DE69637146T2

DE69637146T2 - Rechner-interaktorsystem und verfahren zu seiner bereitstellung

Info

Publication number: DE69637146T2
Application number: DE69637146T
Authority: DE
Inventors: Jonathan R. San Francisco COHEN; Debby San Francisco HINDUS; Bonnie M. Palo Alto JOHNSON; Andrew J. Palo Alto SINGER; Lisa J. Cambridge STIFELMAN; William L. Menlo Park VERPLANK; Scott C. Cupertino WALLTERS; M. Margaret Los Altos Hills WITHGOTT
Original assignee: Interval Research Corp; Palo Alto Research Center Inc
Current assignee: Interval Research Corp; Palo Alto Research Center Inc
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: KR100404918B1; US8154511B2; WO1997006479A2; US6262711B1; EP0842490B1; DE69637146D1; JP2001517331A; EP0842490A2; US7545359B1; US20090174654A1; KR19990036150A; WO1997006479A3; AU6646096A

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Mensch/Computer-Schnittstellen und insbesondere auf ein Rechner-Interaktorsystem und ein Verfahren zur Steuerung eines Rechnersystems. Ein derartiges System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der US-A-5,013,047 als Schachbrett gezeigt.
Stand der Technik
Es ist zunehmend alltäglich geworden, Systeme zu computerisieren, vom trivialen (z. B. computergesteuerter Toaster oder computergesteuerte Kaffeekanne) bis zum außerordentlich komplexen System (z. B. komplizierte Fernmeldetechnik- und digitale Netzwerksysteme). Der Vorteil der Computerisierung ist, dass solche Systeme flexibler und leistungsfähiger sind. Jedoch ist der Preis, der für diese Leistung und Flexibilität zu zahlen ist, typischerweise eine Steigerung der Problematik der Mensch/Maschine-Schnittstelle.
Der Hauptgrund für dieses Problem ist, dass Computer auf Grundlagen arbeiten, die auf den abstrakten Konzepten von Mathematik und Logik basieren, während Menschen dazu neigen, auf eine räumlichere Art und Weise zu denken. Die Menschen leben in der realen Welt und fühlen sich daher mit körperlichen, dreidimensionalen Gegenständen wohler als mit den Abstraktionen der Computerwelt. Da die Menschen nicht wie Computer denken, werden Metaphern übernommen, um den Menschen zu gestatten, effektiv mit Computern zu kommunizieren. Im Allgemeinen gestatten bessere Metaphern eine effizientere und mediumunabhängigere Kommunikation zwischen den Menschen und Computern.
Es gibt natürlich eine Reihe von Mensch/Computer-Schnittstellen, die Benutzern den Dialog mit Computern mit einem unterschiedlichen Grad von Bequemlichkeit und Leichtigkeit erlauben. Zum Beispiel erlauben Tastaturen, Computermäuse, Joysticks etc. Benutzern die körperliche Handhabung eines dreidimensionalen Gegenstands zur Erzeugung einer Eingabe in ein Computersystem. Jedoch sind diese Mensch/Computer-Schnittstellen ziemlich künstlicher Natur und neigen dazu, einen erheblichen Übungsaufwand zu erfordern, um effizient verwendet zu werden.
Ein Fortschritt bei der Verbesserung der Mensch/Computer-Schnittstelle ist mit der graphischen Benutzerschnittstelle (GUI) gemacht worden. Bei einer GUI-Schnittstelle werden auf einem Computerbildschirm Bildsymbole dargestellt, die für körperliche Gegenstände stehen. Zum Beispiel kann eine Dokument-Datei wie eine Seite eines Dokuments aussehen, eine Inhaltsverzeichnis-Datei könnte wie ein Aktenordner aussehen, und ein Bildsymbol eines Papierkorbs kann zum Beseitigen von Dokumenten und Dateien verwendet werden. Mit anderen Worten, GUI-Schnittstellen verwenden "Metaphern", wobei ein graphisches Bildsymbol einen körperlichen Gegenstand darstellt, der Benutzern vertraut ist. Dies macht GUI-Schnittstellen für die meisten Benutzer leichter zu verwenden. Die Pionierarbeit für GUI-Schnittstellen wurde an Firmenstandorten wie Xerox PARC, Palo Alto, Kalifornien und Apple Computer, Inc., Cupertino, Kalifornien geleistet. Die GUI wird auch oft allgemein mit Systemen verwendet, die auf UNIX^TM basieren, und ist dabei, mit dem von Microsoft Corporation, Redmond, Washington bereitgestellten Betriebssystem Windows^TM schnell zu einem Standard in der PC-DOS-Welt zu werden.
Obwohl GUIs ein bedeutender Fortschritt bei Mensch/Computer-Schnittstellen sind, stellen sie einen Benutzer aufgrund ihrer immer noch beschränkten Metapher nichtsdestoweniger vor einen Lernprozess. Mit anderen Worten, ein Bildsymbol kann einen körperlichen Gegenstand nur darstellen: es ist nicht selbst ein körperlicher Gegenstand. Eine Reihe von Forschern und Firmen hat dieses Problem erkannt und alternative Mensch/Computer-Schnittstellen vorgeschlagen, die mit Metaphern der realen Welt operieren. Einige dieser Konzepte sind in der Sonderausgabe von Communications of the ACM vom Juli 1993 in einem Artikel mit dem Titel "Computer Augmented Environments, Back to the Real World" beschrieben. Solche computer-erweiterten Umgebungen schließen Eintauchumgebungen ein, wo Räume mit Sensoren angefüllt sind, um die Einstellungen des Raums zu steuern, wie an der New Yorker Universität (NYU) in New York, New York erforscht. Ein anderes Beispiel sind die elektronischen Whiteboards von Wacom und anderen, wo ganz normal aussehende Radiergummis und Markierstifte verwendet werden, um eine elektronische "Tinte" zu erzeugen. Wellner beschreibt einen "digitalen Schreibtisch", bei dem Videokameras, Papier und ein Arbeitsplatzrechner verwendet werden, um sich zwischen dem Papier und den elektronischen Welten zu bewegen. Fitzmarice hat eine "Chamäleon"-Einheit, die es einem Benutzer erlaubt, zu einem Bücherregal hinzugehen und eine berührungsempfindliche LCD-Leiste zu drücken, um mehr über ein ausgewähltes Buch zu hören. Schließlich besitzt MIT Media Lab ein als Leggo/Logo bekanntes Produkt, das Kinder durch Zusammenklipsen von Kunststoffbausteinen programmieren lässt, wobei jeder der Bausteine einen eingebetteten Mikroprozessor einschließt.
Bishop, der ein Miterfinder der hierin beschriebenen und beanspruchten Erfindung ist, hat eine "Murmelantwortmaschine" entwickelt, die eine Sprachpostnachricht in einer Murmel zu speichern scheint, die in einen Becher fällt. Die Murmel löst tatsächlich einen Zeiger auf einem Kleinrechner aus, der die Nachricht speichert. Zum Abspielen der Nachricht wird die Murmel erneut in die Maschine eingeworfen. Diese Murmelantwortmaschine ist mindestens seit Juni 1993 öffentlich bekannt.
Weiterhin offenbart die DE 38 13 779 eine Brettspielelementidentifikation unter Verwendung eines induktiv mit einem eingebauten Identifikationsschwingkreis zusammenwirkenden Messfühlers. Die elektronische Spielmaschine liegt in Form eines Schachbretts vor, wo Spielelemente durch Messfühler lokalisiert und identifiziert werden, die in Form von Spulen, Widerständen und eines Gleichrichters unter dem Brett vorhanden sind. Jedes der Symbole weist ein eingebautes Codierelement in Form eines Schwingkreises auf, der ein spezifisches Identifizierungsmerkmal bereitstellt, das aufgrund der induktiven Kopplung über das Brett hinweg generiert wird.
Trotz der gemachten Fortschritte bei dem Versuch, Mensch/Computer-Schnittstellen zu verbessern, sind auf diesem Gebiet immer noch Fortschritte zu machen. Am Ende sollte die Schnittstelle selbst aus dem bewussten Gedanken der Benutzer verschwinden, so dass sie ihre Ziele ohne einen Gedanken an die Mechanismen der Schnittstelle oder den zugrundeliegenden Betrieb des computergesteuerten Systems intuitiv erreichen können.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung verbessert die Mensch/Computer-Schnittstelle durch Verwendung von "Interaktoren". Eine Schnittstelle koppelt ein Erfassungsfeld an ein Controller-Computersystem, das wiederum an andere Systeme angeschlossen sein kann. Wenn ein Interaktor in das Erfassungsfeld eingebracht, in dem Erfassungsfeld herumbewegt oder aus dem Erfassungsfeld entfernt wird, wird ein Ereignis erfasst, das, wenn es dem Computersystem mitgeteilt wird, zum Erzeugen eines Steuersignals entweder für das Controller-Computersystem oder an ein an das Controller-Computersystem angeschlossenes System verwendet werden kann. Das Erfassungsfeld ist geeignet bemessen und gestaltet, so dass mehrere Benutzer gleichzeitig auf das Gebiet zugreifen können und mehrere Interaktoren gleichzeitig mit dem Gebiet in Eingriff gebracht werden können.
Mit "Interaktor" ist gemeint, dass ein körperlicher Gegenstand der realen Welt verwendet wird, der Informationen sowohl an das Controller-Computersystem als auch an Benutzer übermitteln kann. Ein Interaktor kann Identitäts-(ID-)Informationen über einen eingebetteten Computerchip, einen Strichcode etc. an den Computer liefern. Ein Gegenstand kann auch durch Einbetten übergeordneter Logik, wie z. B. ein Programmlogikbereich, Mikroprozessor oder sogar ein ausgewachsener Mikrocomputer, zu einem Interaktor gemacht werden. Ein Interaktor ist Teil eines Systems, worin zumindest einem Gegenstand Informationen vom Benutzer zugewiesen werden.
Ein Interaktorsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert und schließt einen Erfassungsraum und eine Reihe von Interaktoren ein, die innerhalb des Erfassungsraums manuell betätigt werden können. Die Interaktoren besitzen vorzugsweise eine einzigartige ID. Eine auf die Interaktoren in dem Erfassungsraum ansprechende Schnittstelle stellt Signale bereit, um die Interaktoren betreffende Informationen (z. B. ID, Position, AUSTRITT/EINTRITT und "zeitliche" Informationen) an das Computersystem zu übermitteln. Auf AUSTRITT/EINTRITT wird oft als OBEN/UNTEN Bezug genommen werden, wenn es sich um ein zweidimensionales Erfassungsfeld handelt, da ein Interaktor durch Absetzen auf dem Gebiet eingebracht und durch Hochheben aus dem Gebiet herausgenommen wird. Im Wesentlichen verarbeitet das Computersystem die Informationen in einem semantischen Kontext, um eine vom Benutzer gewünschte Aufgabe zu erfüllen. Mit "semantisch" ist gemeint, dass die Bedeutung eines Interaktors von dem Zusammenhang abhängig ist, in dem er gerade verwendet wird, sowohl auf explizite als auch implizite Zuordnungen von Funktion und Inhalt bezogen.
Wie ausgehend von der obigen Erörterung gewürdigt werden wird, schließt das Verfahren zur Steuerung eines Rechnersystems die Schritte ein, wie sie in Anspruch 6 definiert sind.
Es gibt eine Reihe von spezifischen Anwendungen für die Interaktortechnologie der vorliegenden Erfindung.
Durch die Verwendung von Interaktoren wird die Mensch/Computer-Schnittstelle erheblich verbessert. Es erfordert wenig oder gar keine Übung, das System zu benutzen, weil die Interaktoren und ihre räumlichen Beziehungen für den Benutzer intuitiv sind. Ebenso ist es eine körperlich ganz intuitive Handbewegung für einen Benutzer, einen etikettierten oder ansonsten sinnträchtigen Interaktor auf einem Erfassungsfeld zu platzieren. Die vorliegende Erfindung stellt daher eine intuitivere und reichere Metapher für den Dialog zwischen Menschen und computergesteuerten Systemen bereit. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein System bereit, mit dem mehrere Benutzer unter Verwendung der Metapher gleichzeitig mit einem computergesteuerten System kommunizieren.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibungen und Studieren der verschiedenen Figuren der Zeichnungen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine bildhafte Darstellung eines Interaktorsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine bildhafte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Seitenansicht eines zweidimensionalen Erfassungsfeldes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Draufsicht entlang der Linie 4-4 von 3;
5 ist eine Perspektivansicht eines Interaktors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
5a ist eine schematische Darstellung der internen Schaltung des Interaktors gemäß 5;
6 ist ein schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung des in 3 und 4 dargestellten Erfassungsfeldes;
7 ist ein Flussdiagramm eines auf dem Mikroprozessor gemäß 6 laufenden computerimplementierten Prozesses;
8a ist ein durch den Prozess gemäß 7 erzeugtes Datenwort; und
8b ist eine Tabelle zur Darstellung der dem Statusbit des Datenwortes gemäß 8a zugehörigen Bedeutungen.
Beste Arten zur Ausführung der Erfindung
In 1 schließt ein Interaktorsystem 10 einen Erfassungsraum 12, einen Controller-Computer 14 und ein optionales System 16 ein. Eine Reihe von Interaktoren 18 (die nachstehend noch umfassender erörtert werden) kann mit dem Erfassungsraum 12 in Eingriff gebracht, darin herumbewegt und daraus entfernt werden. Diese Interaktoren 18 in Verbindung mit dem Erfassungsraum 12 helfen, eine Mensch/Computer-Schnittstelle zu definieren, die intuitiv, flexibel, bedeutungsreich und zur Benutzung durch mehrere simultane Benutzer gut geeignet ist.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Erfassungsraum" oder dergleichen auf jeden n-dimensionalen Raum in der körperlichen Welt. Auf den Erfassungsraum wird alternativ als "Erfassungsfeld", "Ereignisfeld" und dergleichen Bezug genommen. Daher sollten solche Begriffe wie "Raum", "Feld", "Domäne", "Volumen", wie hierin verwendet, als synonym angesehen werden. Jedoch wird "Feld" häufiger im Hinblick auf einen zweidimensionalen Erfassungsraum verwendet werden, während "Raum" häufiger im Hinblick auf einen dreidimensionalen Erfassungsraum verwendet werden wird.
Da wir in einer dreidimensionalen Welt leben, wird jeder Erfassungsraum der realen Welt einen dreidimensionalen Aspekt haben. Wenn jedoch nur zwei dieser Dimensionen als Eingabe in den Computer 14 verwendet werden, wird auf das Erfassungsfeld als "zweidimensional" Bezug genommen. Falls nur eine Dimension als Eingabe in den Computer 14 verwendet wird, wird auf solch ein Gebiet hierin gleichermaßen als "eindimensional" Bezug genommen. Des Weiteren kann der Erfassungsraum in bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeitvariant sein, was die Einbeziehung vierdimensionaler Erfassungsräume erlaubt. Anschließend werden verschiedene Beispiele von Erfassungsräumen und -feldern in größerer Einzelheit erörtert.
Der Computer 14 ist vorzugsweise ein Mehrzweck-Mikrocomputer, wie er von einer Vielzahl von gewerblichen Lieferanten hergestellt wird. Zum Beispiel kann der Computer 14 ein Macintosh-Computersystem von der Firma Apple Computer, Inc. oder ein PC/AT-kompatibles DOS-Computersystem von Compaq, IBM, Packard-Bell oder anderen sein. Der Computer 14 ist an den Erfassungsraum 12 angeschlossen, wie bei 20 angedeutet, so dass er Informationen betreffend einen in dem Erfassungsraum 12 platzierten Interaktor 18 empfangen kann. Zwischen dem Erfassungsraum 12 und dem Computer 14 ist eine Schnittstelle vorgesehen, die entweder eine interne oder externe Schnittstelle des Computersystems 14 sein kann. Die Ausführung und Implementierung von Schnittstellen ist Fachleuten auf diesem Gebiet hinlänglich bekannt; dennoch wird anschließend eine bevorzugte Implementierung einer Schnittstelle der vorliegenden Erfindung in größerer Einzelheit erörtert.
Durch Anschließen des optionalen Systems 16 an den Computer 14 können Interaktoren und das optionale System 16 innerhalb des Controller-Computers 14 miteinander kommunizieren. Das System 16 kann als Eingang in den Computer 14, Ausgang aus dem Computer 14 oder beides dienen. Wenn es als Eingang in den Computer 14 verwendet wird, kann das System 16 Daten auf einer Leitung 22 bereitstellen, die in Verbindung mit Daten auf der Leitung 20 verwendet werden, die aus der Interaktion eines Interaktors 18 mit dem Erfassungsraum 12 abgeleitet werden. Wenn es als Ausgang aus dem Computersystem 14 verwendet wird, kann das System 16 durch die Interaktion des Interaktors 18 mit dem Erfassungsraum 12 gesteuert werden. Das System 16 kann eine handelsübliche Standardausführung sein (z. B. ein Videobandspieler), oder es kann ein kundenspezifisches System sein, das für einen bestimmten Gebrauch ausgelegt ist.
Ein zum Markieren von Ereignissen in einem Zeitfluss verwendetes Interaktorsystem 24 ist etwas schematisch in 2 dargestellt. Das Interaktorsystem 24 schließt ein Erfassungsfeld 26, einen Computer 28 und ein Videosystem 30 ein. Mit dem Interaktorsystem 24 können ein Videoband oder eine andere Bildquelle auf einem Bildschirm 32 des Videosystems 30 angezeigt und Ereignisse "markiert" werden, indem Interaktoren 34 mit dem Erfassungsfeld 26 in Eingriff gebracht werden. Die Abbildungen auf dem Videobildschirm 32 können aufgezeichnet sein, wie z. B. in einer Aufnahme/Wiedergabe-Einheit 35 des Videosystems 30, oder können bloß transitorische Bilder sein, wie solche, die von einer Videokamera 36 des Videosystems 30 erzeugt werden. Wenn sie aufgezeichnet sind, können die Abbildungen zeitgleich mit der Aufzeichnung des Bildes oder nachträglich "markiert" werden. Im letzteren Fall würde die Einheit 35 einfach im Wiedergabemodus verwendet, um ein früher aufgezeichnetes Videoband zur Ereignismarkierung abzuspielen.
Das Erfassungsfeld 26 ist in dieser Ausführungsform ein zweidimensionales Erfassungsfeld, weil es Positionen der Interaktoren 34 sowohl in "x"- als auch in "y"-Richtung erfassen kann. In dieser vorliegenden Ausführungsform erfasst das Erfassungsfeld 26 gemäß 2 jedoch nicht die vertikale Verlagerung aus dem Erfassungsfeld heraus (d. h. in z-Richtung). Das Erfassungsfeld 26 ist mit vier V-förmigen Kanälen 38 versehen, die es gestatten, die Interaktoren 34 in einem geeigneten Winkel mit dem Erfassungsfeld 26 in Eingriff zu bringen. Eine Anzahl (z. B. 12) von Interaktoren 34 kann mit jedem der Kanäle 38 in Eingriff gebracht werden.
Das Erfassungsfeld 26 ist durch eine Schnittstelle 40 an den Computer 28 angeschlossen. Insbesondere verbindet ein erstes Kabel 42 das Erfassungsfeld 26 mit der Schnittstelle 40, und ein zweites Kabel 44 verbindet die Schnittstelle 40 mit dem Computer 28. Aufbau und Betrieb sowohl des Erfassungsfeldes 26 als auch der Schnittstelle 40 werden anschließend in größerer Einzelheit beschrieben.
Das Videosystem 30 ist durch ein Kabel 46 an den Computer 28 angeschlossen. Vorzugsweise schließt der Computer 28 eine interne Video-Schnittstellenkarte ein, die in einen passenden Verbinder an einem Ende des Kabels 46 eingreift. Andere Ausführungsformen weisen andere Anordnungen zum Anschließen des Videosystems an den Computer auf. Videosysteme 30 und Videosystem-Schnittstellenkarten (nicht gezeigt) sind im Handel von solchen Quellen wie die Firma Radius Corporation, Kalifornien verfügbar. Die Videokamera 36 kann durch ein Kabel 48 an die Aufnahme/Wiedergabe-Einheit 35 angeschlossen sein oder kann durch die vorher erwähnte Video-Schnittstellenkarte (nicht gezeigt) direkt in den Computer 28 eingesteckt sein. Videokameras wie die Videokamera 36 sind von einer Reihe von Herstellern erhältlich, darunter die Firma Sony Corporation, Japan.
3 ist eine Seitenansicht des Erfassungsfeldes 26. Interaktoren 34 sind im Eingriff mit drei der vier V-förmigen Kanäle 38 gezeigt. Obwohl nur ein Interaktor im Eingriff mit jedem der Kanäle 38 gezeigt ist, kann wieder eine Reihe von Interaktoren 34 (z. B. 12) gleichzeitig mit jedem der Kanäle in Eingriff sein. Der Körper 50 des Erfassungsfeldes 26 ist vorzugsweise aus einem Isoliermaterial wie Holz oder Kunststoff hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Permanentmagneten 52 in einer ersten Wand 54 jedes der V-förmigen Kanäle 38 vorgesehen, die jeweils Positionen entsprechen, wo Interaktoren mit den Kanälen in Eingriff gebracht werden können. Die Rückseiten 56 der Interaktoren 34 sind geeignet, an den Wänden 54 der Kanäle anzugreifen; d. h. vorzugsweise sind sowohl die Wände 54 der Kanäle als auch die Rückseiten 56 der Interaktoren von planarer Gestalt. Jeder der Interaktoren 34 ist ferner mit einem Magneten 58 versehen, der von einem Magneten 52 angezogen wird, wenn die Rückseite 56 des Interaktors 34 mit einer Wand 54 des V-förmigen Kanals 38 in Eingriff gebracht wird. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass entgegengesetzte (N/S-)Pole der Magnete 52 und 58 zueinander hingewendet werden, wenn der Interaktor 34 mit dem Kanal 38 in Eingriff gebracht wird. Da die Magnete 52 und 58 in der vertikalen Richtung leicht versetzt sind, wenn der Interaktor 34 mit dem Kanal 38 in Eingriff gebracht wird, wird eine Kraft F auf jeden der Interaktoren 34 ausgeübt, um die Rückseite 56 fest an der Wand 54 zu halten und eine Basis 60 des Interaktors 34 fest an einer angrenzenden Wand 62 der V-Form-Kanäle 38 zu halten. Daher halten die Magnete nicht nur die Interaktoren 34 in Position, sondern gewährleisten auch einen guten Kontakt zwischen Stoßflächen des Interaktors 34 und des Kanals 38.
Wie in 4 zu sehen, ist jeder der Kanäle 38 mit einer Reihe von Kontakten 64 und einer Masseschiene 66 versehen. Die Kontakte 64 sind elektrisch leitend und sitzen in Wänden 54 der Kanäle. Die Masseschienen 66 sind ebenfalls elektrisch leitend und sind nahe der Unterseite der Wände 62 der Kanäle angeschlossen. Wie anschließend in größerer Einzelheit erörtert wird, stellt ein Interaktor 34 den elektrischen Kontakt mit einem der Kontakte 64 und der Masseschiene 66 her, wenn er richtig mit dem V-förmigen Kanal 38 in Eingriff gebracht wird. Die Magnete 52 und 58 drängen den Interaktor 34 in den Kanal 38 und helfen außerdem dabei sicherzustellen, dass der Interaktor 34 richtig in der x-Richtung ausgerichtet wird, so dass er einen guten Kontakt mit dem gewollten Kontakt 64 herstellt. Dieses gewünschte Ergebnis wird erreicht, weil die Magnete 52 und 58 eine Kraft erzeugen, die dann versucht, den Interaktor in der x-Richtung auszurichten. Der Kontakt 64 und die Masseschiene 66 können beispielsweise aus Kupfer oder irgendeinem anderen geeigneten leitfähigen Material hergestellt sein.
In 5 zeigt eine Perspektivansicht eines Interaktors 34 die Basis 60 und die Rückseite 56. Der Körper 68 des Interaktors 34 gemäß 5 ist ein Winkelprisma und ist aus einem nicht leitenden Material wie Holz oder Kunststoff hergestellt. Die Basis 60 schließt ein Folienelement 70 ein, das geeignet ist, an der Masseschiene 66 der V-förmigen Kanäle 38 anzugreifen. An der Rückseite 56 ist ein Kontakt 72 angebracht, der geeignet ist, an einem der Kontakte 64 der V-förmigen Kanäle 38 anzugreifen. Die Folie 70 und der Kontakt 72 sind aus einem geeigneten leitfähigen Material wie Kupfer hergestellt.
Die Interaktoren 34 und das Erfassungsfeld 26 sind so bemessen, dass leicht und von mehreren Personen gleichzeitig davon Gebrauch gemacht werden kann. Zum Beispiel können die Interaktoren 34 Maße von ca. 0,5'' × 1,5'' × 2,0'' aufweisen, während das Erfassungsfeld Maße von ca. 1' × 2' × 3'' Höhe haben kann. Dies gestattet einem Benutzer, die Interaktoren 34 bequem in der Hand zu halten, und erlaubt mehreren Benutzern einen gleichzeitigen Dialog mit dem Erfassungsfeld 26.
In 5a ist die interne Schaltung des Interaktors 34 gezeigt. Die Schaltungsanordnung schließt eine Identifikation (ID-Chip 74) und eine Diode 76 ein. Der ID-Chip ist von der Firma Dallas Semiconductor, Texas als Teilenummer DS2401 erhältlich und liefert bei richtiger Abfrage eine einzigartige 48-Bit-Identifikation (ID). Die Diode 76 verhindert Fehleintastung, wie Fachleuten auf dem Gebiet der Tastaturgestaltung hinlänglich bekannt ist. Der ID-Chip 74 ist durch die Diode 76 an den Knoten 70 angeschlossen und durch eine Leitung 78 an den Kontakt 72 angeschlossen.
In 6 ist die interne Schaltung 80 des Erfassungsfeldes 26 dargestellt. Insbesondere schließt die interne Schaltung 80 die vier Masseschienen 66 und die vorher beschriebenen Kontakte 64 ein. Die Kontakte 64 sind durch Leitungen 82 in Reihen zusammengeschlossen und sind durch Ansprechwiderstände 84 an Vcc (z. B. 5 V) angeschlossen. Knoten der Schaltungsanordnung 80 zwischen den Ansprechwiderständen 84 und den Kontakten 64 bilden einen 12-Bit-Bus und werden in ein Pufferregister 86 eingegeben. Ebenso werden Masseschienen 66 in einen Vier-Bit-Bus eingesteckt und in das Register 86 eingegeben. Ein Mikroprozessor 88 (wie z. B. ein M68H141, hergestellt von Motorola, Austin, Texas) steht über einen Bus 90 mit dem Register 86 in Verbindung. Gemeinsam umfassen das Register 86 und der Mikroprozessor 88 die Schnittstelle 40, und der 12-Bit-Bus und der 4-Bit-Bus bilden gemeinsam den Bus 42. Der Ausgangsbus 44 unterliegt der Steuerung des Mikroprozessors 88. Es wird von Fachleuten auf diesem Gebiet gewürdigt werden, dass die Schnittstelle 40 auch andere gut bekannte Komponenten einschließen wird, wie z. B. einen RAM als Notizblockspeicher, einen ROM zum Speichern der Steuerbefehle für den Mikroprozessor 88 etc.
In 7 ist ein computerimplementierter Prozess 92 beschrieben, der auf dem Mikroprozessor 88 läuft, um die Schaltungsanordnung 80 zu steuern. Die Befehle für diesen Prozess 92 sind in dem vorher erwähnten ROM der Schnittstelle 40 gespeichert, wie von Fachleuten auf diesem Gebiet gewürdigt werden wird. Der Prozess 92 beginnt bei 94, und in einem ersten Schritt 96 löscht der Mikroprozessor 88 die Bitmaps. Mit Bitmap ist gemeint, dass Binärziffern auf bestimmte Stellen auf dem Spielbrett abgebildet werden. Diese Bitmaps sind vorzugsweise in dem vorher erwähnten RAM-Speicher der Schnittstelle 40 gespeichert. Als Nächstes werden in einem Schritt 98 die Reihen und Spalten der Schaltungsanordnung 80 gelesen und in die aktuelle Bitmap eingesetzt. Als Nächstes wird in einem Schritt 100 eine Entprellroutine durchgeführt. Entprellroutinen sind Fachleuten auf dem Gebiet der Tastatur- und Computerschaltgestaltung hinlänglich bekannt. Als Nächstes werden in einem Schritt 102 Stellen auf dem Erfassungsfeld 26, die "Figuren" aufweisen, auf der Bitmap "markiert". Wie hierin verwendet, ist eine "Figur" ein Interaktor. Durch "Markieren" einer Stelle wird eine Figur mit dem Erfassungsfeld 26 in Eingriff gebracht, so dass sie den elektrischen Kontakt mit der Schaltungsanordnung 80 herstellt. Als Nächstes wird in einem Schritt 104 die ID jeder der mit dem Erfassungsfeld 26 in Eingriff gebrachten Figuren gelesen und dann mit einer Liste der Figuren verglichen (ebenfalls im RAM-Speicher der Schnittstelle 40 gespeichert). Wenn in einem Schritt 106 für eine bestimmte Position eine neu gelesene ID nicht gleich einer alten ID ist, dann erfolgt eine Meldung, dass eine neue Figur abgesetzt (d. h. mit dem Erfassungsfeld 26 in Eingriff gebracht) und eine alte Figur aus derselben Position hochgehoben wurde. Diese Information wird zu einer im RAM gespeicherten Warteschlange hinzugefügt. Wenn in einem Schritt 108 dieselbe Figur in derselben Position auf dem Erfassungsfeld ist, wird gemeldet, dass die Figur immer noch unten ist. Wenn in einem Schritt 110 an einer Stelle eine neue Figur erfasst wird, wird gemeldet, dass eine Figur auf dem Erfassungsfeld 26 platziert wurde. Als Nächstes wird die Bitmap in einem Schritt 112 auf entfernte Figuren abgetastet und, falls eine entfernte Figur erfasst wird, die ID gemeldet. Als Nächstes wird in einem Schritt 114 die aktuelle Bitmap in die ältere Bitmap verschoben. Anschließend bestimmt ein Schritt 116, ob eine Benutzeranfrage vorliegt. Falls nicht, wird die Prozess-Steuerung zu Schritt 98 zurückgesetzt. Wenn eine Benutzeranfrage vorliegt, wird diese Benutzeranfrage in einem Schritt 118 behandelt. In der aktuellen bevorzugten Ausführungsform umfasst dies die Verarbeitung der Benutzeranfrage, die Steuerbefehle "Brettstatus bringen", "nächstes Ereignis bringen", "alle Ereignisse bringen", "alle Ereignisse löschen" und "Brett-Typ (Version) bringen" zu behandeln. Nach Verarbeitung der Benutzeranfrage wird die Prozess-Steuerung wieder zu Schritt 98 zurückgesetzt.
In 8a schließt ein digitales Wort 120 der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Bits ein. Insbesondere schließt das aktuelle Wort 55 Bits ein. Von den Bits geben ein Bit B0 den Zustand, Bits B1–B2 die Reihe und Bits B3–B6 die Spalte des Interaktors an. Die Bits B7-54 schließlich enthalten die 48-Bit-ID des Interaktors. Diese Daten können über den Bus 44 zum Computer 28 übermittelt werden.
In 8b ist eine Tabelle von Zustandsänderungen zusammen mit ihren zugeordneten Bedeutungen gezeigt. Wie vorher beschrieben, schließt das Wort 120 einen Zustand ein, der im Wesentlichen der Austritt/Eintritt (auf/ab) für einen bestimmten Interaktor ist (d. h. wann und wie lange ein Interaktor in dem Erfassungsfeld positioniert gewesen ist). Wenn der aktuelle Zustandswert gleich 0 ist und der letzte Zustandswert gleich 0 ist, bedeutet dies, dass keine Figur (Interaktor) in dieser Reihen- und Spaltenposition vorhanden ist. Wenn der aktuelle Status 1 und der letzte Status 0 ist, heißt dies, dass eine Figur an dieser Reihen- und Spaltenposition abgesetzt worden ist. Wenn der aktuelle Status 1 ist und der letzte Status 1 ist, heißt dies, dass die Figur seit dem letzten Mal, als das Erfassungsfeld abgetastet wurde, immer noch unten ist. Wenn schließlich der aktuelle Status 0 und der letzte Status 1 ist, heißt dies, dass eine Figur aufgenommen worden ist, d. h. ein Interaktor aus dem Erfassungsfeld entfernt worden ist.

Claims

Rechner-Interaktorsystem (10, 24), umfassend: – einen Erfassungsraum (26); – eine Vielzahl von körperlichen, identifizierbaren Interaktoren (18, 34), die manuell in dem Erfassungsraum (26) platziert und aus dem Erfassungsraum (26) entfernt werden können, wobei der Erfassungsraum (26) eine Vielzahl von Positionen umfasst, an denen einzelne der Vielzahl von Interaktoren (18, 34) selektiv manuell platziert und entfernt werden können, um dadurch eine Vielzahl von auswählbaren und veränderbaren Anordnungen der Vielzahl von Interaktoren (18, 34) an der Vielzahl von Positionen des Erfassungsraums (26) bereitzustellen; – eine Schnittstelle (40), die auf einen Interaktor (18, 34) in dem Erfassungsraum (26) anspricht und funktionsfähig ist, ein Interaktorsignal zur Anzeige der Identität und des Status des Interaktors bereitzustellen; – ein Computersystem (14, 28), das an die Schnittstelle (40) angeschlossen und funktionsfähig ist, das Interaktorsignal zu verarbeiten, um eine Steuereingabe zur Anzeige der Identität und des Status des Interaktors in dem Erfassungsraum (26) zu erzeugen; und – ein Anwendungssystem (212), das an das Computersystem (14, 28) angeschlossen ist und auf die Steuereingabe anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsraum (26) als ein Erfassungsfeld ausgebildet ist, das mit einer Vielzahl von V-förmigen Kanälen (38) versehen ist, die einen Eingriff der Interaktoren (18, 34) mit dem Erfassungsfeld gestatten.
Rechner-Interaktorsystem nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Interaktoren (18, 34) von einer Vielzahl von Benutzern des Systems manuell in dem Erfassungsraum (26) platziert und daraus entfernt werden können.
Rechner-Interaktorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Interaktoren eine Identifikationsschaltung (74) umfasst und der Erfassungsraum (26) eine interne Schaltung (80) umfasst, die zur Verbindung mit der Identifikationsschaltung des Interaktors geeignet ist, wobei die interne Schaltung (80) des Erfassungsraums (26) an die Schnittstelle (40) angeschlossen ist.
Rechner-Interaktorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest einer der körperlichen, identifizierbaren Interaktoren (18, 34) ein eindeutiges, sichtbares Merkmal zur bildlichen Darstellung der Identität des Interaktors umfasst.
Rechner-Interaktorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Anwendungssystem (212) von einer Tonanwendungssystem-Einrichtung und einer Bildanwendungssystem-Einrichtung zumindest eine umfasst.
Verfahren zur Steuerung eines Rechnersystems, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Erfassungsraums (26); b) Platzieren eines körperlichen, identifizierbaren Interaktors (18, 34) mit einer von dem Interaktor unabhängigen semantischen Bedeutung in dem Erfassungsraum (26); c) Bestimmen der semantischen Bedeutung des Interaktors in einem gegebenen semantischen Kontext durch Bestimmen einer ausgewählten Position des Interaktors in dem Erfassungsraum (26) und einer Identifikation des Interaktors; und d) Steuern eines Rechnersystems (14, 28) unter Ansprechen auf die semantische Bedeutung des identifizierbaren Interaktors (14, 34), gekennzeichnet durch Platzieren des Interaktors (18, 34) in einer Vielzahl von V-förmigen Kanälen (38) in dem Erfassungsraum (26), so dass der Interaktor (18, 34) mit dem Erfassungsraum (26) in Eingriff gebracht wird.
Verfahren zur Steuerung eines Rechnersystems nach Anspruch 6, wobei der Schritt Bestimmen der semantischen Bedeutung des Interaktors die Bestimmung einer zeitlichen Beziehung des in dem Erfassungsraum (26) platzierten Interaktors (18, 34) umfasst.
Verfahren zur Steuerung eines Rechnersystems nach Anspruch 6 oder 7, umfassend das Platzieren einer Vielzahl von körperlichen, identifizierbaren Interaktoren in dem Erfassungsraum (26) und Bestimmen der semantischen Bedeutungen der Vielzahl von Interaktoren (18, 34).