CN103272385B - 带有可配置的操作模式的游戏输入装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于与游戏控制台对接以与计算机程序交互的输入装置。在一个实例中，该输入装置包括带有手柄的控制器和被连接到手柄的第一端部的球形物体。该控制器进一步包括识别手柄的位置的电路。该电路进一步包括用于在与计算机程序交互期间向游戏控制台传达识别位置的通信逻辑。该控制器进一步包括被连接到手柄的第二端部的控制输入，其中当被手柄保持时，该球形物体被置放成与表面接触，并且当手柄在该表面上枢转时，该电路更新手柄的识别位置。该控制输入提供与游戏控制台交换以进一步与计算机程序交互的命令。

Description

带有可配置的操作模式的游戏输入装置

技术领域

本发明涉及带有可配置模式的球形端部控制器。

背景技术

视频游戏产业几年来已经看到了很多变化。因为计算能力已经扩大，所以视频游戏的开发者已经同样地创造了利用计算能力的这些增加的优点的游戏软件。为此目的，视频游戏开发者已经正在编码结合复杂的操作和数学以产生非常逼真的游戏体验的游戏。

实例游戏平台可以为Sony Playstation®、Sony Playstation2®（PS2）和Sony Playstation3®（PS3），其中每一种均以游戏控制台的形式销售。如众所周知地，游戏控制台被设计成连接到监视器（通常电视机）并且使得用户能够通过手持式控制器交互。游戏控制台设计有包括CPU、用于处理密集图形操作的图形合成器、用于执行几何形状变换的矢量单元的专用处理硬件和其它glue（胶）硬件、固件和软件。游戏控制台进一步设计有光盘托盘，用于为了通过游戏控制台进行本地游戏而容纳游戏光盘。在线游戏也是可能的，其中用户能够以交互方式经由互联网与其它用户对抗或者一起玩。随着游戏复杂度继续激起玩家的兴趣，游戏和硬件制造商已经继续进行创新以使得能够实现另外的交互性和计算机程序。

在计算机游戏产业中的一个正在增长的趋势是开发增加在用户和游戏系统之间的交互的游戏。实现更加丰富的交互体验的一种方式是使用无线游戏控制器，其移动由游戏系统跟踪从而跟踪玩家的移动并且使用这些移动作为用于游戏的输入。一般地说，姿势输入指的是使得电子装置例如计算系统、视频游戏控制台、智能器具等对于由跟踪物体的摄影机捕捉的某个姿势作出反映。

正是在这个背景内，给出了本发明的实施例。

发明内容

一般而言，本发明描述一种能够被以各种配置使用以改进与视频游戏的交互的、用于游戏控制台的控制器。在一个实施例中，该控制器能够被类似指示器（pointer）、棒（wand）地握持或者被置放成与表面接触并且被类似操纵杆地使用。

应该理解，能够以多种方式例如过程、设备、系统、装置或者在计算机可读介质上的方法实现本发明。在下面描述了本发明的几个创造性实施例。

在一个实施例中，公开了一种用于与游戏控制台对接以与计算机程序交互的输入装置。该输入装置包括带有手柄的控制器和被连接到手柄的第一端部的球形物体。该控制器进一步包括识别手柄的位置的电路。该电路进一步包括用于在与计算机程序交互期间向游戏控制台传达识别位置的通信逻辑。该控制器进一步包括被连接到手柄的第二端部的控制输入，其中当被手柄保持时，该球形物体被置放成与表面接触，并且当手柄在该表面上枢转时，该电路更新手柄的识别位置。该控制输入提供与游戏控制台交换以进一步与计算机程序交互的命令。

在另一实施例中，一种用于与游戏控制台对接以与计算机程序交互的输入装置。该输入装置包括具有手柄的控制器，该手柄带有第一输入区域和第二输入区域。该第一输入区域位于侧表面上，并且该第二输入区域位于后端部上。该输入装置具有被连接到控制器的前端部的球形部。包括了第一电路以检测球形部何时与表面接触并且使得第二输入区域能够接收用于计算机程序的控制输入。设置了第二电路以识别手柄相对于该表面的位置。该第二电路包括用于在与计算机程序交互期间向游戏控制台传达识别位置和控制输入的通信逻辑。

附图说明

通过与附图相结合参考以下说明，与其进一步的优点一起地，本发明可以得到最好的理解。

图1A到图1G-3是根据本发明的一个实施例的控制器的示例性示意。

图2A-2C根据本发明的一个实施例描绘了用于图1A到1G-3的游戏控制器的不同操作模式。

图2D-2G根据本发明的一个实施例示出带有可配置前和后输入的控制器的实施例。

图3A是根据本发明的一个实施例在控制器和游戏控制台之间的通信的示例性示意。

图3B根据本发明的一个实施例示出多玩家环境和使用视觉信息确定由玩家握持的不同的控制器的位置的示意图。

图3C根据本发明的一个实施例示出控制器，其带有能够根据游戏场地中的照明条件改变、修改或者改进它的外观以改进检测的球形物体。

图4A和图4B根据本发明的一个实施例示意控制器作为操纵杆的使用。

图4C-4H根据本发明的各种实施例示意在操纵杆模式中可以在其上置放控制器的各种类型的表面。

图5A-5E和5F-1到5F-3是根据本发明的实施例的、控制器在操纵杆模式中的使用的示例性示意。

图6根据本发明的一个实施例示意控制器的另一种实现。

图7A是根据本发明的一个实施例描述在操纵杆模式中使用控制器的示例性操作的流程图。

图7B是根据本发明的一个实施例示意能够由用户定制的控制器的各种特征的示例性配置树。

图7C是根据本发明的一个实施例示意能够被用于设定控制器的模式的示例性或者可选的开关的示意图。

图8根据本发明的一个实施例概略地示意能够支持多个控制器的游戏控制台Sony® Playstation 3®娱乐装置的总体系统架构。

图9是根据本发明的一个实施例的Cell处理器的示意图。

具体实施方式

公开了一项关于游戏控制台控制器的发明。能够在各种位置中握持或者保持该控制器，这允许游戏开发者增强用户交互和逼真度。该控制器可以包括运动检测硬件并且能够向游戏控制台和从那里接收和发送无线通信。另外地，该控制器能够包括使得能够在游戏区内对于控制器进行光学或者视觉跟踪的特征。

例如，能够将已知的几何形状附接到控制器，被连接到游戏控制台的照相机能够以光学方式跟踪该几何形状。例如并且无其它形状限制地，该形状可以是球形物体、部分球体、非理想球体、椭球体、扁长扁球体、扁圆扁球体、立方体、圆、块、三角形、四面体、十二面体、小的星状十二面体、八角棱镜或者其它多面体。虽然在本文献全文中经常被称作球体，但是该物体的形状能够是可从多个角度辨识的任何形状。

在一实些施例中，使得能够拆离该几何形状也是可能的。该几何形状还能够围绕连接点枢转（pivot）、被其它尺寸、颜色、形状和/或纹理替换。

然而，对于本领域技术人员而言将明显的是，可以不带这些具体细节中的一些或者所有细节地实践本发明。在其它情形中，众所周知的过程操作未予详细描述从而不会不必要地模糊本发明。

图1A到图1G-3是根据本发明的一个实施例的控制器100的示例性示意。控制器100被用于接受用户输入并且向游戏控制台传输用户输入。控制器100具有手柄102并且球形物体104被连接到控制器100的一端。在一个实施例中，球形物体104限定控制器100的前端部。在图1A中示意的视图示出带有后触发器106a和106b和前触发器108a和108b的控制器100的底表面。在图1B中，可以看到位于手柄102的后部上的后输入110。

图1C是控制器100的另一实施例的顶视图并且图1D是左视图。在该实施例中，可以看到在手柄102的顶表面上的前输入114。图1E-1到1E-3示意带有前输入114和后输入110这两者的控制器100的另一实施例。图1E-1是示意关于前触发器108a和108b和后触发器106a和106b的示例性置放的控制器100的左视图。图1E-2是相对于球形物体104示意前输入114的控制器100的顶视图。在该实施例中，前输入114是输入按钮的集合。图1E-2还示意关于后输入110的示例性定位和定向。图1E-3是后输入110的细节。在该实施例中，后输入110是能够被用于提供定向输入的定向垫片（directional pad）。

图1F-1是控制器100的另一实施例的顶视图并且图1F-2是右视图。这个实施例具有带有前输入114和前触发器108和108b的本体102。虽然未示出，但是在其它实施例中，本体102还能够包括后触发器和后输入。图1G-1到1G-3示意控制器100的再一个实施例。图1G-1是控制器100的左视图并且图1G-2是控制器100的顶视图。球形物体104保持在手柄102的前部处并且后输入110朝向控制器100的后部定位。

控制器100的球形物体104能够具有不同的颜色，并且在一个实施例中，球形物体104在内部被照亮。能够利用在球形物体104内部的RGB（红色 绿色 蓝色）发光二极管（LED）或者其它发光技术驱动在球形物体104中的颜色。另外地，被照亮的球形物体的亮度能够受到控制从而在不同的照相机曝光设置下跟踪球形物体。在一个实施例中，球形物体的颜色被用于区分来自不同的用户的控制器。例如，用于第一用户的控制器能够被设为蓝色色调，而用于第二用户的控制器能够被设为红色色调。在另一实施例中，由相同用户握持的控制器能够具有不同的颜色。例如，与在用户的左手中握持的控制器相比，在用户的右手中握持的控制器能够具有深浅度不同的蓝色。

以上讨论的控制器100被设计用于单手使用，但是还能够使用在这里描述的实施例跟踪附接有要求双手的球形物体的控制器。在一个实施例中，由用户利用不同的手握持的两个控制器是相同的，并且在另一实施例中，控制器是不同的。通常，控制器将是非常类似的，只是在每一个控制器处的按钮方面是不同的。在一个实施例中，该控制器包括用于对控制器充电的通用串行总线（USB）连接、用于与控制台无线通信的蓝牙和按钮例如开始、选择和PS。

在一个实施例中，球形物体104具有大约4厘米的直径，但是其它尺寸也是可能的，因为具有更大尺寸的球形物体104可以帮助视觉辨识。与具有大约4厘米直径的球形物体相比，具有大约5厘米直径的球形物体可以提供用于图像辨识的、约55%的更多像素。

图2A-2C根据本发明的一个实施例描绘了用于图1A到1G-3的游戏控制器100的不同的操作模式。图2A示出控制器100在“操纵杆”模式中的使用，其中控制器100得以握持从而球形物体位于控制器的底部处。在这种配置中，能够通过围绕在球形物体和表面之间的接触点枢转而类似操纵杆地使用控制器100。在操纵杆模式的另一实施例中，通过测量在手柄102和球形物体104之间施加的作用力而探测检测用户输入。在该实施例中，传感器例如但是不限于应变计测量被施加到手柄的作用力的大小并且将作用力转换成在屏幕上的动作。

当在操纵杆模式中握持控制器100时，用户能够利用他们的拇指操控后输入，同时能够利用食指或者中指操控后触发器。结果，在操纵杆模式中在每一只手中握持控制器100的用户能够实现与来自Sony Computer Entertainment America Inc.的Sony DualShock®3控制器相同的功能性。

图2B示出以“指示器”配置在后面保持的控制器100。球形物体面对照相机以进行视觉识别，并且前触发器和前输入用户输入。指示器模式能够用于其中控制器100是画笔、手电筒、指示器、射击武器等的游戏。图2C示意控制器100在棒模式中的使用。如在前讨论地，在一个实施例中，控制器100包括前输入和前触发器。能够利用拇指操控前输入，而能够利用食指或者中指操控前触发器。棒模式能够被用作魔术棒、音乐指挥的指挥棒、网球拍、短柄斧或者类似的武器、工具例如镐、伞、绳子等。

在一个实施例中，控制器100具有能够确定控制器100的平移和旋转的运动检测硬件。在一些实施例中，前输入是定向垫片而后输入是输入按钮。在另一实施例中，前输入和后输入这两者均是允许用户选择各种输入配置的可移除板，如在以下关于图2D-2G描述的。

图2D-2G根据本发明的一个实施例示出带有可配置的前和后输入的控制器100的实施例。图2D是带有可互换的前和后输入的控制器100的示意。在该实施例中，手柄102具有容纳在图2E-2G中示意的各种输入面板的后区域200和前区域202。后区域200和前区域202包括电触点和用于将已被安装的面板保持到位的保持硬件。在图2D-2G中示意的面板能够在或者后区域200或者前区域202处被附接到手柄102。在另一实施例中，面板不是可互换的并且从而用于前区域的面板在后区域中将不能装配。

图2E示出定向垫片204面板。定向垫片204的安装允许用户控制移动。在一个实施例中，定向垫片204能够被用于在视频游戏中控制人物的副运动（secondary motion）。例如，控制器的运动检测硬件能够被用于在第一人称射击游戏中控制人物的运动，而定向垫片204能够被用于控制人物的头部移动。通过允许玩家在沿着第二方向注视时沿着第一方向移动，这种实施例将会增加逼真度。

图2F是按钮输入206面板的示意。按钮输入206的安装允许用户提供另外的输入。在一个实施例中，按钮输入206的各个按钮被映射成执行用于特定游戏的特定动作。例如，按钮能够被用于打开门、接受命令、取消命令、用作加速器或者用于小汽车的制动器等。图2G是触摸板面板的示意。如所示那样，触摸板208能够被用于类似于转轮地滚动浏览（scroll through）菜单选择。在另一实施例中，触摸板208能够被用于类似于笔记本计算机上的触摸板地控制光标。附件包括电连接和当被置放在控制器上时牢固地卡扣附件的机械夹具。

图3A是根据本发明的一个实施例在控制器100和游戏控制台302之间的通信的示例性示意。控制器100具有能够包括但是不限于通信硬件和运动检测硬件的硬件300。在一个实施例中，运动检测硬件包括陀螺仪、加速度计、超声波发射器和接收器，和/或能够检测控制器沿着六条轴线的平移和旋转的磁力计的组合。例如，运动检测硬件能够检测是竖直的、水平的、横向的或其组合的运动。类似地，运动检测硬件能够检测偏航、俯仰、滚转及其组合。

在一个实施例中，使用通信硬件将来自运动检测硬件的数据从控制器100发送到游戏控制台。用于控制器100的通信硬件能够连同运动检测硬件一起地被集成到手柄102中。通信硬件包括无线电和天线并且利用无线电通信协议，例如但是不限于蓝牙（Bluetooth）、wi-fi或者在IEEE 802. 1x中描述的其它无线电协议。

游戏控制台302具有相应的控制台通信硬件304。控制台通信硬件304能够向控制器100和从那里接收和发送数据。在一个实施例中，游戏控制台302处理来自运动检测硬件的数据。在另一实施例中，控制器100在它被发送到游戏控制台302之前处理来自运动检测硬件的数据。在再一些实施例中，该控制器在它被广播到游戏控制台302之前部分地处理来自运动检测硬件的数据。

图3B根据本发明的一个实施例示出多玩家环境和使用视觉信息确定由玩家握持的不同的控制器的位置的示意图。图像捕捉装置308获得游戏场地318的图像并且该图像得以分析以获得球体附接控制器C₁、C₂、C₄和C₅的位置。通过分析在所捕捉的图像中的各个球体的形状、位置、运动、角度等估计距离d_z1、d_z2、d_z4和d_Z5。游戏控制台302使用所获得的坐标和距离产生指示器，或者控制在屏幕306上的化身312a和312b。用于良好图像辨识的典型距离是大约1英尺、2英尺、3英尺、5英尺直至10英尺或者更大。使用视觉辨识的一个优点在于，能够在不必改变控制器的情况下在系统中包括在图像捕捉和图像辨识中的改进。

图3C根据本发明的一个实施例示出带有球形物体104的控制器100，该球形物体104能够根据游戏场地中的照明条件改变、修改或者改进它的外观以改进检测。如果游戏场地靠近（自然或者人造）光源，例如能够从太阳462接收光的窗口，则视觉检测可以根据日夜时间和游戏场地中的光量而受到影响。球形物体的外观还受到来自太阳射线的冲击角度影响。例如，如果阳光在前部、后部或者侧面处在球体上入射，则球形物体的外观将是不同的。类似地，根据灯是打开（ON）还是关闭（OFF）或者是否使用彩色照明，人造光源例如灯（等）能够影响视觉检测。

在一个实施例中，球形物体104包括能够被打开或者关闭以改进球形物体104可视性的、在球形物体104内侧的光源。该光源能够由玩家或者由与包括球形物体104的控制器100通信的游戏控制台打开。在另一实施例中，球形物体104能够包括透明外壳。在另一实施例中，该外壳能够是磨砂的从而是半透明的。进而，该外壳（或者透明的或者磨砂的）能够采取任何阴影、颜色或者纹理。例如，如果该外壳是磨砂的或者具有阴影，则能够使得球形物体104当未被照亮时看起来更加黑暗。实例阴影能够是灰色、黑色、银色或者颜色组合，只要当被置放在特定环境中时，该颜色或者阴影提供良好的辨别对比度。该外壳能够由很多材料制成，例如塑料、橡胶、玻璃、泡沫、模制材料等。并且，这些材料能够采取任何颜色，无论是被涂覆、染色还是模制。

进而，球形物体104内侧的光源能够呈现不同的颜色，例如白色或者黄色，然而其它的颜色也是可能的。被照亮的球形物体能够改进在弱环境光线条件中的检测，而更加黑暗的颜色的球体改进了在具有亮光的情况中的检测。

图4A和图4B根据本发明的一个实施例示意控制器100作为操纵杆的使用。在图4A中，在球形物体104在表面400上方的情况下示出控制器100，而在图4B中，球形物体104在枢点402处与表面400接触。传感器404检测球形物体104何时接触表面400。传感器404在球形物体104和手柄102之间的安置旨在是示例性的，而不应该被理解成限制。

当传感器404确定球形物体104与表面400接触时，控制器自动地切换到操纵杆模式。进入操纵杆模式禁用了前输入和前触发器，而启用了后输入和后触发器。同样地，进入操纵杆模式能够将运动检测硬件配置成确定手柄102围绕枢点402的相对运动。枢点402不是在球形物体104上设定的物理位置，而是相反是在此处在球形物体104和表面400之间发生接触的位置。

在另一实施例中，枢点在球形物体和手柄之间处于固定的位置。枢点能够允许手柄相对于球形物体平移和旋转。在一个实施例中，手柄的物理平移得以确定并且被与在屏幕上的动作相关。在其它实施例中，与手柄和球形物体相关联的应变计确定正在施加多大的作用力并且将所施加的作用力与在屏幕上的动作相关。

图4C-4H根据本发明的各种实施例示意在操纵杆模式中可以在其上置放控制器100的各种类型的表面400。图4C示出在比较平坦的表面400上的控制器100，而图4D的表面400是凹形的。在图4E中，表面400是比较平坦的表面，该表面从水平方向被以一定角度倾斜。图4F示出一个示例性实施例，其中示出控制器100在凸形的表面400上。在于图4G中示意的又一个实施例中，控制器100的球形物体104与表面400接触，表面400是不规则表面。当控制器100被置放成与沙发的软垫扶手、扶手椅或者用户的腿部接触时，能够遇到在图4G中示意的实施例。在图4H中，球形物体104被示为与表面400接触，表面400是另一种不规则表面。

当控制器100进入操纵杆模式时，参考表面得以建立。在一个实施例中，参考表面是基于手柄102相对于表面400的位置而得以确定的。能够基于来自与控制器相关联的位置传感器的数据确定手柄相对于表面的相对位置。在另一实施例中，与来自位置传感器的数据相结合地使用视觉跟踪数据以确定手柄相对于表面的相对位置。在又一些实施例中，能够使用超声波、视觉跟踪数据和位置传感器数据的组合确定手柄相对于表面的相对位置。被提供用于确定手柄相对于表面的相对位置的实例不应该被理解为是限制性的。能够采用尚未讨论的、另外的技术。

图5A-5E是根据本发明的实施例的、控制器100在操纵杆模式中的使用的示例性示意。用户A被示为在握持控制器100时坐在椅子500中，控制器100包括处于操纵杆模式中的球形物体104。如在细节504中所示，当在操纵杆模式中握持控制器100时，球形物体104与椅子500的扶手506接触。如在前讨论地，传感器能够检测球形物体104何时与物体例如扶手506接触并且启用操纵杆模式。

当控制器100进入操纵杆模式时，来自与控制器相关联的硬件的数据能够确定控制器围绕枢点的相对运动。在另一实施例中，视觉信息被与来自控制器硬件的数据组合以确定控制器围绕枢点的相对运动。带有或者不带视觉信息地使用来自控制器硬件的数据允许控制器100被置放在不规则的表面例如冠状（crowned）扶手506上。

图5B提供被用作操纵杆的控制器100的示例性示意。图5B示意靠着他的腿部握持控制器以启用操纵杆模式的用户A的侧和前视图。在该实施例中，控制器100能够基于来自控制器硬件的数据和视觉信息确定它的相对位置。

图5C-5E是根据本发明的实施例的、在操纵杆模式中使用的控制器100的另外的示意。图5C示出用户A通过靠着桌子508握持球形物体而接合（engage）控制器100的操纵杆模式。在图5D所示另一实施例中，示出用户A坐在椅子上，靠着桌子508握持控制器100以更加地接合操纵杆。在又一个实施例中，在用户A坐在椅子上时，侧桌510支撑由用户A握持的控制器100。虽然图5C-5E示出由通常被视为刚性表面的桌子支撑控制器，但是如果被靠着保形表面例如但是不限于枕头或者其它柔软表面放置，则控制器也将在操纵杆模式中发挥功能。

图5F-1是控制器100的另一实施例的顶视图并且图5F-2是侧视图。在该实施例中，前输入114是带有位于操纵杆上方的辅助输入115的操纵杆。当在棒模式中握持控制器100时，能够利用用户的拇指操控操纵杆。另外地，操纵杆位于手柄102中的凹陷或者凹口（indentation）中以允许拇指保持中性角度处。辅助输入115包括利用“X”、圆、正方形和三角形的图形示意标识的按钮。在一个实施例中，X按钮部分地在手柄102中的凹口内从而在按下X按钮和操控操纵杆之间移位需要较少的移动。如在图5F-2中所示，控制器100还包括能够利用用户的食指或者其它手指操控的前触发器108a和108b。

在其中在棒模式中操控控制器100的实施例中，操纵杆提供模拟输入以控制由游戏控制台执行的视频游戏的某些方面。例如，操纵杆能够被用于提供用于游戏中化身的人物移动，而控制器100的移动能够得到检测并且被用于控制同一游戏中化身的头部移动。因此，用户能够向前推动操纵杆以使得游戏中化身能够向前行走，而左右地物理地移动控制器100将左右地旋转游戏中化身的视图。这将允许更加逼真的模拟，因为真实世界中的人能够沿着一个方向行走，同时转动他们的头部以沿着不同于他们行走的方向的方向注视。

在其中在操纵杆模式中操控控制器100的实施例中，利用了后输入110。如在图5F-1到5F-3中所示意地，后输入110是能够利用用户的拇指操控的轨迹球状装置。图5F-3示意控制器100的截面并且更加清楚地作为后输入110示意轨迹球。轨迹球作为后输入110的使用提供接受到控制器100的用户输入的另外的方法。因此，在控制器100相对于枢点的移动能够被应用于控制游戏、应用或者用于游戏控制台的图形用户接口的一个方面时，能够通过轨迹球接收另外的输入。

例如，在其中游戏控制台被用于访问和浏览互联网的实施例中，在操纵杆模式中使用控制器能够被用于控制互联网浏览器。在一个实施例中，轨迹球能够被用于精调例如在屏幕上操控光标。手柄作为操纵杆向左的移动等价于按下浏览器上的后退按钮，而前后移动允许浏览器翻阅网站。在其它实施例中，作为操纵杆的手柄的移动能够被用于控制光标，而轨迹球允许用户向上、向下和向一侧翻滚。可替代地，当在操纵杆模式中使用时，控制器100能够保持静止，而轨迹球被用于提供用户输入。在每一个轨迹球实施例中，轨迹球均进一步被配置为类似于按钮地被按下。在其它实施例中这允许后输入110能够使用按钮，该按钮类似于图1B所示那些的按钮。在另外的实施例中，定向垫片或者甚至小的拇指操作操纵杆能够被用作后输入。

图6根据本发明的一个实施例示意控制器100的另一种实现。在该实施例中，控制器100的手柄102由用户A的一只手握持，而用户A的另一只手操控球形物体104。在该实施例中，在球形物体104和手柄102之间的应变计检测所施加的作用力并且将该作用力与在屏幕上的动作相关。这个实施例允许用户A相对于手柄102操控球形物体104。由于未被开发的或者减弱的精细马达控制，对于某些人群而言可能有利的是操控球形物体104而非手柄。能够作为前输入供应来自用户A的另外的输入并且在该实施例中还可以利用前触发器。

图7A是根据本发明的一个实施例描述在操纵杆模式中使用控制器的示例性操作的流程图。操作700检测操纵杆模式的激活。在一个实施例中，控制器包括传感器或者传感器组合以自动地检测将控制器置于操纵杆模式中的条件。例如，传感器例如但是不限于应变计能够检测示意球形物体被朝向手柄按下或者反之的压力。当压力超过预定阈值时，控制器能够自动地进入操纵杆模式。在另一实施例中，在控制器进入操纵杆模式之前，压力将需要超过阈值达规定的时间段。在另一个示例性实施例中，为了避免当控制器受到颠簸或者被意外地靠着物体放置时意外地进入操纵杆模式，能够采用加速度计以在进入操纵杆模式之前确定控制器是否是基本竖直的。

操作702建立参考表面和枢点。在一个实施例中，来自运动传感器的数据被用于当控制器进入操纵杆模式时相对于枢点确定参考表面。在另一实施例中，与运动传感器数据相结合地使用从照相机捕捉的视觉信息以建立参考表面。操作704相对于参考表面检测对于控制器的用户输入。能够使用运动传感器数据的周期采样来相对于枢点确定作为或者俯仰、偏航、滚转或其组合的、对于控制器的用户输入。

操作706检测如果用户将球形物体提离表面则能够发生的操纵杆模式的去激活。在再次进入操纵杆模式之前，其它模式现在能够接管。操作708确定是否再次激活操纵杆模式。如果操纵杆模式被再次激活，则该过程返回操作702。如果没有检测到操纵杆模式的再次激活，则操作710自动地将控制器置于棒模式（或者其它限定的模式）中。此时，现在能够执行其它游戏接口功能。

图7B是根据本发明的一个实施例示意能够由用户定制的控制器的各种特征的示例性配置树。图7B所示配置树能够被用于配置由多个用户使用的多个控制器。当多个玩家使用游戏控制台时，GUI将包括正在配置哪个控制器的选择。在确定正在配置哪个控制器之后，用户能够选择修改控制器的模式808、颜色810和感觉反馈814。当修改模式808时，允许用户在模式例如自动815、操纵杆816、棒818和指示器820之间选择。各个模式中的每一个模式均能够允许另外的定制，包括但是不限于自动检测832和人工激活834。在一个实施例中，在模式808下作出的选择为规定的玩家限定控制器的默认模式。

在一个实施例中，选择颜色810允许用户限定用于球形物体的内部照明的颜色。在该实施例中，用户能够在红色822、蓝色824和绿色826之间选择。在另一实施例中，允许用户从在GUI内显示的色域选择颜色。选择用于球形物体的颜色的能力允许多个用户定制他们的控制器的物理外观。这不仅使得用户更加易于区分它们的控制器，它还能够简化如在图3C中所讨论的、控制器的视觉识别。

能够配置的另一个特征是感觉反馈814。在一个实施例中，该控制器包括能够基于在屏幕上显示的事件产生感觉反馈的硬件。例如，在一个实施例中，该控制器能够使用响应于在屏幕上的事件产生的振动提供触觉反馈。在另一实施例中，在控制器中安装的小型扬声器能够提供声响反馈。虽然感觉反馈能够增强游戏体验的现实感，某些用户可能希望通过选择Off（关）828而禁用反馈。可替代地，选择On（开）830将使得控制器能够提供感觉反馈。

图7C是根据本发明的一个实施例示意能够被用于设定控制器100的模式的、示例性或者可选的开关840的示意图。细节842提供在开关840处的更加靠近的视图。在该实施例中，开关840的位置确定控制器模式而非GUI。开关840位于手柄102上并且具有被定义为自动815、操纵杆819、棒818和指示器820的四个位置。在各种位置之间拨动开关840允许用户快速地切换控制器模式而不必浏览GUI。在另一实施例中，与GUI配置相结合地使用开关840。利用这种实施例，开关840能够确定默认控制器模式，而GUI被用于配置控制器的其它特征。

图8根据本发明的一个实施例概略地示意Sony® Playstation 3®娱乐装置的总体系统架构，Sony® Playstation 3®娱乐装置是一种能够支持多个控制器的游戏控制台。提供了系统单元900，带有能够连接到系统单元900的各种外围设备。系统单元900包括：Cell处理器928；Rambus®动态随机存取存储器（XDRAM）单元926；带有专用视频随机存取存储器（VRAM）单元932的Reality Synthesizer图形单元930；和I/O桥934。系统单元900还包括用于从盘940a读取的Blu Ray® Disk BD-ROM®光盘读取器940和能够通过I/O桥934访问的可移除吸入式硬盘驱动器（HDD）936。可选地，系统单元900还包括能够类似地通过I/O桥934访问的、用于读取紧凑式闪存存储卡、Memory stick®存储卡等的存储卡读取器938。

I/O桥934还连接到六个通用串行总线（USB）2.0端口924；吉比特以太网端口922；IEEE 802.11b/g无线网络（Wi-Fi）端口920；和能够支持达七个蓝牙连接的Bluetooth®无线链路端口918。

在操作中，I/O桥934操控所有的无线、USB和以太网数据，包括来自一个或者多个游戏控制器902的数据。例如当用户正在玩游戏时，I/O桥934经由蓝牙链路从游戏控制器902接收数据并且将其引导至Cell处理器928，Cell处理器928相应地更新当前游戏状态。

除了游戏控制器902，无线、USB和以太网端口还提供用于其它外围设备的连接性，例如：远程控制904；键盘906；鼠标908；便携式娱乐装置910例如Sony Playstation Portable®娱乐装置；摄影机例如EyeToy®摄影机912；和麦克风耳机914。这种外围设备因此可以原则上被以无线方式连接到系统单元900；例如便携式娱乐装置910可以经由Wi-Fi即时连接（ad-hoc connection）通信，而麦克风耳机914可以经由蓝牙链路通信。

提供这些接口意味着Playstation 3装置还可能地与其它外围设备例如数字视频录像机（DVR）、机顶盒、数字照相机、便携式媒体播放器、网络电话、移动电话、打印机和扫描仪相兼容。

另外，传统存储卡读取器916可以经由USB端口924而被连接到系统单元，从而使得能够读取由Playstation®或者Playstation 2®装置使用的那种存储卡948。

在本实施例中，游戏控制器902用于经由蓝牙链路与系统单元900以无线方式通信。然而，游戏控制器902能够替代地被连接到USB端口，由此还提供用于对游戏控制器902的电池充电的电力。除了一个或者多个模拟操纵杆和传统的控制按钮，该游戏控制器对于具有相应于沿着每一条轴线的平移和旋转的六个自由度的运动是敏感的。因此除了或者替代传统的按钮或者操纵杆命令地，游戏控制器的用户的姿势和移动可以被转换成游戏输入。可选地，其它支持无线的外围设备例如Playstation便携式装置可以被用作控制器。在Playstation便携式装置的情形中，可以在装置的屏幕上提供另外的游戏或者控制信息（例如，控制指令或者命的条数（number of lives））。还可以使用其它的可替代或者补充性控制装置，例如跳舞垫（未示出）、光笔（未示出）、方向盘和踏板（未示出）或者定制控制器，例如用于快速响应答问游戏（也未示出）的单一或者几个大的按钮。

远程控制904还用于经由蓝牙链路以无线方式与系统单元900通信。远程控制904包括适用于Blu Ray Disk BD-ROM读取器940的操作和盘内容浏览的控制。

除了传统的预记录和可记录CD，和所谓的Super Audio CD，Blu Ray Disk BD-ROM读取器940用于读取与Playstation和Playstation2装置相兼容的CD-ROM。除了传统的预记录和可记录DVD，读取器940还用于读取与Playstation2和Playstation3装置相兼容的DVD-ROM。像传统的预记录和可记录Blu-Ray Disk那样，读取器940进一步用于读取与Playstation3装置相兼容的BD-ROM。

系统单元900用于通过音频和视频连接器向显示和声音输出装置942例如具有显示器944和一个或者多个扬声器946的监视器或者电视机供应经由Reality Synthesizer图形单元930而由Playstation3装置产生或者解码的音频和视频。音频连接器950可以包括传统的模拟和数字输出，而视频连接器952可以不同地包括混合视频、S-视频、合成视频和一个或者多个高清晰度多媒体接口（HDMI）输出。因此，视频输出可以具有例如PAL或者NTSC格式，或者具有720p、1080i或者1080p高清晰度。

音频处理（产生、解码等等）由Cell处理器928执行。Playstation3装置的操作系统支持Dolby®5.1环绕声、Dolby® Theatre Surround （DTS）和从Blu-Ray®盘解码7.1环绕声。

在本实施例中，摄影机912包括单一电荷耦合器件（CCD）、LED指示器，和基于硬件的实时数据压缩和编码设备从而压缩视频数据可以被以合适的格式例如基于图像内MPEG（运动图像专家组）标准而传输以由系统单元900解码。照相机LED指示器被布置成响应于来自系统单元900的适当的控制数据而照亮，以例如示意不利的照明状况。摄影机912的实施例可以经由USB、蓝牙或者Wi-Fi通信端口而不同地连接到系统单元900。摄影机的实施例可以包括一个或者多个相关联的麦克风并且还能够传输音频数据。在摄影机的实施例中，CCD可以具有适用于高清晰度视频捕捉的分辨率。在使用中，由摄影机捕捉的图像可以例如被结合在游戏内或者被解释成游戏控制输入。

通常，为了使得经由系统单元900的通信端口之一而利用外围设备例如摄影机或者远程控制实现成功的数据通信，应该提供适当的软件件例如装置驱动器。装置驱动器技术是众所周知的，并且除了提到技术人员将知晓在所描述的本实施例中可能需要装置驱动器或者类似的软件接口之外，这里将不予详细描述。

图9是根据本发明的一个实施例的Cell处理器928的示意图。Cell处理器928具有包括四个基本构件的架构：包括存储器控制器1060和双总线接口控制器1070A、B的外部输入和输出结构；被称作主处理元件（Power Processing Element）的主处理器1050；被称作协同处理元件（SPE）的八个协处理器1010A-H；和被称作元件互连总线的、连接以上构件的圆形数据总线1080。与Playstation2装置的情感引擎（Emotion Engine）的6.2GFLOP相比，Cell处理器的总体浮点性能是218GFLOPS。

主处理元件（PPE）1050是基于以3.2GHz的内部时钟运行的双路并发多线程Power 970相容PowerPC核（PPU）1055的。它包括512 kB 2级（L2）高速缓冲存储器和32 kB 1级（L1）高速缓冲存储器。PPE 1050每时钟周期能够实现八个单一位置操作，从而在3.2GHz下转换成25.6 GFLOP。PPE 1050的基本作用是用作用于处理大部分的计算工作量的协同处理元件1010A-H的控制器。在操作中，PPE 1050维持作业队列，为协同处理元件1010A-H调度作业并且监视它们的进展。因此每一个协同处理元件1010A-H运行其作用在于获取作业，执行该作业并且与PPE 1050同步化的内核。

每一个协同处理元件（SPE）1010A-H均包括分别的协同处理单元（SPU）1020 A-H，和分别的存储器流控制器（MFC）1040 A-H，该存储器流控制器（MFC）1040 A-H又包括分别的动态存储器存取控制器（DMAC）1042A-H、分别的存储器管理单元（MMU）1044A-H和总线接口（未示出） 。每一个SPU 1020A-H均是时钟频率为3.2GHz的RISC处理器并且包括原则上可扩展到4GB的256kB本地RAM 1030A-H。每一个SPE均给出具有单精度性能的理论25.6 GFLOPS。在单一时钟周期中，SPU能够在4个单精度浮点部分、4个32位数字、8个16位整数或者16个8位整数上操作。在同一时钟周期中，它还能够执行存储器操作。SPU 1020 A-H并不直接地访问系统存储器XDRAM 926；由SPU 1020 A-H形成的64-位地址被传送到MFC 1040A-H，MFC 1040A-H指令它的DMA控制器1042A-H经由元件互连总线1080和存储器控制器1060访问存储器。

元件互连总线（EIB）1080是在Cell处理器928内部的、在逻辑上圆形的通信总线，其连接以上处理器元件即PPE 1050、存储器控制器1060、双总线接口1070A、B和8 SPE1010A- H，总共12个参与者。参与者能够同时地以8字节每时钟周期的速率读写总线。如在前指出地，每一个SPE 1010A-H均包括用于调度更长的读或者写序列的DMAC 1042A-H。EIB包括四个通道，沿着顺时针和逆时针方向各两个。因此对于十二个参与者，在任何两个参与者之间的最长的逐步（step-wise）数据流是沿着适当方向的六步。在通过在参与者之间裁定而充分利用的情形中，用于12个时隙的理论峰值瞬时EIB带宽因此是96B每时钟。这等于在3.2GHz的时钟速率下307.2GB/s（千兆字节每秒）的理论峰值带宽。

存储器控制器1060包括由Rambus Incorporated开发的XDRAM接口1062。存储器控制器利用25.6GB/s的理论峰值带宽与Rambus XDRAM 926对接。

双总线接口1070A、B包括Rambus FlexIO®系统接口1072A、B。该接口被组织成12个通道，每一个通道均具有8位宽度，其中五条输入路径和七条输出路径。这在经由控制器170A的Cell处理器和I/O桥700与经由控制器170B的Reality Simulator图形单元200之间提供了62.4GB/s（36.4GB/s输出，26GB/s输入）的理论峰值带宽。

由Cell处理器928发送到Reality Simulator图形单元930的数据将通常包括显示列表，该显示列表是用于绘制顶点、向多边形施加纹理、规定照明条件等等的命令的序列。实施例可以包括捕捉深度数据以更好地识别真实世界的用户并且引导化身或者情景活动。物体能够是人正在握持的某个物体或者还能够是人的手。在本说明中，术语“深度照相机”和“三维照相机”指的是能够获得距离或者深度信息以及二维像素信息的任何照相机。例如，深度照相机能够利用受控的红外照明以获得距离信息。另一示例性深度照相机能够是使用两个标准照相机对距离信息进行三角测量的立体照相机对。类似地，术语“深度感测装置”指的是能够获得距离信息以及二维像素信息的任何类型的装置。

在三维影像方面的近来的进步已经为增加在实时交互计算机动画方面的可能性打开了大门。特别地，除了通常的二维视频影像，新的“深度照相机”提供捕捉并且映射第三维的能力。利用新的深度数据，本发明的实施例允许在实时视频场景内的各种位置中（包括在其它对象后面）安置计算机产生的对象。

而且，本发明的实施例为用户提供实时的交互游戏体验。例如，用户能够实时地与各种计算机产生的对象交互。进而，能够实时地更改视频场景以增强用户的游戏体验。例如，能够在用户的衣服之上插入计算机产生的服装，并且能够利用计算机产生的光源来在视频场景内投射虚拟阴影。因此，使用本发明的实施例和深度照相机，用户能够在他们自己的起居室内体验交互游戏环境。类似于通常的照相机，深度照相机捕捉用于构成视频图像的多个像素的二维数据。这些数值是用于像素的颜色值，通常地用于每一个像素的红色、绿色和蓝色（RGB）值。以此方式，照相机捕捉的物体在监视器上作为二维物体出现。

本发明的实施例还考虑分布式图像处理配置。例如，本发明不限于捕捉图像和显示图像处理（在一个或者甚至两个位置中例如在CPU中或者在CPU和另一个元件中进行）。例如，输入图像处理能够刚好同样地易于在能够执行处理的相关联CPU、处理器或者装置中进行；基本上能够在整个互连系统中分配所有的图像处理。因此，本发明不限于任何特定图像处理硬件电路和/或软件。在这里描述的实施例还不限于普通硬件电路和/或软件的任何特定组合，也不限于用于由处理构件执行的指令的任何具体来源。

考虑以上实施例，应该理解本发明能够采用涉及在计算机系统中存储的数据的、各种计算机实现的操作。这些操作包括要求物理量的物理操控的那些操作。通常但是并不是必要地，这些数量采取能够被存储、转移、组合、比较和被以其它方式操控的电气或者磁性信号的形式。此外，经常利用术语例如产生、识别、确定或者比较提到所执行的操控。

可以利用其它计算机系统配置实践上述发明，该计算机系统配置包括手持式装置、微处理器系统、基于微处理器或者可编程的消费者电子设备、小型计算机、主计算机等。还能够在分布计算环境中实践本发明，在该环境中，任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行。

本发明还能够在计算机可读介质上被体现为计算机可读代码。计算机可读介质是能够存储数据的任何数据存储装置，该数据此后能够被计算机系统读取，包括电磁载波。计算机可读介质的实例包括硬盘驱动器、网络附接存储器（NAS）、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带和其它光学和非光学数据存储装置。该计算机可读介质还能够在网络耦接的计算机系统上分配从而以分布方式存储和执行计算机可读代码。

虽然已经为了清楚的理解的意图而以某些细节描述了前面的发明，但是将明显的是，能够在所附权利要求的范围内实践某些改变和修改。相应地，本实施例应该被视为示意性的而非限制性的，并且本发明将不被限制于在这里给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等价形式内进行修改。

Claims (11)

1.一种用于与计算机对接以与计算机程序交互的输入装置，包括：

手柄；

被连接到所述手柄的第一端部的球形物体；

用于识别所述手柄的位置的电路，所述电路进一步包括用于在与所述计算机程序交互期间向所述计算机传达识别位置的通信逻辑，该通信逻辑还使得能够定制该输入装置的特征，特征的定制包括设置该输入装置的模式以及设置与玩家相关联的球形物体的颜色，其中设置该输入装置的模式使得能够以棒模式、指示器模式或者操纵杆模式中的一个操作；和

控制输入，其包括被布置在所述手柄上的按钮，其中当在被所述手柄保持时所述球形物体被置放成与表面接触的情况下，所述电路被限定为当所述手柄在所述表面上枢转时更新所述手柄的识别位置，所述控制输入提供与所述计算机交换以进一步与所述计算机程序交互的命令；

所述输入装置进一步包括：

用于检测所述球形物体何时与所述表面实际接触的布置在所述第一端部的传感器；并且

其中当所述球形物体未与所述表面接触时，所述传感器暂停所述手柄的位置识别，当所述球形物体再次与所述表面形成接触时，取消所述暂停；或者

其中当所述球形物体未与所述表面接触时，所述传感器激活棒或者指示器模式之一。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述手柄枢转以使得能够由所述电路检测被传达回所述计算机的俯仰、滚转和偏航数据。

3.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述球形物体被可调节开关、位置开关、固定式连接器、柔性连接器或者应变计之一连接到所述手柄。

4.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述球形物体包括灯元件，其使得能够设置所述球形物体的颜色，其中不同的颜色被分配给多玩家游戏的不同玩家。

5.根据权利要求1所述的输入装置，其中设置所述输入装置的模式使得能够在棒模式、指示器模式或者操纵杆模式之一中操作。

6.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述手柄包括在所述手柄的凹口内安装的操纵杆，所述凹口具有朝向所述球形物体倾斜的斜坡。

7.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述控制输入进一步包括轨迹球，所述轨迹球进一步被配置为当被按下时用作按钮。

8.一种用于操作与计算机对接以与计算机程序交互的输入装置的方法，包括：

启动所述输入装置的手柄中的电路和所述计算机之间的无线通信；

向所述输入装置发送照亮连接到所述手柄的第一端部的球形物体的指令；

在所述计算机处接收在与所述计算机程序交互期间所述手柄的位置的识别；

从所述输入装置接收进入定制模式的请求，所述定制模式使得能够：

设置所述输入装置的模式，其中所述输入装置的模式是棒模式、指示器模式或者操纵杆模式中的一个；以及

设置与玩家相关联的球形物体的颜色；以及

在所述计算机处接收来自所述输入装置的控制输入；以及

当在被所述手柄保持时所述球形物体与表面接触的情况下，在所述计算机处接收来自所述输入装置的识别位置的更新，位置的更新包括关于相对于所述球形物体被置放成接触到的表面的所述手柄位置的枢转的信息，所述更新被时常无线传达到计算机以便进一步与所述计算机程序交互；

其中当所述球形物体未与所述表面接触时，在所述输入装置处暂停所述手柄的位置识别，而当所述球形物体再次与所述表面形成接触时，取消所述暂停；或者

其中当所述球形物体未与所述表面接触时，在所述输入装置处激活棒或者指示器模式之一。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

将不同的颜色分配给在计算机程序的多玩家游戏中进行交互的多个玩家中的每一个。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

在计算机处接收当被置放成接触时针对所测得的所述手柄和球形物体之间的作用力的传感器数据。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述位置限定相对于枢转点的俯仰、滚转和偏航。