CN108241476A - 虚拟实境装置以及其画面产生方法 - Google Patents

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Abstract

一种虚拟实境装置，包括第一传感器、第二传感器、处理器以及显示器。第一传感器感测对应于虚拟实境装置的第一转动幅度，并输出对应于第一转动幅度的第一感测信号。第二传感器感测对应于用户的眼睛的第二转动幅度，并输出对应于第二转动幅度的第二感测信号。处理器产生环景图像，并取得环景图像的初始显示画面。显示器显示初始显示画面。处理器还根据第一感测信号以及第二感测信号输出环景图像的第一显示画面，以及显示器还显示第一显示画面。

Description

虚拟实境装置以及其画面产生方法
技术领域
本发明涉及一种虚拟实境装置以及其画面显示方法，特别涉及一种根据两个传感器的转动改变显示画面的虚拟实境装置以及其画面显示方法。
背景技术
随着科技的进步，虚拟实境操作逐渐普遍于日常生活中。然而，由于现有的虚拟实境装置必需通过转动头部的方式进行操作，于长时间使用下将会对用户头/颈部的负担，因此如何减少用户头/颈部转动的幅度以及时间以改善穿戴的不适感为目前所需解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例提供一种虚拟实境装置，包括第一传感器、第二传感器、处理器以及显示器。第一传感器感测对应于虚拟实境装置的第一转动幅度，并输出对应于第一转动幅度的第一感测信号。第二传感器感测对应于用户的眼睛的第二转动幅度，并输出对应于第二转动幅度的第二感测信号。处理器产生环景图像，并取得环景图像的初始显示画面。显示器显示初始显示画面。处理器还根据第一感测信号以及第二感测信号输出环景图像的第一显示画面，以及显示器还显示第一显示画面。
本发明另一实施例提供一种虚拟实境装置的画面产生方法，步骤包括：通过处理器产生环景图像，并取得环景图像的初始显示画面；通过显示器显示初始显示画面；通过第一传感器感测对应于虚拟实境装置的第一转动幅度，以及输出对应于第一转动幅度的第一感测信号；通过第二传感器感测对应于用户的眼睛的第二转动幅度，以及输出对应于第二转动幅度的第二感测信号；通过处理器根据第一感测信号以及第二感测信号输出环景图像的第一显示画面；以及通过显示器显示第一显示画面。
附图说明
图1是显示根据本发明实施例所述的虚拟实境装置的方块图。
图2是显示根据本发明实施例所述的虚拟实境装置的示意图。
图3是显示根据本发明另一实施例所述的虚拟实境装置的示意图。
图4是显示根据本发明实施例所述的根据第二传感器的转动幅度输出显示画面的示意图。
图5是显示根据本发明实施例所述的传感器的校正画面的示意图。
图6是显示根据本发明实施例所述的环景图像以及显示画面的示意图。
图7是显示根据本发明实施例所述的虚拟实境装置的画面产生方法的流程图。
图8是显示根据本发明另一实施例所述的虚拟实境装置的画面产生方法的流程图。
符号说明
100、200、300～虚拟实境装置
110～第一传感器
120、220、320～第二传感器
130～处理器
140～显示器
600～环景图像
610～第一显示画面
620～第二显示画面
650～初始显示画面
P0～中心点
P1～注视点
P2～校正点
S1～第一感测信号
S2～第二感测信号
S701～S710、S801～S808～步骤流程
具体实施方式
有关本发明的虚拟实境装置以及其画面显示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，当提出有关虚拟实境装置以及其画面显示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是显示根据本发明实施例所述的虚拟实境装置100的方块图。如图所示，虚拟实境装置100可包括第一传感器110、第二传感器120、处理器130以及显示器140。第一传感器110可为加速感应计、陀螺仪或者磁力计，用以感测虚拟实境装置100对应于x、y、z轴的转动幅度，并输出第一感测信号S1。第二传感器120可为图像传感器或者感应线圈，用以感测用户的眼睛的转动幅度，并输出第二感测信号S2。处理器130可为中央处理器(CPU)或者图形处理器(GPU)等，用以产生或者自外部装置接收并处理至少一个环景图像，以及根据第一感测信号S1与第二感测信号S2输出环景图像的一部分。显示器140可为液晶显示屏幕等，用以显示处理器130所输出的环景图像的一部分。值得注意的是，处理器130和/或显示器140也可通过另一外部装置提供，例如个人计算机、游戏主机或者可携式电子装置等，并可通过有线的方式将显示图像自外部装置传至虚拟实境装置100。
参阅图2。图2是显示根据本发明实施例所述的虚拟实境装置200的示意图。如图2所示，虚拟实境装置200的第二传感器220a、220b为一种非接触式传感器，例如图像传感器。第二传感器220a、220b通过取得用户的脸部图像，并检测两眼的眼角与左眼以及右眼的瞳孔中心的距离以判断用户的视向位置。值得注意的是，非接触式传感器还可包括其它类型的传感器，并不以本发明的实施例为限。
参阅图3。图3是显示根据本发明另一实施例所述的虚拟实境装置300的示意图。如图3所示，虚拟实境300的第二传感器320a、320b为一种接触式传感器。第二传感器320a、320b可由至少一个电极所构成，用以与用户左眼与右眼周围的皮肤接触，以量测角膜与视网膜之间的电位差，再根据电极之间的差动信号检测眼球的转动。举例来说，当眼球偏右时，可产生正电位差。反之，当眼球偏左时，可产生负电位差。由此处理器130即可根据电位差的大小推得眼球的转动幅度。其中，接触式传感器还可包括其它类型的传感器，并不以本发明的实施例为限。
参阅图4。图4是显示根据本发明实施例所述的根据第二传感器的转动幅度输出显示画面的示意图。如图4所示，当第二传感器120感测到用户的眼球对焦至点P1超过既定时间时(例如1/30秒～3秒)，则根据第二传感器120则根据对焦点P1与中心点的移动距离以及移动方位所输出的第二感测信号S2，使得处理器130根据第二感测信号S2输出以点P1为中心点的显示画面。值得注意的是，处理器130也可以根据第二感测信号S2以渐进式的方式调整画面，即将画面的中心点逐步移至对焦点P1的位置。
其中，于第二传感器120启动时，处理器130也可先执行校正流程。如图5所示，校正画面500具有中心点P0以及位于画面最左上角的校正点P2。接着，校正画面提示用户注视画面中的中心点P0以及校正点P2，并分别取得用户于注视中心点P0以及校正点P2时瞳孔所分别对应的坐标。接着，即可计算瞳孔移动距离与画面中中心点P0以及校正点P2之间的距离的比例。如此，处理器130即可根据上述比例以及用户瞳孔的转动幅度输出显示画面。
值得注意的是，其中眼球的转动幅度并非限定为等同于画面的转动角度，即画面的转动角度可为眼球的转动幅度的既定倍率(例如2倍)。举例来说，当眼球转动幅度为10度时，处理器130则根据第二感测信号S2输出对应于转动20度的显示画面。
根据本发明实施例，当用户戴上并启动虚拟实境装置100时，处理器130产生或者自外部装置(未显示)接收环景图像，并可输出提示告知用户注视正前方以产生初始显示画面。接着，第一传感器110以及第二传感器120分别根据虚拟实境装置100的转动幅度输出第一感测信号S1以及第二感测信号S2。于实施例中，当处理器130接收到第一传感器110以及第二传感器120的任意一个的感测信号时，则立刻根据第一感测信号S1或者第二感测信号S2所对应的转动幅度调整显示画面。
举例来说，如图6所示，环景图像600为180度图像，而显示器140所呈现的视野为90度，其中画面650为当用户注视正前方(即0度)时所呈现的初始显示画面。当用户欲看到环景图像600最右侧的画面时(即显示画面对应至0～90度)，则显示画面的中心则必须转动至45度的方位，此时即可通过例如将虚拟实境装置100转动25度以及将眼球转动20度的方式实现。于此实施例中，当虚拟实境装置100转动25度时，第一传感器110立即输出对应于转动幅度25度的第一感测信号S1，而处理器130则根据第一感测信号S1输出对应于环景图像600的25度方位的第一显示画面610。当眼球接着转动20度时，第二传感器120立即输出对应于转动幅度20度的第二感测信号S2，而处理器130则根据第二感测信号S2输出对应于环景图像600的45度的方位的第二显示画面620。换言之，当通过上述方式将显示画面转动45度时，用户将会看到两个不同的显示画面610以及620。
根据本发明另一实施例，处理器130也可通过累计既定时间内(例如1/30秒或者1/60秒等)第一感测信号S1以及第二感测信号S2所分别对应的第一转动幅度以及第二转动幅度的总和，再根据上述总和输出显示画面。举例来说，当用户于上述既定时间内将虚拟实境装置100向右转动25度以及将眼球向左转动20度时，使得处理器130计算得第一感测信号S1以及第二感测信号S2的总转动幅度为向右5度，则处理器130则直接输出对应于环景图像600右边5度的方位的第三显示画面630。相较于前述方式，当于既定时间内虚拟实境装置100以及用户的眼球皆转动时，由于处理器130仅需处理并输出显示画面，而不用将视野先移动至右方再移动回左方，因此显示器140的画面延迟相较于前述方式应较不明显。值得注意的是，当既定时间内第一感测信号S1以及第二感测信号S2的总转动幅度为0时，则显示器140维持显示前一显示画面。
图7是显示根据本发明实施例所述的虚拟实境装置的画面产生方法的流程图。于步骤S701，处理器110产生环景图像。于步骤S702，显示器140根据虚拟实境装置100的当前方位显示对应于环景图像的当前显示画面。于步骤S703，第一传感器110判断虚拟实境装置100是否转动。若第一传感器110感测到虚拟实境装置的转动，则进入步骤S704，第一传感器110根据虚拟实境装置的第一转动幅度输出第一感测信号S1至处理器130。于步骤S705，处理器130根据第一感测信号S1输出对应于环景图像的第一显示画面，并通过显示器140显示第一显示画面。反之，若第一传感器110并未感测到虚拟实境装置100的转动，则进入步骤S706，显示器140持续显示原先的显示画面。
于步骤S707，第二传感器120判断用户的眼睛是否转动。若第二传感器120感测到用户的眼睛的转动，则进入步骤S708，第二传感器根据用户的眼睛的第二转动幅度输出第二感测信号S2至处理器130。于步骤S709，处理器130根据第二感测信号S2输出对应于环景图像的第二显示画面，并通过显示器140显示第二显示画面。反之，若第二传感器110并未感测到虚拟实境装置100的转动，则进入步骤S710，显示器140持续显示先前的显示画面。最后，回到步骤S703，虚拟实境装置100持续重复步骤S703～S710的流程。
值得注意的是，步骤S703～S706以及步骤S707～S710的顺序可根据第一传感器110感测到虚拟实境装置110的转动或者第二传感器120感测到用户的眼睛的转动的顺序进行更动，并非以本发明的实施例为限。
图8是显示根据本发明另一实施例所述的虚拟实境装置的画面产生方法的流程图。于步骤S801，处理器110产生环景图像。于步骤S802，显示器140根据虚拟实境装置100的当前方位显示对应于环景图像的当前显示画面。于步骤S803，第一传感器110感测于既定时间内虚拟实境装置110的第一转动幅度，并输出对应的第一感测信号S1至处理器130。于步骤S804，第二传感器120同时感测于既定时间内用户的眼睛的第二转动幅度，并输出第二感测信号S2至处理器130。于步骤S805，处理器130根据第一感测信号S1以及第二感测信号S2计算第一转动幅度以及第二转动幅度的总和，并判断上述总和是否大于或者等于0。
若转动幅度的总和大于或者小于0，则进入步骤S806，处理器130根据转动幅度的总和取得第三显示画面。于步骤S807，显示器140显示第三显示画面。反之，若转动幅度的总和大于或者小于0，则进入步骤S808，显示器140持续显示先前的显示画面。最后，回到步骤S803，虚拟实境装置100持续重复步骤S803～S808的流程。
综上所述，根据本发明所提出的虚拟实境装置以及其画面显示方法，当用户欲看到不同角度的环景图像时，可通过同转动虚拟实境装置以及眼球的方式来移动显示画面，以减少头/颈的转动幅度，进而改善用户的头/颈不舒适的问题。
上述实施例以足够的细节叙述使本领域技术人员能通过上述描述实施本发明所揭露的系统以及方法，以及必须了解的是，在不脱离本发明的精神以及范围内，应当可以做出些许更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种虚拟实境装置，包括：
第一传感器，感测对应于所述虚拟实境装置的第一转动幅度，并输出对应于所述第一转动幅度的第一感测信号；
第二传感器，感测对应于用户的眼睛的第二转动幅度，并输出对应于所述第二转动幅度的第二感测信号；
处理器，产生环景图像，并取得所述环景图像的初始显示画面；以及
显示器，用以显示所述初始显示画面；
其中，所述处理器还根据所述第一感测信号以及所述第二感测信号输出所述环景图像的第一显示画面，以及所述显示器还显示所述第一显示画面。
2.如权利要求1所述的虚拟实境装置，其中每当所述第一传感器或者所述第二传感器取得所述第一转动幅度或者所述第二转动幅度时，所述处理器分别根据所述第一感测信号输出所述第一显示画面或者根据所述第二感测信号输出所述环景图像的第二显示画面，以及所述显示器分别显示所述第一显示画面或者所述第二显示画面。
3.如权利要求1所述的虚拟实境装置，其中所述处理器还于既定时间内累计所述第一感测信号所对应的所述第一转动幅度以及所述第二感测信号所对应的所述第二转动幅度，并取得第三转动幅度，以及根据所述第三转动幅度输出所述环景图像的第三显示画面，以及所述显示器显示所述第三显示画面。
4.如权利要求1所述的虚拟实境装置，其中所述第一传感器为加速感应计、陀螺仪以及磁力计之一，以及所述第二传感器为接触式传感器以及非接触式传感器之一。
5.如权利要求1所述的虚拟实境装置，其中所述第二传感器还于第一次感测所述第二转动幅度之前，执行画面校正流程。
6.一种虚拟实境装置的画面产生方法，包括：
通过处理器产生环景图像，并取得所述环景图像的初始显示画面；
通过显示器显示所述初始显示画面；
通过第一传感器感测对应于所述虚拟实境装置的第一转动幅度，以及输出对应于所述第一转动幅度的第一感测信号；
通过第二传感器感测对应于用户的眼睛的第二转动幅度，以及输出对应于所述第二转动幅度的第二感测信号；
通过所述处理器根据所述第一感测信号以及所述第二感测信号输出所述环景图像的第一显示画面；以及
通过所述显示器显示所述第一显示画面。
7.如权利要求6所述的画面产生方法，其中每当所述第一传感器或者所述第二传感器取得所述第一转动幅度或者所述第二转动幅度时，通过所述处理器分别根据所述第一感测信号输出所述第一显示画面或者根据所述第二感测信号输出所述环景图像的第二显示画面，以及通过所述显示器分别显示所述第一显示画面或者所述第二显示画面。
8.如权利要求6所述的画面产生方法，还包括：
通过所述处理器于既定时间内累计所述第一感测信号所对应的所述第一转动幅度以及所述第二感测信号所对应的所述第二转动幅度，并取得第三转动幅度；
通过所述处理器根据所述第三转动幅度输出所述环景图像的第三显示画面；以及
通过所述显示器显示所述第三显示画面。
9.如权利要求6所述的画面产生方法，其中所述第一传感器为加速感应计、陀螺仪以及磁力计之一，以及所述第二传感器为接触式传感器以及非接触式传感器之一。
10.如权利要求6所述的画面产生方法，其中所述第二传感器还于第一次感测所述第二转动幅度之前，执行画面校正流程。
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