CN1529875A

CN1529875A - 在虚拟三维空间中显示可视内容的方法和系统

Info

Publication number: CN1529875A
Application number: CNA028142373A
Authority: CN
Inventors: Լ��ɳ��; 约福·沙菲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: WO2002095685A1; IL159013A0; JP4722379B2; US20150187121A1; US20020176636A1; US20120007862A1; EP1399890A1; US8035635B2; US9396578B2; CN1322473C; EP1399890B1; EP2309461A1; JP2004527060A; ATE531009T1

Abstract

一种在虚拟3D空间中定位内容元素的方法和系统。在3D空间中指定一个2D基平面，其中至少一个页面平行于基平面。在3D空间中选取这样的视点和视线，3D空间中的视线既不平行也不垂直于基平面。然后，在3D空间中定位一个2D面，使该2D面相交于视点与基平面之间的视线。利用视线确定的透视投影，至少部分3D空间投影到该2D面上。如果需要，可以重复以上的过程，其中每次任选地选取新的视点和/或选取新的视线和/或改变一个或多个内容元素的性质。视图面上投影可以显示在显示装置上，例如，计算机监视器。

Description

在虚拟三维空间中显示可视内容的方法和系统

技术领域

本发明涉及在屏幕上显示可视内容的方法。

背景技术

计算机屏幕和其他二维(2D)表面通常用于显示2D可视内容，例如，正文页面，图表或网站页面。某些形式的可视内容包含两种或多种内容形式，例如，由正文和图表构成的页面，或包含与网站有关信息和非相关广告的网站页面。通常，在屏幕上一次仅仅显示一个页面，且页面限定在屏幕的边框内。所以，页面中的不同元素必须互相竞争空间和观看者的注意力，即使这些元素是互相有关的。因此，现有的网站页面通常因广告而十分拥挤，这是当前认为Web广告低效的主要原因。

改变显示的页面(称之为浏览或导航)是一个不连续过程，其中从屏幕上删除初始显示的页面，随后显示第二个页面。一次仅能观看一个页面的能力使得观看者很难知道他在网站中的位置，以及在导航通过网站时还产生不确定性。改变页面尺寸也是在离散步骤中完成的，并在每个步骤变化时要求返回到浏览程序。

我们还知道，在虚拟三维(3D)空间中安排几个页面并把部分3D空间投影到2D屏幕上。观看者可以连续地导航在页面之间。

Robertson等人(Data Mountain：using Spatial memory fordocument Management)公开一种文档管理方法，该方法允许用户利用2D交互作用技术把文档放置在3D桌面虚拟环境中倾斜平面上的任意位置。页面都是在正面观看的(垂直于用户的透视)。Robertson等人(Task Gallery：a 3D Window Manager)公开一种任务管理和文档比较的方法。应用窗口是不变化的，如同虚拟画廊墙壁上悬挂的艺术作品，其中在后墙上有所选的任务。由此观看到的画廊透视垂直于画廊的后墙，因此，从正面看到的是后墙上悬挂的文档，而侧壁，地板和天花板上的文档平行于用户的透视。利用3D空间提供均匀和按比例的缩放，可以选取和并排显示多个文档。

发明内容

此处使用的术语“页面”是指两个或多个可视“内容元素”的二维排列。页面通常是矩形，但不必是矩形。页面有上边缘，下边缘，以及左侧边缘和右侧边缘。内容元素可以是2D(例如，正文，图表，或2D图画，包括3D物体的2D图画，例如，山脉)。可视内容元素也可以是体积3D(例如，虚拟山脉)。体积3D内容元素按照体积方式投影到页面之外。页面中的内容元素可以是相同或不相同的类型，例如，由正文材料，图表和体积3D图形构成的页面。在页面包含正文的情况下，阅读正文通常是从上边缘到下边缘。页面有相关的“版面”，它规定页面中不同内容元素的相对位置。例如，版面可以规定，页面中的特定内容元素位于页面的顶部，或位于另一个特定内容元素的左侧。术语“文档”是指一个或多个页面的集合。例如，文档可以是正文材料的页面，网站页面，目录，操作系统文件夹，搜索查询结果，Adobe^TM或PDF元素，它们的内容元素，位映像图像，按钮，等等。因此，文档页面可以是正文材料的页面，网站页面，或窗口。窗口是专用的页面，它设计成包含另一个页面视图作为内容元素。应用接口窗是包含另一个页面视图和内容元素版面的窗口，每个版面代表一个或多个应用功能，或与另一个窗口的连接。

第一方面，本发明提供一种在三维(3D)空间中安排页面和内容元素并投影部分3D空间到3D空间中定位的2D面(此处称之为“视图面”)的方法。在3D空间中指定的一个平面此处称之为“基平面”。在3D空间中定位由一个页面和至少一个其他页面或内容元素构成的可视内容，其中至少一个页面定位在基平面上。选取虚拟视点和以该视点为顶点的视线，由此可以观看包含部分基平面的部分3D空间。按照本发明的这一方面，视线既不平行也不垂直于基平面。一旦选取了视线，视图面就定位在3D空间，因此，视图面相交于从视点到预定距离的视线。视图面最好是平面，且最好定位成垂直于视线。在这种情况下，由于视线既不平行也不垂直于基平面，视图面也是既不平行也不垂直于基平面。然而，视图面可以有任何的形状，例如，部分的球面或部分的柱面。视点和视图面确定由一组射线构成的棱锥，该棱锥包含以视点为顶点并穿过视图面边缘上点的一组射线。位于视图面所确定平截头棱锥体的部分3D空间(此处称之为“视图空间”)按照透视方式投影到视图面上。

在一个优选实施例中，3D空间到视图面上的投影显示在显示装置，例如，计算机屏幕，电视机，或立体取景的头戴式显示装置。或者，视图面的投影可以投影到第二个2D面，且这个投影显示在显示装置上。利用计算机输入装置，例如，计算机鼠标，键盘，操纵杆，或遥控装置，用户可以选取视点和视线。

最好是，基平面上定位的各个页面之间互相隔开，因此，可以看见相邻页面之间的部分基平面。两个相邻页面之间的部分基平面称之为“白空间”。页面之间存在白空间可以使页面的内容元素被重新定位，至少部分地在没有遮蔽其他页面的白空间中重新定位。在一个优选实施例中，在保存页面版面的同时，页面的内容元素被重新定位。保存页面版面的页面内容元素重新定位是满足以下条件的重新定位：

(a)重新定位没有造成非重叠内容元素在基平面上重叠。

(b)重新定位没有交换横向或纵向的顺序。

(c)在给连接每个元素中心到相邻元素中心的曲线作标记时，重新定位不改变曲线中各个夹角的关系。

例如，若版面规定特定内容元素定位在页面的顶部，则该内容元素可以在基平面内沿z方向移动到该页面顶部的白空间，因此，它仍然保持在该页面的其他内容元素之上，但与它们之间的距离超过以前的距离。另一个例子是，若版面规定第一内容元素定位在第二内容元素的左侧，则第一内容元素可以在基平面内移动到该页面左侧以左的白空间，因此，它仍然保持在第二内容元素的左侧，但与第二内容元素的距离超过以前的距离。另一个重新定位页面内容元素的例子是，在保存页面版面的同时，一个或多个内容元素可以提升到3D空间中的基平面之上。另一个例子是，若版面规定特定内容元素位于右下角，则该内容元素可以重新定位在该页面右下方的白空间。在页面内转动(没有平移)内容元素仍保存转动内容元素到基平面之外时的版面，因此，它以与基平面的夹角投影到3D空间。

附加的内容元素也可以定位在各个页面之间的白空间。例如，该白空间可用作广告。按照这种方法，广告不与页面内容元素争夺空间。新建立或熟悉的字符图形也可以定位在白空间，并用作指导，广告发言人的附件，或作为教学工具。当用户接近时，字符行为的复杂性可能增大。白空间还可用于接收信息并在文档附近与该文档非同步显示信息，而不会干扰文档的内容或它的版面。

把多个页面放置在基平面内以建立宽浏览模式，其中各个页面最好定位成相同的取向，且在各个文档之间有预定间隔。例如，页面排列中相邻页面可以是文档中的连续页面。这在可以利用的页面之间建立空白空间，例如，提供辅助的附加内容资源，例如，广告，这些资源可以定位在3D空间中的页面周围或之上，它们不会与页面本身的内容争夺空间。辅助资源可以隐藏在页面内，或从独立源非同步地流入到3D空间中的指定位置。

除了基平面以外，可以在3D空间中指定一个或多个平行于基平面的附加平面，因此，视线相交于所有的平面。内容元素或页面可以定位在这些平面内，而用户可以根据需要交替地浏览这些平面。

在第二平面内定位一个或多个页面或内容元素。

在第二方面，本发明提供一种用于导航显示可视内容的方法。利用计算机输入装置，用户可以改变视点和视线。可以连续地(约每秒20次至30次)改变透视。连续地改变透视在基平面上产生平滑滑行通过整个3D空间的效应。通过从一个页面滑行到下一个页面，并排放置相关的页面可以使用户在一个窗口内观看完整的文档。用户可以通过镜头拉近页面进行仔细观察，或镜头拉远页面。3D空间中定位的内容元素或页面可以与它们在3D空间中的位置一起存储在存储器中，并发射到遥远的位置。

当观看者观看3D空间中的不同部分时，通过在基平面上实时连续地产生新的坐标，并在观看新的区域时，在基平面上定位附加的内容元素，可以使基平面变得无限大。

在视点或视线满足预定的条件时，给予响应的内容元素可以增强交互性。经过特定内容元素旁边，接近内容元素，从内容元素中撤出，或在内容元素附近徘徊的时间超过预定时间量，都可以启动这种响应。

在第三方面，本发明提供一种执行本发明方法的系统。该系统是由计算机处理单元(CPU)构成。按照本发明，CPU配置成运行一个软件，该软件执行在虚拟3D空间中定位可视内容并投影3D空间到3D空间中定位的2D视图面的步骤。该软件包括：包含基平面的虚拟3D空间的视窗。最初，3D空间仅仅包含一个均匀地涂了中性色的空白基平面，例如，白色。最好是，该软件有透视校正能力和照明模拟能力(例如，标准图书馆所提供的如DirectX，OpenGL等能力)，任选地，该该软件还有抖动和双线性或三线性滤波能力。CPU还可以配置成运行这样的软件，该软件包含本机剖析和再现被观看文档的机器(例如，剖析和再现HTML文档的网浏览程序)。

该系统最好包括：用于选取视线的计算机输入装置，例如，计算机鼠标，键盘，操纵杆，或遥控装置。任选地，该系统可以包括：用于显示视图面的显示装置，例如，计算机监视器，电视机，或机顶盒。任选地，CPU可以配置成在显示装置上显示视图面。

该系统可以响应于用户的位置和运动方向，他在元素邻近，在它附近花费的实际时间，或接近元素的次数。例如，当用户接近时，在从一段距离观看是稳定的显示内容元素可以成为动画。在字符本身最好是固有的情况下，不必从服务器下载程序设计。作为另一个例子，若用户在从内容元素的预定距离内移动视点，或透视指向一个元素，则可以确定用户仔细观察物体所花费的时间并把它存储在存储器中。在不需要用户完成任何动作的情况下，例如，单击该元素，可以启动这些动作。

在本发明的另一方面，本发明提供一种在虚拟3D空间中重新定位页面内容元素的方法，按照本发明的这个方面，在保存页面版面的同时，重新定位页面的内容元素。例如，若版面规定，特定的内容元素定位在页面的顶部，则该内容元素可以移动到该页面顶部以上的平面区域内，因此，它保留在该页面的其他内容元素之上，但与它们之间的距离超过以前的距离。作为另一个例子，若版面规定，第一内容元素定位在第二内容元素的左侧，则第一内容元素可以移动到该页面左侧以左的平面区域。因此，它保留在第二内容元素的左侧，但与第二内容元素的距离超过以前的距离。作为在保存页面版面的同时重新定位页面内容元素的另一个例子，一个或多个页面内容元素可以提升到3D空间中的平面之上。一些页面内容元素可以从它们所在平面上的原始方向开始旋转，因此，它们以与平面成角度的方向从该平面投影到3D空间。

在本发明的一个实施例中，基平面被内部分割成几个区域，每个区域包含一个文档页面。软件执行以下的步骤：

1.待观看的文档以及该文档的嵌入式和URL连接资源流入到本机分析程序。通过资源定位器，例如，URL，读出文档原本，例如，HTML，以及所有它的内容资源。

2.本机分析程序实时地把文档图像剖析成它的内容元素，例如，这些内容元素可以是内部RAM中的平坦矩形分量或再现子客户(例如，HLML中的帧，正文块中的图画，或在win32-设备场境中的视频矩形，快速动画矩形，等等)。代替再现文档的位映像图像直接到视口窗，位映像图像再现在内部存储器，导致内部位映像面(如同利用当前的文档浏览器)或文档被分割成内容元素，如文档的版面原本指令所确定的，每个内容元素在内部存储器中再现成单独的位映像面。在任何一种情况下，这个步骤的结果是位映像面的存储器存储组。该系统还存储这些面的相对位置。

3.确定每个文档页面在基平面内的位置。

4.在这些面的相对位置被透视校正之后，该系统再现一次位映像面到存储器，但对于每个视线选择，再现3D空间一次。对于每条视线：

a.该系统计算由视线确定的3D空间透视，并计算每个透视校正(相对于视线透视)的位映像面更新版本。

b.当它们是在原始文档的版面时，该系统在3D空间的基平面内按照相同的顺序和相对位置再现每个内容元素的位映像，它似乎是在本机浏览器上再现的(例如，HTML文档的网浏览器)。然后，把这些面定位在基平面之上或与基平面平行或与基平面成夹角。

c.按照以下的方式，所有以上的内容再现(如果需要，任选地利用位映像和z排序)到公用二次存储器：位映像可以再现成平行于基平面。或者，不同的面可以有基平面以上的不同高度。定向照明引入到3D空间，而阴影从这些面投射到每个面高度和照明方向确定的基平面上。根据阴影有不同长度，不同的高度是显而易见的。内容元素可以旋转到基平面之外，使它好像从页面的其余部分投影。在基平面或基平面之上可以再现其他的3D物体(3d网格，其中在网格上有或没有变换纹理)。3D物体可以再现成从内容元素之上的基平面或在各个元素之间的空间投影。这给出真实纸片页面的外观，该页面是与文档上或文档周围的3D地形或3D物体相结合。

客户查看程序机构也可以有多边形网格3D模型模拟能力，在此情况下，基平面和该基平面之上的任何面实际上是3D空间中的平坦网格。

附图说明

为了理解本发明并知道它是如何在实践中实施的，仅借助于非限制性例子并参照附图描述一个优选实施例，其中：

必须改变这个附图目录

图1表示可视内容在虚拟3D空间中的安排；

图2表示在屏幕上观看3D空间的流程图；

图3是按照本发明页面20显示在屏幕21上的屏幕拍摄；

图4是已提升到基平面之上的页面中页面内容元素的屏幕拍摄；

图5是内容元素旋转之后的屏幕拍摄；

图6是在与页面相邻的3D空间中添加内容元素后的屏幕拍摄；

图7是基平面中放置附加页面的屏幕拍摄；

图8表示几个不同透视的3D空间；

图9是完整文档视图的屏幕拍摄；

图10表示镜头拉近页面过程中显示的屏幕拍摄序列；

图11表示镜头拉远页面过程中显示的屏幕拍摄序列；

图12表示扫视内容元素的屏幕拍摄；

图13表示正向运动的屏幕拍摄；

图14表示从固定视点改变观看方向造成3D空间不同透视的屏幕拍摄；

图15表示引导用户通过预记录旅程的屏幕拍摄；

图16表示附件内容项的使用；

图17表示显示现场宽信息的屏幕拍摄；

图18表示运动与内容类型适合的屏幕拍摄；

图19表示运动与内容类型适合的屏幕拍摄；和

图20表示运动与内容类型适合的屏幕拍摄。

具体实施方式

图1表示按照本发明一个实施例在虚拟3D空间中安排页面和内容元素并把部分3D空间投影到视图面上的方法。在有x轴，y轴和z轴的3D空间建立3D坐标系统。最好是，这三个轴是互相垂直。在3D空间中指定一个平行于x轴和z轴的基平面60。最好是，基平面60有中性颜色，例如，白色，并可以包含网格图形。

如图1a所示，两个页面75a和75b定位在基平面60内。最好是，页面75a和75b在基平面内是这样定位的，它们的侧边80平行于x轴，而它们的顶边取向是在相同方向。内容元素76不是页面75a或75b的部分版面，它已设置在基平面，为的是与附近的页面75b相关。页面75a包含3D体积内容元素的内容元素77。最好是，这些页面在基平面上定位成互相分开。因此，在该空间的两个相邻页面之间，基平面60的部分74(称之为“白空间”)是可见的。

一旦页面和内容元素定位在3D空间，就在这3D空间中选取虚拟视点15和从虚拟视点15延伸的视线85。视线85确定观看视图3D空间的透视。视线85平行于3D空间的z-y平面，它最好是这样选取的，页面75的顶边比底边更远离视点15。按照这种方法在基平面内取向的页面称它为“与z对齐”。

然后，视图面10在3D空间中定位成垂直于视线85，并与视点15面相隔预定的距离。如图1b所示，视点15和视图面10确定虚线所指出的无限棱锥。视图空间35是视图面10确定的平截头棱锥体中包含的3D空间区，并代表投影到视图面10的部分3D空间。任选地，视图空间35可以被平行于视图面10的截取平面65截取。在这种情况下，截取平面65与基平面60之间的相交线70称之为“水平线”。

按照本发明的这个方面，视线85与基平面60既不互相平行也不互相垂直。因此，视线85与基平面60相交的角度为0°＜α＜90°。

视线85和视图面10确定视图空间对视图面的投影，它称之为“视线和视图面确定的透视投影”。在这个透视投影下，视图空间中的点P投影到视图面10上的点P′，因此，点P，P′和视点15是共线的。由于视角0°＜α＜90°，与z对齐的矩形页面在视图面10上的投影为梯形，其中顶边和底边平行于2D面的x轴。视图空间35在视图面15上的投影可以显示在显示装置上，例如，计算机监视器，电视机，或机顶盒。改变视线85就改变视图空间35。可以连续地改变视线，以便给用户一个在3D空间中滑行的感觉。

图2表示按照本发明一个实施例在虚拟3D空间，例如，图1所示的3D空间，安排一个或多个文档页面和可能内容元素，该内容元素不是部分的页面版面，投影3D空间到视图面，并显示视图面的过程流程图。在步骤100，选取一个基平面。在步骤102，装入或下载文档文件以及与它连接或嵌入的一些或所有可用资源。在步骤105，利用本机分析程序分析该文档，并计算每个页面和内容元素的版面度量。在步骤107，选取待定位的页面。在步骤120，选取页面中的内容元素，以及与该页面相关但不是部分页面版面的内容元素，把它们投影到基平面之外，利用称之为“A”的第一标志给这些内容元素作标志。在步骤125，利用第二标志“X”给体积的页面内容元素作标志。在步骤130，页面的内容元素以及与该页面相关但不是部分页面版面的内容元素，这些内容元素要在基平面内平移或移出基平面之外，利用第三标志“B”给这些内容元素作标志。在步骤132，页面的内容元素以及与该页面相关但不是部分页面版面的内容元素，这些内容元素以前没有作过标志，现在利用第四标志“D”给这些内容元素标志为单个集合。在标志步骤120，125，130和132中，可以给内容元素分配多个标志。在步骤135，光栅化所有页面的2D内容元素(即，除了标志为X的所有页面的内容元素)，每个内容元素到它分配的光栅面。3D空间中的这些内容元素定位成2D内容元素。在步骤140，把页面定位在基平面的合适部分。“合适部分”的意思是，基平面上某个部分的大小可以容纳在其周围可能有的一些白空间的页面。在步骤142，如果需要，平移标志为B的内容元素，或平行于基平面平移或移出基平面之外。在步骤145，旋转标志为A的内容元素。在步骤150，确定是否需要在基平面上定位另一页面。如果是，则过程回到步骤107。如果否，则在步骤155，选取视点和视线，并在3D空间定位一个视图面，使它与视线相交。然后，在步骤160，计算包括2D和体积3D元素的所选视点，视线和视图面确定的透视投影，如以上参照图1所描述的。在步骤161，视图面上的投影显示在显示装置，过程到此终止。

图3表示从图2所示过程开始的延伸过程流程图。这个过程包含集成到定位透视投影再现系统的逐帧更新和响应机构。在步骤161之前，延伸过程与图2所示的过程完全相同。延伸过程是从步骤161开始，且利用步骤180取代步骤170。在步骤180，查询一个或多个输入装置，例如，计算机鼠标或计算机键盘。在步骤190，确定外部通道是否已宣告要显示的资源。如果是，则在步骤192，从外部通道接收并分析新的原本和资源。然后，过程进行到步骤194，给资源指定以前分配或当前免费分配的白空间区。然后，在步骤196，完成可能需要的任何初步操作，例如，表面光栅化，和外部资源定位在指定的白空间区。若在步骤190确定外部通道没有宣告要显示的资源，则在步骤200，确定用户是否请求显式资源，例如，新的页面。如果是，则在步骤205，启动包括图2中步骤102至150的过程。在步骤210，基于步骤180中查询的输入事件，同时或按顺序，计算新的视点和新的视线。然后，在步骤215，计算视点或视线的历史参数，例如，视点的最近速度或加速度。在步骤220，对于视图空间中或待响应的已知预定可视范围内每个内容元素，确定步骤215中计算的信息是否意味着在视点与内容元素之间发生事件。如果是，则在步骤235，该内容元素启动响应行为。然后，该过程从图2中步骤160继续。在特殊命令的中断之前，重复图3所示的延伸过程。图4a至4d表示部分3D空间的不同透视图，其中页面40和页面41已定位在基平面60内。两个页面40和41互相隔开，使这两个页面之间和周围的白空间65是可见的。页面40和41包含相同的内容元素数据，其中包括指出3D山脉的数据。然而，在页面40，指出山脉的数据在以上参照图2a中步骤132所描述的算法中已标志为“D”，而在页面41，相同的数据已标志为“X”。因此，在页面40，山脉再现成2D物体(图画)42，而在页面41，山脉再现成体积3D物体43。图4a至4d表示不同透视的视图空间。只有当根据制作图画42的相同透视观看山脉43时，两个页面40和41才是相同的。图4d强调，在页面40的所有透视中，虽然只有山脉的“东南”和“西南”角是可见的，但在面41的不同透视中，东北，西北，东南和西南的不同组合都是可见的。由于观看基平面60的倾斜角，页面40和41的形状是梯形，其中宽边23接近用户，而窄边24接近虚拟水平线70。因此，可以在3D透视中看到页面40和41。这产生一个真实的感觉，它表示用户看到的页面40和41好像是这两个页面是握在他们的手中时观看的。

图5表示在基平面60内已定位页面20的部分3D空间。页面20包括：标题块52，菜单块54，和含两则广告57的广告块58作为内容元素。正文块56是由几个内容元素构成，例如，帆船元素72。页面20的内容元素已被光栅化并剖析成单独的物体，可以分开它们和投影到3D空间。图6表示在与页面20相邻的白空间中重新定位标题块52和菜单块54的页面20。根据它的主要内容区，这产生文档功能部分的清晰分界。根据阴影57和58可以看出，标题块52，菜单块54，和广告块58已提升到基平面之上。正文块56没有重新定位。图6所示标题块52和菜单块54的重新定位保留了页面20的版面。

文档版面指令和格式化标志与文档和内容被光栅化。为了重新解释，不需要返回到文档的原本形式。根据文档的单次解释，该系统以每秒几十次自动地重新光栅化。例如，在连续地放大和倾斜之后，不需要返回到该文档。

在脚本编写语言中，标志可以对应于零变换，例如，不影响文档信息外观或排列且对最后结果没有效应的述评，编译程序不对它们进行操作。标志通常是由文档的本机软件解释的图元信息。原本编写语言可以包含零变换的事实能够由本发明的二次语言作解释。这个特征对于涉及现有技术的完整页面是不需要的，而按照本发明，一旦页面崩溃，利用原始文档中的版面指令剖析，标志可用于版面元素的重新定位。例如，标志可用于规定，应当旋转特定的版面元素，从而把它们投影到页面的平面之外。因此，标志可以是本机再现程序的零变换，但对于二次再现程序可以是实际变换。软件标志本身与2D文档结合的使用对于本领域专业人员是熟知的。然而，标志还没有用于与3D空间中本发明版面元素群集有关的信息，例如，本发明的维度分解，和行为原本。标志可用于合并2D页面上看不见的附加资源。

图7表示标题块52旋转之后的页面20，因此，它投影到基平面60之外，而菜单块54，广告块58和正文块56仍保持平行于基平面60。这种在3D空间中标题块52的重新定位还保留页面20的版面。另一个页面61定位成与页面20相邻但与页面20分开，为的是在两个页面20与61之间建立白空间70。页面61的内容元素也已被重新定位，而仍然保持页面60的版面。在图8中，正文块56中帆船元素72已旋转到正文块56之外，因此，它投影到基平面60之外。这还保留页面20的版面。已旋转的内容元素与基平面成一夹角，从远距离可以看见这些内容元素，特别是以小的角度α观看3D空间时。

图9表示在与页面20邻近的3D空间中添加可视内容元素。例如，可能是广告的正文元素55已放入在白空间。以前位于广告块58中的广告57已经移动到白空间并旋转成从基平面60投影。体积模型82已放入到从基平面60投影的3D空间。帆船模型82也已添加成2D“子画面”，它没有深度，且在从上方观看时消失。从原始的页面20中看不见正文元素55和模型72和78，但它们可以埋入到文档原本，它提供没有显示的附加信息。

图10表示在基平面60内放置的几个页面92。页面92可以是来自单个文档的页面，例如，网站或正文文档。在这种情况下，页面安排成反映它们在文档中的顺序，或它们下载时的顺序。

图11a表示定位在基平面60内的网站页面93。在用户观看页面93时，可以向网站调用通用资源定位程序(URL)。例如，网站可以累积在超高速缓冲存储器，并下载和安排在页面93周围。计算每个页面要定位的位置，并计算3D空间中网站的外观。图11a至11c表示按照顺序下载附加的页面93至97时3D空间中网站的扩增。

图12a至12f表示3D空间中安排的页面并显示在显示装置100上。图12a至12d表示正向运动。在图12a中，可以看到页面101和页面102的底部。随着正向运动的进行，页面101和页面102渐渐出现在显示装置100的下方。在图12d和12e中，显示装置100上看不见页面101。在这种正向运动过程中，视点沿平行于基平面的直线方向运动，而视线保持平行于它的初始位置。因此，运动的方向不同于视线的方向。

图13a至13e表示当视点保持固定而视角在垂直于基平面的平面内旋转时的3D空间视图变化。在图13a中，视线几乎垂直于基平面。在图13b和13c中，视线以减小的角度α(见图1)与基平面相交。图14表示镜头拉近页面时的视图序列。

在满足预定条件时引入能够完成响应的附件可以增强交互性。例如，如图15所示，当接近帆船模型72时出现附件172，在这个例子中，附件172是提供与帆船模型72有关附加信息的内容元素。在满足条件时，附件172可以自发地出现。该条件可以是，例如，当用户在帆船模型72邻近停留的时间超过预定的时间量时，或当帆船模型72与圆锥相交时，该圆锥是特定顶角为中心的视线，视点与帆船模型72之间的距离小于预定的距离(指出用户的兴趣是帆船模型72)。在图16中，由于添加了帆船模型72的价格而使附件172发生变化。在满足第二条件时，这种变化可以交互地出现。在用户利用计算机输入装置明确地请求这种响应时，例如，利用计算机鼠标单击内容元素，该内容元素也可以完成响应。

图17a至17c表示另一种形式的交互性，其中当用户经过页面80时，帆船模型72发生旋转，因此，当用户经过页面80时，可以连续地正面观看帆船模型72。

图18a和18b表示在添加现场宽信息之后3D空间中两个相同景物的视图。现场宽信息包括可以识别现场主题和物主的标志222。已添加了几个帆船模型82可以是与现场有关的元素。

图19表示满足特定条件时3D空间中的附件200变成动画。图19表示根据它的动画程序在3D空间中的附件形状和位置的离散序列。附件可以仅在满足条件时出现在3D空间，或者，它可以在最初时出现和在满足条件之前是非活动的。动画可以伴随从附件200发射出的用户可感觉声响。

图20表示定位在3D空间中的另一个附件202，它的作用是现场指导。附件202可以在3D空间中运动，以便跟随3D空间中用户的运动。或者，附件202的几个稳定复制品可以定位在3D空间，用户在高频率下看见这些附件。

还应当明白，按照本发明的系统可以是适当编程的计算机。同样地，本发明设想出由计算机可读的计算机程序，用于执行本发明的方法。本发明还设想处机器可读存储器，它明确地包含机器可执行的指令程序，用于执行本发明的方法。

Claims

1.一种用于定位第一页面和至少第二页面或内容元素并投影第一页面和第二页面或第一页面和内容元素到2D面的方法，页面是2D和/或体积3D内容元素的2D排列，每个页面有版面，包括：

(a)在虚拟三维(3D)空间的3D空间中指定一个2D基平面；

(b)在3D空间中定位该至少第一页面和第二页面或内容元素，其中该至少第一页面平行于基平面；

(c)选取视点和视线；

(d)在3D空间中定位一个2D面，使该2D面相交于视点与基平面之间的视线；和

(e)利用视线确定的透视投影，至少投影部分3D空间到2D面上；

(f)如果需要，重复(c)，(d)，和(e)，每次任选地选取新的视点和/或选取新的视线和/或改变3D空间中一个或多个内容元素或一个或多个页面的性质；

其特征是，该视线既不平行也不垂直于基平面。

2.按照权利要求1的方法，其中2D面是平面，球面，柱面，或不规则面。

3.按照权利要求1或2的方法，其中两个相邻页面在基平面上是互相分开的。

4.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中至少一个页面至少包含一个3D体积内容元素。

5.按照以上权利要求中任何一个的方法，还包括步骤：剖析一个页面成多个内容元素，并在3D空间中重新定位一个或多个内容元素。

6.按照权利要求5的方法，其中页面的内容元素重新定位在3D空间中以保存版面。

7.按照权利要求5或6的方法，其中内容元素重新定位在与该页面相邻的基平面内。

8.按照权利要求5或6的方法，其中内容元素重新定位在基平面之外。

9.按照权利要求8的方法，其中2D内容元素定位成平行于基平面。

10.按照权利要求8的方法，其中2D内容元素重新定位成使它从基平面上投影。

11.按照以上权利要求中任何一个的方法，还包括步骤：在3D空间中定位一个或多个附加内容元素。

12.按照权利要求11的方法，其中一个或多个附加内容元素是广告。

13.按照权利要求12的方法，其中内容元素定位成与两个页面有相等的距离。

14.按照权利要求12的方法，其中内容元素定位成与两个相邻页面有不相等的距离。

15.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中当视线或视点满足预定条件时，内容元素执行响应。

16.按照权利要求15的方法，其中预定的条件选自下列的一组，包括：

(a)从视点到内容元素的距离小于预定的距离；

(b)内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(c)当视点朝向内容元素运动时，内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(d)当视点离开内容元素运动时，内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(e)当视点加速或减速时，内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(f)视点从内容元素旁边经过；和

(g)利用计算机输入装置，用户请求来自内容元素的响应。

17.按照权利要求15或16的方法，其中响应选自下列的一组，包括：

(a)内容元素变成动画时；

(b)内容元素被重新定位时；

(c)内容元素发出声响时。

18.按照以上权利要求中任何一个的方法，还包括步骤：在一个或多个视图面上显示2D面。

19.按照权利要求1的方法，还包括步骤：投影2D面到3D空间中定位的第二个2D面，并在一个或多个视图面上显示第二个2D面。

20.按照权利要求18或19的方法，其中视图面是计算机监视器，电视机或机顶盒。

21.按照权利要求18至20中任何一个的方法，其中一个或多个显示装置位于远处。

22.按照以上权利要求中任何一个的方法，还包括：

(a)除了基平面之外，在3D空间中还指定一个或多个平面，附加平面平行于基平面；

(b)在附加平面上定位一个或多个页面或内容元素；

23.按照权利要求22的方法，还包括：

(a)从基平面和附加平面中选取一个平面，并从3D空间中去除其他的平面；和

(b)利用视线确定的透视投影，至少投影部分3D空间到2D面上。

24.按照权利要求1的方法，其中至少一个页面是应用窗口。

25.按照权利要求24的方法，其中该窗口包含至少是部分文档页面的内容元素。

26.按照权利要求1的方法，还包括步骤：在基平面上指定一个或多个用于定位页面和/或内容元素的区域。

27.按照以上权利要求中任何一个的方法，还包括步骤：当视点与页面或内容元素之间的距离大于预定距离时，替换基平面上的页面或内容元素。

28.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中基平面被网格分割成内容区域。

29.按照权利要求28的方法，其中网格在基平面上指定一个或多个页面的区域，页面周围的区域，或指定页面周围区域之间的区域。

30.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中一个或多个页面是搜索询问的结果。

31.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中第一内容元素定位在不同页面上第二内容元素与第三内容元素之间。

32.按照以上权利要求中任何一个的方法，还包括：在3D中发射内容元素或页面以及它们在3D空间中的位置到本机盘或远程位置。

33.一种用于定位第一页面和至少第二页面或内容元素并投影第一页面和第二页面或第一页面和内容元素到2D面上的系统，页面是2D和/或体积3D内容元素的2D排列，每个页面有版面，包括：

(a)处理器配置成

(aa)在3D空间中指定一个2D基平面；

(ab)在3D空间中定位该至少第一页面和第二页面或内容元素，其中至少一个页面平行于基平面；

(ac)在3D空间中定位2D面，使它相交于从预定视点的预定距离上的预定视线；

(ad)利用视线确定的透视投影，至少投影部分3D空间到2D面上；和

(ae)如果需要，重复(ab)，(ac)，和(ad)，每次任选地选取新的视点和/或选取新的视线和/或改变3D空间中一个或多个内容元素或一个或多个页面的性质；

其特征是，视线既不平行也不垂直于基平面。

34.按照权利要求33的系统，其中2D面是平面，球面，柱面，或不规则面。

35.按照权利要求33或34的系统，其中两个相邻页面在基平面上是互相分开的。

36.按照权利要求33至35中任何一个的系统，其中至少一个页面至少包含一个3D体积内容元素。

37.按照权利要求33至36中任何一个的系统，其中处理器还配置成剖析一个页面成多个内容元素，并在3D空间中重新定位一个或多个内容元素。

38.按照权利要求37的系统，其中处理器还配置成重新定位页面的内容元素以保存页面的版面。

39.按照权利要求37或38的系统，其中处理器还配置成重新定位与页面相邻的基平面上内容元素。

40.按照权利要求37或38的系统，其中处理器还配置成重新定位基平面之外的内容元素。

41.按照权利要求40的系统，其中处理器还配置成定位平行于基平面的2D内容元素。

42.按照权利要求40的系统，其中处理器还配置成重新定位2D内容元素，使它从基平面上投影。

43.按照权利要求31至42中任何一个的系统，其中处理器还配置成在3D空间中定位一个或多个附加内容元素。

44.按照权利要求43的系统，其中一个或多个附加内容元素是广告。

45.按照权利要求44的系统，其中内容元素定位成与两个页面有相等的距离。

46.按照权利要求44的系统，其中内容元素定位成与两个相邻页面有不相等的距离。

47.按照权利要求31至46中任何一个的系统，其中当视线或视点满足预定条件时，内容元素执行响应。

48.按照权利要求47的系统，其中预定条件选自下列的一组，包括：

(h)从视点到内容元素的距离小于预定的距离；

(i)内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(j)当视点朝向内容元素运动时，内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(k)当视点离开内容元素运动时，内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(l)当视点加速或减速时，内容元素相交于环绕视线中心的圆锥，圆锥以视点为顶点并有预定的顶角；

(m)视点从内容元素旁边经过；和

(n)利用计算机输入装置，用户请求来自内容元素的响应。

49.按照权利要求47或48的系统，其中响应选自下列的一组，包括：

(d)内容元素变成动画时；

(e)内容元素被重新定位时；

(f)内容元素发出声响时。

50.按照权利要求31的系统，还包括：一个或多个显示装置。

51.按照权利要求50的系统，其中视图面是计算机监视器，电视机，或立体取景器。

52.按照权利要求50或51的系统，其中一个或多个显示装置位于远处。

53.一种计算机程序，包括：计算机程序代码装置，当所述程序在计算机上运行时，该装置完成权利要求1中的所有步骤。

54.按照权利要求53的计算机程序包含在计算机可读媒体中。