CN106999766A - 用于触觉输出设备的体系架构和通信协议 - Google Patents

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Abstract

实施例针对用于控制触觉输出设备的体系架构和通信协议。根据实施例，生成复合驱动信号，该复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符。控制器包括与第一用户输入元件相关联的第一触觉输出设备和与第二用户输入元件相关联的第二触觉输出设备。复合驱动信号被传输到控制器，并且基于分组标识符来确定第一驱动信号和第二驱动信号的执行顺序。

Description

用于触觉输出设备的体系架构和通信协议
优先权申请
本申请要求于2014年12月23日提交的美国临时专利申请No.62/096,251的权益，该美国临时申请通过引用被整体结合于此。
技术领域
实施例一般而言涉及电子设备，并且更具体而言涉及产生触觉效果的电子设备。
背景技术
视频游戏和视频游戏系统已经变得非常受欢迎。视频游戏设备或控制器通常使用视觉提示和听觉提示向用户提供反馈。在一些接口设备中，可以向用户提供动觉反馈(例如，主动力反馈和阻力反馈)和/或触感反馈(例如，振动、纹理、温度变化等)。通常，这种反馈被统称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈提供了增强和简化用户与视频游戏控制器或其它电子设备的交互的提示。例如，触觉效果可以向视频游戏控制器或其它电子设备的用户提供提示，以就特定事件提醒用户，或者在模拟或虚拟环境中提供逼真的反馈，以产生更强的感官沉浸。
其中用户与用户输入元件交互以引起动作的其它设备也可以受益于触觉反馈或触觉效果。例如，这样的设备可以包括医疗设备、汽车控件、遥控器和其它类似的设备。
发明内容
本发明的实施例针对被配置成产生基本上改进相关技术的触觉效果的电子设备。
实施例的特征和优点在下面的描述中阐述，或者将从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来了解。
在一种示例实施例中，提供了用于根据体系架构和通信协议来控制触觉输出设备的功能。生成复合驱动信号，该复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符。控制器包括与第一用户输入元件相关联的第一触觉输出设备和与第二用户输入元件相关联的第二触觉输出设备。复合驱动信号被传输到控制器，并且基于分组标识符来确定第一驱动信号和第二驱动信号的执行顺序。
要理解的是，前面的一般描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并不旨在将本发明限制到所描述的示例。
附图说明
根据以下结合附图对优选实施例的详细描述，其他实施例、细节、优点和修改将变得显而易见。
图1图示根据本发明的示例实施例的系统的框图。
图2是图示根据本发明的示例实施例的用于提供触觉效果的系统的简化框图。
图3图示根据本发明的示例实施例的触觉效果软件栈的框图。
图4是图示根据本发明的示例实施例的用于控制触觉通信的系统的简化框图。
图5图示根据本发明的示例实施例的用于驱动多个触觉输出设备的功能的流程图。
图6图示根据本发明的示例实施例的用于用预期的输入信号映射用户输入元件的位置的功能的流程图。
图7图示根据本发明的示例实施例的从主机设备发送到控制器的示例触觉流报告。
图8图示根据本发明的示例实施例的从控制器发送到主机设备的示例触觉流报告。
图9图示根据本发明的示例实施例的从控制器发送到主机设备的示例能力报告。
图10图示根据本发明的示例实施例的从主机设备发送到控制器的示例状态请求报告。
图11图示根据本发明的示例实施例的从主机设备发送到控制器的示例配置改变报告。
图12图示适于与本发明的实施例一起使用的控制器的功能框图。
图13A和13B图示适于与本发明的实施例一起使用的控制器的不同视图。
具体实施方式
示例实施例涉及用于根据体系架构和通信协议来控制触觉输出设备的功能。生成复合驱动信号，该复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符。控制器包括与第一用户输入元件相关联的第一触觉输出设备和与第二用户输入元件相关联的第二触觉输出设备。复合驱动信号被传输到控制器，并且基于分组标识符来确定第一驱动信号和第二驱动信号的执行顺序。
在各种实施例中，描述了用于使用设备的各种用户接口和方法。在一些实施例中，设备是便携式电子设备(例如，游戏控制器、控制台、移动电话、智能电话、平板电脑等)。但是，应当理解的是，用户接口和相关联的方法可以应用到许多其它设备(诸如，个人计算机、医疗设备、膝上型电脑等)，这些设备可以包括一个或多个其它物理用户接口设备，诸如键盘、鼠标、轨迹球等。
图1图示根据本发明的示例实施例的系统100的框图。
系统100可以包括被配置成从远程源传输和/或接收数据的通信设备110。通信设备110可以用以下方式在处理器120和其它设备之间启用连接：通过编码要经网络(未示出)从处理器120发送到另一个设备的数据和解码经网络从另一个系统接收到的用于处理器120的数据。
例如，通信设备110可以包括被配置成提供无线网络通信的网络接口卡。可以使用各种无线通信技术，包括红外线、无线电、蓝牙、Wi-Fi和/或蜂窝通信。可替代地，通信设备110可以被配置成提供(一个或多个)有线网络连接，诸如以太网连接。
处理器120可以包括执行系统100的计算和控制功能的一个或多个通用或专用处理器。处理器120可以包括单个集成电路(诸如，微处理设备)，或者可以包括协同工作以完成处理器120的功能的若干集成电路设备和/或电路板。此外，处理器120可以执行存储在存储器140内的计算机程序，诸如操作系统141、通信模块142和其它应用143。
系统100可以包括用于存储信息和由处理器120执行的指令的存储器140。存储器140可以包含用于检索、呈现、修改和存储数据的各种部件。例如，存储器140可以存储当由处理器120执行时提供功能的软件模块。模块可以包括为系统100提供操作系统功能的操作系统141。模块还可以包括通信模块142，该通信模块142被配置成控制系统100和控制器150之间基于分组的通信。在一些情况下，基于分组的通信通过一个或多个USB(“通用串行总线”)信道在系统100和控制器150之间中继。通信模块142还与各种其它应用143接口，并且使用一个或多个标准和/或专有通信协议中继源自其它应用143的触觉指令。虽然本文描述了USB信道作为示例，但是本发明的实施例可以容易地应用到其它通信协议，诸如蓝牙。系统100中的其它应用143可以包括附加的功能，诸如被配置成为外围设备(诸如，控制器150(例如，游戏手柄，可穿戴设备等))提供控制功能的外围固件。
非瞬态存储器140可以包括可由处理器120访问的各种计算机可读介质。在各种实施例中，存储器140可以包括易失性介质和非易失性介质、可移动介质和不可移动介质。例如，存储器140可以包括以下中的任意组合：随机存取存储器(“RAM”)、动态RAM(“DRAM”)、静态RAM(“SRAM”)、只读存储器(“ROM”)、闪存、高速缓存存储器和/或任何其它类型的非瞬态计算机可读介质。可替代地或附加地，存储器140可以包括一个或多个网络或云访问存储介质。
虽然被示为单个系统，但是系统100的功能可以被实现为分布式系统。例如，存储器140和处理器120可以跨共同包括系统100的若干不同计算机分布。在一种实施例中，系统100可以是设备(例如，个人计算机、控制台、视频游戏控制台等)的一部分，并且系统100为设备提供触觉效果功能。在另一种实施例中，系统100可以与设备分离，并且可以为设备远程地提供上述功能。
系统100可以可操作地连接到控制器150。控制器150可以是被配置成向系统100提供输入的外围设备。控制器150可以使用或者无线连接或者有线连接可操作地连接到系统100。控制器150还可以包括被配置成使用或者无线连接或者有线连接与系统100通信的本地处理器。可替代地，控制器150可以被配置成不包括本地处理器，并且与控制器150相关联的所有输入信号和/或输出信号可以由系统100的部件来处理。在其中控制器150具有本地处理器的实施例中，附加功能(诸如，被配置成提供控制功能的通信模块和外围固件)可以驻留在控制器150内。这里，可以同步主机设备的时钟和外围设备的时钟。
控制器150还可以包括一个或多个数字按钮、一个或多个模拟按钮、一个或多个缓冲器、一个或多个方向盘、一个或多个模拟或数字杆、一个或多个驱动轮、和/或一个或多个用户输入元件，该一个或多个用户输入元件可以由用户与其交互并且可以向系统100提供输入。控制器150还可以包括一个或多个模拟或数字触发按钮(或“触发器”)，该一个或多个模拟或数字触发按钮(或“触发器”)可进一步由用户与其交互并且可以进一步向系统100提供输入。如下面更详细描述的，控制器150还可以包括被配置成在控制器150的至少一个触发器上施加双向推力/拉力的马达或另一种类型的致动器或触觉输出设备。
控制器150还可以包括一个或多个致动器或其它类型的触觉输出设备。控制器150的本地处理器，或者其中控制器150不包括本地处理器的实施例中的处理器120可以将与触觉效果相关联的触觉信号传输到控制器150的至少一个致动器。致动器又响应于触觉信号输出触觉效果，诸如振动触感触觉效果、动觉触觉效果或变形触觉效果。可以在控制器150的用户输入元件(例如，数字按钮、模拟按钮、缓冲器、方向盘、模拟或数字杆、驱动轮或触发器)处体验到触觉效果。可替代地，可以在控制器150的外表面处体验到触觉效果。
致动器是触觉输出设备的示例，其中触觉输出设备是被配置成响应于驱动信号而输出触觉效果的设备，触觉效果诸如是振动触感触觉效果、静电摩擦触觉效果、温度变化和/或变形触觉效果。在替代的实施例中，控制器150内的一个或多个致动器可以由一些其它类型的触觉输出设备代替。触觉输出设备可以是例如电马达、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、偏心旋转质量马达(“ERM”)、谐波ERM马达(“HERM”)、线性谐振致动器(“LRA”)、压电致动器、高带宽致动器、电活性聚合物(“EAP”)致动器、静电摩擦显示器或超声波振动发生器。在一些情况下，触觉输出设备可以包括触觉输出驱动电路。在一些实施例中，触觉输出设备可以是单向的或双向的。
控制器150还可以包括一个或多个扬声器。控制器150的本地处理器，或者其中控制器150不包括本地处理器的实施例中的处理器120可以将音频信号传输到控制器150的至少一个扬声器，该扬声器又输出音频效果。扬声器可以是例如动态扩音器、电动扩音器、压电扩音器、磁致伸缩扩音器、静电扩音器、带及平面磁性扩音器、弯曲波扩音器、平板扩音器、带状空气运动换能器、等离子弧扬声器和数字扩音器。
控制器150还可以包括一个或多个传感器。传感器可以被配置成检测能量的形式或其它物理性质，诸如但不限于，声音、移动、加速度、生物信号、距离、流量、力/压力/应变力/、弯曲、湿度、线性位置、朝向/倾斜、射频、旋转位置、旋转速度、开关的操作、温度、振动或可见光强度。传感器还可以被配置成将检测到的能量或其它物理性质转换为电信号或表示虚拟传感器信息的任何信号，并且控制器150可以将转换后的信号发送到控制器150的本地处理器，或者在其中控制器150不包括本地处理器的实施例中发送到处理器120。
图2是图示根据本发明的示例实施例的用于提供触觉效果的系统200的简化框图。
如图2所示，系统200包括一个或多个应用210。应用210中的每一个可以生成各种指令215。指令215被提供给通信驱动器220。在接收到指令215时，通信驱动器220可以基于指令215生成一个或多个触觉驱动信号225。在一些配置中，可以根据一种或多种报告格式配置触觉驱动信号225。触觉驱动信号225然后被传输到控制器230。
在控制器230处，触觉驱动信号225可以由一个或多个触觉输出设备232执行。通过执行触觉驱动信号225，触觉输出设备232将触觉效果渲染给终端用户。
图3图示根据本发明的示例实施例的触觉效果软件栈300的框图。如图3所示，软件栈300包括设备模块310、外围固件模块320、控制器模块330、驱动模块340和震动(rumble)驱动模块350。触觉效果软件栈300在系统(诸如，图1的系统100)上实现。
设备模块310可以包括各种模块，诸如输入管理代码311、外围输入应用编程接口(“API”)312、震动API 313、触觉效果API 314、直接回放/交叉器315、触发器引擎316、空间化引擎317和编码器318。
输入管理代码311可以包括一组计算机可读指令，在设备内执行的游戏应用或其它类型的应用的上下文中该计算机可读指令管理由控制器330提供的输入。
外围输入API 312可以包括一组计算机可读函数或例程，该计算机可读函数或例程使得游戏输入管理代码311能够与外围固件320交互，以便接收和管理由控制器330提供的输入。
震动API 313可以包括一组计算机可读函数或例程，该计算机可读函数或例程使得输入管理代码311能够与外围固件320交互，以便将震动指令传输到控制器330的一个或多个震动马达或震动致动器(例如，图3的震动马达L和R)。此外，震动指令可以使得控制器330的震动马达或震动致动器产生通用触觉效果或震动触觉效果。
触觉效果API 314(在图3中被标识为“API”)可以包括一组计算机可读函数或例程，该计算机可读函数或例程可由输入管理代码311访问并且使得输入管理代码311能够与外围固件320交互，以便将触觉指令传输到控制器330。此外，触觉指令可以使得控制器330的一个或多个目标马达或目标致动器在控制器330的一个或多个用户输入元件处产生触觉效果。
触觉效果API 314还可以存储一个或多个触觉效果定义。触觉效果定义是包括触觉数据(诸如，触觉信号)的数据结构，该触觉数据被预定义并且可以存储在存储设备(诸如，触觉文件或触觉流)内，并且可以被发送到一个或多个震动马达、震动致动器、目标马达或目标致动器，以在控制器330的部件或用户输入元件处产生触觉效果。触觉数据可以包括对应的触觉效果的一个或多个属性，其中属性可以被存储为参数。触觉效果定义的示例参数可以包括振幅参数、频率参数、波形参数、包络参数、幅度(或强度)参数和持续时间参数。
触觉效果API 314可以使得游戏输入管理代码311能够与直接回放/交叉器315、触发器引擎316和空间化引擎317交互，并且还可以根据由游戏输入管理代码311调用的请求来管理直接回放/交叉器315、触发器引擎316和空间化引擎317。此外，触觉效果API 314可以存储用于与外围固件320通信和用于生成一个或多个触觉效果的数据。
直接回放/交叉器315可以接收触觉数据作为输入、产生触觉数据作为输出、以及将触觉数据发送到控制器330的一个或多个目标马达或目标致动器(例如，图3的马达L和R)。在一些实施例中，直接回放/交叉器315可以将输入触觉数据直接输出，而不修改输入触觉数据的格式。这导致输入触觉数据的“原样”回放。在其它实施例中，直接回放/交叉器315可以将以第一格式输入的触觉数据转换为第二格式，并且可以进一步输出转换后的触觉数据。取决于回放的类型，直接回放/交叉器315可以可选地使用可编程交叉器来转换触觉数据。通过转换触觉数据，设备模块可以解构触觉效果并在若干致动器处回放触觉效果。
触觉数据的格式可以是触觉基本流(“HES”)格式。HES格式是用于表示可以被流式传输到设备的触觉数据的文件或数据格式。虽然可以在HES格式内加密触觉数据，但是可以用与如何表示未压缩的声音相同或相似的方式来表示触觉数据。
触发器引擎316可以接收触觉数据(诸如，触觉效果定义)，并且可以基于用户输入数据(诸如，触发器数据323)修改触觉数据。触发器数据是包括指示控制器330的一个或多个触发器(例如，图3的触发器L和R)的位置和/或范围的一个或多个参数的数据。触发器引擎316还可以向控制器330传输触觉指令。例如，触发器引擎316可以将触觉指令传输到控制器330的各种用户输入元件。如前所述，触觉指令可以使得控制器330的一个或多个目标马达或目标致动器在控制器330的一个或多个用户输入元件处产生触觉效果。
空间化引擎317可以接收触觉数据并且可以基于空间化数据修改触觉数据。空间化数据可以包括指示触觉效果的期望方向和/或流动(诸如，触觉效果在相应用户输入元件上的排序)的数据。在某些实施例中，空间化引擎317可以从输入管理代码311接收包括方向和/或流动的空间化数据。
空间化引擎317可以修改触觉数据，使得触觉效果(诸如，触发器触觉效果)对于控制器330的一个或多个震动马达或震动致动器(例如，图3的震动马达L和R)进行缩放，并且触觉效果也对于控制器330的一个或多个目标马达或目标致动器(例如，如图3所示的马达L和R)进行缩放。换句话说，空间化引擎317可以修改发送到每一个马达或致动器的触觉数据，并且因此，修改在每一个马达或致动器处体验到的触觉效果，以便传达整体触觉效果的方向和流动感。例如，为了强调在马达或致动器处体验到的触觉效果，空间化引擎317可以缩放触觉效果的一个或多个部分。例如，空间化引擎317可以缩放发送到使得触觉效果被体验到的马达或致动器的触觉数据，从而使得触觉效果更显著(例如，增大的幅度，持续时间等)。此外，空间化引擎317可以缩放发送到其它马达或致动器的触觉数据，从而使得在那些马达或致动器处体验到的其它触觉效果不太显著(例如，减小的幅度、持续时间等)。在一些实施例中，空间化引擎317可以实时地或基本上实时地修改触觉数据。此外，在一些实施例中，空间化引擎317可以在输入、马达或致动器、输出之间具有非线性关系，以便夸大整体触觉效果。
编码器318将从直接回放/交叉器315、触发器引擎316和/或空间化引擎317接收到的触觉数据编码成格式。在一种实施例中，格式可以是HES格式。编码器318可以将编码的触觉数据传输到外围固件320。
外围固件320是用于一个或多个外围设备(例如，控制器)的固件。外围固件320可以包括各种模块，诸如解码器和交叉器321、触发器控件322、触发器数据323、其它功能324和震动控件325。
解码器和交叉器321可以从编码器318接收编码的触觉数据，并对编码的触觉数据进行解码。在一些实施例中，解码器和交叉器321计算可编程交叉器，以便对编码的触觉数据进行解码。解码器和交叉器321可以实时计算可编程交叉器。
触发器控件322是用于控制器330的一个或多个目标马达或目标致动器(例如，图3的马达L和R)的低级控制API。触发器控件322可以接收触发指令并且可以将触发指令转换成用于控制器330的指定目标马达或目标致动器的低级触发指令，并且可以将低级触发指令传输到控制器330的指定目标马达或目标致动器。低级触发指令可以使得指定目标马达或目标致动器在控制器330的指定触发器处产生触发器触觉效果。
如前所述，触发器数据323是包括指示控制器330的一个或多个触发器(例如，图3的触发器L和R)的位置和/或范围的一个或多个参数的数据。外围固件320可以从控制器330接收触发器数据323。外围固件320还可以存储触发器数据323，并且还可以将触发器数据323传输到设备模块310。
其它游戏手柄功能324可以是由外围固件320管理的控制器330的功能。这样的功能可以包括诸如有线/无线通信、输入报告、协议实现、电源管理等的功能。
震动控件325是用于控制器330的一个或多个震动马达或震动致动器(例如，图3的震动马达L和R)的低级控制API。震动控件325可以接收震动指令、可以将震动指令转换为用于控制器330的指定震动马达或震动致动器的低级震动指令，并且可以将低级触发指令传输到控制器330的指定震动马达或震动致动器。
通信驱动器模块326是被配置成控制设备模块310和控制器330之间基于分组的通信的固件模块。例如，可以通过一个或多个USB信道在设备模块310和控制器330之间中继基于分组的通信。在从设备模块310接收到指令时，通信驱动器模块326可以生成一个或多个触觉驱动信号。在一些配置中，根据一种或多种报告格式生成触觉驱动信号。
通信驱动器模块326可以包括固件的若干部分，这些若干部分可以依赖于硬件或独立于硬件。在一些情况下，独立于硬件的固件的部分可以与依赖于硬件的部分分离。这里，独立于硬件的固件可以通过使用功能指针与依赖于硬件的固件交互。
控制器330可以包括触发器L和R。控制器330还可以包括齿轮箱L和R以及马达L和R。马达L和齿轮箱L在控制器330内可操作地耦合到触发器L。同样，马达R和齿轮箱R在控制器330内可操作地耦合到触发器R。当马达L接收到触发指令时，马达L和齿轮箱L可以共同地使得在触发器L处感受到触发器触觉效果。同样，当马达R接收到触发指令时，马达R和齿轮箱R可以共同地使得在触发器R处感受到触发器触觉效果。外围固件320可以使用驱动电子器件340向控制器330的马达L和R发送触发指令。
控制器330还可以包括电位计L和R。电位计L可以检测触发器L的位置和/或范围，并且还可以将检测到的触发器L的位置和/或范围作为触发器数据发送到外围固件320。同样，电位计R可以检测触发器R的位置和/或范围，并且还可以将检测到的触发器R的位置和/或范围作为触发器数据发送到外围固件320。
控制器330还可以包括震动马达L和R。当震动马达L接收到震动指令时，震动马达L使得触觉效果沿着控制器330的左部件被感受到。同样，当震动马达R接收到震动指令时，震动马达R使得触觉效果沿着控制器330的右部件被感受到。外围固件320可以使用震动驱动电子器件350向震动马达L和R发送震动指令。
图4是图示根据本发明的示例实施例的用于控制触觉通信的系统400的简化框图。
作为对系统400的输入，一个或多个应用410可以生成各种触觉指令。在一些情况下，可以从触觉效果库415检索触觉指令。触觉指令可以被解析、混合并转换成适于通过系统400的各种部件在USB兼容信道上传输的分组化触觉驱动信号。
触觉引擎420是使用较低层API功能来管理源自应用410的触觉效果指令的较高层API(“应用编程接口”)。例如，触觉引擎420可以被配置成加载、启动、停止、修改和/或渲染触觉效果的回放。
触觉引擎420与触觉效果解析器430对接。顾名思义，触觉效果解析器430被配置成将触觉效果指令解析成定义其操作特性的段。在一些情况下，触觉效果解析器430还可以从存储器(例如，触觉效果库415)检索附加操作特性。可替代地或附加地，触觉效果解析器430包括API，该API将触觉效果加载到存储器中、验证触觉效果格式以及检索与触觉效果相关的各种信息，诸如分组大小、效果持续时间和其它触觉效果数据。
触觉引擎420还与触觉混合器440对接。在触觉混合器440处，旨在用于不同触觉输出设备的触觉指令可以被组合成单个触觉指令集合。通过实现触觉混合器440，系统400可以在不同的触觉输出设备处同时回放若干触觉效果。这里，可以调整和/或确定各种触觉效果的开始和/或停止时间。此外，触觉混合器440可以管理混合器缓冲器(未示出)的内容。
触觉引擎420还与触觉设备处理机450对接。触觉设备处理机450发起并管理与触觉输出设备的通信。例如，触觉设备处理机450被配置成检索各个触觉输出设备处理机(例如，标识符)。因此，触觉设备处理机450可以在系统400的各种触觉输出设备处渲染触觉效果。在一些情况下，触觉设备处理机450还初始化用于渲染触觉效果的数个状态机结构。
此外，触觉设备处理机450与USB通信层(包括触觉报告处理机460和USB HID(“人机接口设备”)库470)对接。触觉报告处理机460将源自应用410的触觉指令打包成适于在USB信道上传输的分组化数据。而且，USB HID库470存储用于促进USB通信的各种功能。例如，USB HID库470存储对触觉指令进行编码和解码的功能。在另一个示例中，USB HID库470存储USB描述符和处理USB通信的功能。
通过利用包括部件420-470的系统400的各种部件，可以实现控制器(诸如图2的控制器230)与应用410之间USB兼容的通信。在控制器和应用410之间，可以使用附加层，诸如游戏手柄固件480和控制器输入读取器490。例如，控制器输入读取器490将控制器的用户输入元件的状态报告给应用410。
图5图示根据本发明的示例实施例的用于驱动多个触觉输出设备的功能的流程图。在一些配置中，可以由存储在存储器或其它计算机可读或有形介质中并由处理器执行的软件来实现图5(和下面的图6)的流程图的功能。在其它实施例中，可以由硬件(例如，通过使用专用集成电路(“ASIC”)、可编程门阵列(“PGA”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)等)、或硬件和软件的任何组合来执行功能。
首先，在510处，功能500生成复合驱动信号，该复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符。这里，第一触觉输出设备可以与第一用户输入元件相关联并且第二触觉输出设备可以与第二用户输入元件相关联。接下来，在520处，复合驱动信号被传输到具有第一触觉输出设备和第二触觉输出设备的控制器。最后，在530处，基于分组标识符来确定第一驱动信号和第二驱动信号的执行顺序。
图6图示根据本发明的示例实施例的用于用预期的输入信号映射用户输入元件的位置的功能600的流程图。
首先，在610处，控制器的用户输入元件可以被初始化。这里，功能600可以初始地为用户输入元件设置位置和范围信息。在一些情况下，可以基于用户输入设备从最大出去位置到地面位置的移动来计算这些值。
接下来，在620处，功能600确定并存储用户输入元件的简档。所确定的简档可以将用户输入设备的每一个位置映射到模数转换(“ADC”)值。例如，在620确定的简档可以将用户输入设备的每一个位置映射到0和255之间的ADC值。
所确定的简档可以或者利用递增的简档或者利用递减的简档。例如，当从8位ADC数据读取用户输入的位置的值时，递增的简档将产生值[0，255]。类似地，当从8位ADC数据读取时，递减的简档将产生值[255，0]。
随后，在630处，功能600确定并存储用户输入设备的每一个位置的预期输入信号。在一些情况下，用户输入值的范围可以与期望的输入信号相关联。
在一些情况下，用户输入元件的搁置位置在不同时间可以变化。例如，在使用各种用户输入设备之后，一些用户输入设备可以不返回到当用户交互被去除时的相同搁置位置。在这种情况下，功能600可以在640处调整这些用户输入元件的确定的简档和期望的用户输入值。相应地，在监视用户输入元件的位置的同时，可以考虑(一个或多个)改变的搁置位置。
图7图示根据本发明的示例实施例的从主机设备发送到控制器的示例触觉流报告700。在触觉流报告700内，报告标识符710可以与定时器标识符720和触觉驱动分组730相关联。触觉驱动分组可以包括分配给触觉输出设备中的每一个(例如，左震动、右震动、左触发器，右触发器等)的预定数量的字节(例如，25个字节)。触觉流报告700的总长度可以由字节数量标识符740指示。
在触觉驱动分组730内，当(例如，每5ms周期性地)更新触觉流报告时，可以修改力值和/或将力值应用到每一个触觉输出设备。例如，如果主机设备接收到播放新的触觉效果的请求，那么该主机设备可以从存储器中检索触觉效果数据，并且用在即将到来的70ms期间要应用到若干触觉输出设备的力值(例如，每致动器14力值，产生14＊5ms)填充触觉流报告700。这里，在2字节偏移处的定时器标识符720(诸如，开始计时值)可以用于通过确保在触觉输出设备的驱动缓冲器内的正确位置处的存储触觉指令来同步触觉指令。
在各种配置中，力值的语义和范围可以取决于触觉输出设备及其方向性。例如，两种类型的触觉输出设备包括触发器和震动致动器。触发器致动器通常是双向的并且被配置成响应推动动作和拉动动作。相比之下，震动致动器可以是双向的或单向的。震动致动器和触发致动器两者的力值范围可以是相同的(例如，0x00和0xFF)。但是，触觉输出设备可以基于其各自的特性不同地利用力值的范围。
对于触发器致动器示例，范围[0，127]中的力值可以在拉动的方向上移动触发器致动器。这里，拉动的强度可以随着力值的增加而减小。128的力值可以不推动或不拉动触发器致动器。而且，范围[129，255]中的力值可以在推动的方向上移动触发器致动器。这里，推动的强度随着力值的增加而增加。
在另一个示例中，对于单向震动致动器，可以忽略范围[0，127]中的力值。128的力值可以不移动单向震动致动器，并且在范围[129，255]中的力值可以沿顺时针方向移动单向震动致动器，其中速度随着力值的增加而增加。
在还有的另一个示例中，对于双向震动致动器，范围[0，127]中的力值可以沿逆时针方向移动致动器。128的力值可以不移动致动器。范围[129，255]中的力值可以沿顺时针方向移动致动器，其中速度随着力值的增加而增加。
因此，触觉流报告700提供示例复合驱动信号。在这个示例配置中，可以在一个报告结构(例如，700)内将用于多个触觉输出设备的驱动信号同时提供给控制器。进而，控制器可以基于触觉流报告700内的各种字段(诸如，报告标识符710、定时器标识符720和触觉驱动分组730)来确定多个触觉输出设备的执行(或执行顺序)。
图8图示根据本发明的示例实施例的从控制器发送到主机设备的示例触觉流报告800。触觉流报告800可以传送关于与触觉输出设备相关联的用户输入元件的位置的信息。例如，触觉流报告800可以存储用于六个电位计值的数据(每一个电位计值1个字节)，以传达触发器和操纵杆的位置。示例触觉流报告800可以存储和报告多达十六个按钮，为每一个按钮状态分配1位。
图9图示根据本发明的示例实施例的从控制器发送到主机设备的示例能力报告900。能力报告900可以传送控制器能力，诸如触觉输出设备的数量、触觉设备更新速率以及分配给每一个触觉输出设备的缓冲器标识符。此外，能力报告900还可以识别由控制器支持的通信协议和/或固件。
图10图示根据本发明的示例实施例的从主机设备发送到控制器的示例状态请求报告1000。例如，主机设备可以检查最近的USB分组或命令的状态。响应于状态请求报告1000，控制器可以报告命令是有效的、无效的、不支持的，等等。
图11图示根据本发明的示例实施例的从主机设备发送到控制器的示例配置改变报告1100。使用配置改变报告，控制器可以请求对主机设备的固件设置的改变。例如，可以使用配置改变报告1100来改变触觉输出设备更新速率。
图8-11的报告800-1100中的每一个图示附加的示例复合信号。在这些示例的每一个中，可以在主机设备和控制器之间同时传送若干用户输入元件和触觉输出设备的位置、能力、状态和配置。在报告800-1100的每一个中，可以使用各种标识符，诸如报告、命令、模块、参数和其它标识符。
图12图示适于与本发明的实施例一起使用的控制器1200的功能框图。
如图12所图示，控制器1200可以包括各种用户输入元件中的一个或多个。用户输入元件可以指的是由用户操纵以与主机计算机1204交互的任何接口设备。示例用户输入元件包括模拟或数字操纵杆1210、按钮1214、触发器1218等。如本领域普通技术人员所理解的，每一个用户输入元件中的一个或多个可以被包括在控制器1200上。例如，触发器1218的当前描述不将控制器1200限制到单个触发器。类似地，本领域技术人员可以理解的是，可以使用若干模拟或数字杆、按钮和其它用户输入元件。
控制器1200可以包括本地处理器1208。本地处理器1208可以经由连接1205与主机计算机1204交换命令和数据。连接1205可以是使用本领域技术人员已知的一个或多个通信协议的有线或无线连接。在一些情况下，控制器1200可以替代地被配置成不包括本地处理器1208。这里，来自控制器1200的输入/输出信号可以由主机计算机1204直接处置和处理。主机计算机1204可以是游戏设备控制台并且显示设备1206可以是可操作地耦合到游戏设备控制台的屏幕。在一些情况下，主机计算机1204和显示设备1206可以组合成单个设备。
控制器1200可以包括目标致动器1212、1216、1220(例如，马达)，以直接驱动其用户输入元件中的每一个以及在用户的手通常位于的位置可操作地耦合到壳体1202的一个或多个通用致动器或震动致动器1222、1224。更具体地，模拟或数字杆1210包括可操作地耦合到其的目标致动器或马达1212，按钮1214包括可操作地耦合到其的目标致动器或马达1216，并且触发器1218包括可操作地耦合到其的目标致动器或马达1220。除了多个目标致动器之外，控制器1200还包括可操作地耦合到其用户输入元件中的每一个的位置传感器。更具体地，模拟或数字杆1210包括可操作地耦合到其的位置传感器1211，按钮1214包括可操作地耦合到其的位置传感器1215，并且触发器1218包括可操作地耦合到其的位置传感器1219。本地处理器1208可操作地耦合到目标致动器1212、1216、1220以及分别耦合到模拟或数字杆1210、按钮1214和触发器1218的位置传感器1211、1215、1219。响应于从位置传感器1211、1215、1219接收到的信号，本地处理器1208命令目标致动器1212、1216、1220分别向模拟或数字杆1210、按钮1214和触发器1218直接提供定向的或有针对性的动觉效果。这种有针对性的动觉效果与由通用致动器1222、1224沿着控制器的整个主体产生的通用触觉效果或震动触觉效果可辨别或可区分。共同的触觉效果向用户提供了对游戏更强的沉浸感，因为若干形态(例如，视频、音频和触觉)同时参与。
图13A和13B图示适于与本发明的实施例一起使用的控制器1300的不同视图。如图13A和图13B所示，控制器1300可以包括各种部件，诸如壳体1302、模拟或数字操纵杆1310、(一个或多个)按钮1314、触发器1318以及震动致动器1322和1324。
壳体1302被形成为使用户容易地适应抓握控制器1300。控制器1300是控制器的示例实施例，并且本发明的实施例可以容易地应用于其它控制器形状。
因此，本发明的实施例提供了用于触觉输出设备的改进的体系架构和通信协议。通过实现各种实施例，可以同时传送和执行用于若干触觉输出设备的驱动信号。
本领域普通技术人员将容易理解的是，可以用不同顺序的步骤和/或用以与所公开的配置不同配置的元件来实施如上所述的本发明。因此，虽然已经基于这些优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，某些修改、变化和替代构造将是显而易见的，同时保持在本发明的精神和范围之内。因此，为了确定本发明的边界和界限，应当参考所附权利要求。

Claims (18)

1.一种用于驱动多个致动器的方法，每一个致动器与多个用户输入元件中的一个用户输入元件相关联，所述方法包括：
生成复合驱动信号，所述复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符，所述第一触觉输出设备与第一用户输入元件相关联并且所述第二触觉输出设备与第二用户输入元件相关联；
向控制器传输所述复合驱动信号；以及
其中在所述控制器处的所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的执行是基于所述分组标识符。
2.如权利要求1所述的方法，还包括同时传输所述第一驱动信号和所述第二驱动信号。
3.如权利要求1所述的方法，还包括使第一时钟和第二时钟同步，所述第一时钟被布置在主机设备处，并且所述第二时钟被布置在外围设备处。
4.如权利要求1所述的方法，其中在USB兼容信道上接收所述复合驱动信号。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个用户输入元件被布置在包括控制器或游戏手柄的外围设备处。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一用户输入元件或所述第二用户输入元件是外围设备的触发器元件。
7.一种设备，所述设备包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器存储由所述处理器执行的程序，所述程序包括用于以下的指令：
生成复合驱动信号，所述复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符，所述第一触觉输出设备与第一用户输入元件相关联并且所述第二触觉输出设备与第二用户输入元件相关联；
向控制器传输所述复合驱动信号；以及
其中在所述控制器处的所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的执行是基于所述分组标识符。
8.如权利要求7所述的设备，还包括用于同时传输所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的指令。
9.如权利要求7所述的设备，还包括用于使第一时钟和第二时钟同步的指令，所述第一时钟被布置在主机设备处，并且所述第二时钟被布置在外围设备处。
10.如权利要求7所述的设备，其中在USB兼容信道上接收所述复合驱动信号。
11.如权利要求7所述的设备，其中所述多个用户输入元件被布置在包括控制器或游戏手柄的外围设备处。
12.如权利要求7所述的设备，其中所述第一用户输入元件或所述第二用户输入元件是外围设备的触发器元件。
13.一种存储被配置成由处理器执行的程序的非瞬态计算机可读存储介质，所述程序包括用于以下的指令：
生成复合驱动信号，所述复合驱动信号包括将由第一触觉输出设备渲染的第一驱动信号、将由第二触觉输出设备渲染的第二驱动信号以及分组标识符，所述第一触觉输出设备与第一用户输入元件相关联并且所述第二触觉输出设备与第二用户输入元件相关联；
向控制器传输所述复合驱动信号；以及
其中在所述控制器处的所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的执行是基于所述分组标识符。
14.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，还包括用于同时传输所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的指令。
15.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，还包括用于使第一时钟和第二时钟同步的指令，所述第一时钟被布置在主机设备处，并且所述第二时钟被布置在外围设备处。
16.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中在USB兼容信道上接收所述复合驱动信号。
17.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中所述多个用户输入元件被布置在包括控制器或游戏手柄的外围设备处。
18.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其中所述第一用户输入元件或所述第二用户输入元件是外围设备的触发器元件。
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