CN107080943A - 行走式虚拟现实黑暗乘骑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，该系统包括：运行空间，用于系统的设置及运行；至少一个移动式显示装置，使用者佩戴该移动式显示装置在上述运行空间内行走；定位装置，用于对上述移动式显示装置在运行空间中的位置进行定位；上述移动式显示装置根据定位装置检测到的在上述运行空间中的位置，向上述移动式显示装置提供相应的显示内容。本发明的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统可以摆脱固定轨道的束缚，使体验者可以自由行走，增强了使用者的体验感和沉浸感。

Description

行走式虚拟现实黑暗乘骑系统

技术领域

本发明涉及一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，尤其涉及一种在一定的空间内可以沿规定的轨道自由行走的虚拟现实黑暗乘骑系统。

背景技术

传统的黑暗乘骑(DARK RIDE)，是一种游乐项目，游玩的乘客座在轨道车上经历一段黑暗的通道，成功地把游客从现实之中带离，之后，沿着既定故事路线，在一个虚实景结合的主题故事环境中穿行。它将4D立体电影、动感游览车、灾难仿真、仿真布景、虚拟交互、特技表演等娱乐技术集成在一起。使得乘客仿佛穿梭于真实场景和立体影片构成的幻境中。

整个动感轨道系统会在设计规定的瞬间变换车辆运动方式，产生如急转弯、摆动、颠簸等动作，逼真地模拟爬升、坠落等效果，带领游客经历一场惊心动魄的危险之旅。硬件特技效果如熔岩喷射产生的火光、激烈碰撞的电火花等等，巧妙地融合在影片情节当中，在电脑同步控制下呈现出精彩的特效表演，让游客身临其境，经历重重险境，体验生与死的考验，享受无穷的乐趣和刺激，黑暗乘骑因此成为传统主题公园最吸引人气的支柱项目。

黑暗乘骑为实景电影，一般在一个少则几百平米大则上千平米的空间里布置好轨道，沿轨道所在空间里特定的位置根据剧情的发展及现实空间的需要按一定间隔布置6到8个电影或游戏场景。在剩下的轨道空间里布置与电影或游戏相关的场景，增加代入感。乘骑的车辆穿行在固定的轨道上，在指定的位置停下观看影片，或参与互动游戏。

黑暗乘骑项目主要包括轨道、实景、内容(电影或游戏)、轨道车、特效设备、演出控制等。其中实景包括静态制景及动态机模、机关等。内容提供主要包括软件和硬件两部分，硬件主要包括计算机、投影仪；软件则为游戏或电影。如果是游戏类内容还可能包括枪支等互动工具、通讯软件及触发控制、特效设备等。演出控制是用于协调机模、机关及特效设备在合适的时间开启关闭等，游戏一般采取事件触发式，如果是电影一般采取时序触发。如果实景和影片结合的好，加上大场景确实非常震撼。但缺点呢也是很显著的，占地大，硬件成本及装修成本都是非常巨大的。而且4D电影采用投影的方式显示内容，无法实现完全的沉浸感。

中国专利申请公开第CN105031927A号，公开了一种悬挂式过山车互动类黑暗乘骑设备，通过互动悬挂车滑动运行在呈封闭状的滑行轨道上，滑行轨道沿所述互动悬挂车的运动方向设置有多个与互动悬挂车能作游乐互动的互动场景，滑行轨道设置有多个连成一体及穿插设置的过山车段与互动段，互动场景设置在所述滑行轨道的互动段,游客可以与3D互动影院相结合，以满足游客多维度的视觉和感受体验。该专利公开了一种传统的黑暗乘骑设备，也是使用固定轨道与3D互动影院的结合，但这种设备仍然存在轨道固定、内容更新复杂、沉浸感差的缺陷

传统的黑暗乘骑设备中的虚拟场景都是依靠大屏幕投影或3D视景投影来实现。但是，只要是大屏幕投影无论什么类型都只能包围或大或小的视场角，也无法避免出镜现象(看到非投射影像的现象)的发生。而且目前的黑暗乘骑设备所需空间大，实景布置成本高，相同轨道下内容无法改变。这些缺陷限制了黑暗乘骑这种游乐项目的进一步发展。

而且，不能自由行走，也是目前这种游乐项目的主要缺陷，首先是投影仪和屏幕都无法移动，所以移步也无法实现换景，而且会错过了故事，第二虽说VR头盔的出现使移步换景成为可能，但是需要有精确的定位装置对体验者进行身份识别和定位。而且，当在同一空间内容纳多名体验者时，身份识别和定位将更为重要。目前已知的空间定位装置很多，结构简单的往往精确度不高，精确度高的往往价格昂贵或者定位范围有限。

另外，现有的黑暗乘骑系统，对场地及安装环境要求高，所需场地面积大，运输安装都不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，可以摆脱固定轨道的束缚，使体验者可以自由行走，增强了使用者的体验感和沉浸感。

根据本发明的又一目的，提供一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，可以在较小的空间内完成复杂的内容播出，并且可以在较小的空间内完成多个人互不干扰的体验。

根据本发明的又一目的，提供一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，可以使得行走轨道和播出内容模块化，丰富各种组合形式，行走轨道配合位置传感器的设置，可以实现对体验者的准确定位，从而针对不同体验者提供不同的播放内容。

根据本发明的又一目的，提供一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，可以

根据本发明提供的一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，该系统包括：运行空间，用于系统的设置及运行；至少一个移动式显示装置，使用者佩戴该移动式显示装置在上述运行空间内行走；定位装置，用于对上述移动式显示装置在运行空间中的位置进行定位；上述移动式显示装置根据定位装置检测到的在上述运行空间中的位置，向上述移动式显示装置提供相应的显示内容。

根据本发明的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，摆脱了以往黑暗乘骑系统只能跟随轨道车行进的束缚，体验者可以根据移动式显示装置提供的显示内容判断行走路径，增加了自由度和参与度，增强了使用者的体验感和沉浸感。

上述移动式显示装置包括虚拟现实显示装置、身份识别标志和位置识别标志。

根据份识别标志和位置识别标志对运行空间中的移动式显示装置进行定位和身份识别，并根据其定位和身份提供相应的显示内容到虚拟现实显示装置中，从而可以在相同的空间中实现不同的虚拟现实黑暗乘骑内容的运行，不需要对空间进行重新布置。

上述移动式显示装置为虚拟现实显示头盔。

将虚拟现实显示装置、身份识别标志和位置识别标志设置在虚拟现实显示头盔中，实现了设备的简单化，同时可以使得身份识别和定位更加精确。

上述移动式显示装置显示使用者在上述运行空间中的行走轨迹。

通过移动式显示装置显示的行走轨迹引导使用者的行走，可以增强使用者的沉浸感和体验感，而不会因强制带离而感觉失真。

上述定位装置包括：进行粗略定位的第一定位装置、进行精确定位的第二定位装置和进行身份识别的身份识别装置。

通过第一定位装置对使用者进行粗略定位，通过身份识别装置对使用者进行身份识别，通过第二定位装置近距离对使用者进行精确定位，在实现了高精度定位的同时，降低了定位装置的成本。

上述移动式显示装置根据第二定位装置提供的和身份识别装置提供的精确定位和不同身份识别信息，提供不同的显示内容到上述移动式显示装置中。

精确的定位和身份识别能够确保显示内容与场景的同步，进一步增强使用者的体验感，同时还可以保证在同一空间内多个使用者同时体验而互不干扰。

上述定位装置为多个组合模块，根据内容提供装置提供的内容不同，在上述运行空间中组合设置不同的行走轨迹。

定位装置为模块化的结构，能够实现快速安装组合，从而使系统的安装、拆卸、移动更简单方便。

上述组合模块还包括选自特效装置、围栏、实景、轨道中的至少一种。组合模块可以方便地进行各种形式的组合，进一步增强使用者的体验感和沉浸感。

所述行走轨迹为通过物理隔断形成的通路，上述第二定位装置沿上述通路设置，从而进行精确定位。

通过模块化的物理隔断形成通路，不必单独安装第二定位装置，形成的通路可以作为使用者行进的引导，第二定位装置可以对在通路中行进的使用者进行精确的定位。

附图说明

图1为本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统示意图；

图2为本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统中佩戴移动式显示装置的体验者的示意图；

图3为本发明一实施例中部分结构的示意性框图；

图4为本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统一具体实施例示意图；

图5为本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统一具体实施例俯视示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，是示例性的实施例，并不作为本发明的具体限定。

如图1所示，公开了本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统的示意图。

其中，行走式虚拟现实黑暗乘骑系统1包括：运行空间10，用于系统的设置及运行；至少一个移动式显示装置30，使用者50(体验者)佩戴该移动式显示装置30在上述运行空间10内行走；定位装置20，设置在运行空间10内，用于对上述移动式显示装置30在运行空间10中的位置进行定位；上述移动式显示装置30根据定位装置20检测到的在上述运行空间10中的位置，向上述移动式显示装置30提供相应的显示内容。

根据本发明的上述实施例，在行走式虚拟现实黑暗乘骑系统中，使用者摆脱了以往黑暗乘骑系统只能跟随轨道车行进的束缚，体验者佩戴着移动式显示装置30，这种移动式显示装置30可以选择自移动版头盔或虚拟现实头盔一体机(VR一体机)，优选为虚拟现实头盔一体机，使用者可以根据移动式显示装置30中提供的显示内容判断在运行空间10内的行走路径，同时定位装置对移动式显示装置30在空间中的位置(即体验者的位置)进行定位，根据检测出的定位，实时刷新移动式显示装置30中的显示内容。因为没有固定轨道的设置，增加了体验者的自由度和参与度，增强了使用者的体验感和沉浸感，同时，由于内容的提供也不必局限于轨道的限制，因此，在同一运行空间内可以针对不同的体验者同时提供不同的黑暗乘骑内容。

图2为本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统中佩戴移动式显示装置的体验者的示意图；图3示出了本发明一实施例移动式显示装置30和定位装置20的结构的示意性框图。

如图2所示，在优选的实施例中，移动式显示装置为一VR一体机，由体验者50佩戴于头部，通过其中的显示装置显示相关的内容。移动式显示装置也可以为其它头戴式显示装置，由于直接将显示内容显示到体验者的眼睛，排除了周围非内容因素的干扰，因此大大增加了体验者身临其境的沉浸感。显示装置中显示的内容可以是虚拟现实的影片，也可以是互动的场景游戏，其内容可以根据体验者自己的选择来决定。

如图3所示，移动式显示装置30包括虚拟现实显示装置31、身份识别标志41和位置识别标志42。定位装置20包括精细定位装置21(第二定位装置)和粗略定位装置22(第一定位装置)。身份识别标志41和位置识别标志42用于标识使用者的身份信息和位置信息，通过定位装置的定位，可以得知使用者在运行空间内的具体位置，结合移动式显示装置30标配的陀螺仪可以确定使用者的具体朝向。虚拟现实显示装置31，根据定位装置发送的使用者的身份信息和位置信息，将与位置和身份相关的内容显示给使用者观看。

定位装置20根据移动式显示装置30中的身份识别标志41和位置识别标志42对在运行空间中移动的移动式显示装置30进行定位和身份识别，同一个移动式显示装置30中的身份识别标志41和位置识别标志42相互关联，从而使得每一个体验者具有不同的身份信息和位置信息，根据其各自身份信息与位置信息，将与其身份相对应的内容显示到虚拟现实显示装置31中，从而可以在相同的空间10中实现不同的虚拟现实黑暗乘骑内容的运行，而不需要对空间进行重新布置。甚至，可以同时针对不同的体验者在同一空间内提供不同的内容显示。

将虚拟现实显示装置31、身份识别标志41和位置识别标志42设置在虚拟现实显示头盔中，实现了设备的简单化，同时可以使得身份识别和定位更加精确。

在使用者的体验过程中，可以通过移动式显示装置显示使用者在上述运行空间中的行走轨迹。例如，当需要使用者转向时，可以在使用者的前方显示阻挡物，并在某一侧显示出可以通过的通路。通过移动式显示装置显示的行走轨迹引导使用者的行走，可以增强使用者的沉浸感和体验感，而不会像现有的黑暗乘骑中的固定轨道车那样，因强制带离而感觉失真。

为了能够实现不增加定位装置成本的前提下增加定位精度上述定位装置包括：进行粗略定位的第一定位装置22、进行精确定位的第二定位装置21，同时还包括可以进行身份识别的身份识别装置。在较佳的实施方式中，第一定位装置22同时兼做身份识别装置，对移动式显示装置30进行身份识别和粗略定位。粗略定位装置可实现的方法包含但不限于：射频识别(RFID)，蓝牙，紫蜂(zigbee)等，它们都是非接触的身份识别的常用方法，具有价格低。例如，RFID是一种非接触式自动识别技术，可以通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

如图4所示，为本发明行走式虚拟现实黑暗乘骑系统一具体实施例示意图。其中，以RFID为例，在每一个移动式显示装置30中设置不同的电子标签，作为身份识别标志41，通过设置在空间中的多个粗略定位装置22(阅读器)对存在于运行空间内的身份识别标志41进行身份识别和粗略定位。从而能够得到每一个移动式显示装置30的身份和粗略定位，同时将粗略定位的位置信息形成位置识别标志42。

目前RFID的定位方法大致可以分为三大类：时间信息定位(TOA和TDOA)、信号强度信息定位(RSSI)及到达角度定位(AOA)，具体采用哪种方式可以根据现场需求来决定。通常，为了避免遮挡，第一定位装置22可以安装在空间内位置较高地方，例如空间墙壁、天花板。同时可以设置多个粗略定位装置22，当某些粗略定位装置受到遮挡或干扰时，可以采用其它粗略定位装置22的定位结果。

如图4所示，本发明还进一步包括第二定位装置21，用于对每一个移动式显示装置30实现精确定位。进行精确定位的方法包括但不限于：红外矩阵、压力传感器、开关电路等等。第二定位装置21可以安安装在空间的天花板上，也可以如图4所示，设置在地面上。当存在物理隔断形成的通路时，还可以如图5所示，将第二定位装置21设置在物理隔断中。

以红外矩阵为例，可以在空间中密布红外接收管和红外发射管，这些红外接收管和红外发射管在某一水平面呈一一对应的排列关系，形成一张由红外线布成的光阵列，当有人进入红外光阵列阻挡住某处的红外线发射接收时，此点的接收管收到的红外线的强弱就会发生变化，或者被阻断，控制器通过了解红外线的接收情况的变化就能知道人在何处。结合由第一位置装置22得到的位置识别标志42，可以精确地判断出，在位置识别标志42附近的移动，可以被认为是移动式显示装置30的移动，即体验者的移动。红外光阵列可以在某一水平高度上设置，也可以将发射和接收分别设置在地面和天花板上，只要保证在体验者移动时会对发射和接收产生有效遮挡而实现定位即可。

如上面所述的实施例，第一定位装置22采用RFID系统，第二定位装置21采用红外阵列，其组合而成的定位装置价格便宜，稳定性高，而且结合后能提供非常精确的定位。精确的定位信息结合显示装置中的陀螺仪等设备的方向定位，可以清楚准确地判断移动式显示装置30的位置和朝向，从而可以准确地向显示装置中提供相应的内容，从而实现位置和内容的精确同步。

通过第一定位装置22对使用者进行粗略定位，通过第二定位装置21近距离对使用者进行精确定位，结合体验者的身份信息，在实现了高精度定位的同时，降低了定位装置20的成本。

移动式显示装置30根据精确定位和不同身份识别信息，提供不同的显示内容到移动式显示装置30中。精确的定位和身份识别能够确保显示内容与场景的同步，进一步增强使用者的体验感，同时还可以保证在同一空间内多个使用者同时体验而互不干扰。

发明的黑暗乘骑系统可以做成模块化处理，能够在有限的空间下简单地搭建，通过组合的框架形成运行空间，在其中设置定位装置。其中，定位装置也可以为多个组合模块，以便于拆装和运输。而且，可以根据内容提供装置提供的内容不同，在上述运行空间中组合设置不同的行走轨迹。例如，定位装置可以模块化设置在空间的天花板、底板或墙壁中，组装后只需要针对每一组件进行定位设定，即可快速实现安装，并正常使用。

上述的组合模块还包括选自特效装置、围栏、实景、轨道中的至少一种，也可以包括其它装置。特效装置可以配合显示的内容实现吹风、振动、击打等特效。围栏可以形成简单的实景，并形成固定的通路，能够保证体验者安全，同时还可以为第二定位装置21提供安装位置。在某些特定内容中，还可以提供固定的轨道，体验者能够体验模拟驾驶等操作。增加组合模块可以方便地进行各种形式的组合，进一步增强使用者的体验感和沉浸感。

前文中描述了可以通过显示内容形成虚拟的行走轨迹，可替换的，行走轨迹也可以是通过物理隔断形成的通路，上述第二定位装置21沿上述通路设置，从而进行精确定位。

通过模块化的物理隔断形成通路，不必单独安装第二定位装置，形成的通路可以作为使用者行进的引导，第二定位装置可以对在通路中行进的使用者进行精确的定位。如图5所示，第二定位装置21可以模块化形成在作为隔断的墙壁中，体验者在隔断形成的通路中行走。

如图4、图5所示，体验者在进入黑暗乘骑系统之前，选择自己想要体验的内容，佩戴上移动式显示装置30(头盔)，从入口11进入空间10，根据第一定位装置22的粗略定位、身份识别结合第二定位装置21的精确定位，在移动式显示装置30中显示相应的场景内容。伴随体验者的行走，定位装置20实时更新体验者的位置，并将位置信息反馈给移动式显示装置30，移动式显示装置30根据得到的位置信息，实时更新显示内容。在佩戴头盔后，体验者会根据移动式显示装置30所显示的内容行进并作出反馈，因此，精确的定位系统可以确保体验者实现移步换景，而且保证所看到的景象的连续性和同步性。沿着移动式显示装置30显示的轨迹或实际的通路，走完全程，完成全部内容体验，并从出口12走出运行空间。根据本发明的黑暗乘骑系统，可以在较小的空间实现黑暗乘骑的体验，在相同的路径下可以体验不同的内容，例如，针对鬼屋故事，可以设计惊险版、卡通版、玄幻版等各种版本以适应不同体验者的需求。而且模块化的组合使得系统安装简单方便，便于搬运。

上述实施方式为本发明的较佳实施方式，并不是对本发明的具体限定。对于本领域普通技术人员来说，根据本发明的上述实施例所作出的任何修改、变动，在不脱离本发明宗旨的情况下，均应包含于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，该系统包括：运行空间，用于系统的设置及运行；至少一个移动式显示装置，使用者佩戴该移动式显示装置在上述运行空间内行走；定位装置，用于对上述移动式显示装置在运行空间中的位置进行定位；上述移动式显示装置根据定位装置检测到的在上述运行空间中的位置，向上述移动式显示装置提供相应的显示内容。

2.根据权利要求1所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述移动式显示装置包括虚拟现实显示装置、身份识别标志和位置识别标志。

3.根据权利要求1或2所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述移动式显示装置为虚拟现实显示头盔。

4.根据权利要求1或2所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述移动式显示装置显示使用者在上述运行空间中的行走轨迹。

5.根据权利要求1或2所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述定位装置包括：进行粗略定位的第一定位装置、进行精确定位的第二定位装置和进行身份识别的身份识别装置。

6.根据权利要求5所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述移动式显示装置根据第二定位装置提供的和身份识别装置提供的精确定位和不同身份识别信息，提供不同的显示内容到上述移动式显示装置中。

7.根据权利要求6所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述定位装置为多个组合模块，根据内容提供装置提供的内容不同，在上述运行空间中组合设置不同的行走轨迹。

8.根据权利要求7所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，上述组合模块还包括选自特效装置、围栏、实景、轨道中的至少一种。

9.根据权利要求7或8所述的行走式虚拟现实黑暗乘骑系统，其特征在于，所述行走轨迹为通过物理隔断形成的通路，上述第二定位装置沿上述通路设置，从而进行精确定位。