本发明一般地涉及数字、人-机对话通信系统，这种系统能应用户的要求传输附有音频信息的静态视频图象，更具体地说，是涉及一图象显示器，以接收通过由一标准有线电视分配干线来的一串数据包，将这些数字包变换成为被选上的附有音频的视频显示，并将其在标准有线电视分配馈线电路中的一予先指定的输出通道上传输图象给需求的用户。 习惯上提供给用户的声音，数据资料和视频通信的服务是采用不同种类的通信系统的。尤其是人-机对话电缆电视系统已经发展到当用户请求时，在他们的电视上给他们分配信息。其中一种系统涉及到选购服务，用户在家中以一“电子邮件”进行采购。此系统与家中的采购通道有别，因为它允许用户利用家中的设备，如电话或有线电视键盘来选择在他们的电视屏幕上看到的产品或服务项目。操作时，用户调到一通道并拔动一个予定地电话号码来要求与远方某一地址连接;或者通过接入一个有线电视系统反转通道。当此系统识别用户，在用户的电视屏幕上就开始显示出静止视频图象，可能附有音频信号和“电子商店”的货单，包括产品或服务项目，只要对应着电视屏幕上短暂出现的图象，在按键型电话机上按键即可进行产品或服务项目的登记，除去以后考虑要更详细观察、或者进行购买。有一主画面的主计算机控制着系统中的信息流。
这种采购服务采用一有线电视网，按用户的要求分配视频图象及其附带的音频信息。在有线电视网中的各种地址，一称为帧存储单元的装置捕捉图象显示的视频和音频部分。这些地址中的每一个供一小组用户使用。每一帧存储单元的功能是用来捕捉用户在一特定的帧存储单元中指定的视频图象。帧存储单元捕捉带有指定用户地址的一帧视频图象，并将其变换成为它能够存储的形式。其次，帧存储单元确定由哪一音频信息伴随视频画面，并用时分多路复用视频信号于一个通道和频分多路复用音频信号于另一通道并将视频和音频束在一起，然后将此结果注入有线电视的馈送电缆。由帧存储单元传输的组合信号以一标准的电视图象出现在用户的电视上。
帧存储单元处理的音频和视频信号是模拟格式的。这与接收和处理以数字格式显示的音频和视频部分的本发明显示器是截然相反的。此外，显示器把视频和音频两者以时分多路复用于一个单通道。
显示器比帧存储单元有许多优点。此起先前的系统，显示器使人-机对话通信系统能为更多的用户使用，因为音频和视频信号都是以时分多路复用于一个通道。此外，这些信号的数字处理的结果改善了抗失真性，改善了音频保真性，以及增加保持图象视频部分的完整性的能力。数字处理的另外一个优点是展宽了传输计划用于音频/视频服务的有线电视频谱的可用部分。
这样，显示器的数字处理和对音频和视频的时分多路复用比用于其他人-机对话通信系统的帧存储单元呈现出明显的优点
本发明的一个目的是提供一个能够用于数字、人-机对话通信系统中，能够传输给用户以电视优质，静态视频和动态视频的图象带有伴音的显示器。
本发明的显示器的另一个目的是把视频和音频两者均处理为数字格式，并由此提供原信号的更准确的再现。
本发明还有进一步的目的，即使显示器的操作成为一种新的和改善的人-机对话通信系统，以便推销产品和为用户服务。
本发明旨在提出一显示器用于人-机对话通信系统中，使用户在他们的电视机上看到以一大堆音频/视频描述中进行选择。视频/音频描述是以信息数字包的形式传输到策略地安置在用户附近的众多显示器。传输到显示器的每一个数字包给唯一编址的需求的用户。
显示器包括一个变换电路，一控制电路和至少一个用户服务电路。变换器电路调到一固定频率的广播调整信息的窄带控制通道。此调整信息使变换器调到一宽带通道。在这里监督包含有表示所选择的视频/音频描述的数字包的信息数字流。变换电路也为进一步处理数据包对予定唯一编址的需求的用户进行检测。
控制电路接收来自变换电路的唯一寻址的数字包，并将每一个数字包按包的唯一地址传输到一予先指定的用户服务电路。就是说，每一显示器处理对独特用户编址的数字包。更为明确地说，显示器中每一个用户服务电路依次负责处理某些用户的数字包。用户服务电路接收数字包，将其变换为模拟格式（常规的NTSC制式）的视频/音频描述，然后将其传输给需求的用户。
为了更详尽地了解本发明的实质和目的，应结合附图，参阅下面的详细描述。
图1是一方块图，表示一数字人-机对话通信系统，连接一有线电视网和本发明的显示器，供出用户以优质电视，静态视频图象。
图2为示于图1的显示器分解方块图。
图3为示于图2的显示器的变换器的方块图。
图4为示于图3的用户服务电路的分解方块图。
参考图1，本发明的显示器与通常指定如10的数字人-机对话电缆电视系统联合使用。在系统10的操作中，用户以按键式电话12与系统10相连。传输信号经电话12带到常规的电话线上，送到系统10的一局部地区操作中心（LOC），其利用了局部地区网络技术。在局部地区操作中心11，电话12的音频信号由一声音网络接口（“VNI”）14接收。如拔号信号为传统上的声音级传输信号，则以模拟格式传输到声音网络接口14，并由VNI识别和解码为信息交换的ASCII（美国标准代码）字符。由接口16识别。在由声音网络接口14把拔号信号当成数字信号接收下来的时刻，声音网络接口14也同样地把数字化按键式拔号信号转为规定的信号由接口16识别。声音网络接口14可以是Summa Four公司的特殊数字开关型号SDS-1000，具有输出电话线的一个予定号在需要时用以接通用户对服务代理人呼叫。不论拔号信号是数字的还是模拟形式的，声音网络接口14的输出信号均通过接口16传送到第一局部地区网（“LAN”）。虽然示于图1中的声音网络接口VNI14位于局部地区操作中心LOC11处。但本发明期望它不需要与局部地区操作中心11处于同一位置。
第一局部地区网18的网络布局，即网络的物理结构，称为环形布局。环形布局由一单根通信电缆形成一个园或一个环，把网络中所有的设备连接起来。信号沿此环由一装置送到另一装置。当一信号沿此环移动时，局部地区网络中的每一装置进行电子检测，看此信息是不是给它的。如果是，此装置则对信号进行处理。如果不是，此装置将按常规状态再生此信号并将其传送给环中下一个装置。
网络的存取表明了一个允许网络中每一装置传送与接收数据的过程。在局部地区网络18中使用的网络存取方法习惯上称为记号通行。一个记号是一个特殊的二进制格式，不停地围绕网络移动。网络中的每一个装置必须等待到它接收到信号，在它能传输它的信息之前，重新把记号插入网络，此信号即通行至网络中下一个装置。如一装置无信息可以送出，则它允许此记号通行至网络中的下一个装置。实际上，对信号的占有就是获得传送信息的许可。
在局部地区网络18中连接装置的传输媒介可以是宽带或基带同轴电缆。基带同轴电缆每次携带一个信号，但此信号以每秒一千万比特的高速移动。采用任意多的传统方法以允许很多装置同时存取局部地区网络18。
组成局部地区网络18的装置含有众多的单板计算机，每个单板计算机有一特殊的功能为用户服务，还有随机存取存储器，时钟和输入/输出装置。每一个单板计算机包括特殊应用软件，并与一接口结合，以便将它连接到局部地区网络18。除单板计算机外，局部地区网络18还包含一个大容量的数据库28。通常称为“磁盘田”。表示货物或服务项目的视频图象的数字信息是存储在数据库的硬件磁盘存储单元中的。通常这些视频图象包含优质电视、静止图象，或句文信息，或复盖于一静止图象之上的句文信息，或上述各项的任意组合。这些视频图象可以伴有音频信息，下文中称为“视频/音频描述”。在系统10任何对话中，用户可以通过要求，看到这些存储中的任何视频/音频描述。存储在数据库28中的还有导航信息，描述着图象之间的通路和关于用户的信息。作为一种典型来说，对用户提供货物或服务项目的公司展现一种视频/音频描述的结构，就表示一个电子商店。
单板计算机与局部地区网络18耦合的一个例子是由美国加利福尼亚英特公司制造的，型号为isBC 36/100或iSbc186/100单板计算机。这些计算机是按照它们在局部地区网络18中的功能性应用来表示的，在图1中表示与对话服务电路20、导航服务电路22，用户信息服务电路24和出纳员服务电路26。既然服务电路20、22、24和26各以单一的功能任务被识别的，本发明期望每一个服务电路有其合适的软件，以便服务电路能按系统10的要求用开关转换功能。在系统10中任何用户对话期间，一对话服务电路20将投入为一特定用户服务。任何局部地区操作中心11的对话服务电路20的数目由此操作中心11服务的用户数目决定。因此，在一局部地区操作中心的对话服务电路20的数目可以在100至2000单元的范围。
由声音网络接口14来的输出信息通过接口16传输到多个对话服务电路20中的一个。接口16把输入用户呼叫连接到一个适用的对话服务电路20。如同组合成为局部地区网络18的所有服务电路那样，对话服务电路20本身是以一个接口连接到局部地区网络18的。虽然在图1中所示的各个服务电路连接到一个接口，在局部地区网络18的物理结构中，一个接口可以由一组服务电路共用。
对话服务电路20处理信息，将其译成或变换为其他服务电路懂得的某些逻辑信号，然后将信号传到局部地区网络18，由其他服务电路进一步处理。实质上，对话服务电路20将表示按键电路12的一按键的数字信号译出并发出一指令或一些指令给局部地区网络18上的其他服务电路。在这些指令中包括着用户要求的所选择图象的指令。
导航服务电路22包括一动态随机存储器，能在任何时间存储足够的信息以使用户移动任何顾客的图象结构。存储于导航服务电路22中的信息规定任一显示图象结构中图象间的途径。由于导航服务电路22合并着动态随机存储器，它将只存储在用户对话中任何具体时间有用的导航信息。典型地说，导航服务电路22的动态随机存储器有约一千万字节的随机存储器。因此导航服务电路22不能把所有的顾客图象网络存储在其存储器中。此信息是存储于数据库28的硬件磁盘存储器中的。
在系统10的操作中，用户按下按键式电话12的键来指定他想要看的一个图象或许多图象。代表按下的电话键的数字信号由对话服务电路20来处理，并且寻址到导航服务电路22。导航服务电路22从数据库28检出当时需要的导航信息使之按用户的要求在图象网络之间移动。这样，举例来说，当用户要求在一特定图象结构中的信息时，动态存储器将只存储有关用户对话中此一具体时间用户可能要求的图象网络的那一部分导航信息。在对话进行且用户在图象结构间进行活动时，动态存储器中的导航信息也随着用户在结构中的活动而改变。依据存储在动态存储器中的这个导航数据，和其对来自对话服务电路20数字信号的译文，导航服务电路22确认哪一个是用户所选择的存储于数据库28中的图象，并通过局部地区网络18传输一个信号，以便将要求的图象传送给用户。
用户信息服务电路24存储关于系统10用户的信息。存储起来包括用户的电话号码、有关用户的人身识别号码的有关每一用户的信息，此信息并且识别一个指定接收用户所要求的图象的显示器。正如下面将要更为详尽地解释的那样，图象显示器接收、存储和再传送需要这些图象的用户。
典型地说，服务电路24仅在任何用户对话的一部分时间起作用。在系统10的操作中，对话服务电路20向用户信息服务电路24询问有关一个用户的信息。服务电路24就获取所要求的信息并将其送到对话服务电路20，让其将此信息在其存储器中存储。由于对话服务电路20在整个用户对话期间工作，在剩下的用户对话时间内不需要向服务电路24询索信息了。
出纳员服务电路26处理的是关于用户购买商品或服务项目的所有信息。例如，出纳员服务电路26询问用户，看他想要用么什方式来支付购物的。如果用户选择信用卡作为支付手段，出纳员服务电路26由数据库28取出用户信用卡识别号码，并将相应的信息传送到特许服务机构，以便成交额记入用户的信用卡。出纳员服务电路26的另外一个功能是用来对购物顾客提供建议，使货物得以迅速送到用户。
购货信息可以传送给顾客也可以存储在出纳员服务电路26中并在晚些的时间“分批”送给顾客。例如，在一个给定时期内所有成交货品都由出纳员服务电路26存储于一存储数据文件存储器，但在这一时期终结时他们分批地被送到不同的顾客作进一步的处理，出纳员服务电路26还能够描述成交的货物将以什么方式寄给用户。也就是说，它将向顾客建议货物是不是航运，用什么方式，或者是顾客在其商店领取货物。
第二局部地区网络30也是一个环状布局，连接到数据库28，用以把表示视频/音频描述的数字信号送到有线电视去。传输一帧视频信号约需30至50千字节的信息。由于一个图象的视频显示或部分图象的显示需要用大量的数字信息字节来表示，就需要有第二局部地区网络30，同为它容纳更大数量的数字信息，此第一局部地区网络18速度更快。更满足这一需要，第二局部地区网络30的传输媒介是一宽带媒介，最好是光纤电缆，由几根光纤维组成，具有比每秒传输几百个千比特信息的第一局部地区网络18更宽的带宽。
一通道服务电路32由第一局部地区网络18接收用户控制信息并由第二局部地区网络30接收表示经过挑选的视频图象的信息，以便传输到一有线电视的首端38。接口34和接口36分别把通道服务电路32耦合到第一局部地区网络18和第二局部地区网络30。通道服务电路32由一微处理机、一个几百万字节的随机存储器、一前向误差改正编码器和一调制器组成。通道服务电路32接收到的视频、音频和控制信息被变换成为高速数字流，加以调制以便使之适用于有线电视网络传输。通道服务电路32并且安排信息传送到有线电视网络的次序，并且进行前向误差改正编码以保证有线电视网络传输的可靠性。
典型地说，一局部地区操作中心取决于用户的地区，为约5，000至10，000个用户服务。每一个局部地区操作中心11能通过一选通门40与其他的局部地区操作中心联系。此选通门40接着又与一高速传输媒介如宽带地面的或通信卫星联系。选通门40由一具有至少几百万字节存储器的微处理机组成，并分别由接口42和接口44耦合到第一局部地区网络18和第二局部地区网络30。在与其他局部地区操作中心通讯时，局部地区操作中心11能够要求信息正象在它的数据库28中找不到的视频/音频描述信息，也能依次回答其他局部地区操作中心的要求。
在和一有线电视首端38结合的传统的有线电视网络，干线电缆46从首端38引出，作为主要的信号通路。沿着干线电缆46有多个节点48。在每一个节点48上，一般地安置在桥接放大器49（示于图2，3和4）以放大视频/音频描述并把它们沿着一个次级电缆50传送到用户家中52。在每一个节点48上，依据本发明，安置有一个显示器54，它的输出至少是一个次级电缆50。八根可能的电缆50示于图2，连接到显示器54，图示中只有一根次级电缆50在实际使用中。沿着每一根次级电缆50一分支56到一电缆分支58延伸到用户家中52，以便接到电视机60。每一根分支电缆58均是典型的同轴电缆。
依据本发明，显示器54是一有线电视室外电源装置的设备，其尺寸大约如传统的有线电视桥接放大器，并一般地具有与其相同的功率，其安装要求如一桥接放大器。广义地定义之，显示器是一频率捷变宽带接收机，具有一个由窄带固定频率控制通道调节的高速数据解调器。显示器54的目的在接收来自有线电视首端38的表示视频/音频描述的一数字包信息流，以把这些数字包变换成为视频/音频描述，并将特定的视频/音频描述送上予定的输出通道，传输给需求的用户。每一个显示器54只处理那些被用户要求指定给显示器54的表示视频/音频描述的数字包。就是说，这些被一用户所需求，表示视频/音频描述的数字包是寻址到赋予任务为用户处理视频/音频描述的特定显示器54。
关于图2，显示器54和至少一个，多至8个用户服务电路62结合。用户服务电路62只适用于一个用户，可以安置在家中做为用户的设备，但是根据使用规范，典型地将为一小组用户合用。在事先规定的一小组中任何一个用户可通过电话将其服务号码告知局部地区操作中心11询问此一用户服务电路62并请求联机。当一用户已获取使用一用户服务电路62时，在此组中的其他用户不能使用此用户服务电路62，要等到这第一个用户结束。为安装一个显示器54，其用户数目和同时使用者的数目依赖于（1）在显示器54中具有的用户服务电路62的数目，（2）分配给每一用户服务电路62的用户平均使用率的假设，（3）在有线电视网络中为传输视频/音频描述局部操作中心11可能得到的用户能选用的输出通道的数目。
示于图2中显示器包含8个用户服务电路62;然而，本发明予想到的是该不该有多于一个输出通道频率以供两个或者更多个用户服务电路接入。典型地，显示器54将安置在桥接放大器49附近，并将在供一至八根次级电缆50使用的一至八个同时使用者之间进行服务。由一显示器54分配的次级电缆（或馈线）50的特定数目是由设计规范确定的，涉及到下面已充分考虑好的三点：（1）上述的由有线电视馈线电缆提供服务的家庭数目，（2）局部有线电视系统通道分配布局和（3）局部安装和公用事业设备。
除用户服务电路62外，每一显示器54还包括一用户服务电路控制器64和一显示器变换电路66。任何显示器54结构的选择，由此显示器54所在地区的工作需要而定。
显示器变换电路66是调到一固定频率、窄带控制通道为了将其本身调节到一宽带通道来接收表现视频/音频描述的数字包。换言之，变换电路66接收在窄带控制通道上的调节信息，并反应此信息，将它本身调节到载有局部地区操作中心11广播的数字包流的指定的宽带通道。此自身调节的配置导致显示器变换电路66去选择正确的通道，解调信息以形成一个数字流，适于局部处理，进行前向误差改正和决定数字流中被监督的信息包是否打算给装在显示器54中的一特定用户服务电路62。实质上，显示器变换电路66是一频率捷变宽带接收机，带有一窄带固定频率控制通道调节的高速数据接收机。
显示器变换电路66的输出信号被传输到用户服务电路控制器64，如图2所示。用户服务电路控制器64是一调度设备，将信号由显示器66输送到合适的用户服务电路62。也就是说，用户服务电路控制器64决定指定接收信息包化的信息特定用户服务电路62。此信息包化的信息中有表示视频/音频描述的视频和音频信息包也有描述广播稿。描述广播稿决定在什么时间或在哪一段时间用户服务电路62将传输表示一特定的视频/音频描述的视频和音频图象。用户服务电路62的工作包括完成把视频/音频描述从数字变换为音频，插入ASCII美国标准代码文字建立起来的图形信息，将背景音频音乐混入和给需求的用户观看到兼容的NTSC格式的传输在指定输出通道上的视频/音频描述。
显示器变换电路66的功能是用来安排并调节到有线电视频谱中的数字信息流所在的那个频带，并用来转换和监视此信息，按要求处理和传递细节，分发视频/音频描述给需求的用户。显示器变换电路66的这一功能从下面对其部件的描述中看得更为清楚。
参阅图3，显示器变换电路66包括一固定频率接收机68，永久地调到有线电视频谱中一予先确定的窄带控制通道。此窄带控制通道，例如10千赫或少些，包含有变换电路66所要求的信息以控制显示器54。固定的控制通道接收机68在超大规模集成电路中以每秒约9600比特的速率传输数字编码的信息给一解调器70。以这个速率，多至一亿个目的地址可以和误差改正辅助操作，图象格式变形和一组诊断指令一并得到控制。在解调器70完成前向误差改正后，即将信号传到一接收机控制器72，此控制器存储包括产品描述广播稿指令，视频/音频信息包标志，诊断报告表和用户信息屏幕的局部存储在内的控制和处理指令。
指定的高速输入通道的频率由接收机控制器72传输到一频率捷变宽带接收机74。接收机74调节到接收机控制器72指定的通道。此指定的通道信号由接收机74送到解调器76。解调器76将模拟信号变换成数字二进制信息流，进行前向改正，然后从那里送数字包到接收机控制器72。在接收机控制器72那里，选择要给显示器54的数字包，并将它传输到用户服务电路控制器64。
用户服务电路控制器64送信息的数字包到处于显示器54中的用户服务电路62中的一个。依照包括在数字包中的寻址信息，每一个安置在显示器54中的用户服务电路62负责为分配到此一个具体显示器的用户处理信息的数字包。
参阅图4，由用户服务电路控制器传输出来的信息包由用户服务电路62中一小型中央处理单元78接收并存储在一随机存储器组合80中。中央处理单元78辨认哪一个信息包是广播稿包，然后用广播稿包来确确定在用户实时观看中如何使视频/音频包与图形信息组合起来。广播稿包还规定背景以及附带复盖音频的真实性和时限，还有带有可视文本的视频图象的屏幕位置和时限。另外，广播稿包可以规定一自动化的音频和视频顺序系列来实现用户的具体的要求。在产品描述顺序的准备过程中的误差检测过程中，用户误差控制器64将由局部地区随机存储器以一替代信息替代，传送信息或说明给用户。
自中央处理单元78，广播稿包被传输到视频扩展器82或一音频扩展器84，依这些包包括的是视频或音频信息而定。视频扩展器82包括图象覆盖能力和由视频压缩算法定义的反向处理的功能。音频扩展器84将音频包压缩并将其变换为实时的。视频包和音频包也由视频信号处理机86和音频处理机88进行处理。在视频和音频信息排队和扩展后，它们即用输出调制器90来调制一用户可以选择的有线电视通道，一个频率捷变发送器传输由局部操作中心指挥的由中央处理单元78指定频率的按NTSC格式组合的描述给需求用户。因此，需求的视频/音频描述是通过显示器54传输到予先指定的输出通道上才到需求的用户。
虽然本发明的说明性的施实例结合附图已作了详尽的描述，应当理解本发明并不局限于这些明确的实施例，而且，在不偏离本发明的范围或者精神下，精于此专业的人员可以从中进行各种变化或改进。