TWI647484B - 適用於頭戴式裝置之預測方法及虛擬實境系統 - Google Patents

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Abstract

一種適用於頭戴式裝置之預測方法，預測方法包含：感測頭戴式裝置之一旋轉資料；依據旋轉資料之一連續角度產生一纏繞預測；依據纏繞預測以判斷一線材纏繞參數；依據線材纏繞參數以判斷是否一線材將會纏繞；以及當判斷線材將纏繞時，調整一虛擬實境內容。

Description

適用於頭戴式裝置之預測方 法及虛擬實境系統
本案是有關於一種適用於頭戴式裝置之方法及虛擬實境系統。特別是有關於一種調整虛擬實境內容以避免線材纏繞的適用於頭戴式裝置之方法及虛擬實境系統。
當玩家透過虛擬實境系統進行遊戲或互動時，虛擬實境系統的線材容易經由玩家(或使用者)走動或移動而纏繞。虛擬實境系統的線材用以於控制器(如，手持式控制器或頭戴式裝置)與主機之間傳輸訊號，而被纏繞的線材容易絆倒玩家或綑綁到玩家的身體，因此，當玩家在操作虛擬實境系統時，若被線材纏繞可能導致發生危險或造成操作不便的問題。
此外，虛擬實境系統線材亦限制了許多遊戲的互動區域。例如，一些互動遊戲限制玩家只能 於虛擬實境內容的中心點之前方180度進行互動，藉以避免線材纏繞的問題。然而，此種傳統的解決方式限制了互動區域，也影響了遊戲內容的趣味性，因此，此種解決方式無法提供玩家較佳的使用者經驗。
據此，如何提供適用於虛擬實境系統的一種事先避免線材纏繞的方法，且提供較佳的使用者經驗已成為重要的欲解決之問題。
本案提供一種適用於頭戴式裝置之預測方法，預測方法包含：感測頭戴式裝置之一旋轉資料；依據旋轉資料之一連續角度產生一纏繞預測；依據纏繞預測以判斷一線材纏繞參數；依據線材纏繞參數以判斷是否一線材將會纏繞；以及當判斷線材將纏繞時，調整一虛擬實境內容。
本案提供一種虛擬實境系統，包含一頭戴式裝置及一主機裝置。頭戴式裝置用以感測一旋轉資料並藉由一線材以傳送旋轉資料。主機裝置用以由線材接收旋轉資料，依據旋轉資料之一連續角度產生一纏繞預測，依據纏繞預測以判斷一線材纏繞參數，依據線材纏繞參數以判斷是否一線材將會纏繞，以及當判斷線材將纏繞時，調整一虛擬實境內容。
綜上，本案上述之適用於頭戴式裝置之預測方法及虛擬實境系統可避免使用者在與虛擬實境內容進行互動時被線材纏繞。當依據線材纏繞參數判斷線材將要纏繞時，虛擬實境系統可動態地調整虛擬實境內容，藉此可引導使用者移動到適當的方位，以避免使用者被線材纏繞或絆倒。因此，適用於頭戴式裝置之預測方法及虛擬實境系統亦提供了較佳的使用者經驗。
100‧‧‧虛擬實境系統
HS‧‧‧頭戴式裝置
MS1、MS2‧‧‧動作感測裝置
LI1~LI3、LO1~LO3‧‧‧線材
CL‧‧‧控制器
SR‧‧‧主機裝置
LD1、LD2‧‧‧燈塔基站
A、B、C‧‧‧端點
EM1‧‧‧興趣點
EM2~EM3‧‧‧新物件
OB‧‧‧障礙物
310~350‧‧‧步驟
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖示之說明如下：第1A~1B圖為根據本案一實施例繪示的一種虛擬實境系統的示意圖；第2A~2D圖為根據本案一實施例繪示的一種避免線材纏繞的方法的示意圖；以及第3圖為根據本案一實施例繪示的一種避免線材纏繞的方法的流程圖。
請參閱第1A圖，第1A圖為根據本案一實施例繪示的一種虛擬實境系統100的示意圖。如第1A圖所示，虛擬實境系統100包含一頭戴式裝置 HS及一主機裝置SR。於一實施例中，虛擬實境系統100更包含至少一動作感測裝置(如動作感測裝置MS1、MS2)。
於一實施例中，頭戴式裝置HS用於提供配戴者(或玩家)身歷其境的虛擬實境(virtual reality)。於一實施例中，玩家於頭部配戴頭戴式裝置HS以觀看虛擬實境內容。頭戴式裝置HS廣泛運用於電腦遊戲及一些應用，像是模擬器及訓練器。於一些實施例中，頭戴式裝置HS包含立體頭戴式顯示器、立體音效元件及/或頭部動作追蹤感測器，其中立體頭戴式顯示器用以提供雙眼不同的影像。於一些實施例中，頭部動作追蹤感測器包含重力感測器、加速度感測器及/或燈光結構系統等等。於一些實施例中，頭戴式裝置HS更包含眼睛追蹤感測器及遊戲控制器。
於一實施例中，控制器CL藉由至少一線材(如線材LI1、LI2、LI3)連接至頭戴式裝置HS。於一實施例中，線材LI1可被實施為高畫質多媒體介面(High-Definition Multimedia Interface，HDMI)線材，用以傳輸多媒體相關的資訊。於一實施例中，線材LI2可被實施為通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)線材用以傳輸控制器CL及頭戴式裝置HS之間的訊號及/或資料。於一些實施例中，線材LI3可被實施為電源線材。
於一實施例中，由頭戴式裝置HS分別傳送至主機裝置SR的資訊(或訊號)之格式可以不同，且控制器CL可被實現為通訊橋(communication bridge)，用以轉換及/或傳送控制器CL及頭戴式裝置HS之間的資訊或訊號。
另一方面，控制器CL藉由至少一線材(如線材LO1、LO2、LO3)連接至主機裝置SR。於一實施例中，線材LO1可被實施為高畫質多媒體介面線材，用以傳輸多媒體相關的資訊。於一實施例中，線材LO2可被實施為通用序列匯流排線材用以傳輸控制器CL及頭戴式裝置HS之間的訊號及/或資料。於一些實施例中，線材LO3可被實施為電源線材。
於一實施例中，主機裝置SR可以被實現為一電腦、一伺服器及/或其他具有運算功能的裝置。主機裝置SR可被操作為用以儲存虛擬實境內容(如遊戲資料)，計算玩家的移動或位置，並對應玩家的移動或位置產生虛擬實境影像。
於一實施例中，頭戴式裝置HS直接由一或多個線材連接至主機裝置SR。於一實施例中，頭戴式裝置HS可藉由至少一線材直接連接至主機裝置SR，無需使用控制器CL。於一實施例中，主機裝置SR將其所收到的資訊轉譯為自身可讀取的格式。
於一實施例中，玩家(或使用者)可握取動作感測裝置MS1、MS2。此外，動作感測裝置MS1、MS2可讓使用者與虛擬實境內容(例如數位風景)互動。於一些實施例中，動作感測裝置MS1、MS2藉由有線或無線連接的方式，以傳送動作資訊或訊號至主機裝置SR。
請參閱第1B圖，第1B圖為根據本案一實施例繪示的一種虛擬實境系統100的示意圖。如第1B圖所示，當玩家的當前旋轉角度超過一纏繞門檻值(如360度或720度)時，線材LI1~LI3纏繞了玩家的身體。於一實施例中，當使用者配戴頭戴式裝置HS時，虛擬實境系統100依據使用者的頭部的旋轉以偵測當前旋轉角度，例如，當使用者晃動身體、四處走動或轉身至不同的方向或其他身體動作，其可能會造成的頭部旋轉。為了避免此種情況，本發明提供一種方法用以避免線材纏繞，此方法於以下內容敘述之。
請參閱第2A~2D、3圖，第2A~2D圖為根據本案一實施例繪示的一種避免線材纏繞的方法的示意圖。第3圖為根據本案一實施例繪示的一種避免線材纏繞的方法的流程圖。於一實施例中，頭戴式裝置HS被設置於連接到至少一第一線材的第一端點(例如，第一線材可以是線材LI1、LI2及/或LI3)。此外，控制器CL被設置於連接到至少 一線材的第二端點。此外，主機裝置SR藉由至少一第二線材(如線材LO1、LO2及/或LO3)連接至控制器CL。
於步驟310中，頭戴式裝置HS感測一旋轉資料並藉由一線材(如至少一線材LI1、LI2、LI3、LO1、LO2及LO3)傳送此旋轉資料。
於一實施例中，如第1B圖所示，虛擬實境系統100進一步包含至少一燈塔基站(lighthouse)LD1及/或LD2。於一實施例中，燈塔基站LD1及LD2可以由雷射裝置實現之。
於一實施立中至少一燈塔基站(如燈塔基站LD1及/或LD2)持續地依據一固定的頻率發射雷射光，當雷射光擊中或碰觸到頭戴式裝置HS，頭戴式裝置HS上的至少一感測器(例如為一或多個光感測器)傳送關於被雷射光擊中的感測器(一或多個)所感測之被雷射光擊中的時點的資料至主機裝置SR。此處所述的資料被定義為旋轉資料。於一實施例中，旋轉資料代表頭戴式裝置HS的旋轉角度、位置及/或旋轉方向。因此，於後續步驟中，主機裝置SR可藉由旋轉資料以計算頭戴式裝置HS的旋轉或位置。
需要注意的是，於一些實施例中，線材可以被實現為至少一線材LI1、LI2、LI3、LO1、LO2及LO3。換言之，本領域具通常知識者可容易地 理解本案線材可被實現為(或解讀為)，例如線材LI1及LI2、線材LO1、LI3及LI3...或其他組合。
於步驟320中，主機裝置SR依據旋轉資料之一連續角度產生一纏繞預測。
於一實施例中，主機裝置SR依據旋轉資料以計算(或預測)頭戴式裝置HS的旋轉或位置。當旋轉資料代表頭戴式裝置HS往相同方向持續地旋轉(如頭戴式裝置HS持續地往順時針方向旋轉)，主機裝置SR依據旋轉資料的連續角度產生纏繞預測。其中，纏繞預測代表預測的頭戴式裝置HS之旋轉方向(如纏繞預測代表頭戴式裝置HS將會持續地往順時針方向旋轉)。
於步驟330，主機裝置SR依據纏繞預測以判斷一線材纏繞參數。
於一實施例中，主機裝置SR進一步依據線材纏繞參數判斷線材的當前旋轉角度。
例如，當纏繞預測代表頭戴式裝置HS將會往順時針方向旋轉第二圈時，主機裝置SR判斷線材纏繞參數為2。於另一例中，當纏繞預測代表頭戴式裝置HS將會往順時針方向旋轉第三圈時，主機裝置SR判斷線材纏繞參數為3。
於一些實施例中，主機裝置SR更用以依據纏繞預測以分析當前旋轉角度代表為順時針旋轉角度或逆時針旋轉角度。
例如，當線材纏繞參數為2，線材的當前旋轉角度被決定為順時針旋轉720度。於另一例子中，當線材纏繞參數為3，線材的當前旋轉角度被決定為順時針旋轉1080度。
於一實施例中，當前旋轉角度與線材纏繞參數呈現一比例關係。例如，當線材纏繞參數為1時，當前旋轉角度為順時針旋轉360度。於另一例子中，當線材纏繞參數為1.5時，當前旋轉角度為540度。
於一實施例中，當前旋轉角度亦可依據房間設定資訊以取得。房間設定資訊包含操作空間資料。操作空間資料可以被使用者設定，操作空間資料用以設置虛擬實境操作空間。此外，主機裝置SR分析來自頭戴式裝置HS的資料，以取得定位資訊。藉由定位資訊、房間設定資訊及/或線材的當前旋轉角度，可使主機裝置SR精準地計算出線材纏繞參數。
於一實施例中，主機裝置SR分析來自頭戴式裝置HS的旋轉資料(其可包含頭戴式裝置HS的旋轉角度、位置及/或旋轉方向)，藉以取得線材纏繞參數。
於另一實施例中，主機裝置SR依據頭戴式裝置HS所偵測到的旋轉資料，以預測線材纏繞參數。
於一實施例中，頭戴式裝置HS包含重力傳感器(gravity-sensor)及/或光感測器。重力傳感器及/或光感測器用以感測每個時點的頭部方向或頭部旋轉(例如每10微秒偵測一次)以感測旋轉資料，藉此以計算旋轉資料之連續角度，旋轉資料用以產生線材纏繞參數。
因此，主機裝置SR可進一步依據頭戴式裝置HS上設置的重力傳感器及/或光感測器以感測到的頭部方向或頭部旋轉，以計算線材纏繞參數。
於一實施例中，當前旋轉角度是依據對應初始頭戴式裝置HS位置之旋轉角度或旋轉變異數而定義。
於步驟340中，主機裝置SR依據線材纏繞參數以判斷是否一線材(例如線材LI1、LI2、LI3、LO1、LO2及LO3的其中至少之一者)將會纏繞。
於一實施例中，主機裝置SR依據線材纏繞參數以判斷是否至少一第一線材或至少一第二線材將會纏繞。若主機裝置SR依據線材纏繞參數判斷至少一第一線材或至少一第二線材將會纏繞，則進入步驟350。若主機裝置SR依據線材纏繞參數判斷至少一第一線材或至少一第二線材將不會纏繞，則回到步驟310。
於一實施例中，當線材纏繞參數高於纏繞門檻值時，主機裝置SR判斷線材將纏繞。
例如，當第一線材(如線材LI1)的線材纏繞參數為2，而纏繞門檻值為1.5時，由於第一線材的線材纏繞參數高於纏繞門檻值，主機裝置SR判斷第一線材將纏繞。
例如，當第一線材(如線材LI1)的線材及第二線材(如線材LI2)的線材纏繞參數為1.75，而纏繞門檻值1.5時，由於線材纏繞參數高於纏繞門檻值，故主機裝置SR判斷第一線材將纏繞。
於另一例子中，當第一線材(如線材LI1)的線材纏繞參數為0.5，而纏繞門檻值1.5時，由於線材纏繞參數低於纏繞門檻值，故主機裝置SR判斷第一線材將不會纏繞。
於一些例子中，主機裝置SR藉由紀錄並分析頭戴式裝置HS的旋轉資料，以預測至少一第一線材或至少一第二線材是否將會纏繞。
於一些例子中，主機裝置SR藉由預測驗算法或頭戴式裝置HS的總移動變異數，以預測至少一第一線材或至少一第二線材是否將會纏繞。預測演算法可被理解為現有的演算法，因此此處不再贅述之。
於步驟350，當線材(如線材LI1、LI2、LI3、LO1、LO2及LO3之其中至少一者)將會纏繞時，主機裝置SR調整一虛擬實境內容。
於一實施例中，當至少一第一線材或至少一第二線材將纏繞時，主機裝置SR調整虛擬實境內容。第2A~2D圖呈現玩家配戴上頭戴式裝置HS後，其所視的虛擬實境內容。於一實施例中，虛擬實境內容由主機裝置SR透過線材(如線材LI1及LO1)及控制器CL的傳輸，而提供至頭戴式裝置HS。於第2A~2D圖中繪示頭戴式裝置HS中的立體頭戴式顯示器所呈現的虛擬實境內容。
於一實施例中，如第2A圖所示，玩家的頭部沿著箭號由端點A移動至端點B以追蹤興趣點(interest point)EM1，興趣點EM1例如為虛擬敵人。當移動頭戴式裝置HS的觀看視角由端點A移動至端點B時，產生當前旋轉角度，此外，若頭戴式裝置HS的觀看視角繼續沿著虛線箭號由端點B往端點C移動，則主機裝置SR判斷(或預測)至少一第一線材或至少一第二線材將纏繞。因此，以下實施例提供避免線材纏繞的方法。然而，本案並不侷限於第2A~2D圖的實施方式。
於一實施例中，主機裝置SR依據當前旋轉角度動態地調整虛擬實境內容，並於調整虛擬實境內容後，藉由頭戴式裝置HS中的立體頭戴式顯示器提供使用者介面或虛擬實境影像。
於一實施例中，當線材將纏繞時，將虛擬實境內容中的興趣點EM1(如玩家所跟隨的虛擬敵 人)往當前旋轉角度之相反方向移動(例如第2B圖所示興趣點EM1由端點B移動至端點A)。於第2B圖中，由於興趣點EM1由端點B移動至端點A，因此，玩家的注意力將會跟隨興趣點EM1的移動，使得移動頭戴式裝置HS的觀看視角沿著箭號由端點B移動至端點A。此舉避免配帶頭戴式裝置HS的玩家頭部持續地如第2A圖所示的沿著虛線箭頭由端點B往端點C的方向旋轉。藉此，如第2B圖所示，至少一第一線材或至少一第二線材會往當前旋轉角度之相反方向旋轉，因此，此種方式避免了至少一第一線材或至少一第二線材纏繞。
於一實施例中，於當前旋轉角度代表一逆時針旋轉角度時，虛擬實境內容中的興趣點EM1往順時針方向移動。
於一實施例中，於當前旋轉角度代表一順時針旋轉角度時，虛擬實境內容中的興趣點EM1往逆時針方向移動。
於一實施例中，如第2C所示，當至少一第一線材或至少一第二線材將纏繞時，虛擬實境內容中的至少一新物件(如新物件EM2、EM3)產生於當前旋轉角度(如端點A往端點B)之相反方向(如往端點A的方向產生)。因此，玩家的注意力將會專注於新物件EM2、EM3(例如，新物件EM2、EM3可被實現為新虛擬敵人)，而使移動頭戴式裝置 HS沿著箭號的反方向移動，以追蹤新物件EM2、EM3，藉此，至少一第一線材或至少一第二線材將往當前旋轉角度(如第2C圖所示由端點B往端點A)之相反方向(如由端點B往端點A)旋轉。此外，新物件EM2、EM3並不局限於位在一水平線上，例如，新物件EM2之於使用者的視角可以高於興趣點EM1之於使用者的視角，新物件EM3之於使用者的視角可以低於興趣點EM1之於使用者的視角。藉此，可避免至少一第一線材會至少一第二線材發生纏繞。
於一實施例中，如第2D圖中，當至少一第一線材或至少一第二線材將纏繞時，依據當前旋轉角度產生虛擬實境內容中的一障礙物OB。藉此，由於障礙物OB阻擋了玩家的視線，故玩家的頭部將不會沿著箭號的弧度方向持續地由端點A移動到端點B。因此，可避免至少一第一線材或至少一第二線材纏繞。
基於上述實施例，藉由調整人工智慧及/或遊戲的流程(或內容)，可避免至少一第一線材或至少一第二線材纏繞。
綜上，本案上述之適用於頭戴式裝置之預測方法及虛擬實境系統可避免使用者在與虛擬實境內容進行互動時被線材纏繞。當依據線材纏繞參數判斷線材將要纏繞時，虛擬實境系統可動態 地調整虛擬實境內容，藉此可引導使用者移動到適當的方位，以避免使用者被線材纏繞或絆倒。因此，適用於頭戴式裝置之預測方法及虛擬實境系統亦提供了較佳的使用者經驗。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種適用於頭戴式裝置之預測方法，該預測方法包含：感測該頭戴式裝置之一旋轉資料；依據該旋轉資料之一連續角度產生一纏繞預測；依據該纏繞預測以判斷一線材纏繞參數；依據該線材纏繞參數以判斷耦接該頭戴式裝置之一線材是否將會纏繞；以及當判斷該線材將纏繞時，調整該頭戴式裝置所呈現之一虛擬實境內容。
  2. 如請求項1所述之預測方法，更包含：依據該線材纏繞參數判斷該線材的一當前旋轉角度；其中，當該線材纏繞參數高於一纏繞門檻值時，判斷該線材將纏繞。
  3. 如請求項2所述之預測方法，其中，當該線材將纏繞時，將該虛擬實境內容中的一興趣點(interest point)往該當前旋轉角度之一相反方向移動。
  4. 如請求項2所述之預測方法，其中，當該線材將纏繞時，該虛擬實境內容中的一新物件產生於該當前旋轉角度之一相反方向。
  5. 如請求項2所述之預測方法，其中，當該線材將纏繞時，依據該當前旋轉角度產生該虛擬實境內容中的一障礙物。
  6. 如請求項3所述之預測方法，其中，當該當前旋轉角度代表一逆時針旋轉角度時，將該虛擬實境內容中的該興趣點往順時針方向移動。
  7. 如請求項3所述之預測方法，其中，當該當前旋轉角度代表一順時針旋轉角度時，將該虛擬實境內容中的該興趣點往逆時針方向移動。
  8. 如請求項1所述之預測方法，更包含：依據一當前旋轉角度以動態調整該虛擬實境內容；以及於調整該虛擬實境內容後，該頭戴式裝置提供一使用者介面或一虛擬實境影像。
  9. 如請求項1所述之預測方法，更包含：藉由該頭戴式裝置上的一重力傳感器(gravity-sensor)或一光感測器於一操作期間內感測該旋轉資料，以計算該旋轉資料之該連續角度以產生該纏繞預測。
  10. 如請求項1所述之預測方法，其中，該線材耦接於該頭戴式裝置及一控制器。
  11. 一種虛擬實境系統，包含：一頭戴式裝置，用以感測一旋轉資料並藉由一線材以傳送該旋轉資料；以及一主機裝置，用以由該線材接收該旋轉資料，依據該旋轉資料之一連續角度產生一纏繞預測，依據該纏繞預測以判斷一線材纏繞參數，依據該線材纏繞參數以判斷耦接該頭戴式裝置之一線材是否將會纏繞，以及當判斷該線材將纏繞時，調整該頭戴式裝置所呈現之一虛擬實境內容。
  12. 如請求項11所述之虛擬實境系統，其中，該主機裝置依據該線材纏繞參數判斷該線材的一當前旋轉角度；其中，當該線材纏繞參數高於一纏繞門檻值時，該主機裝置判斷該線材將纏繞。
  13. 如請求項12所述之虛擬實境系統，其中，當該線材將纏繞時，該主機裝置將該虛擬實境內容中的一興趣點往該當前旋轉角度之一相反方向移動。
  14. 如請求項12所述之虛擬實境系統，其中，當該線材將纏繞時，該主機裝置將該虛擬實境內容中的一新物件產生於該當前旋轉角度之一相反方向。
  15. 如請求項12所述之虛擬實境系統，其中，當該線材將纏繞時，該主機裝置依據該當前旋轉角度產生該虛擬實境內容中的一障礙物。
  16. 如請求項13所述之虛擬實境系統，其中，當該當前旋轉角度代表一逆時針旋轉角度時，該主機裝置將該虛擬實境內容中的該興趣點往順時針方向移動。
  17. 如請求項13所述之虛擬實境系統，其中，當該當前旋轉角度代表一順時針旋轉角度時，該主機裝置將該虛擬實境內容中的該興趣點往逆時針方向移動。
  18. 如請求項11所述之虛擬實境系統，其中，該主機裝置依據一當前旋轉角度以動態調整該虛擬實境內容，並於調整該虛擬實境內容後，該頭戴式裝置提供一使用者介面或一虛擬實境影像。
  19. 如請求項11所述之虛擬實境系統，更包含：一重力傳感器，設置於該頭戴式裝置；以及一光感測器，設置於該頭戴式裝置；其中，該重力傳感器或該光感測器於一操作期間內感測該旋轉資料，以計算該旋轉資料之該連續角度以產生該纏繞預測。
  20. 如請求項11所述之虛擬實境系統，其中，該線材耦接於該頭戴式裝置及一控制器，以及該線材耦接該控制器及該主機裝置。
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