，主要通过使用诸如专用集成电路(ASIC)的硬件组件在固件和/或硬件中来实施所公开的实施例。技术人员当知，本发明亦可通过硬件状态机的实施来完成在此所描述的功能。
在图示的环境中，通过通信路径340，通信接口338提供到局域网络348的双向数据通信耦接。例如，若通信接口338是集成服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器，通信接口338提供到相应类型电话线的数据通信连接，其包括通信路径340的一部分。若通信接口338是局域网络(LAN)卡或连接至局域网络(LAN)348，则其可通过通信路径340提供到相容的LAN的数据连接。无线连接也可行。在任何这样的实施方式中，通信接口338发送并接收电、电磁或光学信号，其携带代表各种类型的信息的数字数据流。
通信路径340通常通过一个或多个网络与其他数据装置进行数据通信。例如，在所公开的实施例中，通信路径340可通过局域网络(LAN)348提供至主机350的连接，或至因特网服务供应商(ISP)346所操作的数据设备的连接。接著，ISP 346通过全球分组数据通信网络(一般称为“因特网”)344提供数据通信服务。
局域网络348和因特网344都使用负载数字数据流的电、电磁或光学信号。通过各种网络的信号，和通信路径340上并且通过通信接口338的信号，其从或向计算机301携带数字数据，是传输信息的载波的典型形式。
通过网络、通信路径340和通信接口338，计算机系统301可发送消息和接收数据与计算机程序。若所使用的网络为因特网，则服务器342可通过因特网344、ISP 346、局域网络348和通信路径340，传输对应用程序的请求码。此应用程序的例子为应用程序服务器和数据库服务器所运行的应用程序，如下详述。
图4到8描述系统300的另一组实施例，其中系统300是一节点，其包括电子游戏控制台或其他具有加强图像再现(rendering)功能的控制台，包括其辅助和相关组件、特征和功能。具体而言，在此的示例性节点102是电子游戏控制台，其包括：(i)图4的存储器组件306；(ii)图5的通信组件308；(iii)图6的输入/输出组件310；(iv)图7的处理器组件304；以及(v)图8的图形/声音组件312。
图4至8和以下讨论意在提供有关适当操作环境的简短、一般性的描述，所公开的实施例可实施于其中。需要注意的是，所公开的实施例可以利用硬件装置或程序模块中组织的计算机可执行指令来实施，其中模块包括执行任务并实施所需的数据类型的例程、程序、对象、组件和数据结构。
虽然系统300被描述为包括电子游戏控制台或其他具有加强图形再现功能的控制台的节点，但所公开的实施例可以任何其他的计算机系统配置实施，包括如手持装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费者电子用品、迷你计算机、大型计算机和其类似者。
所公开的实施例亦可用于分布式计算环境，其中任务由通过通信网络连接的远程处理装置执行，其中程序模块可位于本地和远程存储装置。
因此在一个或多个实施例中，系统300是节点102-108，其包括电子游戏控制台。例如，系统300可包括基于个人计算机(PC)的电子游戏，或特别合适的视频控制台。特别合适的视频控制台的例子，比如由SONY计算机娱乐有限公司制造的Playstation 2TM。另一个特别合适的视频控制台的例子是微软公司所制造的XboxTM。技术人员当知，前述的电子游戏控制台仅供举例说明，并非意在将本实施例限定于这些电子游戏控制台，本发明亦可以任何类型的电子游戏控制台实施。
参考图4，系统300的存储器组件306包括主存储器402和与总线302相连的辅助存储器404。主存储器402包括主要存储器404和只读存储器406。主要存储器404用于存储操作系统408、应用程序/模块组件410和数据组件412。辅助存储器404包括硬盘驱动器414和从硬盘驱动器414至系统总线302的接口416。
总线302可包括任何类型的计算机总线架构，其例子包括存储器总线或存储器控制器、外围总线和本地总线，其使用例如PCI、VESA、Microchannel(MCA)、ISA和EISA总线架构。存储器组件306包括只读存储器(ROM)406和主存储器(如随机存取存储器(RAM))402。ROM406存储基本输入/输出系统(BIOS)，其包括帮助系统300内各组件间数据传输的基本例程(例如在系统300的开机期间)。主存储器402可存储操作系统408、一个或多个应用程序/模块410和程序数据412。
在一个或多个实施例中，辅助存储器404的硬盘驱动器414也可存储操作系统408、应用程序和模块410，以及程序数据412(未图示)。硬盘驱动器414通过接口416，与总线302对接。
图5描述系统300的通信组件308。通信组件308包括串行接口502、调制解调器504、和网络接口或适配器506。图5还示出了广域网络(WAN)508、局域网络(LAN)510、和远程处理器512。所显示的网域连接仅供举例说明，且系统300的通信连接亦可以许多不同类型的通信连接替换。
系统300可以通过使用到一个或多个远程处理器，诸如远程处理器512的逻辑连接，在网络化环境中操作。远程处理器512可以是服务器、路由器、对等装置或其他通用的网络节点，且可包括一些或所有关于系统300描述的元件。逻辑连接包括图示的LAN 510连接和WAN 508连接。
当使用于LAN网络环境中时，系统300通过网络接口或适配器506与LAN 510连接。当使用于WAN网络环境时，系统300可包括调制解调器504或其他装置，用以建立WAN 508(如因特网)上的通信。调制解调器504可在系统300的内部或外部。调制解调器504通过串行接口502连接至总线302。在网络环境中，与远程处理器512关联的一个或多个存储器可存储与系统300相关的程序模块(或其部分)。
图6描述系统300的输入/输出组件310。输入/输出组件310包括软盘驱动器604、CD-ROM光盘驱动器608、键盘612、鼠标614、游戏控制器618、摄像机组件1044、1046、1048、1050、1052、1054(参照图10)、监视器620，以及前述的相应的接口602、606、610和616。需要注意的是，虽然在此未图示，但硬盘驱动器414和其与总线302的接口416(图4)可选择性地加入输入/输出组件310。
如图示，系统300包括用于从可移动盘读取或写入的软盘或其它磁盘驱动器604，或从其它光学介质读取或写入的CD-ROM或其它光盘驱动器608。软盘驱动器604和CD-ROM驱动器608分别由示例性的磁盘驱动器接口602和光盘驱动器接口606连接到系统总线302。在一实施例中，置放于各驱动器中的计算机可读取介质，提供数据和计算机可执行指令的非易失性存储，其包括具有可执行文件和连接库的程序码。需要注意的是，系统300可读取的其他介质还包括快闪记忆卡、数字光盘和磁带。
系统300的用户可通过键盘612和指示装置(如鼠标614)，将指令和信息输入系统。其他输入装置包括游戏控制器618和其组件(例如电子游戏控制器、游戏垫和一个或多个摄像机组件1044-1052，其特征和功能将随后参考图10描述)。额外的输入装置(未图示)可包括麦克风、圆盘式卫星电视天线和扫瞄仪。前述和其他输入装置可通过与系统总线302耦接的接口610和616，连接处理器组件304。示例性接口包括串行端口接口、并行端口接口、游戏端口接口和通用串行总线(USB)接口。
监视器620或其他类型的装置通过示例性接口616连接系统总线302，在此的接口可为显示控制器或视频适配器。在此未显示的其他类型的外围输出装置包括扬声器、打印机和传真机。
图7描述系统300的处理器组件304。处理器组件304包括主处理器702、图像处理器704和数字计算处理器706。主处理器702通过系统总线302与存储器组件306交互，以控制整个系统运行。图像处理器704根据主处理器702的控制产生数据，并通过系统总线302和接口616，将视频信号输出到输入/输出组件310的监视器620。数字计算处理器706执行浮点计算和类似运算，以处理几何图形和其他对应图形对象的数据。
图8描述系统300的图形/声音组件312。图形/声音组件312包括声音处理单元802、声音缓冲器804、图形接口808和图像处理器810。图像处理器810包括再现引擎812、存储器接口816、显示控制器814和图像存储器818。
图8还显示了监视器620，其与声音处理单元802和显示控制器814连接。如前述，到监视器620(是输入/输出组件310的子组件)的实际连接通过系统总线302，且例如，声音接口(未图示)用于声音处理单元802处理声音数据；例如，图形接口808用于图像处理器810、处理图像数据。
声音处理单元802根据通过系统总线302来自主处理器702的指令，产生音乐或其它声效。声音缓冲器804由声音处理单元802使用，以记录波型数据。声音处理单元802的输出可通过系统总线302，引导到输入/输出组件310的一输出装置，例如扬声器(未图示)或监视器620。
图形接口808是用于在主处理器702和图像处理器810间的系统总线302上进行转换(translation)的接口，或用于在数字计算处理器706和图像处理器810间的系统总线302上进行转换。
图像处理器810包括再现引擎812、存储器接口816、显示控制器814和图像存储器818。例如，显示控制器814可以是可编程CRT控制器。图像存储器818可以，例如，使用统一的存储器结构，其中文本再现区域和显示再现区域设置在统一区域内。再现引擎812执行操作，以便通过存储器接口816再现图像存储器818中的预定图像数据。这些操作联系于并且对应于通过系统总线302从处理器组件304的主处理器702提供的再现指令而执行。
在一实施例中，存储器接口816和再现引擎812通过第一总线相连，而存储器接口816和图像存储器818通过第二总线相连。前述的总线的位宽度随著图像再现技术的发展而增加，且作为一个例子，包括128位的位宽度用于再现引擎812的快速再现。在一实施例中，例如，再现引擎170能够分别实时再现符合如NTSC或PAL标准的320x240象素或640x480象素的图像数据。例如，再现速率可为每一秒时间的六十分之一内几十次(或每一秒时间的三十分之一内一次)。
V.客户端-服务器环境；因特网
在一实施例中，对前述节点102-108、处理器110和运行于处理器中的进程112、114，就它们在网络内关于信息检索的功能作描述。
具体而言，请求信息的节点称为“客户端”，而发送所请求信息的节点称为“服务器”。节点可具有作为客户端和服务器的双重角色。
运行在客户端的进程称为客户端应用程序，而运行在服务器端的进程称为服务器应用程序。信息交换，发生于提供信息或服务的服务器应用程序与接收所提供的信息和服务的客户端应用程序之间。
图9描述一示例性客户端-服务器环境900。客户端-服务器环境900包括前述通信网络120，其可为国内网或因特网。此环境亦可包括多个客户端904、906、908，和多个服务器910、912、914。这些客户端904-908和服务器910-914，是连接到通信网络120的节点，该节点由它们各自的信息检索功能限定。
客户端904包括客户端应用程序916，该客户端应用程序是与客户端904相关的信息请求或接收应用程序。客户端应用程序916可直接在客户端904上运行，或可以从客户端904远程访问。
服务器910包括服务器应用程序918，他是与服务器910相关联的信息检索应用程序。服务器应用程序918可直接在服务器910上运行，或可以从服务器910远程访问。
在一示例性操作中，客户端应用程序916在客户端904执行。作为回应，客户端904通过网络120发布对信息的请求。此请求由服务器910接收，该服务器执行服务器应用程序918。然后，所请求的信息和/或服务通过网络120传回客户端904。
如上述，网络120可以是任何类型的网络，不管专用或公用。在一个或多个实施例中，环境300(包括网络120)涉及因特网和全球网络系统(Web)。在这些实施例中，客户端和服务器以因特网和Web可接受的格式和介质传输信息。
因特网指相互连接的计算机网络的全球系统，其使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)协议组。TCP/IP一般指包括以下协议的网络协议族：(i)IP，网络层协议，其中唯一的IP地址标识每一网络和其每一主机；(ii)TCP，面向连接的协议，其中连接是通过在传输任何数据之前握手而建立的；以及(iii)特定应用程序层协议，包括telnet和文件传输协议(FTP)。
最广泛使用的因特网部分是电子邮件(e-mail)和Web。Web是位于世界各地的计算机的网络。这些国际计算机网络可包括用户用以定位资源的客户端和服务器。
在一实施例中，Web中的所有的客户端304-308和服务器310-314可相互通信，且通常使用称为超文字传输协议(HTTP)的通信标准。HTTP是一个应用程序协议，即一组规则，用于交换在TCP/IP上运行的Web上的文件。
Web上的信息存储于称作Web网页的文件中，网页是存储于包括Web的服务器310-314上的文件。客户端304-308从服务器310-314(特别是运行于服务器310-314上的服务器应用程序318)请求网页。更具体而言，运行在客户端304-308上的客户端应用程序316，从运行在服务器310-314上的服务器应用程序318请求Web网页。
在本实施例中，客户端应用程序316通常称为Web浏览器。可用于所公开的实施例的已知浏览器316的例子包括Spry的Mosaic、微软的因特网Explorer和Netscape的Navigator。浏览器316能够理解用以设计Web网页的各种程序语言，以及用以传输Web网页的协议。
Web浏览器316具有许多不同等级的复杂度和功能。每一满屏的信息包括诸如高亮的文字、图形、菜单项之类的项目，通过这些用户可以超链接(或“链接”)以检索进一步的信息，无论该信息来自客户端304-308本身(本地文件)，或来自位于Web上的服务器310-314。表2包括技术人员皆知的通用因特网术语。
在Web浏览器316中显示检索到的信息内容的方法，主要根据格式化和显示语言。可用于所公开的实施例的格式化和显示语言的例子，包括超文本标记语言(HTML)、可扩展标记语言(XML)、可扩展超文本标记语言(XHTML)和层叠样式表(CSS)。
HTML用以建立包括标记签(markup tag)的文本文件，该标记签告知浏览器如何显示此网页。HTML文件必须具有“htm”或“html”的文件扩展，且可使用简单文本编辑器建立。XML是标记语言，允许用户定义自己的标记签。XML中的标记签不是象HTML一样预定的。XML使用文件类型定义(DTD)或XML模式来描述数据。HTML设计用于显示数据，著重于数据如何呈现和表示，而XML设计用于描述数据，著重于数据本身，提供结构化、存储和发送数据的功能。XML是标准一般标记语言(Standard Generalized Markup Language，SGML)的简化版，特别设计用于Web文件。SGML是用于文件元素的组织和标记的复杂系统。SGML指出标记元素的规则而非指出特定格式。XHTML与称为HTML 4.01的HTML版本是相同的。HTML定义为XML应用程序，且适用严谨定义的HTML版本。CSS用以设计样式表，样式表定义如何将文件显示在浏览器中。CSS表可附加到HTML文件本身；CSS支持的层叠特征，允许单一文件使用两个或更多样式表，该多个样式表依照特定优先顺序应用。
格式化从服务器310-314检索到的信息和通过网络120传输该检索到的信息的方式，由协议决定。许多因特网上的协议可用以实施于所公开的实施例，包括前述的HTTP、FTP、telnet和例如因特网延迟聊天(IRC)。
Web使用的主要协议(或用于在客户端和服务器间导航和交换文件的一组规则)是HTTP，设计用于交换在TCP/IP之上运行的文件。HTTP不仅定义如何格式化和传输消息，还定义Web服务器应用程序318和浏览器316应采取什么动作来回应各种指令。
使用客户端浏览器316下载位于服务器应用程序318的Web网页的动作，亦可称为导航Web、浏览Web或链接到Web上的Web站点。每一Web网页具有一Web地址，称为通用资源定位符(URL)。因此，通过链接到Web网页的URL和在浏览器316中显示它来定位Web网页。用户可通过选择或点击与URLs相关联的选项、高亮文字或图形，来链接至Web网页。当用户在他/她的浏览器中输入一个URL，或者试图链接到一个站点，导致一个HTTP命令发送到合适的Web服务器，指导它取出并且发送所请求的Web网页。
VI.示例性实施例
在说明书的以下部分，将前面部分所述的技术应用到特定类型的环境。所描述的实施例关系到产生、浏览、处理、存储、检索、分析和最优化虚拟环境的信息输入或来自虚拟环境的信息输出。具体而言，这些实施例系关系到，产生、浏览、处理、存储、检索、分析和最优化虚拟环境中的图像快照和视频的形式的信息，所描述的实施例不只限于提取图像快照和视频，而是可以用于对虚拟环境的任何数据输入或来自虚拟环境的任何数据输出。
所述特定类型的虚拟环境，并非限定于所述的实施例，而适用于任何虚拟环境类型，包括，例如：(i)虚拟真实系统；(ii)加强真实系统；(iii)电子游戏系统和(iv)虚拟电影，其包括(v)根据真实世界输入/输出和人工智慧(AI)或其衍生物的加强的系统。例如，为了从不同视界图提取虚拟视频以作诊断测试，并且将输出提供给激光设备用以手术，可以使用所公开的实施例来提取、处理和存储从个体内部获得的视频片断的延迟或即时的输入和输出。
其他实施例包括(i)数字电影制作；(ii)战争游戏的军事设备和人事准备模拟；(iii)飞行员的飞行模拟训练；(iv)生物、化学和分子分析的模型模拟；(v)关于建筑师、建筑商和政府注册机构的建筑设施的图形再现的模拟；以及(vi)可以设想的任何其他模拟。
图10是有关加州圣地牙哥的GamecasterTM所采用的电子游戏竞赛的专业摄影的实施例。图10的环境1000包括两个主组件，即GamecasterTM的Gamecaster CybercamTM设备1002与电子游戏竞技场1004。
首先描述竞技场1004，两电子游戏玩家1010、1012一起开始即时或延迟时间的电子游戏，其分别使用控制台1006、1008提交其电玩输入指令，并从电子游戏内的一个视界(perspective)图监视他们的活动。如前述，在此所使用的控制台1006、1008可指已知技术中或任何类型的计算机产生的虚拟环境和其类似者所使用的控制台术语，亦可从控制台1006、1008远程处理和/或存储。竞技场1004包括一圆形的游戏场地1028，电子游戏的爱好者和狂热者坐在坐席区域1030、1032观看两玩家1010、1012的真身操作，并可通过其头顶上的大型显示屏(未图示)观看比赛。
控制台1006、1008(i)允许电子游戏玩家1010、1012使用已知的方法输入其指令，例如通过电玩控制器、光学装置和类似装置；以及(ii)允许电子游戏玩家1010、1012使用任何已知的装置观看其比赛中的动作，例如二维或三维的平面显示器、三维的全息照相图像和类似者，以电子游戏中一个或多个视界的方式观看。需要注意，与控制台1006、1008相关的功能亦可由远程处理硬件、软件、固件和其类似者远程执行。
在一实施例中，电子游戏由一个或多个控制台1006、1008处理器执行。在此，例如，电子游戏玩家1010、1012所选的电子游戏内电子游戏玩家的视图，通过视频连接1039、1040，从视频控制台1006、1008的处理器传输至视频控制台1006、1008的监视器。在另一实施例中，电子游戏由一个或多个远离电子游戏控制台1006、1008的处理器执行。在此，例如，电子游戏玩家1010、1012所选的电子游戏内电子游戏玩家的视图通过视频连接1039、1040，由这样的远程处理器传输至视频控制台1006、1008的监视器。在一个或多个所述的实施例中，所描述的连接指通过有线、无线或其组合方式的数据连接。
前述电子游戏玩家1010、1012所选的视界，还通过数据线1035、1036，从电子游戏控制台显示器传输至以太网数据集线器1041，以分布在数据线1042上。在一实施例中，集线器1041通过提供到运行电子游戏的一个或多个处理器的一个或多个数据连接，来提供对电子游戏的数据存取。因此数据线1042可通过集线器1041提供对正运行的电子游戏的数据存取。
在一个或多个实施例中，每一视频控制台1006、1008包括一节点102-108(图1)，其具有属于该节点或可由该节点从远程访问的进程112、114，该进程在属于节点或可由节点从远程访问的一个或多个处理器110中执行，用于执行电子游戏、接收电子游戏玩家1010、1012的输入和传送执行中的电子游戏中所输出的视频图像的功能。在电子游戏远离视频控制台1006、1008执行的一个实施例中，该电子游戏在另一节点102-108上运行，该电子游戏以在属于该节点或可由该节点从远程访问的一个或多个处理器110上执行的、属于该节点或可由该节点从远程访问的进程112、114的形式执行。因此前述的输入、输出和处理相关组件，可具有这里参考节点102-108描述的任何其他结构和功能(包括其处理器110和其各自的进程112、114)。
另外，在一个或多个实施例中，数据连接1035、1036、1037、1038、1042和其相关处理单元，包括集线器1041和电信处理系统(包括在视频控制台1006、1008上或远离它们执行的指导式硬件、软件和/或固件)，包括通信网络120。因此前述通信相关组件可具有这里参考通信网络120所描述的任何替代结构和功能。例如，电子游戏玩家1010、1012和其各自的视频控制台1006、1008可以彼此远离，并且分别远离执行电子游戏的第三节点，其输入和输出分别通过在包括通信网络120的数据网络(例如，因特网)上的数据连接提交和接收。
例如，(i)电子游戏可以在视频控制台1006、1008上或远离控制台执行，例如通过因特网或通过通信网络120的其他数据连接；(ii)电子游戏玩家1010、1012分别在控制台1006、1008上监视的电子游戏的视图视界可以从在视频控制台1006、1008上执行的本地电子游戏输出，或者从前述的远程执行的电子游戏输出；以及(iii)电子游戏玩家1010、1012分别对控制台1006、1008的电子游戏指令输入，可输入到在视频控制台1006、1008上执行的本地电子游戏，或者输入到前述的远程执行的电子游戏。
如前述，环境1000的第二主要组件是Gamecaster Cybercam设备1002。虽然Gamecaster CybercamTM设备1002可为任何已知设备，但如图示，Gamecaster CybercamTM设备1002是运送(truck)设备。
Gamecaster CybercamTM设备1002包括一个或多个摄影者1016、1018、1020、1022、1024、1026，它们各自可访问摄像机组件1044、1046、1048、1050、1052、1054。
摄像机组件1044-1054分别允许摄影者1016-1026根据摄影者1016-1026的希望和摄像机组件1044-1054的操作参数(其特征和功能将在以下作详细描述)，观看正在进行的电子游戏。
每一摄影者1016-1026可预先设置或即时设置其各自的摄像机组件1044-1054，从电子游戏内显示一个或多个视界视图。这些视界视图可根据该电子游戏处理系统的工作功能设置，例如，根据通过接口616(图6所示)从摄像机组件1044-1054发送到电子游戏的指导性命令，设置为在主处理器702(如图7所示的处理器组件304)中执行的电子游戏的观众模式，主处理器可能与图像处理器810(如图8所示的图形/声音组件312)相组合。
此外，在另一实施例中，摄像机组件1044-1054的视界视图亦可根据传送到电子游戏处理器702(如图7所示的处理器组件304)的程序和/或可执行程序码来设置，例如通过小程序，导致依照摄影者1016-1026的希望和摄像机组件1044-1054的操作参数的视图，电子游戏处理器702可能组合图像处理器810(图8的图形/声音组件312)。
如借助示例性摄像机组件1044所示，数据和指令可通过连接数据线1042的数据线1058，从执行电子游戏的处理器传出或接收。因此(i)摄像机组件1044-1054由摄影者1016-1026操作，传送指令至执行电子游戏的处理器，以改变摄影者1016-1026在摄像机组件1044-1054上所监视的视图；以及(ii)根据从执行电子游戏的处理器通过数据线1042、1058传回的指令，摄像机组件1044-1054的监视器组件向摄影者1016-1026显示所希望的修改过的视图。
重新参考Gamecaster CybercamTM设备1002，在一个或多个实施例中，摄像机组件的任何显示视图，可通过数据线1056传输给视频控制台1060、1062、1064、1066。一个或多个指导者1014可分别访问和控制视频控制台1060-1066的操作。
视频控制台1060-1066分别包括与其各自处理单元相关的显示器，例如与视频控制台1060的处理器1070相关联的显示器1068。但是，另外，视频控制台1060-1066的处理功能可位于远程，并可通过视频控制台1060-1066从远程访问。
视频控制台1060-1066使指导者1014能监视从摄像机组件1044-1054接收的电子游戏内任何视界的视图。如前述，摄影者1016-1026操作的来自摄像机组件1044-1054的数据，可通过数据线1056传输给指导者的视频控制台1060-1066。
在一个或多个实施例中，示例性视频控制台1060亦可使指导者1014远程监视电子游戏内的一个或多个唯一视图。前述可以被动执行，例如不论是延迟时间或是即时，视频控制台1060会设置有电子游戏内的一个或多个视界视图。例如，来自正在执行中的电子游戏的数据和相关指令，由连接到视频控制台1060的数据线1074从数据线1042接收。
除了被动地观看电子游戏，指导者1014还可以(i)采用其自己的摄像机组件(未图示)、(ii)可操作一现场广播开关，在摄像机组件1044-1054所提供的不同视图内作切换。在此，指导者的装置被预先设置或即时设置，以显示电子游戏内的一个或多个视界视图。该视界视图可根据电子游戏的工作功能作设置，例如根据摄像机组件传送给电子游戏的指导性指令，设置电子游戏的观众模式。或者摄像机组件的各视界视图，也可以根据例如通过小程序传送给电子游戏的程序和/或可执行代码作设置，导致依照操作摄像机组件的指导者所希望的参数的视图。在此，所述数据和其相关的指令传送至数据线1042，并各自通过连接至视频控制台1060的数据线1072、1074，从数据线1042接收。前述适用于例如视频控制台是摄像机组件的情形。与真实世界的体育比赛不同的是，执行的电子游戏内的电子游戏玩家1010、1012的行为可被录影供重播之用。这允许指导者1014执行预录的电子游戏，并在摄像机组件1044-1052的拍摄镜头间作切换。因此虽然在现实世界中不可能，但所公开的实施例允许指导者1014反复重播预录的电子游戏，在每一重播中建构独特的拍摄镜头。
在一个或多个实施例中，指导者1014所采用的一个或多个视频控制台1060用以传输其驻留的(或远程存取的)的视频图像给一远程显示器。例如，该远程显示器可为位于竞技场1004中央上方的一大型视频显示设备，显示给坐在区域1030、1032的爱好者和狂热者。在此，显示于视频控制台1060的显示器1068的图像，作为数据通过数据线1072、1042传输给集线器1041，其中数据信号传输至该视频显示设备。作为另一个例子，该图像数据作为馈送或显示在，例如，网络电视、电缆电视或因特网站点上的视频广播来传输。
在一个或多个实施例中，指导者1014所使用的一个或多个视频控制台1060具有处理器，该处理器位于视频控制台1060内，或可由视频控制台1060远程访问，以允许指导者1014在视频控制台1060的监视器1068所示的电子游戏的各视界的视图间作切换。具体而言，电子游戏视频控制台1060可用以在摄像机组件1044-1054所接收的任何视频、指导者在本身的视频控制台1060-1066所浏览到的视频，以及电子游戏玩家1010、1012所观看到的视频间作切换。
在一个或多个实施例中，每一摄像机组件1044-1054和视频控制台1060-1066包括一节点102-108，其具有属于该节点或可由该节点从远程访问的进程112、114，该进程在属于该节点或可由节点从远程访问的一个或多个处理器110中执行，具有发送和接收与电子游戏内的视图相关的指令的功能。因此前述摄像机组件1044-1054和视频控制台1060-1066可以具有这里参照节点102-108、它们的处理器110、和它们的进程112、114描述的任何替代结构和功能。
另外，在一个或多个实施例中，数据连接1056、1058、1072、1074和包括电信处理系统(包括在摄像机组件1044-1054和视频控制台1060-1066上或远离它们执行的指导性硬件、软件和/或固件)的相关的处理单元，包括通信网络120。因此前述的通信相关组件可具有这里参照通信网络120描述的任何替代结构和功能。例如，以下的任何一方(i)电子游戏玩家1010、1012和其各自的控制台1006、1008；(ii)现正执行电子游戏的额外节点(若有的话)；(iii)摄影者1016-1026中的任一个和/或摄像机组件1044-1055中任何一个的位置；以及(iv)任一指导者1014和/或任一视频控制台1060-1066的位置，可以各自彼此远离，并且能够在包括通信网络120的数据网络(例如因特网)上的数据连接上彼此交换数据。
图11A和11B各自描述所公开的实施例中所描述的示例性摄像机组件1044-1054的模型1100的视界视图。在一个或多个实施例中，模型1100代表在通信网络120中运行的节点102-108。
参考图11A，显示示例性摄像机组件1044-1054的示例性模型1100的前视图。图11A包括底部组件1108、连接器组件1112、旋转装置1110、选择性锁住装置1106、显示组件1102、显示屏1103和遮光板1104。
图11B显示此模型1100的后视图，示出了前述的底部组件1108、旋转装置1110、显示组件1102和遮光板1104。图11B还示出了绿色指示灯1114、红色指示灯1116和安装臂1118。
在一个或多个实施例中，遮光板1104防止模型1100上方的光线反射到屏幕1103，包括任何其它类型的强光保护。且在一个或多个实施例中，模型1100设计为安装于一个或多个三脚架上。在此，底部1108安装在任何已知或特殊设计的三脚架的顶上。
在一实施例中，旋转装置1110仅允许显示组件1102(包括屏幕1103和遮光板1104)从底部组件1108向上或向下旋转倾斜，分别允许基于摄像机组件1044-1054向上或向下的倾斜来观看图像视界。在此，模型1100固定于三脚架上，且三脚架各臂的动作(参考图12B和12C)允许模型1100以平行于地面的方向向左或向右旋转，且以垂直于地面的方向向左或向右旋转，允许分别根据摄像机组件1044-1054的旋转观看图像视界。
在另一实施例中，旋转装置1110允许以下任一：(i)显示组件1102(包括屏幕1103和遮光板1104)从底部组件1108向上或向下旋转倾斜，分别允许基于摄像机组件1044-1054向上或向下的倾斜来观看图像视界；以及(ii)显示组件1102(包括屏幕1103和遮光板1104)从底部组件1108向左和向右的平行旋转，分别允许基于摄像机组件1044-1054的向左和向右旋转来观看图像视界。
在所公开的实施例中，连接器组件1112包括任何类型的连接器连接模型1100，如通信网络120中的一个节点到另一节点。在一个或多个实施例中，第一节点的连接器组件1112，如模型1100(摄像机组件1044-1054的)允许其通过例如到接口616(如图6所示)的连接连接至系统300的输入/输出组件310。连接器组件1112的例子可包括，例如，Playstation 2TM电子游戏的专用9脚串行接口连接器、为XboxTM电子游戏修改的USB连接器、编程以连接任何个人计算机电子游戏的USB连接器，以及任何其他类型的连接器。举另一例而言，连接器组件1112可以是用于通信网络120(如LAN 510和WAN 508)上的通信的通信接口的连接器。
图12A和12B示出了所公开的实施例中的示例性摄像机组件1044-1054的另一模型1200的视界视图。在一个或多个实施例中，模型1100代表在通信网络120中工作的节点102-108。示例性摄像机组件1044-1054的该模型的前视图，包括底部组件1108、旋转装置1110、显示组件1102、显示屏1103、遮光板1104、选择性锁住装置1106、安装臂1118和指示灯1114、1116。
图12C示出了示例性三脚架的一个视界视图，该三角架的摇摄倾斜头上安装了示例性摄像机组件1044-1054(参考图13A和13B)。如图所示，模型1300的底部组件1108安装在示例性三脚架的摇摄倾斜头上。该示例性三脚架包括多个脚架1210、左臂1206、右臂1208、左拇指启动器1204和右拇指启动器1202。在一示例性实施例中，摇摄倾斜头中的液体使得摄像机组件的运动(包括与运动相关的信号)较不会抖动，且更为真实。
分别可延伸的左臂1206和右臂1208可以在上/下的方向倾斜，以将摄像机视图向上或向下倾斜。分别可延伸的左臂1206和右臂1208亦可以平行于地面的方向旋转，以向右或向左旋转摄像机的视图。参考图14A，在适用于个人计算机的示例性电子游戏系统300中，其鼠标向上或向下的移动(1408)模拟向上/下倾斜视图的动作，而鼠标向左或向右的移动(1406)模拟向左/右旋转视图。因此在这些所公开的实施例中，前述向上和向下倾斜摄像机组件1044-1054以及向左和向右旋转的动作，映射到模拟基于个人计算机的电子游戏系统的鼠标运动的相应鼠标指令。需要知道的是，所述装置响应于输入信号向左和向右的旋转还可以导致水平面的滚动(称为“滚动”或“翻滚”)。
图12C还描述了该装置上的用户输入的位置特征。如图所示，摄影者的右手1214握住右臂1208，摄影者的左手1216握住左臂1206。右臂1208和左臂1206的运动允许前述摄像机的倾斜和旋转，允许对基于摄像机组件的向上、向下倾斜的图像视界的观看，和基于摄像机组件的向左、向右旋转的图像视界的观看。
摄影者的左拇指的位置，可启动左拇指启动器1204。参考图14B，在一实施例中，左拇指启动器1204(i)允许视图模拟或模仿摄像机向左1414或向右1416的平移(translation)；以及(ii)允许视图模拟或模仿摄像机向前1410或向后1412的平移。这些动作称为摄像机的追踪、运送、移动(dollie)动作或已知所谓的飞行摄像机。如图14B所示，在适用于个人计算机的示例性电子游戏系统300中，键盘可用于实现这些动作，包括但是不限于，“A”1414导致左追踪、“D”1416导致右追踪、“W”1410导致向前追踪和“S”1412导致向后追踪。基于电子游戏控制器的手柄相应的向左、向右、向前和向后的移动，电子游戏控制器可以导致对电子游戏控制台或个人计算机的相同的输出。因此，在这些所公开的实施例中，前述左拇指启动器1204的启动可分别映射到示例性电子游戏控制器(或其他类型的控制器)的向左、向右、向前和向后的动作，以实施前述的追踪控制。
在示例性实施例中，摄影者的右拇指位于可启动右拇指启动器1202的位置。参考图14C，在一实施例中，右拇指启动器1202(i)允许视图模拟或模仿摄像机的向上1424或向下1422升降；以及(ii)允许视图模拟或模仿摄像机推近1418和拉远1420的变焦。如图14C所示，在适用于个人计算机的电子游戏系统300中，键盘可用以实现这些动作，“C”1422导致下降操作、“”(空格键)1424导致上升操作、“E”1418导致推近变焦操作和“R”1420导致拉远变焦操作。基于电子游戏控制器手柄的向左、向右、向前和向后的移动，电子游戏控制器可导致与个人计算机相同的输出。因此在所公开的实施例中，前述的右拇指启动器1202的启动可分别映射为示例性电子游戏控制器(其他类型的控制器)的前述向左、向右、向前和向后的动作，以实施前述升降和变焦控制。
图13A和13B分别描述所公开的实施例中的示例性摄像机组件1044-1054的前述第三模型1300的视界视图，该摄像机组件可安装在示例性三脚架的摇摄倾斜头上，如图12C所示。模型1300是较薄并且可以象手提计算机般折叠的设计。如图所示，模型1300包括底部组件1108、连接器组件1112、旋转装置1110、显示组件1102和显示屏1103。
图15描述所公开的实施例中提供的示例性摄像机组件1044-1054的示例性控制装置的一般性功能方框图。图15描述了运动感测器1502、控制信号产生器1504、用户输入装置1506，该用户输入装置1506包括摄像机控制1518，和控制信号产生器1504所产生的控制信号1508。运动感测器1502包括垂直角速率感测器1510和平行角速率感测器1512。控制信号产生器1504包括处理器(如微控制器)和接口1516。用户输入装置1506的摄像机控制1518包括左拇指控制器1520和右拇指控制器1522。
垂直角速率感测器1510，通过测量摄像机组件在向上和向下倾斜旋转中的运动速率，感测前述向上和向下的倾斜旋转。水平角速率感测器1512通过测量摄像机组件在向左和向右的旋转中的运动速率，感测前述与地面平行的向左和向右旋转。在一示例性实施例中，使用相应的垂直和水平回转器作为前述的垂直1510和平行1512角速率感测器。也可以使用适用于相同目的的任何其它类型的动作感测器，包括加速度感测器，其测量前述向上/下倾斜和向左/右旋转动作的相应加速度，而非相应角速率。对应于摄像机组件的垂直角速率和水平角速率的相应信号，被传送到处理器1514。
左拇指控制器1520，根据左拇指启动器1204的前述运动，产生控制信号。同样地，右拇指控制器1522，根据前述右拇指启动器1202的前述运动，产生控制信号。相应的左和右拇指控制信号被传送到处理器1514。
处理器1514产生一个或多个控制信号1508，以通过适当的接口1516传输给示例性系统300，系统300可以是，例如专用电子游戏控制台或个人计算机。
图16描述图15所示的示例性控制装置的详细功能方框图。图16显示其包括处理器(诸如微控制器)1602、水平回转器1604、垂直回转器1606、加速度计1608、外部左拇指控制模块1610、外部右拇指控制模块1612、接口1614(是图6所显示的接口616的类型)、双色发光二级管(LED)显示器1616、校准按钮1618、电源电路1620、LCD显示模块1622和LCD信号调整模块1624。图16还包括电子游戏控制器模块1628，其连接到示例性外部拇指控制模块1626的示例性USB迷你型连接器1630，该外部拇指控制模块1626可以是外部左拇指控制模块1610或外部右拇指控制模块1612。
所述控制装置可以使用用来测量任何所需的参数的一个或多个感测器。例如，如图所示，加速度计1608和回转器1606两者皆用以测量向上/下倾斜的动作，尤其是摄像机组件相应的加速度和移动速率，而在此实施例中，使用单一水平回转器1604以测量向左/右旋转的动作，尤其是摄像机组件移动的速率。然而，技术人员皆知，可以使用任何感测器的组合来测量任何方向类型的相对位移。这些感测器的输出以电压测量，例如介于0到5伏特之间。处理器1602被编程以读取该电压，并将模拟信号转换为数字信号，以便通过接口1614(或其他相关接口616)传输到系统300的输入/输出组件310。
在一实施例中，电子游戏控制器模块1628包括两分压器，该分压器为可变电阻器，其一用以测量前/后方向上的动作，而另一则用以测量左/右方向上的动作。在每种情况下，该电阻根据电子游戏控制器手柄的相对移动而改变。测量每一分压器的输出，例如介于0到5伏特之间。处理器1602被编程以读取该电压，并将模拟信号转换为数字信号，以便由接口1614(或其他相关接口616)传输到系统300的输入/输出组件310。
如上述，接口1614的类型依照系统300而定。例如，若系统300是Playstation 2TM电子游戏，则接口1614可为专用9-脚的串行接口连接器。若系统300是XboxTM电子游戏，接口1614可为USB连接器，修改供XboxTM电子游戏使用。若系统300是执行个人计算机电子游戏的个人计算机，则接口1614可为USB连接器，该USB连接器编程以将处理器1602与任何个人计算机的电子游戏装置连接。技术人员当知，前述的接口仅供举例说明之用，本实施例并不限定于这些接口，而是可以包括任何类型的接口。
因为回转器和其他组件可能会对周围的温度和其他外界因素过于敏感，因此这样的装置发送给处理器1602的数值，以及处理器1602所测量的数值可能会不准确。因此当通过用户校准按钮1618启动时，将处理器1602的输入值设置为空值或零。通过扩展使用，该功能增加了图16的控制装置的准确性。
处理器1602编程以将组件1604、1606、1608、1610和1612所产生的控制信号映射为系统300所期待的输入，并以有效方式实现该映射。例如，在一实施例中，模拟输入端口都连续读取16次，每次读取与下一次间隔10毫秒。对16次读取的结果求平均，以便产生处理器1602的更准确的输出。
所述映射可基于系统300所期待的参数来执行。例如，在处理器1602的一实施例中，由装置1604-1608的输入模拟信号所产生的输出数字信号会发送到系统300，该发送与由装置1610-1612的输入模拟信号所产生的输出数字信号的发送之间相隔预定的时间。然而在另一实施例中，所有装置1604-1612的输入模拟信号所产生的输出数字信号，在相同或大约相同的时间段发送到系统300。
另外，从处理器1602到接口1614、或从接口1614到系统300的输出传输之间的延迟时间可根据系统300的需求设置。例如，(i)在系统300是XboxTM电子游戏的实施例中，此延迟可设置为10毫秒；(ii)在系统300是执行适用于个人计算机的电子游戏的个人计算机的实施例中，此延迟可设置为4毫秒。
双色LED 1616提供一个或多个单一或多色显示给用户。例如，红色LED可表示电池(如果有电池的话)的电源不足，或者此装置已开机但尚未连接系统300。在另一例子中，绿色LED可代表有足够的电池电源(如果有电池的话)，或者此装置已开机且已连接到系统300。
在一示例性实施例中，处理器1602运行固件。例如，开发者以C编程语言开发有关处理器1602的功能的代码。编译器用以将源代码链接转换为二进制目标码、将目标码模块链接在一起和产生机器语言汇编指令。该汇编指令通过合适的端口(如并行端口、打印机端口、USB端口)加载到处理器1602，该加载使用例如装置程序编制器(如BP微系统公司所提供的模块BP 1200)或如电路调试器。
在不同的示例性环境中，可以使用各种不同的装置组件来执行前述功能。例如，在一示例性实施例中，(i)微控制器(处理器)1602是微片科技公司所制造的模型Microchip PIC16F877A；(ii)加速度计1608是Parallax公司所开发的模型Memsic 2125EB；(iii)回转器1604、1608是模拟装置公司所制造的模型ADXRS150EB；(iv)电子游戏控制器模块1628是CTS公司所制造的模型CTS253B103B60NA，和USB迷你型连接器1630是Delphi连接系统公司所制造的模型15430384-100；(v)LCD显示模块1622包括AND电子公司所制造的模型AND-TFT-64PA和PC-TFT-64PA；(vi)双色LED1616是Diodes公司所制造的模型ZMM5231B-7；以及(vii)校准按钮1618是E-Switch公司所制造的模型MTH2UOANAGX。
图17显示关于所公开的实施例中的示例性摄像机组件的示例性控制装置的方法的流程图。
首先，硬件被初始化(步骤1702)，其可以包括为处理器1602上运行的固件设置合适的配置，包括配置模拟数字转换、初始设置LED 1616的颜色为红色、配置输入和输出端口，以及通过关闭不需要的模块和开启需要的模块来配置处理器模块。
接著，接口装置(如USB1614)被初始化和配置为与外部系统300对接(步骤1704)，其包括建立和准备必要的USB分组和相关的协议。
输入电压最初被自动地设为空值或零，以校准处理器1602，其与校准按钮1618所提供的校准有相同功效(步骤1706)。
在一个或多个实施例中，摄像机组件可由内部可充式电池供电，或者通过与外部插座的连接以交流电(AC)供电。若此装置以电池供电，则可检测电池以确定电力是否在预定值以下，如10V(步骤1710)，并且将LED1616设置为红色以表示电力不足(步骤1712)。
处理器1602可选择性地读取来自回转器和加速计组件1604-1608的控制信号输入(步骤1714)，并输出相应的输出信号至接口1614。然而若按下校准按钮1618(步骤1716)，则输出至接口1614的输出数据必须被清除。
处理器1602可选择性地从鼠标控制器或其他控制器读取控制信号输入(步骤1720)，并输出相应的输出信号至接口1614。然而若按下校准按钮1618，则输出至接口1614的数据必须被清除(未图示)。
处理器1602还可选择性地从拇指控制模块1610、1612读取控制信号输入(步骤1724)，并输出相应的输出信号至接口1614。然而若按下校准按钮1618(步骤1726)，则输出至接口1614的数据必须被清除(步骤1728)。
处理器1602亦可选择性地从未图示的键盘或其他控制器读取控制信号输入(步骤1730)，并输出相应的输出信号至接口1614。然而若按下校准按钮1618，则输出到接口1614的数据必须被清除(未图示)。
根据系统300所需的输入参数，可能会需要一延迟时间，例如2毫秒，将各输出彼此分离(步骤1722、1732)。通过将控制转回到步骤1708重复该输入过程。
图18描述所公开的实施例中提供的示例性摄像机组件的示例性控制装置的第一部分的详细示意图。图19描述所公开的实施例中提供的示例性摄像机组件的示例性控制装置的第二部分的详细示意图。其上各组件的标示如上所述。
VII.结论
虽然上面已经描述了本发明的不同实施例，但需要理解这些实施例只是作为例子，而不是限制。因此本发明的精神和范围不受任何上述的示例性实施例限制，而是由权利要求和其等价物来定义。

Claims (27)

1.一种系统，包括：
至少一个处理器，执行虚拟视频应用程序，并且响应于从至少一个用户参与者接收的输入来产生虚拟视频环境；以及
多个虚拟摄像机组件，用于对捕获所述虚拟视频环境中的多个视图起反应。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述虚拟摄像机组件包括：
摄像机控制输入装置，其被配置用以提供摄像机控制输入装置信号；
运动感测器，其被配置用于根据该摄像机控制输入装置的运动提供运动信号；以及
控制器，其被配置用于根据该摄像机控制输入装置信号和该运动信号，产生控制信号。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述软件应用程序被配置用于产生虚拟摄像机输出信号，该虚拟摄像机输出信号表示所述视图并且至少部分基于所述控制信号。
4.如权利要求3所述的系统，其中该运动感测器包括下列中的任何一个：
水平感测器，其被配置用以根据该运动感测器的水平运动，提供水平运动信号；以及
垂直感测器，其被配置用以根据该运动感测器的垂直运动，提供垂直运动信号。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述虚拟视频应用程序是以下任何一个：
电子游戏软件应用程序；
数字制作影片应用程序；
三维动画应用程序；
计算机辅助设计(CAD)或计算机辅助制造(CAM)应用程序；
全息照相应用程序；
医学分析或手术分析应用程序；
军事装备和人事准备作战游戏应用程序的模拟；
飞行模拟训练应用程序；
生物分析应用程序的模型化模拟；
化学分析应用程序的模型化模拟；
分子分析应用程序的模型化模拟；以及
有关建筑设施应用程序的图形再现的模拟。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述虚拟摄像机输出信号的格式是依照计算机键盘输出、计算机鼠标输出和电子游戏控制器输出中的任何一种。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述控制器包括：
处理器，其被编程以将摄像机控制输入装置信号和运动信号转换为摄像机控制信号；以及
接口，其被配置用于通过模拟计算机键盘信号、计算机鼠标信号和电子游戏控制器信号中任何一个所产生的信号，根据所述控制信号产生虚拟摄像机输出信号。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述用户输入装置包括至少一个开关。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述摄像机控制输入装置包括至少一个手指操作的控制装置。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述至少一个手指操作的装置包括多个拇指控制器。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述摄像机控制信号包括以下多个摄像机指令中的至少一个：
升降指令；
运送指令；
变焦指令；
滚动指令；
摇摄指令；以及
倾斜指令。
12.如权利要求1所述的系统，其中产生虚拟环境的软件：
电子游戏软件应用程序；
数字制作影片应用程序；
三维动画应用程序；
计算机辅助设计(CAD)或计算机辅助制造(CAM)应用程序；
全息照相应用程序；
医学分析或手术分析应用程序；
军事装备和人事准备作战游戏应用程序的模拟；
飞行模拟训练应用程序；
生物分析应用程序的模型化模拟；
化学分析应用程序的模型化模拟；
分子分析应用程序的模型化模拟；以及
有关建筑设施应用程序的图形再现的模拟。
13.如权利要求11所述的系统，其中虚拟摄像机的视图基于该三维显示区域内该虚拟摄像机的位置和方位。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述视图还基于该虚拟摄像机的虚拟镜头的虚拟焦距。
15.一种产生虚拟环境的视频呈现的方法，该方法包括：
移动虚拟视频摄像机组件，以在该虚拟环境内各事件的视图之间改变；以及
捕获虚拟环境内视图的视频内容。
16.如权利要求15所述的方法，还包括：
组合所述视频内容与其他视频信息，以形成线条凸版(line cut)视频信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述其他视频信息包括由另一虚拟视频摄像机组件所捕获的视频内容。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述其他视频信息包括至少一个电子游戏玩家的视频图像。
19.如权利要求16所述的方法，还包括：
广播所述线条凸版视频信号。
20.如权利要求16所述的方法，还包括：
记录所述线条凸版视频信号。
21.如权利要求16所述的方法，还包括：
在视觉显示装置上显示所述线条凸版视频信号。
22.如权利要求16所述的方法，其中所述组合步骤包括在视频混合器中组合多个视频源。
23.如权利要求16所述的方法，其中当事件发生时实时捕获所述视频内容和其他视频信息。
24.如权利要求16所述的方法，其中在重播操作期间捕获所述视频内容和其他视频信息，其中该事件已预先记录并重播以供视频重新捕获。
25.如权利要求15所述的方法，其中该虚拟摄像机组件包括：
摄像机控制输入装置，其被配置用于提供摄像机控制输入装置信号；
运动感测器，其被配置用于根据该虚拟视频摄像机组件的运动，提供运动感测器信号；以及
控制信号产生器，其被配置用于根据该摄像机控制输入装置信号和该运动感测器信号，产生虚拟摄像机控制信号。
26.如权利要求23所述的方法，其中所述虚拟摄像机控制信号包括以下多个指令中的至少一个：
升降指令；
运送指令；
变焦指令；
滚动指令；
摇摄指令；以及
倾斜指令。
27.如权利要求24所述的方法，还包括在所述视图间作切换并且从其中在所述线条凸版视频信号中捕获结果。
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