CN106547362A

CN106547362A - 一种vr‑box体验互动装置

Info

Publication number: CN106547362A
Application number: CN201611129785.8A
Authority: CN
Inventors: 徐胜; 吴明
Original assignee: Shenzhen Wally Creative Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Wally Creative Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-03-29

Abstract

本发明公开了一种VR‑BOX体验互动装置，VR‑BOX互动体验装置是一个以VR技术加环境特效为核心的全沉浸式互动体验装置，该装置外观设计的造型由透明玻璃融合灯光效果打造的高科技感现代的封闭空间。装置还采用基于模块拼装而成的结构，材料一体化设计模型与方法，更省材料，制作更简单，拆装搬运方便；装置内部设备由VR虚拟穿戴设备、定位设备、蓝牙控制器、环境模拟特效设备、环绕音响、空气循环系统及各类声光电设备组成；发明结合产品设计要求与设备特性，在软件系统设计上主要由虚拟现实显示系统、定位系统，联动系统、同步系统四部分组成，系统软件基于强大三维引擎与模板化三维场景进行开发。

Description

一种VR-BOX体验互动装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实(VR)技术以及环境特效设备技术领域，具体涉及一种VR-BOX体验互动装置。

背景技术

随着现代科技技术的发展，教育培训(如安全知识教育、灾害模拟、技能培训)的方式发生了巨大的改变，逐渐从原来的通过影像、实物等单向宣传往多媒体互动方向发展。传统多媒体进行互动教学的模式已经远远落后于使用虚拟现实技术。虚拟现实真实度高、场景还原度及现场临场感更优于传统多媒体展示。让体验者通过虚拟技术头戴式显示设备可以对外界的视觉、听觉封闭，通过沉浸式互动，身临其境体验。不仅如此，本发明还添加环境特效设备，让体验者除视听体验同时增加触觉感知，来加深沉浸感。

本装置的互动内容也是为了在教育普及培训这块做了新的突破。由于在政治上，国家贯彻预防为主、防消结合的方针，鼓励公民积极参与消防教育中；在经济上，快速发展的经济和社会形势给基层消防部队带来新挑战，同时公安部消防局倡导建设消防科普教育基地，消防科普产品市场需求增大；在社会文化上，全民消防意识薄弱。这些都是驱使将多媒体技术运用到消防科普行业中。

在当今科技发展的大潮下，视觉经济作为一种新兴的市场经济发展模式越来越受到人们的重视。视觉经济又称为眼球经济，顾名思义，其着力点和重心在于“视觉”二字。怎样利用数字展示技术，营造引人入胜的视觉盛宴成为了视觉经济发展的关键问题所在。因而各种新的媒体展示技术如同雨后春笋一般冒了出来，如：触摸控制，红外感应，体感控制，投影融合，液晶拼接，LED拼接，幻影成像，全息投影等等。这些展示技术广泛应用于教育科普中。在消防科普中，我们摆脱了传统的实物加图片的单调的版面展示，而是更多的结合了从视觉上、交互性上、科技感上加深记忆展示手段。然而，这类型的多媒体展示手段都无法达到真正深入的临场体验感。无法营造一种在视、听、触上震撼用户的感觉。

时代发展趋势下，仅仅依靠视觉打造的体验互动手段已经过时，为解决沉浸体验感差的问题，本发明提供一种集VR眼镜以及环境特效设备(热风机，地动仪等)为一体的封闭式体验互动装置，打造集视、听、触为一体的新型互动装置，实现对安全知识教育、灾害模拟、技能培训等教育培训方式的变革。通过VR技术的特点：超乎想象的视觉保真与沉浸式广角视野，让体验者能在先进显示屏技术结合精准、低延时逼真火场体验，为用户创造身临其境的感受。身在其中真真正正的体验、认识到消防、防火的重要性。

发明内容

为实现上述目的，VR-BOX互动体验装置外观设计的造型是透明玻璃融合灯光效果打造的高科技感现代的封闭空间。装置还采用基于模块拼装而成的结构，材料一体化设计模型与方法，更省材料，制作更简单，拆装搬运方便；装置内部设备由VR虚拟穿戴设备、定位设备、蓝牙控制器、环境模拟特效设备、环绕音响、空气循环系统及各类声光电设备组成；发明结合产品设计要求与设备特性，在软件系统设计上主要由虚拟现实显示系统、定位系统，联动系统、同步系统四部分组成，系统软件基于强大三维引擎与模板化三维场景进行开发。

所述的VR眼镜采用外接式头显VR设备，设备的单眼分辨率达到1200×1080，同时刷新率达到90FPS。

所述的体感感应手柄能够在4.5×4.5米的范围内被VR眼镜的感应系统感受到；所述的两个体感感应手柄内置有陀螺仪、加速度计和激光定位传感器，追踪精度达到0.1度。(目前装置外观设计尺寸为2m*2m,使用蓝牙操作控制，无手柄)

所述环境特效设备包括热风机和地面震动模拟器，所述热风机采用工业级的热风机，热风机加热采用风洞结构，热风机的高温晶体隔热棉与不锈钢三层一体封装，采用连续PID/SSR控制，数码显示，可设置温度，全程微电脑控制，同时配备低噪声离心高压风机；地面震动模拟器通过在特定区域安装震动装置来模拟地面震动的效果。

所述音响系统采用有源的供电形式，音响系统的音箱箱体采用桦原木，厚度达18mm，并经过多重抛光平整处理；音响系统内设置有双DSP数字信号处理系统；音响系统的主板采用两颗专业数字处理芯片TLV320AIC3254，搭配其miniDSP功能，分别针对高音、中低音通道独立进行电子分频和动态管理，能够精准控制频率分配。

所述液晶显示屏幕采用分辨率为1920×1080的高清显示屏，屏幕大小为46寸，通过显示屏同步播放体验者互动场景，引导体验者操作以及吸引其他参与者。

所述监控的摄像头采用日夜双适应型监控摄像头，实时监测周围的环境。

所述空气循环系统用于排掉高温空气，保证室内温度。

所述的VR-BOX体验互动装置采用模块化设计，各功能模块充分考虑拆卸问题以及运输便捷问题。

所述玻璃墙体采用高强度的隔音防爆玻璃，玻璃厚度达到10mm；同时，在意外破碎时玻璃将呈颗粒状。

本发明具有如下优点：本发明所述的VR-BOX体验互动装置与现有技术相比，是一种集VR眼镜、环境特效设备(热风机、地动仪)、摄像头、空气循环系统等为一体的小型封闭式空间，可灵活放置在任意可供电场所，给互动者打造集视、听、触的全沉浸式空间。同时，摄像头设备保证了设备的安全性，空气循环系统则保证了密闭空间的舒适度。本发明所述的VR-BOX体验互动装置可以用于虚拟教育培训，由于虚拟教育培训基本可以实现现实中各类场景的模拟，所以理论上可以在短时间内让互动者学习到在不同场景下进行学习，大大提高了互动者的学习效率和学习质量。通过计算机模拟技术将各种设备设置于虚拟场景中，通过示范演示教授互动者器材装备使用方法，并能结合器材用途及时设置器材使用场景，实地使用器材装备，提高参与者的实战经验。

附图说明

图1是本发明所述的VR-BOX体验互动装置的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明所述的VR-BOX体验互动装置包括玻璃墙体，所述玻璃墙体围成封闭空间；在所述玻璃墙体围成的封闭空间中设置有VR眼镜、两个体感感应手柄、环境特效设备、音响系统和辅助系统，所述的两个体感感应手柄通过蓝牙与VR眼镜的主机连接，能够被VR眼镜的感应系统感受到；体验者通过体感手柄能够与展示的内容进行交互；VR眼镜通过所述的两个体感感应手柄完成对人的动作及空间位置的解析，所述的VR-BOX体验互动装置接收到解析后的信息后针对不同类型的数据单独使用或者组合使用，完成内容上的交互设定；所述环境特效设备用于模拟虚拟场景中的环境效果；所述音响系统采用2.0的环绕音响系统；所述辅助系统包括液晶显示屏幕、监控的摄像头以及空气循环系统。

所述的VR眼镜采用外接式头显VR设备，设备的单眼分辨率达到1200×1080，充分保证VR显示画面的清晰度，同时显示的刷新率达到了90FPS，在这种刷新率下人眼不容易出现视觉疲劳，保证观看过程中的舒适性。

所述的两个体感感应手柄能够在4.5×4.5米的范围内被VR眼镜的感应系统感受到。(目前装置外观设计尺寸为2m*2m,使用蓝牙操作控制，无手柄)

所述环境特效设备包括热风机和地面震动模拟器，所述热风机采用工业级的热风机，充分考虑设备的安全性和可靠性。热风机加热采用了风洞结构，高温晶体隔热棉与不锈钢三层一体封装。热风升温快速，无需预热，开机即出热风，连续PID/SSR控制，数码显示，可设置温度，全程微电脑控制，热惯性小。同时配备的是低噪声离心风机、高压风机，在确保热风纯净的同时保证设备噪音在可接受的范围内。地面震动模拟器通过在特定区域安装震动装置来模拟震动的效果。

所述音响系统采用有源的供电形式，音箱箱体采用了上等西南桦原木，厚度达18mm，并经过多重抛光平整处理，有效减少谐振的同时使音箱光洁且具有立体感。音响系统内设置有双DSP数字信号处理系统，同模拟信号处理相比，有着体积小、功耗低、精度高等优点。主板采用了两颗德州仪器出品的专业数字处理芯片TLV320AIC3254，搭配其miniDSP功能，分别针对高音、中低音通道独立进行电子分频和动态管理，可精准控制频率分配。

所述空气循环系统用于排掉高温空气，保证室内温度。

所述玻璃墙体采用高强度的隔音防爆玻璃，玻璃厚度达到10mm；同时，在意外破碎时玻璃将呈颗粒状，避免伤人，同时还具有以下特点：1.隔绝噪音，有效降噪达75％-95％；2.特种材料、有效阻挡99％的紫外线；3.防雨水渗漏、防灰尘与沙尘暴；4.抗风压性强、保密性强。

本发明所述的VR-BOX体验互动装置基于VR眼镜这个核心部件，采用时下最前沿的、科技含量最密集的VR展示开发技术结合环境特效设备、音响系统设备以及其他辅助型设备，打造了一个新一代真实模拟体验学习系统。整个系统采用模块化设计，保证运输以及安装的方便快捷，在设备选用上以高安全，高性能，高质量为首要原则在保证功能实现的同时也能最大程度的保证人员的安全。

在一个优选实施例中，本发明所述的VR-BOX体验互动装置用作VR消防体验屋。本发明所述的VR-BOX体验互动装置给整个VR消防体验屋设定了：还原火灾现场、分析火灾起因、消防互动三个阶段的内容来让体验者掌握不同场景下的消防灭火知识。三个阶段内容以递进的方式进行展示，从初始的影片沉浸式体验到后面的互动交互，逐渐带体验者深入整个过程。还原火灾现场，体验者可以通过VR影片观看全景式的火场重现，配合特效设备的声音特效，热风特效以及地面的震动特效从视觉，听觉，触觉等多个感觉维度打造逼真的沉浸式体验让人感觉身临其境。分析火灾起因，当体验者观看完火灾场景之后系统将进入第二阶段，对此次火灾发生的原因进行分析。VR影片将会模拟火灾发生前的场景，把体验者带回到火灾发生前的时间。此阶段系统将会对各种火灾隐患进行重点讲解，并传授相应的灭火以及火场逃生方法，让体验者展开消防知识初步学习。消防互动，当系统完成火灾起因分析之后就会进入到第三阶段也就是最终阶段。此阶段将会有三个类型的任务：第一，火灾隐患排查任务；第二，灭火任务；第三，逃生任务。系统将要求体验者选择其中的两个任务来完成，系统依据体验者完成的情况给予成绩评估。这个阶段同样是以VR系统为核心打造一个充满科技感和沉浸感的互动方式。

本发明所述的VR-BOX体验互动装置的主要工作有：

1)建立虚拟世界

通过专业的三维软件对虚拟场景进行建模、贴图、烘焙。然后在游戏引擎的支持下建立虚拟世界，同时将交互信息记录到数据库中。

2)研究核心算法(逻辑算法)

虚拟现实核心算法的作用是实现虚拟世界环境到用户操作过程的仿真，基础是真实环境的仿真算法，例如，在做火灾的演练模拟训练时，火灾发展过程是一个动态的模拟过程，是虚拟世界、火灾模型和消防过程的循环处理过程，这一过程涉及到虚拟世界的自然气象、生活环境、建筑结构、人员活动、消防扑救等多种变化因素，因此需要多个火灾模型的循环结构来支持，重点解决火灾影响因素数据的规范性和场景模型数据应用的实时性问题，从而保证平台间的数据共享和仿真结果的真实感。

3)实现虚拟现实

实现三维场景信号输出、立体眼镜接口、定位头盔接口和力反馈手柄的接口。三维场景的信号通过高清输出信号输出到头戴装置，给用户一种身临其境的体验。

4)实现虚拟世界与硬件设备间的联动

通过物联网技术，用户在虚拟世界进行交互操作时，相关的操作信息会通过计算机进行捕捉，当计算机捕捉到信号时，通过硬件控制器反馈信号给相关的硬件，如热风机、吹风机、地面震动装置，从而使用户在使用时，能通过身体感受到现场的环境，使仿真更实时、更真实。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种VR-BOX体验互动装置，其特征在于，该VR-BOX体验互动装置外观设计的造型是由透明玻璃融合灯光效果打造的高科技感现代的封闭空间，装置还采用基于模块拼装而成的结构；装置内部设备由VR虚拟穿戴设备、定位设备、蓝牙控制器、环境模拟特效设备、环绕音响、空气循环系统及声光电设备组成；发明结合产品设计要求与设备特性，在软件系统设计上由虚拟现实显示系统、定位系统，联动系统、同步系统四部分组成，系统软件基于强大三维引擎与模板化三维场景进行开发；

体验者通过头戴VR眼镜进行互动体验，在体验的过程中，根据实际互动的场景环境特效设备、音响设备、空气循环设备同时运作，通过地面震感装置、热风机，结合眼镜中的超正式场景复原，营造正式逼真的体验效果；

整个装置通过VR眼镜专属的传感器，传感器追踪LED红外光点，在VR中实时转化用户动作，同时对体验者的动作和行为作出空间位置的解析，同步整体信号，确保整个互动体验的安全、流畅；外部人员能够通过透明玻璃观看内部体验者的互动及结合46寸显示屏进行具体互动内容的观看。

2.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述的VR眼镜为外接头戴式VR设备，设备的单眼分辨率为1080*1200、90hz。

3.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，整个VR-BOX体验互动装置的互动内容可根据客户及场景需要进行模块化组合；体验者通过头戴VR眼镜手持蓝牙手柄结合装置内的其他设备联动互动体验。

4.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述的互动体验基于VR眼镜中的视觉画面结合现场环绕音响重现火灾情景，同时通过VR虚拟穿戴设备的操作，实现直观的场景探索可能，通过遥控机控制整个互动的前进、确定、移动，实现体验者在虚拟现实中轻松探索和互动。

5.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述装置内部包含热风机和地面震动模拟器，所述热风机采用工业级的热风机，热风机加热采用风洞结构，热风机的高温晶体隔热棉与不锈钢三层一体封装，采用连续PID/SSR控制，数码显示，可设置温度，全程微电脑控制，同时配备低噪声离心高压风机；通过在装置中央区域安装震动装置来模拟场景真实的体验效果。

6.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述装置的音响系统采用有源的供电形式，音响系统的音箱箱体采用桦原木，厚度达18mm，并经过多重抛光平整处理；音响系统内设置有双DSP数字信号处理系统；音响系统的主板采用两颗专业数字处理芯片TLV320AIC3254，搭配其miniDSP功能，分别针对高音、中低音通道独立进行电子分频和动态管理，能够精准控制频率分配。

7.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述液晶显示屏幕采用分辨率为1920×1080的高清显示屏，屏幕大小为46寸，通过实时播放体验者具体互动体验场景，引导外面围观的观众操作以及吸引更多用户参与体验。

8.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述监控的摄像头采用日夜双适应型监控摄像头，实时监测周围的环境及整个装置内体验者的互动情况。

9.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述空气循环系统用于排掉高温空气，保证室内温度，为体验者的互动安全提供基础性保障。

10.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述的VR-BOX体验互动装置采用模块化设计，各模块充分考虑拆卸问题以及运输便捷问题，具有轻松拆卸随意组装的特点，高移动迁徙性的特点。

11.如权利要求1所述的VR-BOX体验互动装置，其特征在于，所述玻璃墙体采用高强度的隔音防爆玻璃，玻璃厚度达到10mm；同时，在意外破碎时玻璃将呈颗粒状，具有稳固的安全性。