[发明专利]处理在主机中产生的在人机交互装置中回放的力反馈效果的方法和系统

说明书

本发明通常涉及用户与计算机之间的接口装置，更具体地涉及将力反馈效果提供给用户的方法和系统。

计算机系统广泛地用于不同的工业中，来实现应用程序，这些应用程序包括：需要专门操作技术的计算机控制的模拟、办公室工作任务和交互游戏。这些交互游戏已经在使用个人计算机的家庭消费者的庞大市场中迅速流行。运行应用程序或交互游戏的计算机系统，典型地在监视器或其它可视显示装置上为用户显示可视环境。用户通过使用各种典型的输入装置，如键盘、书写笔与书写板、轨迹球、鼠标、游戏杆、游戏板、方向盘、脚或手踏板等，与这个计算机产生的环境交互，来玩游戏、体验模拟或其它虚拟现实环境，其中这些输入装置连接到提供显示环境的计算机系统上。主机响应于用户对输入装置的操作，来更新应用程序，并且通过显示装置，将相应的反馈提供给用户。这样的虚拟现实环境已经被扩展而包括音频扬声器，来将声音与视觉显示一起提供给用户，进一步丰富用户的交互体验。

虚拟现实环境的另一项扩展已经指向为用户提供触觉反馈，这更通常地称为力反馈。因为除了将输入提供给主机，而且将身体感觉提供给用户，因而输入装置中的力反馈包括将这些装置从输入装置转变为接口或人机交互装置。响应于从主机接收的力反馈效果命令，执行力反馈允许应用程序，在物理接口装置中产生这些身体感觉。电机或其它物理动作装置典型地连接到接口对象上，其中接口对象连接到主机上，来产生这些身体感觉。这样的身体感觉包括，当用户在虚拟环境中碰撞她的车时装置发出隆隆声；当用户驾驶经过限速路障时的机械摇晃；模拟飞行表面空气动力学拉动的拉力，和模拟枪支开火的游戏杆的“后坐力(kickback)”，及相似效果。

力反馈允许装置的初始引入，集中在为相当昂贵和高端产品提供高保真效果。更加流行的趋势是将力反馈允许装置的使用扩展到更大量的消费者市场。典型的现有技术力反馈允许装置的生产商，将他们的力量集中在将力反馈效果的控制方面移动到装置自己上，通过为装置提供相当需要专门操作技术的内部微处理器和充足的存储器，来允许装置内部地存储、管理和计算所有的力反馈效果。装置内置(on device)大容量存储器的一个原因是，允许装置能够回放应用程序具有的所有可能的效果类型。在装置的初始化中，这种方式是应用程序将它所有可能的效果类型，下载到装置中，用于装置内置的存储。包括需要专门操作技术的装置内置微控制器的设置原因是，必须避免从装置到主机及其返回的时间循环产生的等待时间。这样的时间延迟尽管很小，当回放力反馈效果时，在装置中表现为感到多变性和相当的延迟性。由此在装置初始化中，这些现有技术方法将所有可能的力反馈效果类型下载到装置中，并且将它们存储在存储器中，用于后序的回放。这样的现有技术方法，由根据加拿大圣何塞的Immersion Corporation的技术生产装置来说明，并如美国专利6,028,593所代表的相关各种专利中描述；并且由根据华盛顿州Redmond的微软公司的技术生产的装置来说明，并如美国专利6,036,495所代表的相关各种专利中描述。这里的专利受让人本身根据Immersion方法提供力反馈允许装置，如WingMan(R)力反馈游戏杆装置。这些现有技术方法的局限性将在下面讨论。

微软公司的DirectX中的DirectInput应用程序接口(即application program interface，API)，已经变为实际标准API，用于在基于Windows(视窗)的平台上控制这些装置，基于Windows的平台是到目前为止用于家用计算机上的最流行的操作系统，并且代表这样装置的最大的潜在庞大市场。DirectX的目标在于游戏开发者，允许他们直接地并且以最少的整体可能性，与存在的硬件对话，而不必明显地考虑硬件的特定参数。这可以看作硬件最小的抽象。在游戏(应用程序)与硬件之间有装置驱动程序，装置驱动程序对它们的特定硬件实现抽象。DirectInput将连接的游戏装置以一致的方式表现给游戏；游戏可以通过DirectInput向装置查询数据、它的性能，并由此调整它的控制。

硬件装置销售商必须提供后面的元件，来使它们的装置运行，并作为标准DirectX兼容的力反馈装置接受：

*“驱动程序”(driver)，是一段插入DirectInput中的软件，作用于游戏的请求，来表现/停止/改变力，并在保真的最可能的对话下，将这些请求转换成装置理解的东西；

*力的列表，寄存在称为“注册表”(registry)的系统范围的数据库中，描述什么效果是可能的，并且什么效果的限制是以定时分辨率、附加复杂性、高级性能的方式；