PT88800B

PT88800B - Processo aperfeicoado para a conjugacao de um processo de producao de um sinal de video composito com um processo de exibicao de sinal numa televisao

Info

Publication number: PT88800B
Application number: PT88800A
Authority: PT
Inventors: Robert S Broughton; William C Laumeister
Original assignee: Interactive Systems
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1994-07-29
Also published as: BR8807255A; DK303189A; ES2009073A6; DK303189D0; PT100213A; DE3886929D1; CN1036490A; IE61641B1; GR1000595B; FI893007A; DE3886929T2; NO892540D0; ZA887836B; JPH02501881A; RU2048709C1; AU2084288A; FI893007A0; NO892540L; US4807031A; KR890702369A

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

O presente invento refere-se, na generalidade, a dispositivos de divertimento e educacionais interactivos e, mais particularmente, a um processo para codificar dados de um sinal video num local de transmissão remoto, descodificando o sinal num local de recepção e transmitindo localmente os dados para controlar um ou mais dispositivos interactivos. A concretização preferida do invento é descrita no contexto de controlo de programas de televisão de brinquedos localizados numa casa de um espectador de televisão.

São conhecidos sistemas de videotexto capazes de fornecerem a comunicação de dados de um local de transmissão video remoto para os espectadores de televisão em casa, em canais de transmissão convencionais. Um tal dispostivo de videotexto proporciona a captação fechada de material de programa audio para a audição atenuada, em que o texto interpretativo é transmitido durante os intervalos de sincronização vertical do processo de exploração da retícula. Somente televisores especialmente equipados com descodificadores, são capazes de apresentar as captações e a apresentação do videotexto em sincronismo com os circuitos electrónicos de exploração da retícula do televisor, necessita de interligação física do descodificador e do televisor, por exemplo, uma ligação de antena. Com frequência, é necessário o pagamento de uma taxa de subscrição.

Tentativas para proporcionar sistemas capazes de comunicações genéricas de dados dentro da banda apenas conseguiram sucessos marginais. Isto é devido à sinalização convencional dentro da banda provocar a rotura da imagem video do televisor. Por exemplo, quando as informações de dados e de pixel são misturadas no mesmo campo de video ou quadro, elas são espacialmente separadas possibilitarem que um detector sensível à luz possa monitorizar sem obstrução o subcampo de dados codificados. Tipicamente esta separação espacial é conseguida definindo uma ou mais células, cada uma das quais é primeira limpa e depois reprogramada com dados codificados binários representando re68 346

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giões de luminância alta ou baixa.

Dependendo do tamanho, número e código de tais células de dados, a área de visão efectiva do material de programa video é mais ou menos adversamente unida. Tais sistemas de comunicações de dados de video não se prestam para os canais de transmissão convencionais, onde os receptores de televisão subscritores ou não subscritores semelhantes apresentarão a informação composta de pixel e dados. A desordem visual que é visível nos écrans de televisão dos não subscritores ou nos écrans dos subscritores que não estão a usar, o seu detector sensível à luz, no momento, resultará, do mesmo modo, em queixas dos consumidores e restrições FCC.

É desejável proporcionar um sistema video interactivo capaz de comunicações de dados simples que tolere os erros de base de tempo da retícula, e que não necessite de ligações eléctricas com o aparelho de televisão. Um tal sistema deveria ser capaz de comunicar numa relação suficiente para controlar um sistema electromecânico interactivo, por exemplo, um brinquedo de acção, de resposta em tempo real à linha de registo do programa video. O sistema de preferência seria compatível com o equipamento e canais convencionais de televisão de transmissão, recepção e gravação. O equipamento de recepção deverá impor pequeno ou nenhum tempo de ligação e dificuldades e não deverá ser obstrutivo, mesmo quando em utilização. Talvez o mais importante, o sistema não deveria prejudicar ou distrair indevidamente os espectadores que não utilizam a caracteristica interactiva.

Consequentemente, é um objectivo principal do presente invento proporcionar um sistema de video que permita uma transmissão video remota sem fios para interactuar com um dispositivo educacional ou divertimento comercial. Outros objectivos importantes do invento incluem o seguinte:

(1) proporcionar um sistema video interactivo que é compatível com equipamento e canais convencionais de transmissão

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-4e com dispostivos de televisão convencionais de recepção, gravação e reprodução, incluindo sistemas de gravação e reprodução domésticos de largura de banda restrita;

(2) proporcionar um sistema, como descrito, que minimize a interferência video e audio com o material do programa;

(3) proporcionar um processo para codificar subliminarmente dados binários, dentro da área de visionamento de uma imagem de programa video, que é substancialmente invisível para um espectador de televisão;

(4) proporcionar um sistema video interactivo que facilmente e sem obstrução pode ser instalado e operado;

(5) proporcionar um processo para subliminar e digitalmente codificar dados com uma transmissão video previamente gravada;

(6) proporcionar um processo para simplificar o descodificador através da remoção substancial e de modo invisível dos dados espúrios da entrada video para o aparelho codificador antes da codificação dos dados;

(7) proporcionar um sistema video interactivo que é conveniente, seguro e barato para ser usado.

Sumário do Invento

É descrito um processo de codificação de dados implica a modulação de um sinal video em frequências que estão relacionadas com múltiplas ou submúltiplos da frequência de linha horizontal, para produzir uma subportadora video subtil. Embora a modulação fique dentro da área de visionamento do écran do televisor, permanece substancialmente invisível para o espectador em virtude da sua relativamente baixa intensidade, da sua relação de sincronismo à frequência de linha horizontal e às características de integração inerente e resolução do olho humano. Para se assegurar a integridade da comunicação de dados,

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-5limitando ao mesmo tempo o custo para os utilizadores do aparelho de descodificação, a relação sinal/ruído da comunicação é aumentada, na concretização preferida do invento, através da remoção do codificador de dados dos componentes de subportadora interpretáveis como dados quando um binário O é para ser codificado , e pela soma de uma subportadora quando um binário 1 é para ser codificado (ou vice-versa).

Os peritos da arte notarão que uma ou mais de tais subportadoras podem ter modulação de dados para transportar informação, em série ou paralelo, numa variedade de maneiras, incluindo, mas não limitadas à modulação de impulso (PM), modulação de fase (PM), modulação de amplitude (AM), modulação de frequência (FM), modulação de intervalo de tempo ou impulso (PIM), modulação de deslocamento de frequência (FSK), retorno a zero (RZ), não retorno a zero (NRZ), ou qualquer outra de uma variedade de modulação espacial-temporal e técnicas de codificação.

A modulação de luminância subliminar dentro de área de visionamento do televisor possibilita que os dados ali codificados sejam detectados enquanto a modulação permanece invisível para o espectador de televisão. 0 transductor óptico que pode ser ligado sem obstrução ao écran do televisor a partir de uma gama de distâncias e através de uma gama de ângulos, prolonga-se de modo semirrígido de um dispositivo receptor/transmissor que pode ser fixado discretamente à parede lateral do receptor de televisão, obviando portanto as ligações convencionais necessárias. 0 detector ou descodificador é simplificado e a comunicação de dados torna-se mais segura através da remoção do codificador de dados, antes da transmissão das características video, que de outro modo seriam interpretadas como dados. A transmissão infravermelha, entre o dispositivo receptor/transmissor e os dispositivos interactivos localizados na sala, é sem fios e não audível, e não impõe qualquer prejuízo aos utilizadores ou não utilizadores dos aparelhos video interactivos. A codificação de campos sucessivos seleccionados da imagem video com uma corrente de bits em série de dados binários consegue uma frequência de dados adequada para permitir o controlo em tempo

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-6real, dentro ou fora do contexto do material de programa video, de dispositivos interactivos múltiplos. A lógica de detecção do erro de paridade dentro dos dispositivos interactivos controlados assegura por isso a integridade de dados, de modo que os dispositivos interactivos respondem com segurança de uma maneira pré-definida. Os circuitos electrónicos do aparelho usam circuitos lógicos convencionais e processos de fabrico, incluindo integração em muito larga escala (VLSI), portanto outro melhoramento da segurança do sistema e redução do seu custo.

Estes e outros objectivos e vantagens do presente invento serão compreendidos mais claramente a partir dos desenhos e da descrição seguinte da concretização preferida.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 mostra a utilização de um sistema de brinquedo interactivo, que aplica o processo de acordo com a concretização preferida do invento.

A Figura 2 representa esquematicamente o novo processo de modulação de luminância do invento.

A Figura 3 representa esquematicamente, na forma de diagrama de blocos, os circuitos electrónicos do receptor de video/transmissor IR do aparelho interactivo, no qual é aplicado o processo do invento.

A Figura 4 representa esquematicamente, na forma de diagrama de blocos, os circuitos electrónicos do receptor de um brinquedo interactivo, no qual é aplicado o processo do invento.

A Figura 5 representa esquematicamente, na forma de diagrama de blocos, os circuitos electrónicos de codificação de video, nos quais é aplicado o processo do invento.

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-7Descrição detalhada da concretização preferida

A Figura 1 é uma representação por imagens da utilização de um aparelho de video interactivo, que realiza o processo do presente invento. Uma antena remota de transmissão de televisão 10, é mostrada transmitindo informação video compósita, ou um sinal video compósito que contém material de programa video e dados de controlo, indicado pela linha tracejada 12, para um televisor 14. A antena 14a do televisor 14 capta a transmissão remota e apresenta-a no écran, indicado genericamente por 14b. Para os fins desta explicação, o écran 14b pode ser considerado como tendo uma área de visionamento de programa 14c. que é genericamente a mesma extensão que o écran 14b, que inclui a área representativa 14d, a qual será usada com referência à Figura 2 que mostra esquematicamente o novo processo de codificação de dados do invento. Apenas para fins de representação e de modo que se possa apreciar as possibilidades de uso do aparelho de video interactivo com dispositivos de divertimento, é mostrada a imagem video de um automóvel passando velozmente num cruzamento como uma característica relevante do programa de televisão a ser apresentado.

Um transductor óptico 16, possuindo um diodo 18 sensível à luz numa ponta de um cabo 18a de par torcido semirrígido, pode ser ligado” à área de visionamento 14c. a uma distância, de preferência, maior do que cerca de quinze centímetros e com um ângulo, de preferência, maior do que trinta graus. Na concretização preferida, o cabo 18a é tornado rígido através do cabo moldado integralmente 18a. com um arame rígido, usando um composto elastomérico conveniente. Assim, uma vez que o transductor 16 é colocado apontado na área de visionamento 14c, a sua posição é mantida até ser reposicionado pelo utilizador. A outra ponta do transductor 16 é ligada ao dispositivo receptor/transmissor 20, o qual pode ser localizado adjacente ao televisor 14, por exemplo, por cima ou de lado, e o qual pode ser fixado, por exemplo, através da utilização de um tecido loop-and-pile

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-8(tipo velcro) (não mostrado). O transductor 16 liga a modulação de luminância dentro do seu campo de visionamento aos meios de detecção (não mostrados) dentro do dispositivo receptor/transmissor 20. O dispositivo 20 inclui os circuitos electrónicos do receptor/transmissor montados numa carta de circuitos 22, e num painel frontal 24. Os IRED 26, 28, 30 são montados na carta de circuito impresso 22 e prolongam-se para uma posição ao longo do painel frontal 24, possibilitando que eles emitam energia infravermelha genericamente na direcção mostrada pelas linhas tracejadas 32a, 32b, 32ç. Será útil que possa ser usado qualquer número de IRED, dependendo da capacidade de corrente dos circuitos electrónicos de excitação e da banda de transmissão desejada.

Um dispositivo interactivo, tal como o automóvel 34, dentro do alcance dos IRED 26, 28, 30, contém meios que reagem à luz, ou o diodo sensível à luz 36, montado numa carta de circuito impresso 38, dentro do automóvel 34. De um modo que será descrito abaixo, dados binários podem ser codificados em áreas de visionamento 14ç, os dados, embora invisíveis para um espectador do televisor, são contudo detectáveis pelo dispositivo receptor/transmissor 20 através do acoplamento da modulação de luminância dentro da área de visionamento 14ç através do transductor 16. Os circuitos electrónicos do receptor/transmissor dentro do dispositivo 20 reconstroem os dados de controlo a partir da modulação de luminância e transmite-os para o automóvel 34. O automóvel 34, reage a um comando incluso nos dados de controlo e inicia uma acção pré-definida. Na representação, o automóvel 34 reproduz a acção do automóvel no programa de televisão através do arranque do motor e da aceleração.

Notar-se-á que o dispositivo interactivo pode ser um qualquer dispositivo educacional ou de divertimento ou do género, capaz de responder duma maneira previamente descrita a dados de controlo gama de frequências apropriada. As utilizações potenciais para o aparelho de video interactivo aqui descrito são virtualmente ilimitadas. Notar-se-á também que a fonte do sinal

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video compósito contendo material de programa vídeo e dados de controlo não precisa de ser a antena de transmissão remota 10, como mostrado na Figura 1, mas em vez dela pode também ser um reprodutor de cassetes video ligado convencionalmente ao televisor 14 e ou reproduzindo uma cassete video previamente gravada ou recebendo uma transmissão remota para ser apresentada no televisor 14 ou noutro monitor video.

Numa modificação do transductor 16, este toma a forma de qualquer uma de uma variedade de antenas RF convencionais, capaz de ligar a radiação electromagnética RF baixa, imanada do écran do televisor 14b, ao dispositivo receptor/transmissor 20. Com o interesse de esclarecer com brevidade e clarividência, a Figura 1 pode ser interpretada como mostrando esta realização alternativa, sendo a única diferença o facto do diodo sensível à luz 18 e o cabo 18a de par torcido serem substituídos directamente por um condutor rígido, localizado similarmente e orientado similarmente, o qual pode ser dimensionado e adaptado, como é bem sabido, para proporcionar a sensibilidade RF adequada. Considerando que o diodo sensível à luz 18 da concretização preferida pode ser localizado a uma distância substancial do écran de televisor 14b, mas de preferência, a mais de cerca de quinze centímetros dele, o alcance efectivo da antena da modificação proposta é mais pequeno e deve estar mais perto, isto é, a antena é localizada, de preferência, a pouca distância de, mas não em contacto com, écran do televisor.

Passando em seguida à Figura 2, o novo processo de codificar dados dentro da área de visionamento 14c. da Figura 1 é mostrado esquematicamente. 0 detalhe A mostra a área representativa 14d na falta de modulação de brilho; o detalhe B mostra, de forma substancialmente exagerada, a área representativa 14d na presença de modulação de luminância. Com o fim de clarificar e sujeitos às restrições das artes gráficas, os detalhes A e B são mostrados com uma separação espacial vertical, com grande exagero, entre as linhas de exploração horizontal, e com modulação de luminância, com grande exagero. Contudo as representações podem ser consideradas instrutivas acerca do novo processo de

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GMH 30104 —10 — modulação de luminância aqui proposto.

No detalhe A, as linhas de exploração horizontal de luminância relativamente baixa são representadas por linhas como a linha 40. Os segmentos de linha de exploração horizontal de luminância relativamente alta, são representados por linhas relativamente mais largas, como a linha 42. Deste modo, as caracteristicas de luminância alta, tais como as mostradas dentro da área 14d da Figura 1, contrastam com as áreas de fundo de luminância nominal do quadro de imagem em movimento representativamente captadas nas Figuras 1 e 2. Notar-se-á que as larguras das linhas escolhidas para fins de representação são apenas representativas, e geralmente não representam as larguras de linha de exploração efectivas ou espaçamentos visíveis nesta escala dentro da área de visionamento 14ç. Será compreendido, com referência à Figura 2, que as linhas horizontais dos detalhes A e B não são entrelaçadas e representam as linhas num campo único, em vez de um quadro de linhas entrelaçadas. Através da modulação de linhas alternadas dentro de campos consecutivos, os dados podem ser codificados para transferência na frequência de campo do televisor, por exemplo 60 Hz no caso da transmissão de televisão do sistema de televisão americano (NTSC).

O detalhe B representa o efeito, dentro da área 14d, da área de visionamento de modulação de luminância 14c., como descrito no detalhe A. Aumentando e baixando alternativamente a luminância das linhas de exploração horizontal adjacentes dentro da área de visionamento 14ç, é produzida uma subportadora video que é detectável por meios optoelectrónicos, enquanto que a relação espacial entre os elementos de imagem dentro da área de visionamento 14c, a luminância através da área de visionamento 14c. e o contraste entre as caracteristicas de luminância relativamente altas relativamente baixas dentro da área de visionamento 14c são preservadas. Assim, o fundo contém agora linhas de exploração horizontal de luminância alternativamente aumentadas e diminuídas 44 e 46, respectivamente. Isto é, as linhas de luminância aumentada, representadas pela linha 44, estão num nível de luminância ligeiramente mais alto que o da linha 40 do

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-11detalhe A e complementarmente, as linhas alternadas, representadas pela linha 46, estão a um nível de luminância um tanto mais baixo comparado com as linhas correspondentes 40 do detalhe A. Correspondente a linhas de característica de luminância relativamente alta 42, do entalhe A, encontram-se as linhas de luminância aumentada, tais como a 48 e as linhas de luminância diminuída, tais como a 50.

Como representado na Figura 2, a modulação de luminância, a qual possibilita ao detector, que será descrito abaixo, detectar e descodificar os dados binários codificados pelo processo preferido do invento, é uma percentagem insignificante dos níveis de luminância normal das linhas horizontais mostradas no detalhe A. Embora esta modulação seja exagerada no detalhe B (e representado pela largura de linha, em vez da modulação de intensidade de linha), para fins ilustrativos, é evidente a partir dos detalhes A e B que a luminância média total de, e o contraste entre, as características video e o fundo dentro da área de visionamento 14ç, são preservados.

Voltando a atenção para as zonas 52, 54 da Figura 2, apreciar-se-á que, mesmo na presença de modulação de luminância em que um binário 0 ou 1 pode ser codificado, a relação espacial entre os elementos de imagem dentro de uma região arbitrariamente pequena da área de visionamento 14ç é preservada. Por exemplo, mesmo se as zonas 52, 54 forem reduzidas para incluírem apenas duas linhas de exploração horizontal adjacentes, da área de visionamento 14c, a luminância total dentro da região 54 será a mesma que a dentro da região correspondente 52. Isto é em virtude do novo esquema de modulação de linha alternativa proporcionado pelo presente invento, em que a percentagem, pela qual a luminância de uma linha é aumentada, é igual à percentagem pela qual uma linha de luminância adjacente é diminuída. Os peritos da arte compreenderão que o mesmo processo pode ser aplicado ao sinal de crominância para produzir uma subportadora de crominância de modulação de dados detectável, mas subliminar.

É importante que as linhas de exploração horizontal dentro

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GMH 30104 /jLA -12de um campo de imagens video verdadeiras, representadas apenas esquematicamente na Figura 2, estejam espaçadas muito perto, de modo a que qualquer grossura resultante da modulação de luminância de linha alternada seja substancialmente invisível para o espectador do televisor 14. Na aplicação prática do processo preferido do invento, a percentagem pico-a-pico de modulação que, embora virtualroente invisível para o espectador, mas que é, contudo, detectável por meios optoelectrónicos, é aproximadamente 10 por cento, ou menos, do que metade da modulação aparente representada aqui esquematicamente.

Notar-se-á que o esquema de modulação de linha alternativa, proporcional descrito imediatamente acima é apenas um de muitos processos de codificação de dados subliminar, dentro do âmbito do invento. Obviamente, pares adjacentes, triplos, etc. de linhas horizontais alternativamente podem ser proporcionalmente moduladas em luminância, mantendo ainda a luminância total de, e o contraste entre, as características video e o fundo dentro da área de visionamento 14ç. Como será descrito, com referência às Figuras 3 e 5, as mudanças correspondentes ao período e frequência dos vários filtros e linhas de retardo são tudo o que é necessário para acomodar tal modificação ao esquema de modulação. Também será apreciado que a modulação subliminar dentro da área de visão 14ç do televisor 14 pode ser executada de tal maneira que nela estão simultaneamente presentes múltiplas subportadoras. Deste modo, mais de um bit binário de dados pode ser transmitido para, e detectado pelo transductor 16 dentro de um campo video único para conseguir uma frequência de dados que é maior que a frequência de campo do televisor. Maiores frequências de dados também podem ser conseguidas pela divisão da área de visionamento 14c. em múltiplas regiões, cada uma das quais é modulada para subliminarmente codificar um ou roais bits binários de dados. Podem ser ligados” múltiplo transductores tais como o transductor 16, dentro das regiões separadas e um circuito descodificador, que reage ao transductor, pode detectar e descodificar os dados binários que são apresentados em paralelo ao televisor 14.

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-13Passando em seguida à Figura 3, é descrito um diagrama de blocos dos circuitos electrónicos do receptor/transmissor capazes de detectarem, descodificarem e transmitirem dados codificados binariamente do televisor 14 para o brinquedo interactivo 34. Os meios de detecção incluem o transductor 16 o qual é ligado ao écran 14b; meios sensíveis à luz, tais como o diodo 18, os quais opticamente ligam a luminância, dentro do seu campo de visionamento através do cabo 18a., a um detector ou aos circuitos electrónicos do receptor; e os circuitos electrónicos do receptor 56, os quais produzem uma sequência de dados de controlo para o controlo de um dispositivo interactivo. Os circuitos electrónicos do receptor 56 analisam o sinal eléctrico em energia dentro de uma gama de cerca de 7,867 kHz, a qual é metade da frequência de linha horizontal (cor) nominal NTSC, dentro de um campo, e é, portanto, a frequência à qual a luminância é modulada na área de visionamento 14c. do écran do televisor. Em presença de modulação de luminância dentro desta gama de frequências, a saída dos circuitos electrónicos do receptor 56 representa um binário 1 ou 0, indicando a presença e o sentido dos dados de controlo destinados à utilização auxiliar de, por exemplo, um dispositivo interactivo.

Os circuitos electrónicos do receptor 56 incluem o amplificador 58, cujo ganho é determinado pela resistência de realimentação Rf, cujo valor pode ser determinado por métodos bem conhecidos; os filtros passa banda em série/amplificadores duplos 60, 62, ambos sintonizados para passarem e de algum modo amplificarem, a energia numa banda de cerca de 7,867 kHz e cada possuindo uma selectividade, ou Q, de aproximadamente 10; um rectificador de onda completa 64, a saída do qual é amortecida pelo condensador C; e o comparador de nível 66, o qual compara a saída amortecida do rectificador 64, com uma voltagem de referência pré-definida para determinar se a energia de 7,867 kHz é de facto, dados codificados, em vez de ruído video acidental. Notar-se-á que os filtros/amplificadores 60, 62 podem ser combinados num único andar amplificador que produza ganho e selectividade similares.

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O comparador de nível 66, que pode ser pensado como sendo de ganho alto, mas de gama dinâmica limitada, compara a saída atenuada do rectificador 64, de preferência, por um período de tempo maior que o período de várias linhas horizontais, assegurando assim contra uma indicação falsa da presença de dados codificados dentro de um campo que parece possuir linhas horizontais adjacentes de luminância diferente, por exemplo, uma fronteira limite entre as características de luminância altas e baixas da imagem video. Na realização preferida, o período de tempo acima do qual o comparador 66 é activado, é aproximadamente igual ao tempo que leva a exploração da retícula do televisor 14 a atravessar quinze linhas horizontais. A saída do comparador 66 é biestável, possuindo um primeiro estado activo durante um intervalo de tempo, de preferência, maior que um milisegundo (correspondente à presença de modulação de luminância) e possuindo um segundo estado inactivo em todos os outros intervalos. Assim, os meios de detecção produzem uma sequência de dados de controlo através da monitorização contínua da modulação de luminância dentro da área de visionamento 14.C do televisor 14.

Notar-se-á que os filtros passa banda/amplificadores 60, 62 podem ser centrados em frequências diferentes de 7,867 kHz, para corresponderem à frequência de modulação de luminância na qual os dados são codificados. Também será notado que meios de detecção múltiplos podem ser fornecidos, dentro do espírito do invento, em que cada é capaz de detectar a modulação de luminância dentro de gamas de frequência distintas, representando bits de dados binários múltiplos.

Referindo ainda a Figura 3, é visto que os meios para comunicarem sem fios os dados de controlo para um equipamento interactivo, incluem um modulador IR 68 que modula uma portadora de 32 kHz através da saída biestável do comparador 66 e excita um feixe IRED consistindo, na concretização preferida, em três IRED 26, 28, 30. Os IRED 26, 28, 30 estão montados em cartas de circuito impresso 22 e suportados no painel frontal 24 (referido na Figura 1) e emitem energia IR geralmente na direcção mostrada pelas tracejadas 32a,, 32b, 32ç. Notar-se-á que a portadora pode

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-15ser de qualquer frequência, mas é, de preferência, de uma frequência acima da gama audível para evitar acoplamento acústico indesejável e é, de preferência, diferente da frequência da portadora de outros dispositivos, por exemplo, o equipamento de controlo remoto que, sem fios, opera o televisor.

Notar-se-á que os circuitos electrónicos do receptor/transmissor mostrados na Figura 3 não necessitam de sincronização com o tempo de exploração da retícula do televisor 14. Não necessitam de ligação eléctrica seja ao televisor 14 ou à antena 14a,. Notar-se-á ainda que os circuitos electrónicos do receptor/transmissor do dispositivo 20 são, na concretização preferida, alimentados por bateria, eliminando assim a necessidade de fornecimento de alimentação AC. A simples presença de modulação de luminância subliminar da frequência, adequada em qualquer lugar dentro da área de visionamento 14c, acoplada através do transductor 16 aos circuitos electrónicos do receptor 56, permite que os circuitos electrónicos dentro do dispositivo 20 discriminem os dados de controlo, do modelo video aleatório. Assim, o invento possibilita a comunicação subliminar de dados dentro da banda a uma frequência de dados maior do que, igual a ou menor do que a banda de campo de um televisor convencional, sem a necessidade de ligações internas ou externas.

Compreenderão os peritos da arte que, quando uma antena, em vez de diodo sensível à luz, é usada para acoplar a subportadora modulada video de dados ao receptor/transmissor 20, de acordo com uma modificação, os circuitos electrónicos do receptor 56 necessitam de ser mudados apenas no sentido que a entrada para o amplificador separador 58 será o sinal recebido pela antena, em vez do produzido pelo diodo sensível à luz 18, e podem ser feitos menores ajustamentos desejáveis, como é bem sabido, ao ganho e selectividade dos filtros/amplificadores 60, 62 e/ou a voltagem de referência do comparador de nível 66.

Passando agora à Figura 4, são mostrados os circuitos electrónicos do receptor num brinquedo interactivo, tal como o automóvel 34. A energia IR, tal como a que é mostrada pela linha

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-16tracejada 32a, incide sobre os meios que reagem à luz IR selectivamente incluindo o diodo sensível à luz 36, produz um sinal que é dirigido para os meios de detecção da portadora, ou um circuito pré-amplificador IR convencional do tipo normalmente encontrado em televisores com controlo remoto sem fios. Geralmente, o pré-amplificador IR 70 inclui um amplificador separador 72, um amplificador 74 sintonizado para a frequência da portadora do modulador IR 68, um rectificador de onda completa 76 e um comparador de nível 78. O pré-amplificador 70 transforma a amplitude modulada, a energia IR 32 kHz 32a que incide no diodo sensível à luz 36 num sinal digital desmodulado. Este sinal digital representa os dados de bits em série que são detectados como modulação de luminância no televisor 14, no que será entendido ser uma formação RZ de código binário. Por outras palavras, os binários 1 e 0 representando os dados são separados em tempo por períodos nulos ou inactivos, durante os quais o nível da saída digital do comparador 78 seria, por convenção, um 0 lógico.

Na concretização preferida, os dados de controlo que são codificados pela modulação de luminância, para transmissão para o televisor 14, são formatados num protocolo assíncrono ou pára/arranca. Nesta formatação bem conhecida, a qual é compatível com pastilhas receptoras/transmissoras assíncronas universais (UART) convencionais e equipamento de monitorização de linha de comunicações e de registo de dados, os dados podem ser representados por um código de bits de cinco a oito precedido por um bit de começo, opcionalmente seguido por um bit de paridade e sucedido por um bit de paragem. Embora na concretização preferida do invento o campo de dados tenha o comprimento de cinco bits e seja usado um bit de paridade para assegurar a integridade dos dados, notar-se-á que qualquer número e arranjo predeterminados de bits, dentro dos dados de controlo, pode ser usado.

Também se notará que, dentro do campo de dados representando informação de comando/endereço destinada a activar um dispositivo interactivo, a informação de comando/endereço pode ser

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-17codifiçada numa variedade de maneiras. Na concretização^^f eritf^' da, os primeiros três dos cinco bits de dados são sempre um binário 1, e os restantes dois bits são reservados para conduzirem a informação de comando pré-definida para um dispositivo interactivo duma maneira que será descrita.

A saída digital do comparador 78 que representa uma sequência de dados de controlo RZ , codificada de modo binário, é trancada, validada e descodificada pelo circuito lógico de trinco descodificador 80, o qual é sincronizado a uma frequência de dados, por exemplo, 60 Hz. Como os bits consecutivos, incluindo um bit de começo, um bit de paridade e um bit de paragem dos níveis lógicos pré-definidos, são sincronizados num controlador, ou circuito lógico de trinco descodificador 80, sendo o campo de dados de controlo validado como contendo informação de comando/endereço. Quando eles forem validados como sendo adequadamente enquadrados por um bit de começo e paragem e como sendo da paridade correcta, os cinco bits da informação de comando/endereço são deixados passar para o bus 82 que se dirige para vários pontos de controlo dentro de um dispositivo interactivo, como o automóvel 34.

Compreender-se-á que o circuito lógico de trinco/descodificador 80 pode ser implementado com qualquer número de circuitos lógicos digitais bem conhecidos. Por exemplo, pode ser usado um registador de deslocamento para acumular bits de dados de controlo sucessivos e podem ser usados quaisquer dos variados esquemas de recuperação de sincronização para definirem um sinal cujo bordo sincroniza bits sucessivos dos dados de controlo para o registador de deslocamento. Ou, por exemplo, invertendo e alongando a saída do comparador 78 para uma duração maior do que metade de um intervalo de bit, por exemplo, através da utilização de um multivibrador monoestável, podendo um UART ser usado para implementar o circuito lógico de trinco descodificador, proporcionando um relógio a uma frequência igual a 16 vezes a frequência dos dados. Notar-se-á que, pela utilização de um UART, os dados binários são automaticamente validados (como contra erros de paridade e enquadramento) e são trancados pela

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-18sua apresentação em paralelo no bus de dados 82. 0 circuito lógico de trinco/descodificador 80, bem como os circuitos do pré-amplificador IR 70, são implementados numa pastilha VSLI de série, reduzindo substancialmente por esse meio o custo e aumentando a segurança do automóvel 34.

Notar-se-á que o campo de endereço/comando dos dados de controlo pode ter qualquer comprimento, e pode ser codificado num certo número de maneiras, dependendo das necessidades do conjunto, por exemplo, do número de dispositivos interactivos que necessitam de ser endereçados e do número de comandos que cada um precisa de conter. Além disso, notar-se-á que, comparando o campo de endereços com um ou mais valores pré-definidos, que os dispositivos interactivos particulares, dentro da casa do utilizador, possuindo meios que reagem selectivamente ao endereço, podem iniciar a acção indicada pelo campo de comando quando o campo de endereços e um ou mais de tais valores são iguais. Por exemplo, ao campo endereço/comando pode ser atribuído um modo de bit de controlo que determina como os restantes bits serão interpretados por um dispositivo interactivo. No caso de um grande número de dispositivos interactivos de capacidade relativamente limitada, muitos dos bits restantes podem ser reservados para endereço e relativamente poucos para comando. No caso de um número menor de dispositivos interactivos mais capazes, muitos dos bits restantes podem ser reservados para comando e relativamente poucos para endereço. Deste modo, pode ser planeado uma disposição flexível na qual os dispositivos interactivos de número e capacidade variando são acomodados dentro de um campo de endereço/comando de qualquer extensão desejada e respondem apenas a endereços previamente atribuídos de dispositivo específico.

Um dispositivo interactivo particular é, na concretização preferida, ligado de maneira rígida para responder de um modo predeterminado aos dados de controlo recebidos por esse meio. Notar-se-á que em vez disso pode ser programado, ou controlado pela ROM (memória apenas de leitura) de modo que as respostas possam ser mudadas mais rapidamente. As acções iniciadas por um

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-19ou mais equipamentos interactivos podem incluir motor; direcção; faróis; buzina; sintetização da fala; ou outros numerosos. No caso de um dispositivo interactivo que não seja um brinquedo de acção, campos de comando sucessivos podem representar, por exemplo, o texto do Código Padrão Americano para Troca de Informação (ASCII) que pode ser exibido num dispositivo de visor de cobertura de topo (lap-top) ou dados de Interligação Digital de Instrumentos Musicais (MIDI) que podem ser usados para controlar um instrumento musical. Assim, a aplicação particular mostrada na Figura 1 em que o dispositivo interactivo é um automóvel de brinquedo 34, é meramente um dos inúmeros usos do novo aparelho de video interactivo.

Passando finalmente para a Figura 5, a concretização preferida dos circuitos electrónicos de codificação usados para produzirem um sinal video compósito de dados codificados para transmissão à distância, mostrando na forma de diagrama de blocos é indicado genericamente em 84. Os circuitos electrónicos de codificação 84 serão melhor percebidos como uma modificação do que é conhecido como um amplificador processador de video, usado normalmente no contexto de transmissão video, para assegurar que as fitas video seguem a qualidade de transmissão, formatação e outros requisitos regulamentares. Primeiro, serão descritas as porções do diagrama que se relacionam com a produção de um sinal video compósito contendo material de programa video e dados de controlo. Segundo será descrito um circuito de visionamento prévio de video, que permite que uma fita video seja vista, antes da codificação de dados, para determinar a conveniência do material de programa para modulação de luminância. Finalmente será descrito um circuito de remoção de dados, o qual permite que uma fita video com dados previamente codificados seja renovada para a sua condição de codificação prévia.

Estão indicados como 86 os blocos funcionais que, na concretização preferida do invento, implementam o esquema de codificação de dados de modulação de luminância. 0 codificador de dados 86 para gerarem um sinal programa, alimentam o material

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de programa video. Um separador cromático 90 extrai a componente de crominância do sinal compósito de cor convencional, enquanto que o separador síncrono 92 extrai dali a componente de sincronização, permitindo apenas à componente luminescência chega ao misturador video/dados 94. Apenas a outra entrada para o misturador 94 (com o interruptor REMOVE DATA= (retirar dados), aberto), são os dados de controlo para serem misturados com o material do programa video.

Meios para gerarem um sinal de dados, por exemplo, meios de computador (não mostrados), apresentam bits em série de dados de controlo para a entrada D de um flip-flop=(biestável) 96, onde o nível lógico, representando um 1 ou um 0 para ser codificado para transmissão, é sincronizado com o sinal VERTICAL SYNC= (sincronismo vertical) possuindo uma frequência igual à frequência do campo. A saída sincronizada do biestável 96 é ANDed = (passada numa porta E) em 98 com 50% da saída do ciclo de trabalho do biestável 100 cuja entrada de multivibrador é o sinal de HORIZONTAL SYNC = (sincronismo horizontal). Uma protecção de bloqueio ou o nível de circuito de protecção em branco 102 bloqueia a saída da porta E (AND) 98 para assegurar que os sinais de sincronização video normais, HORIZONTAL SYNC, VERTICAL SYNC e referência cromática, que são transmitidos durante os intervalos de bloqueio, não são perturbados pela modulação de dados. 0 circuito 102 também polariza a saída da porta E (AND) 98 para ter desvios positivos e negativos aproximadamente iguais, de modo a proporcionar luminância aumentada e diminuída proporcionalmente, quando o dado de controlo é um binário 1, e para não fornecer qualquer contribuição à saída de luminância do misturador 94, quando o dado de controlo é um binário 0.

Um circuito limitador ou separador de branco e preto 104 assegura que, após a mistura do material de programa e dados de controlo no misturador 94, os níveis máximo branco e mínimo preto não são excedidos. Um segundo misturador 106 recombina os sinais de crominância e luminância, produzindo um sinal que é bloqueado, durante o retorno horizontal, no adicionador de bloqueio 108.

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Referindo ainda o codificador de dados 86, os circuitos mostram o funcionamento que é bem conhecido dos peritos da arte incluindo: o amplificador de sincronismo 110; o ajustamento de fase de sincronismo 112; o processamento cromático 114; a fixação 116; o processamento de sincronismo 118; gerador de fixação e de bloqueio 120; o amplificador e misturador de andar final 122; o amplificador e excitador de sincronismo 124, os quais produzem um sinal chamado SYNC OUT = (saída de sincronismo); e o excitador de saída 126 o qual fornece o sinal VIDEO OUT = (saída de video). Assim o codificador de dados 86 fornece meios para modularem o sinal de programa através do sinal de dados em relação de sincronismo, produzindo, por isso, uma subportadora de dados de controlo.

Referindo ainda a Figura 5 é descrito em detalhe um visionador prévio de video, indicado como 128. A finalidade do visionador prévio 128 é proporcionar um processo de visionamento prévio do material de programa video, campo a campo, para assegurar a sua adequabilidade no esquema de modulação de luminância, codificação de dados do processo preferido, o visionamento prévio 128 permite a identificação de uma sequência de campos video consecutivos cada um dos quais contém, na janela que circunscreve a área de visão para ser codificada, a alta e baixa luminância respectivamente abaixo e acima de um nível limiar correspondente. Do mesmo modo, o visionador prévio 128 permite que uma fita video contendo a subportadora video de 7,867 kHz seja identificada ou como tendo sido já codificada nos dados ou como contendo características video as quais seriam detectadas como dados codificados quando, de facto, não o são. Por bem conhecidas técnicas de identificação de campo, os campos que são ou muito brancos ou muito pretos para serem efectivamente modulados em luminância ou campos contendo características video que apareceriam como dados, podem ser identificados pelos seus números de sequência de código de tempo e podem ser excluídos como candidatos para codificação de dados. Os peritos da arte notarão que a soma de um retardo video apropriado entre o visionador prévio 128 e o codificador 86, isto é, um retardo maior que o comprimento da palavra de dados de controlo pré-definido,

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GMH 30104 «ίφ* -22permitiria que as fitas video fossem previamente visionadas, identificadas e codificadas nos dados numa única passagem ou período de reprodução.

Referindo o visionador prévio 128, ver-se-á primeiro que o material de programa video é retardado, na concretização preferida, de uma linha horizontal através de uma linha de retardo ultra-sónica 130. O sinal resultante é depois invertido através de um inversor analógico 132 (presumindo que o interruptor TEST 2 está fechado) e misturado com uma versão não retardada do mesmo sinal de material de programa no misturador de fase ajustável 134, no que pode ser pensado como um correlacionador de linha dupla. Um filtro de 250 kHz passa baixo 136, retira os artefactos de alta frequência indesejados da linha de retardo horizontal 130. A saída do filtro 136 é fixada em 138 (enquanto o VERTICAL SYNC está activo) e amostrada, durante a travessia da porção de janela do campo a ser analisado, visto ser o único intervalo de interesse particular. Um filtro passa banda 142 de 7,867 kHz, um rectificador de onda completa 144, um integrador 146 e um comparador de voltagem de referência 148 produzem um sinal binário, DATA PRESENT, quando o campo de janela a ser analisado contém o que parece ser os dados codificados.

Compreender-se-á que o sinal WINDOW (janela) que define o perímetro de um subcampo incluso da área de visionamento na qual o material de programa video e dados de controlo se misturarão, é usado para comutar a porta 140, e através da fixação 150, para definir o período durante o qual a subportadora é integrada. Será compreendido que o sinal WINDOW) (janela) pode ser produzido por uma combinação de sincronismo horizontal, sincronismo vertical e um gerador de modelo (não mostrado), o qual pode ser definido por uma memória apenas de leitura programável (PROM) ou outro dispositivo de microcontrolo (não mostrado). Não obstante o facto de, na realização preferida, o subcampo circunscrito pelo sinal WINDOW é a área de visionamento inteira 14c. do televisor 14, notar-se-á que um subcampo apropriado — de menor área que a área de visionamento 14c. — pode ser definido, dentro do espírito do invento e os seus limites misturados, através da

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-23utilização de um gerador de campo, para evitar uma diferença perceptível entre as regiões não moduladas e moduladas da área de visionamento 14c na interface entre elas. Notar-se-á que o subcampo modulado em luminância não precise de ser rectangular, ou de qualquer forma fixa, mas pode antes ser definido de forma amorfa sob o controlo pseudo-aleatório de um gerador de modelos. De um modo importante, o processo preferido e concretização do invento evita o problema dos limites através da modulação de luminância de toda a área 14ç do televisor 14.

O sinal de material de programa video é fixado em 152, e através das portas 154, 156, é amostrado para a duração do sinal WINDOW. A saída da porta 156 é detectada em pico em 158, fixada em 160 (enquanto o VERTICAL SYNC está activo) e comparada em 162 com um máximo de luminância branca predeterminado, por consequência produzindo um sinal, TOO WHITE (muito branco), que indica quando a luminância dentro do subcampo é detectavelmente muito alta para ter modulação de luminância com dados. Em complemento, a saída da porta 156 é detectada em pico em 164, fixada em 166 (quando o VERTICAL SYNC está activo) e comparada em 168 com um mínimo de luminância preta predeterminado para produzir um sinal TOO BLACK (muito preto) que indica se a luminância dentro do subcampo é detectavelmente muito baixa para ter modulação de luminância. Será compreendido que TOO WHITE e TOO BLACK podem ser controlados por meios de computador (não mostrados) para identificarem o subcampo correspondente como sendo ou de muito alta ou de muito baixa luminância. Durante o processo de codificação dos dados, tais campos podem ser evitados, é uma sequência de campos mais conveniente, mas igualmente sincronizada pode ser codificada com dados de controlo. Numa concretização alternativa, tais campos podem-se tornar convenientes, em vez de evitados, através de meios de computador, por exemplo, pela modificação dos níveis video tais como o ganho e pedestal.

A linha de retardo 130, a qual na concretização preferida impõe aproximadamente um retardo de 6.3,556 με, o qual é o período de linha horizontal nominal do NTSC, permite ao inverso

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-24da luminância instantânea da linha horizontal anterior ser adicionado à luminância instantânea da linha presente , no misturador 134, produzindo por isso uma diferença de luminância instantânea entre as duas linhas adjacentes. Na presença de modulação de luminância a ou cerca da frequência de 7,867 kHz, o sinal representando esta diferença conterá uma componente de subportadora substancial que pode ser detectada à saída do comparador 148. Notar-se-á que o circuito de dados presente do visionador prévio de video 128 é semelhante em muitos aspectos aos circuitos electrónicos do receptor 56, mostrado na Fig. 3, no que visa detectar um nível de energia video limiar de metade da frequência da linha horizontal NTSC. Também se notará que a linha de retardo video 130 pode ser implementada em dispositivos alternativos, por exemplo, dispositivos de carga acoplada (CCD), registadores de deslocamento.

Referindo ainda a Fig. 5, nota-se que é indicado em 170 um extractor de dados. Genericamente o extractor de dados 170 pode ser pensado como um correlacionador de linha tripla. A presença da subportadora video de 7,867 kHz como entre três linhas adjacentes de exploração horizontal, o extractor de dados 170, produz uma subportadora invertida de amplitude igual, usada no misturador 94 (quando o interruptor REMOVE DATA está fechado) para suprimir a subportadora detectada. Como mostrado na Figura 5, quando o extractor de dados 170 é usado, o material de programa video é previamente processado por isso antes de dar entrada no codificador de dados 86 e o visionador prévio 128, melhorando, por isso, a adequação dos campos para modulação enquanto que tem impacto substancial invisivelmente no próprio material do programa.

O sinal VIDEO IN = (entrada de video) é dirigido a um misturador de teste 172, cuja outra entrada normalmente não tem contribuição (com o interruptor TEST 1 aberto). O misturador 172 proporciona um sinal video que é retardado por uma linha horizontal através de uma linha de retardo 174 de 63,556 /is, retardado depois, por razões que se tornarão evidentes, por um circuito de retardo compensatório 176 e dando depois entrada no

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GMH 3 0104 ι -25separador 88 do codificador de dados 86 e na linha de retardo 130 do visionador prévio 128. A saída do misturador 172 é invertida pelo inversor analógico 178, cuja saída de corrente é limitada pela resistência RI antes de dar entrada no misturador 180. A primeira entrada para o misturador 180 pode ser pensada como contribuindo menos um quarto da luminância instantânea da linha horizontal presente. A saída de corrente da linha de retardo 174 é limitada pela resistência R2, e torna-se uma segunda entrada do misturador 180. Esta segunda entrada do misturador 180 pode ser pensada como contribuindo mais um meio da luminância instantânea da linha horizontal presente. A saída da linha de retardo 174 também dá entrada numa linha de retardo 182, cuja saída de corrente é invertida em 184 e limitada pela resistência R3, formando por isso a terceira entrada para o misturador 180. Esta entrada final para o misturador 180 pode ser pensada como contribuindo menos um quarto da luminância instantânea da linha horizontal imediatamente anterior à linha horizontal anterior.

Ver-se-á que a saída do misturador 180 representa uma soma ponderada da luminância instantânea das três linhas horizontais adjacentes do sinal VIDEO IN. Na presença de uma subportadora de video a ou cerca de 7,867 kHz de preferência, a saída do misturador 180 representa o inverso da componente de modulação de luminância da linha horizontal presente. Isto é porque, como entre quaisquer três linhas horizontais adjacentes dentro de um subcampo de dados codificados, 1) uma será aumentada e duas serão diminuídas em luminância, ou 2) duas serão aumentadas e uma será diminuída em luminância. Três linhas horizontais adjacentes, por conseguinte, possibilitam definitivamente a detecção de uma subportadora no sinal VIDEO IN. Notar-se-á que a soma ponderada das três entradas do misturador 180 é igual à amplitude média da modulação de luminância entre quaisquer duas linhas adjacentes, a qual na falta de modulação de luminância é zero.

Os peritos da arte notarão que, apesar de ter sido descoberto que o correlacionador de linha dupla do visionador prévio de video 128, e o correlacionador de linha tripla do extractor r

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de dados 170, permitem respectivamente a detecção e extracção de componentes de dados codificados ou de dados espúrios do VIDEO IN, estando as concretizações alternativas dentro do espírito do invento. Por exemplo, um correlacionador de n linhas pode ser usado para aumentar a sensibilidade dos circuitos à presença de uma componente de subportadora, aumentando, por isso, a capacidade do visionador prévio de video 128 para detectar, ou do extractor de dados 170 para suprimir, dados codificados ou espúrios. Directamente, um misturador de n entradas pode produzir uma soma ponderada de entradas de video retardadas incrementadamente de modo que, com efeito, o visionador prévio 128 ou o extractor 170 toma uma visão mais larga de n linhas do VIDEO IN. Assim, a relação de rejeição de 36 db do correlacionador de linha tripla, por exemplo, pode ser aumentada colocando em cascata n linhas de retardo e definindo a suas maiores ou menores contribuições para a soma ponderada de tal maneira que a soma é zero quando não está presente qualquer subportadora de uma frequência particular.

Também será notado pelos peritos da arte que as linhas de retardo, tais como a linha de retardo 174, podem, dentro do espírito do invento, assumir valores diferentes de 63,556 με, Genericamente as linhas de retardo são especificadas para imporem um retardo nominalmente igual a metade do inverso da frequência de modulação da subportadora, como é o caso da concretização aqui preferida. Devido à aplicabilidade geral do processo de modulação subliminar do invento, do qual o aumento e diminuição alternativo proporcional da luminância de linhas horizontais adjacentes é apenas um exemplo, a frequência da subportadora pode ser mais alta ou mais baixa do que 7,867 kHz, e as linhas de retardo podem impor um retardo de video respectivamente mais baixo ou mais alto.

Referindo ainda a Fig. 5, será visto que a saída do misturador 180 é filtrada em 186, para eliminar componentes indesejados de alta frequência, incluindo a componente de subportadora de crominância NTSC nominalmente a 3,579 MHz, e é invertida em 188 para apresentação, através do interruptor REMOVE DATA, 190

-2768 346

GMH 30104 ao misturador de video 94. Compreender-se-á que, devido ao retardo de propagação inerente da saída do misturador 180 através do filtro 186, um retardo de compensação da saída da linha de retardo 174 deve ser imposto, de modo a assegurar a chegada sincronizada de entradas para o misturador video/dados

94. Se o VIDEO IN contém características de video que, para o detector, apareceriam como modulação de luminância, isto é, se o VIDEO IN contém dados espúrios ou se o VIDEO IN de facto contêm dados codificados, então a componente de modulação da linha horizontal presente será efectivamente limpa ou suprimida pela adição no misturador 94 de um sinal de amplitude igual à, mas de sinal oposto da componente de modulação. Assim, a saída de video do excitador de saída 126, através do funcionamento do extractor 170, contém apenas material de programa video, em vez da combinação de material de programa video e uma subportadora modulada de luminância ou características video detectáveis como dados espúrios.

Quando se deseja extrair dados de uma fita video com dados previamente codificados como determinado, por exemplo, através do visionamento prévio da fita video e controlando o DATA PRESENT, o utilizador apenas precisa de fechar o interruptor REMOVE DATA 190, processar a fita video codificada através do circuito codificador 84 e gravar VIDEO OUT numa fita video virgem. Desta nova maneira, o processo de codificação de dados proporcionado pelo aparelho pode ser invertido para restaurar fitas video de modo a voltarem à sua anterior condição de não codificadas. Pela inclusão no circuito codificador 84 de um visionador prévio de video 128, codificador de dados 86 e extractor de dados 170, as fitas video originais podem ser previamente visionadas com dados ou restauradas, baseadas na identificação DATA PRESENT dos seus subcampos. Notar-se-á que o codificador de dados 86 e o extractor de dados 170, alternativamente, podem ser usados simultaneamente 1) para extraírem características video não desejadas que são detectáveis como dados espúrios ou como uma subportadora modulada não desejada, e 2) para adicionarem a subportadora modulada desejada.

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É possível testar o visionador prévio de video 128 e o extractor de dados 170 através da injecção de um sinal de 7,867 kHz numa segunda entrada do misturador 172 através do interruptor TEST 1 192. Notar-se-á que se é injectada uma subportadora de 7,867 kHz no misturador 172, então o DATA PRESENT indicará a presença nesta subportadora de pseudo-dados. Do mesmo modo, será notado que se uma subportadora de 7,867 kHz é injectada no misturador 172 e se o interruptor REMOVE DATA 190 está fechado, então embora o DATA PRESENT esteja activo, contudo o VIDEO OUT não conterá a componente de subportadora, devido à diferença do efeito produzido do extractor de dados 170 e o efeito suprimido do misturador 94. Compreender-se-á que, estando o interruptor TEST 2 194 aberto, o visionador prévio de video 128 indicará ainda a presença de dados mas, porque isso dependeria mais da detecção de linha simples (como fazem os circuitos electrónicos do receptor 56) do que da correlação de linha dupla, o visionador prévio 128 exibirá uma relação de sinal/ruído mais baixa. Finalmente, o interruptor TEST 3 196 permite o teste de circuito fechado de retorno do visionador prévio de video 128 e extractor de dados 170, apresentando o material de programa de video à linha de retardo 130 (quando o interruptor 196 está na sua posição OFF ~ desligado) ou apresentando o VIDEO OUT à linha de retardo 130 (quando o interruptor 196 está na sua posição ON = ligado).

O processo preferido do presente invento pode ser agora percebido em relação ao aparelho aqui descrito. Através da modulação em luminância das linhas de exploração horizontal alternadas de subcampos video sucessivos dentro da área de visionamento de um televisor de um modo que a modulação é substancialmente invisível para o espectador de televisão, pode ser produzido um sinal video composto contendo material de programa video e dados de controlo, por exemplo, pela utilização do circuito de codificação 84. Pela detecção da componente subportadora video, como, por exemplo, através de meios de detecção incluindo o transductor 16 e o detector 56, os dados codificados podem ser reproduzidos, no ou perto do televisor mas de modo assíncrono em relação ao tempo de exploração da retícula, para

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-29utilização auxiliar, por exemplo, para controlar um equipamento interactivo.

O sinal video compósito contendo o material de programa video e os dados de controlo, pode ser produzido pela identificação, como pela rotulagem e listagem no aparelho de uma sequência de campos consecutivos que são adequados a uma codificação de dados, por exemplo, pelo uso de um visionador prévio de video 128. Opcionalmente, por exemplo, pela utilização de um extractor de dados 170, campos contendo dados codificados ou espúrios podem ser limpos da subportadora de video, tornando-a portanto conveniente para a codificação de dados, por exemplo, pela utilização do codificador de dados 86. A formatação de uma sequência de dados binários, por exemplo, pela utilização de meios de computador que têm acesso aos sinais DATA PRESENT, TOO WHITE e TOO BLACK, permite que a sequência de dados de controlo seja ajustada dentro da sequência de campo identificada. Após gerar os sinais de sincronização definindo uma janela que circunscreve um sub campo video incluso, o material de programa e dados de controlo podem ser misturados, dentro da janela e em resposta aos sinais, através da modulação de luminância do material de programa com os dados de controlo. Notar-se-á que apesar dos meios analógicos de visionamento prévio, codificação e regeneração de fitas video serem descritos aqui, no entanto o uso de meios digitais, por exemplo, para a manipulação dos pixels codificados na escala de cinzentos dentro de um separador de quadro, está dentro do espírito do invento.

A transmissão do sinal video compósito, produzido pelos passos descritos imediatamente acima, possibilita que um ou mais televisores recebam o sinal, possibilita que os meios de detecção próximos dos mesmos reproduzam os dados, e possibilita que um modulador IR e feixe IRED transmitam localmente os dados, fazendo com que os dispositivos interactivos respondam ao material de programa com dados codificados. No processo preferido do invento, a detecção é realizada acoplando local e ópticamente a modulação, por exemplo, através do transductor 16, aos circuitos electrónicos do receptor, aonde o material de programa é discri68 346

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-30minado dos dados de controlo. Modulando em amplitude uma portadora IR com os dados de controlo, os últimos podem, de forma inaudível e sem fios, ser comunicados a dispositivos interactivos dentro do alcance da transmissão.

As vantagens oferecidas pelo invento são evidentes para os peritos da arte. O processo e aparelho aqui descritos possibilitam comunicação de dados subliminar dentro da banda através dos canais de transmissão de televisão convencionais, para uso auxiliar num local de instalação para o espectador de televisão em casa. O aparelho de detecção, incluindo um transductor óptico que sem obstrução monitoriza qualquer região desejada dentro de uma área de visionamento de programa do écran do televisor, possibilita que os circuitos electrónicos do receptor/transmissor discriminem os dados de controlo do ruído video aleatório e localmente transmitam os dados de controlo a um ou mais dispositivos interactivos dentro do seu alcance de transmissão IR. Tais dispositivos interactivos podem ser programados com flexibilidade para iniciarem acções pré-definidas em resposta à linha de registo do programa de televisão. O aparelho não necessita de ligações eléctricas ao receptor de televisão ou antena e controla sem fios à distância dispositivos interactivos dentro da casa do espectador de televisão. Os dispositivos interactivos que podem ser controlados à distância pelo processo e aparelho incluem dispositivos educacionais assim como de divertimento.

Será notado pelos peritos da arte que, dentro do espírito do presente invento, podem ser concretizados meios para detectarem a modulação subliminar de um sinal de programa video numa ponta de prova manual que pode ser ela própria o dispositivo interactivo controlado remotamente pelos dados de controlo, obviando por esse meio a necessidade de comunicação local dos dados de controlo reconstruídos. Será também notado que dentro do espírito do invento, a comunicação de dados de controlo para um dispositivo interactivo pode ser conseguida por outros que não os meios IR, por exemplo, um transmissor RF localizado adjacente ao televisor pode comunicar os dados de controlo a um receptor RF dentro do dispositivo interactivo ou um dispositivo

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interactivo equipado com antena e receptor RF pode directamente detectar as transmissões RF do televisor, de acordo com a modificação à concretização preferida que aqui é proposta.

Consequentemente, apesar de ser aqui descrito um processo preferido para realizar o invento, notar-se-á que são possíveis modificações dentro do âmbito do invento.

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Claims

1 - Processo aperfeiçoado para a conjugação de um processo de produção de um sinal video compósito, contendo material de programa video e dados de controlo, com a exibição do sinal numa televisão e a descodificação de tais dados de controlo para utilização auxiliar, caracterizado por compreender:

- a modulação de, pelo menos, um campo video dentro da zona de visionamento de uma televisão de modo que a modulação é substancialmente invisível para o espectador de televisão, produzindo assim um componente de subportadora video do sinal, contendo o componente os dados; e

- a detecção do componente para a reprodução dos dados para a utilização auxiliar.

2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a detecção ser efectuada optoelectronicamente.

3 - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a detecção ser efectuada acoplando local e óptieamente a modulação aos circuitos electrónicos receptores, tendo meios para a descriminação do material de programa dos dados de controlo .

4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a detecção ser executada assincronamente em relação ao sincronismo de exploração de retícula da televisão.

5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a modulação ser das linhas de exploração horizontal alternadas dentro de cada campo.

6 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente o pré-visionamento do material de programa video, antes da modulação, para seleccionar, pelo menos, num campo adequado para a codificação de dados, em que a

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-33modulação é executada selectivamente num tal campo seleccionado.

7 - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente o processamento do material de programa video, antes da modulação, para aumentar a adequabilidade de, pelo menos, um campo para a modulação, sendo o processamento executado de modo que o aumento é substancialmente invisível para o espectador de televisão.

8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito procescessamento incluir, pelo menos a eliminação de um campo de caracteristicas video que de outro modo seria detectável, tal como o componente de subportadora vídeo.

9 - Processo para a produção de um sinal video compósito contendo material de programa video pré-gravado e dados de controlo para a exibição do sinal por uma televisão para o visionamento nela do material de programa e para a detecção dos dados de controlo por equipamento externo para utilização auxiliar, caracterizado por compreender:

- a identificação de, pelo menos, uma sequência de campos consecutivos do material de programa em que cada campo contém, pelo menos, um subcampo video incluso que é capaz de ser modulado subliminar e detectavelmente com, pelo menos, um bit dos dados binários;

- a formatação de, pelo menos, uma sequência de dados binários contendo os dados de controlo de modo que a sequência de dados pode ser ajustada dentro da sequência de campo;

- a geração de sinais de sincronização definindo uma janela que circunscreve os subcampos video; e

- a mistura do material de programa e os dados dentro da sequência de campo e dentro da janela, em resposta aos sinais pela modulação do material pelos dados de modo que a modulação é substancialmente invisível para um espectador de televisão e é

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-34detectável para utilização auxiliar.

10 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a mistura ser executada pela modulação de luminância do material pelos dados de modo que o nível de luminância total dentro da janela é preservado.

11 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a mistura ser executada pela modulação em crominância do material pelos dados de modo que o nível de crominância total dentro da janela é preservado.

12 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a mistura ser executada pela modulação do material pelos dados de modo que a relação espacial entre os elementos de imagem dentro da janela é preservado.

13 - Processo de acordo com a reivindicação 9, 10 ou 11, caracterizado por a mistura ser executada pela modulação do material pelos dados de modo que a relação espacial entre os elementos de imagem dentro da janela é preservado.

14 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a mistura ser executada pela modulação em luminância das linhas de exploração horizontal alternadas dentro da janela pelo que, como entre quaisquer duas linhas de exploração adjacentes, o nível de luminância de uma primeira é levantado de uma percentagem predeterminada e o nível de luminância de uma segunda é baixada de, substancialmente, a mesma percentagem, a modulação é detectável como uma indicação da presença e sentido dos dados de controlo.

15 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a mistura ser executada pela modulação em crominância das linhas de exploração horizontal alternadas dentro da janela pelo que, como entre quaisquer duas linhas de exploração adjacentes, o nível de crominância de uma primeira é levantado de uma percentagem predeterminada e o nível de crominância de uma segunda

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-35é baixada de, substancialmente, a mesma percentagem, a modulação é detectável como uma indicação da presença e sentido dos dados de controlo.