CN1344393A - 设置一个工具可编程特性的方法与设备 - Google Patents

Abstract

一个有助于设置工具的优先权和其他可编程参数的交互式接口。这个接口由一个全球计算机网络上的服务器主持。工具的机主初启一个与服务器的连接并得到一个图形用户接口用于设置工具的优先权和特性。一旦所需设置完成,则可直接从服务器或者工具机主的计算机、也可间接地使用便携式传输设备,将它们将被下载到工具处。

Description

设置一个工具可编程特性的方法与设备

                  发明背景

1.  发明领域

本发明广泛的涉及设置一个工具(appliance)可编程特性的领域。更具体地说，本发明提供了一种利用图形用户接口方便地设置一个工具各种可编程特性的方法与设备，而这个图形用户接口由一台计算机通过全球计算机网络访问。

2.  背景技术

微处理器和其它小型化电子设备的出现已经促进了家用和办公设备日益复杂的功能的实现。一般而言，为了调用所提供的各种功能，就需要一个相对复杂的操作接口。例如，家庭电子设备，比如电视机、录像机、收音机诸如此类，一般都拥有复杂的遥控设备。这种遥控设备具有很多独立按钮用以直接控制工具的特性和/或那些通过屏幕菜单被用于定位的特性。由于控制的完善程度和复杂性，工具的用户手册正变的越来越厚并且难于理解。

由于现代工具不断增长的复杂性，在为了适应市场的竞争而不断增加工具特性的同时，很多可使用的特性却从来没有被顾客使用过。很多种使工具易于控制而且通常更加“用户友好”的解决方案被提了出来。例如，授予Chan等的美国专利No.5,553,123揭示了一种把经过设置的数据通过电话下载到工具控制器上的方法。用户首先打电话给一个拥有计算机的远程站点。用户将其特定的背景信息传送给远程站点，而后经设置的数据通过电话连接被下载。电话听筒被拿到与设在工具控制器内的麦克风接近的地方，以接收下载的数据。接收数据后，控制器被配置以对工具进行操作。

授予Yuen的美国专利No.5,600,711揭示了为一个工具提供初始化设置的设备与方法。当用户想对一工具进行初始化设置时，他初启一个与远程站点之间的电话连接。而后远程站点通过这个电话连接下载一个初始化工具设置的命令序列。一个工具的遥控设备接收这个命令序列并将其存储在一个内部存储器当中。随后遥控设备被定位在该工具，用户输入一个条命令将所存储的命令序列传输到工具上，从而完成初始化设置。

授予Levine的美国专利No.5,141,756揭示了初始化一个可编程控制设备，比如录像机遥控器的方法。设备的编程是通过如下步骤实现的：连接到一个电话系统；拨叫一个更适宜使用计算机的远程初始化中心；通过按键回答计算机发送的声音形式的询问，向计算机提供控制设备环境的信息。而后，计算机发送将被载入到控制设备储存器当中的初始化程序。

授予Barry等的美国专利No.5,774,063揭示了一个来自计算机的电子设备远程控制的方法和设备。一个传感器，比如红外线发射器，被耦合于一台计算机上并且被定位于所控制的电子设备。一个在计算机上运行的应用程序产生用于控制该电子设备的适当的信号。

授予Ivie等的美国专利No.5,815,086揭示了一个从远程位置向电子工具传送命令的方法与设备。一个结构，例如一间房屋，中的各种工具被耦合在一根信号传导总线上，例如结构的交流电配线总线。工具命令通过总线从一个中心发送器被发射出来。工具可以被直接耦合在总线上，或者是通过一个红外信号来接收命令，该信号是由一个耦合在总线上的红外线发送设备所发出的。一个手持控制设备可以用来控制各种不同的工具，在这个实例中，手持控制设备的接收器被耦合在结构不同部分的总线上。

授予Chambers的美国专利No.5,819,294揭示了一个可编程的通用遥控器。一个编程设备被耦合在一台计算机上并且接收传统遥控器所发送的信号。编程设备将接收到的信号与各个工具生产厂商使用的保存信号的数据库相关联。而后编程设备向可编程通用控制器发送一组完整的适当的控制信号。

授予Darbee的美国专利No.5,228,007揭示了一个可以从远程位置对其进行编程的通用遥控器。遥控器通过视频或是电话数据发送系统接收编程数据。

授予Jacobs等的美国专利No.5,448,571揭示了一个数据传输系统，该系统用于将个人电脑视频显示监视器的数据传输到便携式信息设备，比如指定调度设备。视频显示被调制用以向便携信息设备中的光电接收器发送数据。

微软公司已经提出了一种由个人电脑控制的具有可编程功能的无线电话机。该电话机的底座耦合于计算机的一个串行端口，并且计算机中安装了应用软件来控制电话机的操作。

                 发明概要

本发明提供了一种设置工具的优先权和其他参数的方法和设备。在本发明的优选具体实施例中，用户启动一个与全球计算机网络上的交互式站点之间的连接。该站点主持一个图形用户接口，用户通过它可以设置工具的优先权和其他参数。在一些具体实施例中，提供给工具的经过设置的数据可以直接从用户的计算机或是交互式站点下载到工具处。在另一些具体实施例中，提供给工具的经过设置的数据从用户的计算机或是交互式站点被下载到一个传输设备，并在那里被暂时保存。这个便于携带的传输设备被用户携带至工具处，已建立的数据从传输设备被下载到工具处。由于工具本身的设置过程和编程并不需要用户接口，工具就可以在不牺牲任何功能的情况下做到比较小巧，便宜和轻便。另外，用户手册的使用需要被大大降低了，因为手册中所包括的所有信息都可以从交互式站点上得到。

                 附图的简要描述

图1是本发明第一个具体实施例的功能框图，在这个实施例中，工具直接从本地计算机接收数据。

图2是本发明第二个具体实施例的功能框图，在这个实施例中，工具通过一个传输设备从本地计算机接收数据。

图3是图2中所示的传输设备的功能框图。

图4示出一个适于设置恒温器可编程特性的图形用户接口。

图5是本发明的第三个具体实施例的功能框图，在这个实施例中，工具直接从交互式站点服务器接收数据。

图6是本发明的第四个具体实施例的功能框图，在这个实施例中，工具通过一个传输设备从交互式站点服务器接收数据。

图7示出传输十进制数据位的亮度调制。

图8示出带有抖动编码的亮度调制。

图9示出带有不规则图形图案的亮度调制。

图10示出双色相位调制。

图11示出视频条形码调制。

图12示出使用本发明的自带时钟数据编码方案。

图13是与使用本发明相适应的接收设备的功能框图。

图14示出具有一个数据传输部分的显示器屏幕。

图15是依照本发明构造的原型系统的阴极射线管(CRT)的感光反应曲线图。

图16是原型系统中校准序列的曲线图。

图17示出本发明的一个具体实施例，用于为存储媒体的内容提供可视化的索引。

图18-20示出一个虚拟同伴从一台个人计算机到一个依据本发明具体实施例的手持设备的传输。

                    发明的详细描述

在下列描述中，为了达到解释说明而不是限制的目的，具体的细节被设置了4次以提供一个对本发明全面的理解。然而，对于一个本领域的普通技术人员而言有一点是显然的，那就是本发明可以在其他的一些脱离所述具体细节的实施例中得到应用。在另一些实例中，一些众所周知的方法和设备的详细描述被特意省略，以保证不让一些不必要的细节混淆了对本发明的描述。

本发明发现了样式广泛的家庭和办公工具的应用。一些本发明可以应用于其中的工具种类包括：时钟、电话、电视、电视机顶盒、录像机、音频和视频娱乐系统的构件、电冰箱、传统的烤炉、微波炉、洗碗机、灌溉系统、全球定位卫星(GPS)接收器、汽车供暖、通风和空气调节(HVAC)系统、汽车声音系统、家庭安全系统、家庭HAVC系统、家庭主控系统、传真机、复印机、照相机、邮资计量设备等等。“可编程特性”是指工具一些可被改变的特性。这些特性包括，举例而言，参数的初始化或设置、被存储的数据(例如，电话的快速拨号数字或GPS接收器的数据库)和内部软件。下面给出了一个具体的例子来示出本发明的操作。然而，不难理解，本发明对所有类型的工具和这些工具中所有的可编程特性具有广泛的适应性。

除了设置工具的可编程特性之外，本发明还具有其他应用性。例如，本发明可以被用于在一个交互式的网站上购买按次计费的节目。一段授权代码随后被下载到本发明的传输设备中，并被传输到电视机机顶盒，以使购买的节目处于可以播放的状态。这种方法消除了大多数具有按次计费功能的电视机机顶盒所要求的电话连接。

本发明另一个潜在的应用是作为一个可编程的“权标”(token)，用以简化众多类型的交易。例如，一个消费品的制造商，可以在其网站上为某些特定的产品给出折扣。接收折扣的授权可以被下载到本发明的传输设备中，而传输设备可以被携带到零售商处。而后，传输设备被用来将折扣授权传送给零售商处的一个接收终端。在理想的情况下，终端也应具有对存储在传输设备中的内容进行修改的能力，使得一旦折扣给出时，折扣授权就可以被取消。同样的“权标”方法还可以应用于预付购买交易；餐厅，旅馆，停车场等处的预约；进入娱乐场所或其他安全区域的授权以及一些类似的情形，在这些情形中一个便于传送的授权权标像一个来自计算机系统的扩展通信链路一样进行服务。

1. 本发明的具体实施例

图1示出本发明的第一个具体实施例。一个工具10从本地计算机12接收经过设置的

数据。在一个典型的应用中，本地计算机12是一个目前在家庭和办公室中广泛使用的通用个人计算机。计算机12的细节与本发明没有显著的关联故而没有标明。通常情况下，计算机12至少由一个处理单元，一个键盘和一个显示器组成。附加的输入设备，例如鼠标或其他指针设备，还有输出设备，例如打印机，也可作为计算机12的组成部分被包括在其中。

本地计算机12通过一个远程通信链路耦合在一个远程交互式站点服务器14上。在本发明一个典型的实施例中，交互式站点服务器14是可以通过万维网(World Wide Web)被访问的。其他连接计算机12和服务器14的方法也可以使用。服务器14包括着用于交互的设置工具10的可编程特性的程序。服务器14最好还通过计算机12为工具10的使用者提供一个适应工具10以及其中的可编程特性设计的图形用户接口。这个接口可以被认为是一个“虚拟工具”。通过下面对图4的讨论，对这一点会有更好的理解。

在图1所示的具体实施例中，工具10被直接耦合在本地计算机12之上。这个具体实施例对于那些可以被方便的携带到计算机处进行设置的便携设备最为适用。工具10和计算机12之间的耦合可以是来自计算机的单路耦合，也可以是双路的。通过为工具10提供一个光学传感器以及运用下面将要描述的技术对计算机12的显示进行调制，可以使单路通信得到显式的实现。其他一些利用音频，磁性，感应，红外线或是无线电频率耦合的通信技术也可以被应用。建立双路通信最方便的方法是连接到计算机12的一个串行端口上。当然，这种连接方式对于一些工具而言并不方便，但是对于那些可能需要大量数据的便携工具而言却特别的便利。例如，利用图1所示结构中的一个串行端口连接可以最方便的将数据载入到一个袖珍管理器或是一个相似类型的个人数字助理当中。

一些类型的工具可以经过简单的改造以利用当前已有的组件建立起与计算机12的通信。例如，电子照相机本身就拥有一个光学传感器，它可以被用来感知计算机显示器屏幕或其他光源的调制。照相机原有的图象通路可以在视频照相机或数字静止照相机中被使用。这仅仅需要添加一些电路和/或软件用来对调制进行解码并且保存适当的经过设置的参数。作为选择，照相机的焦距范围探测器接收器可以被当作光学传感器使用。

为了给工具10特性的编程提供一个适当的接口，服务器14最好接收来自工具生产厂商的数据。这些数据可以在生产厂商发布新型号工具时定期的接收，也可以由服务器14通过一个与生产厂商之间的拨号连接实时的取得。后者的好处是可以保证服务器14使用的是最新的产品信息。一个确保服务器14取得工具10的适当信息的方法是，提示工具主在计算机12上输入工具的序列号。这个操作只需要进行一次，因为其后序列号可以被保存在计算机12和/和服务器14中，以备对同一工具进行后续编程时使用。工具的授权注册在这一相同的过程中可以被方便的执行。

本发明一个可选的方面是服务器14向工具生产厂商提供有价值的反馈的能力。在工具设置操作的过程中，服务器14收集与用户使用产品特性有关的信息，这些信息有益于产品销售和新产品的设计。服务器14和工具生产厂商之间的链接也有助于发现新的市场机遇。生产厂商可以轻易的将其广告瞄准那些被确认的其产品的购买者。并且，生产厂商可以提供工具10的附件和相关产品。这种供应可以与设置接口相结合，也可以直接通过电子邮件或是传统邮件分别通知个工具主。值得注意的是，本发明可以简化授权注册。由于工具主已经与服务器14进行通信以设置工具的可编程特性，就使得收集完成授权注册所需的附加信息成为一件简单的事情，而且如果希望的话，向生产厂商提供附加的人口统计数据也变的简单。

图2示出本发明的一个可选择的具体实施例。本具体实施例与图1中所示的具体实施例相似，不同在于编程数据是由传输设备16向工具10提供的。这个传输设备通过与计算机12的有线连接从计算机12上接收编程数据，在更好的情况下，该传输设备与计算机12的连接采用的是光电或其它无线数据链路，就像下面将要更加全面的描述的那样。

图3是一个适当的传输设备16的功能框图。在设备16的中心是一个控制电子设备模块102。当接收开关106打开时，计算机12显示器屏幕上被调制的数据将被光检测器104所感知。数据由电子设备102解调制并被保存在存储器108中。当无错传输和数据存储确认时，由指示器110提供给用户一个适当的提示，举例而言，指示器110可以是一个发光二极管(LED)。随着数据载入到存储器108中，传输设备16可以被携带至工具10处，而工具10最好包括一个为传输设备16准备的“船坞式”连接端口。传输设备16可以是由工具生产商提供给顾客的工具10的一个完整的组件。作为选择，工具10可以具有一个耦合在其内部控制电子设备上的红外线接收器。在红外线链接的情况下，传输设备16被置于接近工具10的红外线接收器的地方。当发送开关112被开启时，保存在存储器108中的数据被电子设备102适当的调制并且被应用于红外线发送器114。指示器110可向用户确认数据已经被发送。另外，或是作为选择，工具10可以具有一个指示器以指示接收到数据。电源116为设备16的组件提供电能，该电源最好是由普通的碱性电池组形式。

传输设备16可以经过配置，将数据从工具同样的回传到计算机。来自工具的数据可以依靠光电链路被载入到传输设备中，这与从计算机中载入数据的方式是相同的。然而，考虑到那些包括双路通信的应用，传输设备与工具之间最好具有一个直接的电子耦合。将数据传输给计算机可以通过很多种方法实现。例如，传输设备16可以直接耦合在计算机的一个串行或是并行输入端口上。作为选择，传输设备16可以具有一个声音转换器，数据由这个转换器通过耦合在计算机上的一个麦克风进行传输。

传输设备16可以被配置的成多种不同形式。传输设备16最好是便于携带的。设备16可以制成笔或者棍的形式，在它的一端带有光检测器104和红外线发送器114。传输设备16也可以结合在传统的遥控器上用于那些通常需要遥控的设备。在另一种变化中，传输设备16可以是一个可移动的模块，它如上所述的被对接到工具10当中。在这种情形中，通过对电子触点的合理布置，传输设备和工具之间的通信可以由一个直接的电子连接完成。事实上，传输设备16可以包括工具10的“大脑”，其形式为微处理器或与之等价的设备。除去对工具的特性和功能的编程简单易行外，这种布置还提供了另一个好处，那就是使服务或是在发生故障时工具电子组件的替换得到简化。

图2和图3种所示的具体实施例特别适于那些位置相对固定且只需要有限数据量的工具。这类工具的实例在家庭和办公室中比比皆是。一个这样的例子是家庭HVAC系统中的恒温器。图4所示的是一个由计算机12的显示器提供的恒温器的图形用户接口。标明这个接口只是为了说明的目的，可以理解这个接口的详细特性是设计选择的问题。图形用户接口有时被称为“虚拟工具”(在这个特定的实例中是一个虚拟的恒温器)。这并不意味着该接口在物理上与真实的工具相似，而是指接口允许通过用户的计算机对真实工具的可编程特性进行访问。

沿着图4中所示显示器顶端的是日期条122。用户可以通过鼠标选择任意的一天，对这一天的恒温器设置进行编程。在日期条下方的是温度选择器124。用户通过将鼠标或是其他的指针定位设备指向向上或者向下的箭头，可以选择所需温度。温度选择器124的右边是两个时间窗口126和128。使用适当的向上或者向下的箭头，用户可以选择应用所选温度的起止时间。当所需设置完成时，用户选择回车(ENTER)按钮130来保存选择，随后继续进行下一次设置的选择。为了方便起见，最后输入的结束时间将被自动的添加到开始时间窗口中。为了用户使用方便，提供一个显示所选择温度轮廓的图形显示器132。

当所有的设置完成时，数据被载入到传输设备16，随后设备16被携带到恒温器的物理位置以进行数据传输。由于所有的设置都被输入到了计算机12中，因此它们可以被方便的保存在本地和/或由服务器14保存，可以在随后修改这些设置时使用或是当发生电源失效时被重新载入。计算机12还可以产生一份打印出来的设置记录。对于一些工具而言，设置过程之后的打印输出可以作为工具的一个模板用以指示工具的选择项或者被编程的特性。例如，这样的工具可以拥有没有标号的功能按钮，在设置过程中，一旦选定的功能被定制在这个按钮上时，就可以为其生成一个模板。

值得注意的是，与传统的恒温器相比，物理上包括图4所示接口的恒温器会非常庞大并且价格昂贵。这主要是由该接口的相对复杂性造成的，因为那些使恒温器的设置具有灵活性的实际组件通常是比较小巧且便宜的。通过应用本发明，恒温器编程中实际上无限的灵活性可以在一个并不比传统恒温器庞大和昂贵的恒温器中得到实现。实际上，刚才所述的恒温器可以被轻易的制作成一张邮票的大小。

图5示出本发明的另一个作为选择的具体实施例。在这个例子中，工具10的数据直接来自服务器14，而不是本地计算机12。从工具主的角度看，工具的编程接口与上述的具体实施例示完全相同的。服务器14和工具10之间的通信可以是电话传送的。工具10可以包括一个传统的调制解调器，这时的通信可以是双路的；或者只是简单的包括一个数据解调制器用于单路通信。一个传统的交叉通路-11(RJ-11)连接可以将工具10耦合在电信网络上。作为选择，工具10可以包括一个无线电话模块用于和一个分离的基站进行通信。服务器14和工具10之间的通信也可以通过无线电信号实现。例如，工具10可以包括一个传统的播叫接收器。

图5所示的具体实施例的一个特殊例子是可编程电话机。通过使用由服务器14主持的图形用户接口可以方便的设置电话机的快速拨号数字以及其它可编程特性。一旦用户完成了对特性的编程，服务器14简单的对电话机进行一次呼叫。电话机中包括适当的数据解调制电路用于下载来自服务14的数据。

图6示出本发明一个进一步的具体实施例，它与图5所示的具体实施例大致相同，所不同的是它包括了一个图2的具体实施例所示的传输设备。然而，在这里传输设备16’是直接从服务器14接收数据。正如上面描述的具体实施例一样，服务器14和传输设备16’之间的通信可以是是电话传送的或是使用无线电。传输设备16’的一个例子具体化为一个电话的可移动模块或“卡片”。工具10的数据从服务器14下载到电话机处，数据在这里被解调制并且保存在卡片中。该卡片而后可以被携带至工具10处，通过红外线或其它数据链路向工具传输数据。

图6所示本发明的另一个具体实施例是一个可以耦合在电信网络上的“通用”遥控器，所述耦合可以用一个RJ-11插孔，或是使用等价于Darbee在美国专利No.5,228,007中所揭示的方式来实现。因而除了具有传统遥控器的功能外，该遥控器还具有像数据传输设备一样的功能。

如上所述，本发明的传输设备或工具最好使用一条光电数据链路来接收数据。任何适宜的光调制的源都可以用来向传输设备或工具发送数据。它们包括发光二极管，白炽灯泡，液晶显示器和阴极射线管。一个方便的光调制的源是本地计算机显示器的屏幕。至少本地计算机显示器的一部分可以被调制，用以向传输设备发送数据。

视频调制数据传输最通用的方法是使用视频图象的连续脉冲产生一系列的二进制串0和1。这些二进制位用来和组帧位(开始和停止位)一起构成完整的数据字节。一些现行的技术依靠扫描阴极射线管图象为每一个数据位提供一个亮度脉冲用以将数据位串行化。这种方法当被应用于平面面板的液晶显示器屏幕时将会失效，这是因为这些屏幕并不具有阴极射线管那样的扫描亮度响应。

在另一种提供二进制位流的方法中，每一位按照视频段的频率被产生出来。对于一个典型的阴极射线管而言，每16微秒产生一个二进制数据位(每秒60个段)。这种方法可以适用于阴极射线管，但是对于平面面板显示器却不能很好的工作。液晶显示器面板缓慢的响应时间意味着每秒钟只能传输很少量的数据位。对于一个无源显示器来说，可能只是3个二进制位(假设响应时间为300微秒)。对于活动面板而言，可以传输20个二进制位。若使用传统的开始和停止位，则无源面板每秒钟可以发送0.3个字节，活动面板每秒钟2个字节。对于一些工具而言，这样的数据频率过于低下。

下面将提出多种不同的调制方案，它们既适用于阴极射线管又适于液晶显示器。例如，在Java程序语言中，通过用户计算机，来自一个远程服务器的数据的传送可以由一个适当的applet写操作实现。2.亮度调制

第一种显示器屏幕的数据调制方法是使用亮度调制。这种方法使用不同层次的亮度来驱动显示器。每一个亮度可以表示一个完整的数字。例如，图7示出一个应用10种浓淡的灰来表示一个十进制数字的方法。每一个连续的十进制数字的亮度水平，或称亮度“展宽”，是以显示器所能承受的最快速度产生的。对于一个活动矩阵液晶显示器面板来说，一秒钟可以发出20个展宽。这样就允许每秒钟有20个信息数字，从根本上快于发送十进制数据。阴极射线管显示器可以达到更高的数据频率，它可以在每一个视频段当中发送一个十进制数字。

亮度水平可以由一个接收设备中的光检测器进行检测。离散的亮度水平可以使用一些不同的方法产生：a)灰度等级

这种方法驱动显示器上的一个点使之成为若干离散的灰度中的一个。接收设备中的光检测器可以检测出这些离散的层次并且将每一个层次转换成一个单一的数字值。参考层次同样可以在数据流中被定期发送用以建立黑白(最高/最低)亮度水平。这就允许将被定标的光检测器输出更加准确的检测每一级离散的灰度层次。这个方法的一个局限是显示器的灰度等级响应可能不是线性的。事实上，灰度等级层次在很大程度上受到监视器对比度和亮度控制的影响。这些控制可以被用户改变，并且不是可预知的或已知的常量。B)彩色亮度

可以通过选择不同的颜色组合来传送各种亮度水平。每一种颜色具有一个亮度组件，这个亮度组件与一个色品组件相结合。选择不同的颜色时也选择了不同的亮度水平。例如，深褐色具有低亮度而青色具有高亮度。请注意，在本方法中检测的是亮度——而不是颜色。准确的亮度检测依赖于显示器的颜色响应，监视器的对比度、亮度和颜色设置以及光检测器的颜色响应特性。使用本法的准确检测通常需要某些形式的校准，以使得光检测器的响应与显示器颜色响应相匹配。c)抖动

参考图8，当前可选方法在显示器的一个区域内显示一个黑白象素的规则图案以产生平

均亮度水平。这种“抖动的”平均水平可以通过将整个检测区域划分为较小的离散单元的矩阵来实现，其中每个单元包括一个或两个象素。每个单元被驱动为全黑或全白。黑色与白色单元的比例决定检测区域的总体，平均亮度。这种方法避免了由于对比度和亮度设置引起的显示器内不可预知的灰度等级响应。

图8所示的抖动方法使用了一个矩形的矩阵来获取给定区域的平均亮度。也可以显示另一些具有不同外观的图形图案或字符来表示平均总体亮度。图9中示出一些实例。当黑色区域与白色背景均分时，它们中的每一个(单元)都具有一个唯一的亮度水平。这使得光检测器可以在唯一的图案或字符之间进行判别，以将其转换为相应的数据值。d)多色调制

另一种方法是通过使用两个或者更多的颜色通道进行数据调制。该方法中使用多个光检测器，每一个光检测器对色镨中的不同部分敏感。例如，分离的红色和绿色光检测器可被用来检测不同浓淡的红和绿。使用两条通道允许数据编码使用其中任何一条通道的亮度水平，或是两个颜色信号之间的相位。如图10所示，相位调制按照一个给定的频率对颜色通道进行调制，但也改变了两个通道之间的相位关系。

为了进一步提高数据密度，可以将颜色亮度的调制与颜色相位结合起来。这样，在任意给定的实例间隔中，有三个参数是可用的：红色的强度，绿色的强度和相位关系。如果每个参数有8个离散值可用，则每个实例点可以表示8³个值或者每个实例512个离散数字值中的1个。这个方法的一个缺点是需要两个颜色选择检测器。而且，由于显示器之间颜色响应是会改变的，可能需要某些类型的颜色校准。3.视频条形码

图11示出利用条形码调制的另一种数据编码方法。该方法与打印的条形码相似，但是应用了更高的数据代码密度。在本方法中，视频条形码通过屏幕被显示出来。用户通过条形码swipe一个接收设备，用以从屏幕上读取数据。传统的打印条形码利用垂直线之间的不同的间距进行工作。间距关系被转换为二进制数据位。多个位结合起来形成数据字节。

利用一个可视化图象，数据可以利用亮度水平或是颜色被表示出来。这样可以具有更高的数据密度，因为视频条形码中的每一“条”都表示一个完整的十进制数字，而不仅仅是一个单独的二进制位。与传统的条形码相比所述发放增加了8到10倍的数据密度。

图11示出一个使用亮度水平的视频条形码。请注意，亮度水平可以使用与前面描述的点调制相同的方法来产生。每一条表示众多亮度水平中的一个，例如如果有10个亮度水平，则每条可以表示数字0到9中的一个。4.颜色调制

彩色亮度调制作为强度调制的一种形式已在上面描述。也可以利用一种真色彩调制，该调制使用特定色调的来表示响应的数字值。根据所使用色调的范围，需要一个由两个或是三个对不同频谱组件敏感的分离的检测器组成的阵列，举例而言，这种检测器可以使用适当的过滤器。一个射束分离器可以用来将光线引导至接收设备的检测器阵列中的个别检测器处。5.自带时钟

若不考虑所使用的调制方法，数据传送应该是自带时钟的。这意味着接收设备可以检测到每一个独立的数据字符而无需字符之间的时间间隔。这种自带时钟的方法考虑到了数据字符传送过程中发生的暂停而不会因此产生传送错误。当数据传送正在进行而个人计算机的操作系统去执行其它任务时，会在个人计算机内发生暂停。例如，多任务的操作系统通常会在高速缓冲存储器和磁盘驱动器之间写数据。这个活动会抢占其它软件的操作并造成较低级别应用程序的短时间中止。对于互联网基本数据数据传输而言，在服务器和客户个人计算机之间移动数据时，各种各样的延迟也是经常发生的。

还有一点很重要，那就是要根据所使用的显示监视器的类型提供不同的数据频率。在开始数据传输之前，用户可以作一选择以指明所使用的显示器类型。如果显示器是一个阴极射线管，则可使用一个较快的传输频率(达到每秒钟75个数字)。而如果使用的是一个活动矩阵显示器，传输频率就会慢一些(每秒钟20个数字)。由于在个人计算机一端很容易实现传输频率的选择，因此接收设备最好匹配所有可用的传输频率。使用自带时钟数据使得接收设备可以按照传送频率来接收数据，而无需接收设备自己选择数据频率。

图12示出一个使用非二进制数据编码的高效的自带时钟方法。如果使用了亮度调制，则接收设备可以检测到每一个离散的亮度水平变化，并将其作为一个新的数字。连续数字之间的时间长度是不相关的。如果同一个数字值被连续发送两次，则可以使用一个特殊的“重复”字符来指明后面的数字是一个重复。如图12所示“＞”指明一个重复数字值。如果一个数据流的的数字值是1223，则将传送12＞3。当数字的重复次数多于两次时，该数字将在重复字符后被重新发送。因此，122223将发送为12＞2＞3。使用这种方法，一个单个数字值决不会连续重复两次。检测器可以只是简单的等待亮度水平的每一次变化，以指示一个新的数字值已被发送。字符之间的定时关系并不重要。

一个根据本发明的自带时钟数据接口最好使用一个基准12编码系统，它包括十进制数值0到9，重复字符“＞”和一个指示数据记录结束的字符“*”。举例而言，使用这个系统，任何长度的十进制数值序列都可以使用第十二个强度水平进行传输。字母数字数据可以用两个数字值传输，每对数字表示一个ASCII码或是与之等价的编码中的字母数字字符。6.时间间隔调制

于自带时钟方法相比，另一种调制方法则是建立在强度水平或颜色变化之间的时间间隔基础之上的。应用本方法只需要有限的强度水平或颜色数目。离散的强度水平或颜色数目可能只是两个。强度水平或颜色的变化之间的时间间隔具有很多离散的取值，其每一个间隔都对应一个数字值。本方法一个重要的优点是它并不对显示强度的变化或者颜色保真度的变化敏感。而然，由于特有的响应时间，阴极射线管显示器比液晶显示器更适于使用本法。7.接收设备

图13是一个适于与本发明结合使用的接收设备200的框图。由一个显示器屏幕发射(或反射)的光线落在光检测器202上。光检测器的输出被放大器204放大并在模数(A/D)转换器206的输入处被确认。数字化的输出被作为微控制器208的输入，在本例中它是一个8位的字。微控制器208的操作受保存在只读存储器(ROM)210中的程序指令的控制。这些指令管理着将来自A/D转换器206的未经处理的数字化输入转变为数据数字的过程。这些数据数字将根据由接收设备200来实现的特定功能被进一步的加工。当接收设备202被作为一个传输设备，比如先面讨论的传输设备16，被配置时，它还需要通过一个有线的或无线的接口向一个主机设备传送数据数字或是由此取得的信息。一个随机访问存储器(RAM)212被耦合在微控制器208上作为临时存储器使用，其作用包括暂时存储来自A/D转换器206的数据数字或是由此取得的信息。在一些应用中，尤其是在涉及交易处理时，接收设备200将包括一个用户接口214，其组成包括一个显示器和/或各种控制，例如功能选择按钮之类。接收设备200还可以包括一个措施使得模数转换器可以自动校准。峰值检测器216用来检测接收到的信号中最高的白色层。该层次用来建立A/D转换器的上限。这使得在接收器的数据检测器范围之上的模数转换器的全部范围都可以被使用。

接收设备200可以被配置成任何方便的模式。正如上面所讨论的结合传输设备16，接收设备200可以具有类似于笔或棍的长圆柱体的外形。这时，光检测器202可以被方便的置于设备的一端。然而，也发现当使用液晶平面屏幕显示器时，笔形或棍形的设备也有它的缺点。如果设备在显示器前受压，即便是受到光压，显示器都有可能发生扭曲，从而影响数据传输的准确性。对于平面面板显示器而言，一个平面的卡片形的接收设备更为适宜。这样的设备可以置于显示器前而不会造成显示器的扭曲。

为了确保带有显示器屏幕的接收设备的正确登记，最好提供一个显示器屏幕区域的包括着数据调制的可视化指示。如图14所示，显示器屏幕上的一个矩形区域可以被配置为一个窗口而且用一个图例加以标记，例如“将卡片放在这里”，该矩形区域的大小和形状一般与卡片型的接收设备相一致。在邻近传送区域处可以显示一个前进条，用以指示数据传送的状态。

在上面讨论的例子中，一个单独的光检测器(或是双色调制时的一对检测器)与显示器屏幕上的一个单独的调制区域结合使用。值得注意的是，通过将适当的光检测器阵列与相应的数据传送区域阵列结合，可以成倍提高数据传输频率。显然，检测器阵列必须正确的与显示器上的调制区域阵列一起进行登记。处理接收设备，将是一个挑战。图14示出了应对这一挑战的一个方法。这里，显示器被划分为四个独立调制的象限。接收设备包括一个四个独立的光检测器构成的序列。通过同时为显示器屏幕和接收设备提供简单的登记标记，接收设备可以被拿到显示器屏幕前，使得光检测器和相应的象限正确的登记。8.实验结果

一个实验性的系统已经被构造出来。实验性接收设备被配置成一个与标准信用卡具有相同长和宽的卡片。一个9毫米的圆形光检测器元件被置于卡片一面的中心。卡片内的电子电路对光检测器的输出信号进行放大后将其作为一个传统个人计算机系统的模拟输入，在此系统中完成数模转换。光检测器元件被设计成用来检测显示器屏幕上的一个9毫米圆形区域的平均亮度。检测器由一个透明的玻璃窗口和一个装配在塑料外壳中的光-达林顿晶体管光检测器组成。

这个实验性的系统使用上面讨论过的抖动方法进行亮度调制。一共有12个亮度水平用以表示十个十进制数字和两个附加值，这两个值是用来指示格式化字符和重复字符的。使用阴极射线管显示器，实验性系统的数据传输率可达每秒钟20个字符。

当阴极射线管中的电子束穿过接收器中的光检测器时，检测器对亮度变化进行检测。屏幕上的荧光物质以屏幕的平均亮度发光。对于一个阴极射线管显示器而言，电子束不断的扫描屏幕。这就在电子束穿过检测器时产生了一个脉冲。因此，被检测到的信号是一个按显示器帧频(一般为每段13到17毫秒)重复的脉冲。图15是一个使用阴极射线管的检测器所接收信号的实际获取。

由于接收到的信号为脉冲，因此使用一个软件算法来处理模数转换的读操作，以创建由接受脉冲的峰值表示的亮度水平。该软件算法随后还可以将这些层次译码还原为数据包。

系统应该可以自动的适应显示器上的变化的强度水平。响应显示器的亮度变化，光检测器的强度特性和监视器亮度与对比度设置的调节都将导致不同的亮度水平。

为了对这些差异自动作出调整，系统在每一次数据传送前都提供一个校准序列。如图16所示，校准图案是由所使用的12个亮度水平中的每一个水平的阶梯组成的。一个全白脉冲(第12层)在序列开始时被发送，而后是0到12之间的值。这个信号被接收器检测到并被用来创建从监视器获得的真实的12个离散层次。在图16中，底部的信号是光检测器接收的真实的脉冲波形。顶部的信号是经过软件算法处理之后的。9.本发明更多的具体实施例

图17示出应用本发明的另一个特定实例。传输设备300在本质上类似于前面描述过的设备200。如上所述，数据从一个本地计算机302被传输到设备300中。在本例中，用于描述一存储介质，例如录像带304，中所记录内容的信息被载入设备300。被载入设备300的信息可以由用户从本地计算机直接输入。然而，最好使用一个交互式的电视节目向导，使得用户可以对已录制的特定节目进行简单的“指点”操作。

传输设备300被停放在录像带304中。随后利用一个显示器306为盒带304的内容提供一个可视化索引。另一种选择是将显示器308建立在盒带304中，这样设备300就无需包括显示器306。这时，描述盒带304内容的信息可以被保存在录像带自身当中，使得传输设备可以将该信息载入到大量的盒带当中。

图18-20所示的仍是一个应用本发明的实例。图18示出一个出现在个人计算机系统显示器屏幕412上的虚拟伙伴410。虚拟伙伴410可以由一个在计算机系统上运行的软件程序创建。这种软件可以购买并使用传统的磁盘或光驱安装。也可以从一个远程站点上下载。作为选择，虚拟伙伴410也可以由一个远程服务器上的软件程序产生，个人计算机系统可以通过万维网访问该服务器。虚拟伙伴可以类似于一个动物宠物，一个商业用玩偶或填充玩具，一本书或连环画中的人物，一副历史图片，一个运动员，等等。虚拟伙伴的某些属性，例如该伙伴的名称，外貌，穿着，声音，所说习语等方面，最好可以由用户通过使用个人计算机系统上适当的控制面板(之类的控制)进行定制。

手持设备420是本发明一个必需的部分。该设备应与个人计算机系统软件或是一个访问网站相应的密码结合在一起出售给用户。一旦虚拟伙伴按照用户的希望被配置，它就可以从显示器屏幕412被“运送”到设备420。为了完成该过程，用户通过点击显示器屏幕412上的传输图标414或是其它适合的输入手段来启动一个传输。随后，用户将被指示把设备420置于显示器屏幕412上的一个位置416之上。

现在参考图19，当传输完成时，虚拟伙伴410出现在设备420的显示器屏幕422上。在传输过程中计算机系统可以产生适当的声音效果。虚拟伙伴410不再出现在计算机系统的显示器屏幕412上。如图20所示，这时设备420可被从显示器屏幕412上移开，并和“居住”在其中的虚拟伙伴410一齐被带走。

当虚拟伙伴410“居住”在设备420中时，它受控于安装在设备420中的软件。该软件至少包括一个有限的能力，即激活虚拟伙伴410并使其清晰的发出单词和/或声音。虚拟设备的控制方式可以作为传输过程的一部分被下载到设备420中。

如果希望，虚拟伙伴410可以被送回显示器屏幕412。这个传输可以通过点击显示器屏幕上的图标或是其他适当的输入手段被再一次启动。即使显示器屏幕412到设备420之间只是单路通信，这一传输也可以完成。当传输被启动时，数据从显示器屏幕412被发送到设备420中，以使虚拟伙伴410从显示器屏幕422上移开。同时，虚拟伙伴410出现在显示器屏幕412上。然而，如果设备420没有与显示器屏幕412上的位置416完全对准，则虚拟伙伴410不会出现在显示器屏幕412上，即使它没有从显示器屏幕422上移开。因此，最好在设备420和个人计算机系统之间至少实现有限的双路通信。一个提供设备420到计算机系统之间通信的方法是通过一个来自设备420的听觉信号，该信号被计算机系统中的一个麦克风接收。作为选择，也可使用一个麦克风插孔或计算机系统其它输入端口的有线接口。

很多交互式活动可以围绕虚拟伙伴被构造。例如，虚拟伙伴可以参与一个在个人计算机系统上进行的游戏。虚拟伙伴可以被传送到设备420作为躲避某些危险的方法，(或是)为了按照游戏中的故事情节转到不同的时间或地点，为了“再生”或类似的原因。虚拟伙伴甚至可以在用户之间传输。这样，一个用户可以将他的虚拟伙伴“发送”给朋友，他可以与虚拟伙伴进行相互作用并将其传输给自己的设备420。

除了为虚拟伙伴提供一个便携的“栖息地”之外，设备420还可以具有附加地功能(play value)，例如，对于那些来自显示器屏幕412且应用本发明数据传输协议的文字信息，设备420可以像读出设备一样提供服务。对于其它无法理解的信息，设备420则像一个“译码器”一样工作。

应该认识到，上述发明可以在其它的特殊形式中得到体现，且并不脱离发明的精神或根本特征。因此可以理解，本发明不应被前面说明性的细节所限定，而是由附属的权利要求所规定。

Claims (24)

1.一种设置工具的可编程特性的方法，包括如下步骤：

在全球计算机网络上提供一个交互式站点；

建立一个与该交互式站点的连接；

在交互站点处交互的设置一个虚拟设备的可编程特性；

提供一个与用户计算机分离的具有一个输入端口和一个输出端口的传输设备；

将经过设置的数据从交互式站点下载到传输设备的输入端口；

将经过设置的数据从传输设备的输出端口下载到与虚拟工具相应的真实工具中。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述传输设备的输入端口包括一光学传感器。

3.根据权利要求2的方法，其中，所述将经过设置的数据从交互式站点下载到所述传输设备的输入端口这一步骤包括对一显示器屏幕的一个部分进行调制并且由光学传感器对这一调制探测。

4.根据权利要求3的方法，其中，所述调制显示器屏幕的步骤包括显示不同浓淡的灰度。

5.根据权利要求3的方法，其中，所述调制显示器屏幕的步骤包括显示各种不同的颜色。

6.根据权利要求3的方法，其中，所述调制显示器屏幕的步骤包括显示各种不同的黑白象素的图案。

7.根据权利要求6的方法，其中，所述图案包括一个单元的规则图案。

8.根据权利要求6的方法，其中，所述图案包括不规则图形图案。

9.根据权利要求6的方法，其中，所述黑白象素的图案具有多于两个的很多种平均强度水平，每个图案表示一个相应的基数大于2的数据数字。

10.根据权利要求1的方法，其中，所述传输设备的输出端口包括一个红外线发送器。

11.根据权利要求1的方法，其中，将经过设置的数据从交互式站点下载到所述传输设备的输入端口这一步骤包括将经过设置的数据下载到一个耦合在该传输设备输入端口上的计算机中。

12.根据权利要求1的方法，还包括从经过设置的数据中提取信息并将所述信息发送给真实的工具生产厂商的步骤。

13.一种设置工具的可编程特性的方法，包括如下步骤：

在全球计算机网络上提供一个交互式站点；

在一个用户计算机和该交互式站点之间建立一个连接；

在交互站点处交互的设置一个虚拟设备的可编程特性；

在交互式站点和与虚拟工具相应的真实工具之间建立一个直接通信链路，所述通信链路独立于用户计算机；

将经过设置的数据从交互式站点下载到真实工具；

14.根据权利要求13的方法，其中，所述通信链路是电话传送的；

15.根据权利要求13的方法，其中，所述通信链路包括一个射频；

16.一种设置一部电话机的可编程特性的方法，包括如下步骤：

在全球计算机网络上提供一个交互式站点；

在一个用户计算机和该交互式站点之间建立一个连接；

在交互站点处交互的设置一个虚拟电话机的可编程特性；

提供一个与虚拟电话机相应的真实的电话机，它具有一个数据译码器用于对电话传送的数据进行译码；

在交互式站点处建立一个与真实电话机的独立于用户计算机的直接的电话连接；

通过电话传送将经过设置的数据从交互式站点下载到真实的电话机；

17.一种用于向工具传递数据的接口设备，包括：

将接口设备耦合在全球计算机网络上以接收调制数据的装置；

一个数据解调制器；

一个耦合于数据解调制器上的数据存储器；

一个耦合于数据存储器上的数据输出端口；

用于启动通过输出端口从数据存储器向工具传输数据的控制装置；

18.根据权利要求17的设备，其中，将所述接口设备耦合在全球计算机网络上的装置包括对一个本地计算机的显示器屏幕进行调制的装置；

19.根据权利要求17的设备，其中，将所述接口设备耦合在全球计算机网络上的装置包括一个电话连接；

20.根据权利要求17的设备，其中，所述接口设备是工具的一个可移动模块；

21.根据权利要求20的设备，其中，所述接口设备包括一个电子设备用以在工具的操作过程中对它进行控制；

22.一个设备包括：

一计算机，具有执行第一存储程序的装置和显示屏；

用于对来自计算机的数据进行无线传送的装置；

一个手持设备，其具有接收所述的无线传送的数据的装置、执行第二存储程序的装置和一个显示器屏幕；

其中，所述的第一存储程序控制一个图标在计算机显示器屏幕上的显示并使得所述图标，结合第一数据的无线发送，被从计算机显示器屏幕上移开；而且

其中，所述第二存储程序导致所述图标，结合所述第一数据的接收，显示于手持设备显示器屏幕上。

23.根据权利要求22的设备，其中，所述无线传送装置包括对计算机显示器屏幕的至少一个部分的调制；

24.一种提供交互式活动的方法，包括如下步骤：

提供一个计算机程序；

在一个具有显示器屏幕的计算机上执行所述计算机程序，所述的计算机程序控制一个图标在计算机显示器屏幕上的显示；

提供用于来自计算机的数据的无线传送装置；

提供一个手持设备，该设备具有接收所述无线传输数据的装置，执行存储程序的装置和一个显示器屏幕；

传送来自计算机的第一数据；

在计算机程序控制下，结合第一数据的传输，将图标从计算机屏幕上移开；

接收手持设备中的第一数据；

在所存储的程序控制下，结合第一数据的接收，在手持设备的显示器屏幕上显示图标。

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