DE69823195T2 - Verfahren und vorrichtung zur kodierung von daten in dem horizontalen überabtastungsteil eines videosignals - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kodierung von daten in dem horizontalen überabtastungsteil eines videosignals Download PDF

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Description

  • VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung ist in Teilen eine Fortsetzung der U.S.-Anmeldung Seriennummer 08/795, 710, betitelt "PROTOCOL FOR A WIRELESS CONTROL SYSTEM", eingereicht am 4. Februar 1997, abgetreten an einen gemeinsamenen Zessionar.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein drahtloses Übertragungssystem und insbesondere die Codierung von Daten im dem Horizontal-Überabtastabschnitt eines Videosignals.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine Vielfalt gegenwärtig vorhandener Verbraucherprodukte beruht auf der Verwendung von drahtloser Übertragung. Beispiele dafür sind schnurlose Kopfhörer, Garagentoröffner, fernbediente Geräte und ferngesteuerte Spielzeuge. Eine gemeinsame Motivation, die Hersteller dieser und ähnlicher Produkte antreibt, ist die Minimierung der mit dem Bereitstellen des drahtlosen Übertragungsvermögens verbundenen Kosten. Daher werden Verfahren zum Minimieren der Kosten von Funkeinrichtungen zum Senden und Empfangen von HF-Signalen unter Wahrung einer zuverlässigen Übertragung fortwährend untersucht.
  • Interaktive Spielzeuge, Spiele und Lernprodukte für zu Hause können besonders nützliche Anwendungen von drahtloser Übertragungstechnik sein. Drahtlose Systeme beseitigen den Gebrauch von Drahtleitungs-Übertragungsstrecken und werden daher für viele Haushaltsanwendungen bevorzugt. Zum Beispiel beseitigen drahtlose Spielzeuge, Spiele und Lernprodukte Leitungen, die Kinder verwirren oder herausziehen könnten, oder die Hunde kauen könnten. Drahtlose Erzeugnisse umgehen auch die Notwendigkeit für Universalstecker oder Adapter und erlauben einer großen Zahl von drahtlosen Einrichtungen, von einer einzigen Steuereinheit gesteuert zu werden, ohne einen großen Anschlussport zum Einstecken der drahtlosen Einrichtungen zu erfordern. Drahtlose Übertragungsverbindungen sind daher sicherer, robuster, vielseitiger und in vielen Fällen billiger als Drahtleitungs-Kommunikationsverbindungen.
  • Beim Entwerten von drahtlosen Erzeugnissen wie Spielzeugen, Spielen und Lernprodukten zum Gebrauch in einer Heimumgebung gibt es eine Anzahl von oft konkurrierenden Zielset zungen. Erstens, das ganze System sollte in einem für ein Kinderunterhaltungsprodukt annehmbaren Preisbereich liegen. Weil außerdem jedes Kind mit der Zeit neue gesteuerte Einrichtungen haben möchte, sollten die Kosten jeder gesteuerten Einrichtung so niedrig wie möglich sein. Das bedeutet, dass die gesteuerten Einrichtungen billige drahtlose Übertragungsvorrichtungen, wie z. B. herkömmliche Amplitudenmodulations- (AM) Funkanlagen und digitale Datenbehandlungseinrichtungen, enthalten sollten.
  • Zweitens, es ist von Vorteil, mehrere drahtlose Einrichtungen gleichzeitig mit einer einzigen Steuereinheit zu steuern. Im Kontext einer drahtlosen Spielzeugumgebung erlaubt dies mehreren Kindern, zur gleichen Zeit mit ihren eigenen Spielzeugen zu interagieren. Zum Beispiel kann ein Kind mit einem Spielzeug "FRED" interagieren, während ein anderes mit einem Spielzeug "WILMA" interagiert und noch ein anderes mit einem Spielzeug "DINO" interagiert, usw. Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine Vielfalt verschiedener Spielzeuge zur Verfügung steht, sodass Kinder eine Auswahl von Spielzeugen haben, um daraus auszuwählen und zu sammeln. Des Weiteren ist es in einem fortschrittlichen Lernsystem vorteilhaft, eine Reihe von Spielzeugen zu haben, die mit unterschiedlichen Fähigkeiten verbunden sind, sodass ein Kind durch die Fähigkeiten, die es durch Interagieren mit den verschiedenen Spielzeugen erlernt hat, fortschreiten kann.
  • Drittens, für die Steuerung und die gesteuerten Einrichtungen ist es vorteilhaft, in der Lage zu sein, eine bidirektionale Kommunikation einzugehen. Dies ist besonders nützlich in einer interaktiven Lernumgebung, in der ein Kind mit einer gesteuerten Einrichtung interagiert. Zum Beispiel kann die Steuerung eine gesteuerte Puppe anweisen, "Drück bitte meine linke Hand" zu sagen. Die gesteuerte Puppe kann dann die Antwort des Kindes an die Steuerung zurücksenden, die entsprechend reagiert. Wenn z. B. das Kind die rechte Hand der Puppe drückt, weist die Steuerung die Puppe an, "Nein, das ist meine rechte Hand, drück bitte meine linke Hand" zu sagen.
  • Eine vierte Erwägung ist Vorwärts-Kompatibilität. Dies bedeutet, dass die ursprüngliche Steuereinheit benutzt werden kann, um künftige Versionen von gesteuerten Einrichtungen zu betätigen. Zum Beispiel kann ein interaktives Spielzeugprodukt anfangs mit nur ein oder zwei gesteuerten Einrichtungen (z. B. "FRED" und WILMA") eingeführt werden. Im Verlauf der nächsten paar Jahre können aber dutzende von neuen gesteuerten Produkten freigegeben werden, um das System aufzuwerten (z. B. "DINO", "BAM-BAM" usw.). Vorwärts-Kompatibilität erlaubt es, die neuen gesteuerten Einrichtungen mit der ursprünglichen Steuereinheit zu betätigen.
  • Außerdem müssen Steuerdaten an die Steuereinheit geliefert werden, die ihrerseits die Steuerdaten über eine lokale drahtlose Kommunikationsverbindung an die gesteuerten Einrichtungen sendet. Obwohl die Steuerdaten lokal erzeugt werden können, z. B. durch einen in unmittelbarer Nähe zu der Steuereinheit gelegenen Computer, ist es auch wünschenswert, die Steuerdaten von einer entfernten Stelle unter Verwendung einer Runkfunkstufen-Übertragungsstrecke, z. B. ein Luftwellen- oder Kabelfernsehsignal, zu senden. Insbesondere wäre es vorteilhaft, die Steueradaten zusammen mit einem Standard-Videosignal zum Treiben einer Anzeigeeinrichtung, z. B. Fernsehgerät oder Monitor, zu senden. In dieser Weise können die gesteuerten Einrichtungen veranlasst werden, synchron mit der durch das Videosignal definierten Programminformation zu arbeiten. Zum Beispiel kann eine gesteuerte Einrichtung als eine Figur in einem auf dem Fernsehgerät oder Monitor angezeigten Videoprogramm arbeiten.
  • Um die Steuerdaten in Verbindung mit einem Videosignal wirkungsvoll zu übertragen, müssen mehrere oft konkurrierende Ziele erreicht werden. Erstens sollten, wie oben erwähnt, die Steuerdaten zeitweise mit dem Videosignal synchronisiert sein, sodass die Aktionen der gesteuerten Einrichtungen synchron mit der auf dem Fernsehgerät oder Monitor angezeigten Programminformation ablaufen. Zweitens, die Steuerdaten sollten mit einem Standard-Videosignal einfach verkettet sein, um in einer Vielfalt von Rundfunkmedien mit Standard-Vorrichtungen gesendet zu werden. Drittens, die Steuerdaten sollten das Videosignal nicht stören oder die Anzeige des Videosignals sichtbar stören. Viertens, in der Aufwärts-Übertragungsstrecke sollte genügend Bandbreite bereitgestellt werden (z. B. Rundfunkstufen-Übertragungsstrecke), um die Bandbreitenerfordernisse der Abwärts-Übertragungsstrecke (z. B. lokale drahtlose Übertragungsstrecke) voll zu erfüllen. Außerdem wäre es vorteilhaft, in der Aufwärts-Übertragungsstrecke zusätzliche Bandbreite zum Senden von zusätzlicher Information an andere Datensenken bereitzustellen, um Werbe-, Subskriptions- oder Notfallwarndienste, wie z. B. E-Mail, Fremdsprachen-Untertitelung, Telefonrufe, Wetterwarnungen, Konfigurationsdaten für eine Set-Top-Box usw. bereitzustellen. Außerdem wäre es vorteilhaft, die Bandbreite der Aufwärts-Übertragungsstrecke einstellen zu können, um die Kosten- und Leistungsforderungen einer breiten Vielfalt von Verbrauchern zu erfüllen.
  • Was die Abwärts-Funkübertragungsstrecke angeht, sollte das Protokoll für die Aufwärts-Übertragungsstrecke adressierbar sein, sodass mehrere funkgesteuerte Einrichtungen sowie andere Datensenken gleichzeitig gesteuert werden können. Das Protokoll sollte auch fehlertolerant sein und Vorwärts-Kompatibilität für künftige drahtlos gesteuerte Einrichtungen und andere Dienste akkommodieren, die über die Runkfunkmedien bereitgestellt werden können. All diese Merkmale sollten zu Kosten implementiert werden, die geeignet sind, in Verbindung mit einem System eingesetzt zu werden, das hauptsächlich gedacht ist, ein Kinderunterhaltungserzeugnis zu sein.
  • Broughton et al., US-Patent Nr. 4,807,031, beschreibt ein System zum Steuern einer entfernten Einrichtung, z. B. ein Spielzeugauto, mit Steuerdaten, die in dem sichtbaren Bereich durch ein Videosignal gesendet werden, wenn dieses Signal eine Anzeigeeinrichtung treibt. Das von Broughton beschriebene System beruht auf Helligkeitsmodulation in dem sichtbaren Bereich des Videosignals, um die Steuerdaten zu senden.
  • Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren und einem System zum Codieren von Steuerdaten für drahtlos gesteuerte Einrichtungen in Verbindung mit einem Videosignal, sodass die Aktionen der gesteuerten Einrichtungen synchron mit der durch das Videosignal definierten Programminformation arbeiten. Es gibt einen weiteren Bedarf an einem Verfahren und einem System zum Codieren zusätzlicher Daten in Verbindung mit dem Videosignal zum Bereitstellen von Diensten wie E-Mail, Gegensprech-Fähigkeit, Fremdsprachen-Untertitelung, Telefonrufen, Wetterwarnungen, Konfigurationsdaten für eine Set-Top-Box usw. Es besteht ein weiterer Bedarf an einem Protokoll zum Codieren von Daten in Verbindung mit einem Videosignal, das adressierbar, vorwärtskompatibel, fehlertolerant ist und in Verbindung mit einem System eingesetzt werden kann, das hauptsächlich gedacht ist, ein Kinderunterhaltungsprodukt zu sein.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung erfüllt die oben beschriebenen Bedürfnisse durch Bereitstellen eines Verfahrens und Systems zum Codieren von Steuerdaten in dem Horizontal-Überabtastabschnitt eines Videosignals. Weil die Steuerdaten mit dem Videosignal zeilenweise verkettet sind, sind die Steuerdaten zweitweise mit dem zugrunde liegenden Videosignal synchronisiert. Dies erlaubt den gesteuerten Einrichtungen, z. B. drahtlose mechanische Figuren, sich wie Figuren in einer durch die Programminformation des Videosignals definierten Szene zu verhalten. Ein Protokoll wird für die codierten Daten definiert, das adressierbar, vorwärtskompatibel und fehlertolerant ist und in Verbindung mit einem System eingesetzt werden kann, das hauptsächlich gedacht ist, ein Kinderunterhaltungsprodukt zu sein. Die durch die codierten Daten definierte Bandbreite der Übertragungsstrecke ist einstellbar, um die Kosten- und Leistungsforderungen einer breiten Vielfalt von Verbrauchern zu erfüllen. Ausreichende Bandbreite ist vorhanden, um mehrere Einrichtungen zu steuern und zusätzliche Werbe-, Subskriptions- oder Notfallwarndienste wie E-Mail, Fremdsprachen-Untertitelung, Gegensprech-Fähigkeit, Telefonrufe, Wetterwarnungen, Konfigurationsdaten für eine Set Top-Box usw. bereitzustellen.
  • Allgemein beschrieben stellt die Erfindung ein Verfahren zum Codieren von Steuerdaten in einem Videosignal bereit, das eine Serie von Bildern enthält, die je eine Anzahl von Zeilen enthalten. Die codierten Daten sind mit den Zeilen des Videosignals verkettet, um ein codiertes Videosignal zu erzeugen, das konfiguriert ist, Inhaltsdaten in Verbindung mit jedem Bild zu definieren. Die Inhaltsdaten sind konfiguriert, eine mit einer ersten Einrichtung verbundene erste Adresse, einrichtungsspezifische Steuerdaten für die erste Einrichtung, eine mit einer zweiten Einrichtung verbundene zweite Adresse und einrichtungsspezifische Steuerdaten für die zweite Einrichtung zu definieren. Als Reaktion auf die erste Adresse werden die einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste Einrichtung zu der ersten Einrichtung geleitet, und die Aktionen der ersten Einrichtung werden entsprechend gesteuert. Ebenso werden als Reaktion auf die zweite Adresse die einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die zweite Einrichtung zu der zweiten Einrichtung geleitet, und die Aktionen der zweiten Einrichtung werden entsprechend gesteuert.
  • Die codierten Daten werden vorzugsweise durch Zeilensignale definiert, die sich in dem Horizontal-Überabtastabschnitt des Videosignals befinden. Das heißt, jedes Zeilensignal kann einen Vor-Sichtbar-Impuls haben, der sich zwischen dem Farbburst-Abschnitt und dem sichtbaren Rasterabschnitt einer horizontalen Abtastzeile des Videosignals befindet. Jeder Impuls kann ein einzelnes Bit der codierten Daten definieren, in welchem Fall die codierten Daten jedes Halbbildes eines Zweihalbbild-verschachtelten Bildes des Videosignals ein 7-Bit Signalerfassungswort und 13 16-Bit Inhaltswörter definieren können. Um die Bandbreite der codierten Datenübertragung zu erhöhen, kann jedes Zeilensignal sowohl einen Vor-Sichtbar-Impuls als auch einen Nach-Sichtbar-Impuls enthalten, die sich hinter dem sichtbaren Rasterabschnitt und vor dem Horizontal-Austastintervall befinden. Um die Bandbreite der codierten Datenübertragung weiter zu erhöhen, kann jeder Impuls moduliert sein, um mehrere Bits zu definieren.
  • Das Videosignal definiert typischerweise Programminformation, die eine auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigte Szene enthält. Die einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste Einrichtung enthalten typischerweise Sprach- und Motorsteuerdaten, die die erste Einrichtung veranlassen, sich wie eine Figur in der auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Szene zu verhalten. Die einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die zweite Einrichtung können Sprach- und Motorsteuerdaten, die die zweite Einrichtung veranlassen, sich wie eine zweite Figur in der auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Szene zu verhalten, elektronische Post zum Senden an ein Computersystem, Gegensprechinformation zum Senden an ein Gegensprechsystem, Telefonrufinformation zum Senden an ein Pagingsystem oder auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigte Sprachübersetzungsinformation, Werbeinformation, Subskriptionsinformation oder Notfallwarnungsinformation sein. Viele andere spezifische Anwendungen werden für die Fachleute in der Technik ersichtlich sein.
  • Das Adressierungsschema für die einrichtungsspezifischen Steuerdaten implementiert ein vielseitiges und erweiterbares paketbasiertes Datenübertragungsformat. Zum Beispiel kann die erste Adresse ein erstes Startpaket-Kurzadresswort für eine erste gesteuerte Einrichtung sein, und die zweite Adresse kann ein zweites Startpaket-Kurzadresswort für eine zweite gesteuerte Einrichtung sein. In diesem Fall kann das zweite Startpaket-Kurzadresswort als ein Endpaket-Kurzadresswort für die erste gesteuerte Einrichtung interpretiert werden.
  • Außerdem kann die erste Adresse ein Startpaket-Anfang-Langadresswort definieren. In diesem Fall definieren die Inhaltsdaten auch ein erstes Vorkommen einer mit der ersten Einrichtung verbundenen Langadresse und ein mit der ersten Einrichtung verbundenes Startpaket-Ende-Langadresswort sowie einrichtungsspezifische Steuerdaten für die erste Einrichtung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung können die codierten Daten Signalerfassungswörter und Inhaltswörter enthalten. Jedes Signalerfassungswort und jedes Inhaltswort kann Datenbits und Fehlerkorrekturbits enthalten, die benutzt werden, um Fehler in den Datenbits zu korrigieren. Das heißt, die Fehlerkorrekturbits können eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, Einbit-Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren. Jedes Signalerfassungswort kann vier Datenbits und drei Fehlerkorrekturbits enthalten, und jedes Inhaltswort kann neun Datenbits und sieben Fehlerkorrekturbits enthalten.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann das Signalerfassungswort in jedes Bild des Videosignals codiert werden, sodass eine aufeinanderfolgende Serie von Signalerfassungswörtern eine dynamische Validationssequenz definiert. Für diese Sequenz unterscheidet sich jedes Signalerfassungswirt in wenigstens zwei Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort. Zum Beispiel kann die in fünf aufeinanderfolgenden Halbbildern eines Zweihalbbild-verschachtelten Bildes des Videosignals gesendete dynamische Validationssequenz die Binärdarstellung von 8, 1, 10, 3, 12, 5, 14 und 7 enthalten.
  • Die Erfindung stellt auch ein codiertes Videosignal, das nach dem oben beschriebenen Verfahren erzeugt wird, und ein System zum Erzeugen und Verwenden des codierten Videosignals bereit. Das System enthält einen Videodaten-Encoder, der funktional mit einer Videoquelle verbunden ist, die ein Videosignal, z. B. ein NTSC-Fernsehsignal bereitstellt. Der Vi deodaten-Encoder empfängt das Videosignal, das eine Serie von Bildern enthält, die je eine Anzahl von Zeilen enthalten. Der Videodaten-Encoder enthält eine Einrichtung zum Erzeugen des codierten Videosignals, wobei diese Einrichtung wenigstens ein Inhaltswort definiert, und zum Codieren von Daten in dem Horizontal-Überabtastabschnitt des Videosignals, wie oben beschrieben.
  • Der Videodaten-Encoder ist vorzugsweise funktional mit einem Datendecoder verbunden, der das codierte Videosignal von dem Videodaten-Encoder empfängt. Der Datendecoder erfasst das Vorhandensein der Signalerfassungsdaten, extrahiert die Inhaltsdaten aus dem codierten Videosignal und setzt die Inhaltsdaten zu einem seriellen Datenübertragungssignal zusammen. Der Datendecoder ist funktional mit einem Datenfehlerprozessor verbunden, der das serielle Datenübertragungssignal von dem Datendecoder empfängt. Der Datenfehlerprozessor zerlegt das serielle Datenübertragungssignal in Datenbits und Fehlerkorrekturbits, analysiert die Fehlerbits, um Fehler in den Datenbits zu erfassen, korrigiert erfasste Fehler in den Datenbits und setzt die korrigierten Datenbits zu einem fehlerkorrigierten Datenstrom zusammen.
  • Der Datenfehlerprozessor ist funktional mit einem Protokoll-Handhaber verbunden, der den fehlerkorrigierten Datenstrom von dem Datenfehlerprozessor empfängt. Der Protokoll-Handhaber erfasst ein mit einer ersten Einrichtung verbundenes erstes Startpaket-Kurzadresswort und beginnt als Reaktion das Leiten von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten zu der ersten Einrichtung. Der Protokoll-Handhaber erfasst auch ein mit der zweiten Einrichtung verbundenes zweites Startpaket-Kurzadresswort und beginnt als Reaktion das Leiten von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten zu der zweiten Einrichtung. Der Protokoll-Handhaber interpretiert auch das zweite Startpaket-Kurzadresswort als ein mit der ersten Einrichtung verbundenes erstes Endpaket-Kurzadresswort und unterbricht als Reaktion das Leiten von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten zu der ersten Einrichtung.
  • Der Protokoll-Handhaber erfasst auch ein Startpaket-Anfang-Langadresswort, erfasst eine mit einer dritten Einrichtung verbundene Langadresse, erfasst ein Startpaket-Ende-Langadresswort und beginnt, nachfolgend empfangene einrichtungsspezifische Steuerdaten zu der dritten Einrichtung zu leiten. Um das Senden an die dritte Einrichtung zu beenden, erfasst der Protokoll-Handhaber ein weiteres Adresswort und unterbricht als Reaktion das Leiten von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten zu der dritten Einrichtung.
  • Der Video-Encoder enthält vorzugsweise einen Speicher, in dem eine Vielzahl von Maschinenanweisungen, die eine Quellenanwendung definieren, gespeichert sind, und eine Anzeige. Die Einrichtung zum Erzeugen des codierten Videosignals enthält vorzugsweise einen Prozessor, der mit dem Speicher verbunden ist, um auf die Maschinenanweisungen und die Anzeige zuzugreifen. Der Prozessor führt die Maschinenanweisungen aus und implementiert dadurch eine Vielzahl von Funktionen, einschließlich des Verkettens von codierten Daten mit Zeilen eines Videosignals, um das codierte Videosignal zu erzeugen, sodass die codierten Daten konfiguriert sind, wenigstens ein Inhaltswort zu definieren. In einer anderen Ausführung sendet der Prozessor die codierten Daten an die erste und zweite Einrichtung.
  • Ein noch anderer Aspekt der Erfindung ist auf ein Computer-Speichermedium gerichtet, das computerausführbare Anweisungen speichert, die, wenn von einem Prozessor ausgeführt, Schritte durchführen, die allgemein den Schritten des oben beschriebenen Verfahrens entsprechen.
  • Dass die Erfindung die Nachteile des Standes der Technik verbessert und diese Vorteile zustande bringt, wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der exemplarischen Ausführungen und den anliegenden Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockschaltbild einer drahtlosen Duplex-Steuerumgebung, die eine Steuereinheit und eine gesteuerte Einrichtung umfasst.
  • 2 ist ein Blockschaltbild eines Personal Computers, der einen Teil der Steuereinheit von 1 bildet.
  • 3 ist ein Blockschaltbild eines drahtlosen Modems, das einen Teil der Steuereinheit von 1 bildet.
  • 4 ist ein Blockschaltbild einer drahtlosen Simplex-Steuerumgebung, die eine Steuereinheit und eine gesteuerte Einrichtung umfasst.
  • 5 ist ein Blockschaltbild, das ein System zum Erzeugen eines Datenstromes veranschaulicht, der Videodaten und codierte Steuerdaten enthält.
  • 6 ist ein Blockschaltbild, das die verschiedenen Komponenten und Prozesse veranschaulicht, die ein drahtloses Modem definieren, das einen Teil der Steuereinheit von 4 bildet.
  • 7 ist ein Funktionsblockschaltbild, das die verschiedenen Komponenten und Prozesse veranschaulicht, die die gesteuerte Einrichtung von 4 definieren.
  • 8 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Systems zum Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals, um eine Vielzahl von Datensenken zu steuern.
  • 9A ist ein Wellenformdiagramm, das einen in dem Horizontal-Überabtastabschnitt einer Abtastzeile eines codierten Videosignals codierten Datenbitwert "eins" veranschaulicht.
  • 9B ist ein Wellenformdiagramm, das einen in dem Horizontal-Überabtastabschnitt einer Abtastzeile eines codierten Videosignals codierten Datenbitwert "null" veranschaulicht.
  • 10A ist ein Diagramm, das die Stelle von Datenbits in einem Teil eines Bildes eines codierten Videosignals veranschaulicht.
  • 10B ist ein Diagramm, das die Stelle von Datenbits in zwei verschachtelten Halbbildern eines Bildes eines codierten Videosignals veranschaulicht.
  • 11 ist ein Nachrichtenprotokolldiagramm, das das Format des Horizontal-Überabtast-Datenstromes eines codierten Videosignals veranschaulicht.
  • 12A ist ein Nachrichtenprotokolldiagramm, das das Format von Kurzadress-Inhaltsdaten eines codierten Videosignals veranschaulicht.
  • 12B ist ein Nachrichtenprotokolldiagramm, das das Format von Langadress-Inhaltsdaten eines codierten Videosignals veranschaulicht.
  • 13 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines Videodatendetektors in einem System zum Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals veranschaulicht, um eine Vielzahl von Datensenken zu steuern.
  • 14 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines Datenfehlerdetektors in einem System zum Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals veranschaulicht, um eine Vielzahl von Datensenken zu steuern.
  • 15 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines Protokoll-Handhabers für Kurzadressen in einem System zum Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals veranschaulicht, um eine Vielzahl von Datensenken zu steuern.
  • 16 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Verarbeitung von Kurzadressen in dem Protokoll-Handhaber von 15 veranschaulicht.
  • 17 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Arbeitsweise eines Protokoll-Handhabers für Langadressen in einem System zum Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals veranschaulicht, um eine Vielzahl von Datensenken zu steuern.
  • 18 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Verarbeitung von Langadressen in dem Protokoll-Handhaber von 17 veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Eine exemplarische Ausführung der Erfindung ist ein System zum Codieren von Steuerdaten in den Horizontal-Überabtastbereich eines Videosignals. Weil die Steuerdaten mit dem Videosignal zeilenweise verkettet sind, sind die Steuerdaten zeitweise mit dem zugrunde liegenden Videosignal synchronisiert. Dies erlaubt den gesteuerten Einrichtungen, z. B. drahtlose mechanische Figuren, sich wie Figuren in einer durch die Programminformation des Videosignals definierten Szene zu verhalten. Das Protokoll für die codierten Steuerdaten ist adressierbar, vorwärts kompatibel, fehlertolerant und geeignet, in Verbindung mit einem System eingesetzt zu werden, das hauptsächlich gedacht ist, ein Kinderunterhaltungserzeugnis zu sein. Die durch die codierten Daten definierte Bandbreite der Übertragungsstrecke ist einstellbar, um die Kosten- und Leistungsforderungen einer breiten Vielfalt von Verbrauchern zu erfüllen. Eine ausreichende Bandbreite ist vorhanden, um mehrere mechanische Figuren zu steuern und zusätzliche Werbe-, Subskriptions- oder Notfallwarnungsdienste, z. B. E-Mail, Fremdsprachen-Untertitelung, Telefonrufe, Gegensprech-Fähigkeit, Wetterwarnungen, Konfigurationsdaten für eine Set-Top-Box usw., bereitzustellen.
  • Exemplarische Ausführung: Das "REALMATION" System
  • Die vorliegende Erfindung kann in einer drahtlosen Kommunikationumgebung eingesetzt werden, die eine Steuereinheit (auch als Mastereinrichtung bezeichnet) enthält, die mit einer oder mehr gesteuerten Einrichtungen (auch als Slaveeinrichtungen bezeichnet) auf einem einzelnen Hochfrequenz- (HF) Kommunikationskanal kommuniziert und die Einrichtung(en) steuert. Eine spezifische Ausführung der Erfindung ist das System "REALMATION". "REALMATION", abgeleitet aus der Kombination der Wörter "realistisch" und "Animation", steht für eine neue von Microsoft Corporation of Redmont Washington entwickelte Technologie. Eine Steuereinheit in einem typischen REALMATION-System enthält ein Computersystem mit einer Anzeigeeinrichtung und ein drahtloses Modem, das mit einer oder mehr gesteuerten Einrichtungen, z. B. animierte mechanische Figuren, kommuniziert und diese steuert. Die Steuereinheit treibt eine Anzeigeeinrichtung, um Programminformation, z. B. Szenen einer Audio/Video-Darbietung, darzustellen, während gleichzeitig Steuerdaten, die Sprachkoef fizienten und Bewegungsvektoren enthalten, an eine oder mehr Figuren gesendet wird. Als Reaktion auf das Empfangen der Steuerdaten bewegen sich und sprechen die mechanischen Figuren wie Figuren in den auf der Anzeigeeinrichtung dargestellten Szenen.
  • Microsoft Corporation entwickelt eine REALMATION-Produktlinie, die zwei Hauptkomponenten enthält: Eine Steuereinheit (d. h. Mastereinrichtung), bekannt als der "REALMATION CONTROLLER", und eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen (d. h. Slaveeinrichtungen), bekannt als "REALMATION PERFORMERS". Eine gesteuerte Einrichtung kann speziell für einen spezifischen Industrie-, Ausbildungs-, Forschungs-, Unterhaltungs- oder anderen Zweck gedacht sein. Zum Beispiel ist eine gesteuerte Einrichtung, wie z. B. die "BARNEY"-Dinosaurierfigur, speziell für ein Lern- und Unterhaltungssystem für kleine Kinder gedacht. Jede gesteuerte Einrichtung enthält ein HF-Empfängersystem zum Empfangen, Demodulieren und Decodieren der von der Steuereinheit gesendeten Signale. Die von der Steuereinheit gesendeten Signale enthalten Steuerdaten, z. B. Sprachkeoffizienten und Bewegungsvektoren. Die Steuerdaten verlanlassen die gesteuerte Einrichtung, sich wie eine Figur in einer Szene zu verhalten, die auf einer durch die Steuereinheit getriebenen Anzeigeeinrichtung dargestellt wird.
  • In einer Duplex-Umgebung kann jede gesteuerte Einrichtung auch ein HF-Sendersystem zum Codieren, Modulieren und Senden von Antwortsignalen zurück an die Steuereinheit enthalten. Diese Antwortsignale können Test- oder Rezeptordaten enthalten, die Statusinformation bezüglich der gesteuerten Einrichtung definieren. Zum Beispiel kann eine gesteuerte Einrichtung druck- oder lichtempfindliche Rezeptoren zum Empfangen einer Benutzereingabe, z. B. Quetschen oder Bedecken eines Teils der Figur, enthalten. Dies ist besonders nützlich in einer Lernumgebung, in der ein Kind mit der gesteuerten Einrichtung interagiert. Die Steuereinheit kann z. B. eine gesteuerte Einrichtung "BARNEY" anweisen, "Bitte drücke meine linke Hand" zu sagen. Die gesteuerte Einrichtung kann dann die Antwort des Kindes zurück an die Steuereinheit senden, die entsprechend reagiert. Wenn z. B. das Kind die rechte Hand der gesteuerten Einrichtung drückt, kann die Steuereinheit die gesteuerte Einrichtung anweisen, "Nein, das ist meine rechte Hand, bitte drücke meine linke Hand" zu sagen.
  • Die Steuereinheit enthält eine Datenquelle, die Videodaten und verwandte Steuerdaten empfängt oder erzeugt, sodass eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen sich wie Figuren in einer auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigten Szene verhalten können. Zu diesem Zweck enthält die Steuereinheit ein drahtloses Modem (oder drahtlosen Modulator für eine Simplex-Umgebung, bekannt als "REALMATION LINK MASTER", und eine Anzeigeeinrichtung, z. B. ein Fernsehgerät oder ein Computermonitor. Die Datenquelle kann eine aktive Einrichtung, z. B. ein Computersystem oder ein interaktives Fernsehsystem, sein, die die Videodaten und verwandte Steuerdaten in Echtzeit erzeugt. Alternativ kann die Datenquelle eine passive Einrichtung, z. B. ein Kabelsystem, VCR oder Fernseh-Rundfunksignal, sein, die einen vorher erzeugten Datenstrom, der Videodaten und codierte Steuerdaten enthält, zu dem drahtlosen Modem leitet. In diesem Fall extrahiert das drahtlose Modem die Steuerdaten aus dem Datenstrom, führt die Videodaten zu der Anzeigeeinrichtung und sendet die Steuerdaten an eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen.
  • Außerdem kann die Steuereinheit ein intelligentes System sein, das Video- und Steuerdaten von einer Anzahl von Quellen als Reaktion auf eine Benutzereingabe oder andere Steuersignale erzeugt, auswählt und kombiniert. Ungeachtet der Konfiguration liefert irgenddein Typ von Datenquelle einen Datenstrom, der Video- und verwandte Steuerdaten enthält, und das drahtlose Modem extrahiert die Steuerdaten aus den Videodaten, leitet die Videodaten zu der Anzeigeeinrichtung und sendet die Steuerdaten an eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen. Um Steuerdaten zu senden, codiert das drahtlose Modem die Steuerdaten in ein spezielles Differenzimpuls-Datenmodulations- (DDM) Format und sendet die DDM-codierten Steuerdaten an die gesteuerten Einrichtungen. Des Weiteren kann das drahtlose Modem DDM-codierte Antwortsignale von den gesteuerten Einrichtungen empfangen und die Antwortsignale decodieren.
  • Die REALMATION-Produktlinie kann in einer Simplex-Umgebung oder in einer Duplex-Umgebung arbeiten. Die Arbeitsweise von exemplarischen Ausführungen der Steuereinheit, des drahtlosen Modems (oder Modulators) und der gesteuerten Einrichtungen in diesen Umgebungen wird im Kontext von Programmen beschrieben, die auf Mikroprozessor-basierten Computersystemen laufen. Die Fachleute werden erkennen, dass Implementierungen der vorliegenden Erfindung verschiedene Arten von Programmmodulen enthalten können, verschiedene Programmiersprachen verwenden können und in der Lage sein können, mit verschiedenen Arten von Recheneinrichtungen zu arbeiten. Außerdem, obwohl die Beschreibungen von exemplarischen Ausführungen die Steuereinheit als mit einer gesteuerten Einrichtung über einen HF-Kommunikationskanal kommunizierend beschreiben, werden die Fachleute anerkennen, dass Substitutionen des HF-Kommunikationskanals andere Übertragungsmedien wie faseroptische Verbindungen, Kupferdrähte, Infrarotsignale usw. enthalten können.
  • Ein Programm, wie hierin definiert, umfasst im Allgemeinen Routinen, Subroutinen, Programmmodule, Komponenten, Datenstrukturen usw., die bestimmte Aufgaben durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Außerdem werden die Fachleute anerkennen, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung auf andere Computersystemkonfigurationen anwendbar sind. Diese anderen Computersystemkonfigurationen umfassen handgehaltene Geräte, Multiprozessorsysteme, Mikroprozessor-basierte Verbraucherelektronik, Minicomputer, Mainframe-Computer und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auch im Kontext einer verteilten Rechenumgebung, z. B. Internet, anwendbar, in der Aufgaben durch entfernte Verarbeitungseinrichtungen durchgeführt werden können, die durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer verteilten Rechenumgebung können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch entfernten Speichereinrichtungen befinden.
  • Sowohl in der Simplex- als auch in der Duplex-Umgebung können die gesteuerten Einrichtungen billige, animierte mechanische Figuren sein, die zur Verwendung in einer interaktiven Lern- und Unterhaltungsumgebung für Kinder gedacht sind. Jede gesteuerte Einrichtung enthält mindenstens ein Empfängersystem, einen Sprach-Synthesizer, einen Lautsprecher, einen Prozessor und einen oder mehr Servomotoren. Eine gesteuerte Einrichtung kann aber viele andere Typen von Endeffektoren enthalten, z. B. Lichtquellen, Wärmequellen, aufblasbare Einrichtungen, Pumpen usw. In der Tat ist das Protokoll für das drahtlose Steuersystem so ausgelegt, dass es vorwärts kompatibel mit einem breiten Bereich von gesteuerten Einrichtungen ist, die in der Zukunft entwickelt werden können. Wenn das Empfängersystem Steuerdaten auf einem vorbestimmten HF-Kanal empfängt, decodiert, interpretiert und antwortet der Prozessor in einer durch den Inhalt der Steuerdaten diktierten Weise. Die Antwort des Prozessors kann das Betätigen eines oder mehr Servomotoren, Bereitstellen von Eingabe für den Sprach-Synthesizer oder Aktivieren eines der anderen Endeffektoren, die in einer bestimmten gesteuerten Einrichtung bereitgestellt werden, enthalten.
  • In der Duplex-Umgebung können die gesteuerten Einrichtungen auch eine oder mehr Sensoreinrichtungen und ein Sendersystem enthalten. Die Sensoreinrichtungen erfassen typischerweise Aktionen wie Händedrücken eines Kindes, Bedecken der Augen oder Ändern der Position der gesteuerten Einrichtung. Durch Überwachen von Ausgangssignalen der Sensoren sammelt der Prozessor Statusinformation. Nach Empfang einer Anforderung von der Steuereinheit sendet der Prozessor diese Sensorstatusinformation an die Steuereinheit. Als Reaktion auf den Empfang der Sensorstatusinformatian kann die Steuereinheit die animierte Audio/Video-Darbietung in einer der Information entsprechenden Weise ändern. Zum Beispiel kann als Reaktion auf das Bedecken der Augen eines Kindes die Audio/Video-Darbietung auf ein Versteckspiel umschalten.
  • In der Duplex-Umgebung geht daher die Steuereinheit eine bidirektionale Kommunikation mit einer oder mehr gesteuerten Einrichtungen ein. Obwohl die Beschreibung der Duplex-Umgebung des Prozessors ein Programm beschreibt, das auf einem Personal Computer läuft und mit einem anderen Programm zusammenarbeitet, das auf einer Mikroprozessorbasierten Kommunikationseinrichtung läuft, werden die Fachleute erkennen, dass andere Implementierungen, wie z. B. ein einzelnes Programm, das auf einer allein stehenden Plattform läuft, eine mit Funkkommunikationsgeräten ausgestattete verteilte Recheneinrichtung oder ein interaktives Fernsehsystem, ebenfalls genügen können.
  • In der Simplex-Umgebung geht die Steuereinheit eine unidirektionela Kommunikation mit einer oder mehr gesteuerten Einrichtungen ein. Obwohl die Beschreibung der Simplex-Umgebung der Steuereinheit einen Video-Kassettenrecorder (VCR) oder eine Kabelfernsehbox, die mit einem Programm verbunden ist, dass auf einer Mikroprozessor-basierten Kommunikationseinrichtung läuft, beschreibt, werden die Fachleute erkennen, dass andere Implementierungen, wie z. B. Direktsendesignale, Laserplattenspieler, Recheneinrichtungen, die auf CD-ROMs zugreifen, usw., auch genügen können. Außerdem kann die Simplex-Umgebung das Integrieren eines VCR oder einer ähnlichen Einrichtung mit einer Mikroprozessor-basierten Kommunikationseinrichtung zum Arbeiten in einer allein stehenden Konfiguration umfassen.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung wird weitgehend in Form von Prozessen und symbolischen Darstellungen von Operationen von herkömmlichen Computerkomponenten dargestellt, die eine Mikroprozessoreinheit (MPU), Speichereinrichtungen für die MPU, Anzeigeeinrichtungen, Ausgabesteuersignale und Eingabeeinrichtungen umfassen. Außerdem können diese Prozesse und Operationen herkömmliche Computerkomponenten in einer heterogenen verteilten Rechenumgebung verwenden, die entfernte Dateiserver, entfernte Computerserver und entfernte Speichereinrichtungen umfasst. Die MPU kann auf jede dieser herkömmlichen verteilten Rechenkomponenten über ein Kommunikationsnetzwerk zugreifen.
  • Die von dem Computer durchgeführten Prozesse und Operationen umfassen die Berarbeitung von Signalen durch eine MPU oder einen entfernten Server und das Unterhalten dieser Signale in Datenstrukturen, die in einer oder mehr lokalen oder entfernten Speichereinrichrichtungen liegen. Solche Datenstrukturen legen eine physikalische Organisation auf die in einer Speichereinrichtung gespeicherte Sammlung von Daten und stellen spezifische elektrische oder magnetische Elemente dar. Diese symbolischen Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten in der Technik der Computerprogrammierung und Computerkonstruktion verwendet werden, um Lehren und Entdeckungen anderen Fachleuten in der Technik am wirkungsvollsten zu vermitteln.
  • Für die Zwecke dieser Erörterung wird ein Prozess allgemein als eine Folge von computerausgeführten Schritten verstanden, die zu einem gewünschten Ergebnis führen. Diese Schritte erfordern im Allgemeinen physikalische Manipulation von physikalischen Größen. Gewöhnlich, obgleich nicht unbedingt, nehmen diese Größen die Form von elektrischen, magnetischen oder optischen Signalen an, die imstande sind, gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen oder sonstwie manipuliert zu werden. Für die Fachleute in der Technik ist es üblich, auf diese Signale als Bits, Bytes, Wörter, Daten, Flags, Variablen, Parameter, Objekte, Merkmale, Anhänger, Typen, Identifikatoren, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Terme, Zahlen Punkte, Sätze, Bilder, Dateien oder dergleichen zu verweisen. Man sollte jedoch daran denken, dass diese und ähnliche Begriffe mit geeigneten physikalischen Größen für Computeroperationen verbunden sind, und dass diese Begriffe lediglich herkömmliche Labels sind, die auf physikalische Größen angewandt werden, die in und während der Operation des Computers existieren.
  • Man sollte auch verstehen, dass Manipulationen in dem Computer oft mit Begriffen wie Addieren, Vergleichen, Empfangen, Senden, Übertragen, Antworten usw. bezeichnet werden, die oft mit manuellen Operationen, die von einem menschlichen Operator durchgeführt werden, verbunden sind. Die hierin beschriebenen Operationen sind Maschinenoperationen, die in Verbindung mit verschiedenen Eingaben durchgeführt werden, die von einem menschlischen Operator oder Benutzer, der mit dem Computer interagiert, bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren werden die Fachleute verstehen, dass die hierin beschriebenen Programme, Prozesse usw. nicht auf einen bestimmten Computer oder Vorrichtung bezogen bzw. darauf begrenzt sind und auch nicht auf eine bestimmte Kommunikations-Netzwerkarchitektur bezogen bzw. darauf begrenzt sind. Stattdessen können verschiedene Arten von Universalmaschinen mit Programmmodulen benutzt werden, die nach den hierin beschriebenen Lehren konstruiert sind. Desgleichen kann es sich als vorteilhaft erweisen, eine spezialisierte Vorrichtung zu konstruieren, um die hierin beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen. Die spezialisierte Vorrichtung könnte aus dedizierten Computersystemen in einer spezifischen Netzwerkarchitektur bestehen, wobei festverdrahtete Logik oder Programme in einem nicht flüchtigen Speicher wie Nurlesespeicher, magnetische Speicher oder optische Speicher gespeichert werden.
  • Die Kommunikation zwischen den Master- und Slave-Einrichtungen wird im Kontext von HF-Signalübertragungen beschrieben, die entsprechend Amplitudenmodulations- (AM) Ver fahren gebildet werden. Die HF-Signale werden benutzt, um symbolische Darstellungen von digitaler Information von einer Einrichtung zu einer anderen zu übertragen. Die HF-Signale werden durch Modulieren der Amplitude eines Trägersignals in einer vorbestimmten Weise basierend auf dem Wert einer symbolischen Darstellung der digitalen Daten erzeugt. Die Fachleute werden verstehen, dass eine Vielfalt von Übertragungsverfahren benutzt werden kann, um die Information zwischen diesen Einrichtungen zu übertragen, und dass das Beschreiben der Verwendung von AM-Verfahren die Prinzipien irgendeines Aspekts der vorliegenden Erfindung nicht einschränken soll.
  • Nun auf die Zeichnungen verweisend, in denen gleiche Verweiszeichen überall gleiche Elemente darstellen, werden Aspekte der vorliegenden Erfindung und exemplarische Betriebsumgebungen beschrieben. Es wird auf 1–7 unten verwiesen, um eine Beschreibung von geeigneten Umgebungen zu geben, in denen die Erfindung implementiert werden kann. Dann wird auf 8–14 verwiesen, um das bevorzugte Funkkommunikationsprotokoll für Steuereinheiten und gesteuerte Einrichtungen in diesen Umgebungen zu beschreiben.
  • Duplex-Umgebung
  • 1 veranschaulicht eine exemplarische Duplex-Umgebung für Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Diese Duplex-Umgebung kann als ein interaktives Lern- und Unterhaltungssystem für ein Kind betrieben werden. Die Duplex-Umgebung enthält eine Steuerung 10, die eine gesteuerte Einrichtung 60 steuert und damit interagiert. Die Steuerung 10 enthält einen herkömmlichen Personal Computer 20, ein Funkmodem 80, eine Antenne 88, einen Lautsprecher 43 und eine Anzeige 47. Der Personal Computer 20 kann ein Festplattenlaufwerk 27, ein Magnetplattenlaufwerk 28 und/oder ein optisches Plattenlaufwerk 30 enthalten.
  • Während des Betriebs treibt die Steuerung 10 eine Audio/Video-Darbietung auf der Anzeige 47 und dem Lautsprecher 43. Außerdem sendet die Steuerung 10 Nachrichtenpakete, die Steuerdaten enthalten können, an die gesteuerte Einrichtung 60. Die Steuerdaten enthalten typischerweise Sprachsynthese-Koeffizienten und Motorvektoren zum Steuern des Betriebs der gesteuerten Einrichtung 60. Der Prozess des Sendens der Steuerdaten umfasst das Bilden eines Datenstromes unter Verwendung des passenden Protokolls, Modulieren eines Trägers mit dem Datenstrom und Aussenden des modulierten Trägers als ein HF-Signal von der Antenne 88 über den HF-Kommunikationskanal 15. Das heißt, die Steuerung 10 enthält ein Multimedia-Personalcomputersystem 20 und ein Funkmodem 80. Das Computersystem 20 leitet die Steuerdaten über eine Drahtverbindung zwischen dem Funkmodem 80 und dem Gameport (MIDI) des Computersystems 20 zu dem Funkmodem 80. Das Funkmodem 80 bildet dann den Datenstrom unter Verwendung des passenden Protokolls, moduliert einen Träger mit dem Datenstrom und emittiert den modulierten Träger über den HF-Kommunikationskanal 15.
  • Die gesteuerte Einrichtung 60 empfängt die HF-Signale von der Steuerung auf der Antenne 68. Das Empfängersystem 61–67 verarbeitet die empfangenen HF-Signale, um die Steuerdaten zurückzugewinnen. Die gesteuerte Einrichtung 60 interpretiert die empfangenen Steuerdaten und reagiert auf die Steuerdaten durch Steuern des Betriebs von einem oder mehr Servomotoren 69 oder anderen Endeffektoren in der gesteuerten Einrichtung 60, was das Bereitstellen von Sprachdaten einschließt, die durch den Lautsprecher 71 hörbar zu präsentieren sind. Das Senden der geeigneten Steuerdaten an die gesteuerte Einrichtung 60 veranlasst daher die gesteuerte Einrichtung, sich so zu bewegen und zu sprechen, als ob sie eine Figur in der Audio/Video-Darbietung wäre.
  • Die gesteuerte Einrichtung 60 enthält auch Licht- und Berührungssensoren 70. Wenn ein Kind die gesteuerte Einrichtung 60 in einer geeigneten Weise berührt, quetscht oder bewegt, erzeugen die Lichtsensoren und/oder Berührungssensoren 70 in der gesteuerten Einrichtung 60 als Reaktion Statusinformation. Als Reaktion auf einen Befehl von der Steuerung 10 sendet die gesteuerte Einrichtung 60 die Statusinformation über den HF-Kommunikationskanal 15 zurück an das Funkmodem 80 zur Verarbeitung durch die Steuerung 10. Als Reaktion auf das Empfangen und Interpretieren der Statusinformation kann die Steuerung 10 den Fortgang der Audio/Video-Darbietung in einer der Statusinformation entsprechenden Weise ändern.
  • 2 veranschaulicht ein exemplarisches Computersystem zur Implementierung der Steuerung 10 in der in 1 veranschaulichten Duplex-Umgebung. Das exemplarische Computersystem enthält einen herkömmlichen Personal Computer 20, der einen Prozessor 21, einen Systemspeicher 22 und einen Systembus 23 enthält, der den Systemspeicher mit dem Prozessor 21 verbindet. Der Systemspeicher 22 enthält einen Nurlesespeicher (ROM) 24 und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 25. Das ROM 24 stellt Speicher für ein Basis-Eingabe/Ausgabesystem (BIOS) 26 bereit, das die Basisroutinen enthält, die helfen, Information zwischen Elementen in dem Personal Computer 20 zu übertragen, z. B. während des Hochlaufens. Der Personal Computer 20 enthält weiter ein Festplattenlaufwerk 27, ein Magnetplattenlaufwerk 28 zum Lesen und Beschreiben einer wechselbaren Platte 29 und ein optisches Plattenlaufwerk 30 zum Lesen einer CD-ROM Platte 31 oder zum Lesen oder Beschreiben von anderen optischen Medien. Das Festplattenlaufwerk 27, das Magnetplat tenlaufwerk 28 und das optische Plattenlaufwerk 30 sind mit dem Systembus 23 über eine Festplattenschnittstelle 32, eine Magnetplattenschnittstelle 33 und eine optische Plattenschnittstelle 34 verbunden. Die Laufwerke und ihre zugehörigen computerlesbaren Medien liefern nicht flüchtigen Speicher für den Personal Computer 20. Obwohl die Beschreibung von computerlesbaren Medien oben sich auf eine Festplatte, eine wechselbare Magnetplatte und eine CD-ROM-Platte bezieht, werden die Fachleute erkennen, dass andere Arten von computerlesbaren Medien, z. B. Magnetkassetten, Flash-Speicherkarten, digitale Videoplatten, Bernoulli-Kassetten und dergleichen, ebenfalls in der exemplarischen Betriebsumgebung verwendet werden können.
  • Eine Anzahl von Programmmodulen kann in den Laufwerken 27–30 und dem RAM 25 gespeichert werden, einschließlich eines Betriebssystems 35, einem oder mehr Anwendungsprogrammen 36, anderen Programmmodulen 37 und Programmdaten 38. Ein Benutzer kann Befehle und Information über eine Tastatur 40 und eine Zeigegerät, z. B. eine Maus 42, in den Personal Computer eingeben. Andere Eingabeeinrichtungen (nicht gezeigt) können ein Mikrofon, einen Joystick, einen Trackball, einen Lichtgriffel, ein Gamepad, einen Scanner, eine Kamera oder dergleichen einschließen. Diese und andere Eingabeeinrichtungen werden oft mit dem Prozessor 21 durch eine Serialport-Schnittstelle 46 verbunden, die mit dem Systembus verbunden ist, können aber durch andere Schnittstellen, z. B. einen Gameport oder einen Universal-Serienbus (USB) verbunden werden. Ein Computermonitor 47 oder eine andere Art von Anzeigeeinrichtung sind ebenfalls mit dem Systembus 23 über eine Schnittstelle, z. B. einen Videoadapter 48, verbunden. Ein oder mehrere Lautsprecher 43 sind mit dem Systembus über eine Schnittstelle, z. B. einen Audioadapter 44, verbunden. Zusätzlich zu dem Monitor und den Lautsprechern enthalten Personal Computer typischerweise andere periphere Ausgabeeinrichtungen (nicht gezeigt), etwa Drucker und Plotter.
  • Der Personal Computer 20 kann unter Verwendung von logischen Verbindungen zu einem oder mehr entfernten Computern, z. B. ein entfernter Computer 49, in einer vernetzten Umgebung arbeiten. Obwohl in 2 nur eine Speichereinrichtung 50 gezeigt wird, kann der entfernte Computer 49 ein Server, Router, eine Peer-Einrichtung oder ein anderer üblicher Netzwerkknoten sein und typischerweise viele oder alle bezüglich des Personal Computers 20 beschriebenen Elemente enthalten. Die in 2 gezeigten logischen Verbindungen umfassen ein lokales Netzwerk (LAN) 51 und ein Weitbereichs-Netzwerk (WAN) 52. Diese Arten von Netzwerkumgebungen sind in Büros, unternehmensweiten Computernetzen, Intranetzen und dem Internet an der Tagesordnung.
  • Wenn in einer LAN-Netzwerkumgebung benutzt, wird der Personal Computer 20 über eine Netzwerkschnittstelle 53 mit dem LAN 51 verbunden. Wenn in einer WAN-Netzwerkumgebung benutzt, enthält der Personal Computer 20 typischerweise ein Modem 54 oder eine andere Einrichtung zum Errichten von Kommunikationen über das WAN 52, z. B. das Internet. Das Modem 54, das intern oder extern sein kann, ist mit dem Systembus 23 über eine Serialport-Schnittstelle 46 verbunden. In einer vernetzten Umgebung können Programmmodule, auf die von dem Personal Computer 20 zugegriffen wird, oder Teile davon in einer entfernten Speichereinrichtung gespeichert sein. Die gezeigten Netzwerkverbindungen sind exemplarisch, und andere Einrichtungen zum Herstellen von Kommunikationsverbindungen zwischen den Computern können verwendet werden.
  • Der Personal Computer 20 enthält einen Musikinstrument-Digitalschnittstellen- (MIDI) Adapter 39, der der MPU 21 erlaubt, eine Vielfalt von MIDI-kompatiblen Einrichtungen (z. B. elektronische Keyboards, Synthesizer usw.) zu steuern. Der MIDI-Adapter kann der MPU 21 auch erlauben, ein Funkmodem 80 zu steuern. Der MIDI-Adapter arbeitet, indem er Daten über den Systembus 23 empfängt, die Daten entsprechend dem MIDI-Protokoll formatiert und die Daten über einen MIDI-Bus 45 sendet. Das an dem MIDI-Bus angebrachte Equipment erfasst das Senden der MIDI-formatierten Daten und bestimmt, ob die Daten anzunehmen und zu verarbeiten oder zu ignorieren sind. Das heißt, das Funkmodem 80 untersucht die Daten auf dem MIDI-Bus und verarbeitet nur Daten, die ausdrücklich das Funkmodem 80 als den beabsichtigten Empfänger identifizieren. Als Reaktion auf den Empfang von Daten kann das Funkmodem 80 die Daten, z. B. für ein oder mehr gesteuerte Einrichtungen gedachte Steuerdaten, über den HF-Kommunikationskanal 15 senden.
  • 3 ist ein Blockschaltbild, das die verschiedenen Komponenten zeigt, die das Funkmodem 80 definieren. Zu Anfang erlangt ein auf dem Computer 20 laufendes Programm Steuerdaten durch Rückgewinnen der Daten aus einem für den Computer 20 zugänglichen Speichermedium. Außerdem kann das Programm die Steuerdaten entsprechend einem vorbestimmten Protokoll, z. B. einem spezifischen REALMATION-Protokoll, formatieren. Alternativ kann das Programm vorformatierte Steuerdaten aus einem Speichermedium zurückgewinnen. Das Programm überträgt die Steuerdaten über die MIDI-Schnittstelle, die die MIDI-Adapter 39 und 81 und den MIDI-Bus 45 umfasst, zu dem Funkmodem 80. Dieser Prozess umfasst das Umpacken der Steuerdaten in das MIDI-Format. Die Fachleute werden einsehen, dass die MIDI-Schnittstelle nur eine von mehreren möglichen Schnittstellen ist, die benutzt werden können, um Steuerdaten zwischen dem Computer 20 und dem Funkmodem 80 zu übertragen. Alternative Schnittstellen umfassen u. a. Schnittstellen wie RS-232, Centronix und SCSL.
  • Der Protokollhandler 83 empfängt die MIDI-formatierten Daten von dem MIDI-Adapter 81 und entfernt die MIDI-Formatierung, um die Steuerdaten zurückzugewinnen. Während dieses Prozesses kann der Protokollhandler 83 die Steuerdaten und/oder die MIDI-formatierten Daten vorübergehend in dem Datenpuffer 83 speichern. Der Protokollhandler 83 kann auch andere Manipulationen an den Steuerdaten in Vorbereitung auf das Senden der Daten durchführen. Vor dem Senden der Steuerdaten codiert der Daten-Encoder 84 die Steuerdaten und liefert die codierten Steuerdaten an den HF-Sender 86. Der HF-Sender benutzt die codierten Steuerdaten, um einen Träger zu modulieren, und sendet dann den modulierten Träger von der Antenne 88 über den HF-Kommunikationskanal 15.
  • Das Funkmodem 80 kann auch Signale empfangen, die Antwortdaten tragen, die von einer oder mehr gesteuerten Einrichtungen 60 oder anderen Einrichtungen herrühren. Das Funkmodem 80 erfasst diese Signale auf der Antenne 88 und liefert die Signale an den HF-Empfänger 87. Der HF-Empfänger 87 demoduliert die empfangenen Signale, gewinnt die codierten Antwortdaten zurück und liefert die codierten Antwortdaten an den Datendecoder 85. Der Datendecoder 85 decodiert die codierten Antwortdaten und liefert die decodierten Antwortdaten an den Protokollhandler 83. Der Protokollhandler 83 formatiert die decodierten Antwortdaten in das MIDI-Format und übergibt die MIDI-formatierten Daten über die MIDI-Schnittstelle 81 an den Computer 20. Der Protokollhandler 83 und/oder die MIDi-Schnittstelle 81 können während der Verarbeitung die Antwortdaten in dem Datenpuffer 82 vorübergehend speichern. Nach Empfang der Information in der MIDI-Schnittstelle 39 gewinnt der Computer 20 die Antwortdaten aus den MIDI-formatierten Daten zurück und verarbeitet dann die Antwortdaten.
  • Simplex-Umgebung
  • 4 veranschaulicht eine exemplarische Simplex-Umgebung für Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Diese Simplex-Umgebung kann als ein Lern- und Unterhaltungssystem für ein Kind betrieben werden. Die Simplex-Umgebung enthält eine Steuerung 11, die eine gesteuerte Einrichtung 60 steuert. Die Steuerung 11 umfasst eine Audio/Video-Signalquelle 57, einen Funkmodulator 90, eine Antenne 98 und eine Anzeigeeinrichtung 57 mit einem Lautsprecher 59. Die Steuerung 11 sendet Steuerdaten über die Antenne 98 und einen HF-Kommunikationskanal 15 an die gesteuerte Einrichtung 60. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist der Funkmodulator 90 über eine Standar-Videoschnittstelle mit der Audio/Video-Signalquelle 56 und der Anzeigeeinrichtung 57 verbunden. Über diese Standard-Videoschnittstelle empfängt der Funkmodulator 90 ein mit Steuerdaten codiertes Videosignal (codiertes Video) von der Audio/Video-Signalquelle 56. Der Funkmodulator 90 extrahiert die Steu erdaten aus dem codierten Videosignal und überträgt dann die Steuerdaten über den HF-Kommunikationskanal 15 zu der gesteuerten Einrichtung 60.
  • Des Weiteren übergibt der Funkmodulator 90 das Videosignal an die Anzeigeeinrichtung 57. Die Audio/Video-Signalquelle 56 ist auch über eine Schnittstelle mit dem Lautsprecher 59 in der Anzeigeeinrichtung 57 verbunden. Über diese Schnittstelle liefert die Audio/Video-Signalquelle 56 Audio für eine Audio/Video-Präsentation. Ein Kind kann daher die Audio/Video-Präsentation auf der Anzeige 57 und dem Lautsprecher 59 beobachten, während der Funkmodulator 90 Steuerdaten an eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen 60 sendet. Der Empfang der Steuerdaten veranlasst die gesteuerte Einrichtung 60, sich so zu bewegen und zu sprechen, als ob sie eine Figur in der Audio/Video-Präsentation wäre.
  • Es gibt keine Notwendigkeit, das codierte Videosignal zu modifizieren, bevor es an die Anzeige 57 übergeben wird. Typischerweise empfängt die Steuerung 11 das codierte Videosignal, das ein Standard-Videosignal ist, das modifiziert wurde, um digitale Information in den Horizontal-Überabtastintervallen der Abtastzeilen einzuschließen, die für die Anzeigeeinrichtung 57 unsichtbar sind. Die Anzeigeeinrichtung 57 kann daher das codierte Videosignal ohne Modifikation empfangen und anzeigen. Die Steuerung 11 muss nur die Steuerdaten aus dem codierten Videosignal extrahieren und die HF-modulierten Steuersignale zum Senden an die gesteuerte Einrichtung 60 erzeugen.
  • 5 ist ein Blockschaltbild, das ein System zum Erzeugen eines codierten Videodatenstromes veranschaulicht, der Videodaten und codierte Steuerdaten enthält. Eine Vielfalt von Quellen, die u. a. einen Video-Kassettenrecorder oder -spieler, eine Kabelempfangsbox, einen TV-Tuner, einen Laserplattenspieler oder einen Computer mit einem Videoausgang umfasst, kann das codierte Video bereitstellen. In 5 ist das Computersystem 20 über Schnittstelle mit einem Videodaten-Encoder 76 und einer Audio/Video-Signalquelle 56 verbunden. Die Audio/Video-Signalquelle 56 liefert zwei Ausgangssignale: Video und Audio. Diese Ausgangssignale können Livekamera-Zuspielungen, voraufgezeichnete Playbacks, Rundfunkempfang usw. umfassen. Das Computersystem 20 steuert über ein Steuersignal den Betrieb der Audio/Video-Signalquelle 56. Das Steuersignal tastet die Ausgabe der Video- und Audiosignale von der Audio/Video-Signalquelle 56.
  • Das Computersystem 20 stellt auch die Steuerdaten bereit, die in das Videosignal eincodiert werden. Das Computersystem 20 überträgt die Steuerdaten zu dem Videodaten-Encoder und tastet das Videosignal. Der Videodaten-Encoder kombiniert das Videosignal und die Steuerdaten durch Eincodieren der Steuerdaten in das Videosignal (d. h. Erzeugen eines co dierten Videodatenstromes). Dieses Codierungsverfahren umfasst das Modulieren der Helligkeit des Horizontal-Überabtastbereichs des Videosignals auf einer zeilenweisen Basis. Zum Beispiel kann der Überabtastbereich jeder Abtastzeile moduliert werden, um ein einzelnes Steuerdatenbit darzustellen. Des Weiteren stellen die Feldgrenzen des Videosignals eine Rahmenstruktur für die Steuerdaten bereit, wobei jeder Rahmen eine feste Anzahl von Datenwörtern enthält.
  • Das heißt, jedes Feld des Videosignals enthält ein Musteridentifikationswort, das aus vier Bits besteht. Der Wert des Musteridentifikationswortes in jedem aneinandergrenzenden Feld läuft zyklisch durch einen definierten Satz von Werten. Das Vorhandensein des Musteridentifikationswortes unterscheidet ein codiertes Videosignal von einem normalen Videosignal. In einem normalen Videosignal erscheint Zufallsrauchen anstelle des Musteridentifikationswortes. Ein Decoder, der versucht, Steuerdaten aus einem codierten Videosignal zurückzugewinnen, bestimmt daher, ob das Signal ein codiertes Videosignal ist, durch Erfassen des Vorhandenseins der Musteridentifikation. Das Musteridentifikationswort liefert daher eine zusätzliche Schicht an Unversehrtheit für die zurückgewonnenen Steuerdaten, jenseits der von einfacher Prüfsummenerfassung.
  • Der Funkmodulator 90 empfängt das codierte Videosignal von der Audio/Video-Signalquelle 56 und gewinnt die Steuerdaten aus dem codierten Videosignal zurück. Der Funkmodulator sendet dann die Steuerdaten an eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen, dargestellt durch die in 4 gezeigte gesteuerte Einrichtung 60. Alternativ kann die Video-Rundfunkeinrichtung 79 das codierte Videosignal zusammen mit dem Audiosignal empfangen und die Signale dann an einen oder mehr entfernt gelegene Funkmodulatoren und/oder Funkmodems senden. Bei einer anderen Alternative kann die Videospeichereinrichtung 78 das codierte Videosignal zusammen mit dem Audiosignal empfangen und die Signale dann zum künftigen Rückgewinnen in einem Speichermedium speichern.
  • 6 ist ein Blockschaltbild, das die verschiedenen Komponenten darstellt, die den Funkmodulator 90 definieren. Jede der Komponenten des Funkmodulators 90 kann in Hardware, Software oder einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden. Der Videodatendetektor 91 des Funkmodulators 90 empfängt ein Videosignal, das von einer Audio/Video-Signalquelle 56 herrührt, und identifiziert, ob das Videosignal ein codiertes Videosignal ist. Wenn der Videodatendetektor 91 das Vorhandensein des Musteridentifikationswortes in dem empfangenen Videosignal entdeckt, dann ist das Videosignal ein codiertes Videosignal. Wenn das Signal ein codiertes Videosignal ist, extrahiert der Videodatendetektor 91 die Steuerdaten aus dem codierten Videosignal, liefert die Steuerdaten an den Daten fehlerprozessor 99 und liefert gleichzeitig das codierte Videosignal an die Anzeigeeinrichtung 57.
  • Der Datenfehlerprozessor 99 analysiert die Steuerdaten, um Fehler, die in den Steuerdaten vorhanden sein können, zu erfassen und zu versuchen, sie zu korrigieren. Nach dem Korrigieren irgendwelcher Fehler in den Steuerdaten empfängt der Protokollhandler 93 die rückgewonnenen und verifizierten Steuerdaten und stellt Nachrichtenpakete zum Senden an eine oder mehr gesteuerte Einrichtungen, dargestellt durch die gesteuerte Einrichtung 60, zusammen. Nach dem Zusammenstellen eines Nachrichtenpakets liefert der Protokollhandler 93 das Nachrichtenpaket an den Daten-Encoder 94. Der Daten-Encoder 94 codiert die Daten und liefert die codierten Daten an den HF-Sender 96. Der HF-Sender 96 empfängt die codierten Daten und moduliert einen vorbestimmten HF-Träger (d. h. ein vordefinierter HF-Kanal, der zur Verwendung in Verbindung mit dem Funkkommunikationssystem genehmigt ist) mit den codierten Daten. Der HF-Sender sendet dann den modulierten Träger über die Antenne 98. Während des Verarbeitens der Steuerdaten können verschiedene Komponenten des Computersystems 20 oder des Funkmodulators 90 die Steuerdaten vorübergehend in einem Datenpuffer, z. B. dem repräsentativen Datenpuffer 92, speichern.
  • Die Anzeigeeinrichtung 57 empfängt das Videosignal von dem Videodatendetektor 91 oder einer anderen Quelle zusammen mit einem Audiosignal von der Audio/Video-Signalquelle 56. Die Anzeigeeinrichtung 57 und der Lautsprecher 59 zeigen dann die durch das Videosignal definierte audiovisuelle Darbietung, die typischerweise eine Serie auf der Anzeige 57 und dem Lautsprecher 59 dargestellter Szenen umfasst, in einer herkömmlichen Weise an.
  • Wie vorher erwähnt, sind die Audio/Video-Darbietung auf der Anzeige 57 und die Steuerdaten, die von der Antenne 98 gesendet werden, synchronisiert, sodass die gesteuerte Einrichtung sich wie eine Figur in der auf der Anzeige 57 dargestellten Szene verhält. Die Prozesse zum Erfassen der Steuerdaten, Korrigieren von Fehlern, Codieren der Steuerdaten und dann Modulieren eines Trägers können eine leichte Verzögerung einbringen. Trotzdem synchronisiert das Einbetten der Steuerdaten in den Videodaten in dem codierten Videosignal effektiv die Operation der gesteuerten Einrichtung mit der auf der Anzeige 57 dargestellten Szene. Mit anderen Worten, das von der Anzeige 57 empfangene Videosignal und die von der Antenne 98 gesendeten Steuerdaten sind synchronisiert, weil sie aus dem gleichen Bereich des ursprünglichen codierten Videosignals gewonnen werden, wobei kontextsensitive Steuerdaten in einem Videosignal eingebettet sind. Das codierte Videosignal kann daher in Echtzeit in Steuerdaten und verwandte Videodaten zerlegt werden, sodass die gesteuerten Einrichtungen sich in einer Weise bewegen und/oder sprechen, die mit der Audio/ Video-Darbietung in Beziehung steht.
  • Gesteuerte Einrichtungen: "REALMATION"-Darsteller
  • 7 ist ein Funktionsblockschaltbild, das die verschiedenen Komponenten veranschaulicht, die eine gesteuerte Einrichtung 60 definieren. Jede dieser Komponenten kann in Hardware, Software oder einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden. Allgemein enthält die gesteuerte Einrichtung 60 einen Mikroprozessor oder eine andere Art von Prozessor zum Rückgewinnen eines Programms aus einem ROM oder einer anderen Art von nicht flüchtigem Speichermedium und Ausführen der Anweisungen des Programms. Die gesteuerte Einrichtung 60 kann Hardware-Komponenten, z. B. einen HF-Funkempfänger 67, einen HF-Sender 66, eine Antenne 68, einen lesbaren und beschreibbaren Speicher 62, Sensoren 70, Servomotoren 69, einen Sprachsynthesizer 61 und einen Lautsprecher 71, enthalten.
  • Der HF-Empfänger 67 empfängt Signale von der Antenne 68. Der HF-Empfänger 67 arbeitet auf dem empfangenen Signal, indem er den Träger moduliert und codierte Steuerdaten zurückgewinnt. Dann empfängt der Datendecoder 65 die codierten Steuerdaten und decodiert sie. Der Protokollhandler 63 empfängt die von dem Decoder 65 ausgegebenen decodierten Steuerdaten und interpretiert die Steuerdaten. Basieren auf dem Inhalt der Steuerdaten leitet der Protokollhandler 63 Steurdaten an die geeigneten Einrichtungen, z. B. Datenpuffer und Endeffektoren in der gesteuerten Einrichtung 60. Wenn die Steuerdaten Motorbewegungsvektoren enthalten, empfangen daher ein oder mehr der Bewegungsservomotoren 69 die Steuerdaten, die sie veranlassen, sich entsprechend den Motorbewegungsvektoren zu bewegen. Desgleichen, wenn die Steuerdaten Stimmsynthesekoeffizienten enthalten, empfängt der Sprachsynthesizer 61 die Stimmsynthesekoeffizienten, wandelt die Stimmsynthesekoeffizienten in Audiosignale um und liefert dann die Audiosignale an den Lautsprecher 71. Des Weiteren können die Stimmsynthesekoeffizienten vorübergehend in dem Datenpuffer 62 gespeichert werden, sodass die gesteuerte Einrichtung 60 Stimmenkänge auf der Basis der Stimmsynthesekoeffizienten erzeugt, wobei die gesteuerte Einrichtung 60 Antwortdaten zurück an die Steuerung sendet.
  • Die gesteuerte Einrichtung 60 kann auch Lichtsensoren und Berührungssensoren 70 enthalten. Die Sensoren 70 können Statusinformation als Reaktion auf Änderungen in Druck-, Licht-, Temperatur- oder anderen Parametern erzeugen. Die gesteuerte Einrichtung 60 kann diese Statusinformation an die in 10 gezeigte Steuerung 10 senden. Dieser Prozess umfasst das Formatieren der Statusinformation in dem Protokollhandler 63, Codieren der Statusinformation in dem Datencodierer 64, Modulieren eines Trägers mit der codierten Statusinformation in dem HF-Sender 66 und dann Senden des modulierten Trägers durch die Antenne 68 über den HF-Kommunikationsweg 15.
  • Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals
  • 8 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Systems 100 zum Erzeugen und Verwenden eines codierten Videosignals, um eine Vielzahl von Datensenken 97a–n zu steuern. Das System 100 enthält eine Audio/Video-Signalquelle 56, die ein Videosignal 102 an einen Videodaten-Encoder 76 liefert. Die Audio/Video-Signalquelle 56 kann jede einer Vielfalt von herkömmlichen Videoquellen sein, z. B. eine Videokamera, ein Rundfunk- oder Kabelfernsehsignal, ein Videobandspieler, das Internet, das ein Videosignal sendet, ein Computer, der ein Videosignal erzeugt, usw. Das Videosignal 102 kann jede Art von Videosignal sein, das eine Vielzahl von Bildern enthält, die je eine Vielzahl von Abtastzeilen umfassen. Das Videosignal 102 kann z. B. ein Standard 525-Zeilen, Zweihalbbild-verschachteltes NTSC-Fernsehsignal sein, das 30 Halbbilder pro Sekunde umfasst, wobei jedes Bild zwei Halbbilder aus 262.5 verschachtelten Zeilen umfasst, wie den Fachleuten in der Technik bekannt ist.
  • Der Videodaten-Encoder 76 verkettet codierte Daten mit den Zeilen des Videosignals 102, um ein codiertes Videosignal 104 zu erzeugen, wie im Einzelnen mit Verweis auf 9A–B und 10A–B beschrieben. Ein Protokoll wird für die codierten Daten definiert, das adressierbar, fehlertolerant, vorwärts kompatibel und geeignet ist, in Verbindung mit einem System eingesetzt zu werden, das hauptsächlich gedacht ist, ein Kinderunterhaltungserzeugnis zu sein. Dieses Protokoll wird im Detail unter Bezug auf 11 und 12A–B beschrieben.
  • Der Videodaten-Encoder 76 sendet das codierte Videosignal 104 an einen Videodatendetektor 91, der eine entfernte Einrichtung sein kann, die das codierte Videosignal 104 mittels einer Rundfunkstufen-Übertragung empfängt. Alternativ kann der Videodatendetektor 91 eine lokale Einrichtung, z. B. in einer Gegensprech-Anwendung, sein. Die codierten Daten stören die Übertragung des zugrunde liegenden Videosignals 102 nicht. Das codierte Videosignal 104 kann daher mittels jeder Art von Videoübertragungsmedium übertragen werden, z. B. ein Rundfunkstufen-Kabelfernsehsignal, ein Videobandspieler, das Internet, das ein Videosignal sendet, ein Computer, der ein Videosignal erzeugt, usw. Außerdem, weil sich die codierten Daten in dem Vor-Sichtbar- oder Nach-Sichtbar-Bereich des Videosignals 102 befinden, stören die codierten Daten nicht sichtbar den Betrieb von typischen Fernsehgeräten oder Monitoren. Das codierte Videosignal 104 kann daher von dem Videodatendetektor 91 direkt an die Anzeigeeinrichtung 57 übergeben werden, die das zugrunde lie gende Videosignal 102 ohne Störung durch die codierten Daten anzeigt.
  • Der Videodatendetektor 91 erfasst das Vorhandensein der codierten Daten in dem codierten Videosignal 104 durch Erfassen des Verhandenseins eines intelligenten Signalerfassungswortes (ISDW), wie mit Verweis auf 10A–B und 11 beschrieben. Vorzugsweise wird ein einzelnes ISDW an der gleichen Stelle jedes Halbbildes des codierten Videosignals 104 gesendet, z. B. Zeilen 23–29 im Halbbild 1 und 286–292 im Halbbild 2 eines verschachtelten 525-Zeilen Standard-NTSC-Fernsehsignals. Eine aufeinanderfolgende Serie der ISDWs definiert eine dynamische Validationssequenz, in der sich jedes ISDW in wenigstens zwei Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort unterscheidet. Die dynamische Validationssequenz kann z. B. die Binärdarstellung von 8, 1, 10, 3, 12, 5, 14, 7 sein.
  • Der Videodatendetektor 91 liest die Daten, so vorhanden, in den spezifizierten Zeilen, korrigiert die Daten nach korrigierbaren Fehlern, die in den ISDW-Bits aufgetreten sein können, und erfasst das Vorhandensein des ISDW. In jedem Bild folgen dem ISDW typischerwiese eine Anzahl von Inhaltswörtern. Wenn der Videodatendetektor 91 das Vorhandensein des ISDW in dem codierten Videosignal 104 erfasst, extrahiert er die Inhaltswörter aus dem codierten Videosignal und setzt die Inhaltswörter zu einem seriellen Datenübertragungssignal 106 zusammen. Der Videodatendetektor 91 sendet dann das serielle Datenübertragungssignal 106 an einen Datenfehlerprozessor 99.
  • Der Datenfehlerprozessor 99 zieht die Fehlerkorrekturbits heraus, korrigiert alle korrigierbaren Fehler in den Inhaltsbits und setzt die korrigierten Inhaltswörter zu einem 9-Bit fehlerkorrigierten Datenstrom 108 zusammen. Der 9-Bit fehlerkorrigierte Datenstrom 108 wird an einen Protokollhandler 93 gesendet, der eine Anzahl von Datenhandlern 89a–n umfasst, die einrichtungsspezifische Steuerdaten erfassen und zu ihren verbundenen Datensenken 97a–n leiten. Das Adressierungsprotokoll für die Inhaltsdaten wird mit Verweis auf 12A–B beschrieben. Jeder Datenhandler 89a–n erfasst Adressdaten, die eine seiner verbundenen Datensenke 97a–n zugewiesene kurze oder lange Adresse umfassen, und reagiert durch Leiten der folgenden einrichtungsspezifischen Steuerdaten 110a–n zu seiner verbundenen Datensenke 97a–n. Jeder Datenhandler 89a–n kann auch die einrichtungsspezifischen Steuerdaten in geeignet formatierte Datenströme für seine zugehörige Datensenke 97a–n reformatieren.
  • Insbesondere reformatiert eine der Datensenken 97a die einrichtungsspezifischen Steuerdaten in das MIDI-Format zum Senden an eine funkgesteuerte Einrichtung 60 mittels eines DDM-Encoders 94, eines Modulators 95 und eines Senders 96, wie vorher beschrieben.
  • 9A und 9B zeigen die Stelle der codierten Daten im Kontext einer einzelnen Abtastzeile des codierten Videosignals 104. 9A ist ein Wellenformdiagramm, das einen in dem Horizontal-Überabtastabschnitt einer Abtastzeile des codierten Videosignals 104 codierten Datenbitwert "eins" 128 veranschaulicht. Die Abtastzeile stellt eine Zeile eines auf der Anzeigeeinrichtung 57 angezeigten Bildes dar. Die Vertikalachse stellt die Größe der Signalwellenform 120 in Einheiten von IRE dar, und die Horizontalachse stellt die Zeit in Mikrosekunden dar, wie den Fachleuten in der Technik bekannt ist. Abwohl 9A–B nicht genau maßstäblich gezeichnet sind, sind wichtige Bezugspunkte in den Einheiten ihrer entsprechenden Achse markiert. Die Wellenform 120 für die Abtastzeile beginnt einem mit Horizontal-Synchronisationsimpuls 122 bis herab zu –40 IRE, der ein Timingsignal ist, das den Beginn der Abtastzeile anzeigt (d. h. Zeit = 0), wenn die Vorderflanke des Impulses durch –20 IRE geht, um den Horizontalbezugspunkt "H-REF" zu errichten. Dem Horzontal-Synchronisationsimpuls 122 folgt ein sinusförmiger Farbburst 124 (die ungefähre Hüllkurve ist gezeigt), der als ein Kalibriersignal für die Anzeige 57 benutzt wird. Dem Farbburst 124 folgt eine Wellenform, die das sichtbare Raster 126 darstellt (die ungefähre Hüllkurve ist gezeigt), das das sichtbare Bild auf der Anzeige 57 erzeugt und sich typischerweise etwas mit dem sichtbaren Bild überschneidet.
  • Die Wellenform 120 umfasst einen Vor-Sichtbar-Horizontal-Überabtastbereich 127, etwa von 9.2 μS bis 10.2 μS nach H-REF, der nach dem Farbburst 124 und vor dem sichtbaren Raster 126 auftritt. Der Videodatendecoder 76 lokalisiert das Vor-Sichtbar- (d. h. vor dem sichtbaren Raster 126) Datenbit "eins" 128 durch Treiben der Wellenform 120 auf einen vorbestimmten hohen Wert, z. B. 80 IRE, in dem Intervall von 9.2 μS bis 10.2 μS nach H-REF. Weil der Impuls, der das Datenbit "eins" 128 bezeichnet, nach dem Kalibrationsintervall des Farbbursts 124 und vor dem sichtbaren Raster 126 auftritt, wird er den Betrieb der Anzeigeeinrichtung 57 nicht stören oder auf dem angezeigten Bild erscheinen.
  • 9B ist ein Wellenformdiagramm, das einen in dem Horizontal-Überabtastabschnitt einer Abtastzeile des codierten Videosignals 104 codierten Datenbitwert "null" 128' veranschaulicht. Der Videodatendecoder 76 lokalisiert das Vor-Sichtbar-Datenbit "null" 128' durch Treiben der Wellenform 120 auf einen vorbestimmten tiefen Wert, z. B. 7.5 IRE, in dem Intervall von 9.2 μS bis 10.2 μS nach H-REF.
  • Wie oben erwähnt, umfasst jedes 16-Bit Inhaltswort neun Datenbits, und jedes Bild umfasst 13 Inhaltswörter. Das Codieren eines Bits pro Abtastzeile erzeugt daher eine Bandbreite für die in einem typischen 59.94 Hz NTSC-Videosignal codierten Daten von 7,013 Baud. Diese Bandbreite ist reicht aus, um die Datensenke 97a mit genügend Daten zu versorgen, um mehrere drahtlos gesteuerte Einrichtungen 60 in der oben beschriebenen Weise zu steuern.
  • Die Ein-Bit-pro-Abtastzeile-Bandbreite von 7,013 Baud der codierten Daten ist auch ausreichend, um mehrere andere Datensenken 97b–n zu steuern, um zusätzliche Dienste wie Werbe-, Subskriptions- und Notfallwarnungs-Information zum Senden an die Anzeige 57 und andere Datensenken bereitzustellen. Diese Dienste können z. B. E-Mail, Fremdsprachen-Untertitelung, Gegenspreche-Fähigkeit, Telefonrufe, Wetterwarnungen, Konfiurationsdaten für eine Set-Top-Box usw. umfassen. Zur Zeit wird die Bandbreite von 7,013 Baud bevorzugt, weil sie genügend Bandbreite für das REALMATION-System bereitstellt und die Kosten der Systemkomponenten, besonders des Videodaten-Encoders 76 und des Videodatendetektors 91, minimiert. Die Bandbreite kann jedoch erhöht werden, indem ein zweiter Impuls in dem Nach-Sichtbar-Horizontal-Überabtastbereich 130 angeordnet wird, der nach dem sichtbaren Raster 126 und vor dem Horizontal-Austastintervall 132 (während dem der Elektronenstrahl in der CRT der Anzeige 57 vom Ende der gerade vollendeten Abtastzeile zum Anfang der nächsten Abtastzeile zurückspringt) auftritt.
  • Die Bandbreite kann noch weiter erhöht werden, indem jedem Impuls 128, 130 ermöglicht wird, mehr als nur zwei (0, 1) Zustände darzustellen. Für 3 Zustände (die Pulsbreiten 1.0, 1.5, 2.0 DDM) könnte z. B. ein Analog des "REALMATION" DDM-Protokolls benutzt werden. Für 4 Zustände könnte der Impuls 2 Bits (z. B. 100–80 IRE = 1,1; 70–50 IRE = 1,0; 40–20 IRE = 0,0; 10 bis –40 IRE = 0,1) darstellen. Für 8 Zustände könnte der Impuls 3 Bits darstellen; für 16 Zustände könnte der Impuls 4 Bits darstellen, usw. Wenn z. B. das System 100 Datenimpulse in sowohl dem Vor-Sichtbar-Horizontal-Überabtastbereich 127 als auch dem Nach-Sichtbar-Überabtastbereich 130 einsetzen würde, jeder Datenimpuls mit 16 Zuständen, wäre jede Abtastzeile in der Lage, acht Bits zu senden. Dies würde die Bandbreite von 7,013 Bd auf 56,104 Bd erhöhen, was die erhöhten Kosten für den Videodaten-Encoder 76 und den Videodatendetektor 91 für künftige Anwendungen rechtfertigen könnte.
  • 10A und 10B zeigen die Stelle von codierten Daten im Kontext eines Standard-NTSC-Videobildes. 10A ist ein Diagramm, das die Stelle von Datenbits in einem Teil eines 525-Zeilen Zweihalbbild-verschachtelten Standard-NTSC-Videosignals zeigt. Jedes Bild der Videodaten umfasst ein Vertikal-Austastintervall 140 (während dem der Elektronenstrahl in der CRT der Anzeige 57 vom Ende des gerade vollendeten Bildes zum Anfang des nächsten Bildes springt), gefolgt von einem aktiven Videointervall 142, das eine Anzahl von links-nach-rechts-Abtastzeilen enthält, die nacheinander die Anzeige 57 von oben nach unten anmalen. Am Ende des Vertikal-Austastintervalls 140 sind die letzten zwei Impulse typischerweise für 'Closed-Caption'-Daten 146 und Vertikal-Austastdaten 148 reserviert, die bereits anderen Zwecken zugeteilt sein können. Außerdem ist der Boden jedes Halbbildes typischweise von Kopf-Umschaltrauschen verfälscht, das im Ausgang von Spiralabtast-Videobandspielern von Verbraucherformaten wie VHS und 8 mm vorhanden ist. Der Horizontal-Überabtastabschnitt von einzelnen Abtastzeilen liefert daher die bevorzugte Stelle für codierte Datenbits 128, 128' des codierten Videosignals 104.
  • 10B ist ein Diagramm, das die Stelle von Datenbits in den zwei verschachtelten Halbbildern des Standard-NTSC-Videobildes veranschaulicht. Das heißt, 10B zeigt die Stelle der codierten Daten in dem Kontext eines vollständigen NTSC 525-Zeilen Zweihalbbild-verschachtelten Videobildes. Das Bild von Videodaten umfasst Zeilen 1–262 im Halbbild 1 152, verschachtelt mit Zeilen 263–525 im Halbbild 2 154. Das Halbbild 1 umfasst ein Vertikal-Austastintervall 140a und ein aktives Videointervall 142a. Das Vertikal-Austastintervall 140a umfasst die Zeilen 1–22 und endet mit Zeile 21, die 'Closed-Caption'-Daten enthalten kann, und Zeile 22, die Vertikal-Austastdaten 148a enthalten kann. Ein ISDW 156a ist in Zeilen 23–29 codiert, und Inhaltsdaten 158a sind in Zeilen 30–237 codiert. Das Halbbild 2 umfasst ein Vertikal-Austastintervall 140b und ein aktives Videointervall 142b. Das Vertikal-Austastintervall 140b umfasst die Zeilen 263–284 und endet mit Zeile 283, die 'Closed-Caption'-Daten 146b enthalten kann, und Zeile 284, die Vertikal-Austastdaten 148b enthalten kann. Ein ISDW 156b ist in Zeilen 286–292 codiert, und Inhaltsdaten 158b sind in Zeilen 293–500 codiert.
  • Jedes ISDW enthält vorzugsweise eine Vielzahl von Datenbits und eine Vielzahl von Fehlerkorrekturbits, die eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, Einbit-Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren. Das ISDW kann z. B. einen 7-Bit Hamming-Code (d. h. vier Datenbits und drei Fehlerkorrekturbits) in dem unten in Tabelle 1 gezeigten Format enthalten.
  • Figure 00290001
    Tabelle 1
  • In jedem Halbbild 152, 154 eines Videobildes können bis zu 13 16-Bit Inhaltswörter 158 dem ISDW 156 folgen, wie in Tabelle 2 gezeigt.
  • Figure 00300001
    Tabelle 2
  • Jedes Inhaltswort enthält vorzugsweise eine Vielzahl von Datenbits 164 und eine Vielzahl von Fehlerkorrekturbits 166, die eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, Einbit-Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren. Das Inhaltswort kann z. B. einen 7-Bit Hamming-Code (d. h. vier Datenbits und drei Fehlerkorrekturbits) und einen 9-Bit Hamming-Code (d. h. fünf Datenbits und vier Fehlerkorrekturbits) in dem unten in Tabelle 3 gezeigten Format enthalten.
  • Figure 00300002
  • Figure 00310001
    Tabelle 3
  • Obwohl viele andere, oft höher entwickelte Datenkorrekturverfahren verwendet werden können, werden Hamming-Codes wegen ihrer Einfachheit und ihres geringen Rechenbedarfs bevorzugt.
  • 11 ist ein Nachrichtenprotokoll-Diagramm, das das Format des Horizontal-Überabtast-Datenstromes 150 des codierten Videosignals 104 veranschaulicht. Der Horizontal-Überabtast-Datenstrom 150 wird typischerweise durch den Videodatendetektor 91 erzeugt, der die Daten aus dem codierten Videosignal 104 extrahiert und die extrahierten Daten zu einem seriellen Datenkommunikationssignal 106 zusammensetzt. Jedes Halbbild des Horizontal-Überabtast-Datenstromes 150 enthält intelligente Signalerfassungsdaten, typisch ein einzelnes 7-Bit ISDW, und Inhaltsdaten, typisch 13 16-Bit Inhaltswörter. Das repräsentative ISDW 156a umfasst vier Datenbits 160 und drei Fehlerkorrekturbits 162, wie in Tabelle 1 oben gezeigt. Das repräsentative Inhaltswort 158a enthält vier Datenbits 164a, gefolgt von drei Fehlerkorrekturbits 166a, gefolgt von fünf Datenbits 164b, gefolgt von vier Fehlerkorrekturbits 166b, wie in Tabellen 2 und 3 oben gezeigt.
  • Eine aufeinanderfolgende Serie von ISDWs 155a–n definiert eine dynamische Validationssequenz 170, in der sich jedes ISDW in wenigstens zweit Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort unterscheidet. Die dynamische Validationssequenz kann z. B. die Binärdarstellung von 8, 1, 10, 3, 12, 5, 14, 7 sein. Das Veranlassen der dynamischen Validationssequenz 170, sich in wenigstens zwei Bits in jedem folgenden ISDW zu unterscheiden, verringert die Möglichkeit, dass Zufallsrauschen als ISDW-Daten missinterpretiert werden.
  • Die Inhaltsdaten 172 enthalten einrichtungsspezifische Steuerdaten 174. Das Protokoll für die Inhaltsdaten ist daher adressierbar, sodass einrichtungsspezifische Steuerdaten an eine Anzahl verschiedener Datensenken 97a–n gerichtet werden können. Die adressierbare Natur der Inhaltsdaten wird durch die Adressdaten 172a–n und die einrichtungsspezifischen Steuerdaten 174a–n dargestellt. Um den Bandbreitenbedarf der Adressdaten 172 zu begrenzen, wird vorzugsweis eine begrenzte Zahl von vordefinierten Kurzadressen zur Zuweisung an Datensenken reserviert. Um die Adressierbarkeit des Protokolls weiter zu erweitern, wer den zwei kurze Adressen zum Bezeichnen des Anfangs und Endes von langen Adressen reserviert. Dies erlaubt es, eine praktisch unbegrenzte Zahl von langen Adressen variabler Länge in der Zukunft zuzuweisen.
  • Das erste Datenbit jeder kurzen Adresse unterscheidet zwischen Adresswörtern und einrichtungsspezifischen Steuerwörtern (0 = Adresse; 1 = einrichtungsspezifische Steuerdaten). Für ein Adresswort erlauben die acht Bits, die dem Adressen-Identifikationsbit folgen, bis zu 256 Adressen. Der ersten 254 Adressen sind Kurzadressklassen, die spezifischen Klassen von gesteuerten Einrichtungen im Voraus zugewiesen werden können. Die letzten zwei Adressen (0FE und 0FF) werden als Start- und Stopp-Begrenzer für eine lange Adresse benutzt. Daher kann eine praktisch unendliche Zahl von zusätzlichen Klassenadressen variabler Länge in der Zukunft unter Verwendung der Langadressen-Begrenzer zugewiesen werden. Dies versieht das Protokoll mit einem sehr hohen Grad an Vorwärts-Erweiterbarkeit. Das Adressierungsprotokoll wird unten in Tabelle 4 gezeigt.
  • Figure 00320001
    Tabelle 4
  • 12A ist ein Nachrichtenprotokoll-Diagramm, das das Format von Kurzadressen-Inhaltsdaten in dem codierten Videosignal 104 veranschaulicht. Die Inhaltsdaten enthalten vorzugsweise die fehlerkorrigierten Inhaltsdatenbits, die von dem Datenfehlerprozessor 99 in einen 9-Bit Datenstrom zusammengesetzt wurden. Um ein Datenpaket an eine bestimmte Kurzadressen-Datensenke 97a zu adressieren, wird die Kurzadresse der Datensenke in dem codierten Videosignal 104 gesendet. Das erste Vorkommen der Kurzadresse der Datensenke wird durch den Datenhandler 89a als eine Startpaket-Nachricht 202a interpretiert, der reagiert, indem er beginnt, nachfolgend empfangene einrichtungsspezifische Steuerdaten zu der Datensenke 97a zu leiten. Der Startpaket-Nachricht 202a folgen daher einrichtungsspezifische Steuerdaten 204a für die ausgewählte Datensenke 97a.
  • Das Paket für die Datensenke 97a wird beendet, indem entweder die NULL-Adresse oder eine andere lange oder kurze Adresse in dem codierten Videosignal 104 gesendet wird. Die neue Kurzadresse wird als eine Endpaket-Nachricht 206a durch den Datenhandler 89a inter pretiert, der reagiert, indem er das Leiten von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten zu der Datensenke 97a unterbricht. Diese Adressierungsprozedur kann, wenn gewünscht, für jede Datensenke, der eine Kurzadresse zugewiesen wird, wiederholt werden.
  • Wie oben erwähnt, werden, um die Adressierbarkeit des Protokolls weiter zu erweitern, zwei Kurzadressen zum Bezeichnen des Anfangs und Endes von langen Adressen reserviert. 12B ist ein Nachrichtenprotokoll-Diagramm, das das Format von Langadress-Inhaltsdaten in dem codierten Videosignal 104 veranschaulicht. Um ein Datenpaket an eine bestimmte Langadressen-Datensenke 97b zu adressieren, wird die zum Bezeichnen einer Beginn-Langadressen-Nachricht zugeteilte kurze Adresse in dem codierten Videosignal 104 gesendet. Die Langadresse 212b der gewünschten Datensenke wird dann gesendet, gefolgt von der zum Bezeichnen einer Ende-Langadressen-Nachricht 214b (0FF) zugeteilten Kurzadresse. Das erste Vorkommen der Langadresse der Datensenke wird als eine Startpaket-Nachricht durch den Datenhandler 89b interpretiert, der reagiert, indem er beginnt, nachfolgend empfangene einrichtungsspezifische Steuerdaten zu der Datensenke 97b zu leiten. Der Startpaket-Nachricht 202a folgen daher einrichtungsspezifische Steuerdaten 204a für die Datensenke 97a.
  • Das Paket für die Datensenke 97b wird beendet, indem ein weiteres Adresswort in dem codierten Videosignal 104 gesendet wird. Die neue Adresse wird als eine Endpaket-Nachricht 206a durch den Datenhandler 89b interpretiert, der reagiert, indem er das Leiten von später empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten zu der Datensenke 97b unterbricht. Diese Adressierungsprozedur kann, wenn gewünscht, für jede Datensenke, der eine Langadresse zugewiesen wird, wiederholt werden.
  • 13 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Routine 1300 für den Videodatendetektor 91 veranschaulicht. Die Routine 1300 beginnt in Schritt 1302, und in Schritt 1304 empfängt der Videodatendeteketor 91 das codierte Videosignal von dem Videodaten-Ecoder 76. In Schritt 1306 erfasst der Videodatendetektor 91 eine Bildstart-Marke. In Schritt 1308 sammelt der Videodatendetektor 91 die Bits in dem ISDW-Bereich des Bildes, und in Schritt 1310 korrigiert der Videodatendetektor 91 alle korrigierbaren, typischerweise Einbit-Fehler in den Daten. In Schritt 1312 bestimmt der Videodatendetektor 91, ob die aus dem ISDW-Bereich des Bildes gesammelten Daten tatsächlich ein ISDW ist.
  • Das heißt, der Videodatendetektor 91 stellt fest, ob eine aufeinanderfolgende Serie der ISDWs der dynamischen Validationssequenz 170 entspricht, in der sich typischerweise jedes ISDW in wenigstens zwei Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort unterscheidet. Die dynamische Validationssequenz kann z. B. die Binärdarstellung von 8, 1, 10, 3, 12, 5, 14, 7 sein. Wenn die dynamische Validationssequenz 170 erfasst wird, wird der "JA"-Verzweigung von Schritt 1312 zu Schritt 1314 gefolgt, wo der Videodatendetektor 91 die Inhaltswörter 158 in das serielle Datenkommunikationssignal 106 zusammensetzt. In Schritt 1316 erfasst der Videodatendetektor 91 eine Bildende-Marke, und in Schritt 1318 sendet der Videodatendetektor 91 das serielle Datenkommunikationssignal 106 für das Bild an den Datenfehlerprozessor 99. Dem Schritt 1318 und der "NEIN"-Verzweigung von Schritt 1312 folgen der "ENDE"-Schritt 1320, der an Schritt 1302 zurückgibt, sodass die Routine 1300 für den nächsten Datenrahmen wiederholt werden kann.
  • 14 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Routine 1400 für den Datenfehlerprozessor 99 veranschaulicht. Die Routine 1400 beginnt in Schritt 1402, und in Schritt 1404 empfängt der Datenfehlerprozessor 99 das serielle Datenkommunikationssignal 106 von dem Videodatendetektor 91. In Schritt 1406 stellt der Datenfehlerprozessor 99 fest, ob in Datenfehler in den Inhaltsdatenbits 164 des seriellen Datenkommunikationssignals 106 erfasst wird. Wenn in den Inhaltsdatenbits 164 des seriellen Datenkommunikationssignals 106 kein Fehler erfasst wird, wird der "NEIN"-Verzweigung zu Schritt 1412 gefolgt, der unten beschrieben wird. Wenn ein Datenfehler in den Inhaltsdatenbits 164 des seriellen Datenkommunikationssignals 106 erfasst wird, wird der "JA"-Verzweigung zu Schritt 1408 gefolgt, wo der Datenfehlerprozessor 99 feststellt, ob der Fehler ein korrigierbarer, typischerweise Einbit-Datenfehler ist.
  • Wenn der Fehler ein korrigierbarer Datenfehler ist, wird der "JA"-Verzweigung von Schritt 1408 zu Schritt 1410 gefolgt, wo der Datenfehlerprozessor 99 den Fehler korrigiert. In Schritt 1412 setzt der Datenfehlerprozessor 99 die Inhaltsdatenbits 164 in einen 9-Bit fehlerkorrigierten Datenstrom 108 zusammen, und in Schritt 1414 sendet der Datenfehlerprozessor 99 den 9-Bit fehlerkorrigierten Datenstrom 108 an den Protokollhandler 93. Dem Schritt 1414 und der "NEIN"-Verzweigung von Schritt 1408 folgen der "ENDE"-Schritt 1416, der an Schritt 1402 zurückgibt, sodass die Routine 1400 für das nächste von dem Videodatendetektor 91 empfangene serielle Datenkommunikationsignal wiederholt werden kann.
  • 15 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Routine 1500 für einen Datenhandler 89 des Protokollhandlers 93 veranschaulicht, der konfiguriert ist, auf kurze Adressen anzusprechen. Die Routine 1500 beginnt in Schritt 1502, und in Schritt 1504 empfängt der Datenhandler 89 den 9-Bit fehlerkorrigierten Datenstrom 108 vom Datenfehlerprozessor 99. In Schritt 1506 liest der Datenhandler 89 ein 9-Bit Inhaltswort. In Schritt 1508 stellt der Daten handler 89 fest, ob das Inhaltswort ein Adresswort ist, vorzugsweise durch Prüfen, um zu sehen, ob das letzte Datenbit eine Null ist. Wenn das Inhaltswort ein Adresswort ist, wird dem "JA"-Zweig zu der Routine 1510 gefolgt, wo der Datenhandler 89 das Adresswort verarbeitet. Die Routine 1510 wird unten mit Verweis auf 16 beschrieben.
  • Wenn das Inhaltswort kein Adresswort ist (d. h. das Inhaltswort sind einrichtungsspezifische Steuerdaten), wird dem "NEIN"-Zweig von Schritt 1508 zu Schritt 1512 gefolgt, wo der Datenhandler 89 feststellt, ob er in seinem aktiven Modus ist. Das heißt, der Datenhandler 89 stellt fest, ob er vorher durch Empfangen der kurzen Adresse für seine zugehörige Datensenke 97 in den aktiven Modus geschaltet wurde. Wenn der Datenhandler 89 in seinem aktiven Modus ist, wird dem "JA"-Zweig von Schritt 1512 zu Schritt 1514 gefolgt, wo der Datenhandler 89 die einrichtungsspezifischen Steuerdaten in das geeignete Format für seine zugehörige Datensenke 97 umsetzt. In Schritt 1516 sendet der Datenhandler 89 die Datensenke-Formatdaten 110 an seine zugehörige Datensenke 97. Dem Schritt 1516 sowie der Routine 1510 und dem "NEIN"-Zweig von Schritt 1512 folgen der "ENDE"-Schritt 1518, der an Schritt 1502 zurückgibt, sodass die Routine 1500 für das nächste 9-Bit Inhaltswort wiederholt werden kann.
  • 16 ist ein logisches Flussdiagramm, das die Routine 1510 zum Verarbeitung von kurzen Adresswörtern veranschaulicht. Die Routine 1510 beginnt, folgend dem "JA"-Zweig von Schritt 1508 (15), in Schritt 1602. In Schritt 1604 stellt der Datenhandler 89 fest, ob die empfangene Adresse eine Kurzadresse ist, die mit der seiner zugehörigen Datensenke 97 zugewiesenen Kurzadresse übereinstimmt. Wenn die empfangene Adresse mit der seiner zugehörigen Datensenke 97 zugewiesenen Kurzadresse übereinstimmt, wird dem "JA"-Zweig zu Schritt 1608 gefolgt, wo der Datenhandler 89 in den aktiven Modus gesetzt wird. Weil einrichtungsspezifische Steuerdaten für die Datensenke 97 unmittelbar folgen werden, sendet der Datenhandler 89 typischerweise eine Nachricht "Beginn Datenpaket" in Schritt 1610 an seine zugehörige Datensenke 97. Schritt 1610 wird gefolgt von dem "RETURN"-Schritt 1616, der an den in 15 gezeigten Schritt 1518 zurückgibt.
  • Wieder auf Schritt 1604 verweisend wird, wenn die empfangene Adresse nicht mit der zugewiesenen Kurzadresse übereinstimmt, dem "NEIN"-Zweig zu Schritt 1612 gefolgt, wo der Datenhandler 89 in den inaktiven Modus gesetzt wird. Weil dies das Ende eines Datenpakets anzeigt, was bedeutet, dass einrichtungsspezifische Steuerdaten für die Datensenke 97 nicht unmittelbar folgen werden, sendet der Datenhandler 989 typischerweise eine Nachricht "Ende Datenpaket" in Schritt 1614 an seine zugehörige Datensenke 97. Dem Schritt 1614 folgt der "RETURN"-Schritt 1616, der an den in 15 gezeigten Schritt 1518 zurückgibt.
  • 17 ist ein logisches Flussdiagramm der Routine 1700 für einen Datenhandler 89 des Protokollhandlers 93, der konfiguriert ist, auf lange Adresse anzusprechen. Die Routine 1700 beginnt in Schritt 1702, und in Schritt 1704 empfängt der Datenhandler 89 den 9-Bit fehlerkorrigierten Datenstrom 108 vom Datenfehlerprozessor 99. In Schritt 1706 liest der Datenhandler 89 ein 9-Bit Inhaltswort. In Schritt 1708 stellt der Datenhandler 89 fest, ob das Inhaltswort ein Adresswort ist, vorzugsweise durch Prüfen, ob das letzte Datenbit eine Null ist. Wenn das Inhaltswort ein Adresswort ist, wird dem "JA"-Zweig zu Routine 1710 gefolgt, wo der Datenhandler 89 das Adresswort verarbeitet. Die Routine 1710 wird unten mit Verweis auf 18 beschrieben.
  • Wenn das Inhaltswort kein Adresswort ist (d. h. das Inhaltswort sind einrichtungsspezifische Steuerdaten), wird dem "NEIN"-Zweig von Schritt 1708 zu Schritt 1712 gefolgt, wo der Datenhandler 89 feststellt, ob er in seinem Daten-Aktiv-Modus ist. Das heißt, der Datenhandler 89 stellt fest, ob er vorher durch Empfangen der langen Adresse für seine zugehörige Datensenke 97 in seinen Daten-Aktiv-Modus geschaltet wurde. Wenn der Datenhandler 89 in seinem Daten-Aktiv-Modus ist, wird dem "JA"-Zweig von Schritt 1712 zu Schritt 1714 gefolgt, wo der Datenhandler 89 die einrichtungsspezifischen Steuerdaten in das geeignete Format für seine zugehörige Datensenke 97 umsetzt. In Schritt 1716 sendet der Datenhandler 89 die Datensenken-Formatdaten 110 an seine zugehörige Datensenke 97. Dem Schritt 1716 folgt der "ENDE"-Schritt 1722, der an Schritt 1702 zurückgibt, sodass die Routine 1700 für das nächste 9-Bit Inhaltswort wiederholt werden kann.
  • Wenn der Datenhandler 89 nicht in seinem Daten-Aktiv-Modus ist, wird dem "JA"-Zweig von Schritt 1712 zu Schritt 1718 gefolgt, wo der Datenhandler 89 feststellt, ob er in seinem Langadressen-Sammelmodus ist. Wenn der Datenhandler 89 in seinem Langadressen-Sammelmodus ist, wird dem "JA"-Zweig zu Schritt 1720 gefolgt, wo der Datenhandler 89 die Datenbits des gegenwärtigen Inhaltswortes als Teil einer Langadresse sammelt. Wenn der Datenhandler 89 nicht in seinem Langadressen-Sammelmodus ist, wird dem "NEIN"-Zweig zu dem "ENDE"-Schritt 1722 gefolgt, der an Schritt 1702 zurückgibt, sodass die Routine 1700 für das nächste 9-Bit Inhaltswort wiederholt werden kann.
  • 18 ist ein logisches Flussdiagramm der Routie 1710 zum Verarbeiten von langen Adresswörtern. Die Routine 1710 beginnt in Schritt 1702, folgend dem in 17 gezeigten Schritt 1708. In Schritt 1804 stellt der Datenhandler 89 fest, ob das empfangene Inhaltswort ein Beginn-Langadresse-Nachricht ist, vorzugsweise durch Feststellen, ob das empfangene Inhaltswort die diesem Typ von Nachricht zugeteilte Kurzadresse (0FE) ist. Wenn das empfangene Inhaltswort eine Beginn-Langadresse-Nachricht ist, wird dem "JA"-Zweig zu Schritt 1806 gefolgt, wo der Datenhandler 89 in den Langadressen-Sammelmodus gesetzt wird.
  • Dem Schritt 1806 folgt der Schritt 1807, wo der Datenhandler 89 feststellt, ob er bereits in dem Daten-Aktiv-Modus ist. Wenn der Datenhandler 89 bereits in dem Daten-Aktiv-Modus ist, wird dem "JA"-Zweig zu Schritt 1820 gefolgt, wo der Datenhandler 89 in den Datan-Inaktiv-Modus gesetzt wird. Weil dies das Ende eines Datenpakets anzeigt, was bedeutet, dass einrichtungsspezifische Steuerdaten für die Datensenke 97 nicht unmittelbar folgen werden, sendet der Datenhandler 89 typischerweise eine "Ende-Datenpake"-Nachricht in Schritt 1822 an seine zugehörige Datensenke 97. Dem Schritt 1822 folgt der "RETURN"-Schritt 1824, der an Schritt 1722, gezeigt in 17, zurückgibt.
  • Wieder auf Schritt 1804 verweisend wird, wenn das empfangene Inhaltswort keine Beginn-Langadresse-Nachricht ist, dem "NEIN"-Zweig zu Schritt 1808 gefolgt, wo der Datenhandler 89 feststellt, ob das empfangene Inhaltswort eine Ende-Langadresse-Nachricht ist, vorzugsweise durch Feststellen, ob das empfangene Inhaltswort die diesem Typ von Nachricht zugeteilte Kurzadresse (0FF) ist. Wenn das empfangene Inhaltswort keine Ende-Langadresse-Nachricht ist, wird dem "NEIN"-Zweig zu Schritt 1809 gefolgt, wo der Datensammelmodus für den Datenhandler 89 deaktiviert wird. Dem Schritt 1809 folgt Schritt 1814, wo der Datenhandler 89 feststellt, ob er in den Daten-Aktiv-Modus gesetzt ist. Wenn der Datenhandler 89 in den Daten-Aktiv-Modus gesetzt ist, wird dem "JA"-Zweig zu Schritt 1820 gefolgt, wo der Datenhandler in den Daten-Inaktiv-Modus gesetzt wird. Weil dies das Ende eines Datenpakets anzeigt, was bedeutet, dass einrichtungsspezifische Steuerdaten für die Datensenke 97 nicht unmittelbar folgen werden, sendet der Datenhandler 89 typischerweise in Schritt 1822 eine Ende-Datenpaket-Nachricht an seine zugehörige Datensenke 97. Dem Schritt 1822 folgt der "RETURN"-Schritt 1824, der an den in 17 gezeigten Schritt 1722 zurückgibt.
  • Wieder auf Schritt 1808 verweisend wird, wenn das empfangene Inhaltswort eine Ende-Langadresse-Nachricht ist, dem "JA"-Zweig zu Schritt 1810 gefolgt, wo der Langadressen-Sammelmodus für den Datenhandler 89 deaktiviert wird. In Schritt 1812 stellt der Datenhandler 89 fest, ob die empfangene Langadresse (d. h. die in Schritt 1720 in 17 gesammelte Langadresse) mit der seiner zugehörigen Datensenke 97 zugewiesenen Langadresse übereinstimmt. Wenn die empfangene Langadresse mit der seiner zugehörigen Datensenke 97 zugewiesenen Langadresse übereinstimmt, wird dem "JA"-Zweig zu Schritt 1816 gefolgt, wo der Datenhandler 89 in den Daten-Aktiv-Modus gesetzt wird. Weil einrichtungsspezifische Steuerdaten für die Datensenke 97 nicht unmittelbar folgen werden, sendet der Datenhandler 89 typischerweise in Schritt 1818 eine "Beginn-Datenpaket"-Nachricht an sei ne zugehörige Datensenke 97. Dem Schritt 1818 fogt der "RETURN"-Schritt 1824, der zu dem in 17 gezeigten Schritt 1822 zurückkehrt.
  • Die Fachleute in der Technik werden verstehen, dass die in Tabellen 1–4 veranschaulichten spezifischen Protokolle nur ein Beispiel von vielen spezifischen Protokollen sind, die benutzt werden können, ein Adressierungsschema unter Verwendung von erfindungsgemäßen Kurzadressen und Langadressen zu implementieren. Außerdem kann die Stelle der Daten in dem codierten Videosignal 104 etwas verändert werden, ohne die Leistung des Systems 100 unangemessen zu beeinflussen. Insbesondere hat Microsoft Corporation von der "Federal Communication Commission" die Erlaubnis erhalten, digitale Daten in Zeilen 23–257 im Halbbild 1 und Zeilen 285–519 im Halbbild 2 eines 525-Zeilen Standard-NTSC-Fernsehrundfunksignals zu codieren. Wie in 10B und Tabellen 1–4 oben gezeigt, benutzt das bevorzugte Protokoll die Zeilen 23–237 im Halbbild 1 und die Zeilen 286–500 im Halbbild 2. Dies verbessert die Kompatibiltät des codierten Videosignals 104 mit MPEG-basierten Videokompressionsalgorithmen, die typischerweise die Zeile 285 ausschließen und eine komprimierte Darstellung von nur 480 sichtbaren Abtastzeilen umfassen.
  • Die Erfindung stellt somit ein Verfahren und ein System zum Codieren von Steuerdaten für drahtlos gesteuerte Einrichtungen in Verbindung mit einem Videosignal bereit, sodass die Aktionen der gesteuerten Einrichtung synchron mit der durch das Videosignal definierten Programminformation arbeiten. Zusätzliche Daten können, codiert in das Videosignal, zum Bereitstellen zusätzlicher Dienste gesendet werden, wie z. B. E-Mail, Fremdsprachen-Untertitelung, Gegensprech-Möglichkeit, Telefonrufe, Wetterwarnungen, Konfigurationsdaten für eine Set-Top-Box usw. Das Protokoll für die codierten Daten ist adressierbar, vorwärts kompatibel, fehlertolerant und geeignet, in Verbindung mit einem System verwendet zu werden, das hauptsächlich gedacht ist, ein Kinderunterhaltungserzeugnis zu sein.
  • Es sollte verstanden werden, dass das Vorangehende nur spezifische Ausführungen der Erfindung betrifft, und dass zahlreiche Änderungen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims (53)

  1. Verfahren zum Codieren von Steuerdaten (110) in einem Videosignal (102), das eine Vielzahl von Bildern (152, 154) definiert, wobei jedes Bild eine Vielzahl von Zeilen umfasst, umfassend die Schritte des Verkettens codierter Daten mit den Zeilen des Videosignals, um ein codiertes Videosignal (104) zu erzeugen, und des Konfigurierens der codierten Daten, um Inhaltsdaten in Verbindung mit jedem Bild zu definieren, gekennzeichnet durch: Definieren der Inhaltsdaten, um zu enthalten: eine erste Adresse (172a), die mit einer ersten Einrichtung (97a) verbunden ist, einrichtungsspezifische Steuerdaten (174a) für die erste Einrichtung, eine zweite Adresse (172b), die mit einer zweiten Einrichtung (97b) verbunden ist, und einrichtungsspezifische Steuerdaten (174b) für die zweite Einrichtung, und Codieren der Inhaltsdaten in einem horizontalen Überabtastabschnitt (127, 130) des Videosignals (102).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter die folgenden Schritte umfasst: Als Reaktion auf die erste Adresse, Leiten der einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste Einrichtung an die erste Einrichtung (97a); Steuern von Aktionen der ersten Einrichtung entsprechend den einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste Einrichtung; als Reaktion auf die zweite Adresse, Leiten der einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die zweite Einrichtung an die zweite Einrichtung (97a), und Steuern von Aktionen der zweiten Einrichtung entsprechend den einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die zweite Einrichtung.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–2, wobei: das Videosignal Programminformation definiert, die eine auf einer Anzeigeeinrichtung (57) angezeigte Szene umfasst, und die enrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste Einrichtung Sprachdaten und Motor steuerdaten enthalten, die die erste Einrichtung veranlassen, sich wie eine Figur in der auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Szene zu verhalten.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die einrichtungsspezifischen Steuerdaten (174b) für die zweite Einrichtung (97b) aus dem Folgenden ausgewählt wird: Sprachdaten, die die zweite Einrichtung veranlassen, sich wie eine zweite Figur in der auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Szene zu verhalten, Motorsteuerdaten, die die zweite Einrichtung veranlassen, sich wie eine zweite Figur in der auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten Szene zu verhalten, elektronische Post zum Senden an ein Computersystem, Gegensprechinformation zu Senden an ein Gegensprechsystem, Telefon-Rufinformation zum Senden an ein Pagingsystem, auf der Anzeigeeinrichtung angezeigte Sprachübersetzungsdaten, auf der Anzeigeeinrichtung angezeigte Werbeinformation, auf der Anzeigeeinrichtung angezeigte Subskriptionsinformation und auf der Anzeigeeinrichtung angezeigte Notfallwarninformation.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die erste Adresse (172a) ein erstes Startpaket-Kurzadresswort (202a) umfasst, und die zweite Adresse (172b) ein zweites Startpaket-Kurzadresswort (202b) umfasst, weiter umfassend den folgenden Schritt: Interpretieren des zweiten Startpaket-Kurzadresswortes (202b) als ein erstes Endpaket-Kurzadresswort für die erste Einrichtung.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die erste Adresse ein Startpaket-Anfang-Langadresswort (210 umfasst, weiter umfassend den Schritt des Konfigurierens der Inhaltsdaten, um Folgendes zu definieren: ein erstes Vorkommen einer mit der ersten Einrichtung verbundenen Langadresse (212); ein mit der ersten Einrichtung verbundenes Startpaket-Ende-Langadresswort (214), und einrichtungsspezifische Steuerdaten (216) für die erste Einrichtung.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, weiter umfassend den Schritt des Konfigurierens der codierten Daten, um Signalerfassungsdaten (156) zu definieren, wobei jedes Signalerfassungswort umfasst: eine Vielzahl von Datenbits (160), und eine Vielzahl von Fehlerkorrekturbits (162), die eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, einen Einbit-Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei: das Videosignal eine Vielzahl von Zweihalbbild-verschachtelten Bildern (152, 154) umfasst, und die codierten Daten jedes Halbbildes des Videosignals ein Signalerfassungswort (156) definieren, das im Wesentlichen aus vier Datenbits (160) und drei Fehlerkorrekturbits (162) besteht.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Inhaltsdaten eine Vielzahl von Inhaltswörtern (158) umfassen, wobei jedes Inhaltswort umfasst: eine Vielzahl von Datenbits (164), und eine Vielzahl von Fehlerkorrekturbits (166), die eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei jedes Inhaltswort (158) im Wesentlichen aus neun Datenbits (164) und sieben Fehlerkorrekturbits (166) besteht.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10, weiter umfassend den Schritt des Konfigurierens der codierten Daten, um Signalerfassungsdaten zu definieren, die ein in jedes einer Vielzahl von Bildern (152, 154) des Videosignals codiertes Erfassungswort (156) umfassen, und eine zusammenhängende Serie der Signalerfassungswörter eine dynamische Validationssequenz definiert, in der jedes Signalerfassungswort sich in wenigstens zwei Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort unterscheidet.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die dynamische Validationssequenz die Binärdarstellung von 8, 1, 10, 3 12, 5, 14, 7 umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, wobei: die codierten Daten eine Vielzahl von Zeilensignalen umfassen, und jedes Zeilensignal ein oder mehr in dem horizontalen Überabtastabschnitt (127, 130) jeder Zeile des Videosignals codierte Datenbits umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei jede Zeile des Videosignals einen Farbburst-Abschnitt (124) und einen sichtbaren Rasterabschnitt (126) umfasst, und wobei jedes Zeilen signal einen zwischen dem Farbburst-Abschnitt und dem sichtbaren Rasterabschnitt gelegenen Impuls (127) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei jeder Impuls ein einzelnes Bit der codierten Daten definiert.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–15, wobei: das Videosignal eine Vielzahl von Zweihalbbild-verschachtelten Bildern (152, 154) umfasst, und die codierten Daten jedes Halbbildes des Videosignals ein 7-Bit Signalerfassungswort (156) und 13 16-Bit Inhaltswörter (158) definieren.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei jeder Impuls (127, 130) moduliert ist, um eine Vielzahl von Bits der codierten Daten zu definieren.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–17, wobei jede Zeile des Videosignals einen Farbburst-Abschnitt (124), einen sichtbaren Rasterabschnitt (126) und ein Horizontal-Austastintervall (132) umfasst, und wobei jedes Zeilensignal einen Vor-sichtbar-Impuls (127), der sich zwischen dem Farbburst-Abschnitt und dem sichtbaren Rasterabschnitt befindet, und einen Nach-sichtbar-Impuls (130), der sich hinter dem sichtbaren Rasterabschnitt und vor dem Horizontal-Austastabschnitt befindet, umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei: jeder Vor-sichtbar-Impuls (127) ein einzelnes Bit der codierten Daten definiert, und jeder Nach-sichtbar-Impuls (130) ein einzelnes Bit der codierten Daten definiert.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: jeder Vor-sichtbar-Impuls (127) moduliert ist, um eine Vielzahl von Bits der codierten Daten zu definieren, und jeder Nach-sichtbar-Impuls (130) moduliert ist, um eine Vielzahl von Bits der codierten Daten zu definieren.
  21. Codiertes Videosignal, das umfasst: ein Videosignal (102), das eine Vielzahl von Bildern (152, 154) definiert, wobei jedes Bild eine Vielzahl von Zeilen umfasst, die codierte Daten (110) enthalten, die mit den Zeilen des Videosignals verkettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die codierten Daten (110) in einem horizontalen Überabtastabschnitt (127, 130) des Videosignals (102) gelegen sind; die codierten Daten Signalerfassungsdaten (156) und Inhaltsdaten (158) in Verbindung mit jedem Bild definieren; die Signalerfassungsdaten ein in jedes Bild codiertes Signalerfassungswort definieren, sodass eine zusammenhängende Serie der Signalerfassungswörter eine dynamische Validationssequenz definiert, in der jedes Signalerfassungswort sich in wenigstens zwei Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort untescheidet, und die Inhaltsdaten definieren: ein erstes Startpaket-Kurzadresswort (172a), das mit einer ersten Einrichtung (97a) verbunden ist, einrichtungsspezifische Steuerdaten (174a) für die erste Einrichtung (97a); ein zweites Startpaket-Kurzadresswort (172b), das mit einer zweiten Einrichtung (97b) verbunden ist, und einrichtungsspezifische Steuerdaten (174b) für die zweite Einrichtung (97b).
  22. Codiertes Videosignal nach Anspruch 21, wobei die Inhaltsdaten weiter definieren: ein Startpaket-Anfang-Langadresswort (210), das mit einer dritten Einrichtung (97c) verbunden ist; ein erstes Vorkommen einer Langadress (212), die mit der dritten Einrichtung verbunden ist; ein Startpaket-Ende-Langadresswort (214), das mit der dritten Einrichtung verbunden ist, und einrichtungsspezifische Steuerdaten (216) für die dritte Einrichtung.
  23. Codiertes Videosignal nach einem der Ansprüche 21–22, wobei: das Videosignal Programminformation definiert, und die einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste Einrichtung die erste Einrichtung veranlassen, sich wie eine Figur in einer durch die Programminformation definierten Szene zu verhalten.
  24. Codiertes Videosignal nach einem der Ansprüche 21–23, wobei die codierten Daten eine Vielzahl von Zeilensignalen umfassen, wobei jedes Zeilensignal ein oder mehr in dem horizontalen Überabtastabschnitt (127, 130) jeder Zeile des Videosignals codierte Datenbits umfasst.
  25. Codiertes Videosignal nach einem der Ansprüche 21–24, wobei: die Inhaltsdaten eine Vielzahl von Inhaltswörtern (158) umfassen; die Signalerfassungsdaten eine Vielzahl von Signalerfassungswörtern (156) umfassen, und jedes Signalerfassungswort und jedes Inhaltswort eine Vielzahl von Datenbits (160) und eine Vielzahl von Fehlerkorrekturbits (162) umfasst, die eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren.
  26. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die mit der ersten Einrichtung (97a) verbundene erste Adresse (172a) ein erstes Startpaket-Kurzadresswort (202a) umfasst; die einrichtungsspezifischen Steuerdaten (174a) für die erste Einrichtung (97a) Daten umfassen, die die erste Einrichtung (97a) veranlassen, sich wie eine Figur in einer durch die Programminformation definierten Szene zu verhalten, und die mit der zweiten Einrichtung verbundene (97b) verbundene zweite Adresse (172b) ein zweites Startpaket-Kurzadresswort (202b) umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Inhaltsdaten weiter definieren: ein mit einer dritten Enrichtung (97c) verbundenes Startpaket-Anfang-Langadresswort (210); eine mit der dritten Einrichtung (97c) verbundene Landadresse (212); ein mit der dritten Einrichtung (97c) verbundenes Startpaket-Ende-Langadresswort (214), und einrichtungsspezifische Steuerdaten (216) für die dritte Einrichtung (97c).
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 26–27, wobei: die codierten Daten Signalerfassungsdaten definieren, die ein in jedes der Vielzahl von Bildern (152, 154) des Videosignals (104) codiertes Signalerfassungswort umfassen, und eine zusammenhängende Serie von Signalerfassungswörtern eine dynamische Validationssequenz definiert, in der jedes Signalerfassungswort sich in wenigstens zwei Bits von dem unmittelbar vorangehenden Signalerfassungswort unterscheidet.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26–28, wobei: die Inhaltsdaten eine Vielzahl von Inhaltswörtern (158) umfassen, und die Signalerfassungsdaten eine Vielzahl von Signalerfassungswörtern (156) umfassen, wobei jedes Signalerfassungswort und jedes Inhaltswort eine Vielzahl von Datenbits (160, 164) und eine Vielzahl von Fehlerkorrekturbits (162, 166) umfasst, die eine Korrektursequenz definieren, die es erlaubt, Fehler in den Datenbits zu erfassen und zu korrigieren.
  30. System zum Codieren von Daten (110) in Verbindung mit einem Videosignal (102), das einen Videodaten-Encoder (76) umfasst, der funktional mit einer Videoquelle (56) verbunden ist und ein Videosignal (102) von der Videoquelle (56) empfängt, wobei das Videosignal (102) eine Vielzahl von Bildern (152, 154) definiert, wobei jedes Bild eine Vielzahl von Zeilen umfasst, wobei der Videodaten-Encoder auch die codierten Daten mit der Vielzahl von Zeilen des Videosignals verkettet, um ein codiertes Videosignal (104) zu erzeugen, und eine Einrichtung zum Erzeugen des codierten Videosignals (104) durch Definieren wenigstens eines Inhaltswortes (158) in Verbindung mit jedem der Vielzahl von Bildern, sodass die codierten Daten eine Vielzahl von Zeilensignalen umfassen, wobei jedes Zeilensignal ein oder mehr in dem horizontalen Überabtastabschnitt (127, 130) jeder Zeile des Videosignals (102) codierte Bits umfasst, und die Inhaltswörter definieren: ein erstes Startpaket-Kurzadresswort (202a), das mit einer ersten Einrichtung (97a) verbunden ist; einrichtungsspezifische Steuerdaten (204a) für die erste Einrichtung (97a); ein zweites Startpaket-Kurzadresswort (202b), das mit einer zweiten Einrichtung (97b) verbunden ist, und einrichtungsspezifische Steuerdaten (204b) für die zweite Einrichtung (97b).
  31. System nach Anspruch 30, wobei das Videosignal (104) Programminformation definiert, und die einrichtungsspezifischen Steuerdaten (204a) für die erste Einrichtung (97a) die erste Einrichtung veranlassen, sich wie eine Figur in einer durch die Programminformation definierten Szene zu verhalten.
  32. System nach einem der Ansprüche 30–31, wobei die besagte Einrichtung des Weiteren ein Signalerfassungswort (156) definiert.
  33. System nach einem der Ansprüche 30–32, wobei jede Zeile des Videosignals einen Farbburst-Abschnitt (124) und einen sichtbaren Rasterabschnitt (126) umfasst, und wobei jedes Zeilensignal einen zwischen dem Farbburst-Abschnitt und dem sichtbaren Rasterabschnitt gelegenen Impuls (127) umfasst.
  34. System nach Anspruch 33, wobei jeder Impuls ein einzelnes Bit der codierten Daten definiert.
  35. System nach einem der Ansprüche 30–34, wobei: das Videosignal eine Vielzahl von Zweihalbbild-verschachtelten Bildern (152, 154) definiert, und die codierten Daten jedes Halbbildes des Videosignals ein Signalerfassungswort (156) und 13 Inhaltswörter (158) definieren.
  36. System nach Anspruch 33, wobei jeder Impuls (127, 130) moduliert ist, um eine Vielzahl von Bits der codierten Daten zu definieren.
  37. System nach einem der Ansprüche 30–36, wobei jede Zeile des Videosignals einen Farbburst-Abschnitt (124), einen sichtbaren Rasterabschnitt (126) und ein Horizontal-Austastintervall (132) umfasst, und wobei jedes Zeilensignal umfasst: einen Vor-sichtbar-Impuls (127), der sich zwischen dem Farbburst-Abschnitt und dem sichtbaren Rasterabschnitt befindet, und einen Nach-sichtbar-Impuls (130), der sich hinter dem sichtbaren Rasterabschnitt und vor dem Horizontal-Austastintervall befindet.
  38. System nach Anspruch 37, wobei: jeder Vor-sichtbar-Impuls (127) ein einzelnes Bit der codierten Daten definiert, und jeder Nach-sichtbar-Impuls (130) ein einzelnes der codierten Daten definiert.
  39. System nach Anspruch 38, wobei: jeder Vor-sichtbar-Impuls (127) moduliert ist, um eine Vielzahl von Bits der codierten Daten zu definieren, und jeder Nach-sichtbar-Impuls (130) moduliert ist, um eine Vielzahl von Bits der codierten Daten zu definieren.
  40. System nach Anspruch 32, weiter umfassend einen Datendetektor (91), der funktional mit dem Videodaten-Encoder (76) verbunden und tätig ist zum: Empfangen des codierten Videosignals (104) von dem Videodaten-Encoder; Erfassen der Anwesenheit des Signalerfassungswortes (156); Extrahieren der Inhaltswörter (158) aus dem codierten Videosignal, und Zusammensetzen der Inhaltswörter (158) zu einem seriellen Datenkommunikationsignal (106).
  41. System nach Anspruch 40, weiter umfassend einen Datenfehler-Prozessor (99), der funktional mit dem Datendetektor (91) verbunden und tätig ist zum: Empfangen des seriellen Datenkommunikationssignals (106) von dem Datendetektor (91); Zerlegen des seriellen Datenkommunikationssignals (106) in Datenbits (160, 164) und Fehlerkorrekturbits (162, 166); Analysieren der Fehlerkorrekturbits (162, 164), um Fehler in den Datenbits (160, 164) zu erfassen; Korrigieren von erfassten Fehlern in den Datenbits (160, 164), und Zusammensetzen der korrigierten Datenbits (106, 164) zu einem fehlerkorrigierten Datenstrom (108).
  42. System nach Anspruch 41, weiter umfassend einen Protokoll-Handhaber (93), der funktional mit dem Datenfehler-Prozessor (99) verbunden und tätig ist zum: Empfangen des fehlerkorrigierten Datenstromes (106); Erfassen des mit einer ersten Einrichtung (97a) verbundenen ersten Startpaket Kurzadresswortes (202a); als Reaktion auf das Erfassen des mit der ersten Einrichtung verbundenen ersten Startpaket Kurzadresswortes, Beginnen des Leitens von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten (204a) an die erste Einrichtung; Erfassen des mit der zweiten Einrichtung (97b) verbundenen zweiten Start-Endpaket-Kurzadresswortes (202b), und als Reaktion auf das Erfassen des mit der zweiten Einrichtung verbundenen zweiten Start-Endpaket-Kurzadresswortes, Unterbrechen des Leitens von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten (204a) an die erste Einrichtung (97a), und Beginnen des Leitens von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten an die zweite Einrichtung (97b).
  43. System nach Anspruch 42, wobei der Protokoll-Handhaber (93) weiter tätig ist zum: Erfassen eines Startpaket-Anfang-Langadresswortes (210); Erfassen eines ersten Vorkommens einer mit einer dritten Einrichtung (97c) verbundenen Langadresse (212); Erfassen eines Startpaket-Ende-Langadresswortes (214); Beginnen des Leitens von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten (216) an die dritte Einrichtung (97c); Erfassen eines weiteren Adresswortes (172), und als Reaktion auf das Erfassen des weiteren Adresswortes, Unterbrechen des Leitens von nachfolgend empfangenen einrichtungsspezifischen Steuerdaten (216) an die dritte Einrichtung (97c).
  44. System nach einem der Ansprüche 30–43, wobei die einrichtungsspezifischen Steuerdaten für die erste, zweite und dritte Einrichtung aus dem Folgenden ausgewählt werden: Sprachdaten zum Senden an eine gesteuerte Einrichtung, wobei die Sprachdaten konfiguriert sind, die gesteuerte Einrichtung zu veranlassen, sich wie eine Figur in einer Szene zu verhalten, die durch Programminformation definiert wird, die durch das Videosignal definiert wird; Motorsteuerdaten zum Senden an eine gesteuerte Einrichtung, wobei die Motorsteuerdaten konfiguriert sind, die gesteuerte Einrichtung zu veranlassen, sich wie eine Figur in einer Szene zu verhalten, die durch Programminformation definiert wird, die durch das Videosignal definiert wird; elektronische Post zum Senden an ein Computersystem, Gegensprechinformation zu Senden an ein Gegensprechsystem, Telefon-Rufinformation zum Senden an ein Pagingsystem, Sprachübersetzungsdaten zum Senden an eine Anzeigeeinrichtung, Werbeinformation zum Senden an eine Anzeigeeinrichtung; Subskriptionsinformation zum Senden an eine Anzeigeeinrichtung, und Notfallwarninformation zum Senden an eine Anzeigeeinrichtung.
  45. Computer-Speichermedium, das computerausführbare Anweisungen speichert, die, wenn von einem Prozessor ausgeführt, die folgenden Schritte durchführen: Verketten codierter Daten (101) mit Zeilen eines Videosignals (102), um ein codiertes Videosignal (104) zu erzeugen, wobei die codierten Daten (101) konfiguriert sind, Inhaltsdaten (158) in Verbindung mit jedem Bild zu definieren, wobei die Inhaltsdaten (158) umfassen: eine mit einer ersten Einrichtung (97a) verbundene erste Adresse (172a); einrichtungsspezifische Steuerdaten (174a) für die erste Einrichtung (97a); eine mit einer zweiten Einrichtung (97b) verbundene zweite Adresse (172b); einrichtungsspezifische Steuerdaten (174b) für die zweite Einrichtung (97b), und Codieren der Inhaltsdaten in einem horizonalen Überabtastabschnitt (127, 130) des Videosignals (102).
  46. System nach Anspruch 30, wobei der Videodaten-Encoder (76) umfasst: einen Speicher, in dem eine Vielzahl von Maschinenanweisungen, die die Quellenanwendung definieren, gespeichert ist, und eine Anzeige, und die besagte Einrichtung umfasst: einen Prozessor, der mit dem Speicher verbunden ist, um auf die Maschinenanweisungen und auf die Anzeige zuzugreifen, wobei der Prozessor die Maschinenanweisungen ausführt und dadurch eine Vielzahl von Funktionen implementiert, die umfassen: Verketten codierter Daten (101) mit Zeilen eines Videosignals (102), um das codierte Videosignal (104) zu erzeugen, wobei die codierten Daten (101) konfiguriert sind, wenigstens ein Inhaltswort (158) zu definieren.
  47. Computer-Speichermedium nach Anspruch 45, das computerausführbare Anweisungen speichert, die, wenn von einem Prozessor ausgeführt, weiter die folgenden Schritte durchführen: Codieren der Inhaltsdaten (158), um einrichtungsspezifische Steuerdaten (204a) zu definieren, um die erste Einrichtung (97a) zu veranlassen, sich wie eine Figur in einer durch die Programminformation definierten Szene zu verhalten, und Senden des codierten Videosignals (104) an die erste und zweite Einrichtung (97a, 97b).
  48. System nach Anspruch 30, wobei der Videodaten-Encoder (76) umfasst: einen Speicher, in dem eine Vielzahl von Maschinenanweisungen, die die Quellenanwendung definieren, gespeichert ist; eine Anzeige, und einen Prozessor, der mit dem Speicher verbunden ist, um auf die Maschinenanweisungen und auf die Anzeige zuzugreifen, wobei der Prozessor die Maschinenanweisungen ausführt und dadurch eine Vielzahl von Funktionen implementiert, die umfassen: Codieren der Inhaltswörter, Senden des codierten Videosignals (104) an die erste und zweite Einrichtung (97a, 97b).
  49. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des Verbindens von codierten Daten mit der Vielzahl von Zeilen des Videosignals, um ein codiertes Videosignal (104) zu erzeugen, den Schritt des Verbindens von codierten Daten mit der Vielzahl von Zeilen des Videosignals umfasst, sodass die codierten Daten mit dem Folgenden nicht verbunden werden: Abschnitte des Videosignals, die einem Vertikal-Austastintervall entsprechen, und Abschnitte des Videosignals, die einem sichtbaren Raster entsprechen.
  50. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des Verbindens von codierten Daten mit der Vielzahl von Zeilen des Videosignals, um ein codiertes Videosignal (104) zu erzeugen, den Schritt des Verbindens von codierten Daten mit der Vielzahl von Zeilen des Videosignals umfasst, sodass die codierten Daten nicht mit Abschnitten des Videosignals verbunden werden, die einem Vertikal-Austastintervall entsprechen.
  51. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die zweite Einrichtung (97b) eine gesteuerte Einrichtung umfasst, die Daten von dem Videosignal nicht anzeigt.
  52. System nach Anspruch 30, wobei die zweite Einrichtung (97b) eine gesteuerte Einrichtung umfasst, die Daten von dem Videosignal nicht anzeigt.
  53. System nach Anspruch 30, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des codiertes Videosignals (104) ein codiertes Videosignal erzeugt, in dem die codierten Daten nicht mit Abschnitten des Videosignals verkettet werden, die einem Vertikal-Austastintervall entsprechen.
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