CN109144234A - 具有外置追踪及内置追踪的虚拟现实系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种具有外置追踪及内置追踪的虚拟现实系统及其控制方法。虚拟现实系统包括一头戴式显示单元、一影像单元、一外置追踪单元、一内置追踪单元及一切换单元。影像单元用以提供一虚拟现实内容至头戴式显示单元。切换单元用以选择利用外置追踪单元或内置追踪单元来进行虚拟现实内容的控制。

Description

具有外置追踪及内置追踪的虚拟现实系统及其控制方法

技术领域

本发明是有关于一种虚拟现实系统及其控制方法，且特别是有关于一种具有外置追踪及内置追踪的虚拟现实系统及其控制方法。

背景技术

随着虚拟现实技术(virtual reality,VR)的发展，各种虚拟现实硬件与软件不断推陈出新。虚拟现实技术利用计算机模拟产生三维空间的虚拟环境，提供用户视觉感官的仿真，让使用者感觉仿佛身历其境。

当用户移动时，计算机可以立即进行复杂的运算，提供精确的三维空间影像，以产生临场感。虚拟现实技术集成了计算机仿真、感测、显示、计算机图形、人工智能等技术，是目前相当热门的新兴技术。

虚拟现实显示设备可以采用外置追踪系统(outside-in tracking)或内置追踪系统(inside-out tracking)。外置追踪系统通过外部的传感器来辨识虚拟现实装置的位置或方位。内置追踪系统则是通过内部的传感器来辨识虚拟现实装置的位置或方位。采用外置追踪系统的虚拟现实显示设备与采用内置追踪系统的虚拟现实显示设备目前应用于不同的虚拟现实内容。在目前的技术中，两者的虚拟现实内容无法互用，而局限了虚拟现实技术的发展。

发明内容

本发明有关于一种虚拟现实系统及其控制方法，其利用同时设置的外置追踪单元及内置追踪单元，使得头戴式显示设备能够适用于各种不同的虚拟现实内容，扩大了虚拟现实技术的发展。

根据本发明的第一方面，提出一种虚拟现实系统。虚拟现实系统包括一头戴式显示单元、一影像单元、一外置追踪单元(outside-in tracking unit)、一内置追踪单元(inside-out tracking unit)及一切换单元。影像单元用以提供一虚拟现实内容至头戴式显示单元。切换单元用以选择利用外置追踪单元或内置追踪单元来进行虚拟现实内容的控制。

根据本发明的第二方面，提出一种虚拟现实系统的控制方法。虚拟现实系统的控制方法包括以下步骤：提供一虚拟现实内容至一头戴式显示单元。选择一外置追踪单元(outside-in tracking unit)或一内置追踪单元(inside-out tracking unit)。利用选择的外置追踪单元或内置追踪单元来进行虚拟现实内容的控制。

根据本发明的第三方面，提出一种虚拟现实系统。虚拟现实系统包括一头戴式显示单元、一影像单元、一外置追踪单元(outside-in tracking unit)、一内置追踪单元(inside-out tracking unit)及一控制单元。影像单元用以提供一虚拟现实内容至头戴式显示单元。外置追踪单元具有一第一权重。内置追踪单元具有一第二权重。控制单元用以依据第一权重，利用外置追踪单元来进行虚拟现实内容的控制，并依据第二权重，利用内置追踪单元来进行虚拟现实内容的控制。

根据本发明的第四方面，提出一种虚拟现实系统的控制方法。虚拟现实系统的控制方法包括以下步骤：提供一虚拟现实内容至一头戴式显示单元。依据一第一权重，利用一外置追踪单元(outside-in tracking unit)来进行虚拟现实内容的控制。依据一第二权重，利用一内置追踪单元(inside-out tracking unit)来进行虚拟现实内容的控制。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：

附图说明

图1绘示根据本发明的一实施例的虚拟现实系统的方块图。

图2绘示根据本发明的一实施例的虚拟现实系统的控制方法的流程图。

图3绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的方块图。

图4绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的方块图。

图5绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的方块图。

图6绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的方块图。

图7绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的控制方法的流程图。

图8绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的方块图。

图9绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统的方块图。

其中附图标记：

100、200、300、400、500、600、700：虚拟现实系统

110、210、310、410、510、610、710：头戴式显示设备

111：外置追踪单元

112：内置追踪单元

113：头戴式显示单元

114：切换单元

115：集线单元

116：调整单元

120、220、720：主机

121：影像单元

316：输入单元

417、617：位置检测单元

518：控制单元

DR：致动元(driver)

LI：位置信息

S110、S120、S130、S210、S220、S230、S240：步骤

SW：切换信号

VR1、VR2、VR3：虚拟现实内容

W1：第一权重

W2：第二权重

具体实施方式

请参照图1，其绘示根据本发明的一实施例的虚拟现实系统100的方块图。就图1的示例而言，虚拟现实系统100包括一头戴式显示设备(head-mounted display,HMD)110及一主机120。头戴式显示设备110例如是一眼罩、一头盔、搭载智能型手机或内建屏幕的一透镜纸盒(Cardboard)。主机120例如是一桌面计算机、一服务器、一笔记本电脑、一智能型手机、一云端运算中心、一芯片、或一电路板。

头戴式显示设备110包括一头戴式显示单元113、一外置追踪单元(outside-intracking unit)111、一内置追踪单元(inside-out tracking unit)112、一切换单元114及一集线单元115。主机120包括一影像单元121。影像单元121用以提供一虚拟现实内容(例如是适用于外置追踪的虚拟现实内容VR1或适用于内置追踪的虚拟现实内容VR2)至头戴式显示单元113。集线单元115连接于外置追踪单元111及内置追踪单元112。在一实施例中，集线单元114具有处理电路，以处理外置追踪单元111及内置追踪单元112的信号。主机120的影像单元121不同于头戴式显示设备110的调整单元116。主机120的影像单元121依据追踪系统回传的定位信息，产生影像信号并传送至头戴式显示设备110，而头戴式显示设备110上的调整单元116，并非产生影像，例如是依据环境光源来调整影像的gamma值等。也就是说，外置追踪单元111及内置追踪单元112所输出的信号除了用于追踪位置外，另可用于依其感测结果来调整gamma值。

通过外置追踪单元111的追踪，可以对虚拟现实内容VR1进行对应的控制，例如左移画面、放大画面、移动虚拟对象等控制动作。同样地，通过内置追踪单元112的追踪，可以对虚拟现实内容VR2进行对应的控制。

在本实施例中，头戴式显示设备110具备外置追踪单元111及内置追踪单元112，故切换单元114可依据虚拟现实内容VR1、VR2选择利用外置追踪单元111或内置追踪单元112来控制虚拟现实内容VR1、VR2。

在图1中，切换单元114设置于头戴式显示设备110内；在另一实施例中，切换单元114亦可设置于主机内120。

以下搭配流程图详细说明上述各项组件的运作。请参照图2，其绘示根据本发明的一实施例的虚拟现实系统100的控制方法的流程图。在步骤S110中，影像单元121提供虚拟现实内容(虚拟现实内容VR1或虚拟现实内容VR2)至头戴式显示单元113。

接着，在步骤S120中，切换单元114选择外置追踪单元111或内置追踪单元112。在此步骤中，切换单元114系依据虚拟现实内容VR1、VR2进行选择。在一实施例中，虚拟现实内容VR1具有一致动元(driver)DR，切换单元114可根据致动元DR的数值或致动元DR的有无进行选择。此致动元DR可写在虚拟现实应用程序或所须的系统中。

然后，在步骤S130中，利用选择的外置追踪单元111或内置追踪单元112来控制虚拟现实内容VR1、VR2。

请参照图3，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统200的方块图。在本实施例中，切换单元114设置于主机220中，其余相同之处不在重复叙述。切换单元114连接于头戴式显示设备210的外置追踪单元111及内置追踪单元112，以对外置追踪单元111及内置追踪单元112进行切换。

请参照图4，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统300的方块图。在本实施例中，头戴式显示设备310更包括一输入单元316，其余相同之处，不在重复叙述。虚拟现实内容VR1、VR2可以同时传输至头戴式显示单元113；或者可以选择虚拟现实内容VR1、VR2的其中之一传输至头戴式显示单元113。输入单元316例如是一实体按键、或一遥控器接收模块。输入单元316用以供用户输入一切换信号SW。切换单元114接收切换信号SW后，根据切换信号SW选择以外置追踪单元111或内置追踪单元112来进行虚拟现实内容VR1、VR2的控制。

同样地，在另一实施例中，切换单元114及输入单元316亦可设置于主机120内。

请参照图5，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统400的方块图。在本实施例中，头戴式显示设备410更包括一位置检测单元417。位置检测单元417检测到一位置信息LI后，影像单元121可以得知需要传送虚拟现实内容VR1或虚拟现实内容VR2至头戴式显示单元113。位置检测单元417检测到位置信息LI后，切换单元114可以根据位置信息LI知道头戴式显示设备410是位于外置追踪的环境还是内置追踪的环境，进而根据位置信息LI选择以外置追踪单元111或内置追踪单元112来进行虚拟现实内容VR1、VR2的控制。

请参照图6，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统500的方块图。在本实施例中，头戴式显示设备510采用控制单元518来调整外置追踪单元111及内置追踪单元112的权重，其余相同之处，不在重复叙述。

在本实施例中，外置追踪单元111具有一第一权重W1，内置追踪单元112具有一第二权重W2。在虚拟现实内容VR3不完全适合外置追踪系统或内置追踪系统的情况下，控制单元518可以对第一权重W1及第二权重W2进设定，使得对虚拟现实内容VR3的控制可以利用第一权重W1的外置追踪单元111即第二权重W2的内置追踪单元112以第二权重W2来进行。

在本实施例中，控制单元518设置于头戴式显示设备510中；在另一实施例中，控制单元518亦可设置于主机120中。

请参照图7，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统500的控制方法的流程图。在步骤S210中，影像单元121提供虚拟现实内容VR3至头戴式显示单元113。

接着，在步骤S220中，控制单元518根据虚拟现实内容VR3调整第一权重W1及第二权重W2。

然后，在步骤S230中，依据第一权重W1，利用外置追踪单元111来进行虚拟现实内容VR3的控制。

接着，在步骤S240中，依据第二权重W2，利用内置追踪单元112来进行虚拟现实内容VR3的控制。

上述步骤S230及步骤S240系可同时进行。在一实施例中，外置追踪单元111及内置追踪单元112可能会同时检测到头戴式显示设备510的移动信息及转动信息，本实施例可以根据第一权重W1及第二权重W2采用外置追踪单元111所得到的移动信息，并采用内置追踪单元112所得到的转动信息。如此一来，外置追踪单元111及内置追踪单元112两者各自的优点能够交互运用。

请参照图8，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统600的方块图。在本实施例中，在本实施例中，头戴式显示设备610更包括一位置检测单元617。位置检测单元617检测到位置信息LI后，控制单元518可以根据位置信息LI知道头戴式显示设备610是位于外置追踪的环境还是内置追踪的环境，进而根据位置信息LI调整第一权重W1及第二权重W2。

请参照图9，其绘示根据本发明另一实施例的虚拟现实系统700的方块图。在本实施例中，控制单元518设置于主机720中，其余相同之处不在重复叙述。控制单元518连接于头戴式显示设备710的外置追踪单元111及内置追踪单元112，以调整对外置追踪单元111的第一权重W1及内置追踪单元112的第二权重W2。

根据上述各种实施例，头戴式显示设备同时设置外置追踪单元及内置追踪单元，使得头戴式显示设备能够适用于各种不同的虚拟现实内容，扩大了虚拟现实技术的发展。

Claims (20)

1.一种虚拟现实系统，其特征在于，包括：

一头戴式显示单元；

一影像单元，用以提供一虚拟现实内容至该头戴式显示单元；

一外置追踪单元；

一内置追踪单元；以及

一切换单元，用以选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

2.如权利要求1所述的虚拟现实系统，其特征在于，该头戴式显示单元、该外置追踪单元、该内置追踪单元及该切换单元设置于一头戴式显示设备中，该影像单元设置于一主机中。

3.如权利要求1所述的虚拟现实系统，其特征在于，该头戴式显示单元、该外置追踪单元及该内置追踪单元设置于一头戴式显示设备中，该影像单元及该切换单元设置于一主机中。

4.如权利要求1所述的虚拟现实系统，其特征在于，该切换单元根据该虚拟现实内容选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

5.如权利要求1所述的虚拟现实系统，其特征在于，该虚拟现实内容具有一致动元，该切换单元根据该致动元选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

6.如权利要求1所述的虚拟现实系统，其特征在于，更包括：

一输入单元，用以供一用户输入一切换信号，该切换单元根据该切换信号选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

7.如权利要求1所述的虚拟现实系统，其特征在于，更包括：

一位置检测单元，用以检测一位置信息，该切换单元根据该位置信息选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

8.一种虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，包括：

提供一虚拟现实内容至一头戴式显示单元；

选择一外置追踪单元或一内置追踪单元；以及

利用选择的该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

9.如权利要求8所述的虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，于选择该外置追踪单元或该内置追踪单元的步骤中，是根据该虚拟现实内容进行选择。

10.如权利要求8所述的虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，该虚拟现实内容具有一致动元，于选择该外置追踪单元或该内置追踪单元的步骤中，是根据该致动元进行选择。

11.如权利要求8所述的虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，更包括：

接收一切换信号；以及

根据该切换信号选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

12.如权利要求8所述的虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，更包括：

检测一位置信息；以及

根据该位置信息选择利用该外置追踪单元或该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

13.一种虚拟现实系统，其特征在于，包括：

一头戴式显示单元；

一影像单元，用以提供一虚拟现实内容至该头戴式显示单元；

一外置追踪单元，具有一第一权重；

一内置追踪单元，具有一第二权重；以及

一控制单元，用以依据该第一权重，利用该外置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制，并依据该第二权重，利用该内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

14.如权利要求13所述的虚拟现实系统，其特征在于，该头戴式显示单元、该外置追踪单元、该内置追踪单元及该控制单元设置于一头戴式显示设备中，该影像单元设置于一主机中。

15.如权利要求13所述的虚拟现实系统，其特征在于，该头戴式显示单元、该外置追踪单元及该内置追踪单元设置于一头戴式显示设备中，该影像单元及该控制单元设置于一主机中。

16.如权利要求13所述的虚拟现实系统，其特征在于，该控制换单元根据该虚拟现实内容调整该第一权重及该第二权重。

17.如权利要求13所述的虚拟现实系统，其特征在于，更包括：

一位置检测单元，用以检测一位置信息，该控制换单元根据该位置信息调整该第一权重及该第二权重。

18.一种虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，包括：

提供一虚拟现实内容至一头戴式显示单元；

依据一第一权重，利用一外置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制；以及

依据一第二权重，利用一内置追踪单元来进行该虚拟现实内容的控制。

19.如权利要求18所述的虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，更包括：

根据该虚拟现实内容调整该第一权重及该第二权重。

20.如权利要求18所述的虚拟现实系统的控制方法，其特征在于，更包括：

检测一位置信息；以及

根据该位置信息调整该第一权重及该第二权重。