CN112034980B - 一种家庭vr影院系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭VR影院系统，包括VR输出设备、采集设备、VR动感座椅、本地服务器和VR支撑设备；VR输出设备用于佩戴在用户的头部；采集设备包括姿态传感器和音频采集器；本地服务器用于同步控制VR输出设备显示所获取到的VR云端观影资源，和VR动感座椅的运行，以及在接收到姿态传感器和音频采集器分别发送的当前用户的姿态信息和声音信号后，存储至本地服务器的存储器或发送至云端服务器；VR支撑设备用于限制VR输出设备在竖直方向上的位置，包括支撑件和连接件，连接件与VR输出设备活动连接，支撑件用于支撑连接件和VR输出设备。如此，用户在家就能够获得VR影院的沉浸式观影效果。

Description

一种家庭VR影院系统

技术领域

本发明涉及VR影视娱乐技术领域，尤其涉及一种家庭VR影院系统。

背景技术

VR(Virtual Reality)虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。因此，当VR应用于影视娱乐、教育、医学等领域时，用户可获得沉浸式体验。

当VR应用于影视娱乐时，由于配备完善的VR显示设备以及相关配套(例如特效设备)设备价格高昂，通常VR影院店才能配备完善的VR显示设备及相关配套。因此，用户需要去VR影院店才能体验VR影视娱乐，以享受沉浸式观影效果。然而，受限于可选择的VR影院店的数量、地理位置、营业时间、出行方式等，用户通常需要花费较多的时间和精力去VR影院店。

因此，亟需一种能够家庭使用的VR影院系统，以便用户不仅能够体验VR影院的沉浸式观影效果，还能够节省外出至VR影院店所耗费的时间和精力。

发明内容

本发明目的在于，提供一种简单的家庭VR影院系统，便于用户在家就能够体验VR影院的沉浸式观影效果，节省外出至VR影院店所耗费的时间和精力。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种家庭VR影院系统，包括VR输出设备、采集设备、VR动感座椅、本地服务器和VR支撑设备；

所述VR输出设备用于佩戴在用户的头部；

所述采集设备包括姿态传感器和音频采集器，所述姿态传感器设置在所述VR输出设备上，并用于采集当前用户的姿态信息，所述音频采集器用于采集当前用户的声音信号；

所述本地服务器分别与所述VR输出设备、所述姿态传感器、所述音频采集器及所述VR动感座椅连接，用于获取VR云端观影资源，并同步控制所述VR输出设备显示所获取到的VR云端观影资源，和所述VR动感座椅的运行，以提供感官特效，以及在接收到所述姿态传感器和所述音频采集器分别发送的当前用户的姿态信息和声音信号后，将所述姿态信息和所述声音信号存储至所述本地服务器的存储器或发送至云端服务器；

所述VR支撑设备用于支撑所述VR输出设备并限制所述VR输出设备在竖直方向上的位置，包括支撑件和连接件，所述连接件与所述VR输出设备活动连接，所述支撑件用于支撑所述连接件和所述VR输出设备。

在某一个实施例中，所述VR输出设备包括VR显示装置和音频输出装置，所述VR显示装置包括显示主体和固定件，所述固定件的两端分别与所述显示主体固定，所述音频输出装置包括左音频输出装置和右音频输出装置，所述左音频输出装置和所述右音频输出装置分别设置在所述显示主体的左右两侧，所述本地服务器用于控制所述左音频输出装置和所述右音频输出装置同步播放所述VR云端观影资源的音频信号和其他用户的声音信号。

在某一个实施例中，所述音频采集器的数量为至少两个，至少一个所述音频采集器设置在所述VR输出设备上，以用于采集当前用户的语音信号，至少一个所述音频采集器设置在所述VR动感座椅上，以用于采集当前用户的掌声信号；

所述本地服务器还通过互联网与所述云端服务器通信连接，并用于接收所述云端服务器发送的其他用户的语音信号和掌声信号，以及控制所述音频输出装置输出其他用户的语音信号和掌声信号。

在某一个实施例中，所述支撑件固定设置在所述VR动感座椅上，所述连接件包括至少一个连接臂，至少一个所述连接臂的一端与所述VR显示装置的所述显示主体活动连接，所述连接臂的另一端与所述支撑件活动连接。

在某一个实施例中，所述VR支撑设备与所述VR输出设备的所述VR显示装置、所述VR支撑设备与所述VR动感座椅均为可拆卸连接。

在某一个实施例中，所述VR动感座椅包括座椅本体、驱动组件和特效控制器；所述驱动组件设置在所述座椅本体内，并与所述特效控制器连接；所述特效控制器还与所述本地服务器连接，并用于接收所述本地服务器发送的特效控制指令，以控制所述驱动组件驱动所述座椅本体摇晃、颠簸或突降。

在某一个实施例中，所述家庭VR影院系统还包括触觉反馈手套，所述触觉反馈手套包括手套本体、多个手套传感器、手套控制器和触力觉执行器；

所述多个手套传感器，分布设在所述手套本体的手指部位背部和指尖，用于测量手指的动作和手指指尖反馈力，并将测得的信号向所述手套控制器发送；

所述手套控制器，设在所述手套本体外部，与所述本地服务器连接，并通过信号线分别与所述手套本体上的各所述手套传感器通信连接，能接收各所述手套传感器发送的信号，将各信号处理后向所述触力觉执行器输出控制信号；

所述触力觉执行器，设在所述手套本体上，与所述手套控制器通信连接，用于接收所述手套控制器的控制信号，并根据所述控制信号的控制向所述手套本体进行力觉反馈和触觉反馈。

在某一个实施例中，所述触力觉执行器包括触觉执行器、力觉执行器和气泵；

所述触觉执行器为气囊，与所述气泵连接，所述气泵输出气流进入所述气囊，所述气流能驱动所述气囊进行不同频率的震动和不同程度的充气量，以使所述手套本体的手指部位感受到触觉上的变化来模拟触觉反馈；

所述力觉执行器为由连杆机构和气缸连接而成的机械结构，所述气缸与所述连杆机构连接，所述气缸与所述气泵连接，所述气缸的控制通路上设有电磁阀，所述气泵和所述电磁阀分别与所述手套控制器通信连接，所述连杆机构附着设置在所述手套本体上，所述气缸的作用力通过所述连杆机构传递到所述手套本体的手指部位的指尖来模拟力觉反馈。

在某一个实施例中，所述家庭VR影院系统还包括触觉反馈背心，所述触觉反馈背心包括背心本体、多个背心传感器、背心控制器和触力觉执行器；

所述多个背心传感器，分布设在所述背心本体的前部、后部和侧部，用于测量身体的动作和身体反馈力，并将测得的信号向所述背心控制器发送；

所述背心控制器，设在所述背心本体外部，与所述本地服务器连接，并通过信号线分别与所述背心本体上的各所述背心传感器通信连接，能接收各所述背心传感器发送的信号，将各信号处理后向所述触力觉执行器输出控制信号；

所述触力觉执行器，设在所述背心本体上，与所述背心控制器通信连接，用于接收所述背心控制器的控制信号，并根据所述控制信号的控制向所述背心本体进行力觉反馈和触觉反馈。

在某一个实施例中，所述触觉反馈背心的所述背心本体上还设置有可拆卸连接机构，所述可拆卸连接机构用于与所述VR支撑设备的所述支撑件可拆卸连接。

通过本发明实施例的家庭VR影院系统，用户可以足不出户，就能够获得VR影院的沉浸式观影效果，节省了用户外出至VR影院店所耗费的时间和精力，提高了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的家庭VR影院系统的结构示意图；

图2是本发明某一实施例提供的VR输出设备与VR支撑设备的连接结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的VR输出设备与VR支撑设备的连接结构示意图；

图4是本发明又一实施例提供的VR输出设备与VR支撑设备的连接结构示意图；

图5是本发明再一实施例提供的VR输出设备与VR支撑设备的连接结构示意图；

图6是本发明某一实施例提供的VR动感座椅的结构示意图；

图7是本发明某一实施例提供的家庭VR影院系统的控制结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，本发明实施例提供一种家庭VR影院系统100，包括VR输出设备10、采集设备20、VR动感座椅30、本地服务器40和VR支撑设备50。

VR输出设备10用于佩戴在用户的头部。采集设备20包括姿态传感器21和音频采集器22，姿态传感器21设置在VR输出设备10上，并用于采集当前用户的姿态信息，音频采集器22用于采集当前用户的声音信号。本地服务器40分别与VR输出设备10、姿态传感器21、音频采集器22及VR动感座椅30连接，用于获取VR云端观影资源，并同步控制VR输出设备10显示所获取到的VR云端观影资源，和VR动感座椅30的运行，以提供感官特效，以及在接收到姿态传感器21和音频采集器22分别发送的当前用户的姿态信息和声音信号后，将姿态信息和声音信号存储至本地服务器40的存储器或发送至云端服务器。VR支撑设备50用于支撑VR输出设备10并限制VR输出设备10在竖直方向上的位置，包括支撑件51和连接件52，连接件52与VR输出设备10活动连接，支撑件51用于支撑连接件52和VR输出设备10。

在本实施例中，VR输出设备10用于佩戴在用户的头部，并用于输出VR影视的视频内容和音频内容。

在具体的实施例当中，VR输出设备10包括VR显示装置11，VR显示装置11包括但不限于头戴VR显示器、VR眼镜。以头戴VR显示器为例，头戴VR显示器是在观看者双眼前各放置一个显示屏，观看者的左右眼能够分别观看到对应显示屏上的左右视差图，从而能够提供给观看者一种沉浸于虚拟世界的感觉。

在某一具体实施例当中，VR输出设备10可为头盔显示器，也叫头戴式显示器。它的主要部件就是一个放置在人眼前面的显示装置，此外还有用于将显示器固定在头上的固定结构等。头盔显示器主要分为两大类，沉浸式头盔和透射式头盔。沉浸式头盔主要是虚拟现实头盔，用于构建沉浸式的虚拟现实环境，典型的设备如Oculus Rift、HTC Vive、暴风魔镜等。透射式头盔主要用于增强现实，典型的如Hololens、Magic Leap等等。在透射式头盔中，又分为两个小类，视频透射式头盔和光学透射式头盔。视频透射式头盔显示器是利用摄像头捕获场景的视频流，并将虚拟的信息叠加到视频流中，最后把加工后的视频流逐帧渲染在显示器上供用户观看。这种显示器就如同手机一样。而光学透射式头盔显示器(又叫“光学透视型头盔显示器”，英文为“optical see－through head－mounted display”)，有一个半透半反的光学系统，它一方面像普通眼镜一样可以透过外部的环境光，使用户可以看到眼前的真实世界，另一方面可以反射来自微型显示器的图像，叠加到人的视野中。

实际上，光学透射式头盔显示器更适用于对标虚拟图像与真实世界图像的作业，例如工地建筑、地理勘察等作业。

VR输出设备10的虚拟图像与真实世界图像的准确标定和跟踪是本技术中已知的，如2001年9月25日提交的、名称为“用于校准增强现实的单目光学透明头盔显示器系统的系统和方法”的美国专利，申请号US20020105484中所述，其中校准可包括使物理环境与内部表示匹配、以使计算机的内部模型与物理环境匹配的数学模型的初始参数值。这些参数包括例如物理照相机的光学特性，以及诸如照相机、用于跟踪的标记和各种对象的各种实体的位置和方位(姿势)信息。VR输出设备10的虚拟图像与真实世界图像的准确标定和跟踪，简单来说，就是在VR输出设备10的校准过程期间，用户对准现实和虚拟参考，并且系统记录一组3D－2D点对应。每个点对应是由用户已经对准参考的、参考光点的3D坐标和虚拟标记的2D坐标组成。该组点对应使得可以确定用于渲染正确对准现实场景的虚拟物体的一个或多个参数。例如，确定显示在VR显示装置11的半透明屏幕上的虚拟世界的用户视图的照相机参数，与确定通过屏幕看到的现实世界的用户视图的照相机参数匹配。

在成功校准系统之后，处理器可以以3D图形对象看上去牢固地固定在显示场景中的方式渲染这些对象。使用跟踪系统来跟踪、并使用图形对象的虚拟视图的对应变化来解释用户的观点变化。

普通的VR眼镜或头戴VR显示器比较容易做到大视场，但是视场角越大，越是容易导致观看者晕眩。可见大视场所带来的沉浸感与晕动症是一对矛盾的命题。为此，除了上述实现VR输出设备10的虚拟图像与真实世界图像的准确标定和跟踪能够在一定程度上减轻虚拟现实的晕动症之外，还可以通过提高VR输出设备10的交互精度，降低跟踪人体动作信息的误差和系统时延，尤其减轻头部姿态、头部位置、头部位移、视线跟踪和视线移动等的误差和延迟，来缓解晕眩的问题。在本实施例中，VR输出设备10的处理器被通信地耦合到VR显示装置11和存储器，且处理器被配置为以第一速率生成具有第一分辨率的图像数据，将所生成的图像数据存储在存储器中，并且以第二速率将具有第二分辨率的所生成的图像数据的一部分从存储器传送到VR显示装置11，其中，第二速率比第一速率快且第二分辨率小于第一分辨率。

具体的，以第一较低速率产生图像数据，但以第二较高速率更新VR输出设备10的显示。为了具有足够的数据以第二较高速率更新VR显示装置11，所生成的图像的大小大于VR显示装置11能够显示的大小。所生成的图像被保存在超级缓冲器中并以第一速率更新。然后，基于用户的眼睛或VR显示装置11自身的位置，在VR显示装置11上选择性地显示所生成的图像的一部分。这种配置允许VR输出设备10的保形显示方面和视网膜定位方面以非常高的速率更新，同时仅需要以较低的速率生成图像数据。因此，这样的VR输出设备10可以以非常快的速度更新VR显示装置11上显示的图像，以在头部运动期间保持显示对象的保形配准和可读性，减少等待时间和其它视觉效果，而不需要以较高速率产生图像数据，显著地减少更新VR显示装置11以适当地以较高速率在眼睛上配准图像所需的处理功率。

通过在VR输出设备10采用双速率系统，使得其能够以高速率更新图像数据，从而减少基于延迟的伪影。这种相当于提高VR输出设备10的VR显示装置11刷新帧率的操作，也是解决晕动症的有效手段。

在具体的实施例当中，大视场与屏幕跟随相结合，能够为观看者提供更具优势的观感体验。VR输出设备10的VR显示装置11采用大视场角目镜光学系统，实现大孔径、大视场、高分辨率、低畸变。具体的，目镜光学系统可设计为：

从眼观察侧到显示器件侧，依次为光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜和显示器件。光阑可以为目镜光学系统成像的出瞳，为一个虚拟的出光孔径，人眼的瞳孔在光阑位置时，可以观察到最佳的成像效果。第一透镜和第三透镜为正透镜，第二透镜为负透镜，且第二透镜朝人眼观察侧的面凹向人眼观察侧，曲率半径为负值；第一透镜、第二透镜、第三透镜皆采用非球面以更充分地校正系统像差。第一透镜和第三透镜由高折射率的光学材料制成(例如光学玻璃)。

需要说明的是，上述目镜光学系统的目镜设计数据可根据VR输出设备10的VR显示装置11实际设计需求参数，从光学实验室中进行普通光学实验所得。

请参阅图1，在某一个具体实施例当中，VR输出设备10包括VR显示装置11和音频输出装置12。VR显示装置11包括显示主体111和固定件112，固定件112的两端分别与显示主体111固定，音频输出装置12包括左音频输出装置和右音频输出装置，左音频输出装置和右音频输出装置分别设置在显示主体111的左右两侧。

显示主体111用于对准用户的眼睛，并输出VR视频内容。固定件112用于将显示主体111固定于用户的头部，以防止显示主体111跌落。在一个子实施例中，固定件112包括镜框或固定带。镜框用于架设在用户的耳朵上，以使显示主体111对准用户的眼睛。固定带可环绕用户的头部，以实现牢靠地固定。

左、右音频输出装置分别设置在显示主体111的左、右两侧，以设置在用户的耳朵两侧，并输出VR音频内容。在一个子实施例中，音频输出装置12包括扬声器。

请继续参阅图1，在本实施例中，采集设备20包括姿态传感器21和音频采集器22。

姿态传感器21设置在VR输出设备10上，以采集当前用户的姿态信息，该姿态信息可用于调整VR输出设备10的视频显示角度。因此，VR视频内容可根据用户的姿态进行相应调整，以实现视觉跟随效果，基本实现360°的视觉效果。

此外，在具体的实施例当中，姿态传感器21还用于与VR输出设备10的处理器通信连接，并将采集到的当前用户的姿态信息发送至处理器，处理器根据该姿态信息确定用户的当前姿态，校正现实参考点发生器输出现实参考点。

在本实施例中，通过用户的当前姿态，现实参考点发生器输出的现实参考点更加精确，以实现虚拟图像与真实世界图像的准确标定和跟踪，进而缓解晕眩的问题。

音频采集器22用于采集用户在观影过程中的声音信号，例如语音信号、掌声信号等。用户在观影过程中，可能会对当前VR视频做出相应的反应，比如发出赞叹声、说出评价语、鼓掌等。音频采集器22将采集到的声音信号发送至本地服务器40，本地服务器40将其存储至存储器或者云端服务器。

请继续参阅图1，在某一个实施例中，音频采集器22的数量为至少两个，至少一个音频采集器22设置在VR输出设备10上，以用于采集当前用户的语音信号，至少一个音频采集器22设置在VR动感座椅30上，以用于采集当前用户的掌声信号。在一个子实施例中，音频采集器22包括麦克风。

在其中一个实施例中，当下一个用户播放相同的VR云端观影资源时，本地服务器40根据存储器存储的声音信号，可控制左音频输出装置和右音频输出装置同步输出VR云端观影资源的音频信号和其他用户的声音信号(例如语音信号和掌声信号)。如此，以模拟多人观影场景，增强用户身临其境的效果。

在另外一个实施例中，本地服务器40还通过互联网与云端服务器通信连接，并用于接收云端服务器发送的其他用户的语音信号和掌声信号，以及控制音频输出装置12输出其他用户的语音信号和掌声信号。如此，以实现多人在线观影互动的场景，增强用户身临其境的效果。

在本实施例中，VR动感座椅30受控于本地服务器40，根据VR云端观影资源，相应地为用户提供感官特效，例如摇晃、颠簸或突降等效果，进一步增强用户身临其境的效果。

在本实施例中，本地服务器40作为中控设备，用于从云端服务器中获取VR云端观影资源，以及控制家庭VR影院系统100中其他设备的运行。

现有的VR输出设备(例如VR眼镜、VR头戴显示器)容易造成晕动症。此外，由于现有的VR输出设备通常比较笨重，而电影或其他影视娱乐通常为1小时以上，若用户长时间佩戴VR输出设备，也容易造成头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，降低用户体验。

在具体的实施例当中，VR支撑设备50用于支撑VR输出设备10并限制VR输出设备10在竖直方向上的位置，可以减轻VR输出设备10对用户头部的负重，以避免用户长时间佩戴VR输出设备10，造成头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，并缓解晕眩的问题，提高了用户体验。

具体地，通过调整VR支撑设备50的高度，可以限定VR输出设备10的最低活动位置，使之符合用户的观影习惯。由于VR支撑设备50与VR输出设备10活动连接，因此，当用户的头部佩戴VR输出设备10并活动(例如转头、低头、抬头)时，VR输出设备10可跟随用户头部的移动而移动。此外，当用户的头部下移到一定位置时，在VR支撑设备50的限制下，VR输出设备10被限制在某一高度位置(最低活动位置)。而在VR输出设备10处于最低活动位置时，用户的头部无需继续承载VR输出设备10，从而减轻VR输出设备10对头部的负重感，进而缓解晕眩的问题。

在使用过程中，将VR输出设备10的最低活动位置作为用户的负重减轻位置。当位于该位置时，VR输出设备10处于减轻负重模式，用户的负重感减轻，避免了用户因长时间佩戴VR输出设备10，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。而高于该位置时，VR输出设备10处于自由活动模式，用户则可以自由活动头部，以实现视觉跟随效果，基本实现360°的视觉效果，确保沉浸式VR观影效果。

请继续参阅图1，在具体实施例当中，VR支撑设备50包括支撑件51和连接件52。连接件52与VR显示装置11的显示主体111活动连接，支撑件51用于支撑连接件52和VR显示装置11的显示主体111。

可以理解的是，支撑件51和连接件52均具有一定的刚度，可牢靠地承载VR输出设备10，并共同限制VR输出设备10在竖直方向上的位置。

具体地，连接件52用于与VR显示装置11的显示主体111活动连接，例如滑动连接、万向活动连接等，以使VR输出设备10能够跟随用户头部的移动而自由移动。

支撑件51用于支撑连接件52以及与连接件52连接的VR显示装置11的显示主体111，以减轻VR输出设备10对用户头部的负重。在其中一个实施例中，支撑件51可以固定设置在VR动感座椅30上。在其他实施例中，支撑件51也可以固定设置在地上、桌子上等便于固定的结构，在此不做具体限制。

因此，通过本发明实施例中的VR支撑设备50，用户可以自由切换减轻负重模式和自由活动模式，不仅能够实现视觉跟随效果，基本实现360°的视觉效果，确保沉浸式VR观影效果，还能够避免用户因长时间佩戴VR输出设备10，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。

在使用过程中，用户佩戴VR输出设备10，由本地服务器40获取VR云端观影资源，由VR输出设备10输出VR影视的视频内容和音频内容，并由采集设备20的姿态传感器21采集当前用户的姿态信息，以实时调整VR影视的视频内容画面。此外，还可以由采集设备20的音频采集器22采集当前用户在观影过程中的声音信号，该声音信号可以反馈至下一次VR云端观影资源的播放，以模拟多人观影场景，增强用户身临其境的效果。

综上，通过本发明实施例的家庭VR影院系统100，用户可以足不出户，就能够获得VR影院的沉浸式观影效果，节省了用户外出至VR影院店所耗费的时间和精力，提高了用户体验。

在某一个实施例中，VR输出设备10的数量为至少两套，至少两套VR输出设备10分别与本地服务器40连接。

在本实施例中，每套VR输出设备10分别适配有上述实施例描述的VR显示装置11、采集设备20、VR动感座椅30及VR支撑设备50。因此，本实施例适用于多人同时在家进行VR观影，满足了多人VR观影的体验。

请参阅图2，在某一个实施例中，支撑件51固定设置在VR动感座椅30上，连接件52包括至少一个连接臂，至少一个连接臂的一端与VR显示装置11的显示主体111活动连接，连接臂的另一端与支撑件51活动连接。

在本实施例中，连接件52的连接臂可以为直杆状或弧状。连接臂的两端分别与VR输出设备10和支撑件51连接。

请参阅图2，在某一个实施例中，VR显示装置11的显示主体111上设置有连接机构13，连接机构13包括连接座131以及与连接座131配合的压紧螺母132，连接座131内的支撑面为半球面，压紧螺母132的压紧面也为半球面，连接臂的一端设置有球头521，球头521安装在连接座131内并通过压紧螺母132压紧。

在本实施例中，VR显示装置11的显示主体111通过万向球头521与连接件52的连接臂连接，以使显示主体111可跟随用户的头部而相对于连接臂自由转动，例如向左转动或向前转动。

请参阅图2，在某一个实施例中，支撑件51上设置有沿竖直方向延伸的第一导轨511，连接臂的一端设置有第一滑块522，第一滑块522与第一导轨511滑动连接。第一导轨511的两端分别设置有第一限位块512和第二限位块513，第一限位块512的位置高于第二限位块513的位置，第一限位块512和第二限位块513分别用于限制第一滑块522的移动位置。

在本实施例中，连接件52的连接臂可通过第一滑块522沿支撑件51上的第一导轨511滑动，如此，VR输出设备10具有上下移动自由度，即可以带动连接臂沿竖直方向往上或者往下移动。

此外，第一导轨511的两端分别设置有第一限位块512和第二限位块513。当第一滑块522移动至第一导轨511的第一限位块512处时，在第一限位块512的限制下，第一导轨511无法继续向上移动；当第一滑块522移动至第一导轨511的第二限位块513处时，在第二限位块513的限制下，第一导轨511无法继续向下移动。如此，将第二限位块513的位置作为用户的负重减轻位置。当位于该位置时，VR输出设备10处于减轻负重模式，用户的负重感减轻，避免了用户因长时间佩戴VR输出设备10，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。而高于该位置时，VR输出设备10处于自由活动模式，用户则可以自由活动头部，以实现视觉跟随效果，基本实现360°的视觉效果，确保沉浸式VR观影效果。

请参阅图3，在某一个实施例中，连接件52包括第一连接臂523和第二连接臂524。第一连接臂523的一端与VR显示装置11的显示主体111活动连接，第一连接臂523的另一端与第二连接臂524的一端活动连接，第二连接臂524的另一端与支撑件51固定连接。

在本实施例中，连接件52包括两个连接臂，每个连接臂的形状可以为直杆状或弧状。通过设置第一连接臂523和第二连接臂524，VR输出设备10的自由度增加，使得VR输出设备10在跟随用户的头部移动时，移动更加灵活。

当然，在其他实施例中，连接件52还可以包括三个或三个以上的连接臂，只要是能够实现VR输出设备10的两种模式(减轻负重模式和自由活动模式)的结构均可，在此不做具体限定。

请参阅图3，在某一个实施例中，第一连接臂523上设置有沿竖直方向延伸的第二导轨525，VR显示装置11的显示主体111上设置有第二滑块14，第二滑块14与第二导轨525滑动连接。第二导轨525的两端分别设置有第三限位块526和第四限位块527，第三限位块526的位置高于第四限位块527的位置，第三限位块526和第四限位块527分别用于限制第二滑块14的移动位置。

在本实施例中，显示主体111通过第二滑块14在第一连接臂523上的第二导轨525滑动，如此，VR输出设备10可沿竖直方向往上或者往下移动。

此外，第二导轨525的两端分别设置有第三限位块526和第四限位块527。当第二滑块14移动至第二导轨525的第三限位块526处时，在第三限位块526的限制下，第二导轨525无法继续向上移动；当第二滑块14移动至第二导轨525的第四限位块527处时，在第四限位块527的限制下，第二导轨525无法继续向下移动。如此，将第四限位块527的位置作为用户的负重减轻位置。当位于该位置时，VR输出设备10处于减轻负重模式，用户的负重感减轻，避免了用户因长时间佩戴VR输出设备10，造成头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。而高于该位置时，VR输出设备10处于自由活动模式，用户则可以自由活动头部，确保沉浸式VR观影效果。

在某一个实施例中，第一连接臂523与第二连接臂524通过万向关节轴承连接。

在本实施例中，第一连接臂523与第二连接臂524通过万向关节轴承连接，则VR显示装置11的显示主体111可带动第一连接臂523相对第二连接臂524自由转动，例如向左转动或向前转动。

请参阅图4，在某一个实施例中，支撑件51包括第一支撑本体514、第二支撑本体515、卡位机构516和限位机构517。第一支撑本体514的一端与VR动感座椅30固定连接，第二支撑本体515与连接件52固定连接，第一支撑本体514相对第二支撑本体515移动。限位机构517的数量为多个，多个限位机构517依次排列在第一支撑本体514上。卡位机构516的数量为至少一个，至少一个卡位机构516设置于第二支撑本体515上。至少一个卡位机构516用于卡设于一个限位机构517上，以使第一支撑本体514相对第二支撑本体515固定。

在本实施例中，第一支撑本体514可相对第二支撑本体515移动，则支撑件51的总长度为第一支撑本体514与第二支撑本体515的两者长度之和减去两者重合部分的长度。

第一支撑本体514上设置有依次排列的多个限位机构517，第二支撑本体515上至少设置有一个卡位机构516。当至少一个卡位机构516卡设于任意一个限位机构517上时，第一支撑本体514相对第二支撑本体515固定，则此时支撑件51的总长度为一个值；当至少一个卡位机构516卡设于其他的限位机构517上时，第一支撑本体514再次相对第二支撑本体515固定，则此时支撑件51的总长度为另一个值。如此，通过改变卡位机构516设置在限位机构517上的位置，可调整支撑件51的总长度，操作方法简单，且固定牢靠。

如图4所示，在其中一个实施例中，第一支撑本体514为中空状，第二支撑本体515为套设于第一支撑本体514内，限位机构517为通孔，卡位机构516为凸起。

在其他实施例中，第一支撑本体514和第二支撑本体515还可以为其他结构，并通过限位机构517与卡位机构516配合，实现支撑件51的高度可调。

由于支撑件51的高度可调，因此，通过调整支撑件51的高度，可以设定连接件52在竖直方向上的高度，进而限定VR输出设备10的最低活动位置，使之符合用户的观影习惯。当用户的头部佩戴VR输出设备10并活动(例如转头、低头、抬头)时，VR输出设备10可跟随用户头部的移动而移动。由于连接件52与支撑件51为固定连接，当用户的头部下移至VR输出设备10的最低活动位置时，在支撑件51和连接件52的共同限制下，VR输出设备10被限制在某一高度。当位于该位置时，VR输出设备10处于减轻负重模式，用户的负重感减轻，避免了用户因长时间佩戴VR输出设备10，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。而高于该位置时，VR输出设备10处于自由活动模式，用户则可以自由活动头部，以实现视觉跟随效果，基本实现360°的视觉效果，确保沉浸式VR观影效果。

通过本发明实施例中的VR支撑设备50，用户可以快速调节支撑件51的高度，使之符合用户的观影习惯，提高了用户体验。

在某一个实施例中，支撑件51包括伸缩杆，伸缩杆的一端与VR动感座椅30固定连接，另一端与连接件52固定连接。

伸缩杆具有可伸缩性，可调整伸缩杆的长度，以便调整VR输出设备10的最低活动位置，使之符合用户的观影习惯。

请参阅图5和图7，在某一个实施例中，VR支撑设备50还包括支撑控制器53和支撑电机54，支撑电机54设置在连接件52与支撑件51的关节连接处，支撑控制器53与本地服务器40通讯连接，并在接收到本地服务器40根据姿态信息所生成的调整控制指令后，控制支撑电机54驱动连接件52相对支撑件51转动，以抵消VR输出设备10的质量。

在本实施例中，采集设备20的姿态传感器21将采集到当前用户的姿态信息发送至本地服务器40。VR支撑设备50可根据当前用户的姿态信息，主动调节连接件52末端的位置，以使连接件52和支撑件51抵消VR输出设备10的质量。

具体地，VR支撑设备50还包括设置在连接件52与支撑件51的关节连接处的支撑电机54，以及控制支撑电机54的支撑控制器53。本地服务器40根据当前用户的姿态信息生成调整控制指令，并发送至支撑控制器53，支撑控制器53根据控制指令控制支撑电机54驱动连接件52相对支撑件51沿竖直向上转动，从而抵消VR输出设备10重力方向上的质量。

因此，本实施例通过VR支撑设备50自动抵消VR输出设备10的质量，不仅能够确保沉浸式VR观影效果，以实现视觉跟随效果，基本实现360°的视觉效果，还能够避免用户因长时间佩戴VR输出设备10，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户体验。

在某一个实施例中，VR支撑设备50与VR输出设备10的VR显示装置11、VR支撑设备50与VR动感座椅30均为可拆卸连接。

在本实施例中，VR支撑设备50的连接件52与VR输出设备10的VR显示装置11可拆卸连接，VR支撑设备50的支撑件51与VR动感座椅30可拆卸连接。

具体地，以图2的实施例为例，VR显示装置11的显示主体111通过万向球头521与连接件52的连接臂连接，并通过压紧螺母132将球头521压紧在连接座131内。当需要拆卸时，通过将压紧螺母132旋出，实现球头521与连接座131分离，从而实现连接件52与VR输出设备10的分离。

再以图3的实施例为例，显示主体111通过第二滑块14在第一连接臂523上的第二导轨525滑动，在第三限位块526和第四限位块527的限制下，第二滑块14仅能在第二导轨525上滑动。在一个实施例中，第四限位块527与第一连接臂523可拆卸连接。通过将第四限位块527设置成可拆卸连接结构，例如第四限位块527螺纹或卡扣设置在第一连接臂523上，则第二滑块14能从第二导轨525的下端滑出，从而实现连接件52与VR输出设备10的分离。

当然，在其他实施例中，连接件52与VR输出设备10的VR显示装置11还可以为其他可拆卸连接结构，在此不做具体限制。

同理，支撑件51和VR动感座椅30上同样也可以设置可拆卸连接结构，以实现支撑件51和VR动感座椅30的安装与分离。

如此，通过将家庭VR影院系统100的各个设备进行拆解，便于用户随身携带易携带的设备出行，例如VR输出设备10、设置在VR输出设备10上的采集设备20、VR支撑设备50等，从而实现多场景的转换，例如将用户本人的家庭使用场景转换至其他场景，如户外场景(街道场景、公园场景等)、其他用户的家庭使用场景等，以提高本发明实施例中家庭VR影院系统100的使用率。当用户出行时，VR输出设备10及采集设备20可远程与本地服务器40连接，以获取VR云端观影资源。当然，在其他实施例中，也可以通过手机等终端与本地服务器40通信连接，进而获取VR云端观影资源，在此不做具体限制。

请参阅图6和图7，在某一个实施例中，VR动感座椅30包括座椅本体31、驱动组件32和特效控制器33。驱动组件32设置在座椅本体31内，并与特效控制器33连接。特效控制器33还与本地服务器40连接，并用于接收本地服务器40发送的特效控制指令，以控制驱动组件32驱动座椅本体31摇晃、颠簸或突降。

在本实施例中，本地服务器40根据VR云端观影资源的具体内容，生成特效控制指令，并发送至特效控制器33，以使特效控制器33控制驱动组件32驱动座椅本体31摇晃、颠簸或突降，从而实现摇晃特效、颠簸特效或突降特效，增强用户VR沉浸式体验，提高用户在家VR观影效果。

请参阅图7，在某一个实施例中，家庭VR影院系统100还包括触觉反馈手套60，至少包括：手套本体、多个手套传感器61、手套控制器62和触力觉执行器；其中：

多个手套传感器61，分布设在手套本体的手指部位背部和指尖，用于测量手指的动作和手指指尖反馈力，并将测得的信号向手套控制器62发送；手套控制器62，设在手套本体外部，通过信号线分别与手套本体上的各手套传感器61通信连接，能接收各手套传感器61发送的信号，将各信号处理后向触力觉执行器输出控制信号；触力觉执行器，设在手套本体上，与手套控制器62通信连接，用于接收手套控制器62的控制信号并根据控制信号的控制向手套本体进行力觉反馈和触觉反馈。

需要说明的是，在具体的实施例当中，触力觉执行器，至少包括：触觉执行器、力觉执行器和气泵；

触觉执行器为气囊，与气泵连接，气泵输出气流进入气囊，气流能驱动气囊进行不同频率的震动和不同程度的充气量，使手套本体的手指部位感受到触觉上的变化来模拟触觉反馈；

力觉执行器为由连杆机构和气缸连接而成的机械结构，气缸与连杆机构连接，气缸与气泵连接，气缸的控制通路上设有电磁阀，气泵和电磁阀分别与手套控制器62通信连接，连杆机构附着设置在手套本体上，气缸的作用力通过该连杆机构传递到手套本体的手指部位的指尖来模拟力觉反馈。

在本实施例中，触觉反馈手套60用于捕捉手部动作以及为用户提供手部触感反馈。

具体地，在使用过程中，手套传感器61测量手指的动作和手指指尖反馈力，并发送至手套控制器62，手套控制器62传输至本地服务器40，本地服务器40根据测得的信号判断当前用户的手部动作，例如手部上抬、手部下摆、鼓掌等，以配合音频采集器22所采集到的掌声信号，实现在线观影反馈或后续观影反馈。

此外，当本地服务器40检测到用户在虚拟现实环境中触碰物体后，生成手部触感控制指令，并发送至手套控制器62，以使手套控制器62根据各手套传感器61发送的信号，控制触力觉执行器向手套本体进行力觉反馈和触觉反馈，从而实现在虚拟现实环境中用户触碰物体的触感，进一步提高了虚拟的真实性与用户的体验度。

请参阅图7，在某一个实施例中，家庭VR影院系统100还包括触觉反馈背心70，至少包括：背心本体、多个背心传感器71、背心控制器72和触力觉执行器；其中：

多个背心传感器71，分布设在背心本体的前部、后部和侧部，用于测量身体的动作和身体反馈力，并将测得的信号向背心控制器72发送；

背心控制器72，设在背心本体外部，通过信号线分别与背心本体上的各背心传感器71通信连接，能接收各背心传感器71发送的信号，将各信号处理后向触力觉执行器输出控制信号；

触力觉执行器，设在背心本体上，与背心控制器72通信连接，用于接收背心控制器72的控制信号，并根据控制信号的控制向背心本体进行力觉反馈和触觉反馈。

需要说明的是，在具体的实施例当中，触力觉执行器，至少包括：触觉执行器、力觉执行器和气泵；

触觉执行器为气囊，与气泵连接，气泵输出气流进入气囊，气流能驱动气囊进行不同频率的震动和不同程度的充气量，使背心本体的身体部位感受到触觉上的变化来模拟触觉反馈；

力觉执行器为由连杆机构和气缸连接而成的机械结构，气缸与连杆机构连接，气缸与气泵连接，气缸的控制通路上设有电磁阀，气泵和电磁阀分别与背心控制器72通信连接，连杆机构附着设置在背心本体上，气缸的作用力通过该连杆机构传递到背心本体的身体部位来模拟力觉反馈。

在本实施例中，触觉反馈背心70用于为用户提供身体触感反馈。具体地，在使用过程中，当本地服务器40检测到用户的身体在与虚拟现实环境中的物体发生碰撞后，生成身体触感控制指令，并发送至背心控制器72，以使背心控制器72根据各背心传感器71发送的信号，控制触力觉执行器向背心本体进行力觉反馈和触觉反馈，从而实现在虚拟现实环境中用户与物体碰撞的触感，进一步提高了虚拟的真实性与用户的体验度。

在某一个实施例中，触觉反馈背心70的背心本体上还设置有可拆卸连接机构，该可拆卸连接机构用于与VR支撑设备50的支撑件51可拆卸连接。

在本实施例中，可拆卸连接机构可以为螺纹连接机构、卡扣连接机构等。由于触觉反馈背心70的背心本体上设置有可拆卸连接机构，VR支撑设备50的支撑件51从VR动感座椅30上拆卸下来后，也可以安装至触觉反馈背心70上。当用户需要出行时，除了可以直接佩戴拆卸下来的VR输出设备10，也可以同时穿戴VR输出设备10以及触觉反馈背心70，并通过VR支撑设备50减轻VR输出设备10对用户头部的负重，避免用户在户外因长时间佩戴VR输出设备10，造成晕眩、头部往下沉、脖子酸痛、背部倾斜等不良反应，提高了用户户外使用体验。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种家庭VR影院系统，其特征在于，包括VR输出设备、采集设备、VR动感座椅、本地服务器和VR支撑设备；

所述VR输出设备用于佩戴在用户的头部；所述采集设备包括姿态传感器和音频采集器，所述姿态传感器设置在所述VR输出设备上，并用于采集当前用户的姿态信息，所述音频采集器用于采集当前用户的声音信号；

所述本地服务器分别与所述VR输出设备、所述姿态传感器、所述音频采集器及所述VR动感座椅连接，用于获取VR云端观影资源，并同步控制所述VR输出设备显示所获取到的VR云端观影资源，和所述VR动感座椅的运行，以提供感官特效，以及在接收到所述姿态传感器和所述音频采集器分别发送的当前用户的姿态信息和声音信号后，将所述姿态信息和所述声音信号存储至所述本地服务器的存储器或发送至云端服务器；

所述VR支撑设备用于支撑所述VR输出设备并限制所述VR输出设备在竖直方向上的位置，包括支撑件、连接件、设置在所述连接件与所述支撑件的关节连接处的支撑电机，以及控制所述支撑电机的支撑控制器；

所述连接件包括至少一个连接臂，至少一个所述连接臂的一端与所述VR输出设备活动连接，所述连接臂的另一端与所述支撑件活动连接，所述支撑件固定设置在所述VR动感座椅上，用于支撑所述连接件和所述VR输出设备，所述支撑控制器与所述本地服务器通讯连接，并在接收到所述本地服务器根据姿态信息所生成的调整控制指令后，控制所述支撑电机驱动所述连接件相对所述支撑件转动。

2.根据权利要求1所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述VR输出设备包括VR显示装置和音频输出装置，所述VR显示装置包括显示主体和固定件，所述固定件的两端分别与所述显示主体固定，所述音频输出装置包括左音频输出装置和右音频输出装置，所述左音频输出装置和所述右音频输出装置分别设置在所述显示主体的左右两侧，所述本地服务器用于控制所述左音频输出装置和所述右音频输出装置同步播放所述VR云端观影资源的音频信号和其他用户的声音信号。

3.根据权利要求2所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述音频采集器的数量为至少两个，至少一个所述音频采集器设置在所述VR输出设备上，以用于采集当前用户的语音信号，至少一个所述音频采集器设置在所述VR动感座椅上，以用于采集当前用户的掌声信号；所述本地服务器还通过互联网与所述云端服务器通信连接，并用于接收所述云端服务器发送的其他用户的语音信号和掌声信号，以及控制所述音频输出装置输出其他用户的语音信号和掌声信号。

4.根据权利要求2所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述连接件至少一个所述连接臂的一端与所述VR显示装置的所述显示主体活动连接。

5.根据权利要求2所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述VR支撑设备与所述VR输出设备的所述VR显示装置、所述VR支撑设备与所述VR动感座椅均为可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述VR动感座椅包括座椅本体、驱动组件和特效控制器；所述驱动组件设置在所述座椅本体内，并与所述特效控制器连接；所述特效控制器还与所述本地服务器连接，并用于接收所述本地服务器发送的特效控制指令，以控制所述驱动组件驱动所述座椅本体摇晃、颠簸或突降。

7.根据权利要求1－6任一项所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述家庭VR影院系统还包括触觉反馈手套，所述触觉反馈手套包括手套本体、多个手套传感器、手套控制器和触力觉执行器；所述多个手套传感器，分布设在所述手套本体的手指部位背部和指尖，用于测量手指的动作和手指指尖反馈力，并将测得的信号向所述手套控制器发送；所述手套控制器，设在所述手套本体外部，与所述本地服务器连接，并通过信号线分别与所述手套本体上的各所述手套传感器通信连接，能接收各所述手套传感器发送的信号，将各信号处理后向所述触力觉执行器输出控制信号；所述触力觉执行器，设在所述手套本体上，与所述手套控制器通信连接，用于接收所述手套控制器的控制信号，并根据所述控制信号的控制向所述手套本体进行力觉反馈和触觉反馈。

8.根据权利要求7所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述触力觉执行器包括触觉执行器、力觉执行器和气泵；所述触觉执行器为气囊，与所述气泵连接，所述气泵输出气流进入所述气囊，所述气流能驱动所述气囊进行不同频率的震动和不同程度的充气量，以使所述手套本体的手指部位感受到触觉上的变化来模拟触觉反馈；所述力觉执行器为由连杆机构和气缸连接而成的机械结构，所述气缸与所述连杆机构连接，所述气缸与所述气泵连接，所述气缸的控制通路上设有电磁阀，所述气泵和所述电磁阀分别与所述手套控制器通信连接，所述连杆机构附着设置在所述手套本体上，所述气缸的作用力通过所述连杆机构传递到所述手套本体的手指部位的指尖来模拟力觉反馈。

9.根据权利要求1－6任一项所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述家庭VR影院系统还包括触觉反馈背心，所述触觉反馈背心包括背心本体、多个背心传感器、背心控制器和触力觉执行器；所述多个背心传感器，分布设在所述背心本体的前部、后部和侧部，用于测量身体的动作和身体反馈力，并将测得的信号向所述背心控制器发送；所述背心控制器，设在所述背心本体外部，与所述本地服务器连接，并通过信号线分别与所述背心本体上的各所述背心传感器通信连接，能接收各所述背心传感器发送的信号，将各信号处理后向所述触力觉执行器输出控制信号；所述触力觉执行器，设在所述背心本体上，与所述背心控制器通信连接，用于接收所述背心控制器的控制信号，并根据所述控制信号的控制向所述背心本体进行力觉反馈和触觉反馈。

10.根据权利要求9所述的家庭VR影院系统，其特征在于，所述触觉反馈背心的所述背心本体上还设置有可拆卸连接机构，所述可拆卸连接机构用于与所述VR支撑设备的所述支撑件可拆卸连接。