分配数据的交互式通信系统的制作方法

专利名称：分配数据的交互式通信系统的制作方法
背景技术：
本申请是1993年6月3日递交的、题为“分配文件的交互式电视系统”的美国专利申请第08/070,814的部分继续；也是1993年11月29日递交的、题为“分配数据的交互式电视通信系统”的美国专利申请第08/158,293的部分继续。
本发明涉及在支持硬拷贝文件远地生成和实体数据大量高效移动的环境下，完全支持交互式电视节目所用的软件和硬件。
本发明尤其适用于一种分配型交互式电视通信的方法和系统，该方法和系统可以在现有的电视分配通道上分配声音/可视信息和数据。
本发明包括一种专门的调谐器和控制计算机或接收装置，它位于用户电视机的附近，以便(i)接收数字和模拟信号并对之译码，从而起到每次观看付费电视的节目选择接入点的作用；(ii)生成显示用的计算机图像和多媒体信号；(iii)通过图像用户接口接收用户的输入进行显示；(iv)编码并传送用户发出的指令序列和包括信用卡数据的用户输入；(v)打印购物券(coupon)和其他硬拷贝输出；(vi)执行计算机软件，成为一个综合的家庭数据处理中心。
本发明提供了一种图像和数据传输系统，该系统在现有的电视分配通道上以新的信息格式传送数字指令和数据，并且该系统使用先进的压缩和排序方法，有效地将该数据同时分配至许多接收装置上。该信息格式在许多广播频段和制式上都可使用。另外，可以用虚拟频道映像控制电视节目选择的变换，并将这些映像传送接收装置。接收装置可按需要从连续的广播流中有选择地抽取信息。
接收器适合接收与其他同样电视信号复接的数字编码并可能加密的压缩电视信号。任何数量的独立接收装置可以同时选择广播信息的相同或不同部分。用这种方式，存储量较小并且处理能力有限的交互式综合接收调谐器，除利用直接广播卫星(DBS)、光纤之类新出现的分配技术外，还可以利用现有的电视分配网以非常低的成本使用从大型中央数据库输出的数据。
在近来的二十年中，要求用户通过普通电话线路与广播电台联系的电视节目的普及表明对交互式电视应用的需求不断增长。
广告商喜欢能立即获得响应的电视销售节目的市场功能，因为这些节目有机会接触大量的消费者，并实时地与这些消费者进行实际交易。对于家庭购物节目，已有每小时销售超过一百万美元商品的报道。但这些系统无法使消费者方便且有效地作出响应。
通常必须由一个工作人员介入才能进行联系，工作人员通过家庭购物过程引导缺乏经验的用户。信用卡的信息通过电话向销售人员公开，于是销售员就有机会可以滥用该信息。另外，这类系统不能为消费者提供签过字的购物券或其他销售诱导。所有这些因素综合起来，总体上缩小了交互电视市场的总范围，并减少了利益。
另外，本发明为数据分配提供了一专门的通道。例如，现有的有线电视线路为数据分配提供了一频带很宽的通道。位于超高频(UHF)波段的地面传输对于数字电视和数据信号的传输来说是一条很有吸引力的通道。DBS和微波链路电视网也提供了有吸引力的数据通道。
随着这些通道中数字电视信号运行的来临，广播电台开放显著的带宽，作另外之用。原先一个6MHz的模拟频道只载送一个电视台的图像和伴音，而新的数字频道将在相同的6MHz频带宽度中载送四至六个上述电视台的信号。这样，拥有50个模拟频道的有线电视运营者将获得超过200个的数字频道。这种现存带宽使用程度的提高为利用现有的分配系统来分配非电视数据提供了独特的机会。
本发明的目的是提供一种高级的综合系统，该系统利用现有的电视和通信网广泛地分配数字数据并收集消费者的信息。本发明试图提供一种全自动的系统，该系统不需要人为的干预就能实现其目的。它由下列部分组成(i)中央处理站，能接收用户的输入和请求，并管理数据流向许多个接收装置；(ii)新的信息格式或数据总线结构，确保数据快速、有效且高度安全地传输至远处；(iii)交互式综合接收调谐器(IIRT)，它发出用户请求，管理入向数据流，并且为各种家庭电子设备提供全功能的设备管理平台。IIRT为遥控器和与其他计算设备的连接配有双向的红外端口。另外，IIRT配有磁卡阅读器，使用户能输入信用卡的信息，方法是实际拿一张银行信用卡，并使之滑过IIRT表面上的指定槽口。这样就不需要用户再作输入便能自动处理信用卡的信息。
本发明使用一种面向对象级(object oriented class)的新颖信息格式，该格式用于数据分配系统的规范中时，它支持的数据结构和类型的数目不受限制，参见

图10。本领域中现有技术的问题是，数据模型原本就性能非常单一，即在所传送数据的内容和类型方面不灵活。本发明通过定义一个包含各种方法和对象的基本级(base class)解决了这个问题。通过把该模式用于数据总线，便可扩展该总线的内容和功能，从而优于本领域现有技术的静态特性。
过去曾经就对于改进型交互式视频分配系统的需求作了几次偿试。由Rhoades发明的已有美国专利第5,051,822号揭示了一种用电话接用电视游戏的分配系统。该系统由一家庭计算设备和一中央远距离游戏存储中心组成。电视游戏程序软件通过已调载波传送给用户，并且软件由通过标准有线电视线路传输的可执行目标代码组成。远距离游戏存储中心控制程序的选择，并且通过电话线路自动记帐。电子游戏软件通过标准有线电视线路装入用户可以接用的家庭计算设备中。每次接用该游戏，一记帐信号便被传输至远距离的游戏存储中心。该系统限于电视游戏和其它软件的应用。它通过有线电视分配系统直接输送软件。Rhoades的困难是，不能将大量的信息同时分配给许多用户。另外，Rhoades系统没有任何文件传递能力。
已有系统中又一个例子是Pocock等发明的美国专利第5,014,125号，涉及一种能够交互分配可选图像显示的电视系统。Pocock系统是一种静止图像电视分配系统。控制信号通过电话线路传输，而图像通过标准的有线电视线路传输。观看者通过电话线路选择节目。中央控制站将所需要的图像帧传输至位于有线电视系统拓扑结构中重要位置上的帧关，以响应观众的请求。这有效地将静止图像电视信号引至为观众处服务的中继线。与Pocock系统对照，本发明相对该已有技术的改进方面是，它不需要用帧关来引导电视信号，从而降低了使用这种系统的成本和复杂性。本发明相对该已有技术的改进还在于它不限于静止图像。
另一个例子是Abraham发明的三个相关的美国专利第4,590,516号、4,521,806号和4,567,512号。Abraham的系统涉及一种收视者驱动的电视分配系统，在该系统中用户通过电话线路交互地预定电视节目，然后该节目信号在预定的时间通过标准有线电视线路传输出去。该节目或者被实时地接收，或者被存储在集中分配中心，以在预定的时间再分配至本地有线电视的节点(node)。该系统俗称为“收费观看(pay per view)”系统。本发明相对该已有技术的改进在于使用了实时压缩/去压缩技术。本发明相对该已有技术的改进还在于本发明不限于只分配电视节目。
另一个例子是Fernandez发明的美国专利第4,961,215号，它涉及一种把电话线路用作分配媒体的连续自动的无线电数据分配系统。无线电数据经调制解调器或数字通信设备在电话线路上输送至可以立即使用数据或存储数据以作后用的远地站。
交互式电视系统的又一个例子是Tindell等人发明的美国专利第5,130,792号，该发明把压缩后的电视节目文件分配至将该节目去压缩并再现的远地站。本发明相对该已有技术的改进在于，使用了实时压缩/去压缩技术。本发明不需要星载(onboard)高容量存储子系统，故不用存储转发结构来构造，从而通过节省有关高容量存储子系统的成本来减少观众的费用。
McCalley发明的美国专利第4,829,372、5,119,188和5,191,410号给出了另一个已有系统。McCalley揭示了一种系统，用该系统可将压缩的图像和声音数据通过有线电视线路传输给收视者的电视机。收视者可以滚动以带有伴音的图像的形式传输至其电视机的信息。本发明在家庭购物系统的交互性方面有所改进。具体地说，本发明用实际非模拟的菜单使用户可漫步电视购物商店区。观众简单地利用遥控接用IIRT的功能，并能借助综合信用卡阅读装置实际购买物品。本发明不需要帧存储装置，也不局限于静止图像显示。
再一个例子是Hoarty发明的美国专利第5,220,420号，该发明揭示了一种交互式多媒体系统，该系统对整个有线电视分配系统的节点中的图像信息及其相关数据和声音进行分配处理和存储。本发明不需要存储转发整个有线电视分配系统节点中的图像信息及其相关数据和声音，故结构上不同于该已有技术，并有所改进。该改进降低了系统的成本和复杂性，从而为观众减少了费用，并改善了可靠性。
正如会理解的那样，本发明中用于提供远距离文件生成交互式电视节目选择的系统克服了已有技术中的许多缺点。前面提到的困难和局限并非穷举，而是会降低效果并使用户对现有图像分配系统和类似系统不满的许多局限和困难中的一部分。还可能存在其他值得注意的问题。然而，上述的那些问题应足以证明过去涌现的现有交互式电视系统值得进行改善。发明内容对照那些曾试图寻找一种改善的交互式电视系统的现有设备来说，本发明尽管不是唯一的但却特别适合于用作这种交互式电视系统，它能使对远地电视观众的数据传送简化，送回用户的输入，并且提供了允许在观众家中远距离生成硬拷贝文件的独特优点。
在其较佳实施例中，本发明由一种改进的用于支持交互式电视的方法和硬件组成，包括(i)中央处理站，能进行数字电视的发送和数字指令与数据的发送；(ii)远地接收装置，该装置具有*处理和存储能力，能从数字电视传输和/或数字数据传输中抽取交互的数字指令和/或数据，*带窗口和图像覆盖的数字电视显示支持系统，*实时进行声音和图像去压缩的能力，*用户接口，能发送用户选择的信息和接收信用卡信息，*能在用户家中产生硬拷贝文件的打印机，它能与电视事件同步，*图像用户接口，*无线电遥控器，*DBS接口，*低成本的高速数字扩展接口。
本发明适合于成为一种全面综合系统，能支持交互式电视的整个过程，包括项目或节目选择、发送、响应和记帐。所用的信息格式或传输协议最好是(但不是唯一的)以一种独特的数字方案为目的。
本发明的基本优点是能够提高观众与电视节目制作人之间的交互作用。
本发明的另一优点在于，其综合设计允许在单个自动系统内实现包括用户购物等在内的所有必要功能。
本发明的又一优点在于，能在用户的家中产生硬拷贝文件。
本发明的再一优点在于，其独特的数据压缩和传输方案。
本发明的另一个优点在于其独特的逆向寻址方法。
本发明再一个优点在于其一个系统对不同广播方式的适应能力。本发明能容纳有线电视、陆上双纽硬线、光纤、DBS和微波等分配方式。
本发明的又一个优点在于，在一高质量的图像处理系统中使用可单独寻址的像素位映像技术，以支持精制的图像节目。
本发明的又一个优点在于，其独特的用于分组数据的结构。
本发明的再一个优点在于，它使用独特的数据交错法以适应更有效的数据分配。
本发明的又一个优点在于小型设计和遥控操作。
本发明的又一个优点在于，用户进行的维护很简单。
本发明的再一个优点在于，它能够自动处理消费者的信用卡信息。
本发明的又一个优点在于，使用一种分布式用户/服务器处理系统，允许系统冗余并容易扩展。
本发明的另一个优点在于多功能的家庭接收装置。
本发明的又一个优点在于，家庭接收装置能从网络激励其操作系统的独特能力。
本发明的另一个优点在于独特的面向对象基本级，该级定义了通信系统中最基本的元素。
本发明的又一个优点在于，用户对节目和服务可作许多选择。
本发明的再一个优点在于，它能用红外通信链路与其他设备通信。
本发明的又一个优点在于，它能实时显示数字编码的电视。
本发明的再一个优点在于，接收装置能够执行个人计算机软件和进行游戏。
本发明的另一个优点在于，它能同时对数字电视以及数字指令和数据的传输进行译码。
所以，本发明的总体目的是提供一种具有文件分配能力或类似能力的新的交互式电视系统，它将避免或尽量减少先前已有技术中描述的问题。
本发明一具体的目的是，提供一种新的包括先进交互性能和处理性能的交互式电视系统。
本发明的另一目的是，提供一种新的交互式电视系统，它能在用户家中与电视事件同步地产生系统生成的文件。
本发明的再一个目的是，提供一种全面综合的交互式电视系统，它使用独特的分组数据，并在该系统中进行数据交错和数字压缩。
本发明的又一个目的是，提供一种全面综合的交互式电视系统，该系统为了交互地工作，不需要人的干预。
本发明的另一个目的是，提供一种新的接收装置，该装置具有用户顺适的交互操作方法并能处理信用卡信息。
本发明的再一个目的是，把指令或数字代码注入数字电视流中。
本发明的又一个目的是，从电视数据流中接收指令。
阅读以下描述的较佳实施例、后附的权利要求以及附图将理解本发明的其他优点和有价值的特征，简要叙述如下。附图概述附图中相同的标号表示各图相应的部件，如果标号不同，则在文中说明它们的关系。参照附图，阅读下列详细描述，将更容易理解本发明的各种目的、优点和新的特征，其中图1是含有部分透视的方框图，示出了本发明交互式电视系统的概观；图2是本发明中央处理站的方框简图；
图3是本发明交互式综合接收调谐器(IIRT)的方框简图；图4A是一方框简图，示出了图3所示的本发明IIRT用的源选择电路110；图4B示出了操作图4A所示源选择电路110时的逻辑真值表；图4C为一示意图，示出了用于实现图4A所示源选择电路110的逻辑电路；图5是本发明电视图像子系统的方框简图；图6是本发明遥控器的前视图；图7是一流程图，示出了本发明中将操作系统从中央处理站引导至IIRT的初始化过程；图8是本发明一对象组装器(object packager)的方框简图；图9示出了一种本发明中用于排列包含数据之对象的交错方法；图10是级的示意图，示出了依照本发明通过通信网传输的对象基本级结构；图11是级的示意图，示出了依照本发明通过通信网传输的首标对象的成员对象结构；图12是级的示意图，示出了依照本发明通过通信网传输的数据对象的成员对象结构；图13是一软件流程图，用来产生一个数据对象的内容表，并且依照本发明把该生成的内容表装在一操作系统中；图14是一软件流程图，它依照本发明分割对象数据块的大小，并且着手连续输出数据对象；图15是一软件流程图，它依照本发明把数据对象从中央处理站连续输出至IIRT装置；图16A—C是一方法的流程图，该方法依照本发明能在中央处理站和IIRT装置之间请求、传递数据和付费。本发明的最佳实施方式现参照附图，图1是含有部分透视的方框图，示出了本发明交互式电视系统的概观。本发明的交互式电视系统总体上用标号10表示，并且包括两个主要的子系统。这两个子系统中，一个是中央处理站20，它具有一个能从诸如卫星24等装置接收电视节目的分配接口。另一个子系统是综合交互式接收调谐装置(IIRT)40，它通过一通信网或传输方式与中央广播电台相连。尽管图1中只示出了一个IIRT，但事实上存在许多IIRT40，并且可以根据各种功能和设施(包括正在伺服的用户系统的大小)，存在多个中央处理站。在图1中，中央处理站20与IIRT40间的通信是通过同轴电缆有线电视网32来完成的，但本发明的这类通信还可以通过微波、卫星24、光纤33、带有调制解调器的电话(即，电话线路38)，或其他任何能够传输电视信号的通信网来完成。通信网络中有多种类型也是允许的。例如，根据有线电视网32的拓扑结构，它可以联合使用异步传送模式(ATM)，并可用于本发明。
中央处理站20配备了自动数据处理装置，该装置具有足够快的速度和足够大的容量进行本发明的实时交互传输。例如参见图2，包括多个可用来产生高速数据流的数据服务器832(如“A”至“X”所示，但可以为任何多个)。这些数据服务器832(其数量和容量的选择应满足任何特殊的交互式电视系统10对高速数据流的要求)使用由Micropolis制造的已知的温式磁盘驱动器，容量有几千兆字节。本发明用主计算机800控制的接口和管理电子设备对高速数据流的处理和传输进行管理。另外，主计算机800用多任务的操作系统(例如，UNIX、VAX VMS或WINDOWS NT)提供必要的数据处理和传输电路控制，从而依照本发明实时传输电视节目和交互数据节目。按照这里的应用，交互数据节目包括数据和信息。例如，数据和信息可以包括编码在数据流、多媒体显示、声音、图像、商品目录、股票一览表、计算机软件和电视游戏等中的指令和/或软件程序，和/或位映像图。只要能把交互数据节目的输入格式化成为数字信号，交互式电视系统10便能进行交互传输和处理。因而，要求主计算机800是具有多重任务功能的计算机，例如它可以是Digital Equipment公司销售的VAX或ALPHA计算机系统，Sun Microsystems股份有限公司销售的SPARC10计算机系统，Tandem计算机公司销售的容错计算机系统，或与这些计算机系统等价的系统。
电视信号通过CATV30或卫星24等分配接口输送至中央处理站20。大多数情况下，这些信号在中央处理站20被数字化。然后，通过一种传输方式(诸如电缆网32)将数字化的电视信号连同数字化的交互数据信号从中央处理站20输送出去。本发明可以使用任何能够输送电视信号的传输方式。图2对中央处理站20画出了这类传输方式所用的接口，这些接口包括卫星天线812的接口和扩展通信接口808。扩展通信接口808中示出了卫星转发器858、光纤接口860、地面接口862、分组无线电通信接口864、蜂窝网接口866和电话(下文称为电话线路)接口868等所有接口。这些接口中的每一个为一种传输方式提供了互连，能使中央处理站20与IIRT40通信。这是一些完全自动的接口，它们无需人的干预就能进行通信，而且是把该双向信号输入给处理和传输系统的已知电路系统。
连接在扩展通信接口808和主计算机800之间的可以是信用处理网关872、订单履行网关874和/或其他商品和劳务网关876。这些网关中的每一个都使用可买到的已知通信设备，提供各自的功能。例如，信用处理网关872可以使用电话线路38与TRW股份有限公司经营的信用检验设备互连。这些网关使用商用设备来加强现有业务。
众所周知，所有的传输方式都受到可传输的有效带宽的限制。在许多情况下，模拟电视信号用完了某一传输方式能够通过的带宽。但，交互式电视系统10的要求是，所选传输方式的通道不排除先前可以使用的电视频道，交互数据的实际增加量也通过该所选传输方式传输。因此，本发明包括这样的特征，即能够实时传输大量的附加数据，从而通过带宽容量先前已被电视频道占满的传输方式来支持交互特性。为获得这一功能，本发明减少传输声像电视信号所需的带宽，并使用剩余的带宽在中央处理站20和IIRT40之间传输交互数据信号，不破坏或不以任何形式干扰早先存在的电视业务。该功能在中央处理站20中实现，首先对声像电视信号进行实时模/数转换，接着压缩传输用的数字化电视信号。这种模/数转换以及压缩处理至少减少四分之三的声像电视信号传输带宽的需求。对于一电视频道的声频信号，当其以模拟形式传输时，一般要求6MHz左右的带宽。因此，使用模/数转换和压缩处理，并使用适当选择的调制技术(诸如256正交调幅QAM)来获得较高的数据符号速率，这样做使每一电视频道对传输带宽的需求大为减少。当与本发明用于传输交互数据并仍然提供全部电视业务的其他特性连用时，会节省更多的带宽需求。
对本发明交互数据的处理和传输能力作进一步提高的是软件操作系统以面向对象为基础。因此，本发明的交互式电视系统10使用面向对象级，以通过诸传输方式输送交互数据。这样，用本发明面向对象级可以支持数量不限的交互数据结构和类型。众所周知，由于面向对象提供了较好的模式和比先前的模型更有效的真实境界模拟工具，所以可以获得上述性能。因为传输系统被迫以固定长度的分组运行数据，所以现有的传输数据的方法是静态的。因此，由于每个现有的数据变换系统只对一种具体选择的数据类型有效(例如，电视游戏)，所以其容量受到严重的限制，不能处理和传输各种各样数据。例如，如果使某个数据变换系统最适合电视游戏，则它将不会为电视会议或其他数据增强的应用提供有效的数据处理或传输。因此，本发明使用可修改的面向对象方式，独特地识别和提出动态数据结构的需求，以支持多项应用的要求。它还支持所用通信设备的吞吐能力，并适应现有的网络带宽和其他影响有效数据输送的变量。由于可以调节本发明使用的面向对象基本级的规模，所以本发明可以有效地操纵任何规模的数据结构。
对于本发明，用段标记对象实体来包含交互数据。如下所述，对象实体的信息段长度不是象上述那样静态固定的，而是可以动态调节的，从而对于下述的响应个人用户按需的基本按需服务，有助于把数据快速传输给所有的IIRT40。用存储在主计算机800访问的系统表内的数据来控制对象实体规模的分配。根据数据级和子级索引该表中的数据；表中还包括诸如利用率等具体传输方式的对象实体规模的数据。通过把对象实体规模作为交互数据类型和传输方式的函数来分配，使与所选传输方式结合的交互式电视系统10可在所有的情况下有效工作。由于有关对象实体规模的数据存储在查询系统表中，而不是硬编码在操作系统中，因此本发明为所有的对象实体类型提供最佳性能。
在操作时，中央处理站20接收用户的请求，并进行数据发送。如上所述，交互数据传输可以包括软件和其他数据库信息，即目录、购物券分配、家庭购物应用软件、剧院和体育项目入场票的传递、银行和金融业务、电视游戏的分配和支持、电子信箱和任何其他虚拟分配的交互数据应用。
如图2所示，中央处理站20的较佳实施例从用于接收电视节目、交互数据和其他信号的卫星天线812引入输入信号。另一可以向中央处理站20输入的是包含在扩展通信接口808中的卫星转发器858。来自不同信息源的其他输入也可使用。但认为图2中所示的那些输入适合支持本发明的交互式电视系统10。卫星天线812接收卫星24的信号，该卫星可在地球同步轨道上。用卫星天线812接收到的信号传至用于调节的卫星转换电路814。卫星转换电路814是普通电视接收站中使用的公知电路装置。模拟格式的接收信号部分通过射频(RF)调谐解调器816，以进一步调整为单个频道的信号。RF调谐解调器816可在Scientific Atlanta公司或类似的地方买到。然后将每个频道的信号传至模-数转换器818，该转换器818能实时地对声像电视信号进行模-数据转换。模-数转换器818可以是诸如由加州Milpitas市的DiviCom股份有限公司或其他公司生产的装置。模-数转换器818和相关的支持电路的数目与中央处理站20将拥有的频道数相对应。该数目可根据情况选择，事实上，模-数转换器818和相关支持电路的数目可以大于最初提供的电视频道数，以便扩展容量。然后将每一频道的数字化信号传至声像压缩电路820进行压缩，该压缩电路820可与那些从加州Milpitas市的DiviCom股份有限公司或其他供应商那里买到的相同。接着，为了保证安全并防止节目非法盗版，可在中央处理站20再发送之前，使数字化和压缩后的信号通过数据加密电路822，如Teledyne或其他供应商提供的DES电路、削波电路和DSD电路。由于广播电台开始使用数字发送，所以将减少对模-数信号调整的需求。然后用频道多路复用器830合并经压缩和加密的数字化信号，其中频道多路复用器是一种电视广播中使用的公知装置，并可从加州Milpitas市的DiviCom股份有限公司和其他供应商那里得到。用RF调制器848将多路复用信号施加到载波器上。对于一个用同轴电缆传输方式输送高容量信息的较佳实施例，可以使用256正交调幅器(QAM)进行RF调制的方法。提供256QAM的RF调制器可从加州Sunnyvale市的应用信号技术(Applied Signal Technologies)股份有限公司获得。由于各种调制法因诸如传输方式等系统参数而起较好的作用，所以哪种调制法工作最佳，本发明的交互式电视系统就可使用哪种。例如，当使用地面传输方式时，可用VSB调制法。可从Zenith Data Systems公司获得全功能的VSB调制器。主计算机800使用通过关口连接880传至频道多路复用器830和通过关口连接884传至RF调谐解调器816的选通信号，来管理上述对已接收模拟电视信号的处理。
中央处理站20还能处理由卫星天线812接收先已数字化的电视信号的情况。在这些情况下，数字化信号从RF调谐解调器816传至频道多路复用器878，该复用器878可与频道多路复用器830同类型，从而两者相同。然后如图2所示，将再次合并的数字化信号传至RF调制器848，以便再发送。信号处理的方法也是由主计算机800用选通信号来控制的。这里，选通信号通过关口连接882在主计算机800和频道多路复用器878之间传递。
工作时，主计算机800把某些频道分给电视节目，并把其他频道分配给双向的交互数据传输。例如，主计算机800可以对特定的I-IRT装置40使用特定的地址信息，以将所选信号单独引向那些I-IRT装置40。
为实行其功能，主计算机800使用大容量的存储器(未示出)，它们可以是一组温式磁盘驱动器，光盘媒体或其他高速低成本的大容量系统。存储在大容量存储器上的可以是通过本发明交互式电视系统10传输的各种软件程序、数据库信息、游戏、提供给交互式电视系统10之IIRT装置40的消费者信息、静止或活动图像，或者任何其他数字化的交互数据。另外还存储在大容量存储器中的是中央处理站20和IIRT装置40的操作系统。如下文所述，对IIRT装置40激励所存操作系统。
交互式电视系统10的各个用户配有与普通电视接收机26相连的IIRT装置40。遥控装置50可用来操纵IIRT装置40。尽管图1中示出具有有线电视(CATV)首端30的有线电视网32，它能支持I-IRT装置40和中央处理站20间的所有通信，但还应强调可以使用包括电话线路38在内的其他任何能够传送数字信号和电视信号的通信网或传输方式系统。
图3以方框简图的形式示出了本发明的IIRT装置40。IIRT装置40的主要部分包括中央处理器(CPU)160，它配备了本地总线控制器136形式的支持电子设备。该本地总线控制器136可以是Intel公司或其他公司销售的82420EX型PCTset。另外还有存储模块138，它包括具有2兆字节容量的随机存取存储器(RAM)、具有64K字节容量的只读存储器(ROM)和非易失性随机存取存储器(NVRAM)形式的数据存取存储器，该数据存取存储器具有2K字节的容量，诸如由Dallas半导体公司或其他公司销售的DS-1642。CPU160通过本地总线134与视频协同处理器122耦合，该处理器122包括图像协同处理器124(诸如可从Texas Instruments公司和S3公司或其他公司获得)和视频随机存取存储器(RAM)126(诸如可从Texas Instruments或其他公司获得)。CPU160可以是Signet-ics出售的6502型机，Intel公司出售的A80486DX型机，或IBM公司出售的PowerPC601型机，或者其他类似型号的设备。
本发明IIRT装置40的主要优点是，它不需要复杂和昂贵的电路系统就能同时实时处理大量的交互数据和电视数据，从而降低了包含在交互电视系统10中的许多IIRT装置40的成本和维护需求。例如，尽管IIRT装置40要对大量信号进行复杂处理，但它不包括大容量存储。
从系统的角度看，由于中央处理站20和IIRT装置40中包含的许多电路(尽管以独特的装置互连而实现新的功能)是已知的，并且可从多种渠道获得，所以可以节约大量成本。
减少IIRT装置40硬件需求的一个例子是上文述及的IIRT装置40不需要任何大容量的存储能力。尽管大量数据的存储和处理能力是中央处理站20包括的一部分，例如主计算机800包括许多大容量存储器，但IIRT装置40没有大容量存储能力也能有效工作，并仍能实时处理所有接收到的信号，其原因在于交互数据是从主计算机800连续输入(装入)的。使用这种连续输入提供了基本的按需服务。如本发明交互式电视系统10所实现的那样，连续输入包括对I-IRT装置40作连续广播用的数字化数据分段。上述连续广播的进行不是使一个交互节目的所有数据在不间断数据流中广播，然后再连续广播另一交互节目的所有数据等等，而是在连续广播或连续输入期间交错来自不同交互节目的对象。例如，如果将广播三个交互节目，第一个广播对象可以是交互节目一的，第二个广播对象可以是交互节目二的第一个对象，而第三个广播对象可以是交互节目三的第一个对象。这个次序可对每一交互节目的第二、第三和以后的对象继续下去。当IIRT装置40接收时，只处理每一IIRT装置40所选交互节目的对象。每个IIRT装置40会拒绝终端用户未选和/或中央处理站20允许某个IIRT装置40接收的交互节目的对象。因此，由于连续输入期间将多个交互节目的对象进行交错，所以每个IIRT装置40将处理比广播时少的交互节目的信号。因而，广播的连续交互数据流不会使各个IIRT装置40饱和。
进一步提高本发明的数据处理能力是使每个IIRT装置40包含多个频道。单频道实施例是容易的，但如图3所示，IIRT装置40的较佳实施例包括两个频道，表示为从源选择电路110传至RF调谐解调器(1)(单元112)及RF调谐解调器(2)(单元112)的信号。但本发明根据系统要求可以包括多于两个的频道，所以不仅限于双频道。随着频道的增加，系统能力会提高，但这样做还是造成化费和复杂性。
IIRT装置40在源选择电路110处接收输入信号，源选择电路110配备了电缆馈线102、微波馈线162、卫星馈线104、光纤馈线106和接口扩充器108的接口。图3表示的接口不是本发明唯一可接受的接口馈线组，只是表示性的。增加接口的适应性实际上部分由接口扩充器108提供。源选择电源110包括许多电子技术控制的电桥，它们允许从任何入口接收和发送数据。源选择电路110中具体包括有线电视接口调谐选择器、卫星接口调谐选择器和数字数据流路由选择器，如图4A给出的方框简图所示。图4A中还示出了RF调制器848，它具有通向电缆馈线102的输出口。该RF调制器848用来把交互数据加至载波上，以从IIRT装置40传输至中央处理站20。虽然其输出示为与电缆馈线102相连，但RF调制器848还可能根据双向传输交互数据所用的方式，使其输出与其余可用传输方式中的任一种相连。RF调制器848与中央处理站20中使用的相同。
图4C示出了在每种输入源选择电路110的传输方式中反复使用的电路示意图。具体地说，图4C所示的电路上标明了与数字数据流路由选择器连用时的输入和输出，而且实际上数字数据流路由选择器中该电路对光纤106和接口扩充器108两者的输入都是双份的。如图所示，这些电路的输出送至对象组装器131或频道去多路复用器116。该电路由一对“与”门190组成，诸如TTL7408型集成电路或其他电路中使用的“与”门。根据图4B针对该例而给出的逻辑可以控制该“与”门190电路，以直接发送输入信号。提供给相同选择输入端的逻辑信息从CPU160通过本地总线134发送出去，并由此根据所提供的逻辑信号，把接收到的数据输入信号送至对象组装器131或频道去多路复用器116，或者两者。每个IIRT装置40从中央处理站20的主计算机800接收控制信号，CPU160对控制信号译码，以便提供逻辑信号，选择源选择电路110适当的输出端。
源选择电路110中包括的有线电视接口调谐选择器和卫星接口调谐解调器都包含图4C中所示的“与”门190电路。在有线电视接口调谐选择器和卫星接口调谐选择器所用上述电路的情况下，输出端将是RF调谐解调器(1)(单元112)和RF调谐解调器(2)(单元112)，从而扩大了IIRT装置40的信号处理能力。该电路还是由CPU160通过本地总线134来选通，并且控制逻辑与图4B逻辑真值表所给出的相同。
所有提供给IIRT装置40的信号可以不以数字化的形式传输。例如，模拟电视信号可以通过电缆馈线102或任何其他传输方式的输入传至IIRT装置40。在这类情况下，如图3所示，可用滤波电路把模拟电视信号传至用于馈入IIRT装置40之RF输出端的输出导线42。对于该例，数字化的电视信号传至源选择电路110。根据预期需要，任何或所有其他传输方式的接口都可配备该滤波电路。
先已多路复用的信号从源选择电路110送至频道去多路复用器116，以便每个信号流分离成单独的频道。频道去多路复用器116可以是California州Milpitas市DiviCom股份有限公司销售的DMX-2000型，或等价产品。然后把去复用后的频道传至数据解密电路118，该解密电路可以是Illionois州Chicago市General Instruments公司销售的DigiCypherII型破密器或相同产品。现在将去复用和解密后的信号传至视频去压缩电路120，该电路可以是加州Milpitas市C—Cube Microsystems出售的用于处理图像信号的SD4型或等价产品，和Crystal Semiconductor公司销售的用于处理声音信号的CS4290型产品或等价产品。声音/图像去压缩电路120可以使用由中央处理站20在对IIRT装置40输出时提供的条件信号所确定的MPEG1和2、Digicipher2、JPEG或其他规范。所述条件信号在关于图13中流程图所表示软件作进一步讨论的内容表(TOC)中。现在经去复用、解密和去压缩的信号传至视频协同处理器122，该处理器122包括图像协同处理器124和视频RAM126。图像协同处理器124可以是可编程的DSP，如Texas Instruments销售的TMS34010型或类同产品，视频RAM126可用Texas Instruments销售的产品或等价产品。信号从视频协同处理器122出发穿过3/4频道RF调制器140，从而在调至频道3或4的常规模拟电视接收机26上可以看到和听到信号。3/4频道RF调制器140也是可从多种渠道获得的商品。
包括在IIRT装置40中的频道去多路复用器116、数据解密电路118、声音/图像去压缩器120以及具有图像协同处理器124和视频RAM126的视频协同处理器122都在调节已先数字化的电视信号，以便用通常的模拟电视接收机26来观看和收听。如果用电视接收机中的电路实现这些信号调节功能，不仅将降低IIRT装置40的成本和复杂性，而且当广播电台启用可被直接接收的数字化传输时，还会提高电视接收机的效用。图5是一示意图，示出了包括在电视接收机中的用来如此调节已先数字化的电视信号的电路系统。对于图5所示的电路系统，导线107直接将IIRT装置40中RF调谐解调器112的输出提供给电视接收机中的去复用解密机119，而不是图3中IIRT装置40所示的数据解密电路118。去复用解密机电路119可以是频道去多路复用器116和数据解密电路118的组合。电视信号从去复用解密机119传至声音/图像去压缩器120，去压缩器120可以使用由中央处理器125提供的调节信号115所确定的MPEG1和2、Digicipher2、JPEG或其他规范。与声音/图像去压缩器120双向连接是图像译码RAM127，它可以是能购到的公知VRAM。声音/图像去压缩器120的输出是传至数字图像合并器113的去压缩和解密后的视频数据流，该数字图像合并器113是由已知的具有“或”功能的数字逻辑元件组成的电路。数字图像合并器113是视频协同处理器122的一部分，该视频协同处理器122的功能与图3所示I-IRT装置40中的相同。图像视频数据流从图像协同处理器124送至数字图像合并器电路113，合并器电路113将该图像视频数据流与声音/图像去压缩器120已去压缩和解密的视频数据合并。图像视频随机存取存储器(RAM)130与图像协同处理器124双向互连，它可以是可以购到的公知VRAM。中央处理器125通过双向互连控制图像协同处理器124，此处理器125可以是6502、8051、6800、Z80或其他已知的至少具有八位数据总线的等价微处理器或微控制器中的任何一种。
数字图像合并器113的输出送至NTSC图像发生器133，该发生器133可以是加州San Diego市Brooktree公司销售的BT851或等价产品。NTSC图像发生器133将模拟图像输出信号用于在电视接收机阴极射线管上作显示。模拟声音输出由数-模转换器114提供，它可以是Crystal Semiconductor公司销售的用于处理声频信号的CS4290，或等价产品。数-模转换器114的输入是由声音/图像去压缩器120提供的。
返回图3所示的IIRT装置40，其中还备有用来调节来自中央处理站20之信号的处理电子设备，然后这些信号与交互输入口的信号合并。具体地说，可以包括声频处理模块电路142(可以是Texas州Austin市Crystal Semiconductor Corporation销售的CS4231或等价产品)，以支持来自IIRT装置40中交互口的信号。该声频处理模块电路142包括声频协同处理器、数-模和模-数转换器、声频混合器、声频合成器以及支持声频和实际交互口的midi(乐器数字接口)输入/输出(I/O)。
除了声频处理模块电路142之外，IIRT装置40还包括外围处理器144，以引入用户提供的输入交互信号。外围处理器144可以是Motorola公司销售的68000或等价产品。外围处理器144可以支持的家庭用户向IIRT装置40提供的输入交互信号的例子包括—从远地局域网(LAN)传来的信号。这些信号可以通过局域网接口154(可以是Advanced Micro Device生产的Am 79c970)引进IIRT装置40；—来自诸如键盘等远地计算机设备的信号。这些信号通过计算机外围电路152(可以是National Semiconductor公司生产的87334)引进IIRT装置40；
—用于玩电子游戏的、来自诸如操纵杆的信号。这些信号可以通过游戏口156；—来自用于输入信用卡信息的磁卡阅读器70的信号；—家庭用户可以通过与红外遥控收发器54通信的常规遥控器52(见图1至6)来提供的信号。红外遥控收发器54可以是NationalSemiconductor生产的87334型。
红外遥控收发器54可以为通信IIRT装置40和其他类似装置提供双向链路。用外围处理器144与IIRT装置40进行的双向通信也可以使用带有电话线路38的调制解调器46。特别是，这条通过电话线路38的通信链路可以用来在IIRT装置40和控制处理站20之间进行数据传输。
另外，可用外围处理器144直接在液晶显示(LCD)的显示器56(可以是Sharp Electronics公司生产的LM 40255)上或通过打印机60(可以是AXIOHM股份有限公司生产的HTP-8050)为家庭用户提供信息和数据。可以不费力地添加所有这些功能或其他功能，从而使IIRT装置40成为一个范围大且适应性强的家庭电子综合系统。要获得提供家庭电子综合系统能力的容量不仅要为传真机、家庭立体声、CD(小型激光盘)机、录像机(VCR)以及诸如个人计算机、磁盘驱动器、键盘和操纵杆等计算机设备提供接口，而且还要提供能够用来监测/控制安全系统和诸如水、煤气和电等家用设施的接口。
为了进一步支持交互功能，本发明具有这样一种能力，即能用I-IRT装置40的信号把图像和其他消息格式显示在电视接收机26和LCD显示器56上。用这一方式，通过菜单或其他所给的信息来提示用户，以便以用户顺适的方式选择IIRT装置40提供的服务。
除了可把LCD显示器56安装在IIRT装置40上以外，还可把它安装在遥控器52上，见图6。照此安装，用户手持遥控器52便可方便地读到所显示的信息。由于红外遥控收发器54与遥控器52双向通信，所以可把IIRT装置40的信息显示在该遥控器52上。遥控器52上配有控制按钮58，用以输入数据。遥控器52上还配有跟踪球64、操纵杆或能用来调节显示在电视接收机26上的对象位置的等效装置。
如上所述，磁卡阅读器70可通过外围处理器144与IIRT装置40互连。有时被称为卡杆阅读器的磁卡阅读器70是可以买到的。它们把存储在信用卡上的磁编码信息转换成表示持卡人的姓名、卡号、有效日期及其他相关信息的数字位流。当购物或付帐时，拥有磁卡阅读器70可使IIRT装置40的用户简单而又准确地输入信用卡信息。外围处理器144接收来自磁卡阅读器70的数字位流信号，并且I-IRT装置40与CPU160一起把该信号存储在存储模块138的RAM部分中。然后将信号压缩和加密，以便传至中央处理站20。这种自动且直接将信用卡信息输出至中央处理站20的能力减少了信用卡作假和盗用的危险。下面讨论将该数据从IIRT装置40传输至中央处理站20的过程。
使用打印机60可为交互式电视系统10的家庭用户提供包括票据和购物券等打印好的文件。根据所选的设备(本发明未作规定)，打印机60可使用点阵或其他能够产生活字效果打印和图形的常规打印技术。对本实施例，打印机60为规范设计，并且用通常的打印机顺序驱动。为实际免除用户的维护义务，打印机60可以使用带墨纸卷62。如果打印机60的打印宽度为二至四英寸，则可实现小型化设计。该打印宽度为制作购物券、票据、收据和其他文件提供了足够大的地方。由此，家庭用户可以方便地制作从购物券至彩票，从收据至留言的各种文件。
转至阐述交互电视系统10使用的软件和方法，现将参看图7描述包括激励IIRT装置40之操作系统在内的用于启动的软件。如上所述，每次接通一个IIRT装置40时，中央处理站20激励所有IIRT装置40使用的操作系统。当家庭用户给IIRT装置40接通电源(步骤900)时，上述过程开始，例如这可以通过起动一开关，把电压和电流带给IIRT装置40中所有的装置(步骤910)。上电后，CPU160用存储在存储模块138 NVRAM部分中的数据命令调谐RF调谐解调器(2)(单元112)，以便在中央处理站20使用的频道上传递信号，使操作系统进行发送。如果由于某些原因，原先识别的频道无效，即操作系统不在该频道输出，则CPU160命令RF调谐解调器(2)(元件112)调至下一个频道，这样可以判断那个频道是否有效。如果那下一个频道无效，则命令RF调谐解调器(2)(元件112)调至再下个频道，直至获得有效频道(步骤912)。由中央处理站20连续输出的操作系统的数据被组装在具有首标的对象中，IIRT装置40中的对象组装器131可识别该首标。对象组装器131所作的识别用来确认频道有效。当IIRT装置40连带操作系统首标一起接收到对象时，所含的组装数据被输入RAM138(步骤914)。然后核查所激励操作系统的数据，以保证接收到的数据的准确性和鉴权合格。该核查通过使用存储在存储模块138ROM中的算法来完成(步骤916)。如果数据未通过核查，则如图7所示重复中央处理站20的输出过程。另一方面，如果核查通过了，则CPU160命令转移至操作系统，使IIRT装置40开始工作。
从如何对IIRT装置40激励操作系统的讨论中可以看到，对象组装器131起滤波器的作用，用以识别IIRT装置40和中央处理站20所接收到的对象。识别通过阅读每个对象的首标来实现，下面对此进行描述。用对象内诸信息段中所含的数字数据对这些对象首标编码。图8以方框简图的形式示出了一例对象组装器131的电路系统。该具体的例子示出了可用来阅读4位首标的电路。但本发明并不受此限制。通过对此推荐电路或其等效电路的规模进行简单的放大或缩小，可以接纳具有较多或较少位数据的对象首标。如图所示，将接收到的对象首标信号输入4位并行存取移位寄存器90(可以是Texas Instruments生产的74LS95)。同时从本地总线把将要读取的对象首标的4位数据输入4位并行锁存的总线收发器92(可以是Texas Instruments生产的74LS226)。4位并行锁存的总线收发器92和4位并行存取移位寄存器90的输出被输入至4位量值比较器94(可以是Texas Instruments生产的74LS85)。当输入4位并行锁存总线收发器92的被选对象首标的位模式与输入4位并行存取移位寄存器的一致时，4位量值比较器94输出一表示正在接收被选对象的信号。并准备作进一步的处理。用这种方法，IIRT装置40和中央处理站20可以识别和传送对象，以便进行处理。这种对已识别对象首标的读取和传送是在中央处理站20的电路系统中用图8所示的包含在扩展通信接口808中的对象组装器131或等效装置来实现的。由于如此安排，所以在所接收的信号通过上述接口后，进行读取、识别和有选择的发送。
无论对象是包含操作系统数据还是其他交互数据，它们总是以交错的方式发送，以便依照本发明实现连续输入。图9描述了交错发送对象的方法。为在这里予以说明，图9的上半部分示出了三个不同的交互数据节目A、B和C，它们都将从中央处理站20发送出去。图9的上半部分还示出，每个节目所包括的交互数据被分组和包含在对象1、2、3等中。图9的下半部分示出了依照本发明在单一频道上进行交错连续输入发送的结构。在这个例子中，交错技术首先把节目A的对象1放在第一位进行发送，紧接在该发送后是节目B的对象1，再后是节目C的对象1，等等。根据这一交错连续输入技术，在发送某节目的对象后不会紧接着发送相同节目的其他对象。因此就该例，没有一个IIRT装置40需在一频道上输入超过三个对象。此外，若不考虑此例，则没有一个IIRT装置40需输入两个或更多个连续发送的对象。发送中所有被输入的对象后至少跟有一个未被输入的对象。如上所述，与实时处理同一节目的连续接收交互数据相比，运用这种交错连续输入技术可使IIRT装置40用较便宜、复杂程度较低的电子设备，来对所接收的数据进行实时处理。
如上所述，本发明的交互式电视系统10用面向对象级通过各种传输方式输送交互数据。因此本发明独特的面向对象级支持无穷种交互数据结构和类型。这些功能是通过使用本发明独特的面向对象级获得的，其原因在于面向对象与原先不面向对象的结构相比，为模拟真实境界提供了更好的模式和工具，从而可以获得更好和更有效的结果。一般，一个系统必须遵守四条规则，才能面向对象—抽象是每种对象用来使其与其他所有类型的对象加以区别的特征。根据本发明，参见图10，由于基本级至少包括用来构造每种能以某种传输方式输送的对象的基本公共元素，所以从基本类开始抽象。
—必须使用封装，从而隔离抽象的元素。例如，参看图10，本发明在基本级中使用封装后的对象地址504，以便通过某一传输方式适当地接收对象。
—模块性必须是对象系统的一个特征，从而使该系统可以分解成一组内聚但松散耦合的模块。根据本发明，图10所示基本级的定义中包含模块性，所以它可以通过级之间的关系松散且内聚地与扩充的对象组(即级)耦合，这些对象组具有共同的结构和行为，并且还享有其他级中定义的结构或行为。这些关系被称为继承。
—必须使用层次结构对系统内的抽象分级或排序。参见图10，由于依照本发明基本级是用一对象所需最小数目的元素构造的，所以所有后续级都从基本级开始建立。这种从基本级开始的构造确定了对象的层次结构。由于层次结构，继承使代码和结构在对象间共享，从而产生一可反复使用的模块源。
现有的用来管理和发送交互数据和信息的手段是静态的。因此，已有的交互式系统在其处理和交换交互数据的容量方面受到严重的限制，但本发明不受此限制，因为它使用了面向对象的基本级，基本级可以增长到包括各种对象以共享。例如，依照本发明，可以使用已知面向对象技术所用的多组合形式使许多不同级的对象在一公共超级下相关。
图10示出了一种级的组成图，表示可依照本发明通过各种传输方式传播的对象的基本级结构。本发明的对象结构在中央处理站20用主计算机800装配或在IIRT装置40用CPU160装配。由主计算机800或CPU160装配后，用诸如16位并行进串行出的移位寄存器等移位存储装置(可以是Texas Instrument销售的74LS674或等价产品)发送该对象的数字信号。对于IIRT装置40，如图4A所示，可在本地总线控制器134和RF调制器848之间包括这个16位并行进串行出的移位寄存器，用作对象生成器143，而对于中央处理站20，因原本是大容量存储，所以可把该对象生成器143包括在主机800中。
本发明使用一独立封装的对象开始标识符502和对象地址504。现有的数据传输技术使用静态的或长度固定的分组，容量不能调节，例如为1024或4096个字节。但本发明不受此约束，因为对象实体506是规模可变的信息段，能适合系统的需要。由此，主计算机800或CPU160可对每个对象之对象实体506的规模进行调节，以使交互式电视系统10运行最佳。已有技术和本发明都使用纠错值508信息段，它可以是所知的循环冗余码(CRC)算法的结果，还使用后信号或对象结束标识符510，以结束基本级。
图11示出了本发明首标对象所包括成员对象的级结构简图。图11给出的级组成图表示首标对象继承了图10所示基本级的性质。因此，图11所示对象开始标识符502可用对象组装器131使IIRT装置40或中央处理站20识别出输入对象的开始，并且该对象开始标识符是从图10所示的基本级继承而来的。对于图11所示的首标对象，对象实体506包括各种信息段，可用来进一步识别对象，从而IIRT装置40或中央处理站20可有选择地输出具体的对象实体506。例如，可用IIRT地址248信息段识别预先选取的IIRT装置40，以便接收图11所示的对象实体506。在下表中由段标识给出的是本发明首标对象各相应的功能。
首标对象段标识 功能数据块标识符226在数据块级提供标识信息。字节计数228提供对象内数据的字节数。偏移地址230提供偏离对象起点的偏移地址，以便灵活排列各对象。加密类型代码232识别用来加密数据块的加密类型。压缩类型代码234识别用来压缩数据块的压缩类型。数据级和子级236识别正在传输的数据的类型，例如对象代码、软件代码、用于图像显示或硬拷贝打印的图形数据，等等。下一对象频道238如果需用一个新的频道传输下一对象，即优化系统性能，则此段识别该信息。下一对象标识符 识别下一对象的对象地址230。240下一对象数据块标 识别下一对象的数据块标识符226。识符242系统时间244此段提供数据，使事件与一公共时基同步。接收有效代码246为确认接收到具体传输而提供的代码信息。IIRT地址248识别预先选取的IIRT装置40，以接收一对象。指令码250用来命令执行系统级指令，如打印文件。指令数据252 此段包含用来完成系统级指令执行的数据，如要打印到文件上的数据。将来使用254 保留以作将来使用的信息段。
现在，图12示出了本发明一数据对象的成员对象级组成图。同样，图12给出的级组成图说明对图10所示基本级的继承特性，和对图11所示首标的继承特性。数据对象内是包含数据首标222和数据块224的对象实体506。数据首标222包括数据块标识符226、字节计数228和偏移地址230信息段。这些数据首标222信息段为实现上表所给出的功能提供了信息。数据块224含有交互数据，并且如上所述，它是规模可调的信息段，可按系统具有最高效率来安排。因此，本发明的诸对象是基本级中的成员，从而继承了动态对象实体规模。
当依照本发明用对象和交错继续输出双向传输交互数据时，可获得可观的传输效率。考虑一每秒能够传输24兆位(即每秒3兆字节)的交互式电视系统10，可以实际说明这一效率。当使用现有的设备时，上述传输速率是合理的。对于这样的情况，即在任何一个时刻分配16个不同的对象开始标识符502(交错系数为16)，并且每个对象的规模为2048个字节，则要求用109毫秒的周期来传输每个对象。换句话说，每秒将为16个不同的对象开始标识符502传输92个对象。该对象数是用每秒传输的字节数除以单个对象的规模与交错系数的乘积而获得的。假设每个对象中非交互数据的系统开销为10％(可能高了)，并且交互数据流为350K字节长(这是一个字处理程序中标准字典的规模)，则需要用33秒的时间传输350K字节的数据流和其余15组类似数量的交互数据。这个例子说明了为什么可以把本发明有效地用作按需交互通信系统，来双向传输大量的交互数据。
参看图13，该图示出了一软件流程图，用来准备以对象形式通过各传输方式传输的交互数据。该软件用于核对待传输交互数据源对象文件的信息，包括对象开始标识符502、加密类型代码232、压缩类型码234以及数据级和子级236(见图11)。在中央处理站20中用主计算机800执行该软件，然后把结果传输至IIRT装置40中的CPU160。
使用软件开始运行时，打开所有包含了有关将被传输的交互数据之信息的数据库或源对象文件(步骤202)。
打开这些数据库进行读出后，生成所有已起动文件的清单，包括那些来自各网关的文件，即来自信用处理网关872、订单履行网关874和其他商品和劳务网关876(见图2)的文件。现在该已起动源对象文件的清单至少包括足以写入对象开始标识符502的信息、加密类型代码232、压缩类型代码234以及数据级和子级236(见图11)。
主计算机800用上述清单写入和使用内容表(TOC)文件(步骤208)，并将其连续输入至所有的IIRT装置40。至此，图13流程图所描述的软件运行结束。
接着，主计算机800使用图14中流程图所描述的软件，以便预处理用图9所述的交错连续输入方式以对象形式发送的交互数据。首先，把图13中步骤208所得的TOC208装入主计算机800的存储缓冲器中(步骤522)。然后扫描该存储缓冲器，并打开所有列出的对象，以读取TOC文件208(步骤524)。接着为每个打开的文件生成首标对象(步骤526)。
现在生成了首标对象，主计算机800用TOC208中所列的对象数据级和子级236参照存储在主计算机800中的系统表，以便确定最佳的数据块224的规模(步骤527)。这是一个把系统表中所列最佳数据块224的规模作为操作条件的函数来查寻的过程。
现在，以列表的形式生成每个对象数据块224的起始和结束偏移地址230(步骤580)。最后，生成名为DATABLKS.DAT的文件并将其存入存储器中(步骤530)，该文件包括每个对象首标，后面跟着每个对象的起始和结束数据块偏移地址230的清单。至此，图14中流程图所描述的软件运行结束。
现在可以发送对象，但必须依照图9中的安排交错。为完成这项工作，使用图15流程图所描述的软件。首先，从磁盘中装入图14步骤530中所获得的DATABLKS.DAT文件(步骤302)。现在必须分配足够大的存储容量(步骤304)来容纳足够大的表，以便指向所有在步骤302中用DATABLKS.DAT装入的首标对象和数据块224。靠这个可以使用的存储容量，软件逐次指向每个首标对象和数据块224，从而产生一列使数据块224交错连续输入的指针(步骤306)。现在软件执行指针表环扫，首标对象和数据块224的系统信息的更新，并能按分配的次序输入对象。但由于DATABLKS.DAT文件连续更新，所以软件将装入的DATABLKS.DAT文件(步骤302)与存储器中的版本比较(步骤310)。如果存在差别，则软件重新开始步骤302并向下运行。如果没有差别，则软件返回步骤308，并结束运行。IIRT40在输入对象前先输入TOC首标的最新拷贝，以校验IIRT存储器中的TOC是否为当前内容。如果IIRT40存储器中的TOC非当前内容，则IIRT40把新的TOC输入IIRT40存储器。
图16A至16C给出了用本发明请求从中央处理站20发送交互数据并付费的方法流程图。此方法的开始是，IIRT装置40的用户用遥控器52或其他信号发生器输入信号，以请求具体的交互数据(步骤402)。此请求信号可以从所显示菜单中或IIRT装置40的用户可得到的任何范围信息中选择一具体项来输入。
IIRT装置40将选择与中央处理站20通信的传输方式，可以包括使用调制解调器146和电话线路38。选好传输方式后，IIRT装置40把请求信号和请求IIRT装置40的识别码传输给中央处理站20(步骤406)。接收到IIRT装置40的识别码和请求信号后，主计算机800参考原先存储的查询表，判断被识别的IIRT装置40是否处于良好的状态，例如，是否付清了所有未付的钱(步骤410)。如果被识别的IIRT装置40不处于良好状态，则中央处理站20向被识别的I-IRT装置40发送出错误报告信号，以作显示(步骤411)。另一方面，如果被识别的IIRT装置40处于良好状态，则主计算机800参考先前第二次存储的查询表，确定有关传输所需交互数据或业务的费用(步骤414)。如果有费用，则把费用值传回IIRT装置40，并将其显示在电视接收机26或LCD显示器56上。用户根据该信息，可以用磁卡阅读器70把具有信用卡信息的信号传输给中央处理站20。收到信号后，就资金卡是否处于能够付费的良好状态对资金卡的信息进行确认。用上述其他商品和劳务网关876可以进行该确认(步骤415)。如果确认资金卡不能付清费用，则把出错报告发送给IIRT装置40(步骤417)。对于下述情况，即当没有传输费，或确认被传输的资金卡的信息为能够付清所需费用时，主计算机800为传输分配对象地址504、数据块标识符226、下一对象频道238和传递进程表(步骤416)。现在从中央处理站20把该分配信息发送给IIRT装置40(步骤418)。如果被发送对象是加密的，则把加密类型代码232也发送给IIRT装置40。现在所有发送对象的准备工作都已结束，随后把对象发送给IIRT装置40(步骤424)。
如果被发送的对象与先前识别的传递进程表相符(步骤426)，并且如果没有传输费(步骤428)，那么过程结束。但如果传输不符合先前所述的传递进程表，那么IIRT装置40把出错信号发送给中央处理站20(步骤432)，并且重新安排对象的传递(步骤434)。为进行重新传递，过程必须返回步骤418。
此外，如果传输与所述的传递进程表相符(步骤426)，而且存在传输费(步骤428)，那么IIRT装置40把接收生效码426发送给中央处理站20(步骤436)。在此实际进行付款。如果不执行步骤436，则由于IIRT装置40没有确认收到了所需的交互数据，所以不付费。最后，如果需要，中央处理站20发送加密类型代码232，从而可以解密所接收的对象。另外，如果要打印文件，则把必要的信号发送给打印机60(步骤438)。
上述讨论和本发明的有关说明主要论及一较佳实施例和本发明的实施。然而，可以相信，在实际实现这里描述的概念时可进行许多变化和修改，这对于本领域的熟练技术人员是显而易见的，并且可以料想，这类改变和修改不会脱离下述权利要求所限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种交互式通信系统，它包括中央处理站装置，用于处理存储装置提供的数字信号流，以便发送，并且接收先前发送的信号，处理所述接收到的信号，以便再发送，所述处理包括把模拟接收信号转换成数字信号流；综合式交互接收调谐(IIRT)装置，用于接收和处理所述中央处理站装置发出的数字信号流，并处理将发送给所述中央处理站装置的数字信号流；其特征在于，所述中央处理站装置和所述IIRT装置两者都通过确定所述数字信号流将划分进去的许多数字信号位来处理发送的各所述数字信号流，使得每个数字信号位配给数分离并包容在发送对象中，然后用基本级组合每个所述发送对象，所述基本级具有对象实体信息段内的每个对象所包括的一个数字信号位配给数。
2.如权利要求1所述的交互式通信系统，其特征在于，所述中央处理站装置和所述IIRT装置都能改变对象实体信息段内包括的数字信号位数。
3.如权利要求1所述的交互式通信系统，其特征在于，可发送和接收不同的数字信号流，并且对发送进行管理，以便不会连续发送两个包含相同数字信号流之数字信号位的对象。
全文摘要
一种交互式电视分配系统，它包括中央处理站(20)和接收/处理装置(40)。前者具有节目源和中央小型计算机，以管理各种交互式电视应用，如数字编码声像信号、数字数据等。后者具有中央处理器、RAM、系统软件ROM、用户接口、液晶显示器和图形发生器。其主要特点是具有打印机、读卡器、配套电子设备和系统管理软件，能在家按需制作票据和其他文件，并把信用卡数据直接装入系统。
文档编号H04N7/173GK1128599SQ9419291
公开日1996年8月7日 申请日期1994年6月3日 优先权日1993年6月3日
发明者迈克尔·F·克拉默尔, 托马斯·E·恩思 申请人:林肯薄荷香港有限公司