CN113383539B - 虚拟现实分割影像切换方法及虚拟现实影像再生装置 - Google Patents

虚拟现实分割影像切换方法及虚拟现实影像再生装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实分割影像切换方法，其特征在于，包括：步骤(a)，在将原始影像分割成N个区域的临时分割影像中，向临时分割影像覆盖的临时视野(FOV，Temporary Field of View)追加保护视野(Guard FOV)来确定分割影像的再生视野(Play FOV)；步骤(b)，确定比头戴显示装置的设备视野(Device FOV)宽规定的追加视野(Additional FOV)的虚拟设备视野(Virtual Device FOV)；以及步骤(c)，当满足利用虚拟设备视野及再生中的分割影像的再生视野运算的规定的切换基准时，开始执行多个分割影像中再生的分割影像的切换流程。

Description

虚拟现实分割影像切换方法及虚拟现实影像再生装置
技术领域
本发明涉及虚拟现实分割影像的切换方法及虚拟现实影像再生装置。
背景技术
当实现虚拟现实(Virtual Reality)的原始影像为覆盖360°的影像时，无需再生用户视线未到达的部分的影像。
因此，将原始影像划分为规定片段来分离成多个分割影像后，仅再生与用户视线到达的部分相对应的分割影像有利于有效使用硬件。
但是，当以上述方式再生分割影像时，因用户视线的转移而需要切换再生的分割影像，若切换时刻太晚，则发生画面中断的问题。
并且，当切换前分割影像和分割后分割影像的帧并不同步时，将产生以下问题，即，已再生过的历史影像再次出现或跳过应再生的镜头。
因此，为了解决上述问题，本发明的发明人经过长时间的研究和反复试验最终完成了本发明。
发明内容
技术问题
为了解决如上所述的问题，本发明的目的在于，提供通过控制多个分割影像中再生的分割影像的切换时刻来防止画面中断的虚拟现实分割影像切换方法及利用其的虚拟现实影像再生装置。
并且，本发明的目的在于，提供使切换前分割影像和切换后分割影像的帧同步的虚拟现实分割影像切换方法及利用其的虚拟现实影像再生装置。
本发明所要实现的技术目的并不局限于上述技术目的，本发明所属技术领域的普通技术人员可通过以下记载明确理解未提及的其他技术目的。
技术方案
根据用于解决上述问题的本发明的第一实施方式，提供用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实分割影像切换方法，其特征在于，包括：步骤(a)，在将原始影像分割成N个区域的临时分割影像中，向临时分割影像覆盖的临时视野(FOV，Temporary Field of View)追加保护视野(Guard FOV)来确定分割影像的再生视野(PlayFOV)；步骤(b)，确定比头戴显示装置的设备视野(Device FOV)宽规定的追加视野(Additional FOV)的虚拟设备视野(Virtual Device FOV)；以及步骤(c)，当满足利用虚拟设备视野及再生中的分割影像的再生视野运算的规定的切换基准时，开始执行多个分割影像中再生的分割影像的切换流程。
根据优选实施例，上述步骤(c)的上述切换基准以如下方式确定为佳，即，当虚拟设备视野的一端到达包含于再生视野的保护视野内的特定位置时，确定切换多个分割影像中再生的分割影像。
根据优选实施例，上述步骤(c)的上述切换基准利用通过以下式确定的虚拟设备视野的基准角度(θL)来确定切换再生的分割影像：
θL(k)∈[-(k+1/2)θN+Δθθ-(k-1/2)θN+θθ]，
其中，N为分割影像的数量，k＝N-1，Δθ＝θf-θg，θN＝原始影像的视野/N，θg为保护视野，θf为虚拟设备视野，θm为用于将目标放在用户视线的中心而追加的角度。
根据优选实施例，上述步骤(a)的保护视野优选地设定为头戴显示装置的设备视野(Device FOV)的1/2以上。
根据优选实施例，本发明还优选地包括步骤(d)，当开始执行分割影像的切换流程时，通过仅在分割影像的关键帧(key frame)中执行分割影像的切换来实现切换前后的分割影像之间的帧同步。
根据本发明的第二实施方式，本发明提供用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实影像再生装置，其特征在于，包括：影像再生部，再生表达用于实现虚拟现实的原始影像中的一部分的分割影像；虚拟视野生成部，用于生成虚拟设备视野，上述虚拟设备视野相比于头戴显示装置的设备视野宽规定的追加视野；以及再生影像切换部，当虚拟设备视野的一端到达再生视野中所包括的保护视野内的变换位置时，确定切换多个分割影像中再生的分割影像，分割影像的再生视野通过向用于将原始影像分割成N个区域的临时分割影像覆盖的临时视野(Temporary FOV)追加保护视野来生成。
发明的效果
本发明具有如下效果，即，通过控制多个分割影像中再生的分割影像的切换时刻，来使得画面不中断且继续再生。
并且，本发明具有如下效果，即，通过使切换前分割影像与切换后分割影像的帧同步来防止再次出现已再生过的历史影像或跳过应再生的镜头。
另一方面，即使在此未明确提及的效果，通过本发明的技术特征预期的以下说明书中所记载的效果及其潜在效果与本发明的说明书中记载的相同。
附图说明
图1为用于说明本发明的再生视野及虚拟设备视野的图。
图2为用于说明本发明的虚拟现实分割影像切换方法的优选实施例的图。
图3为用于说明本发明的分割影像的切换时刻的控制方法的图。
图4为用于说明本发明的使切换前和切换后分割影像的帧同步的方法的图。
附图作为用于理解本发明的技术思想而例示出的参照，本发明的发明要求保护范围并不局限于此。
具体实施方式
在说明本发明的过程中，有关公知功能的说明为对于本发明技术领域的普通技术人员而言是显而易见的事项，当判断为不必要地混淆本发明的主旨时，将省略详细说明。
图1为用于说明本发明的再生视野及虚拟设备视野的图。
如图1的(a)部分所示，临时分割影像是指将原始影像分成n个时的影像。临时视野是指临时分割影像覆盖的视野。临时分割影像并没有相互重叠的区域。
如图1的(b)部分所示，保护视野是指为了扩张临时视野而追加于临时视野的两侧的视野。再生视野为分割影像覆盖的视野，为相加临时视野及保护视野的值。多个分割影像相互重叠，重叠面积相当于扩张的保护视野的尺寸。
如图1的(c)部分所示，设备视野是指如头盔显示器(HMD)的设备可在硬件上覆盖的固有视野。追加视野为追加于设备视野的值。虚拟设备视野为设备视野及追加视野之和，是指比设备视野更宽的虚拟的设备视野。
图2为用于说明本发明的虚拟现实分割影像切换方法的优选实施例的图。本发明的虚拟现实分割影像切换方法可在分割影像生成装置中执行。分割影像生成装置可以为计算机装置或与虚拟现实影像再生装置相同的装置或单独的装置。
如图2所示，在步骤S1100中，确定将原始影像分成多少个(N)临时分割影像并计算临时分割影像覆盖的视野，即，临时视野。若原始影像为360°且N为4，则临时视野为90°。
在步骤S1200中，确定用于扩张临时视野的保护视野的尺寸。在步骤S1300中，通过向临时视野的两侧追加保护视野来确定再生视野。在步骤S1400中，生成分割影像，以覆盖大小相当于再生视野的区域。若以上述方式生成分割影像，则多个分割影像相互重叠，重叠面积相当于扩张的保护视野的尺寸。在优选实施例中，保护视野被设定为头戴显示装置的设备视野的1/2以上。
在步骤S2100中，确定设备视野，如头盔显示器(HMD)等设备的固有视野。在步骤S2200中，确定用于扩张设备视野的追加视野。在步骤S2300中，向设备视野相加追加视野来确定虚拟设备视野。
在步骤S3100中，比较根据用户视线产生变化的虚拟设备视野与再生中的分割影像的再生视野。
在步骤S3200中，当满足利用虚拟设备视野及再生中的分割影像的再生视野运算的规定的切换基准时，开始执行分割影像的切换流程。
本发明还可包括如下的步骤，即，当开始执行分割影像的切换流程时，通过仅在分割影像的关键帧中执行分割影像的切换来实现切换前后的分割影像之间的帧同步。
根据优选实施例，切换基准能够以如下方式确定，即，当虚拟设备视野的一端到达再生视野中所包括的保护视野内的特定位置时，确定切换多个分割影像中再生的分割影像。上述特定位置在保护视野的范围内确定。
在另一实施例中，切换基准能够以利用虚拟设备视野的基准角度θL切换再生的分割影像的方式确定。以下，将参照图3详细说明基准角度。
图3为用于说明本发明的分割影像的切换时刻的控制方法的图。
如图3所示，在优选实施例中，虚拟设备视野的基准角度θL通过如下式定义。基准角度θL为虚拟设备视野的左侧端。角度以逆时针方向为量值。
θL(k)∈[-(k+1/2)θN+Δθθm，-(k-1/2)θN+θg+θm]
N为分割影像的数量，k＝0～N-1的整数，Δθ＝θf-θg，θN＝原始影像的视野/N，θg为保护视野，θf为虚拟设备视野，θm为用于将目标放在用户视线的中心而追加的角度，θc为用户视线的中心。
根据本发明的一实施例，通过上述式确定的虚拟设备视野的基准角度θL来判断包括基准角度的分割影像属于哪个分割影像，若判断包括基准角度的分割影像产生变化，则切换要再生的分割影像。
用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实影像再生装置通过上述方法再生分割影像。在优选实施例中，虚拟现实影像再生装置可包括影像再生部、虚拟视野生成部、再生影像切换部。
影像再生部再生表达用于实现虚拟现实的原始影像中的一部分的分割影像。虚拟视野生成部用于生成虚拟设备视野，上述虚拟设备视野相比于头戴显示装置的设备视野宽规定的追加视野。当虚拟设备视野的一端到达再生视野中所包括的保护视野内的变换位置时，再生影像切换部确定切换多个分割影像中再生的分割影像。如上所述，分割影像的再生视野通过向用于将原始影像分割成N个区域的临时分割影像覆盖的临时视野追加保护视野来生成。
切换前后分割影像的帧同步
画面组(GOP，Group of Picture)是指在MPEG图像处理中包括至少一张以上的I帧的集合。帧包括I帧(帧内编码(Intra-coded))、P帧(预测编码(Predictive-coded))和B帧(双向编码(Bidirectional-coded))。I帧作为关键帧，无需参照其他帧进行编码。因此，I帧可独立解码而无需参照其他帧。
P帧参照之前的I帧及P帧进行编码。B帧同时使用之前、之后的I帧和P帧进行编码。因此，解码B帧需消耗相当长的时间。
因此，当切换后再生的分割影像的帧为B帧时，因解码消耗的时间大幅增加而存在导致同步失败的隐患。
对此，本发明通过仅在关键帧中实现分割影像之间的切换来将解码所需的时间维持在可预测的范围内。
为此，本发明的优选实施例可利用规定的方法缩短分割影像的关键帧距离(KFD，key frame distance)。而且，当根据用户视线的变化来切换再生的分割影像时，通过仅在构成分割影像的帧中的关键帧(key frame)中执行分割影像的切换来实现切换前后的分割影像之间的帧同步。
根据一实施例，可通过在画面组不包括B帧来缩短关键帧距离。这是因为，解码B帧所消耗的时间相当长。
另一方面，为了仅在关键帧进行切换而不是立即切换，需要确保规定的延迟时间。换言之，需要延迟规定时间进行切换，防止在延迟时间内再生的画面产生中断。为此，本发明通过以下说明的方法确保延迟时间。
图4为用于说明本发明的使切换前和切换后分割影像的帧同步的方法的图。图4以将分割影像Vi切换为Vj的情况为例进行了说明。Tf，m为第m个关键帧的时间，Tf，m+1为第m+1个关键帧的时间。Tss，1为开始切换的时间。Δtseek为探索时间，为寻找下一关键帧所消耗的时间。Δtwait为等待时间，为开始执行切换流程后继续再生切换前分割影像的时间。如上述说明，由于在分割影像中重叠规定的区域，因此，即使持续再生切换前分割影像，直到一定程度也不会使画面中断。Δt为延迟时间，为将Δtwait和Δttransit相加的时间。Δttransit为切换时刻，为切换帧所消耗的时间。例如，可包括读取视频文件、解码帧、准备显示器所需的物理时间。
延迟时间Δt为用于切换仅在关键帧中再生的分割影像而确保的时间。设定延迟时间来使其具有如下范围。
T_GOP＞Δt＝Δtwait+Δttransit＞Δtseek
即，延迟时间应大于再生后分割影像的下一关键帧的寻找时间。这是因为，无法在未找到关键帧的情况下进行切换。并且，延迟时间应小于T_GOP(GOP时间)。
并且，应设定延迟时间来使其满足以下范围。
T_overlap＞Δt
T_overlap为重叠时间，是指通过保护视野及虚拟设备视野确保的时间。延迟时间应小于重叠时间。这是因为，若重叠时间小于延迟时间，则将丢失视频同步(sync)。
以如下方式设定重叠时间。
T_overlap＝T_by_guard_FOV+T_by_virtual_FOV
T_by_guard_FOV为通过保护视野确保的时间，T_by_virtual_FOV为通过虚拟设备视野确保的时间。
若以角度和头部转动速度表示T_overlap，则如下所示。
T_overlap＝(2*θoverlap+Δθdev)/head_angular_speed
头部转动速度并非预先设定的。我们能够知道的是最大头部转动速度。
若满足最大头部转动速度(omega)＜(2*theta_overlap+dtheta_dev)/{Max(t_seek)+dt_transit)}，则可确保稳定的延迟时间。可通过统计测定普通人的头部转动速度来确保各个设定。
本发明的通过控制用于表达虚拟现实的分割影像之间的切换时刻来使帧同步的虚拟现实影像再生装置通过以上方法实现帧同步。在优选实施例中，虚拟现实影像再生装置可包括影像再生部、分割影像同步部。影像再生部再生表达用于实现虚拟现实的原始影像中的一部分的分割影像。当根据用户视线的变化切换再生的分割影像时，分割影像同步部控制分割影像的切换时刻来实现切换前后分割影像的帧同步。本发明的特征在于，分割影像同步部通过仅在分割影像的关键帧中执行分割影像的切换来实现切换前后分割影像之间的帧同步。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的特征范围内，本发明可具体化为其他特定实施方式。因此，在所有层面上，上述详细说明仅为例示，不应以限制性含义加以解释。本发明的范围应基于所附的发明要求保护范围的合理解释加以确定，在本发明的等同范围内的所有变更均属于本发明的范围。

Claims (5)

1.一种用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实分割影像切换方法，其特征在于，包括：
步骤(a)，在将原始影像分割成N个区域的临时分割影像中，向临时分割影像覆盖的临时视野追加保护视野来确定分割影像的再生视野；
步骤(b)，确定比头戴显示装置的设备视野宽规定的追加视野的虚拟设备视野；以及
步骤(c)，当满足利用虚拟设备视野及再生中的分割影像的再生视野运算的规定的切换基准时，开始执行多个分割影像中再生的分割影像的切换流程，
上述步骤(c)的上述切换基准以如下方式确定，即，当虚拟设备视野的一端到达再生视野中所包括的保护视野内的特定位置时，切换多个分割影像中再生的分割影像。
2.根据权利要求1所述的用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实分割影像切换方法，其特征在于，
上述步骤(c)的上述切换基准利用通过以下式确定的虚拟设备视野的基准角度来确定切换再生的分割影像：
θL(k)∈[-(k+1/2)θN+Δθθm，-(k-1/2)θN+θg+θm]，
其中，N为分割影像的数量，k＝0～N-1的整数，Δθ＝θf-θg、θN＝原始影像的视野/N，θg为保护视野，θf为虚拟设备视野，θm为用于将目标放在用户视线的中心而追加的角度。
3.根据权利要求1所述的用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实分割影像切换方法，其特征在于，在上述步骤(a)中，保护视野设定为头戴显示装置的设备视野的1/2以上。
4.根据权利要求1所述的用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实分割影像切换方法，其特征在于，还包括步骤(d)，当开始执行分割影像的切换流程时，通过仅在分割影像的关键帧中执行分割影像的切换来实现切换前后的分割影像之间的帧同步。
5.一种用于控制多个分割影像中再生的影像的切换时刻的虚拟现实影像再生装置，其特征在于，
包括：
影像再生部，再生表达用于实现虚拟现实的原始影像中的一部分的分割影像；
虚拟视野生成部，用于生成虚拟设备视野，上述虚拟设备视野相比于头戴显示装置的设备视野宽规定的追加视野；以及
再生影像切换部，当虚拟设备视野的一端到达再生视野中所包括的保护视野内的变换位置时，确定切换多个分割影像中再生的分割影像，
分割影像的再生视野通过向用于将原始影像分割成N个区域的临时分割影像覆盖的临时视野追加保护视野来生成。
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