CN107437343A - 交互式教学系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种交互式教学系统以及方法。该交互式教学系统，包括一云端服务器、一控制装置、一体感器、一系统装置、以及一第一屏幕。云端服务器用以储存素材数据。控制装置用以自云端服务器下载素材数据，通过一用户接口根据素材数据产生以及输出对应于一虚拟情境剧本的多个虚拟情境场景，以及控制虚拟情境场景的一展演进度。体感器用以朝一第一方向获取并输出对应于至少一用户的多个动作影像。系统装置用以将动作影像嵌入虚拟情境场景中，并产生多个最终虚拟情境场景。第一屏幕与系统装置连接，并朝第一方向播放最终虚拟情境场景。
Description
技术领域
本发明涉及一种交互式教学系统以及方法，且特别涉及将表演者的影像嵌入虚拟现实场景中并同步播放给表演者观看的交互式教学以及方法。
背景技术
在传统教学当中，部分的教师会使用剧场表演的方式让学生能够融入课本的情境中，以提高学生的学习效率。而于教室中传统的剧场表演课程，通常必须先根据情境剧本搭建不同的场景，再让学生扮演其中的角色以体验当下的情境。然而，在资源以及时间有限的情况下，将无法有效地营造出适当的情境，且表演者亦无法实时地看到自己的表演情况，并根据表演情况做改善，使得学习的效果有限。因此，如何以更有效率的方式来呈现情境剧本以提高学习效果为目前所需解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种交互式教学系统，包括一云端服务器、一控制装置、一体感器、一系统装置、以及一第一屏幕。云端服务器用以储存素材数据。控制装置用以自云端服务器下载素材数据，通过一用户接口根据素材数据产生以及输出对应于一虚拟情境剧本的多个虚拟情境场景，以及控制虚拟情境场景的一展演进度。体感器用以朝一第一方向获取并输出对应于至少一用户的多个动作影像。系统装置用以将动作影像嵌入虚拟情境场景中，并产生多个最终虚拟情境场景。第一屏幕与系统装置连接，并朝第一方向播放最终虚拟情境场景。
本发明另一实施例提供一种交互式教学方法，步骤包括：通过一控制装置自一云端服务器下载素材数据；通过上述控制装置的一用户接口根据上述素材数据产生对应于一虚拟情境剧本的多个虚拟情境场景；通过上述控制装置将上述虚拟情境场景输出至一系统装置；通过一体感器朝一第一方向获取对应于至少一用户的多个动作影像；通过上述体感器将上述动作影像输出至上述系统装置；通过上述系统装置将上述动作影像嵌入上述虚拟情境场景中，并产生多个最终虚拟情境场景；通过上述控制装置控制上述虚拟情境场景的一展演进度；以及通过一第一屏幕朝上述第一方向播放上述最终虚拟情境场景。
附图说明
图1是显示根据本发明一实施例所述的交互式教学系统的方块图。
图2是显示根据本发明一实施例所述的交互式教学系统的示意图。
图3A是显示根据本发明一实施例所述的一般虚拟情境场景的示意图。
图3B是显示根据本发明一实施例所述的多层幕虚拟情境场景的示意图。
图4A、4B是显示根据本发明另一实施例所述的多层幕虚拟情境场景的示意图。
图5是显示根据本发明一实施例所述的交互式教学方法的流程图。
附图标记说明：
100～交互式教学系统
110～云端服务器
120～控制装置
130～体感器
140～系统装置
150～第一屏幕
106～第二屏幕
210、210A、210B、210C～定位装置
220～平台
250、451、452～表演者
311～背景
312、322、451’、452’～用户的动作影像
315～一般虚拟情境场景
321、410～背景
323、420～前景物件
325、400～多层幕虚拟情境场景
S501～S507～步骤流程
具体实施方式
有关本发明的系统以及方法适用的其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关交互式教学系统以及方法的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。
图1是显示根据本发明一实施例所述的交互式教学系统100的方块图。交互式教学系统100包括一云端服务器110、一控制装置120、一体感器130、一系统装置140、一第一屏幕150、以及一第二屏幕160。云端服务器110可为具有一服务器地址的网络硬盘或者云端空间，例如一般网络硬盘、Dropbox、Google Drive等，用以储存素材数据。其中，素材数据可包括范例剧本、背景、前景物件、音效、以及台词等。控制装置120可为任何便携式电子装置，包括但不局限于手持计算机(handheldcomputer)、平板计算机(tablet computer)、移动电话(mobile phone)、媒体播放器(media player)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或其它类似装置等，用以自云端服务器110下载素材数据，通过一用户接口根据素材数据产生以及输出对应于一虚拟情境剧本的多个虚拟情境场景，并可控制虚拟情境场景的展演进度。体感器130可为由RGB摄影机以及红外线发射器以及红外线CMOS摄影机等所构成的深度传感器组成的网络摄影机，例如Kinect等，用以捕捉至少一表演者的肢体动作以及进行脸部辨识等。系统装置140可为具有中央处理器、内存、周边接口、以及通信模块等模块所组成的电子装置，例如桌面计算机、笔记本电脑等，用以通过通信模块与控制装置120连接以下载虚拟情境据本，以及将用户的动作影像与虚拟情境场景结合，并将产生的多个最终虚拟情境场景输出至显示屏幕或者回馈给控制装置120。第一屏幕150与系统装置140连接，可为液晶显示屏幕、投影幕等，并朝表演者的方向播放最终虚拟情境场景。
图2是显示根据本发明一实施例所述的交互式教学系统100的示意图。如图2所示，第一屏幕150以及系统装置140是架设于一平台220上，体感器130是架设于第一屏幕150上，而表演者250是位于一定位装置210上并朝向第一屏幕150的方向，使得体感器130可捕捉表演者250的肢体动作以及进行脸部辨识等。其中，定位装置210可由指示灯(例如LED灯)以及地垫构成、或者可为一投射装置，并通过有线或者无线的方式与系统装置140连接，用以利用指示灯显示定位点或者通过投射装置投射定位点的方式以作为舞台定位的功能，即可根据虚拟情境场景的对话内容控制定位点的显示以指示表演者250的表演位置。值得注意的是，尽管平台220于图2中为一固定桌子，但亦可为活动式展示平台，且第一屏幕150以及系统装置140是可收纳于其中。
根据本发明一实施例，使用者是可通过交互式教学系统100呈现可与表演者互动的一学习剧场。首先，使用者先自云端服务器110下载素材数据至控制装置120。接着，用户可决定直接套用素材数据中的范例剧本或者通过一编辑接口根据素材数据中的背景、前景物件、音效、以及台词等进行情境剧本的设计。
其中，情境剧本中的虚拟情境场景更可包括一般虚拟情境场景以及多层幕虚拟情境场景。一般虚拟情境场景是指仅由背景、音效、以及台词等所构成的虚拟情境场景。举例来说，如图3A所示，一般虚拟情境场景315是由背景311以及表演者的动作影像312所构成，而其所对应的最终虚拟情境场景的呈现方式即为将表演者的动作影像312直接叠加至背景311上。然而，多层幕虚拟情境场景是指由背景、前景物件、音效、以及台词等所构成的虚拟情境场景。举例来说，如图3B所示，多层幕虚拟情境场景325是由背景321、表演者的动作影像322、以及前景物件323所构成，而其所对应的最终虚拟情境场景的呈现方式即为表演者的动作影像322是将显示介于背景321以及前景物件323之间。
此外，根据本发明另一实施例，系统装置140更可根据体感器130所捕捉到表演者的相对位置或者表演者位于定位装置210上的位置决定多层幕虚拟情境场景。举例来说，通过体感器130的深度传感器判断表演者与体感器130之间的相对距离或者通过定位装置210上对应于不同区域的传感器(例如第一传感器是设置于定位装置210的第一区210A中、第二传感器是设置于定位装置210的第二区210B中以及第三传感器是设置于定位装置210的第三区210C中)判断表演者位于定位装置210上的位置，以决定表演者的影像所对应的层幕。其中，上述的传感器可为压力传感器或者超声波传感器等。如图4A所示，表演者451以及表演者452是分别站立于定位装置210上的第一区210A以及第三区210C。于此实施例中，多层幕虚拟情境场景包括四个层幕，定位装置210的第一区210A以及第三区210C是分别对应至多层幕虚拟情境场景的第一层幕以及第三层幕，以及背景410与前景物件420是分别对应至多层幕虚拟情境场景的第二层幕以及第四层幕。当体感器130的深度传感器或者定位装置210上对应于不同区域的传感器确认表演者451以及表演者452的位置后，系统装置140接着通过体感器130获取表演者451的影像451’以及表演者452的影像452’，并将表演者的影像451’、表演者的影像452’、背景410以及前景物件420结合为如图4B所示的多层幕虚拟情境场景400。
值得注意的是，前述的多层幕虚拟情境场景的各个层幕更可包括不同的属性。举例来说，层幕可为图片、动画，或者为透明或者不透明的场景。其中，透明的场景可为透明窗户等，使得观赏者可通过上述透明窗户看到下一层幕中的显示内容。
于决定情境剧本后，使用者是通过有线或者无线的方式(例如通过网络电缆、无线射频辨识、蓝牙或者Wi-Fi等)与控制装置120连接，并将情境剧本传输至系统装置140中。
系统装置140于接收到情境剧本后，是开启事先安装的学习剧场应用程序，并加载情境剧本，以及将情境剧本中的虚拟情境场景投影至第一屏幕150。接着，系统装置140是致能体感器130，并通过体感器130将背景去除，而仅留下表演者的影像，以及将表演者一连串的动作影像输出至系统装置140中。
系统装置140于接收到表演者的动作影像后，即将动作影像嵌入至虚拟情境场景中，以产生最终虚拟情境场景，并同时通过第一屏幕150播放最终虚拟情境场景，使得表演者可实时观看本身与虚拟情境场景结合后的影像。此外，系统装置140更可包括一第二屏幕160，朝向与表演者位于不同空间中的观看者播放最终虚拟情境场景。其中，第二屏幕160是通过有线或者无线的方式与控制装置120连接，并自控制装置120接收最终虚拟情境场景以进行同步播放的动作。而通过上述利用第一屏幕150以及第二屏幕160分开播放的方式将可有效地减缓表演者的表演压力。除此之外，于播放最终虚拟情境场景时，系统装置140更可进行同步录像的动作，并将录像文件储存至系统装置140的储存装置或者云端服务器110中。
根据本发明另一实施例，用户亦可于控制装置120上通过对应于系统装置140的学习剧场应用程序的一控制接口控制虚拟情境场景的展演进度。举例来说，当使用者欲切换下一个虚拟情境场景时，可通过控制接口上的图标前后切换至不同的虚拟情境场景。
图5是显示根据本发明一实施例所述的交互式教学方法的流程图。于步骤S501，用户通过控制装置120自云端服务器110下载素材数据。其中，素材数据可包括范例剧本、背景、前景物件、音效、以及台词等。于步骤S502，用户通过控制装置120上的一用户接口根据上述素材数据进行情境剧本的设计。其中，剧本设计包括虚拟情境场景的设计、对话的显示、以及音效的播放等。于步骤S503，用户通过控制装置120将设计好的情境剧本输出至系统装置140。于步骤S504，体感器130朝表演者的方向获取对应于至少一表演者的多个动作影像，并将动作影像输出至系统装置140。于步骤S505，系统装置140将接收到的动作影像嵌入情境剧本的虚拟情境场景中，并产生多个最终虚拟情境场景。于步骤S506，用户通过控制装置120控制最终虚拟情境场景的展演进度。于步骤S507，第一屏幕150朝表演者的方向播放最终虚拟情境场景。
综上所述，根据本发明所提出的交互式教学系统以及方法，可通过将表演者的动作影像与虚拟情境场景结合的方式，让表演者可于虚拟舞台中轻易地融入情境内容中，以提高表演者的学习成效。此外，用户亦可通过控制装置的编辑接口以及控制接口实时地掌控整个展演流程，以让整个交互式剧场的呈现更为流畅。
以上叙述许多实施例的特征，使所属技术领域中技术人员能够清楚理解本说明书的形态。所属技术领域中技术人员能够理解其可利用本发明公开内容为基础以设计或变动其他制程及结构而完成相同于上述实施例的目的及/或达到相同于上述实施例的优点。所属技术领域中技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的变动、替代与润饰。
Claims (10)
1.一种交互式教学系统，其特征在于，包括：
一云端服务器，用以储存素材数据；
一控制装置，用以自上述云端服务器下载上述素材数据，通过一用户接口根据上述素材数据产生以及输出对应于一虚拟情境剧本的多个虚拟情境场景，以及控制上述虚拟情境场景的一展演进度；
一体感器，用以朝一第一方向获取对应于至少一用户的多个动作影像；
一系统装置，用以将上述动作影像嵌入上述虚拟情境场景中，并产生多个最终虚拟情境场景；以及
一第一屏幕，与上述系统装置连接，并朝上述第一方向播放上述最终虚拟情境场景。
2.如权利要求1所述的交互式教学系统，其中上述素材数据报括剧本、背景、前景物件、音效、以及台词。
3.如权利要求2所述的交互式教学系统，其中上述虚拟情境场景包括一多层幕虚拟情境场景，上述系统装置更根据上述动作影像、上述背景、以及上述前景物件产生上述多层幕虚拟情境场景，并通过上述第一屏幕朝向上述第一方向播放上述多层幕虚拟情境场景。
4.如权利要求3所述的交互式教学系统，还包括一定位装置，用以根据上述虚拟情境场景致能至少一定位标志。
5.如权利要求4所述的交互式教学系统，其中上述系统装置更通过上述体感器或者上述定位装置取得对应于上述用户的一位置，并将对应于上述用户的上述动作影像嵌入于对应于上述位置的一层幕中。
6.一种交互式教学方法，包括：
通过一控制装置自一云端服务器下载素材数据；
通过上述控制装置的一用户接口根据上述素材数据产生对应于一虚拟情境剧本的多个虚拟情境场景；
通过上述控制装置将上述虚拟情境场景输出至一系统装置；
通过一体感器朝一第一方向获取对应于至少一用户的多个动作影像；
通过上述体感器将上述动作影像输出至上述系统装置；
通过上述系统装置将上述动作影像嵌入上述虚拟情境场景中，并产生多个最终虚拟情境场景；
通过上述控制装置控制上述虚拟情境场景的一展演进度；以及
通过一第一屏幕朝上述第一方向播放上述最终虚拟情境场景。
7.如权利要求6所述的交互式教学方法，其中上述素材数据报括剧本、背景、前景物件、音效、以及台词。
8.如权利要求7所述的交互式教学方法，步骤还包括：
通过上述系统装置根据上述动作影像、上述背景、以及上述前景物件产生一多层幕虚拟情境场景；以及
通过上述第一屏幕朝向上述第一方向播放上述多层幕虚拟情境场景。
9.如权利要求8所述的交互式教学方法，步骤还包括：
通过一定位装置根据上述虚拟情境场景致能至少一定位标志。
10.如权利要求9所述的交互式教学方法，步骤还包括：
通过上述系统装置通过上述体感器或者上述定位装置取得对应于上述用户的一位置；以及
通过上述系统装置将对应于上述用户的上述动作影像嵌入于对应于上述位置的一层幕中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171205 |