TWI624693B - 虛擬實境系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種虛擬實境系統，其包含實體佈景及複數個影像產生裝置。實體佈景設置於室內空間中，而複數個影像產生裝置也設置於室內空間中，並分別在室內空間中產生各自的視訊影像，複數個視訊影像被產生在室內空間的投影面上，並且部分地重疊而產生具有立體感的結合影像。其中，複數個視訊影像之內容是對應實體佈景，而由複數個視訊影像部分地重疊而產生的結合影像與對應的實體佈景相結合，從而造成完整的整體景觀效果。

Description

虛擬實境系統

本發明係有關於一種虛擬實境系統，特別是有關於一種藉由影像與實體佈景的搭配，來造成身歷其境效果的虛擬實境系統。

近年來科技發達，傳統的影音設備已無法滿足人們的需求，因此，各式虛擬實境的裝置或是顯示方法已如雨後春筍般出現，成為現在各家廠商競相發展的產品之一。同時，消費者對虛擬實境的要求也日益升高，不僅僅只是立體影像，在使用虛擬實境時的體驗也更受到重視，儼然已是未來科技發展的重點之一。

然而，現有的虛擬實境裝置或是顯示方法，通常皆需要配戴具有特殊裝置或功能的眼鏡，這樣使用者在進行虛擬實境時多少會受到所配戴的額外的裝置影響，而令虛擬實境的體驗變差，例如戴眼鏡者再戴上立體眼鏡時的不適感。或者是需在特定的場所才能有較佳的虛擬實境效果，進而限制了虛擬實境可運用的範圍。

再者，現行虛擬實境技術通常為聲光效果，頂多再加上噴氣等的簡單的觸覺體驗，而無法真正達到身歷其境的效果。因此若有一種能裸眼直視，並具有觸覺體驗的虛擬實境裝置，應能更加提升現有的虛擬實境體驗。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的在於提供一種結合視訊影像及實體佈景的虛擬實境系統。

根據上述之目的，本發明係提供一種虛擬實境系統，其包含實體佈景及複數個影像產生裝置。實體佈景設置於室內空間中。複數個影像產生裝置也設置於室內空間中，並分別在室內空間中產生各自的視訊影像，複數個視訊影像被產生在室內空間的投影面上，並且部分地重疊而產生具有立體感的結合影像。其中，複數個視訊影像之內容及所產生之位置是對應實體佈景，而由複數個視訊影像部分地重疊而產生的結合影像與對應的實體佈景相結合，從而造成完整的整體景觀效果。

較佳者，複數個影像產生裝置可分別為投影機。

較佳者，複數個影像產生裝置可設置在同一水平線上。

較佳者，複數個影像產生裝置的數量及所設置的位置，可根據室內空間的大小及複數個視訊影像所欲呈現的效果而決定。

較佳者，虛擬實境系統可更包含處理模組，其含有原始影像數據，處理模組根據複數個影像產生裝置的位置、室內空間的大小及所欲呈現的效果來處理原始影像數據，進而產生複數個視訊影像數據，並將複數個視訊影像數據分別傳至對應的複數個影像產生裝置，令複數個影像產生裝置分別在室內空間中產生各自的視訊影像。

較佳者，虛擬實境系統可更包含發聲裝置、氣味產生裝置、風感裝置或其組合，發聲裝置配合整體景觀效果而產生立體聲，氣味產生裝置配合整體景觀效果而產生氣味，風感裝置配合整體景觀效果而令 室內空間中之空氣流動。

根據上述之目的，本發明再提供一種虛擬實境系統，其包含實體佈景、複數個影像產生裝置及透光隔離層。實體佈景設置於室內空間中。複數個影像產生裝置設置於室內空間中，並分別對室內空間產生各自的視訊影像，複數個視訊影像被產生在透光投影件上，並且部分地重疊而產生具有立體感的結合影像。透光隔離層設置於實體佈景與透光投影件之間。其中，複數個視訊影像之內容及所產生之位置對應實體佈景，而由複數個視訊影像部分地重疊而產生的結合影像與對應的實體佈景相結合，從而造成完整的整體景觀效果。

較佳者，虛擬實境系統可更包含處理模組，其含有原始影像數據，處理模組根據複數個影像產生裝置的位置、透光投影件之大小及所欲呈現的效果來處理原始影像數據，進而產生複數個視訊影像數據，並將複數個視訊影像數據分別傳至對應的複數個影像產生裝置，令複數個影像產生裝置分別在該室內空間中產生各自的視訊影像。

承上所述之本發明之虛擬實境系統藉由處理模組依據原始影像數據控制複數個影像產生裝置產生複數個視訊影像，而使得複數個視訊影像與實體佈景產生虛擬實境的效果，並設置發聲裝置及規劃複數個影像產生裝置擺設位置，以產生更寫實的整體景觀效果，達到身歷其境的功效。

10‧‧‧虛擬實境系統

11‧‧‧實體佈景

12a、12b、12c、12d‧‧‧影像產生裝置

121‧‧‧視訊影像

13‧‧‧處理模組

14‧‧‧發聲裝置

15‧‧‧氣味產生裝置

16‧‧‧風感裝置

17‧‧‧透光投影件

18‧‧‧透光隔離層

20‧‧‧室內空間

21‧‧‧牆面

22‧‧‧觀景平台

第1圖係為本發明之虛擬實境系統之設置示意圖。

第2圖係為本發明之虛擬實境系統之示意圖。

第3圖係為本發明之虛擬實境系統之第一實施例之示意圖。

第4圖係為本發明之虛擬實境系統之方塊圖。

第5圖係為本發明之虛擬實境系統之第二實施例之第一示意圖。

第6圖係為本發明之虛擬實境系統之第二實施例之第二示意圖。

第7圖係為本發明之虛擬實境系統之第三實施例之示意圖。

請參閱第1圖及第2圖，第1圖係為本發明之虛擬實境系統之設置示意圖；第2圖係為本發明之虛擬實境系統之示意圖。如圖所示，在第1圖中，本發明之虛擬實境系統10包含實體佈景11以及影像產生裝置12a、12b、12c。另外，在第1圖及第2圖中，本發明之虛擬實境系統10所呈現的效果是以海邊的景色作為示例。

實體佈景11設置於室內空間20中，而因為本實施例是呈現海邊的景色，所以本實施例的實體佈景11便可為由沙子鋪設於室內空間20地板而成的沙灘。另外，室內空間20的大小並不局限於特定大小，在第1圖中的室內空間20與其他各元件之間的比例僅作為示例描述，並非實際的比例。

複數個影像產生裝置12a、12b、12c可為投影機或顯示螢幕等可以產生影像的裝置，而在本實施例中，將以投影機作為複數個影像產生裝置12a、12b、12c的示例，也就是說複數個影像產生裝置12a、12b、12c皆為投影機。

再者，複數個影像產生裝置12a、12b、12c也設置於室內空間20中，或者更詳細地說，複數個影像產生裝置12a、12b、12c可 吊掛在室內空間20的天花板，但是，複數個影像產生裝置12a、12b、12c也可以設置於室內空間20中的各個位置，可視空間大小及所欲產生的效果而予以調整，並不以此為限。

複數個影像產生裝置12a、12b、12c分別在室內空間20中產生各自的視訊影像121，複數個視訊影像121被產生在室內空間20中的投影面上，並且彼此部分地重疊，從而產生具有立體感的結合影像。舉例來說，如第1圖所示，各投影機可各自對室內空間20的牆面21進行投影，其各自投影的牆面21便是投影機所面向的投影面，因此，如圖所示，所投影出來的各視訊影像121便會有部分與其他的視訊影像121重疊，而這些影像重疊的部分，在作為視訊影像121的依據的視訊影像121數據輸入到投影機中之前，便已經過拼接計算，使得在觀看此重疊的部分時，會造成錯覺而有立體的感覺，因此在觀看時所有的視訊影像121拼接(部份地重疊)起來便為具有立體感的結合影像。

進一步地，複數個視訊影像121之內容及所產生之位置是對應實體佈景11，也就是說，為了呈現出海邊的景色，實體佈景11已以沙子來佈置為沙灘，這樣複數個視訊影像121所需要呈現的便是為海面(海浪)及天空的景色，並且，由複數個視訊影像121部分地重疊而產生的結合影像為了能夠與對應的實體佈景11在視覺上相結合，複數個視訊影像121所產生的位置是需要搭配實體佈景11的位置，從而在視覺上造成完整的整體景觀效果(如第2圖所示)。例如，視訊影像121的海浪可顯示為剛好打到實體佈景11的部分沙灘，從而使觀看此整體景觀效果的觀看者有身歷其境的感覺，覺得是真的有海浪打在沙子上，如同身在海邊一般。

此外，複數個影像產生裝置12a、12b、12c可設置在同一 水平線上，如此，相較於其他的配置，天花板處可保留有較大的空間來顯示天空的影像，並且，在投影時，也能保留較大的自由活動空間。例如，當有觀看者想走上實體佈景11來實際感受沙子的觸感時，因為複數個影像產生裝置(投影機)12a、12b、12c設置在同一水平線上，便有較大的自由活動空間，不容易被觀看者擋住投影光源而造成影子，進而破壞虛擬實境的效果。此外，複數個影像產生裝置12a、12b、12c設置在同一水平線上的配置因與投影面會距離較遠，因此需要使用工程用高規格的投影機焦距鏡頭，來達到較好的效果。

續請參閱第3圖，其係為本發明之虛擬實境系統之第一實施例之示意圖。如圖所示，本發明之虛擬實境系統10在此提出了一個較佳的實施例，其係在700cm×700cm的室內空間20中實施，並包含實體佈景(沙灘)11及四個影像產生裝置(投影機)12a、12b、12c、12d。在本實施例中，實體佈景11占了700cm×400cm的空間，而剩下的700cm×300cm的空間則以木頭製作了觀景平台22。如此，當觀看者一進到此室內空間20時，便會有置身海邊沙灘旁的小木屋的臨場感。

進一步來說，複數個影像產生裝置12a、12b、12c、12d的數量及所設置的位置，可根據室內空間20的大小及複數個視訊影像所欲呈現的效果而決定。而在上數規格的室內空間中，較佳的配置是如圖所示般四個影像產生裝置(投影機)12a、12b、12c、12d設置在實體佈景(沙灘)11及觀景平台22的交接處，其以吊掛在天花板上的方式設置，且是以設置在同一水平線上的方式配置，並將視訊影像投影至牆面21上，如此，由複數個視訊影像部分地重疊而產生的結合影像便能有較好的立體影像感，且能如上所述的創造出較大的自由活動空間，令觀看者不僅能在觀景平台22上觀看，甚至可以走到實體佈景(沙灘)11上進一步體驗。

續請參閱第4圖，其係為本發明之虛擬實境系統之方塊圖。如圖所示，除上述的實體佈景11及複數個影像產生裝置12a、12b、12c之外，本發明之虛擬實境系統10可更包含處理模組13，其含有原始影像數據，原始影像數據可由外部裝置傳送取得，亦或是內建於處理模組13中，處理模組13根據複數個影像產生裝置的位置12a、12b、12c、室內空間的大小及所欲呈現的效果來處理原始影像數據，進而產生複數個視訊影像數據，並將複數個視訊影像數據分別傳至對應的複數個影像產生裝置12a、12b、12c，令複數個影像產生裝置12a、12b、12c分別在室內空間中產生各自的視訊影像。

也就是說，上述的由複數個視訊影像部分地重疊而產生的結合影像，其整體影像內容最初應為一個原始影像，而包含這個原始影像的原始影像數據的處理模組13，會根據實施本發明之虛擬實境系統10的室內空間的大小及所欲呈現的效果來將原始影像數據分割，並計算出需要重疊而產生立體感的部分，進而產生出複數個視訊影像數據，再將其傳至各對應的複數個影像產生裝置(投影機)12a、12b、12c，也就是哪個影像產生裝置12a、12b、12c要投影哪部分的視訊影像也是經由處理模組13決定，如此，複數個影像產生裝置12a、12b、12c便會分別在室內空間中產生各自所要投影的視訊影像。

值得一提的是，在不包含處理模組13的情況下，用來產生視訊影像的視訊影像數據，可預先儲存在影像產生裝置12a、12b、12c中，在需要時進行播放而產生視訊影像。而在包含處理模組13的情況下，可以是由處理模組13來進行控制播放而產生視訊影像。

再者，本發明之虛擬實境系統10可更包含發聲裝置14、氣味產生裝置15、風感裝置16或是其組合，也就是可單獨設置上述裝 置或是搭配設置多個。

發聲裝置14會配合整體景觀效果而產生立體聲。換句話說，在複數個影像產生裝置12a、12b、12c產生視訊影像的同時，會產生相對應的立體聲，例如，視訊影像是為海浪時，立體聲的內容便可能是海浪的聲音及風聲。

氣味產生裝置15會配合整體景觀效果而產生氣味。換句話說，在複數個影像產生裝置12a、12b、12c產生視訊影像的同時，會產生相對應的氣味，例如，視訊影像是為海浪時，氣味便可能是海邊的味道。

風感裝置16會配合整體景觀效果而令室內空間20中之空氣流動。換句話說，在複數個影像產生裝置12a、12b、12c產生視訊影像的同時，會產生相對應的氣流，也就是會產生有風吹的感覺。

藉由發聲裝置14、氣味產生裝置15及風感裝置16的搭配，可令觀看者不只可看到影像及觸摸到佈景，更可感受到聲音、氣味或風吹感等，而更有身歷其境的感覺。另外同樣地，發聲裝置14、氣味產生裝置15及風感裝置16可單獨配合複數個影像產生裝置12a、12b、12c來運作，或是連接處理模組13，由處理模組13來控制其運作。

續請參閱第5及6圖，第5圖係為本發明之虛擬實境系統之第二實施例之第一示意圖；第6圖係為本發明之虛擬實境系統之第二實施例之第二示意圖。如圖所示，在本發明之虛擬實境系統10的第二實施例中，同樣包含實體佈景11及複數個影像產生裝置12a(在第5圖中僅以一個影像產生裝置作為示例)，與前述不同的是，本實施例中的影像產生裝置12a產生視訊影像121的方式與第一實施例所述的產生方式不同。

在第二實施例中，影像產生裝置12a可是利用背投影技術來對室內空間20產生視訊影像121。如在第5圖中所示，影像產生裝置12a也可為投影機，設置在室內空間20中，並朝向室內空間20內部的投影面進行投影，而其投影面可為特殊的背投影幕，並設置在室內空間20中可搭配實體佈景11的位置(例如，原本設置窗戶之位置)，如此，在室內空間20內部便能藉由背投影幕觀看到由影像產生裝置12a產生的視訊影像121，並搭配室內空間20中的實體佈景11而有身歷其境的效果。

此外，在第二實施例中，複數個影像產生裝置所產生的複數個視訊影像121可能並不彼此重疊，但其會對應彼此之內容，並且其投影面是相鄰設置，如此，複數個視訊影像121便會相鄰顯示，也就是說，複數個視訊影像121便可組合成較大的整體的結合影像，使觀看者更有臨場感。

另外，除了利用背投影技術外，複數個影像產生裝置也可能為顯示螢幕，直接設置在室內空間20適當之位置(例如，原本設置窗戶之位置)，顯示視訊影像121，以達到如同利用背投影技術的效果。

接著，將參考第6圖描述第二實施例的另一種實施方式。如圖所示，影像產生裝置12a、12b所產生的視訊影像是投影在透光投影件17上，而透光投影件17可設置於實體佈景11與影像產生裝置12a、12b之間，也就是投影面是為可達到背投影效果的透光投影件17，並且視訊影像可如上所述的部分地重疊而產生具有立體感的結合影像。透光投影件17可為多層之錯層玻璃、壓克力板、背投膜板等，但不以此為限。

再者，在實體佈景11與透光投影件17之間，設置有透光隔離層18，觀看者若位於實體佈景11，可透過透光隔離層18看到投影在透光投影件17上之視訊影像，且透光隔離層18距離透光投影件17一 段距離，該距離可能因透光投影件17的大小、影像產生裝置12a、12b設置之位置及所欲呈現的效果而不同。

如此，在實際的投影面(透光投影件17)與觀看者可觀看的最近處(透光隔離層18設置之處)有段距離，可有效避免觀看者零距離接觸投影面，而不會造成近距離觀看投影影像時的影像解析度失真。其中，在此種實施方式中，因為可能受限於室內空間20的大小，因此影像產生裝置12a、12b可使用具有超短焦鏡頭的投影機，令所需的投影距離減小。

利用背投影技術所實施的本發明之虛擬實境系統10，可令觀看者自由的在設置實體佈景11處活動，增加可活動空間，而不會擋到影像產生裝置12a、12b，達到更好的虛擬實境體驗效果。

除此之外，在第二實施例中亦可包含如上所述之處理模組、發聲裝置、氣味產生裝置及風感裝置。其中，處理模組可是根據複數個影像產生裝置12a、12b的位置、透光投影件17之大小及所欲呈現的效果來處理原始影像數據，進而產生複數個視訊影像數據。發聲裝置、氣味產生裝置及風感裝置之運作方式與前述類似，在此便不再多加贅述。

續請參閱第7圖，其係為本發明之虛擬實境系統之第三實施例之示意圖。如圖所示，在本發明之虛擬實境系統10的第三實施例中，其也是利用如第二實施例的背投影技術來實施，在此，僅描述第三實施例與前述實施例不同的部分，其餘相似的部分將不再贅述。

如圖所示，與第二實施例不同的是，在第三實施例中複數個影像產生裝置12a、12b、12c可能是設置於室內空間20之天花板，並向下投影產生視訊影像121以搭配實體佈景11。視訊影像121所投影的投影面可如圖所示般的是為弧形，其中，投影面可直接為背投影幕，或是如第6圖所示般的方式呈現(也就是觀看者看到的面是透光隔離層)。

承上所述之本發明之虛擬實境系統，藉由處理模組來處理及控制複數個影像產生裝置來產生複數個視訊影像，令其互相重疊時具有立體效果，且配合複數個影像產生裝置的設置方式、實體佈景以及發聲裝置，造成完整的整體景觀效果，達到身歷其境的功效。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (8)

1. 一種虛擬實境系統，其包含：一實體佈景，係設置於一室內空間中；以及複數個影像產生裝置，係設置於該室內空間中，並分別在該室內空間中產生各自的一視訊影像，該複數個視訊影像係被產生在該室內空間的一投影面上，並且部分地重疊而產生具有立體感的一結合影像；其中，該複數個視訊影像之內容及所產生之位置係對應該實體佈景，而由該複數個視訊影像部分地重疊而產生的該結合影像與對應的該實體佈景相結合，從而造成完整的一整體景觀效果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，其中該複數個影像產生裝置分別為一投影機。
3. 如申請專利範圍第2項所述之虛擬實境系統，其中該複數個影像產生裝置係設置在同一水平線上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，其更包含一處理模組，係含有一原始影像數據，該處理模組根據該複數個影像產生裝置的位置、該室內空間的大小及所欲呈現的效果來處理該原始影像數據，進而產生複數個視訊影像數據，並將該複數個視訊影像數據分別傳至對應的該複數個影像產生裝置，令該複數個影像產生裝置分別在該室內空間中產生各自的該視訊影像。
5. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，其更包含一發聲裝置、一氣味產生裝置、一風感裝置或其組合，該發 聲裝置配合該整體景觀效果而產生一立體聲，該氣味產生裝置配合該整體景觀效果而產生一氣味，該風感裝置配合該整體景觀效果而令該室內空間中之空氣流動。
6. 一種虛擬實境系統，其包含：一實體佈景，係設置於一室內空間中；複數個影像產生裝置，係設置於該室內空間中，並分別在該室內空間中產生各自的一視訊影像，該複數個視訊影像係被產生在一透光投影件上，並且部分地重疊而產生具有立體感的一結合影像；以及一透光隔離層，系設置於該實體佈景與該透光投影件之間；其中，該複數個視訊影像之內容及所產生之位置係對應該實體佈景，而由該複數個視訊影像部分地重疊而產生的該結合影像與對應的該實體佈景相結合，從而造成完整的一整體景觀效果。
7. 如申請專利範圍第6項所述之虛擬實境系統，其更包含一處理模組，係含有一原始影像數據，該處理模組根據該複數個影像產生裝置的位置、該透光投影件之大小及所欲呈現的效果來處理該原始影像數據，進而產生複數個視訊影像數據，並將該複數個視訊影像數據分別傳至對應的該複數個影像產生裝置，令該複數個影像產生裝置分別在該室內空間中產生各自的該視訊影像。
8. 如申請專利範圍第6項所述之虛擬實境系統，其更包含一發聲裝置、一氣味產生裝置、一風感裝置或其組合，該發聲裝置配合該整體景觀效果而產生一立體聲，該氣味產生裝置配合該整體景觀效果而產生一氣味，該風感裝置配合 該整體景觀效果而令該室內空間中之空氣流動。