TWI588787B - 基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明關於電子技術應用領域，尤其是一種基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法。
書法練習是寫好書法必不可少的途徑。傳統書法練習工具有筆、墨、紙、硯、字帖。隨著嵌入式技術的進步，書法練習工具也增加了新的成員，比如練字筆、多媒體練字板等。
練字筆，通常是在筆桿內安裝寫字糾正裝置，藉由位移感測器記錄書寫軌跡，與預先設置的標凖資訊對比，在書寫不正確時藉由振動或報警提示書寫者，從而引導書寫者正確書寫。
多媒體練字板，藉由觸控式螢幕感測使用者的觸摸產生位置訊號並轉換和顯示出書寫筆跡，通常還可以選擇字帖進行描紅，對比筆跡引導使用者進行書法練習。
但是，使用者無法藉由練字筆和多媒體練字板獲得真實書寫體驗。
本發明的目的在於提供一種基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法，以使使用者獲得真實的書寫體驗。
為了達到上述目的，本發明提供了一種基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法，其中，該基於虛擬實境技術的書法練習系統包括：一力回饋手套，用於將佩戴該力回饋手套的肢體的動作資訊轉換為電訊號；一中央控制模組，用於模擬一虛擬書寫工具以及將佩戴該力回饋手套的肢體模擬為一虛擬人手，根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體；一顯示螢幕，用於顯示該虛擬人手、虛擬書寫工具和書寫筆跡。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，該中央控制模組進一步用於模擬虛擬紙面，並根據該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積生成該書寫筆跡。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，該中央控制模組仿真出該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的握筆方式和壓力以及書寫運動軌跡；當該虛擬人手下按該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積增大，書寫筆跡變粗；當該虛擬人手上提該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積減小，書寫筆跡變細。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，回饋至佩戴該力回饋手套的肢體的虛擬人手的動作資訊包括：該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的壓力以及該虛擬書寫工具對虛擬人手的反壓力。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，該中央控制模組仿真出虛擬書寫工具與虛擬紙面之間的摩擦力以及虛擬書寫工具的書寫速度中的至少一種。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，回饋至佩戴該力回饋手套的肢體的虛擬人手的動作資訊包括虛擬書寫工具與虛擬紙面之間的摩擦力以及虛擬書寫工具的書寫速度中的至少一種。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，該中央控制模組存儲有複數個字帖，佩戴該力回饋手套的肢體臨摹該複數個字帖中的一個時，該中央控制模組輔助該虛擬人手臨摹字帖。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習系統中，該虛擬書寫工具包括虛擬軟筆書寫工具和虛擬硬筆書寫工具中的至少一種。
本發明再提供了一種基於虛擬實境技術的書法練習方法，包括：佩戴力回饋手套的肢體在空中進行書寫動作；該力回饋手套將該肢體的動作資訊轉換為電訊號；中央控制模組將佩戴力回饋手套的肢體模擬為虛擬人手，並模擬一虛擬書寫工具，根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體；顯示螢幕顯示該虛擬人手、虛擬書寫工具和書寫筆跡。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習方法中，該中央控制模組進一步用於模擬虛擬紙面，並根據該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積生成該書寫筆跡。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習方法中，該中央控制模組仿真出該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的握筆方式和壓力以及書寫運動軌跡；當該虛擬人手下按該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積增大，書寫筆跡變粗；當該虛擬人手上提該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積減小，書寫筆跡變細。
較佳者，在上述的基於虛擬實境技術的書法練習方法中，回饋至佩戴該力回饋手套的肢體的虛擬人手的動作資訊包括：該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的壓力以及該虛擬書寫工具對虛擬人手的反壓力。
在本發明提供的基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法中，當佩戴該力回饋手套的肢體在空中做書寫動作時，該中央控制模組模擬一虛擬書寫工具以及將佩戴該力回饋手套的肢體模擬為一虛擬人手，根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體，然後藉由該顯示螢幕將該書寫筆跡顯示出來，從而使得使用者獲得真實書寫體驗。
下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
實施例一
本發明實施例提供了一種基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法，其中，如圖1所示，該基於虛擬實境技術的書法練習系統包括：中央控制模組101、力回饋手套102以及顯示螢幕103。具體地，該中央控制模組101用於模擬一虛擬書寫工具以及將佩戴該力回饋手套的肢體模擬為一虛擬人手，根據該力回饋手套102的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套102回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體。該力回饋手套102用於將佩戴該力回饋手套的肢體的動作資訊轉換為電訊號。該顯示螢幕103用於顯示該虛擬人手、虛擬書寫工具和書寫筆跡。
具體地，當佩戴該力回饋手套的肢體在空中做書寫工作時，該中央控制模組101模擬出一虛擬書寫工具以及將佩戴該力回饋手套的肢體模擬為一虛擬人手，該虛擬人手和虛擬書寫工具就隨著該肢體一起運動，並藉由該顯示螢幕103顯示出來。例如當該肢體為人手時，該人手的手指關鍵的彎曲、伸展以及抓握，該人手的手腕旋轉、彎曲以及移動，該人手和桌面之間的角度、高低等運動的變化過程，都透過該虛擬人手和虛擬書寫工具藉由該顯示螢幕103在虛擬環境中顯示出來。
該中央控制模組101根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並保存該書寫筆跡。
具體地，該虛擬書寫工具包括虛擬軟筆書寫工具和虛擬硬筆書寫工具。該虛擬軟筆書寫工具包括毛筆，該毛筆根據其粗細和彈性設置有多種。例如，根據該毛筆的粗細大小設置有大楷、寸楷、中楷、小楷四種。
該中央控制模組101進一步用於模擬虛擬紙面，並根據該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積生成該書寫筆跡。該中央控制模組101仿真出該虛擬人手對虛擬書寫工具施加的握筆方式和壓力以及書寫運動軌跡，當該虛擬人手下按該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具的筆尖壓力增大，該筆尖產生相應的彈性彎曲，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積增大，書寫筆跡變粗；當該虛擬人手上提該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具的筆尖壓力減小，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積減小，書寫筆跡變細。進一步地，該力回饋手套將該虛擬人手對虛擬書寫工具施加的壓力以及虛擬書寫工具對虛擬人手的反壓力回饋到該人手上。
該中央控制模組101進一步仿真出該虛擬書寫工具與虛擬紙面之間存在的一摩擦係數，進而可以仿真出該虛擬書寫工具與虛擬紙面之間的摩擦力，以及該虛擬書寫工具的書寫速度。該中央控制模組101將該虛擬書寫工具和虛擬紙面之間的摩擦力藉由該力回饋手套102回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體，該肢體根據該摩擦力獲得真實書寫體驗。
使用該基於虛擬實境技術的書法練習系統的使用方法，如下：
步驟S11：佩戴力回饋手套的肢體在空中進行書寫動作。
具體地，選擇該虛擬書寫工具。該虛擬書寫工具包括虛擬軟筆書寫工具和虛擬硬筆書寫工具。該虛擬軟筆書寫工具包括毛筆。
步驟S12：該力回饋手套將該肢體的動作資訊轉換為電訊號。
該力回饋手套獲取該肢體的書寫動作訊號，並將此書寫動作訊號轉換為電訊號，然後將此電訊號發送至該中央控制模組。
步驟S13：中央控制模組將佩戴力回饋手套的肢體模擬為虛擬人手，並模擬一虛擬書寫工具，根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體。
該中央控制模組將佩戴力回饋手套的肢體模擬為虛擬人手，並模擬出一虛擬書寫工具，該虛擬書寫工具包括虛擬軟筆書寫工具和虛擬硬筆書寫工具。該虛擬軟筆書寫工具包括毛筆，該毛筆根據其粗細和彈性設置有多種。例如，根據該毛筆的粗細大小設置有大楷、寸楷、中楷、小楷四種。
該中央控制模組101根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並保存該書寫筆跡。
該中央控制模組101進一步用於模擬虛擬紙面，並根據該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積生成該書寫筆跡。該中央控制模組101仿真出該虛擬人手對虛擬書寫工具施加的握筆方式和壓力以及書寫運動軌跡，當該虛擬人手下按該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具的筆尖壓力增大，該筆尖產生相應的彈性彎曲，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積增大，書寫筆跡變粗；當該虛擬人手上提該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具的筆尖壓力減小，該虛擬書寫工具與虛擬紙面的接觸面積減小，書寫筆跡變細。進一步地，該力回饋手套將該虛擬人手對虛擬書寫工具施加的壓力、以及虛擬書寫工具對虛擬人手的反壓力回饋到該人手上。
步驟S14：顯示螢幕顯示該虛擬人手、虛擬書寫工具和書寫筆跡。
如果繼續練習，則返回步驟S11。如果不再繼續練習，則退出該書法練習方法。
實施例二
進一步可以利用本發明實施例一所提供的基於虛擬實境技術的書法練習系統進行字帖臨摹。具體地，如圖3所示：
步驟S21：在虛擬環境中選擇字帖。
在該中央控制模組上存儲有各種可供使用者選擇的字帖。例如，各種字體的字帖，包括：楷體、行書以及狂草等。進一步包括各有名大家的字帖，例如王羲之的字帖，田英章的字帖等。
步驟S22：佩戴力回饋手套的肢體參照步驟S21中選擇的字帖進行臨摹練習。
步驟S23：該中央控制模組根據該虛擬人手和虛擬書寫工具在虛擬紙面上生成書寫筆跡，並保存該書寫筆跡。
步驟S24：該顯示螢幕顯示出該虛擬人手、虛擬書寫工具和該虛擬人手利用虛擬書寫工具生成的書寫筆跡，並與該字帖進行比對。
如果與該字帖匹配，則書寫正確。如果與該字帖不匹配，則書寫不正確，對使用者進行語音提示。不但可以比對使用者的書寫筆跡與字帖的差異，還可以藉由使用者書寫過程中的書寫動作資訊，分析使用者握筆姿勢是否標準，書寫動作的快慢、力道大小是否合適等，並藉由語音等方式進行指導和糾正，輔助使用者進行臨摹練習。
如果繼續練習，則返回步驟S22。如果不再繼續練習，則退出字帖臨摹。
實施例三
進一步可以利用本發明實施例一所提供的基於虛擬實境技術的書法練習系統進行教學演示。具體地，如圖4所示。
步驟S31：選擇教學演示的方式。
該教學演示的方式包括：遠端互動教學演示和文件播放教學演示。
該遠端互動教學演示，是指異地的演示者和學習者雙方藉由本發明進行網路互聯，在顯示螢幕中可觀察雙方虛擬人手和虛擬書寫工具的書寫過程以及書寫內容，還可進行語音通話，達到互動教學演示的目的。
該文件播放教學演示，是指使用者可播放存儲在本機或網路伺服端的教學演示文件，藉由顯示螢幕觀察和學習演示內容。
步驟S32：肢體佩戴上力回饋手套後，進行教學互動。
根據遠端的教學演示或者存儲在本機或網路伺服端的教學演示文件，進行書寫練習。
綜上，在本發明實施例提供的基於虛擬實境技術的書法練習系統及方法中，當佩戴該力回饋手套的肢體在空中做書寫動作時，該中央控制模組模擬一虛擬書寫工具以及將佩戴該力回饋手套的肢體模擬為一虛擬人手，根據該力回饋手套的電訊號來控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至該佩戴該力回饋手套的肢體，然後藉由該顯示螢幕將該書寫筆跡顯示出來，從而使得使用者獲得真實書寫體驗。
上述僅為本發明的較佳實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的技術手段的範圍內，對本發明揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術手段的內容，仍屬本發明的保護範圍之內。
101‧‧‧中央控制模組
102‧‧‧力回饋手套
103‧‧‧顯示螢幕
S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24、S31、S32‧‧‧步驟
102‧‧‧力回饋手套
103‧‧‧顯示螢幕
S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24、S31、S32‧‧‧步驟
圖1為本發明實施例一中基於虛擬實境技術的書法練習系統的結構示意圖。 圖2為本發明實施例一中基於虛擬實境技術的書法練習方法的流程圖。 圖3為本發明實施例二中基於虛擬實境技術的書法臨摹練習的流程圖。 圖4為本發明實施例三中基於虛擬實境技術的書法教學演示的流程圖。
101‧‧‧中央控制模組
102‧‧‧力回饋手套
103‧‧‧顯示螢幕
Claims (12)
- 一種基於虛擬實境技術的書法練習系統，其包括： 一力回饋手套，係用於將佩戴該力回饋手套的一肢體的動作資訊轉換為電訊號； 一中央控制模組，係用於模擬一虛擬書寫工具以及將佩戴該力回饋手套的該肢體模擬為一虛擬人手，根據該力回饋手套的電訊號控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生一書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至佩戴該力回饋手套的該肢體； 一顯示螢幕，用於顯示該虛擬人手、該虛擬書寫工具和該書寫筆跡。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中該中央控制模組進一步用於模擬一虛擬紙面，並根據該虛擬書寫工具與該虛擬紙面的接觸面積生成該書寫筆跡。
- 如申請專利範圍第2項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中該中央控制模組仿真出該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的握筆方式和壓力以及書寫運動軌跡；當該虛擬人手下按該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與該虛擬紙面的接觸面積增大，該書寫筆跡變粗；當該虛擬人手上提該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與該虛擬紙面的接觸面積減小，該書寫筆跡變細。
- 如申請專利範圍第3項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中回饋至佩戴該力回饋手套的該肢體的該虛擬人手的動作資訊包括： 該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的壓力；以及 該虛擬書寫工具對該虛擬人手的反壓力。
- 如申請專利範圍第2項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中該中央控制模組仿真出該虛擬書寫工具與該虛擬紙面之間的摩擦力以及該虛擬書寫工具的書寫速度中的至少一種。
- 如申請專利範圍第5項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中回饋至佩戴該力回饋手套的該肢體的該虛擬人手的動作資訊包括該虛擬書寫工具與該虛擬紙面之間的摩擦力以及該虛擬書寫工具的書寫速度中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中該中央控制模組存儲有複數個字帖，佩戴該力回饋手套的該肢體臨摹該複數個字帖中的一個時，該中央控制模組輔助該虛擬人手臨摹字帖。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中該虛擬書寫工具包括一虛擬軟筆書寫工具和一虛擬硬筆書寫工具中的至少一種。
- 一種基於虛擬實境技術的書法練習方法，其包括： 佩戴一力回饋手套的一肢體在空中進行書寫動作； 該力回饋手套將該肢體的動作資訊轉換為電訊號； 中央控制模組將佩戴該力回饋手套的該肢體模擬為一虛擬人手，並模擬一虛擬書寫工具，根據該力回饋手套的電訊號控制該虛擬人手利用該虛擬書寫工具產生一書寫筆跡，並將該虛擬人手的動作資訊藉由該力回饋手套回饋至佩戴該力回饋手套的該肢體； 顯示螢幕顯示該虛擬人手、該虛擬書寫工具和該書寫筆跡。
- 如申請專利範圍第9項所述之基於虛擬實境技術的書法練習方法，其中該中央控制模組進一步用於模擬一虛擬紙面，並根據該虛擬書寫工具與該虛擬紙面的接觸面積生成該書寫筆跡。
- 如申請專利範圍第10項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中該中央控制模組仿真出該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的握筆方式和壓力以及書寫動作軌跡；當該虛擬人手下按該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與該虛擬紙面的接觸面積增大，該書寫筆跡變粗；當該虛擬人手上提該虛擬書寫工具時，該虛擬書寫工具與該虛擬紙面的接觸面積減小，該書寫筆跡變細。
- 如申請專利範圍第11項所述之基於虛擬實境技術的書法練習系統，其中回饋至佩戴該力回饋手套的該肢體的該虛擬人手的動作資訊包括： 該虛擬人手對該虛擬書寫工具施加的壓力；以及 該虛擬書寫工具對該虛擬人手的反壓力。
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Family Applications (1)
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