TWI459823B - 用於終端單元之遙控的方法和裝置 - Google Patents

用於終端單元之遙控的方法和裝置 Download PDF

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Description

用於終端單元之遙控的方法和裝置
依據申請專利範圍第1項之前文，本發明係有關於一種用於終端單元之遙控的方法。此類方法普遍均有所悉。依據申請專利範圍第4項之前文，本發明同時亦係有關於一種用於終端單元之遙控的裝置。此類裝置普遍均有所悉。
藉由按壓遙控器上的按鍵以控制消費型電子裝置之終端單元係眾所皆知的，舉例而言，該等終端單元包括電視機、立體音響設備、DVD播放機、電玩遊戲機(game console)以及多媒體PC。按鍵之一次敲擊直接觸發一短紅外線或近射頻信號之傳輸，其從而由終端單元接收並用於控制功能。此外其亦習知以動作感應控制器(motion sensitive controller)控制電玩遊戲機上的視訊遊戲。此類電玩遊戲機的實例包括Nintendo的"Wii"以及Sony的"Playstation"。此等控制器具有微機電(micro-electro-mechanical)動作感測器，且以無線的方式將測得的動作資料傳送至主機，並於主機中加以評估並轉換成遊戲及應用程式的控制指令。
就個人電腦(PC)而言，遙控形式或簡報輔助(presentation aid)之動作感應周邊單元亦為人所知悉。此類裝置之實例包括Gyration公司的"Media Center Remote"，以及ThinkOptics公司的"WavIt"。此等周邊單元允許藉由移動遙控器控制滑鼠指標。此外，若其支援諸如藍芽(Bluetooth)的開放式通信記錄，則有可能選替性地將一些上述電玩遊戲機之控制器使用於PC。此外其亦已知不使用任何額外的專用裝置而僅藉由移動單手或雙手控制PC及電玩遊戲機。針對此種藉由手勢之控制，手的形狀及移動係由攝影機評估。此類實例係Toshiba公司的一款電視機、用於Sony "Playstation"的"EyeToy"攝影機。在"Projekt Natal"的進程中，Microsoft公司更發展出家用電玩遊戲機"Xbox 360"之一升級版，其允許基於對整個人體的動作序列(motion sequence)之評估以進行控制。
相對於此，本發明之目的在於提出一種藉由遙控器以控制終端單元的方法，其中該遙控器之移動係由該遙控器本身自行偵測及評估。該遙控器因此係能夠自主地且獨立地將一待控制單元之動作序列解譯成手勢並將其轉換成用於控制該終端單元的簡化指令。
依據本發明，此目的係藉由申請專利範圍第1項之特徵達成。
依據本發明之方法之有利實施例及進一步擴展可以由方法之附屬請求項獲得。
本發明之另一目的係一種依據申請專利範圍第4項之特徵之裝置。
依據本發明之裝置之有利實施例及進一步擴展可以由裝置之附屬請求項獲得。
相對於先前技術，在依據本發明的方法之中，被傳送至終端單元者並非動作資訊本身，而是只有自其導出之指令。移動之解譯因此不再是，或者說不專是，在終端單元之中進行，而是在遙控器本身之中。因此，本發明係針對一種在遙控器本身中之動作偵測之功能封裝。據此，其可以在不修改且不擴充終端單元和遙控器間之通信的情況下達到額外的基於手勢之控制功能。
遙控器中之動作偵測之功能封裝具有的優點之一在於動作資料本身不再必須被自遙控器傳送至終端單元，而僅需傳送簡化之控制指令。從而可以獲得資料傳輸所需頻寬之一巨幅縮減。此外，依據本發明之方法允許以一低資料速率運用具能量效率的非雙向傳輸。此又使得其可以不使用一複雜的射頻連接，而是採用傳統之紅外線傳輸，此係在幾乎所有的娛樂性電子裝置之中均能找到應用的業界標準。此外其可以假定手勢偵測整體而言更為穩健，因為動作資料無需在被偵測之前即被傳送。
其因此有可能藉助手勢操控所有可以輔以或專以傳統紅外線遙控器控制之終端單元。並且，無論以何種形式，未來的終端單元亦可以以此方式配備新穎之功能。另一方面，其亦可以藉由使用不自覺執行的動作序列使得遙控器本身之工作模式能夠受益於依據本發明的方法，例如將手持發送器自一省電功能喚醒，此從而可以觸發終端單元之控制。此外，依據本發明的方法適用於實施互動式學習功能，在其中遙控器使得使用者能夠將基本的頻繁執行動作序列自動地與重要的控制功能連結。
針對圖1.1至1.4中的例圖之理解，首先將所用的概念定義如下：
遙控器
遙控器(RC)係一電子式、電池供電之手持式裝置，可以藉其在短到中距離範圍內以無線的方式操控單元或機器。無線資料傳輸係藉由紅外線輻射或射頻電波達成。
參考位置(圖1.1及圖2)
只要使用者的手係處於靜止狀態，參考位置(0)表示遙控器於起始時間(T0)時在房間中的三維定位。一非使用中的放下遙控器的位置被視為非運作位置(NON-OPERATIVE)。參考位置代表一待執行GESTURE(手勢)之區域性及時序起始值。所有的移動均相對於參考位置進行評估。依據本發明的方法在房間中並不需要一個與遙控器無關之絕對參考點，因為參考位置在一偵測運作開始時均隨著一門檻值或一使用者輸入重新決定。
參考位置(圖1.2及圖2)
為了對慢速及快速移動以及遙控器處於非運作狀態之靜止情況加以區分，其引入門檻值。門檻值(S)定義在一段有限的時間(TWAIT 、TTIMEOUT )之中一個與遙控器移動相關之技術性數量之一特定、絕對輸出值。被判定為低於一非運作門檻值(S0)的移動均被忽略，不進行手勢偵測(OFF)。使用者不自覺做出之遙控器輕微偏斜或者當未預定進行任何控制動作時之靜止均因而被忽略。輸出值超過非運作門檻值(S0)之移動被用以進行手勢偵測(ON)。該非運作門檻值可以進一步被使用以實施一省電模式(STANDBY)，一旦遙控器處於NON-OPERATIVE狀態，即改變成該模式。此外，其藉由具有不同數值之加速度等級決定更多運作模式。或者，使用者本身亦可以藉由按鍵之按壓以啟動或停用手勢偵測。
移動
移動係表示使用者藉由手中的遙控器下意識地或不自覺地做出之一實際、單一操控運作。此處，手部、手臂及身體的組合動作序列被視為由遙控器之空間動作路徑所界定出之單一流程。遙控器於此代表一定位於三維空間中之物體，其相對位置由使用者隨著參考位置以六種基本移動型態加以改變。動作序列之特定動態變化，表示移動型態的每一加速度或一變化，在過程中被解譯成GESTURE。
旋轉(圖1.4及圖2)
遙控器相對於參考位置(0)以一或數個空間座標軸(X、Y、Z)為中心的每一個轉動稱為旋轉。此處，其被區分為以Z軸為中心在水平平面上的旋轉(樞轉)、以X軸為中心在垂直平面上的旋轉(偏轉)、以及以Y軸或遙控器之縱軸為中心之旋轉(滾轉)。
平移(圖1.3及圖2)
遙控器相對於參考位置朝一特定方向的每一線性偏移稱為平移。此處，其被區分為在Z軸上的垂直平移(提升/降低)、在Y軸上遠離身體或朝向身體的縱向平移(推/拉)、以及在X軸上向左或向右的水平平移(滑移)。
手勢
一完整的動作序列或特定的一連串移動被解譯為GESTURE。其針對此評估該動作序列中加速度的變化。由此導出的特徵動態被分配至一特定GESTURE。在依據本發明之方法的涵義上，其區分為簡單及複雜之手勢。一簡單的GESTURE描述僅有一方向變化之動態。複雜的手勢則由一些簡單的手勢構成。一GESTURE之動態可以被預先編定而設入遙控器之中或者是在首次投入使用期間或基於請求藉由LEARNING MODE(學習模式)由使用者本身自行編定而設入手持裝置。在預先編定之GESTURES的情形之中，使用者必須依照製造商提供之特定的、預定動作序列進行。針對此，製造商必須在終端單元或文件之中納入一對應的操作指南，以下將稱其為LIST OF GESTURES(手勢列表)。在LEARNING MODE的情形中，使用者可以將一全然虛構且自然而然做出的GESTURE指派給他或她的終端單元之控制功能。LIST OF GESTURES與LEARNING MODE之結合可以，舉例而言，在終端單元及/或遙控器的初始設置期間透過互動式操控者指引達成。
以下將參照圖2例示依據本發明之方法的功能程序。針對將一控制指令自遙控器傳送至終端單元　-　開始於一判斷菱形區塊100之中的超過非運作門檻值S0之判定　-　其執行以下處理步驟：
-　啟動110
-　動作偵測120
-　手勢偵測130
-　控制指令之配置140
-　控制碼之發送150
-　停用160
啟動(ON)110
為了防止將控制指令(COMMAND)意外地發送至終端單元，在判斷菱形區塊80及100之中，遙控器忽略使用者或周遭區域在非運作狀態(OFF)下施加於手持裝置上之低於非運作門檻值(S0)的細微移動。判斷菱形區塊80(在TTIMEOUT 時間內均<S0)據而將遙控器重置成休眠(STANDBY)狀態70。判斷菱形區塊100(在TWAIT 時間內均<S0)將遙控器設成等待狀態(IDLE)。以替代或附加之形式，製造商可以提供藉由一按鍵按壓("旋轉感測儀按鍵"、"感測器按鍵")或諸如接近程度開關或觸控感測器等適配感測器以進行手動操作之啟動。若在判斷菱形區塊100之中判定遙控器之移動超過非運作門檻值S0，則休眠(STANDBY)70及等待(IDLE)90狀態被啟動(ON)110中斷。啟動之後，遙控器即就緒以接收使用者之動作。
動作偵測120
哪些GESTURES被指配給哪些控制指令可以由製造商預先定義於遙控器之中或者由使用者/販售商個別指派。學習而得以及預先定義之手勢均被以具有特定動態之複雜或簡單動作序列之形式儲存於遙控器之中。一實際動作序列之動態被理解為整合於遙控器中之一動作感測器(GYRO)之取樣數值的時序性、連續數列。流程之中是否亦針對旋轉以及平移加以評估、GYRO考慮多少座標軸、以及取樣的時間解析度的精細度如何選擇均由製造商決定。基本上，每一明確的動作偵測均使其具有更加可靠的手勢偵測，但同時亦增加遙控器所需的運算能力和記憶體需求。
手勢偵測130
由在動作偵測120中記錄的一、二、或多維度之動態動作路徑，諸如特定線性或徑向加速度之序列(STEPS)，例如ROLLING(滾轉)、TILTING(偏轉)、LIFTING(提升)等特徵特性，在偵測之後或在偵測期間在手勢偵測130中被抽取出來。此種減量之特徵特性抽取代表遙控器的基本智能。此處，其需要將GYRO的連續資料流轉換成一些可區分之性質，以有效率地設計對於特定GESTURE之後續配置。與自動字元辨識類似，此等特徵特性在一些特性匹配時藉由一參照表(LOOKUPTABLE)被加以分類並配置於在130中進行儲存之一LIST OF GESTURES中之一特定GESTURE。做為該以特徵為基礎之偵測的一個替代，其亦可以想像一比較式、評估型演算法，藉助於一神經網路(neural network)對尚未判定之序列加以區分。
控制指令之配置140
藉由一以對應方式偵測出之GESTURE，其觸發一使用者或製造商預先決定的控制指令(COMMAND)，諸如"PLAY(播放)"，其被指派至一終端單元之單元代碼(CODE)，諸如"00101100"。各種不同的CODE對特定控制指令之配置在140被儲存於一代碼表(CODETABLE)之中。該等CODE可以完全相同於配置給遙控器之指令鍵(KEYS)者或是使用於可用按鍵功能之外的功能範疇之一擴充者。
發送一單元代碼150
對應至所選擇的傳輸方法，控制指令的CODE被編碼成電氣信號序列，其在之後被經由纜線、紅外線或高頻無線電傳送至終端單元。就傳輸而言，諸如RC-5、RC-6、藍芽、X10等習知技術，或製造商所擁有的記錄檔案，均可能使用。
停用160
在一GESTURE的成功偵測而對應的控制代碼在150完整發送之後，遙控器處於其等待狀態(IDLE)90以偵測其它GESTURES或接收使用者的按鍵指令。透過停用(OFF)160，手勢偵測130可以在IDLE狀態90中被執行。若使用者再次開始執行另一個GESTURE，非運作門檻值S0被超過，此由判斷菱形區塊100加以偵測。手勢偵測由此被再次啟動，而流程步驟110、120、130、140、150之循環又從頭開始。一GESTURE之動作路徑終結的時間係由製造商("預先編定的")或者是由使用者("學習模式")在初始設置期間或是基於手持裝置上的請求而決定。在120之中偵測之一特定GESTURE之動態之特徵特性因此各自均適用於一特定之時間長度(TDETECT )。當判斷菱形區塊80判定其已落入非運作門檻值S0以下一段延長的時間長度(TTIMEOUT )之時，遙控器可以被設定成省電模式休眠(STANDBY)70。參照圖2例示之依據本發明的方法可以被擴充至一萬用型或一互動式遙控器。
萬用型遙控器
依據本發明的方法特別是適用於增進使用便利性以及擴充一萬用型遙控器之功能範疇，該種萬用型遙控器在市面上係提供以做為製造商隨著終端單元一起供應的現有遙控器之一置換或替代。此萬用型遙控器通常亦提供一整合之不同操作層級間的切換功能，其可以從而被配置給數個不同的終端單元。依據本發明之以手勢為基礎之控制可以針對此被用以做為一額外擴充或者一模式或層級之變換。以此方式，其可以僅使用單一手持裝置在數個終端單元上使用手勢偵測。在此種背景下，其特點之一在於僅以單一GESTURE針對多個終端單元的準同步控制。在偵測到一特定的GESTURE之後，可以因此觸發並傳送一配置之控制序列(MACRO)，舉例而言，其一次關閉(AUTO-OFF)房間中的所有終端單元(TV、立體音響、DVD)。其因此可以構想出，例如，藉由直接將遙控器"顛倒"置放一段延長的時間長度，即觸發上述之功能。此例中之GESTURE包含一個以Y軸為中心之超過90度之ROTATION(滾轉)，而後進入一非運作狀態(NON-OPERATIVE)。反之亦然，若使用者在一延長的非運作階段之後再次拿起遙控器，則終端單元可以自動開機。能夠控制的終端單元數目以及一遙控器可以傳送的控制指令數量取決於其記憶體的大小以及其運算能力。
互動式遙控器
遙控器可以進一步包含一互動學習功能，使得使用者本身可以將基本的頻繁執行動作序列自動地連結至重要的控制功能。對此其提議使用遙控器上的一個特定按鍵(LEARN)，其可以觸發一光學信號(BLINK)。遙控器藉由按鍵之閃爍(BLINK)或一顯示(LEARN)指示使用者，表示GYRO察覺到一動作序列已然被該遙控器執行多次。藉由按下LEARN鍵，使用者通知遙控器其現在想要將一特定之控制功能(KEY)或一對應代碼(CODE)分別連結至剛才執行的GESTURE。遙控器以另一次閃爍(BLINK)通知從現在起，對應的GESTURE永遠自動發送預定之代碼(CODE)。以此方式，使用者可以自行以互動方式將例如上述之MACRO功能AUTO OFF以簡單的方式調教至萬用型遙控器。
以下舉出藉由移動一依據本發明之方法運作之遙控器對一電視機及一DVD播放器進行控制的一些實際範例。
一電視機之控制
一DVD播放器之控制
進一步的實施細節將不予細述，因為該領域之熟習者經由上述說明之教示應能夠將本發明付諸實行。本發明之方法的至少一部分可以被有效益地藉由電腦之一程式實施而成，該電腦包含當此程式運行於該電腦上之時用於實施該方法之一或多個步驟的程式編碼裝置。因此，其應理解所請求的保護範疇應擴充於此一電腦程式以及更擴充至其中具有記錄訊息之一電腦可讀取裝置，該電腦可讀取裝置包含當此程式運行於一電腦上之時用於實施該方法之一或多個步驟的程式編碼裝置。
在參閱本說明書以及揭示較佳實施例的所附圖式之後，本發明的許多變更、修改、變異及其他使用和應用對於熟習相關技術者將顯而易見。所有未偏離本發明之精神和範疇的此等變更、修改、變異及其他使用和應用均應視為被本發明所涵蓋。
70-160‧‧‧流程圖之程序步驟
本發明之詳細說明係參照圖式且經由示範性而非限定之實例進行。圖式之中：圖1.1至1.4顯示一遙控器在非運作狀態、在一參考位置、以及當超過一非運作門檻值時的啟動期間，在X、Y、Z方向之平移動作以及以X、Y、Z軸為中心的旋轉動作之例圖，而圖2顯示一包含依據本發明之方法之個別步驟之流程圖。
70-160．．．流程圖之程序步驟

Claims (9)

  1. 一種藉由遙控器控制終端單元或電腦的方法，其中該遙控器之移動被偵測並被轉換成控制指令，其中所偵測之動作序列被該遙控器自主性地解譯成手勢並轉換成用以控制該終端單元或該電腦之簡化指令，效果在於被傳送至該終端單元或該電腦並非動作資訊本身，而是自該遙控器所導出的指令，其特徵在於其絕對輸出值係低於一非運作門檻值(S0)之移動被忽略且不進行手勢偵測(OFF)，然而其絕對輸出值超過該非運作門檻值(S0)之移動被用於手勢偵測(ON)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步提供一學習模式用於學習手勢並以一手勢列表(LIST OF GESTURES)之形式儲存其為該遙控器中之具有特定動態之複雜或簡單動作序列，其中該動作序列之加速度變化被評估並自該等加速度變化導出特徵特性或可評估之區分。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該等導出特徵特性或可評估之區分係參照一儲存之參照表(LOOKUPTABLE)被分類，其中用以控制一或多個終端單元之一代碼表(CODETABLE)之一控制指令從而分別被配置至該手勢列表中的每一手勢(GESTURE)。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該控制指令係藉由使用者，藉由使用該遙控器上的一個學習按鍵(LEARN)所配置，其藉由閃爍(BLINK)觸發一光學信號(BLINK)指示該使用者感測器偵測到一動作序列已然被該遙控器執行多 次，且其中該使用者藉由進一步按壓該學習按鍵(LEARN)信號至該遙控器以連結一特定控制功能(KEY、CODE)與該剛被執行之經偵測動作序列。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其包含下列之處理步驟：- 啟動(110)；- 動作偵測(120)；- 手勢偵測(130)；- 控制指令之配置(140)；- 控制碼之發送(150)；- 停用(160)。
  6. 一種用於終端單元或電腦之遙控的裝置，包含：- 偵測裝置，用於偵測該用於遙控之裝置的動作序列，且用於將該動作序列解譯成手勢；- 轉換裝置，用於將該手勢轉換成用以控制該終端單元或電腦的指令；- 發送裝置，用於將該指令發送至該終端單元或電腦；其特徵在於該用於遙控之裝置係調製以執行申請專利範圍第1至5項中任一項之控制終端單元或電腦的方法。
  7. 如申請專利範圍第6項之用於終端單元或電腦之遙控的裝置，其更包含：- 儲存裝置，用於以一手勢列表(LIST OF GESTURES)之形式將手勢(在一學習模式中所習得的或者預先定義的 手勢)儲存為具有特定動態之複雜或簡單動作序列；- 處理裝置，用於處理該動作序列之加速度變異並導出特徵特性或可評估之區分；- 分類裝置，用於參照一儲存之參照表(LOOKUPTABLE)對該導出之特徵特性或可評估之區分進行分類，其中用以控制一或多個該終端單元或電腦之一代碼表(CODETABLE)之一控制指令從而被配置至該手勢列表中的每一手勢。
  8. 一種電腦程式被調製以在該程式運行於一電腦上之時執行申請專利範圍第1至5項中任一項所述之方法的電腦程式。
  9. 一種電腦可讀取媒體，具有一程式記錄其上，該電腦可讀取媒體包含一電腦程式，被調製以在該程式運行於一電腦上之時執行申請專利範圍第1至5項中任一項所述之方法。
TW100108447A 2010-03-15 2011-03-14 用於終端單元之遙控的方法和裝置 TWI459823B (zh)

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