TWI637287B - 在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體 - Google Patents

Abstract

一種在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體。此方法適用於包括頭戴式顯示器、定位器及計算裝置的虛擬實境裝置。此方法是由計算裝置執行虛擬實境的應用，並在頭戴式顯示器上顯示應用的畫面，然後利用定位器偵測配戴頭戴式顯示器的使用者於三維空間中的移動方向，之後則將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動。

Description

在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體

本案是有關於一種虛擬實境方法及裝置，且特別是有關於一種在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體。

虛擬實境（Virtual Reality，VR）是一種利用電腦模擬技術產生三維空間中虛擬世界的技術。此虛擬世界是由電腦圖形所構成，藉由將畫面顯示在使用者配戴的頭戴式顯示器上，並與配置在使用者身上或周圍的感測器結合，而可提供一個以視覺為主且結合聽覺、觸覺等感知的人工環境。體驗虛擬實境的使用者不僅會在視覺上產生一種沈浸於虛擬世界的感覺，還可在虛擬世界中活動，甚至與虛擬世界中的物件互動，如同身處於現實世界。

使用者配戴頭戴式顯示器時看見的虛擬世界通常比其所在的實際空間大上許多，傳統的遊戲頂多能回應頭部轉動而改變畫面，移動則仰賴搖桿操作，在這樣的虛擬空間中活動，使用者的視覺感知與身體感知並不一致，容易造成暈眩。即使搭配定位器做空間定位，使用者活動空間仍然受到房間大小限制，若要在虛擬世界中大範圍的移動，仍然需要使用搖桿操作，結果使用者的視覺與體感還是不能一致，特別是在畫面快速移動時，往往會造成使用者不同程度的暈眩。

本案提供一種在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體，藉由偵測使用者的移動方向，並套用在畫面的移動上，可避免或減輕畫面快速移動時可能造成的暈眩感。

本案的在虛擬實境中快速移動的方法，適用於包括頭戴式顯示器、定位器及計算裝置的虛擬實境裝置。此方法是由計算裝置執行虛擬實境的應用，並在頭戴式顯示器上顯示應用的畫面，然後計算裝置會利用定位器偵測配戴頭戴式顯示器的使用者於三維空間中的移動方向，最後再由計算裝置將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動。

在本案的一實施例中，所述計算裝置將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動的步驟包括計算裝置回應快速移動的觸發事件，而將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動。

在本案的一實施例中，所述的觸發事件包括畫面中出現特定物件、畫面中在定位器所定位的三維空間以外的區域出現特定物件，或是使用者的觸發操作。

在本案的一實施例中，所述計算裝置將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動的步驟包括根據使用者於三維空間中的移動距離或移動速度，決定快速移動的距離。

在本案的一實施例中，所述計算裝置將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動的步驟包括由計算裝置將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動至位於移動方向上的特定物件的前方為止。

本案的虛擬實境裝置包括頭戴式顯示器、定位器、儲存裝置及計算裝置。其中，定位器是用以定位配戴頭戴式顯示器的使用者；儲存裝置是用以記錄多個模組；計算裝置係耦接頭戴式顯示器、定位器及儲存裝置，以存取並執行儲存裝置中記錄的模組。所述模組包括畫面產生模組、移動偵測模組及快速移動模組。其中，畫面產生模組會執行虛擬實境的應用，並將此應用的畫面顯示於頭戴式顯示器。移動偵測模組會利用定位器偵測使用者於三維空間中的移動方向。快速移動模組會將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動。

在本案的一實施例中，所述的快速移動模組包括回應快速移動的觸發事件，而將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動。其中，所述的觸發事件包括畫面中出現特定物件、畫面中在定位器所定位的三維空間以外的區域出現特定物件，或是該使用者的觸發操作。

在本案的一實施例中，所述的快速移動模組包括根據使用者於三維空間中的移動距離或移動速度，決定快速移動的距離。

在本案的一實施例中，所述的快速移動模組包括將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動至位於移動方向上的特定物件的前方為止。

本案的一種電腦可讀取記錄媒體用以記錄程式，此程式經由虛擬實境裝置載入以執行下列步驟：執行虛擬實境的應用，並在頭戴式顯示器上顯示應用的畫面，然後利用定位器偵測配戴頭戴式顯示器的使用者於三維空間中的移動方向，最後將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動。

基於上述，本案的在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體利用定位器偵測使用者在三維空間中的移動方向，並對應地將使用者所看到的虛擬實境畫面的視野往相同的方向快速移動，使得使用者的視覺與身體的感知一致，而可避免或減輕畫面快速移動時可能造成的暈眩感。

為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明是在使用者需要在虛擬實境中進行快速移動時，提供使用者藉由踏出腳步的方式決定所要移動的方向。而透過偵測使用者的移動方向，並進一步控制虛擬實境畫面的視野朝此移動方向快速移動，使得畫面的移動方向與使用者身體感知到的加速度方向一致，藉此可避免或減輕畫面快速移動所造成的暈眩感。

圖1是依照本案一實施例所繪示之虛擬實境裝置的方塊圖。請參照圖1，本實施例的虛擬實境裝置10包括頭戴式顯示器12、定位器14、儲存裝置16及計算裝置18，其功能分述如下：

頭戴式顯示器12例如是液晶顯示器（Liquid-Crystal Display，LCD）、發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）顯示器或其他合適種類的顯示器，其係製作成頭盔或眼鏡的型式，而可供使用者配戴於頭部。頭戴式顯示器12中還額外配置重力感測器、陀螺儀等感測器，其可偵測使用者頭部的轉動或傾斜角度，並反饋至計算裝置18，使得計算裝置18可產生適於該轉動或傾斜角度觀看的虛擬實境畫面，最終在頭戴式顯示器12上顯示。藉此，頭戴式顯示器12可顯示360度的虛擬實境畫面，使得觀看此畫面的使用者如同身歷其境。

定位器14例如包括雷射或紅外線的發射器及接收器，其可用以偵測三維空間中物體的距離，而搭配配置於物體（例如頭戴式顯示器12）上的多個標定器，即可定位出該物體於三維空間中的位置。定位器14可放置於使用者活動空間的角落，其不僅可定位出使用者於三維空間中的位置，亦可定義出此活動空間的邊界。此邊界的位置可在使用者接近時在頭戴式顯示器12中顯示，藉此提示使用者避免走出活動空間或碰撞位於活動空間之外的物體，例如房間的牆壁。

儲存裝置16可以是任何型態的固定式或可移動式隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）或類似元件或上述元件的組合。在本實施例中，儲存裝置16用以記錄畫面產生模組162、移動偵測模組164及快速移動模組166，這些模組例如是儲存在儲存裝置16中的程式。

計算裝置18例如是具有運算能力的檔案伺服器、資料庫伺服器、應用程式伺服器、工作站或個人電腦等計算機裝置，其中包括處理器，此處理器例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合。計算裝置18連接頭戴式顯示器12、定位器14及儲存裝置16，其會從儲存裝置16載入畫面產生模組162、移動偵測模組164及快速移動模組166的程式，據以執行本案在虛擬實境中快速移動的方法。

需說明的是，在一實施例中，儲存裝置16與計算裝置18係獨立於頭戴式顯示器12之外而配置，並透過有線或無線的方式與頭戴式顯示器12連接以傳輸資料，儲存裝置16則可配置在計算裝置18中。而在另一實施例中，儲存裝置16與計算裝置18可整合於頭戴式顯示器12中，並透過傳輸線與頭戴式顯示器12連接以傳輸資料，在此不設限。以下即舉實施例說明本案在虛擬實境中快速移動的方法的詳細步驟。

圖2是依照本案一實施例所繪示之在虛擬實境中快速移動的方法流程圖。請參照圖2，本實施例的方法適用於圖1的虛擬實境裝置10，以下即搭配虛擬實境裝置10中的各項元件說明本案之在虛擬實境中快速移動的方法的詳細步驟。

首先，計算裝置18會執行畫面產生模組162，以執行虛擬實境的應用，並在頭戴式顯示器12上顯示此應用的畫面（步驟S202）。

然後，計算裝置18會執行移動偵測模組164，而可利用定位器14偵測使用者於三維空間中的移動方向（步驟S204）。其中，定位器14例如是配置在房間中相對的兩個角落，而可定位出使用者在此房間中的位置，並提供給計算裝置18。定位器14例如會對頭戴式顯示器12進行定位，對使用者手持的遙桿進行定位，對使用者身上配戴的其他裝置進行定位，或是直接擷取包括使用者在內的影像以進行定位，藉此定位出使用者在房間中的位置。另一方面，計算裝置18可藉由分析一段時間中定位器14所提供的使用者位置，而可判斷出使用者在房間中的移動方向。

然後，計算裝置18會執行快速移動模組166，而將畫面的視野由目前位置朝上述的移動方向快速移動（步驟S206）。其中，快速移動模組166例如是在回應快速移動的觸發事件時，才會將所述畫面的視野快速移動，否則僅執行一般移動。此觸發事件例如是畫面中出現特定物件、畫面中在定位器14所定位的三維空間以外的區域出現特定物件，或是使用者的觸發操作，在此不設限。

詳言之，為了區分使用者的移動係為一般移動還是快速移動，本實施例會依據觸發事件來決定是否執行快速移動。舉例來說，在一實施例中，當畫面中出現特定物件時，若使用者朝向該特定物件移動，則可判定使用者欲快速移動到該特定物件的位置，此時計算裝置18即會將畫面的視野由目前位置朝該特定物件的方向快速移動。在另一實施例中，當定位器14所定位的三維空間以外的區域出現特定物件時，計算裝置18才會在使用者朝向該特定物件移動時，執行快速移動，而針對在上述三維空間內出現的特定物件，則不會執行快速移動。在又一實施例中，計算裝置18則是當接收到使用者的觸發操作時，才會執行快速移動。此觸發操作例如是使用者按壓遙桿上的特定按鍵或是做出特定手勢，在此不設限。

除了上述觸發快速移動的條件外，快速移動的距離也是另一個可以考慮的因素。詳言之，在一實施例中，計算裝置18會執行快速移動模組166，而根據使用者於三維空間中的移動距離或移動速度，決定快速移動的距離。簡單來說，使用者踏出腳步的距離或速度將決定畫面視野快速移動的距離，即踏得愈快或踏的步伐愈大，快速移動的距離也會愈遠。而在另一實施例中，計算裝置18會執行快速移動模組166，而將畫面的視野由目前位置朝移動方向快速移動至位於該移動方向上的特定物件的前方為止。舉例來說，若使用者右前方出現特定人物，則使用者只需朝向該特定人物的方向踏出腳步，畫面的視野即會快速移動至該特定人物的面前。

舉例來說，圖3A及圖3B是依照本案一實施例所繪示之在虛擬實境中快速移動的範例。其中，圖3A及圖3B分別繪示動作遊戲的戰鬥畫面30a、30b，其係用以說明使用者如何透過上述實施例的方式進行快速移動。在圖3A中，配戴頭戴式顯示器32的使用者係從位置A以朝向怪物34的方向移動至位置B。此時，使用者將會快速移動至戰鬥畫面30b中的位置C，也就是怪物34的面前。本實施例藉由將使用者自身踏出腳步所造成的重心移動與畫面的移動同向，可避免或減輕快速移動造成使用者暈眩。

本案另提供一種電腦可讀取記錄媒體，其中記錄電腦程式，該電腦程式是用以執行上述在虛擬實境中快速移動的方法的各個步驟，此電腦程式是由多數個程式碼片段所組成的（例如建立組織圖程式碼片段、簽核表單程式碼片段、設定程式碼片段、以及部署程式碼片段），並且這些程式碼片段在載入虛擬實境裝置中並執行之後，即可完成上述在虛擬實境中快速移動的方法步驟。

綜上所述，本案的在虛擬實境中快速移動的方法、虛擬實境裝置及記錄媒體是在使用者需要在虛擬實境中進行快速移動的情況下，提供使用者藉由朝向所欲移動的方向踏出腳步，而可觸發虛擬實境畫面的視野往相同的方向快速移動。藉此，由於使用者自身腳步造成重心移動的方向與畫面的移動方向一致，使用者身體感知到的加速度方向也會與視覺感知的方向一致，因此可避免或減輕畫面快速移動所造成的暈眩感。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10：虛擬實境裝置 12、32：頭戴式顯示器 14：定位器 16：儲存裝置 162：畫面產生模組

164‧‧‧移動偵測模組

166‧‧‧快速移動模組

18‧‧‧計算裝置

30a、30b‧‧‧戰鬥畫面

34‧‧‧怪物

A、B、C‧‧‧使用者位置

S202~S206‧‧‧步驟

圖1是依照本案一實施例所繪示之虛擬實境裝置的方塊圖。 圖2是依照本案一實施例所繪示之在虛擬實境中快速移動的方法流程圖。 圖3A及圖3B是依照本案一實施例所繪示之在虛擬實境中快速移動的範例。

Claims (11)

1. 一種在虛擬實境中快速移動的方法，適用於包括頭戴式顯示器、定位器及計算裝置的虛擬實境裝置，該方法包括下列步驟：該計算裝置執行虛擬實境的應用，並顯示該應用的畫面於該頭戴式顯示器；該計算裝置利用該定位器偵測配戴該頭戴式顯示器的使用者於三維空間中的移動方向與加速度方向；以及該計算裝置依據該加速度方向將所述畫面的視野由目前位置朝該移動方向快速移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該計算裝置將所述畫面的該視野由目前位置朝該移動方向快速移動的步驟包括：該計算裝置回應該快速移動的觸發事件，而將所述畫面的該視野由目前位置朝該移動方向快速移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中該觸發事件包括該畫面中出現特定物件、該畫面中在該定位器所定位的該三維空間以外的區域出現該特定物件，或是該使用者的觸發操作。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該計算裝置將所述畫面的該視野由目前位置朝該移動方向快速移動的步驟包括： 該計算裝置根據該使用者於該三維空間中的移動距離或移動速度，決定快速移動的距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該計算裝置將所述畫面的該視野由目前位置朝該移動方向快速移動的步驟包括：該計算裝置將所述畫面的該視野由該目前位置朝該移動方向快速移動至位於該移動方向上的特定物件的前方為止。
6. 一種虛擬實境裝置，包括：一頭戴式顯示器；一定位器，定位配戴該頭戴式顯示器的使用者；一儲存裝置，記錄多個模組；以及一計算裝置，耦接該頭戴式顯示器、該定位器及該儲存裝置，以存取並執行該儲存裝置中記錄的所述模組，所述模組包括：一畫面產生模組，執行虛擬實境的應用，並顯示該應用的畫面於該頭戴式顯示器；一移動偵測模組，利用該定位器偵測該使用者於三維空間中的移動方向與加速度方向；以及一快速移動模組，依據該加速度方向將所述畫面的視野由目前位置朝該移動方向快速移動。
7. 如申請專利範圍第6項所述的虛擬實境裝置，其中該快速移動模組包括回應該快速移動的觸發事件，而將所述畫面的該視野由目前位置朝該移動方向快速移動。
8. 如申請專利範圍第7項所述的虛擬實境裝置，其中該觸發事件包括該畫面中出現特定物件、該畫面中在該定位器所定位的該三維空間以外的區域出現該特定物件，或是該使用者的觸發操作。
9. 如申請專利範圍第6項所述的虛擬實境裝置，其中該快速移動模組包括根據該使用者於該三維空間中的移動距離或移動速度，決定快速移動的距離。
10. 如申請專利範圍第6項所述的虛擬實境裝置，其中該快速移動模組包括將所述畫面的該視野由該目前位置朝該移動方向快速移動至位於該移動方向上的特定物件的前方為止。
11. 一種電腦可讀取記錄媒體，記錄程式，經由虛擬實境裝置載入以執行下列步驟：由計算裝置執行虛擬實境的應用，並顯示該應用的畫面於頭戴式顯示器；利用定位器偵測配戴該頭戴式顯示器的使用者於三維空間中的移動方向與加速度方向；以及該計算裝置依據該加速度方向將所述畫面的視野由目前位置朝該移動方向快速移動。