用于感测移动的交互系统和方法 【技术领域】
本发明涉及具有改进的互动性特性的通信的方法并涉及通信系统。背景技术 非语言通信在人们、 物理上遇到的机器实体等的连接中以及在它们物理上位于不 同的地方中的同时通信的时候发挥主要作用。
情感的有效交流尤其在远程通信时需要帮助来取代在面对面通信中处于主导地 位的情感和副语言提示。 此外， 在不能实现有效的语言通信时， 通常难以例如在大舞台或在 拥挤事件时在若干个体之间获得有效的情感交流。
JP2002203401 描述了一种灯， 其具有根据用户摇摆它的方式来感测能够改变光发 射的运动的功能。用户的情感变化从而可以通过这些灯的运动的变化来传送， 其中运动被 转换成所发射的光的颜色变化。 这样， 用户只能部分地传送其情感， 并且不可能与任何其他 用户的情感的交流进行交互作用和 / 或影响任何其他用户的情感的交流。
因此， 其中用户输入可以被组合在一起以获得共同的情感交流的改进的通信系统 将是有利的。
另一个问题是 ： 来自多个元素的光发射的控制通常利用复杂的用户接口系统来实 现。
因此， 控制多个元素的光发射而不使用复杂的用户接口的更有效的和 / 或可靠的 方式将是有利的。
发明内容
相应地， 本发明优选地寻求个别地或以任何组合来缓和、 减轻或者消除上述缺陷 中的一个或多个缺陷。 特别地， 可以被视为本发明的目的的是提供一种通信系统， 其通过提 供通信系统来解决现有技术的上述问题， 其中通信系统包括用于利用光发射来传送用户情 感状态的元素。 这些元素之间的通信使得一个元素中的光发射可以受到一个或多个其他元 素的光发射的影响。 在这个系统的元素之间的这种较高程度的互动性允许在该系统的用户 之间更有效的情感交流。
根据本发明的系统包括 ： 至少两个功能上连接的元素 （1-4） ， 所述元素借助于其质量和供应 （mass and provision） 而适于被用户移动， 每一个元素包括发光设备或发声设备 （5-8） ， 至少一个运动传感器 （9） ， 用于感测所述元素的运动， 控制系统 （10） ， 用于控制来自更多元素中的所述两个元素的光或声的发射， 所述控制 系统被安排为接收来自所述一个或更多运动传感器的输入并且被配置成响应于指示第一 元素的移动的输入来控制由第一元素和至少一个其他元素发射的光或声。
能够被视为本发明的另一目的的是在不存在任何常规的用户接口 （U.I.） 的情况 下提供来自多个元素的光发射的控制。 通常， 多个发光器的控制使用类似于转换器、 旋钮和按钮的不同 U.I. 来实现。这些常规的 U.I. 的使用可能具有若干缺陷， 诸如是复杂的或易 受环境条件的影响。 本发明寻求通过允许利用至少一个元素的简单移动来控制多个元素光 发射而缓和、 减轻或者消除所提及的缺陷。例如， 通过简单地以特定速度猛拉一个元素， 这 一个元素的着色可以从黄色改变为紫色而不必使用任何常规的 U.I.。此外， 由于这些元素 在功能上连接， 所以对一个元素应用运动可以改变其他元素的光发射而不必让用户与这些 其他元素在物理上交互作用。
在本发明的第一方面中通过提供一种用于通信的系统来实现这个目的和若干其 他目的， 所述系统包括 ： i） 两个或更多功能上连接的元素， 所述元素借助于其质量和供应而适于被用户移动， 每一个元素包括用于发射光的发光设备 ； ii） 一个或更多运动传感器， 用于感测元素运动 ； iii） 控制系统， 用于控制来自更多元素中的所述两个元素的光的发射， 所述控制系统 被安排为接收来自所述一个或更多运动传感器的输入， 并且被配置成响应于指示第一元素 的移动的输入来控制由第一元素和至少一个其他元素发射的光。
该控制系统可以是单个中央单元或可以利用分布在元素之间的多个处理器来提 供。
例如， 在其中元素被提供给观众的体育赛事期间， 为其最喜欢的球队欢呼的元素 的用户可以利用特定的摇动模式在其元素中产生颜色变化， 并因此向其最喜爱的球队和向 其他观众展示其情感。 通过感测彼此的移动， 这些元素可以影响彼此的着色， 并因此可以在 为同一球队欢呼的一群人之间提供团结的气氛。在其欢呼 / 其元素的移动中特别活跃的观 众因此可以产生着色， 所述着色通过影响其他元素的着色将向其他的附近观众传送观众情 感并在体育场馆周围提供壮观的波浪效应。
本发明的使用的另一个示例可以是更有限的安装， 其中若干用户可以通过移动元 素并因此引起附近的元素的着色变化来传送其情感。 其他用户可以通过以这些元素的不同 移动引起安装的着色变化并因此采用类似于游戏的模式传送其情感来干预。
在所有的示例中， 这些元素的光发射的控制由用户通过简单的移动并且在不使用 常规的 U.I. 的情况下而获得。
在第二方面中， 本发明涉及一种用于通信的方法， 所述方法包括以下步骤 ： i） 在用于通信的系统中生成元素的运动， 其中所述系统包括两个或更多功能上连接的 元素， 所述元素借助于其质量和供应而适于被用户移动， 每一个元素包括用于发射光的发 光设备 ； ii） 感测所述元素的运动 ； 以及 iii） 响应于感测到的第一元素和 / 或至少一个其他元素的运动， 控制来自第一元素的 光的发射。
在下面， 将描述众多优选的和 / 或可选的特性、 元素、 示例和实施方式。与一个实 施例或方面相关描述的特性或元素可以酌情与其他的实施例或方面进行组合或应用于其 他的实施例或方面。例如， 与该系统相关应用的结构和功能特性也可以通过恰当的适配而 被用作与方法相关的特性， 并且反之亦然。
一个或更多个运动传感器可以检测元素的个别运动及其相对运动的幅度、 速度和方向。这一个或多个运动传感器也可能能够确定这些元素的旋转的加速度和角速度。
在一些实施例中， 一个或更多个运动传感器进行分布， 以致每个元素包括运动传 感器。
在一个实施例中， 用于检测元素的旋转的运动传感器优选地是三维加速度传感 器。这样的传感器允许确定这些元素的旋转和倾斜二者以及平移运动。通常来说， 运动是 倾斜、 旋转与平移移动的组合。当元素例如躺在桌上而不在运动时， 可以禁止旋转检测。
光发射的控制优选地包括控制所发射的光的颜色和 / 或亮度。
用户的元素的移动被转换成光发射， 其中光发射在这里被定义为电磁场的幅度和 频率 / 波长的变化。
颜色变化被定义为由位于元素之中或之上的发光设备进行的光发射的着色变化。 例如， 通过引起这些元素在不同的单个波长上有选择地发射光或者通过引起这些元素在可 见光谱的不同区域中发射光， 可以获得着色变化。
亮度的变化被定义为发光设备的光发射的强度的变化。
在一些实施例中， 发光设备包括发射具有不同着色的光的 LED。
发光二极管 （LED） 由于其小尺寸、 低功耗、 低成本以及能够跨越在近红外光、 可见 光直至紫外光之间的颜色发射的多用性而是特别地但非排他地有利的。 在不同的波长上发 射的窄与宽的带宽 LED 能够被组合在多个阵列中， 以产生包括白色的最可感知的颜色。
在一些其他实施例中， 根据本发明的第一方面的系统的发光设备包括多色光源和滤光器。 多色光源通常是宽带连续照明系统， 其发射能够通过使用诸如彩色滤光片之类的 滤光器有选择地在不同颜色中进行调谐的白光。
优选的是 ： 在每个元素中， 所述发光设备被安排， 以致所发射的光从该元素的至少 两个相对侧是可见的。 这提供的优点是用户和观察该用户的某人二者能够同时看到所发射 的光。 这对于该元素或发光设备而言通过包括光漫射或衍射元素、 表面或外壳而可以获得。
在优选的实施方式中， 对于受移动影响的所有元素， 实时执行响应于感测到的第 一或另一元素的运动而控制来自第一元素的光的发射。这意味着 ： 在移动元素时引起的光 发射的一种或多种变化立即发生， 即， 一般在移动该元素的同时发生。 对于例如周期移动之 类的一些运动属性， 在控制系统确定运动属性的特征以提供相应光发射的同时可能存在一 些冗余度。对于例如速度之类的其他运动属性， 控制系统可以和能够确定速度一样快地即 刻反应。同样， 由于传感器响应时间和采样率、 信号发送和接收、 处理时间等等而引起的小 延迟将是预期的， 但是这通常将不被登记或被体验为对用户的干扰。利用在此描述的延迟 和冗余度操作的系统被认为是响应于感测到的运动而实时执行光控制。
没有考虑的是 ： 实时响应是用户是否完成一系列的运动， 其中在聚集运动被作为 消息包发送之后， 以及此后被显示或者要不然被另一元素传送。
虽然本发明的描述集中于光变化， 但是设想 ： 本发明一般可应用于不同输出的控 制， 以致例如这些元素的运动对应于声音的发射。声波利用类似的波的通用属性、 即频率 / 波长和幅度来表征。 通过添加发声设备或利用诸如信号生成器与扬声器之类的发声设备替 换发光设备， 有关光控制的本发明的描述从而能够容易地适于声音控制。 例如， 来自一个元 素的声发射可以影响其他元素的声发射。 来自一个元素的声发射也可以影响其他元素的光
发射， 并且反之亦然。
在一些实施例， 光发射的控制也包括引起所发射的光的周期变化。
周期变化被定义为以规则时间间隔发生或复发的变化。这样， 元素的节奏运动可 以被转换成连续的着色变化。例如， 特定的元素运动可以对应于来自发光设备的光的特定 时间和顺序的褪色与脉动。
在其他的实施例中， 该系统进一步包括信息存储单元， 用于存储来自所述一个或 更多个运动传感器的输入。在这些实施例中， 该控制系统优选地进一步被安排为接收来自 所述信息存储单元的输入， 并且响应于所述接收到的输入而被配置成有选择地引起所述元 素产生其光发射的变化。
信息存储单元充当存储单元， 其中存储来自运动传感器的输入。 例如， 接收到的输 入可以被存储在信息存储单元中， 以提供有关这些元素的按时间顺序的运动的信息。 由此， 从信息存储单元中接收有关这些元素的按时间顺序的运动的信息的控制系统可以引起一 些元素的光发射的变化， 其至少部分地基于它自己的最近运动历史。 在其他的实施例中， 一 个元素的运动历史可以影响其他元素的光发射的变化。
响应于来自一个或多个运动传感器的特定输入， 诸如没有输入， 控制系统可以优 选地引起这些元素随机地发射具有不同颜色和 / 或强度的光或通过从信息存储单元中检 索它们自己的最近运动历史来重复它们自己的最近运动历史中的发射。例如， 如果一些元 素的最近运动历史显示它们已经长期没有在运动， 那么这些元素可以随机地发射光以吸引 潜在用户的注意力。 至 / 自元素的通信可以通过有线连接或借助于无线通信， 这牵涉每一个元素中的 发射机 / 接收机。该通信可以基于用于有线 / 无线通信的标准通信协议。通常来说， 只有 有限的数据量需要被发送 / 接收。
元素之间通信的管理能够基于中央集线器 （这可以利用元素之一来收容， 而不一 定是单独的物理实体） ， 或者它能够是分布式的。通信的管理将典型地被并入控制系统的处 理能力中， 但这并不是一定的， 这也能够是中央和分布式二者。
在一些实施例中， 控制系统进一步包括 ： 用于从指示第一元素的移动的输入中确 定第一元素的运动的一个或更多个运动属性特征的软件或硬件或固件等装置， 以及用于将 所确定的运动属性特征映射到所提供的光颜色和 / 或强度空间的软件装置， 该控制系统进 一步被配置成引起第一元素依照其运动属性特征在光颜色和 / 或强度空间中的位置来发 射光。
在下表中收集运动属性及其特征的示例 ：
运动属性 速度 方向的改变 时间模式 几何模式 方向 旋转 / 倾斜
运动属性的特征 快， 慢 平稳， 不平稳 周期的， 零星的， 随机的 圆形， 三角形， 方形， 其他可识别的形状 上， 下， 左， 右， 向前， 向后或组合 顺时钟， 逆时针通过组合这些运动属性中的所有 / 或一些运动属性， 可以建立多维坐标系， 其中 每个轴利用具有确定该轴上的坐标的其特征的量化的运动属性来表示。 这些元素的每一个 移动能够利用多维坐标系中的坐标即运动属性的特定组合来标识， 其中多维坐标系可以被视为运动属性空间。 特定元素的移动在这个运动属性空间中的位置可以被视为人们情感的 映射， 而任何特定的元素移动可以对应于该元素的用户的特定情感。颜色 / 亮度发射的变 化利用这个运动属性空间与颜色 / 亮度方案之间的对应关系来确定， 以致坐标即元素运动 属性的每个组合对应于特定的颜色和光强度。 导致用户引入元素运动的改变的元素的用户 的情感改变从而最终被转换为由该元素发射的光的颜色和光强度变化。 配色方案的示例在 文献中是已知的。稍后在该文本中描述用于 2D 配色方案的示例。
在第三方面中， 本发明涉及一种计算机程序产品， 用于当所述产品运行在诸如根 据本发明的第一方面的系统的控制系统之类的计算机上时指示处理单元执行根据第二方 面的方法的步骤。
本发明的这个方面是特别地但是非排他地有利的， 这是因为 ： 本发明可以利用计 算机程序产品来实施， 使得计算机系统能够执行本发明的第一方面的操作。因而， 期望 ： 通 过在控制光学记录设备的计算机系统上安装计算机程序产品， 一些已知系统可以被改变为 根据本发明来操作。这样的计算机程序产品可以在任何类型的计算机可读介质、 例如基于 磁或光学的介质上提供， 或者通过基于计算机的网络例如因特网来提供这样的计算机程序 产品。 本发明的基本思想能够被阐述为提供一种具有多个元素的系统， 其中亮度和颜色 的控制能够通过其元素的简单运动而获得， 其中所述元素感测彼此的移动模式并影响彼此 变化。从而， 该系统的各元素之间的通信允许在其中没有 U.I. 存在的元素中引起颜色变 化。
本发明的第一、 第二和第三方面均可以与其他方面中的任一方面进行组合。本发 明的这些和其他方面从下文描述的实施例中将是显然的， 并且本发明的这些和其他方面将 参考下文描述的实施例来阐述。
附图说明 现在将参考附图、 仅利用示例来解释本发明， 其中 ： 图 1 显示根据本发明的一个实施例的系统的示意图。
图 2 显示根据本发明的实施例的系统的示意图。
图 3 显示根据本发明的实施例的包括信息存储单元的系统的示意图。
图 4 是根据本发明的第二方面的实施例的方法或根据本发明的第三方面的实施 例的计算机程序的设计的流程图。
图 5 显示用于基于元素的移动模式分配特定着色给元素的 2D 配色方案的示例。
图 6 显示能够被映射到色环的配色方案的示例， 其中这些颜色从一种颜色褪色为 另一种颜色。
图 7-10 显示由运动传感器测量的能够被分类为四种极端移动状态的移动模式的 示例。
具体实施方式
在这些元素的所有实施例中， 控制系统、 存储单元和运动传感器在功能上进行连 接， 并且可以借助于电线或者借助于无线连接来连接。虽然这些实施例的描述能够应用于包括大量元素的系统， 但是为了简单起见， 在下面的实施例中描述的元素的数量被减至四 个。 这些元素的典型形状是球形， 然而在其他的实施例中， 这些元素的形状可以是适于可移 动的功能的任何形状， 例如， 立方体、 锥体和圆柱体或其组合。 这些元素的大小、 形状和重量 在各实施例之间可以显著改变。这些元素的唯一要求是它们应该是可移动的。可选地， 其 形状也可以是可修改的。
优选的是 ： 每一个单个元素是单个物理实体， 即， 不是由可以或多或少物理连接的 若干独立实体构成。由此， 正是发射光的元素被移动并且其运动被感测。
图 1 显示根据本发明的一个实施例的系统 100 的示意图。该图显示四个功能上连 接的元素 1、 2、 3 和 4， 其中每个元素分别包括发光设备 5、 6、 7、 8。依据与这些元素进行的用 户交互作用， 运动传感器 9 感测这些元素的移动。控制系统 10 从运动传感器 9 接收有关这 些元素的运动的信息， 并且响应于接收到的信息来控制这些元素的发光设备， 例如， 以引起 所发射的光的着色和亮度变化。
图 2 显示根据本发明的一个实施例的系统 101 的示意图， 其中元素 1、 2、 3和4均 分别包含运动传感器 9a、 9b、 9c 和 9d。 依据与这些元素进行的用户交互作用， 运动传感器感 测这些元素的运动。 每个运动传感器可以感测它被包括在其中的元素的运动， 例如， 传感器 9a 感测元素 5 的运动。
作为选择或附加地， 每个运动传感器可以感测其他元素的运动， 例如， 传感器 9a 感测元素 1、 2、 3 和 4 的运动。这可以例如利用每个元素中采用偶极子或多极配置来发射电 或磁场的发射器和每个设备中的定向电场传感器一起来实现。 这将允许元素确定邻近元素 的运动和位置。每个发射器的场可以被调制， 用于包含该发射器的元素的标识。
图 3 显示根据本发明的一个实施例的系统 102 的示意图， 其中该系统也包括信息 存储单元 11。依据与这些元素进行的用户交互作用， 运动传感器 9 感测这些元素的移动。 运动传感器 9 可以与接收有关这些元素的运动的信息的控制系统 10 通信， 并且响应于接收 到的信息而在如图 1 所述的这些元素的发光设备中引起着色和亮度变化。作为选择， 运动 传感器 9 与信息存储单元 11 通信。信息存储单元 11 存储与这些元素的按时间顺序的运动 相关的信息， 并且又给控制系统 10 提供与这些元素的运动历史相关的输入。例如， 信息存 储单元 11 可以接收和存储来自运动传感器的、 有关由用户产生的元素移动的复发组合的 信息， 以传送特别的情感状态。由控制系统接收的这个信息又最终被转换成这些元素的发 光设备的着色改变。 这样， 元素的特定顺序的移动可以对应于特定的光变化模式， 以致这些 元素上的发光设备的光发射的变化可以至少部分地受到这些元素的运动历史的影响。
图 4 是举例说明根据本发明的第二方面的方法以及根据本发明的第三方面的实 施例的计算机程序的流程图。该方法包括以下步骤 ： S1， 在包括两个或更多元素的用于通 信的系统中生成元素的运动 ； S2， 感测所述元素的运动 ； S3， 存储有关所述元素的运动的信 息； S4， 通过引起所述元素基于所存储的按时间顺序的其运动产生其光发射的变化， 控制来 自更多元素中的所述两个元素的光的发射。
设置这个的众多可能性和不同的方式是可能的。在一个示例中， 该系统中在功能 上连接的移动电话组可以局限于依照电话上的联系人列表的组、 局限于 （由网络小区确定 或内置于 GPS 能力中） 有限区域内的电话。
图 5 显示用于基于元素的移动将特定着色分配给元素的 2D 配色方案或空间的示例。每一个元素的颜色变化可以基于以下的组合 ： i） 其自身移动的特征， 如所示的， 不同的运动模式可以被标识， 例如， 慢、 快、 平稳或不 平稳移动 ； ii） 基于其移动模式来确定针对每一个元素的个别建议的颜色的算法， 例如， 阈值方 案； iii） 例如， 基于信息存储单元中存储的信息， 基于元素的移动模式的历史来确定元素 的颜色的算法 ； iv） 基于其他元素的颜色 （和历史） 来确定每一个元素的颜色的算法。
图 7-10 是由运动传感器测量的移动模式的示例， 其中这些移动模式可以依照图 5 所示的 2D 配色方案而被分类为这些元素的四种极端移动。由控制系统用于分析元素的运 动的输入可以取决于运动传感器的类型， 并且可以应用时间平均函数来确定平均值， 以避 免由于非常小的运动变化而引起太多闪烁。
图 7 对应于快速且不平稳 （Fast and Jerky） 移动。依照图 5 中的方案， 能够将相 应元素中的发光设备的红色着色分配给这个移动。在实践中， 当该元素经历如图 6 所示的 运动传感器所感测的快速且不平稳移动时， 控制单元将导致该元素中的发光设备的着色切 换到红色。类似地， 图 8 显示将对应于橙色的快速且平稳移动， 而图 9 和 10 分别代表对应 于蓝色和绿色着色的慢 / 不平稳和慢 / 平稳移动。 为了简单起见， 使用采用两种运动属性的图 5 的 2D 色坐标系。其中每个轴是运动 属性的多维坐标系可以被用作用于确定元素的着色切换的色坐标系。 能够分析这些元素的 运动， 并且能够利用给定的坐标值 （对应于运动属性的特征） 来确定一个或多个运动属性。 对于那些未被确定的运动属性来说， 其值能够被设置成零 （或中性） 或被随机化。这样， 运动 属性空间能够被构造并与配色方案相重叠， 以致能够给每个运动分配特定的颜色和强度。 例如， 图 5 显示 2D 色空间， 其中除了速度和平稳度之外， 所有的其他运动属性被设置成零。 相同的颜色可以出现在色空间中的若干位置中。在图 5 中， 通过例如添加某些方向属性特 征， 即上和下， 能够添加光的强度。因此， 如果元素在上 / 下方向经历快速不平稳运动， 这可 以对应于具有高亮度的红色着色， 而如果同一快速不平稳运动是左 / 右方向， 那么红色着 色可以具有低亮度红色 （相同波长， 但是较低光强度） 。
运动属性在这个 “运动属性空间” 中的坐标能够被视为人们情感的映射。例如， 如 果不愉快情感导致元素的用户产生将利用该元素的红色着色来显示的快速且不平稳移动， 那么不愉快情感能够与图 5 所示的红色着色相关联。
n 维移动 - 颜色模型能够用于从移动中提取情感， 并且以彩色光给出反馈。示例 可以是利用下列维度、 以移动来测量情感的表达 ： 激活和愉快。激活能够与移动的速度和 量相关联， 其中高激活是快速移动， 而去激活是慢移动。愉快可以与平稳或不平稳移动 （规 则或不规则移动） 相关联， 其中平稳移动是愉快的， 而不平稳移动是不愉快的。这个模型能 够被映射到其中颜色以自然的方式从一种颜色褪色为另一种颜色的色环， 如在图 6 中能够 看到的。这些颜色朝着该环的中心而褪色至白色， 这是因为在那个点上激活和愉快是中性 的。 这些元素的运动能够被分析， 并且一个或更多运动属性能够利用给定的坐标值 （与运动 属性的特征相对应） 来确定且被直接地映射到恰当的颜色。
本发明能够采用包括硬件、 软件、 固件或这些的任何组合的任何适当的形式来实
施。本发明或本发明的一些特性能够被实施为在一个或多个数据处理器和 / 或数字信号处 理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的元素和组件可以在物理上、 功能上或逻辑上 采用任何适当的方式来实施。 实际上， 功能性可以实施在单个单元中， 也可以实施在多个单 元中， 或可以作为其他功能单元的一部分来实施。这样， 本发明可以在单个单元中实施， 或 可以在物理上和功能上在不同的单元和处理器之间进行分布。
虽然已结合特定的实施例描述了本发明， 但是本发明并不打算限于在这里阐述的 特定形式。相反， 本发明的范围仅利用所附权利要求书来限制。在权利要求书中， 术语 “包 括” 并不排除其他元素或步骤的存在。此外， 虽然个别特性可以被包括在不同的权利要求 中， 但是这些特性可以或许有利地进行组合， 并且在不同的权利要求中的包含并不意味着 特性的组合不是可行和 / 或有益的。此外， 单数引用并不排除复数。因而， 引用 “一” 、 “一 个” “第一” 、 “第二” 、 等并不排除多个。此外， 权利要求书中的参考符号不应被解释为限制该 范围。