CN204517985U - 一种虚拟现实头盔的电路系统和虚拟现实头盔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟现实头盔的电路系统和虚拟现实头盔，包括：节目接收单元、图像处理单元、显示屏、音频处理单元、电声转换单元、以及主控单元；节目接收单元包括接收器、音频输出接口、以及视频输出接口；音频处理单元包括音频解码模块；节目接收单元接收来自终端的节目信号并且通过视频输出接口将其中的视频节目信号输出至图像处理单元进行处理，处理后的视频节目信号输出至显示屏；以及，节目接收单元通过音频输出接口将其中的音频节目信号输出至音频解码模块进行解码，解码后的音频节目信号输出至电声转换单元；主控单元连接图像处理单元以控制其工作。利用本实用新型设计出的虚拟现实头盔，具有性能丰富并且现实体验良好的技术效果。

Description

一种虚拟现实头盔的电路系统和虚拟现实头盔

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术，更具体地，涉及一种虚拟现实头盔的电路系统和虚拟现实头盔。

背景技术

虚拟现实头盔，是利用头盔显示器将人对外界的视觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，能够提供给用户立体真实的视觉效果，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。现有的虚拟现实头盔存在功能单一、现实体验不足的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种功能丰富并且现实体验良好的虚拟现实头盔的新的技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种虚拟现实头盔的电路系统，包括：节目接收单元、图像处理单元、显示屏、音频处理单元、电声转换单元、以及主控单元；所述节目接收单元包括接收器、音频输出接口、以及视频输出接口；所述音频处理单元包括音频解码模块；所述节目接收单元接收来自终端的节目信号并且通过所述视频输出接口将其中的视频节目信号输出至所述图像处理单元进行处理，处理后的视频节目信号输出至所述显示屏；以及，所述节目接收单元通过所述音频输出接口将其中的音频节目信号输出至所述音频解码模块进行解码，解码后的音频节目信号输出至所述电声转换单元；所述主控单元连接所述图像处理单元以控制其工作。

优选的，所述图像处理单元对所述视频节目信号的处理包括预畸变矫正和色差矫正。

优选的，所述节目信号接收单元为MHL/HDMI接收单元，所述MHL/HDMI接收单元通过MHL/HDMI数据线与终端连接。

优选的，还包括摄像头单元，所述摄像头单元输出拍摄信号至所述图像处理单元，所述主控单元控制所述图像处理单元在拍摄信号和视频节目信号之间进行切换或叠加。

优选的，还包括用于感测用户运动姿态的姿态传感器单元和通信单元，所述姿态传感器单元将感测到的姿态信号发送至所述主控单元，所述主控单元通过所述通信单元将所述姿态信号上传至终端。

优选的，所述节目接收单元接收终端根据所述姿态信号调整后的节目信号。

优选的，所述姿态传感器单元为九轴姿态传感器，和/或所述通信单元为蓝牙通信单元。

优选的，还包括麦克风单元和通信单元，所述音频处理单元还包括音频编码模块；所述通信单元与终端建立语音通话通道，所述主控单元与所述通信单元连接，所述主控单元控制所述音频处理单元在语音通话和音频节目信号播放之间进行切换；所述主控单元将通话对象语音信号接入所述音频解码模块进行解码，解码后的通话对象语音信号输出至所述电声转换单元；所述麦克风单元输出用户语音信号至所述音频编码模块进行编码，编码后的用户语音信号输出至所述主控单元。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种虚拟现实头盔，包括如权利要求前所述的电路系统，以及设置于所述显示屏前方的左眼镜片和右眼镜片；所述左眼镜片和右眼镜片的水平视场角为90度，出瞳距离为15mm。

优选的，还包括用于调节镜片和显示屏之间距离的镜片位置调节装置。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是虚拟现实头盔的电路系统的电路框图。

图2是虚拟现实头盔和终端连接的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

虚拟现实头盔通常包括光学系统以及电路系统，光学系统主要包括光学镜片，例如为凸状透镜等镜片，电路系统包括了虚拟现实头盔的处理器、显示屏、信号接收器、扬声器等电路单元，本实用新型主要是在虚拟现实头盔现有的电路系统的基础上进行改进。

参考图1和图2所示，虚拟现实头盔100包括主控单元1、MHL/HDMI接收单元2、摄像头单元3、图像处理单元4、显示屏5、蓝牙通信单元6、音频处理单元7、电声转换单元8、麦克风单元9、姿态传感器单元10、LED指示灯11、按钮12、MHL/HDMI数据线13、左眼镜片21、右眼镜片22、以及镜片位置调节装置(图中没有示出)。其中，左眼镜片21和右眼镜片22设置于显示屏5的前方，即位于用户的眼睛和显示屏5之间；左眼镜片21和右眼镜片22的水平视场角为90度，出瞳距离(distance of exit pupil)为15mm。左眼镜片21和右眼镜片22可以更换，镜片位置调节装置可以调整左眼镜片21和右眼镜片22的位置以调节镜片和显示屏5之间的距离，使虚拟现实头盔100适用于不同视力的用户。这种大视野(FOV，Field OfView)镜片，结合高分辨率的显示屏5，给用户带来沉浸感的同时还提供高品质的视频画面。

虚拟现实头盔100的电路系统包括主控单元1、MHL/HDMI接收单元2、摄像头单元3、图像处理单元4、显示屏5、蓝牙通信单元6、音频处理单元7、电声转换单元8、麦克风单元9、姿态传感器单元10、LED指示灯11、按钮12、MHL/HDMI数据线13。

MHL/HDMI接收单元2是集成了MHL接口和HDMI接口的接收单元，其中MHL(Mobile High-Definition Link)为移动终端200高清影音标准接口，HDMI(High Definition Multimedia Interface)为高清晰度多媒体接口。这种接收单元具有以下优点：能够将终端200的MHL/HDMI节目的视频信号与音频信号同时传输到外接播放设备上，不需要经过任何的设置，对于用户来说非常便利；同时可以仅使用一条信号电缆(MHL/HDMI数据线13)接入MHL/HDMI节目信号。MHL/HDMI接收单元2包括MHL/HDMI接收器、音频输出接口、以及视频输出接口。

主控单元1完成终端200对虚拟现实头盔100的管理，各个功能模块的配置以及传感器数据的采集工作，同时控制音视频信号在通话模式下的切换工作。

音频处理单元7包括音频解码模块和音频编码模块，两个模块可以是分开的两个芯片，也可以是集成的一个芯片。

电声转换单元8例如是扬声器或者受话器。

MHL/HDMI接收单元2通过MHL/HDMI数据线13与终端200连接，其音频输出接口与音频处理单元7连接，视频输出接口与图像处理单元4连接。MHL/HDMI接收单元2通过MHL/HDMI数据线13接收来自终端200的MHL/HDMI节目信号，通过视频输出接口将其中的视频节目信号输出至图像处理单元4进行处理，图像处理单元4输出处理后的视频节目信号至显示屏5进行显示；以及，MHL/HDMI接收单元2通过音频输出接口将其中的音频节目信号输出至音频解码模块进行解码，音频信号处理单元7输出解码后的音频节目信号至电声转换单元8进行播放。其中，MHL/HDMI接收单元2可以根据视频节目信号不同的帧率、分辨率以及数据格式，将MHL/HDMI串行的视频节目信号转换成并行的信号，使视频信号直接为图像处理单元4所用。

同时摄像头单元3可以拍摄用户周围的实时影像，输出拍摄信号至图像处理单元4，主控单元1控制图像处理单元4在拍摄信号和视频节目信号之间进行切换或叠加。这里所指的叠加例如是画中画功能：将视频节目信号满屏显示在显示屏5上，同时还在显示屏5上叠加小窗口显示拍摄信号。采用前置摄像头，可以让用户在观看视频节目的同时提供实时的环境影像，同时还可以针对增强现实(AR,Augmented Reality)功能应用，使虚拟现实(VR，Virtual Reality)和增强现实进行无缝结合。

图像处理单元4对视频节目信号和拍摄信号的处理包括预畸变矫正和色差矫正。图像处理单元4是整个方案的视频处理核心模块，接收来自终端200和摄像头单元的视频数据，根据特定的光学成像系统，以及不同视频播放模式，对视频流进行实时地预畸变处理和色差矫正处理，同时还能够将摄像头视频流和MHL/HDMI视频流进行无缝拼接，使虚拟现实应用和增强现实应用相结合，整个过程具有低延迟、低损耗、高吞吐量等特点。

姿态传感器单元10可以为九轴姿态传感器，包括三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、和三轴磁感应传感器，用于感测用户运动姿态。姿态传感器单元10将感测到的姿态信号发送至主控单元1，主控单元1通过蓝牙通信单元6将姿态信号上传至终端200，终端200根据姿态信号调整MHL/HDMI节目信号，MHL/HDMI接收单元2接收终端200根据姿态信号调整后的MHL/HDMI节目信号。通过内置的姿态传感器单元10，对用户的运动姿态进行实时追踪，将用户位置及姿态信息通过蓝牙通信单元6与终端200进行实时通讯，终端200根据位置和姿态信息对视频场景进行实时更新，使用户的运动姿态与视频场景变化完全同步，获得逼真的虚拟现实体验，达到增强现实的功能。例如，如果用户倒立，那么在现实环境中用户看到的影像应当是旋转180度的；如果没有本实用新型的这种设置，由于头盔和显示屏会跟随用户一起倒立，所以用户看到的影像会和倒立之前一样；利用本实用新型的这种设置，终端200发现用户头部朝向下方后，可以调节MHL/HDMI节目信号，使用户看到的影像也旋转180度，这就达到了增强现实的功能。

显示屏5采用超高分辨率、高刷新率、以及更高响应时间的LCD显示屏，配合光学成像系统带来高清的画质，以及更为流畅的显示效果。

如果用户需要进行语音通话，只需要终端200具有语音通话功能即可，可以利用麦克风单元9、电声转换单元8以及蓝牙通信单元6实现：主控单元1与通信单元连接，通信单元与终端200建立语音通话通道，主控单元1控制音频处理单元7在语音通话和音频节目信号播放之间进行切换；蓝牙通信单元6接入来自于终端200的通话对象语音信号，主控单元1将通话对象语音信号接入音频解码模块进行解码，解码后的通话对象语音信号输出至电声转换单元8；麦克风单元9输出用户语音信号至音频编码模块进行编码，编码后的用户语音信号输出至主控单元1，主控单元1通过蓝牙通信单元6将编码后的用户语音信号发送至终端200。

所以虚拟现实头盔100和终端200(例如手机、电脑、游戏机、高清播放器等音视频设备)可以通过有线和无线两种方式连接，具体来说，虚拟现实头盔100一方面通过MHL/HDMI数据线13与终端200有线连接，以接收来自于终端200的MHL/HDMI视频流；另一方面通过蓝牙通信单元6与终端200无线连接，主要应用于用户和外界进行语音通话以及将用户的姿态信号上传给终端200。

虚拟现实头盔100的电路系统还可以包括分别与主控单元1连接的LED指示灯11和按钮12，LED指示灯11用于指示虚拟现实头盔100当前的状态或者模式，按钮12用于响应用户的命令，例如按下按钮12就可以切换到语音通话模式。

本实用新型具有以下有益效果：

1)通过在接收端利用图像处理单元来实现视频图像的实时预畸变处理和色差矫正，具有实时性高、系统独立等特点。

2)支持标准HDMI、MHL等主流高清媒体接口，可以与市面上主流终端直接互连，兼容性好。

3)通过摄像头单元获取现实环境的场景图像，使虚拟现实同增强现实紧密结合，扩展更多应用。

4)运动姿态实时追踪，姿态与视频场景变化完全同步，使用户获得更为逼真的虚拟现实体验。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种虚拟现实头盔的电路系统，其特征在于，包括：

节目接收单元、图像处理单元、显示屏、音频处理单元、电声转换单元、以及主控单元；

所述节目接收单元包括接收器、音频输出接口、以及视频输出接口；所述音频处理单元包括音频解码模块；

所述节目接收单元接收来自终端的节目信号并且通过所述视频输出接口将其中的视频节目信号输出至所述图像处理单元进行处理，处理后的视频节目信号输出至所述显示屏；以及，所述节目接收单元通过所述音频输出接口将其中的音频节目信号输出至所述音频解码模块进行解码，解码后的音频节目信号输出至所述电声转换单元；

所述主控单元连接所述图像处理单元以控制其工作。

2.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述图像处理单元对所述视频节目信号的处理包括预畸变矫正和色差矫正。

3.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，所述节目信号接收单元为MHL/HDMI接收单元，所述MHL/HDMI接收单元通过MHL/HDMI数据线与终端连接。

4.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，还包括摄像头单元，所述摄像头单元输出拍摄信号至所述图像处理单元，所述主控单元控制所述图像处理单元在拍摄信号和视频节目信号之间进行切换或叠加。

5.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，还包括用于感测用户运动姿态的姿态传感器单元和通信单元，所述姿态传感器单元将感测到的姿态信号发送至所述主控单元，所述主控单元通过所述通信单元将所述姿态信号上传至终端。

6.根据权利要求5所述的电路系统，其特征在于，所述节目接收单元接收终端根据所述姿态信号调整后的节目信号。

7.根据权利要求5所述的电路系统，其特征在于，所述姿态传感器单元为九轴姿态传感器，和/或所述通信单元为蓝牙通信单元。

8.根据权利要求1所述的电路系统，其特征在于，还包括麦克风单元和通信单元，所述音频处理单元还包括音频编码模块；

所述通信单元与终端建立语音通话通道，所述主控单元与所述通信单元连接，所述主控单元控制所述音频处理单元在语音通话和音频节目信号播放之间进行切换；

所述主控单元将通话对象语音信号接入所述音频解码模块进行解码，解码后的通话对象语音信号输出至所述电声转换单元；所述麦克风单元输出用户语音信号至所述音频编码模块进行编码，编码后的用户语音信号输出至所述主控单元。

9.一种虚拟现实头盔，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电路系统，以及设置于所述显示屏前方的左眼镜片和右眼镜片；所述左眼镜片和右眼镜片的水平视场角为90度，出瞳距离为15mm。

10.根据权利要求9所述的虚拟现实头盔，其特征在于，还包括用于调节镜片和显示屏之间距离的镜片位置调节装置。