CN101957673A

CN101957673A - 具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法

Info

Publication number: CN101957673A
Application number: CN2010102926730A
Authority: CN
Inventors: 陈天洲; 唐兴盛; 李雍; 楼学庆
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明公开了一种具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，包括如下步骤：1)通过移动设备内置的三轴加速度传感器，将移动设备模拟为现实中的伐木斧，该模拟伐木斧的锋面与屏幕平面平行；2)游戏开始后，用户通过挥动手中的移动设备向移动设备屏幕平面水平方向用力，模拟砍伐的动作，三轴加速度传感器则通过感知加速度的方向和大小来模拟真实的斧头的砍伐方向和力度，并记录砍伐过程中的加速度信息；游戏程序连续检测三轴加速度传感器的合成加速度值，并计算砍伐量，当累计的有效砍伐量大于需要的砍伐量时，砍伐成功。该方法通过三轴加速度传感器来模拟真实的伐木工的动作，身体上的互动更加直接，用户体验更好。

Description

具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法

技术领域

本发明涉及移动设备，传感器以及移动游戏领域。

背景技术

目前，移动设备游戏的互动方式主要有两种：

1、通过移动设备的键盘按压

该方式通过用户按压移动设备的键盘来实现，只有少量的手部手指的动作，没有大的身体上的互动。

2、通过倾斜移动设备

该方式主要是通过移动设备具有的重力方向传感器来获得重力方向来控制游戏，一般也只有手部轻微的倾斜动作，没有力度感应。

以上的两种移动设备的游戏互动方式的互动性都较差，同时也没有很好的身体互动。

发明内容

为了获得更好的用户移动游戏互动体验，本发明的目的在于提供一种具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，该方法通过三轴加速度传感器来模拟真实的伐木工的动作，身体上的互动更加直接，用户体验更好，同时可以起到一定的锻炼身体的目的。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，包括如下步骤：

1)通过移动设备内置的三轴加速度传感器，将移动设备模拟为现实中的伐木斧，该模拟伐木斧的锋面与屏幕平面平行；

2)游戏开始后，用户通过挥动手中的移动设备向移动设备屏幕平面水平方向用力，模拟砍伐的动作，三轴加速度传感器则通过感知加速度的方向和大小来模拟真实的斧头的砍伐方向和力度，并记录砍伐过程中的加速度信息；游戏程序连续检测三轴加速度传感器的合成加速度值，并计算砍伐量，当累计的有效砍伐量大于需要的砍伐量时，砍伐成功。

所述三轴加速度传感器和移动设备的位置关系是：三轴加速度传感器坐标系的XY平面与移动设备平面平行，移动设备屏幕与斧面方向平行，斧刃朝向用户面向移动设备屏幕时的左向，三轴加速度传感器坐标系的Z轴垂直于移动设备屏幕平面，即被砍伐的树木的树干方向与三轴加速度传感器的Z轴方向平行。

上述步骤2)的游戏控制流程如下：

1)游戏启动，初始化游戏和三轴加速度传感器；

2)游戏加载起始的第一棵树，并初始化树的相关变量；

3)用户模拟砍伐的动作，挥动手中的移动设备向移动设备屏幕平面水平方向上用力，如果砍伐范围有效且砍伐的合成加速度值M大于加速度门限值D，三轴加速度传感器记录砍伐过程中的加速度信息；有效砍伐范围用r_i表示，i表示有效砍伐范围的数量；

4)游戏程序连续监测三轴加速度传感器的合成加速度值M，如果M大于加速度门限D，那么进入5)，否则继续检测；

5)计算有效砍伐量，并将有效砍伐量累加有效砍伐量累计变量SUM中；有效砍伐范围r_i内的作用力累计值通过Pr_i变量来记录；

6)根据砍伐的合成加速度以及方向，累加Pr_i变量中的对应的一个，并利用Pr_i变量，刷新和控制游戏视图中的树木；

7)判断有效砍伐量是否达到树木砍到需要的累计量，如果是，转8)，否者转3)；

8)控制游戏视图，显示树木已经被砍倒，提示用户任务成功；

9)加载下一个更高难度的树木，并初始化相关变量和游戏用户界面显示，转3)。

所述的有效砍伐量是由合成加速度值为M乘以转换系数u_i计算得到，u_i表示对应砍伐范围的转换系数，0＜u_i≤1。

本发明确定只有在伐木的角度与三轴加速度传感器X轴的夹角在±45度以内砍伐才有效，所述伐木的方向按范围划分为(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)三个砍伐范围，分别用r1、r2、r3表示，相应的，利用Pr₁、Pr₂、Pr₃三个变量来记录树木三个砍伐范围(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)上的作用力累计值。

所述砍伐范围r1的转换系数u1为1，砍伐范围r2的转换系数u2和砍伐范围r3的转换系数u3均为0.6。

本发明具有的有益效果是：通过三轴加速度传感器来模拟真实的伐木工的动作，身体上的互动更加直接，用户体验更好，同时可以起到一定的锻炼身体的目的。

附图说明

图1是本发明实施例的传感器坐标系与移动设备以及真实斧头的映射关系；

图2是本发明实施例的树木砍伐方向范围的划分；

图3是本发明实施例的砍伐有效动作检测的过程；

图4是本发明实施例的砍伐角度的用户视图控制的关系；

图5是本发明实施例的游戏过程示意。

具体实施方式

本发明的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，是通过移动设备内置的三轴加速度传感器，将移动设备模拟为现实中的伐木斧，该拟伐木斧的锋封面与屏幕平面平行，用户通过挥动手中的移动设备向移动设备屏幕平面水平方向上用力，模拟砍伐的动作。加速度传感器会记录砍伐过程中的加速度信息，并转化为屏幕上的显示，具有很高的互动特性。

本实施例的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，包括如下几个方面：

1、虚拟伐木斧的实现

利用移动设备的三轴加速度传感器来感知加速度的方向和大小来模拟真实的斧头的砍伐方向和力度。其中，三轴加速度传感器的安装应该符合图1中的坐标系，即XY平面与移动设备屏幕平面平行X轴平行于屏幕上下边框，Y轴平行于屏幕两侧的边框，Z轴方向垂直于屏幕面向用户，X轴方向在用户的左方向，Y轴方向在用户的向下方向。移动设备屏幕与真实的斧面方向平行，斧刃朝向用户面向手机屏幕时的左向。而树木的树干方向与三轴加速度传感器的Z轴方向平行。

该游戏方法在游戏过程中不需要其他额外的设备，只需要移动设备本身即可。用户在游戏过程中，双手像握住真实伐木斧那样手握移动设备，屏幕面向用户，并向身体的水平方向挥动，通过移动设备的屏幕显示游戏的进度和状态，在此过程中，用户并非真实砍伐，只是在空气中挥动移动设备来模拟真实砍树过程。

本实施例以手机作为移动设备，该移动设备具有一块矩形屏幕，总像素值大于7万像素。屏幕的安装角度必须使得屏幕横向和竖向的边框分别与三轴加速度传感器的Y和X轴垂直。该移动设备需要具备较强大的处理器以及大容量的内存，且能支持J2ME、Sybain、Windows Phone或Android开发环境以及提供支持传感器操作的开发API。

2、虚拟伐木斧传感器数值与当次砍伐量的映射

确定只有在伐木的角度与三轴加速度传感器X轴的夹角在±45度以内砍伐。

首先，伐木的方向按范围划分为三个部分，其划分按图2所示，划分为：(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)三个砍伐范围，分别用r1、r2、r3表示。在(-15，+15)度的范围内，伐木力度即加速度传感器的三轴方向上的合成加速度大小，其值为M，转换为本次伐木量时，假定砍伐范围r1的转换系数u1为1.0，即本次砍伐量为1.0*M，当伐木角度在(+15，+45)、(-45，-15)两个范围中时，其砍伐量转化系数u2和u3均为0.6，即当前伐木量为0.6*M。

3、伐木动作的检测

通过不断检测加速度传感器的值，得到当前值为M，其中，M的单位是米每二次方秒。为了防止误判断，通过设置门限值D，如果M＜＝D，那么认为当前是用户的误操作，不计入伐木过程。如果M＞D，认为当前伐木动作有效，计入伐木过程。门限值D的选择取决于设备传感器的精度，如根据伐木游戏的特点，D可以取0.5G。其检测过程如图3所示。

4、树木的砍伐属性

树木的砍伐属性包括将树木砍倒需要的有效砍伐量的累加值。有效砍伐量的计算见前述“2、虚拟伐木斧传感器数值与当次砍伐量的映射”中的所述。树木的砍伐属性还包括用户控制用户界面显示的参数，包括树木的外观数据，树木的文字信息。

5、游戏用户界面树木砍伐显示的控制

为了控制和显示用户每次砍伐的力度和方向，每棵树利用Pr₁、Pr₂、Pr₃三个变量来记录树木三个砍伐角度范围(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)上的作用力累计值，并用Pr₁、Pr₂、Pr₃三个变量来控制游戏视图中树木对应的三个显示范围中被砍伐程度的视图显示，其如图4所示。

6、游戏的控制流程

1)游戏启动，初始化游戏和加速度传感器；

2)游戏加载起始的第一棵树，并初始化树的相关变量；

3)连续监测三轴加速度传感器的合成加速度值M，如果M大于加速度门限D，那么进入4)，否则继续检测；

4)根据加速度的方向，使用“2、虚拟伐木斧传感器数值与当次砍伐量的映射”中的方法计算砍伐量M，并将M累加到砍伐量累计变量SUM中；

5)根据砍伐的合成加速度以及方向，累加Pr₁、Pr₂、Pr₃变量中的对应的一个，并利用这三个变量，刷新和控制游戏视图中的树木；其具体过程是，如果有效砍伐角度在范围(-15，+15)度内，那么将此次有效砍伐量累计到Pr₁中，此时，利用Pr₁和将树完全砍倒所需的总累计量相除，得到一个比例值H(0＜H≤1)，如图4和图5所示，对应Pr₁有一个显示范围用来显示该方向上的砍伐程度，其深色条深入的比例就用H来设置并刷新显示。以此类推，其余两个方向范围的刷新和控制过程与此完全相同；

6)判断M是否达到树木砍到需要的累计量，如果是，转7)，否者转3)；

7)控制游戏视图，显示树木已经被砍倒，提示用户任务成功；

8)加载下一个更高难度的树木，并初始化相关变量和游戏用户界面显示，转3)。

9)以上的任何步骤，用户均可以退出，退出时需要关闭加速度传感器以及相关的游戏资源。

下面，列举一个具体的操作实例。

现有一个移动设备具有高性能的Cortex A8的处理器，具有256MB大容量的随机存储器RAM，具有分辨率0.1米每二次方秒的三轴加速度传感器，具有S60操作系统，支持J2ME编程环境，支持加速度传感器API编程。用户启动伐木工游戏，游戏通过API初始化三轴加速度传感器并初始化游戏相关的变量和模块。然后游戏加载一棵初始的树木，其属性是松树，树龄30年，砍伐需要累计的有效砍伐量为5G，以及树木的图像数据并初始化用于砍伐程度显示的PR1、PR2、PR3变量为0，初始化有效砍伐量累计变量SUM为0。然后启动加速度传感器，检测加速度值和方向。假设用户第一次挥动移动设备，游戏程序检测到用户的挥动加速度为3G，角度为+10度，按照算法，有效砍伐量为1.0*3G，且用户的挥动力度大于了砍伐门限值0.5G，本次砍伐有效，同时累计有效砍伐量SUM为3G，变量PR1为0+3G＝3G，并刷新用户视图的树木显示。用户第二次挥动移动设备，检测到用户的挥动力度是2G，挥动角度是+30度，那么用户的等效砍伐量为2G*0.6＝1.2G，同时大于了砍伐门限值0.5G本次砍伐有效，累计砍伐量SUM为3G+1.2G＝4.2G，PR2为0+2G＝2G，同时刷新用户视图显示。用户第三次挥动移动设备，检测到用户挥动力度为2G，大于门限0.5G，砍伐有效，挥动角度为-20度，计算有效挥动力度为2G*0.6＝1.2G，累计砍伐量SUM为4.2G+1.2G＝5.4G，PR3为0+2G＝2G。由于第三次挥动后，累计的砍伐量SUM为5.4G，大于了树木被砍倒需要的砍伐量5G，那么，刷新用户视图，显示树木倒掉，并提示用户任务成功。然后加载下一个难度更大的树木，初始化相关变量，重复上述过程。其中三次砍伐的示意和游戏互动过程如图5所示。

Claims

1.一种具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，其特征在于，三轴加速度传感器和移动设备的位置关系是：三轴加速度传感器坐标系的XY平面与移动设备平面平行，移动设备屏幕与斧面方向平行，斧刃朝向用户面向移动设备屏幕时的左向，三轴加速度传感器坐标系的Z轴垂直于移动设备屏幕平面。

3.如权利要求1所述的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，其特征在于步骤2)的实现步骤如下：

1)游戏启动，初始化游戏和三轴加速度传感器；

2)游戏加载起始的第一棵树，并初始化树的相关变量；

4.如权利要求3所述的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，其特征在于：所述的有效砍伐量是由合成加速度值为M乘以转换系数u_i计算得到，u_i表示对应砍伐范围的转换系数，0＜u_i≤1。

5.如权利要求4所述的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，其特征在于：确定只有在伐木的角度与三轴加速度传感器X轴的夹角在±45度以内砍伐才有效，所述伐木的方向按范围划分为(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)三个砍伐范围，分别用r1、r2、r3表示，相应的，利用Pr₁、Pr₂、Pr₃三个变量来记录树木三个砍伐范围(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)上的作用力累计值。

6.如权利要求5所述的具备三轴加速度传感器的移动设备玩伐木工类游戏的方法，其特征在于：砍伐范围r1的转换系数u1为1，砍伐范围r2的转换系数u2和砍伐范围r3的转换系数u3均为0.6。