CN209640811U - 虚拟屏幕一体机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种不需启用GPU进行渲染适宜电影欣赏等观看视角变化有限的虚拟场景的虚拟屏幕一体机，其特征在于，包括的IMU功能模块用于感应用户的头部的三维运动姿态得到原始姿态数据并定时进行融合计算得到新姿态数据，而主电路板具有的主处理器根据新姿态数据计算接收的图像数据在显示屏显示的有效区域和图像数据偏移量，主处理器内置的显示引擎模块模块再根据图像数据偏移量将图像数据整体偏移后发送到有效区域显示得到图像，并把显示屏的有效区域外的数据区域用固定色块进行填充。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种虚拟屏幕一体机。
背景技术
目前的虚拟屏幕一体机，是将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。目前的虚拟屏幕一体机一般为VR眼镜，而由于一般在使用时，用户头部动作幅度较大，所以要使用户产生身临其境的沉浸感，要使用GPU进行场景的渲染，然而，GPU渲染对设备配置要求高，造成成本高，并且影响使用速度。
而有时，对于电影欣赏这样的场景，由于所有的图像数据都是来自固定片源，完全是已知的，而用户的观看视角变化也是有限的，并不需要VR眼镜这样的使用场景，所以都采用GPU渲染，是不必要的。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种不需启用GPU(Graphics Processing Unit)进行渲染适宜电影欣赏等观看视角变化有限的虚拟场景的虚拟屏幕一体机。
本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：
本实用新型提供了一种虚拟屏幕一体机，让用户戴于头部并通过透镜观看显示的图像以产生一种身在虚拟环境中的感觉，其特征在于，包括：壳体，用于提供支撑和保护；屏幕组件，设置在壳体中，具有两个对称设置的显示屏；两个透镜组，对称安装在壳体上，分别与两个显示屏相对应，用于让用户通过双眼分别从相应的显示屏上观看图像；接收模块，设置在壳体中，用于从外部接收图像数据；IMU功能模块，设置在壳体中，用于感应用户的头部的三维运动姿态得到原始姿态数据并定时进行融合计算得到新姿态数据；主电路板，设置在壳体中，用于根据新姿态数据计算处理接收的图像数据后发送给两个显示屏显示图像；电源管理模块，用于提供工作电源，其中，主电路板具有设置有显示引擎模块的主处理器，主处理器根据新姿态数据计算接收的图像数据在显示屏显示的有效区域和图像数据偏移量，显示引擎模块再根据图像数据偏移量将图像数据整体偏移后发送到有效区域显示得到图像，并把显示屏的有效区域外的数据区域用固定色块进行填充。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，IMU功能模块具有加速度传感器、陀螺仪以及相应的姿态计算单元，加速度传感器和陀螺仪用于感应三维运动姿态得到原始姿态数据，姿态计算单元用于定时获取原始姿态数据进行融合计算得到新姿态数据。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，IMU功能模块还包括用于判断原始姿态数据是否有效的原始姿态数据判断单元，姿态计算单元定时获取被判断有效的原始姿态数据进行融合计算。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征，还包括：程序数据存储模块，用于为主处理器的运行提供程序存储空间和运行空间。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，接收模块为网络接收模块，用于通过网络从外部接收图像数据。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，网络接收模块为无线连接或以有线连接中的一种或两种。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，两个透镜组所成视场角范围为55—75°。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，显示屏的大小尺寸为2.54英寸，显示屏的显示像素为1920×1080。
本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，还具有这样的特征：其中，透镜组由两片双非球面透镜组成。
实用新型作用与效果
根据本实用新型提供的虚拟屏幕一体机，由于通过IMU功能模块感应用户的头部的三维运动姿态得到原始姿态数据并定时进行融合计算得到新姿态数据，在通过主电路板的主处理器根据新姿态数据计算接收的图像数据在显示屏显示的有效区域和图像数据偏移量，再通过主处理器具有的显示引擎模块根据图像数据偏移量将图像数据整体偏移后发送到有效区域显示得到图像，并把显示屏的有效区域外的数据区域用固定色块进行填充，从而可以让用户在正常观看视频的时候，根据图像数据的新姿态数据变化，实时计算出该相应显示屏的位置变动量，并推算出最新的有效区域和图像数据偏移量，并将下一帧图像数据进行整体偏移后，送到新的有效显示区内，并将屏幕其它区域用固定色块填充，从而使用户在观看视频并移动头部时，只是将接收的图像根据用户头部运行轨迹进行整体搬送，就使得用户在观看视频并移动头部时，可以感觉到屏幕没有跟着头部移动，而内容变化了，从而使虚拟屏幕更真实，以实现更好的观看体验。而由于只是利用主处理器的内置显示引擎模块，不需启用GPU(Graphics Processing Unit)进行渲染，所以本实用新型对主处理器的要求不高，由于不需GPU渲染，功能也能降低，同时可以达到较好的观看体验。
附图说明
图1为实施例所涉及的虚拟屏幕一体机的结构示意图。
图2为实施例所涉及的IMU功能模块建立姿态数据循环队列的一种流程图；
图3为实施例实现虚拟屏幕效果的一种流程图；
图4为本实施例实现虚拟屏幕效果过程中的显示屏显示示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图进一步阐述本实用新型。
图1为实施例所涉及的虚拟屏幕一体机的结构示意图。
如图1所示，虚拟屏幕一体机100包括壳体、屏幕组件、两个透镜组、接收模块、IMU功能模块、主电路板以及电源管理模块。
如图1所示，壳体10为产品提供支撑和保护。
屏幕组件设置在壳体10中，具有两个对称设置的显示屏1和2，分别用于显示用户的左眼和右眼的图像。本实施例中，两个显示屏的大小尺寸均为2.54英寸，显示像素均为1920×1080。
两个透镜组，分别为左光学镜片组3和右光学镜片组4，对称安装在壳体10上，分别与两个显示屏1和2相对应装配，用于让用户通过双眼分别从相应的显示屏上观看图像。本实施例中，左光学镜片组3和右光学镜片组4均由两片双非球面透镜组成。
另外，本实施例中，两个透镜组所成视场角(FOV)范围为55—75°。这样就已经能满足观影对于巨幕的需要，同时可以有效降低影像的栅格感，提升用户的观看体验效果。
主电路板5设置在壳体10内部并与显示屏1和2电连接，主电路板5具有主处理器51，主处理器51内置显示引擎模块，是核心计算单元。
主处理器51与电源管理模块53、接收模块54、IMU功能模块55和显示屏1、2分别相连。
电源管理模块53为整个虚拟屏幕一体机100提供工作电源。
接收模块54，设置在壳体10中，用于从外部接收图像数据以获取视频图像资源，它可以网络接收模块，用于通过网络接收图像数据，也可以是通过USB接口接收，当是通过网络时，可以是WiFi也可以是4G、5G移动通信等无线连接，也可以是以太网口等有线连接。
IMU功能模块55设置在壳体10中，用于感应用户的头部的三维运动姿态得到原始姿态数据并定时进行融合计算得到新姿态数据.IMU功能模块55具有加速度传感器、陀螺仪以及相应的姿态计算单元，加速度传感器和陀螺仪用于感应三维运动姿态得到原始姿态数据，姿态计算单元用于定时获取原始姿态数据进行融合计算得到新姿态数据，也即得出欧拉角或者四元数数据，并将新姿态数据发送到姿态数据循环队列中。
另外，本实施例中，IMU功能模块还包括用于判断原始姿态数据是否有效的原始姿态数据判断单元，姿态计算单元定时获取被判断有效的原始姿态数据进行融合计算。
另外，本实施例中，虚拟屏幕一体机100还包括程序数据存储模块52。程序数据存储模块为主处理器51的运行提供程序存储空间和运行空间。
图2为实施例所涉及的IMU功能模块建立新姿态数据循环队列的一种流程图。
如图2所示，IMU功能模块建立新姿态数据具体步骤包括：
步骤S21，建立姿态数据循环队列；
步骤S22，计算单元获取传感器原始姿态数据(原始数据)；
步骤S23，检测原始姿态数据是否有效，如果有效，则进行步骤24，如果无效，则丢弃该原始姿态数据，并返回到步骤S22；
步骤S24，姿态计算单元对原始姿态数据进行融合计算，并生成新姿态数据；
步骤S25，检测姿态数据循环队列是否已满；如果未满，则进行步骤S26；如果已满，将待存储的新姿态数据存储在姿态数据循环队列的第一个位置，并继续返回到步骤S22；
步骤S26，将待存储的新姿态数据存储在姿态数据循环队列的下一个位置，并继续返回到步骤S22。
图3为实施例实现虚拟屏幕效果的一种流程图。
虚拟屏幕一体机100实现虚拟屏幕效果的具体步骤包括：
步骤S31，主处理器51的显示引擎模块以固定帧率向显示屏1和2分别传输图像数据；
步骤S32，检测是否启用IMU(也即用户是否打开IMU功能模块)；如果启用，则进行步骤S33，如果不启用，则将下一帧图像数据完整地送到屏幕显示区域后，进入到步骤S36；
步骤S33，主处理器51从姿态数据循环队列中获取最新的新姿态数据；
步骤S34，主处理器51根据获取的新姿态数据，计算出最新的图像数据偏移量(包括水平偏移量和垂直偏移量)，以及在显示屏显示的有效区域；
步骤S35，将下一帧图像数据中偏移后的有效图像数据，按照偏移后的位置送到显示屏有效显示区域，并把显示屏的其它数据区用固定色块进行填充；
步骤S36，检查显示是否结束，如果是则完成显示流程；如果否，则跳转到步骤S31。
图4为本实施例实现虚拟屏幕效果过程中的显示屏显示示意图。
如图4所示，图中的斜线阴影区域为步骤S35中对图像数据进行偏移后的显示屏有效显示区域；灰色部分为固定色块填充区域。
实施例作用与效果
根据本实施例提供的虚拟屏幕一体机，由于通过IMU功能模块感应用户的头部的三维运动姿态得到原始姿态数据并定时进行融合计算得到新姿态数据，在通过主电路板的主处理器根据新姿态数据计算接收的图像数据在显示屏显示的有效区域和图像数据偏移量，再通过主处理器具有的显示引擎模块根据图像数据偏移量将图像数据整体偏移后发送到有效区域显示得到图像，并把显示屏的有效区域外的数据区域用固定色块进行填充，从而可以让用户在正常观看视频的时候，根据图像数据的新姿态数据变化，实时计算出该相应显示屏的位置变动量，并推算出最新的有效区域和图像数据偏移量，并将下一帧图像数据进行整体偏移后，送到新的有效显示区内，并将屏幕其它区域用固定色块填充，从而使用户在观看视频并移动头部时，只是将接收的图像根据用户头部运行轨迹进行整体搬送，就使得用户在观看视频并移动头部时，可以感觉到屏幕没有跟着头部移动，而内容变化了，从而使虚拟屏幕更真实，以实现更好的观看体验。而由于只是利用主处理器的内置显示引擎模块，不需启用GPU(Graphics Processing Unit)进行渲染，所以本实用新型对主处理器的要求不高，由于不需GPU渲染，功能也能降低，同时可以达到较好的观看体验。
Claims (9)
1.一种虚拟屏幕一体机，让用户戴于头部并通过透镜观看显示的图像以产生一种身在虚拟环境中的感觉，其特征在于，包括：
壳体，用于提供支撑和保护；
屏幕组件，设置在所述壳体中，具有两个对称设置的显示屏；
两个透镜组，对称安装在所述壳体上，分别与两个所述显示屏相对应，用于让所述用户通过双眼分别从相应的所述显示屏上观看所述图像；
接收模块，设置在所述壳体中，用于从外部接收图像数据；
IMU功能模块，设置在所述壳体中，用于感应所述用户的头部的三维运动姿态得到原始姿态数据并定时进行融合计算得到新姿态数据；
主电路板，设置在所述壳体中，用于根据所述新姿态数据计算处理接收的所述图像数据后发送给两个所述显示屏显示所述图像；
电源管理模块，用于提供工作电源，
其中，所述主电路板具有内置有显示引擎模块的主处理器，所述主处理器根据所述新姿态数据计算接收的所述图像数据在所述显示屏显示的有效区域和图像数据偏移量，所述显示引擎模块再根据所述图像数据偏移量将所述图像数据整体偏移后发送到所述有效区域显示得到所述图像，并把显示屏的有效区域外的数据区域用固定色块进行填充。
2.根据权利要求1所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，所述IMU功能模块具有加速度传感器、陀螺仪以及相应的姿态计算单元，
所述加速度传感器和陀螺仪用于感应三维运动姿态得到原始姿态数据，
所述姿态计算单元用于定时获取所述原始姿态数据进行融合计算得到所述新姿态数据。
3.根据权利要求2所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，所述IMU功能模块还包括用于判断所述原始姿态数据是否有效的原始姿态数据判断单元，所述姿态计算单元定时获取被判断有效的所述原始姿态数据进行所述融合计算。
4.根据权利要求1所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于，还包括：
程序数据存储模块，用于为所述主处理器的运行提供程序存储空间和运行空间。
5.根据权利要求1所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，所述接收模块为网络接收模块，用于通过网络从外部接收图像数据。
6.根据权利要求5所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，所述网络接收模块为无线连接或以有线连接中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，两个所述透镜组所成视场角范围为55—75°。
8.根据权利要求1所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，所述显示屏的大小尺寸为2.54英寸，
所述显示屏的显示像素为1920×1080。
9.根据权利要求1所述的虚拟屏幕一体机，其特征在于：
其中，所述透镜组由两片双非球面透镜组成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111142827A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 镁佳(北京)科技有限公司 | 应用显示方法及装置，存储介质及电子设备 |
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2019
- 2019-04-26 CN CN201920589905.5U patent/CN209640811U/zh not_active Expired - Fee Related
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