Brevet FR2814965A1 — publié le 20020412

L'invention concerne la réalisation d'un système de jeu mettant en oeuvre un programme sur ordinateur et des jouets communicants, agissant sur le déroulement du programme à distance. L'invention est constituée a) d'un programme informatique de jeu pour micro ordinateur personnel, b) associé à des jouets disposant d'un moyen de transfert de signaux vers l'ordinateur, ou bien c) associé à des moyens de transfert de signaux vers l'ordinateur, destinés à équiper des jouets. Une telle invention destinées à des enfants, des adolescents et même des adultes permet d'enrichir le jeu et d'étendre son espace. En effet, le jouet équipé d'un moyen de transfert de signaux vers l'ordinateur, pilote le déroulement du programme à distance et selon un scénario adapté et interactif. L'ordinateur accompagne, anime, et offre une représentation du jeu de l'enfant avec son jouet, auquel l'enfant répond par des actions directes sur le jouet. L'ordinateur peut également étendre dans le cadre du programme les possibilités du jeu à plusieurs partenaires, chacun jouant avec ses jouets et son ordinateur en réseau. Ceci s'il est muni d'un moyen de communication par ligne téléphonique ou autre, de type internet. L'ordinateur devient alors un vecteur de jeu en commun, chaque joueur pilotant son intervention dans le jeu par les actions sur ses jouets, à distance de son ordinateur. Un tel système de jeu est confronté à une exigence de compatibilité avec moyens informatiques standards existant pour que son usage soit généralisé. Il est également confronté à une exigence simplicité et de coût faible du moyen de transfert de signaux. En effet, l'usage premier du jouet étant indépendant du jouet interactif, ce moyen de transfert devrait idéalement être intégré sans représenter un surcoût préjudiciable. Idéalement, ce moyen de transfert de signaux et sa manifestation devrait se justifier dans l'usage commun du jouet. Idéalement, l'ordinateur devrait percevoir ces signaux sans autre périphérique que ceux intégrés dans une solution complète multimédia. Nous connaissons des systèmes décrits dans des demandes antérieures ou déjà réalisées, tels que des consoles de jeu en communauté sur internet, des poupées ou ours en peluche en liaison radio avec un ordinateurs muni d'un périphérique d'émission réception radio, des concepts basés sur l'usage futur de la norme Bluetooth... Aucun de ces concept ne permet de jouer à distance de l'ordinateur et en interaction avec celui-ci, avec ses jouets traditionnels, sans sur-coût pour les jouet, sans sur-équipement et sur-coût de la solution informatique, sans complexité de mise en oeuvre, et sans la servitude qu'entraînerait le renouvellement fréquent de batteries d'un moyen de transfert de signaux disséminé dans un multitude de jouets. La simplicité le coût et l'autonomie du moyen de transfert sont primordiaux. L'invention prend en compte tous ces critères dans une définition très simple du système ; elle sera illustrée par quelques exemple simple de mise en oeuvre et d'application généralisable à d'autres. L'invention associe - un programme de jeu, interactif, (destiné à un micro ordinateur personnel d'usage domestique, multimédia) Ce programme comporte son propre système d'auto démarrage et de configuration automatique, les routines de pilotage des périphériques, les scénarios du jeu interactif et - des jouets disposant d'un moyen de transfert de signaux vers l'ordinateur. Ou dans un cadre plus restrictif - un programme de jeu, interactif, et - les moyens de transferts, destinés à être intégrés et adapté à des jouets pré-éxistant. Selon l'invention le moyen de transfert des signaux est sonore et ultrasonore. Chaque signal transmis est un bit unique, porté par un son pur. Sa durée et son occurrence est régie par le joueur. Le son peut éventuellement être modulé en puissance à fréquence fixe. L'action sur le jouet (en 1 figure 1 : des dominos) ; par exemple tourner le volant d'un tracteur vers la gauche, marcher sur une zone d'un tapis d'éveil, appuyer sur une touche d'un clavier, génère un son de moyenne puissance, très pur. La fréquence du son identifie et caractérise l'action, elle est l'élément significatif dans l'interaction du programme. Ainsi selon l'invention - un transducteur piloté par un résonateur accordé alimenté par une batterie de longue durée, répond aux critères revendiqués. Il est représenté en 2 figure 1. Selon une version optimisée de mise en oeuvre de l'invention chaque transducteur émet plusieurs fréquence pures, chacune sous commande de signaux différents, chacune est identifiée et reconnue par le programme. Chaque fréquence pure porte, identifie et caractérise un signal. L'ordinateur multimédia standard est équipé d'un micro et de hauts parleurs. Il est représenté en 4 figure 1. Le son 3 figure 1 est reçu par le micro activé par le programme, ainsi que tous les bruit environnants. Le programme pilote un traitement de fourrier rapide du son digitalisé autour des fréquences attendues selon le contexte et le scénario. (Ces fréquence sont celles des transducteurs susceptible d'émettre dans le cours du jeu). Les fréquences pures dont le niveau sort du bruit ambiant correspondent aux signaux attendus, un comparateur de niveau valide la détection, et le signal est qualifié par sa fréquence, son intensité, et sa durée. Un tel traitement permet une détection sensible à distance de quelques mètres, à faible niveau d'émission et malgré un environnement bruité. La pureté des sons émis contribue à les discriminer du bruit ambiant. La détection du son est le signal pilotant l'évolution du scénario du jeu. Selon l'invention, dans le cours du jeu, il peut être mis en oeuvre une pluralité de transducteurs à fréquence unique ou un ou plusieurs transducteurs à fréquence multiples, chacune des fréquence sous commande d'un signal. Les fréquences seront réparties de façon régulières, par exemple selon les tons ou les demis tons de la gamme, (c'est à dire selon une répartition exponentielle). Selon l'invention, dans le cours du jeu, deux transducteurs peuvent transmettre en même temps. Les deux signaux seront alors reçus traités et détectés simultanément. Selon l'invention et son type de mise en oeuvre, la puissance du son sera minimisée tant pour une question de confort d'utilisation que pour une question de durée de vie de la pile ou la batterie. Selon ces critères, les fréquences seront soit dans la gamme audible, en deçà de 5 khz, soit dans le proche infrason, de 5 à 20 khz. Selon un mode de mise en oeuvre recommandé pour son économie, le transducteur est un disque piézoélectrique, le résonateur un circuit intégré oscillant et la batterie miniature, de type bouton, au lithium, à l'oxyde d'argent ou zinc-air. Selon la version non optimisée, le circuit résonnant est accordé sur une fréquence unique si possible la fréquence de résonance propre du disque piézoélectrique. Selon la version optimisée, le circuit résonnant est piloté par différents signaux et génère une pluralité de fréquences, correspondant chacune à un signal. Selon une mise en oeuvre recommandée pour sa souplesse et sa fidélité sonore, le transducteur sera un haut parleur à membrane. Le signal est activé par la fermeture d'un simple interrupteur. L'autonomie de la batterie est préservée en l'absence de signal. La durée d'émission du signal est restreinte, par exemple par un condensateur en série avec l'interrupteur. L'invention peut être appliquée à une multiplicité de jeu, parmi lesquels on citera : - Un piano musical d'apprentissage interactif : Chaque note est jouée sous l'effet de la pression de la touche correspondante du clavier, le programme en parallèle fait défiler la partition sur l'écran, détecte les erreurs et invite à le corriger, propose un accompagnement... Pour une telle application, on recommandera un transducteur haut parleur. - Un échiquier : Chaque mouvement et identifié par les coordonnées de départ et d'arrivée, e2-e4 par exemple. Ce mouvement et transmis à l'ordinateur en associant à chaque colonne et chaque ligne une fréquence, correspondant par exemple à 16 tons consécutifs, de a à h suivi de 1 à 8. e2 associe le cinquième ton et le dixième. Sous chaque case un interrupteur se ferme sous l'effet de la pression, il transmet les signaux de la ligne et de la colonne au transducteur. Le jouet émet alors les deux sons. Le programme enregistre toutes les trajectoires successives et affiche chaque coup à son tour. Pour un tel jeu on recommandera un transducteur piézoélectrique activé sur une plage de hautes fréquences. - Un alphabet Même principe que pour le piano. L'enfant identifie les lettres à la demande du programme, ou interroge le programme. (piézoélectrique recommandé) - Un tapis de danse : Le programme joue la musique, montre les pas, le tapis comporte des cases qui transmettent la position ou se posent les pieds, et accompagne le danseur. (haut parleur recommandé) - Les jeux de ballon, de lancer, avec cible : La cible et le ballon comporte des transducteurs sensibles aux chocs, ils identifient le lieu de l'impact. (piézoélectrique recommandé) - Les jeux de porteur, tracteur : L'écran représente l'enfant sur un parcours virtuel, dans un paysage, des transducteurs transmettent la rotation du volant et la pression sur les pédale, l'enfant parcours alors un circuit virtuel. (piézoélectrique recommandé) L'invention intègre les jouet munis de transducteurs de transfert des signaux ; les systèmes de transfert seuls, amovibles, intégrable aux endroit prévus à cet effet dans des jouets ; le programme d'émulation de la détection et de la discrimination des sons ; ainsi que les programmes de jeu portant les scénarios. Cette invention est compatible avec un ordinateur non multimédia ; le micro, la carte son et son programme d'émulation sont alors des accessoires indispensables à la mise en oeuvre de l'invention. Une option complémentaire de l'invention concerne un système selon la description précédente, réunissant dans un même objet les caractéristiques du jouet et du micro-ordinateur multimédia. Cette option présente la possibilité d'émettre et de recevoir des signaux sonores. Elle comporte au moins - un haut parleur ou transducteur sonore, - un microphone, - l'équivalent d'une carte son pour l'acquisition et la numérisation des sons et - un programme d'analyse de fourrier pour la détection et la caractérisation des signaux sonores. Elle comporte également au moins - un microcontrôleur, ou un microprocesseur, - une source d'alimentation électrique, et - des commutateur ou capteurs générant un signal à transmettre. Cette option dispose donc des moyens nécessaires et suffisant pour - recevoir des signaux sonores de jouets simplement équipés d'un émetteur. émettre des signaux sonores à destination d'un ordinateur multimédia comportant un programme de jeu et de réception sonore - échanger des signaux sonores avec un alter ego. Revendications 1) Système de jeu mettant en oeuvre un programme pour micro- ordinateur personnel de type multimédia, et des jouets communicants, agissant sur le déroulement du programme à distance caractérisé en ce que : - les jouets comportent des transducteurs qui émettent des signaux sonores ou ultrasonores. - le programme active le microphone de l'ordinateur, traite détecte et identifie les dits signaux - le programme interagit à ces signaux. 2) Système de jeu selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque le signal sonore émis par les transducteurs est un son pur à fréquence fixe modulé ou non en amplitude à fréquence fixe. 3) Système de jeu selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque transducteur émet un ou plusieurs signaux simultanément. 4) Système de jeu selon la revendication 3 caractérisé en ce que le programme traite détecte et identifie un ou plusieurs signaux simultanément. 5) Système de jeu selon la revendication 3 caractérisé en ce que le transducteur comporte une batterie, un circuit de modulation et un résonateur piézoélectrique. 6) Système de jeu selon la revendication 3 caractérisé en ce que le transducteur comporte une batterie, un circuit de modulation et un haut parleur 7) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jouet comporte au moins un transducteur et au moins un interrupteur de commande d'émission de signaux sonore. 8) Système selon les revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que le transducteur est amovible et intégrable à des jouets. 9) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le programme de jeu comporte un pilote du micro et de la carte d'acquisition de signal sonore, un traitement de fourrier rapide pour l'extraction et le filtrage des fréquences pures, et un comparateur de niveau. 10) Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jouet et l'ordinateur sont intégrés et en ce que le dit système reçoit et émet des signaux sonores.