CN104395862A - 平面操纵杆控制器 - Google Patents

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Abstract

一种与计算机游戏系统相互作用的控制器装置包含主体，所述主体具有手柄以及设置于所述手柄一端的物体。触摸表面设置在所述手柄的一侧上。所述触摸表面具有被所述触摸表面上的表面特征识别的指示器。响应于用户手指的相互作用，所述触摸表面提供用于接收方向性控制的区域。除了所述触摸表面之外，多个按钮设置在所述主体上。电路设置在所述控制器的所述主体中。所述电路被配置成接收表示方向性控制的数据，并且将所述数据传输到游戏主控台，以通过所述计算机游戏系统上执行的程序来影响动作。

Description

平面操纵杆控制器
背景技术
多年来，视频游戏行业已发生很多变化。随着计算能力发展，视频游戏的开发者利用计算能力的增长，同样创造出游戏软件。为此，视频游戏开发者已经在编码一些游戏，将尖端操作与数学相结合，从而创造出非常逼真的游戏体验。
示例性游戏平台可能是SonySony(PS2)和Sony(PS3)，每个都是以主控台的形式出售的。众所周知，主控台被设计成连接到监控器(通常是电视机)，并且通过手持式控制器实现用户交互。主控台被设计成带有专用处理硬件，包含CPU、用于处理密集图形操作的图形合成器、用于执行几何变换的矢量单元，以及其他胶合硬件、固件和软件。主控台进一步被设计成具有光盘托盘，用于接收游戏光盘，从而通过主控台进行本地游戏。在线游戏也是可能的，其中用户可通过互联网与其他用户交互对抗或一起玩游戏。由于游戏复杂性持续激起玩家的兴趣，因此，游戏和硬件厂商继续创新以实现额外的交互并且创新计算机程序。
计算机游戏行业逐渐兴起的趋势就是开发增加用户与游戏系统之间的交互的游戏。游戏系统包含主控台、无线控制器和相机。通过使用涉及玩家移动并且使用这些移动作为游戏输入的游戏系统来允许控制器的位置和移动跟踪，无线控制器使得用户能够具有更丰富的交互游戏体验。自引入以来，控制器已经有很大改进，而且这些改进增强并丰富了用户的游戏体验。然而，对于某些游戏而言，控制器仍可受益于额外的改进。
正是在这样的背景下提出了本发明的实施方案。
发明内容
广义而言，本发明使用多位置控制器实现三维控制。多位置控制器能够控制多种应用和模拟，同时提供直观的界面，以在通过游戏客户端执行的计算机程序的二维和三维渲染中实现交互。
游戏客户端是专用主控台或基于服务器的主控台中的一个。在前者实施方案中，游戏客户端执行本地存储的程序，以提供交互游戏播放。在此实施方案中，游戏客户端可连接到互联网以实现在线交互游戏播放。在后者的实施方案中，游戏客户端借助互联网连接到处理程序的服务器。在此实施方案中，游戏客户端类似于在远程服务器处执行存储和处理程序的终端。
在一个实施方案中，公开一种用于与主控台执行上的交互式应用相互作用的多位置控制器(或简而言之，“控制器”)。控制器包含带有多个传感器的输入表面，所述传感器被配置成检测输入表面上的用户输入。在一个实施方案中，用户输入是触摸输入。触摸输入是在基底或玻璃表面上移动手指。指示器定义在输入表面上，以识别输入表面上的参考位置。触摸输入在控制器的输入表面处被接收，其中触摸输入定义输入表面处的用户接合。基于从主控台接收的一个或多个模式控制和游戏设置参数，相对于指示器来分析和解译触摸输入，以识别触摸输入的输入属性。输入属性被传输到主控台，其中输入属性被进一步分析，并与通过主控台执行的交互式应用内的控制相关联。所述方法进一步包含检测用户手指从输入表面释放。检测用户手指释放导致将触摸输入的输入位置重置为指示器定义的默认位置，以用于接收后续触摸输入。
在传统操纵杆中，在用户用操纵杆作出各种运动来提供输入的同时，很难让用户拇指保持不动。这是因为以下事实：在操纵杆中，拇指支撑移动了。然而，使用触摸输入表面，拇指可在通过按压输入表面来持续提供用户输入的同时保持不动。用户手指在输入表面上按压造成摩擦，所述摩擦被识别为用户接合。
在另一实施方案中，公开一种用于使用控制器将触摸输入提供到执行交互式视频游戏的主控台的方法。所述方法包含针对主控台激活控制器，以检测和接收控制器的输入表面处的触摸输入。输入表面包含识别参考位置的指示器以及设置于其上的多个传感器，以相对于输入表面上的指示器来检测触摸输入。触摸输入在控制器的输入表面处被接收，其中触摸输入定义输入表面处的手指接触。与触摸输入和根据手指接触检测到的手势相关联的数据被传输到主控台。只要控制器启用并且手指与输入表面接触，传输便会持续。用户手指接触的释放在控制器的输入表面处被检测到，并且用于接收后续触摸输入的开始触摸输入位置被重置在控制器的输入表面上。
在本发明的另一实施方案中，公开一种用于与计算机游戏系统相互作用的控制器装置。所述控制器包含主体，所述主体具有手柄以及设在手柄一端的物体。触摸表面设置在所述手柄的一侧上。所述触摸表面具有被所述触摸表面上的表面特征识别的指示器。响应于用户手指的相互作用，所述触摸表面提供用于接收方向性控制的区域。除了所述触摸表面之外，多个按钮设置在所述主体上。电路设置在所述控制器的所述主体中。电路被配置成接收表明方向性控制的数据，并且将数据传输到游戏主控台，用于通过计算机游戏系统上执行的程序来影响计算机游戏处的动作。
通过以实例的方式说明本发明的原理、结合附图进行的以下具体实施方式将了解本发明的其他方面和优点。
附图说明
参考结合附图进行的以下描述，可最佳地理解本发明及其进一步的优点。
图1A示出根据本发明的一个实施方案的使用改进控制器的游戏系统的简单框图，其中改进控制器带有输入表面以接收触摸输入，并且图1A-1和1A-2示出输入表面的俯视图和侧视图。
图1B示出根据本发明的一个实施方案的突出控制器内的各个模块的简单框图，所述控制器用于接收输入表面处的触摸输入以及与主控台交互。
图2A到2F示出根据本发明的各个实施方案的各种不同配置：带有一个或多个指示器的输入表面、控制器的输入表面处的触摸输入以及与输入表面处的触摸输入相关的表明虚拟物体移动的游戏播放屏幕的再现。
图3A到3E、3F-1、3F-2和3G示出根据本发明的教示的用于提供控制器输入表面上的指示器的不同实施方案。
图4是根据本发明的一个实施方案的示出控制器操作的示例性流程图，其中指示器设在输入表面上。
图5是根据本发明的一个实施方案的示例性流程图，其示出在控制器接收触摸输入时执行的额外操作。
图6示出根据本发明的一个实施方案的与输入装置处的触摸输入相关的随距离变化的示例性噪声/动作图表。
具体实施方式
本发明的实施方案公开一种用于与主控台相互作用的控制器，以针对视频游戏或与主控台上执行的应用相关联的其他通信来控制计算机生成的交互。如本申请案中使用的主控台应广义解释为计算机。在另一实例中，计算机是包含操作系统的多媒体计算系统或娱乐中心，所述操作系统可实现交互式应用的文件管理和执行，例如，视频游戏应用。应注意，交互式应用并不仅仅限于视频游戏应用，而是可扩展到多种多样的其他应用，例如，网络浏览器、电影的多媒体回放、声音记录和照片管理、在线视频或文本聊天等。
主控台可以是独立装置或依赖互联网的装置。在独立装置实施方案中，主控台能够在不连接互联网的情况下存储、执行和提供交互式视频游戏。在依赖互联网的装置中，主控台充当通过互联网连接而连接到服务器处理器的“客户端”装置(即，游戏客户端)，其中服务器处理器负责存储、执行和返回交互式视频游戏的结果到客户端装置。
在一个实施方案中，控制器是用于与主控台相互作用的装置，并且当被握持在用户手中时被定义用于三维空间中的移动。主控台被配置成具有主控台硬件和软件，以跟踪和识别控制器的各个位置并且将移动与下列内容相关联：视频游戏处的某个输入、控制或动作，视频游戏的特征，与视频游戏相关的菜单或主控台的操作系统提供的配置屏幕。
在一个实施方案中，控制器包含具有多个传感器的输入表面，例如，触摸表面，所述传感器能够检测输入表面上的触摸输入。所述控制器包含控制器主体，所述主体具有手柄以及设在手柄一端的物体。在一个实施方案中，控制器主体是细长的。控制器手柄被配置成由用户单手握持。在一个实施方案中，输入表面位于手柄上，从而使得其在控制器被握持时接近用户单手的拇指位置。触摸表面包含识别输入表面上的参考位置的指示器。所述指示器由输入表面上的表面特征识别。在一个实施方案中，指示器的表面特征是可通过手指触摸检测到的凸出(或凹陷)物体。除了指示器之外，输入表面提供用于在触摸输入期间从用户手指和手势接收方向性控制的区域。在本申请案中，触摸表面和输入表面可互换使用来表示对触摸敏感并被配置成通过手指在输入表面上接触和移动来捕获触摸输入和手势的输入表面。当通过与用户手指相互作用而在输入表面处提供触摸输入时，底层传感器检测触摸输入和手势，并将与手势和触摸输入相关的数据传输到控制器电路，所述触摸输入表明相对于定义的指示器在触摸表面处的方向性控制。只要控制器激活并且手指持续接触输入表面，与触摸输入相关的数据传输便会持续。
在一个实施方案中，除了指示器之外，触摸表面还可包含设置于其上的多个照明元件。照明电路耦合到控制器的处理电路，以获取照明反馈数据，从而响应于检测到的触摸输入通过多个照明元件来提供视觉反馈。照明元件连接到照明电路。在一个实施方案中，照明元件可以是设在输入表面的边界处的一系列发光二极管(LED)。在此实施方案中，边界的部分可点亮，以识别触摸输入相对于输入表面上的指示器的方向和/或位置。在另一实施方案中，LED可设在输入表面的下方，覆盖整个输入表面，从而在触摸输入被检测到时，输入表面的部分可点亮。此外，涉及不同类型的输入可提供不同颜色的LED。例如，绿色可表明激活控制器以接受触摸输入，而红色可表明控制器的去激活。控制器的激活和去激活将参考图1B更详细地论述。
在一个实施方案中，通过用户手指触摸/按压输入表面来提供触摸输入，并且通过在输入表面上滑动和/或按压，用户可提供相对于指示器的方向数据输入，这类似于控制器操纵杆提供的输入。与输入表面相关联的传感器被配置成从触摸输入检测和捕获原始输入数据、解译原始输入数据并将解译的输入数据传输到控制器电路。设在控制器主体中的控制器电路被配置成接收表明输入表面上的手指触摸的方向性控制的输入数据、使用一个或多个硬件和软件模块分析和解译来自输入表面的输入数据以识别触摸输入的各种属性。输入表面是平滑的基底表面，其被配置成接收用户的手指并允许手指在平滑的基底表面上滑动。手指在输入表面的平滑表面上滑动提供参考输入表面上定义的指示器定向的方向性控制。可被控制器电路识别的一些属性包含以下一个或多个：控制器的激活/去激活、命令的激活/去激活、参考指示器的触摸输入的位置、该位置处的停留时间、触摸输入的方向、手指在输入表面上滑动的加速度、施加在特定位置处的压力量、定义触摸输入的手指的接合/释放等。输入数据的各种数据属性作为控制器输入由控制器电路借助通信接口传输到主控台内的主控台电路，以供进一步处理。主控台电路使用多个硬件和软件模块来处理从控制器接收的数据，以及使数据与以下项相互关联：特征的命令和/或控制、系统设置、主控台处执行的应用的方面、视频游戏应用内的特定物体的控制(例如，虚拟物体)或主控台处执行的应用的动作。
主控台继而可通过通信接口将特定应用(例如，视频游戏应用)的模式控制和游戏设置传输到控制器电路，以便定义主控台上执行的视频游戏的游戏设置或接口参数。在一个实施方案中，此类设置参数可在视频游戏的初次登录/激活(例如，视频游戏播放)期间传输，从而输入表面处提供的触摸输入可在本申请案的范围内基于接口参数进行解译。基于游戏状态，设置参数也可在应用执行期间传输。
图1A示出用于执行本发明的应用(例如，视频游戏应用)的系统的简化框图。所述系统包含具有输入表面的控制器，所述输入表面用于提供触摸输入，以控制应用的特征，例如，视频游戏的游戏播放中的虚拟物体。广义而言，所述系统包含带有主控台电路304的主控台302，以及其内含有平面操纵杆(FJS)控制器电路308的控制器300。尽管使用术语“操纵杆”，但FJS并不是个杆，而是大体平坦的表面。然而，平坦表面提供的功能为用户提供更多的控制，以便精确移动。在交互游戏或动作期间，当用户在三维空间中移动控制器时，这一点尤其重要。
在一个实施方案中，控制器300的输入表面是带有输入区域的触摸表面，所述输入区域用来接收通过手指在触摸表面上触摸以及通过手指在触摸表面上滑动形成的用户触摸输入。所述控制器包含主体，所述主体具有细长手柄，以及设在手柄一端的物体。触摸表面设在手柄的一侧上，并且包含设在具有表面特征的触摸表面上的指示器。手指触摸和滑动定义了用户触摸输入的方向控制。手柄还包含用于将用户输入提供到主控台电路304的多个按钮，如图2A所示。用户通过控制器与主控台交互，以控制主控台处执行的应用的交互性、图形、媒体、特征等。在一个实施方案中，控制器使用无线电通信协议通过控制器通信接口306-b和主控台通信接口306-a与主控台302通信，无线电通信协议例如但不限于蓝牙或IEEE 802.11规范(WiFi)内定义的一个协议，或者其他无线协议。
被配置成实施控制器的主控台可包含处理器；存储器单元；带有专用视频随机存取存储器(VRAM)单元的图形单元；以及I/O桥。主控台还可包括光盘读取器，所述光盘读取器用于读取硬盘、固态存储器存储、可移动硬盘驱动器(HDD)等，并且可通过I/O桥进行访问。任选地，主控台包含存储卡读卡器，所述读卡器用于读取紧凑闪存存储卡等，类似地可通过I/O桥进行访问。I/O桥将处理所有无线、USB和以太网数据，包含来自一个或多个控制器300的数据。
无线、USB和以太网端口还为控制器之外的其他外围装置提供连接，例如，遥控装置、键盘、鼠标、便携式娱乐装置(即，Sony Playstation娱乐装置)、摄像机以及麦克风耳机。主控台系统也可与其他外围装置兼容，例如，数字录像机(DVR)、机顶盒、数字相机、便携式媒体播放器、IP语音电话、移动电话、打印机、扫描仪等。外围装置可无线连接到系统单元。遥控装置被配置成与主控台系统无线通信，以及与一些外围装置通信，以操作和导航数据内容。
在一个实施方案中，主控台系统可使用存储设备来保存主控台上执行的应用的状态，例如，多个游戏的游戏状态、个人游戏的自定义设置以及客户端的一般设置，例如，游戏设置参数和模式设置及控制。游戏状态也可通过互联网链路等保存在基于云的存储设备上。在一个实施方案中，控制器被配置成通过蓝牙链路与主控台系统无线通信。使用蓝牙链路的无线通信是示例性的，且不应被视为限制性的。因此，主控台与控制器之间的通信可使用其他形式的无线通信。
在一个实施方案中，控制器包含控制器电路308和用来接收触摸输入的输入表面。控制器电路308还可包含存储器、处理器、存储卡读卡器、如闪存等永久存储器、用于超声通信的麦克风和扬声器、隔音箱、数字相机、内时钟、使用如WiFiTM等协议的无线通信、惯性传感器模块、按钮激活逻辑以及控制器通信接口306-b等等。此外，控制器电路包含带有LED、红外灯或液晶显示器(LCD)的照明电路，触摸表面电路模块，以及反馈处理模块。
控制器的输入表面包含识别参考位置的指示器355。指示器具有表面特征，例如，凸出的表面凸起或凹陷的表面区域，或者一个或多个表面纹理、弯曲、凹痕等。在一个实施方案中，指示器355识别默认位置，并且输入表面上的触摸输入是相对于默认位置被计算的。默认位置可被理解为静止或开始位置。
在一个实施方案中，控制器电路308可包含处理电路326d，所述处理电路与触摸表面电路312交互以接收来自输入表面的触摸输入数据，使用处理器分析并解译触摸输入数据以生成控制器输入。在一个实施方案中，触摸表面电路312可集成到处理电路326d中。处理电路326d分析从输入表面接收的触摸输入数据，以基于模式控制和游戏设置参数检测方向数据、幅度数据和选择数据中的一个或多个，以及用以生成控制器输入。控制器输入通过控制器通信接口306-b和主控台通信接口306-a传输到主控台电路304，其中控制器输入数据被用来管理和控制虚拟世界物体、特征、系统设置、动作或主控台302上执行的应用的其他方面，例如，光标管理、操作系统导航、视频回放、音频回放等。
在一个实施方案中，惯性传感器326被配置成跟踪与使用物体捕获的控制器在三维空间中的移动相关的各种数据，并且将此类数据传输到主控台电路。惯性传感器使用控制器中含有的陀螺仪、磁强计和加速计来基于模式控制和游戏设置参数解译使用物体捕获的数据，以便生成与控制器的移动相关的六轴数据并且将生成的数据传输到主控台，以用于控制物体或者执行应用的方面/特征。
来自主控台电路和控制器电路的反馈通过反馈处理模块324被传输到控制器的输入表面。例如，主控台电路304通过相应通信接口(306-a和306-b)将与主控台处执行的应用相关联的模式控制和游戏设置参数(否则称为接口参数)传输到控制器。主控台电路还可响应于控制器处的触摸输入而传输来自应用的反馈。反馈处理模块324接收来自主控台电路的模式控制和游戏设置参数，并且响应于输入表面处的触摸输入而解译从输入表面接收到的触摸输入数据，以基于模式控制和游戏设置参数将触觉反馈数据和/或照明反馈数据提供到控制器的输入表面。
继续参考图1A，控制器手柄上的多个按钮可包含图形化表示的按钮，例如，方形按钮B1、三角形按钮B2、“X”形按钮B3和圆形按钮B4，所述按钮被映射来控制针对主控台上执行的应用的输入的各个方面。按钮激活逻辑328检测控制器处的各个按钮的激活/去激活，解译来自各个按钮的输入，并且通过控制器通信接口而将输入传输到主控台电路。
在本发明的一个实施方案中，图1A-1示出示例性控制器手柄的俯视图，且图1A-2示出侧视图。图1A-1和1A-2中示出的控制器包含输入表面(即，触摸表面)，所述输入表面具有定义在输入表面上的指示器355，用于识别输入表面上的参考位置。控制器还包含可用来将输入提供到应用的不同方面的多个输入按钮B1、B2、B3和B4。
图1B示出控制器和用来与如游戏系统等系统的主控台电路通信的控制器电路的细节。所述游戏系统类似于图1A所示的系统，并且包含：带有主控台电路304的主控台302；包括主控台通信接口部分306-a和控制器通信接口部分306-b的通信接口306；用于捕获控制器300在三维空间中的各种移动的相机325，含有平面操纵杆(FJS)控制器电路308的控制器300；以及监控器(未图示)。
在一个实施方案中，监控器是电视机或显示屏，其也能够重现或呈现来自主控台304的音频和视频输出。用户使用控制器300与主控台交互，以控制监控器上显示的与主控台相关联的交互性、图形、媒体等。控制器300使用无线电通信协议与主控台302通信，例如，蓝牙或IEEE 802.11规范内定义的一个协议。借助与单个控制器交互的主控台，详细解释了当前实施方案。然而，主控台并不限于接收来自单个控制器的触摸输入。事实上，主控台302能够接收和处理来自多个用户操纵的多个控制器的触摸输入。
在一个实施方案中，游戏系统包含游戏服务器(未图示)，并且主控台302以通信方式连接到游戏服务器。在一个实施方案中，游戏服务器充当初级执行处理器，而主控台充当二级执行处理器。在此实施方案中，游戏应用或任何其他应用可在游戏服务器上执行，并且主控台提供二级处理器，以用于额外处理输入。在另一实施方案中，游戏服务器充当二级执行处理器，而初级执行处理器存在于主控台上。
主控台的系统架构类似于Playstation娱乐装置。根据本发明的一个实施方案，主控台可以兼容用于实施控制器。Playstation娱乐装置的整个系统架构可包含主控台系统单元，其中具有可连接到系统单元的各种外围装置。系统单元可包括：Cell处理器；动态随机存取存储器单元；带有专用视频随机存取存储器(VRAM)单元的现实合成器图形单元；以及I/O桥。系统单元还可包括可通过I/O桥访问的BluDisk光盘读取器，用于读取磁盘和可移动插入式硬盘驱动器(HDD)。任选地，系统单元还可包括类似地可通过I/O桥访问的存储卡读卡器，所述读卡器用于读取紧凑闪存存储卡、Memory存储卡等。
I/O桥也可连接到多个通用串行总线(USB)端口、以太网端口、IEEE802.11b/g无线网络(Wi-Fi)端口；以及能够支持多个蓝牙连接的无线链路端口。操作时，I/O桥将处理所有无线、USB和以太网数据，包含来自一个或多个控制器的数据。例如，当用户玩游戏时，I/O桥通过蓝牙链路接收来自控制器的数据，并且将其传递到Cell处理器，所述处理器基于从控制器接收的数据更新游戏的当前状态。
无线、USB和以太网端口还为控制器之外的其他外围装置提供连接，例如，遥控装置、键盘、鼠标、便携式娱乐装置(即，Sony Playstation娱乐装置)、摄像机以及麦克风耳机。此类外围装置可无线连接到系统单元。主控台系统也可与其他外围装置兼容，例如，数字录像机(DVR)、机顶盒、数字相机、便携式媒体播放器、IP语音电话、移动电话、打印机、扫描仪等。此外，旧式存储卡读卡器可经由USB端口连接到主控台系统，从而实现读取或Playstation装置使用的那种存储卡。遥控装置被配置成与主控台系统无线通信，以及与一些外围装置通信，以操作和导航数据内容。通过主控台系统内含有的装置驱动器实现与外围装置的数据通信。
在主控台系统充当独立游戏客户端装置的一个实施方案中，游戏客户端能够输出音频和视频信号，以通过监控器/电视机和相关音频设备创建多媒体环境。例如，游戏客户端可以是(但不限于)瘦客户端，内部PCI-express卡，外部PCI-express装置，ExpressCard装置，内部、外部或无线USB装置，或Firewire装置等。在其他实施方案中，游戏客户端与电视机或其他多媒体装置集成，例如，DVR、Blu-Ray播放器、DVD播放器或多频道接收器。在主控台系统充当与服务器上执行的应用交互的游戏客户端装置的实施方案中，游戏客户端能够允许用户连接到服务器应用以及通过互联网来处理应用的输入。游戏客户端允许用户访问和回放在线娱乐内容，例如但不限于，游戏、电影、音乐和照片。此外，游戏客户端可实现访问在线通信应用，例如，VOIP、文本聊天协议和电子邮件。当游戏客户端连接到服务器处理模块时，用户会话控制可用来认证用户。认证的用户可具有相关联的虚拟化分布式存储和虚拟化网络处理。在此实施方案中，主控台系统可使用分布式存储来保存多个游戏的游戏状态、个人游戏的自定义设置以及游戏客户端的一般设置，例如，游戏设置参数和模式控制。
在一个实施方案中，控制器被配置成通过蓝牙链路与主控台系统无线通信。然而，控制器并不限于借助蓝牙进行通信，反而可以连接到USB端口。USB端口还使得能够提供电力，借此为控制器的电池充电。控制器包含控制器电路308和用来接收触摸输入的输入表面，例如，触摸表面。在一个实施方案中，控制器电路类似于参考图1A描述的控制器电路，且包含以下项中的一个或多个：存储器，处理器，存储卡读卡器，如闪存等永久存储器，带有LED、红外灯或使用液晶显示器的照明电路，用于超声通信的麦克风和扬声器，声室，数字相机，内时钟，使用如WiFiTM等协议的无线通信接口，触摸表面电路模块，反馈处理模块，惯性传感器模块，按钮激活逻辑，以及控制器通信接口306-b等等。上述清单并不详尽，且应被视作示例性的。控制器内可设有其他或更少的模块，以用来检测、捕获和处理输入表面处的触摸输入。
控制器电路308与控制器350的输入表面交互，以检测和捕获原始触摸输入数据，并将数据传输到主控台。控制器的输入表面包含识别参考位置的指示器355。控制器还可包含多个按钮，用于提供应用相关的用户输入，如图2A所示。在一个实施方案中，多个按钮包含图形化表示的按钮，所述按钮被映射来控制主控台上执行的应用处的输入的各个功能方面。例如，在一个实施方案中，“X”形按钮可被映射来选择屏幕上的突出项目。在另一实施方案中，“X”形按钮可用来在格斗游戏中发动踢打动作、在第一人称射击游戏中射击武器，或者激活一个应用。输入控制器上的其他按钮可类似地映射来执行交互式视频游戏中的各种功能或者主控台处执行的应用的其他方面。
控制器电路308包含各种硬件/软件模块，用于接收、分析和解译来自控制器的数据。来自控制器的数据包含从输入表面获取的触摸输入数据、相机325捕获的与控制器方位有关的数据以及来自控制器处可用的一个或多个按钮的数据。来自输入表面的触摸输入通过触摸表面电路312而被接收和处理，所述触摸表面电路与位置传感器316交互，以确定触摸输入相对于设置在输入表面上的指示器的大体区域；与点近似器314交互，以精确定点和计算输入表面处的触摸输入的具体位置坐标；以及与接触式检测器318交互，以检测触摸输入和触摸输入在给定位置处提供的压力大小。控制器电路中的反馈电路324包含：触觉反馈电路，其用来将触觉反馈数据提供到控制器；以及照明电路，其用来响应于输入表面处提供的触摸输入，提供控制器的输入表面处的照明反馈数据。
触摸表面电路312收集的数据被控制器处的处理电路326d处理。在另一实施方案中，原始数据中的一些或全部传输到主控台以供处理。处理电路326d被配置成检测触摸表面电路312收集的输入数据的各个方面(例如，与输入数据相关联的幅度数据、选择数据和方向数据)，解译输入数据的各个方面，以及将有关输入数据的各个方面的信息作为控制器输入传输到主控台。
仍参考图1B，控制器电路308包含硬件和软件模块，所述模块被配置成接收来自触摸表面、来自控制器处可用的一个或多个数据按钮以及来自相机325的数据，并且分析和解译接收到的数据。来自相机325的数据捕获三维空间中控制器的方位数据。来自相机的捕获的数据被控制器电路308的惯性传感器模块326解译，以识别有关控制器方位的数据的各个属性，例如，六轴数据(即，有关x轴、y轴、z轴、倾斜、滚动和偏航的数据)。在一个实施方案中，惯性传感器模块326使用磁强计326a、陀螺仪326b和加速计326c来解译输入数据。惯性传感器模块326使用的上述模块清单是示例性的，且不应被视作限制性的。磁强计326a被用来测量控制器磁场中的强度、方向和变化，并且通过相对于地球磁场校准相机捕获的控制器方位来提供方向数据，充当罗盘。陀螺仪326b被用于相对于惯性参考系来测量与控制器相关联的旋转速度。加速计326c被用来测量控制器的运动，包含控制器的速度、方向、方位(例如，输入表面的横向或纵向)，控制器的稳定性等，同时解译三维空间中控制器的移动指示的速度变化率。控制器电路308可与诸如全球定位系统(GPS)等其他模块交互，以准确确定控制器的地理位置。在一个实施方案中，相机325检测和提供与控制器的位置、旋转、稳定性、方位、速度相关的至少一些数据。
类似地，来自控制器处可用的一个或多个按钮的数据被控制器电路308内的按钮激活逻辑328分析，以识别数据的一个或多个属性。一个或多个属性定义对主控台上执行的应用的一个或多个功能的输入。按钮激活逻辑328处理得自控制器的数据，以识别一个或多个按钮的激活/去激活，以及提供适当的输入用于生成控制器输入。
控制器电路308集合来自各个模块(326a–326d和328)的数据并且生成控制器输入，所述控制器输入通过相应的通信接口306-a和306-b传输到主控台电路304。主控台电路304中包含逻辑，用来使得主控台能够解译控制器输入数据，以及与主控台处执行的应用的命令和控制相互关联。例如，主控台电路304可使用从控制器接收的控制器输入数据，基于对虚拟物体的先前位置的了解，相对于游戏播放来计算视频游戏应用中的虚拟物体的新位置。
主控台电路304继而通过相应的通信接口306-a和306-b将与主控台处执行的具体应用(例如，视频游戏应用)相关的模式控制和应用设置参数(即，接口参数)提供到控制器电路308。在一个实施方案中，应用接口参数可包含与游戏应用相关的转向灵敏度、齿轮传动比等。例如，在赛车游戏中，应用设置参数可指示车轮可转动的速度和数量等。对于有关齿轮传动的更多信息，可参考2006年5月6日递交的标题为“用于将齿轮效应应用到视觉跟踪的方法和系统(Method and System for Applying Gearing Effects to VisualTracking)”的第11/382,036号申请案，所述申请案以引用方式并入本文中。
应用设置参数还可控制与游戏表面上的各个位置相关联的幅度，以及与涉及触摸输入的输入表面上的不同位置相互关联。此外，在本发明的一个实施方案中，应用设置参数可指定用于激活/去激活输入表面以接收触摸输入的参数。用于激活/去激活输入表面以接收触摸输入的参数可指定压力阈值、施加此压力的位置、在激活/去激活过程中该位置处或附近的输入表面上施加此压力的次数等。例如，当用户在输入表面上设有指示器的位置提供手指触摸时，接触式检测器测量施加在输入表面上的指示器位置的压力大小，并且将施加压力的位置和大小与应用设置参数中定义的指定位置和压力阈值进行比较。如果施加的压力超出指定阈值并且处于设置参数中详述的位置，那么输入表面被激活以接收触摸输入。类似地，一旦被激活，相同的压力阈值便可用来去激活输入表面处的触摸输入。然而，一旦被激活，针对施加压力以去激活输入表面的位置便可在设置参数中被指定为输入表面上的任何位置，包含指示器位置。因此，主控台上执行的每个游戏或应用将与控制器电路交互，以共享某些建立的应用设置参数。
除了激活/去激活输入表面以接收触摸输入之外，为诸如游戏应用等应用指定的模式控制和设置参数可使得控制器电路能够激活或去激活控制器处允许的一些运动。因此，主控台可与控制器相互作用，以根据模式控制参数来改变控制器的输入表面(即，平面操纵杆输入表面)的操作模式。例如，在一个实施方案中，模式控制可用来在游戏的特定状态期间完全关闭(即，去激活)FJS输入表面，且然后在游戏的不同状态期间重新打开(即，激活)。在一个实施方案中，模式控制和游戏设置参数可在应用初始化期间被定义，且也可在玩游戏的过程中基于游戏状态而动态完善。
继续参考图1B，控制器的输入表面可由多个层构成，以检测和传输输入表面处提供的原始触摸输入。仅借助实例的方式且并不限于实际实例，图1B示出控制器的一部分的横截面，该部分识别可定义输入表面的多个层。在一个实施方案中，输入表面可由玻璃(或塑料)基底层358构成，所述基底层可使用电阻、电容、表面声波技术中的任一个或任何其他已知技术来识别输入表面处的触摸输入。取决于使用的技术，玻璃基底层358可被电容材料层、导电材料层和电阻材料层中的任一个覆盖，或被换能器覆盖，以检测和测量因触摸输入造成的电荷/电路电阻变化/振动变化。使用控制器的上述硬件和软件可准确测量此类变化率和位置。例如，当使用电容材料覆盖玻璃基底层358时，电容器采用一定的栅格格式布置，其中栅格上的每个点或节点识别输入表面上的独特位置。在此实施方案中，电容器栅格形成传感器栅格层357，其中具有检测每个节点处的电流变化的多个传感器。在一个实施方案中，玻璃基底层358可以是纯色表面。在另一实施方案中，输入表面可改变颜色。
在一个实施方案中，为了在控制器处提供视觉反馈，传感器层可耦合到照明电路。在此实施方案中，液晶显示器(LCD)层359可设在玻璃基底层358的下面，并且可连接到照明电路，从而LCD层359可基于触摸输入来提供不同的颜色，以照亮输入表面的玻璃基底层358。在一个实施方案中，当用户与输入表面相互作用时，LCD层359还可呈现不同的图形图像和图标，以将信息提供回到用户。
在一个实施方案中，代替LCD层359，由多个照明元件组成的照明层可设在玻璃基底层358的下面，并且连接到照明电路，以使得输入表面能够基于输入表面处检测到的触摸输入而点亮并改变颜色。在此实施方案中，多个照明元件可包含发光二极管(LED)或其他类似的照明元件。LED可被布置成覆盖整个输入表面，或正好布置在输入表面的边缘/边界，或者这两者的组合。因此，根据LED的布置方式，LED可被用来照亮输入表面的特定部分或输入表面的边界的一部分，或者这两者的组合，从而针对输入表面处提供的输入而将视觉反馈提供给用户。
在一个实施方案中，为了在控制器处提供感官反馈，传感器层可耦合到触觉反馈电路322。触觉反馈电路可配有“触感”技术，“触感”技术被设计成测量施加在输入表面上特定位置处的压力大小，并且基于游戏设置参数将其转译为控制器处的适当触觉反馈。触感技术被设计成将感官反馈提供给用户。在一个实施方案中，触感技术可结合微流体技术。微流体技术在提供用户输入的同时允许用户更改输入表面。所述技术提供一组预定义按钮，所述按钮可用来抬高或降低预定义位置，并且在控制器装置上创建基本型式。在一个实施方案中，微流体技术可用来针对用户输入而物理改变指示器的参考位置，或改变输入表面上的型式。
当用户在指示器处提供手指触摸输入时，连接到传感器层357的位置传感器316和接触式检测器318检测输入表面上指示器处的触摸输入，并分析触摸输入以识别输入特征(即，输入属性)，例如，位置、施加在该位置处的压力大小等。触摸输入的输入特征被传输到触摸表面电路312，在这里，所述输入特征被分析。经分析的触摸输入被传输到处理电路，在这里，数据被解译并且控制器输入得以生成。控制器输入被转发到主控台电路304，其中所述控制器输入与虚拟物体的控制、主控台处执行的应用的特征、系统设置、动作或方面相互关联。
响应于触摸输入，主控台电路可将反馈返回到控制器电路308。控制器电路处的反馈处理模块324接收来自主控台电路的反馈，解译所述反馈以识别触觉反馈数据和照明反馈数据，并且将触觉反馈数据转发到触觉反馈电路322和/或将照明反馈数据转发到照明电路323。基于从控制器电路的反馈处理模块接收到的触摸反馈数据，触觉反馈电路提供控制器处必要的触觉反馈。触觉反馈将感官响应提供到控制器处的触摸输入。在一个实施方案中，触觉反馈可伴随音频反馈。
基于从反馈处理模块324获取的照明反馈数据，通过激活设置在输入表面处的适当照明元件，例如LED，照明电路提供照明反馈(即，视觉反馈)。照明反馈数据响应于相对控制器输入表面上的指示器提供的触摸输入。照明元件被配置成用单色、纯色或不同颜色照亮，以与用户输入相关联。例如，当输入表面处检测到触摸输入并且触摸输入中指定的压力大小少于阈值时，设置在输入表面处的照明元件最初可显示红色。类似地，当输入表面处的触摸输入中指定的压力超过预定义阈值时，照明元件可显示绿色。在一个实施方案中，来自照明元件的光强度和返回到控制器的触觉反馈量均基于触摸输入中施加的压力量。
图6示出图表，其以图形形式表明在本发明的一个实施方案中，距指示器的距离与触觉电路响应于触摸输入而在控制器处提供的噪声之间的关系。例如，考虑在输入表面处从用户接收到的输入的情况。用户在输入表面上的指示器位置提供手指触摸，并且在输入表面上滑动手指。根据施加的压力量、用户手指滑过输入表面的速度以及手指距指示器的距离，触觉电路在控制器处提供适当的触觉反馈。如线A所示，随着用户手指稳定地移动远离指示器位置，控制器处提供的触觉反馈量稳定地增加。线B示出替代的情形，其中用户的手指最初慢慢地在输入表面上移动，而接着速度和距离逐渐增加，且触觉反馈通过首先提供稳态噪声且接着逐渐增加控制器处的噪声强度来反映速度和距离的变化来反映出这种输入。类似地，线C示出不同的情形，其中触摸输入间隔地增加，并且来自触觉电路的触觉反馈中提供的噪声反映出触摸输入。触觉电路提供的噪声可采用音频反馈和/或触觉反馈的形式。在另一实施方案中，噪声可仅仅表示为传输到主控台以供处理的原始数据。
在一个实施方案中，根据与主控台处执行的特定应用相关联的模式设置，输入表面处提供的触摸输入可以用来激活或去激活控制器。根据此实施方案，当触摸输入施加的压力超过阈值时，控制器可被激活，并且该激活可通过将照明元件显示为绿色而在视觉上传达给用户或借由触觉反馈在感官上传达，或者结合视觉传达和感官传达两者。一旦激活，当通过后续触摸输入在输入表面施加类似的压力时，控制器可被去激活，并且此动作可伴随显示红色、对应于触摸输入的另一触觉反馈或者这两个的结合。在一个实施方案中，通过用户在指示器位置提供足够的压力可执行激活，而通过用户在输入表面上的任何位置(包含指示器位置)提供同样的压力可执行去激活。上述实施方案是示例性的，且不应被视作限制性。使用传达激活/去激活的其他组合或方式可被视作合适的。
仍参考图1B，柔韧且透明保护层356(或简而言之，保护层)可用来覆盖传感器栅格层357。在触摸输入期间，当用户向下按压时，由于保护层356具有柔韧的特性，保护层356被向下压，而当用户释放压力时，保护层356返回到原来位置。按压和释放保护层356使用传感器层进行检测，并且被触摸表面电路312记录为原始数据。控制器的处理电路与触摸表面电路312交互，以确定触摸输入施加的压力大小和位置，后来在该位置释放压力，并且在一个实施方案中，将其转译以激活/去激活输入表面，以便接收触摸输入。一旦输入表面被激活以接收触摸输入，当用户从输入表面上放开手指时，触摸表面电路便通过传感器栅格层357来检测用户手指从输入表面上放开，并且将此信息传输到处理电路。处理电路对手指从输入表面上放开进行解译，并且将反馈数据提供到输入表面，以将用于接收后续触摸输入的输入位置返回/重置到默认位置，从而后续触摸输入便从默认位置开始。在一个实施方案中，默认位置是指示器所在的位置。
图2A到2F示出控制器电路在传感器栅格层357处的底层传感器的帮助下如何在输入表面处的用户接合/脱离期间相对于指示器355来检测用户手指按压/释放的不同位置，并且使触摸输入与主控台处的游戏播放中的适当动作相互关联。触摸输入在输入表面处被接收，所述输入表面中设有指示器(例如，凸出的手指可触摸的微坑或圆点)以定义参考位置，例如，输入表面的中心。在输入表面提供触摸输入的用户首先通过检测指示器来识别参考位置(例如，输入表面的中心)，向下按压，并且在特定方向上沿着输入表面移动手指。底层传感器栅格层检测最初的按压(其识别输入表面处的用户接合)，以及用户手指触摸提供的后续方向性控制。位置传感器与控制器中的接触式检测器一起检测用户手指在输入表面上按压/移动，以及施加在输入表面的不同位置的压力大小。通过识别触摸输入的输入属性以及对照阈值验证输入属性，位置传感器/接触式检测器使用此信息来首先确定输入表面的激活。成功验证之后，传感器/检测器使用位置近似来精确定点相对于指示器移动的用户手指的不同位置。位置近似技术采用如下方式工作。来自用户输入的原始数据被传输到点近似器314，以用于分析。通过首先识别用户在输入表面上按下手指的广阔区域，且基于在该广阔区域内的不同位置感测到的压力大小，使用估计过程来精确定点该广阔区域内的具体位置，点近似器314精确定点触摸输入的具体位置。因此，位置传感器、接触式检测器和点近似器一起工作，以精确定点与用户手指在输入表面上触摸和移动相关的各个位置、大小和选择中的每一个。
从主控台接收的设置参数用来确定各个输入阈值，以便使输入表面处的触摸输入数据与游戏播放中的游戏区相关联。例如，当用户在输入表面上从指示器位置朝输入表面的边缘移动手指时，与用户在指示器处按压并沿着输入表面将手指移远但更接近指示器相比，位移大小更大。在另一情况下，当用户在输入表面上按特定方向从指示器朝输入表面的边缘缓慢移动手指时，使用位置传感器、点近似器和接触式检测器(合起来称为“模块”)的控制器电路检测、接收和解译输入数据，从而虚拟物体可采用同样的方式移动到游戏播放的游戏区域中的相关位置。当用户按到指示器并在特定方向上沿着输入表面迅速滑动手指远离指示器而朝向输入表面的边缘时，控制器电路内的模块可解译此类滑动，以与游戏播放中特定位置上的虚拟物体的加速度相关联。控制器电路中的模块因而识别触摸输入的一些属性，例如，选择、方向、位移大小、加速度以及触摸输入相对于指示器施加的压力，并且将触摸输入数据的属性转译为虚拟游戏应用处的适当动作。
例如，控制器电路可通过将位移大小定义为特定方向上相对于输入表面上的指示器的距离百分数来解译输入表面上不同位置处的触摸输入，并将此距离百分数转换为游戏播放的游戏表面中的虚拟物体的等效移动。因此，如果用户在指示器处按压手指并迅速向上朝边缘滑动手指并且刚好在接近边界处停止，那么控制器电路可将此移动解译为在游戏播放的游戏区域中将游戏物体直线向上移动到约80％的距离，其中100％的移动距离意味着游戏区域的边界。图2A到2F示出在一个实施方案中由多个传感器捕获输入表面处的触摸输入并使其与主控台处执行的游戏播放的游戏移动相关联的概念。
图2A示出示例性控制器，例如，移动控制器，其包含设有指示器和多个传感器(未图示)的输入表面。通过用户在控制器的输入表面上的指示器处按压手指，便实现用户接合来提供触摸输入。控制器内的模块解译控制器相对于指示器的方位，并且相应解译输入表面处提供的后续触摸输入。指示器的位置转译为游戏播放的游戏区域中的参考开始点。
一旦用户已检测到输入表面的中心，那么用户便可通过将手指移动远离指示器而在输入表面上的任意方向移动手指，如图2B到2F所示。设在输入表面上不同点处的传感器将检测用户手指相对于指示器行进的方向并将此原始数据馈送到触摸表面电路。触摸表面电路使用从主控台接收的游戏设置参数(接口参数)和模式控制来解译原始数据，以生成数据点。这些数据点被馈送到控制器电路，从而控制器电路可解译来自触摸输入的数据点，以识别触摸输入的一个或多个属性。如先前所述，识别的属性可包含相对于指示器的数据点的选择、数据点相对于指示器的位置的坐标、施加在每个数据点处的压力大小、具体数据点处的停留时间、触摸输入相对于指示器的方向、位移大小等等。图2B到2D中示出由传感器检测和捕获为数据点的用户手指在输入表面上的后续移动。图2B示出用户手指在输入表面上相对于指示器的示例性移动。图2C示出用户手指在输入表面之上从指示器位置的相对移动。随着用户手指从点A处的指示器位置滑动到点B，控制器电路测量具体方向上每个数据点相对于输入表面处的指示器的位移大小，并且与游戏播放的游戏表面内的虚拟物体的对应移动相关联。因此，如图2C所示，从点A到点B的用户输入可转译为向上方向上的25％位移大小，在与点A到点B相同的方向上从点A到点C为约50％或从点B到点C为约25％，以及在与点A到点B和C相同的方向上，从点A到点D为约75％的位移大小。图2D示出反映游戏区域中虚拟物体的移动的对应位置点，所述移动对应于触摸输入上的数据点的方向和图2C所示的位移大小。因此，输入表面处的触摸输入被解译，以识别选择、方向、移动幅度和施加的压力的属性，并且这些属性与主控台处执行的视频游戏的对应移动/动作相关联。如图所示，用户手指从设有指示器的输入表面的中心移动到输入表面上的不同数据点，并且控制器电路使用模式控制参数，以在移动游戏播放中的虚拟物体时与适当方向和大小关联。
图2B到2D示出单个方向上的用户输入的简单表示。然而，针对主控台处执行的应用，控制器处增加的交互被用来定义更逼真的控制。图2E和2F示出在本发明的一个实施方案中输入表面处的触摸输入的更逼真的解译以及与控制器输入表面处的触摸输入相关联的游戏播放中虚拟游戏物体的控制。如图2E所示，参与在控制器处提供触摸输入的用户可检测指示器并确定控制器的方位。随后，用户可相对于设有指示器的输入表面的中心(表示为0’)在控制器输入表面上按不同方向(表示为数据点1’、2’、3’、4’、5’、6’和7’)移动手指。基于用户手指的移动，游戏播放中的虚拟物体移动。这在图2F中用具有相同参考编号的数据点指出，以便于识别。游戏表面上的各个数据点与输入表面处的触摸输入相关联，如从游戏表面中心到不同数据点的向外指向箭头所示，其中游戏表面的中心与设有指示器的输入表面的中心相关联。因此，当用户将手指按在半径的角落或端点中的一个(其中指示器设于中心)时，控制器模块内的逻辑便解译输入数据，并通过在按压方向上将游戏的虚拟物体移动到游戏表面上的对应最远数据点而与游戏播放的输入相关联。只要控制器启用并且用户在输入表面处提供触摸输入，处理电路便持续接收并解译输入数据。
在输入表面处提供触摸输入一段时间后，用户可从输入表面移开手指。触摸表面电路内的传感器和逻辑检测用户手指从输入表面的移开，并将其转译为释放输入表面处的触摸输入。因此，控制器电路将用于控制器输入表面处的后续触摸输入的开始点从最后检测到触摸输入的位置重置为默认开始点。因此，在图2E所示的实例中，最后检测到触摸输入的位置是由参考编号7’指出的位置。当控制器电路检测到输入表面处的触摸输入的释放时，用于后续触摸输入的开始点从数据点7’移动到数据点0’，其中指示器的位置由入站虚线402指出。用于上述实例的默认开始点是指示器设在输入表面上的位置。
通过相对于指示器在输入表面上的所需位置提供足够的压力，用户可还能够将游戏播放中的虚拟物体锁定在特定位置，并且控制器电路的底层逻辑将解译触摸输入，以将虚拟物体的位置锁定在游戏播放区域的对应位置。在输入表面上任何位置处的随后按压将释放虚拟物体持续的锁定。
图3A到3E、3F-1、3F-2和3G示出用于提供触摸输入的控制器的示例性输入表面。如图3A所示，控制器的输入表面包含设于输入表面中心的指示器，其中额外的指示器按照距所述指示器等距离位置设于指示器的任一侧。控制器还包含用于将额外输入提供到主控台处执行的应用的一组按钮。图3B示出图3A所示的控制器表面的替代实施方案。在此实施方案中，控制器的输入表面包含设于输入表面中心的单个指示器。图3C示出图3B所示的控制器的替代实施方案，其中控制器的输入表面与图3B所示的那个具有不同的方位。图3D示出带有三角形输入表面的又一实施方案，其中指示器设于三角形输入表面的中心。图3E示出带有圆形输入表面的又一实施方案，并且指示器设于圆形的中心，其中多个较小指示器沿着中心指示器的一个或多个同心圆设置。输入表面和用来识别参考位置的指示器的设置可采用不同的形状和形式。
在图2A所示的实施方案中，单个指示器设在输入表面区域的中心。图3F-1示出图3A所示实施方案的侧视图，且图3F-2示出图3E所示实施方案的俯视图。图3B示出图3A所示控制器的替代实施方案，其中多个指示器可采用使得用户能够快速识别输入表面上的参考位置的样式设在输入表面上，例如，设在输入表面的中心。在一个实施方案中，当多个指示器设在输入表面时，为了让用户能够轻松识别输入表面的中心，中心的指示器可被配置成凸出而高于设在中心指示器的一个或多个同心圆或任一侧上的其余指示器。如先前实施方案所述，输入表面中心的指示器可采用一定样式凸出高于其余指示器，使得用户能够轻松识别中心并确定控制器的方位。输入表面还可被配置成基于输入表面处的触摸输入的特性和类型而将各种类型的视觉和感官反馈提供给用户。
通过本发明的详细实施方案，现在将参考图4和5来描述具体方法。图4是示例性流程图，其示出在本发明的一个实施方案中使用控制器以将触摸输入提供到执行交互应用(例如，交互式视频游戏)的主控台的各种操作。方法在操作410处开始，其中用于主控台的控制器被激活以检测输入表面处的触摸输入。控制器的输入表面包含设于其上的多个传感器，并且指示器被定义在输入表面上，以识别输入表面上的参考位置。在一个实施方案中，通过用户手指触摸而在输入表面上的指示器位置处提供一定量的压力来激活控制器。触摸输入的位置和施加在输入表面处的压力量被测量并与预定的阈值相比较。如果施加的压力量大于预定阈值，那么控制器被激活。一旦被激活，控制器便准备接收输入表面处的触摸输入。通过在触摸表面处提供大于阈值的压力，控制器可被去激活。在一个实施方案中，在控制器处提供触觉反馈和/或视觉反馈，以指示控制器激活和/或去激活。
与主控台处执行的应用相关联的模式控制和游戏设置参数中的一个或多个均被接收，如操作420所示。模式控制和游戏设置参数(即，接口参数)专用于主控台处执行的特定应用。在一个实施方案中，接口参数和模式控制在游戏启动期间被接收，并且可基于游戏状态而动态改善。因此，随着且当接口参数改变时，控制器接收来自主控台的此类改变。游戏设置参数可包含与应用相关的参数，例如，对于赛车视频游戏应用等而言，参数如转向灵敏度、齿轮传动比等。特定应用共享的模式控制可使得控制器的控制器电路能够激活/去激活控制器，以及还能激活/去激活控制器处允许的一些运动，而且此类激活和/或去激活可基于游戏状态。激活会导致初始化和配置控制器，从而来自控制器的输入可映射到接收的游戏状态。在各个实施方案中，从主控台接收的各游戏状态与应用相关，所述应用包含但不限于操作系统功能，例如，导航文件系统或启动应用(例如，独立或联网的交互式视频游戏、互联网浏览器、社交网络接口、视频回放和音频回放)。列出的特定应用是示例性的，且不意图限制。在玩游戏或执行应用期间，后续收到游戏状态可导致覆盖默认配置，以便改善控制器输入，从而符合接收的游戏状态。在主控台处的应用执行期间，控制器配置的此类初始化和改善允许个别应用将应用的控制映射到控制器的特定输入。此外，术语“主控台”应解释为不仅涵盖提供交互式视频游戏的程序指令的执行，而且进一步包含常用计算、交互和多媒体交互的操作和功能。
触摸输入在控制器的输入表面处被接收，如操作430所示。触摸输入识别输入表面处的用户接合。将指示器用作参考位置来提供触摸输入，并且相对于输入表面上的指示器来解译所述触摸输入，以基于从主控台接收的模式控制和游戏设置参数来识别多个输入属性，如操作440所示。解译的触摸输入被传输到主控台，其中触摸输入被分析，以识别与主控台处执行的应用处的交互相关联的数据点，如操作450所示。主控台处的交互导致控制虚拟物体的动作，或者控制特征、系统设置、动作或交互式应用的特定方面。主控台处的触摸输入的分析可导致将感官和/或视觉反馈发送到控制器。在一个实施方案中，基于游戏状态来分析触摸输入，并且相应地提供视觉和/或感官反馈。例如，如果用户正在启动视频游戏并且已经在输入表面处提供满足或超出预定义阈值的足够压力，那么控制器可被激活，以接收用于视频游戏的触摸输入，并且此类激活可采用触觉反馈(例如，感官反馈)和/或视觉反馈的形式指示给用户。只要控制器启用并接收用于交互式应用的触摸输入，并且只要交互式应用通过主控台执行，所述激活、接收、解译和传输便会持续。所述方法结束时，控制器检测输入表面处触摸输入的释放并将用于后续触摸输入的输入表面处的输入位置重置为默认位置，例如，指示器位置，如操作460所示。
图5示出一种方法的操作的示例性流程图，在本发明的一个实施方案中，所述方法用于使用移动控制器与通过主控台执行的交互式视频游戏相互作用。所述方法以操作510开始，此时，在移动控制器的输入表面检测到触摸输入。触摸输入可以激活控制器来接收触摸输入。输入表面包含定义参考位置的指示器和被配置成检测输入表面处的触摸输入的多个传感器。控制器被激活之后会接收用于视频游戏的游戏播放的游戏状态，如操作520所示。游戏状态被用来配置控制器，以便将控制器输入映射成符合游戏状态。在输入表面处接收的触摸输入被评估，以基于游戏状态来定义输入属性，如操作530所示。使用从主控台接收的模式控制和游戏设置参数，基于游戏状态，控制器电路可评估所述触摸输入。模式控制和游戏设置参数可专用于视频游戏和/或可专用于视频游戏内的不同游戏状态。
输入属性可被分析，以针对游戏播放生成多个数据点。在一个实施方案中，可通过使用触摸输入相对于指示器的不同位置的位置坐标来测量触摸输入的大小和方向来生成数据点。生成的数据点被传输到主控台作为控制器输入，如操作540所示。主控台解译控制器输入，并将所述输入转译成交互式视频游戏的游戏播放中的虚拟物体处的控制和动作。响应于输入表面处的触摸输入，基于触摸输入的评估，控制器电路可提供视觉和/或感官反馈。所述方法结束时，控制器检测输入表面处触摸输入的释放并针对后续触摸输入而将输入表面处的输入位置重置为指示器定义的默认位置，如操作550所示。只要控制器启用并且在输入表面处提供触摸输入，检测、接收、评估和分析的过程便会持续。
因此，当前实施方案为用户提供一种使用控制器与交互式视频游戏相互作用的方式，所述控制器带有使得用户能够提供更多受控输入的输入表面。用户可接收表示控制器处的触摸输入的足够感官和/或视觉反馈。所属领域的技术人员将清楚了解本发明的其他优势。
上述本发明可用其他计算机系统配置实施，包含手持式装置、微处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子设备、微型计算机、主计算机等。本发明也可在分布式计算环境中实施，其中由通过通信网络链接的远程处理装置执行任务。
本发明还可体现为计算机可读媒体上的计算机可读代码。计算机可读媒体是可存储数据的任何数据存储装置，所述数据之后可由计算机系统读取，包含电磁波载体。计算机可读媒体的实例包含硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带以及其他光学和非光学数据存储装置。计算机可读媒体也可分布在网络耦接的计算机系统上，从而计算机可读代码被分布式存储和执行。
尽管为了清楚理解已在一些细节上描述了上述发明，但应明白，某些变化和修改可在所附权利要求书的范围内实施。因此，呈现的实施方案应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文中给出的细节，而是可在所附权利要求书的范围和等效物内修改。

Claims (20)

1.一种用于与主控台上执行的交互式应用相互作用的控制器，其包括：
输入表面，所述输入表面包含设置于其上的多个传感器，所述多个传感器被配置成检测所述输入表面上的触摸输入；
指示器，所述指示器定义在所述输入表面上，以识别所述输入表面上的参考位置，所述触摸输入相对于所述输入表面上的所述指示器被检测；以及
处理电路，所述处理电路在所述控制器内用于分析与所述触摸输入相关联的原始数据，以及用于将信号传输到所述交互式应用以控制动作。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器具有控制器主体，所述主体是细长的，带有手柄以及设置在所述手柄一端的物体，所述手柄具有所述输入表面，而且所述手柄被配置成由用户单手握持。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述输入表面位于所述手柄上，当所述控制器被握持时接近所述用户单手的拇指位置。
4.根据权利要求1所述的控制器，其还包括：
触觉电路，所述触觉电路耦合到所述处理电路，以响应于所述输入表面处的所述触摸输入而触发触觉反馈。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中所述多个传感器被配置成相对于所述指示器来检测触摸输入并将所述触摸输入传输到所述处理电路，所述处理电路分析所述触摸输入，以识别所述触摸输入的输入属性，其中所述输入属性包含位置、停留时间以及在所述输入表面上的所述位置处施加的压力大小。
6.根据权利要求1所述的控制器，其还包括，
带有多个照明元件的照明电路，所述照明电路耦合到所述处理电路，以获取照明反馈数据并响应于检测的触摸输入来提供视觉反馈，其中所述多个照明元件是发光二极管。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述处理电路被配置成基于所述触摸输入的所述输入属性来计算触摸输入相对于所述指示器的位移大小和方向。
8.根据权利要求4所述的控制器，其中基于通过所述输入属性识别的所述输入表面上的具体位置处施加的压力大小和所述触摸输入的停留时间来提供所述触觉反馈和视觉反馈。
9.根据权利要求1所述的控制器，其中所述处理电路被配置成，
检测所述触摸输入在所述输入表面上的具体位置施加的压力大小；
对照预定义阈值来验证所述施加的压力大小和位置；以及
当所述具体位置匹配所述预定义阈值中定义的位置，并且所述触摸输入在所述具体位置处施加的压力大小超出预定义阈值时，激活所述控制器的所述输入表面以接收所述触摸输入。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中所述位置是所述指示器的参考位置，并且所述激活基于所述主控台处执行的所述交互式应用的状态。
11.根据权利要求1所述的控制器，其中所述处理电路被配置成当所述触摸输入在具体位置处施加的所述压力大小超出预定义阈值时锁定所述具体位置处的所述触摸输入。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中所述处理电路还被配置成基于后续触摸输入而释放所述具体位置处的所述锁定，当所述后续触摸输入施加的压力大小超出所述预定义阈值时，所述锁定被释放，其中所述后续触摸输入的位置是所述输入表面上的任何位置。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中所述处理电路被配置成当所述触摸输入在所述控制器处停止时将所述控制器处的所述触摸输入的所述位置回复到所述输入表面上的默认位置。
14.根据权利要求7所述的控制器，其中基于所述触摸输入的所述位置距所述指示器的相对距离以及所述输入表面处的所述触摸输入的位置变化的相对速度来计算所述位移大小和移动速度。
15.一种使用控制器将输入提供到主控台处执行的交互式应用的方法，其包括：
针对所述主控台激活所述控制器，以检测和接收所述控制器的输入表面处的触摸输入，所述输入表面具有设置于其上的多个传感器以及识别所述输入表面上的参考位置的指示器，所述触摸输入是相对于所述指示器检测的；
接收所述控制器的所述输入表面处的触摸输入，所述触摸输入定义所述输入表面处的手指接触；
将与所述触摸输入和根据所述手指接触检测到的手势相关联的数据传输到所述主控台，当所述控制器启用时，所述传输在所述触摸表面处的手指接触期间持续；以及
检测所述输入表面处的手指接触的释放，所述手指接触的释放导致重置开始位置，以用于接收所述控制器的所述输入表面上的后续触摸输入。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包含响应于所述检测的触摸输入在所述控制器处生成视觉反馈或感官反馈中的至少一个。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述激活还包含，
基于输入特征，计算施加在所述输入表面的具体位置处的压力大小；
将所述具体位置以及施加在所述具体位置处的压力大小与预定义阈值相比较；以及
当所述具体位置是所述预定义阈值中指定的默认位置，并且所述施加的压力大小等于或大于所述预定义阈值时，针对所述主控台处执行的所述交互式应用，激活所述控制器以接收所述触摸输入。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述默认位置是所述指示器定义的所述参考位置。
19.一种用于与计算机游戏系统相互作用的控制器装置，其包括，
主体，所述主体具有手柄以及设置在所述手柄一端的物体；
触摸表面，所述触摸表面设置在所述手柄一侧，所述触摸表面具有由所述触摸表面上的表面特征识别的指示器，所述触摸表面响应于用户手指的相互作用而提供用于接收方向性控制的区域；
多个按钮，所述多个按钮在所述主体上，所述多个按钮补充所述触摸表面；以及
电路，所述电路设置在所述控制器的所述主体中，所述电路被配置成接收表示所述方向性控制的数据，并且将所述数据传输到游戏主控台，以通过所述计算机游戏系统上执行的程序来影响动作。
20.根据权利要求19所述的控制器，其中所述触摸表面是平滑的基底表面，所述平滑的基底表面被配置成接收所述用户的所述手指，并且允许所述用户的所述手指在所述平滑的基底表面上滑动，其中所述方向性控制参考所述指示器来定向。
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