TWI761658B - 用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法及其設備 - Google Patents

用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法及其設備 Download PDF

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Abstract

一種用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法，包含一評估步驟、一取材步驟，及一建構步驟。該評估步驟是依據人體實際體驗一特定環境時的視線協調反應，定義一對應人體實際視線的動態視線方向。該取材步驟是依據該動態視線方向取得一對應該特定環境的畫面素材。該建構步驟是以該畫面素材建構出一用於虛擬實境的動態模擬畫面，藉此建構出能反應人體真實視線方向之動態移動模式的動態模擬畫面，使人體體驗時在身體動作或心理反應產生的視線協調反應，能與畫面的動態一致，有效改善體驗虛擬實境時可能產生的暈眩現象。而本案亦提供相關的抗暈眩設備。

Description

用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法及其設備
本發明是有關於一種提升虛擬實境體驗品質的方法及其設備，特別是指一種用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法及其設備。
虛擬實境(Virtual Reality , V.R.)是配合畫面營造以及動態體驗，類比產生一個三維的虛擬空間，提供使用者在視覺甚至體感的感官類比，令使用者能自由、即時地於建構的虛擬空間中觀察、體驗，產生身歷其境的感受。虛擬實境的技術整合了例如畫面拍攝、電腦圖形、擬真計算、人工智慧、感應技術、顯示方式，甚至網路通訊等等的高科技技術，在各個層面是否能恰到好處地相互配合，是否真實考量人體的感官反應而設計，都是提供良好之虛擬實境體驗感受的關鍵。
參閱圖1，為其中一種建構虛擬實境之畫面的方法，主要利用一個預期給使用者進行體驗的載具10，實際行駛屆時欲建構出的環境路線，利用架設於該載具10上的影像拍攝設備11，在該載具10行駛時即時拍攝，隨著該載具10實際行駛時遭遇到的轉彎、高低起伏等等，即可獲取建構虛擬環境之畫面素材。
虛擬實境所建構出的環境畫面，是否能讓使用者有良好的體驗感受，有相當大部分的回饋，來自於使用者是否能在長時間體驗下仍不會產生暈眩感。而進行虛擬實境體驗時產生的暈眩感，主要歸因於眼部在體驗時所觀看的模擬動態畫面，相較於真實經歷時體眼協調的預期反應間有所落差，也就是讓大腦產生判斷誤差的同時，就會讓體驗者產生平衡失調的暈眩感。
同時參閱圖1與圖2，如前述之模擬動態畫面與體眼協調的預期反應間形成的落差，大多來自於拍攝畫面素材時的評估失當。舉例而言，當該載具10行駛於平地時，該影像拍攝設備11的拍攝方向D1會與使用者實際搭乘時的視線方向D2相同，此時拍攝的畫面素材就會與實際視線方向一致，以此畫面素材製作的模擬動態畫面，即不會發生大腦的判斷誤差。然而，當該載具10行駛於上坡時，該影像拍攝設備11的拍攝方向D1原則上會與該載具10的行駛的坡度角度相同，但人員實際搭乘於該載具10的視線方向D2，可能會因自然低頭而使身體平衡的動作，使得人員的頭部並不會完全上仰至與坡度角度完全相同的程度，因而造成拍攝方向D1與視線方向D2的落差，故以此素材製作的模擬動態畫面，即有可能因而造成大腦判斷的誤差，較容易使體驗者產生暈眩感。
綜上所述，因拍攝方式不當所獲得的畫面素材，或者是評估人體實際體驗情況的失準，所產生的模擬動態畫面與體眼協調間的落差，即是造成虛擬實境體驗時之暈眩感的主要原因。因此，如何據以改善此一關鍵性的問題，即成為提高虛擬實境體驗品質的重點之一。
因此，本發明之目的，即在提供一種能減少載具類虛擬實境體驗時產生之暈眩感的用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法。
於是，本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法，適用於模擬一載具的動態，並包含一評估步驟、一取材步驟，及一建構步驟。
該評估步驟是依據人體實際搭乘該載具而體驗一特定環境時，配合該載具之一實際動態方向產生的視線協調反應，定義一對應人體實際視線的動態視線方向，並評估該實際動態方向與該動態視線方向的差異。
該取材步驟是依據該動態視線方向取得一對應該特定環境的畫面素材。
該建構步驟是以該畫面素材建構出一用於虛擬實境的動態模擬畫面。
依據如上所述之用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法，本發明還提供一種用以執行本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法的用於載具類虛擬實境的抗暈眩設備。
本發明之功效在於：藉由該評估步驟，能預先評估該載具的實際動態方向，以及人體搭乘該載具而體驗一特定環境時，在身體實際動作或者大腦平衡反應下，可能產生的視線協調反應所對應的動態視線方向，並評估該實際動態方向與該動態視線方向的差異。在該取材步驟中依據該動態視線方向取得畫面素材，且在該建構步驟中依據該動態視線方向來建構該載具的動態模擬畫面，即能確保動態模擬畫面的動態情況與人體的動態視線方向一致，因此能有效減少大腦判斷上的落差，藉此降低體驗時產生暈眩感的可能性。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖3與圖4，本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法之一第一實施例，適用於模擬一載具的動態，並包含一評估步驟21、一取材步驟22，及一建構步驟23。在該第一實施例中，採用實際體驗時是乘坐於一體驗平台91上，並配合該體驗平台91模擬一四輪載具的移動模式，同時觀看對應所述移動模式固定播放之動態畫面92的體驗方式為例來說明。其中，觀看動態畫面92的方式，可以採用直接觀看外部顯示器，或者是讓體驗者配戴VR眼鏡的方式來執行，且並不以上述方式為限。
該評估步驟21是依據人體實際搭乘該載具而體驗一特定環境時，配合該載具之一實際動態方向產生的視線協調反應，定義一對應人體實際視線的動態視線方向，並評估該實際動態方向與該動態視線方向的差異。
以實例說明，當該特定環境為一跑車行駛於公路的情境時，該體驗平台91預期會依照該跑車行駛的路線而執行特定模式的移動，也就是對應所述的實際動態方向，而該動態畫面92即會呈現該跑車行駛過程中，以駕駛者視線所能見的畫面。在此實例中，是依據駕駛者駕駛跑車而在公路行駛時，考量遭遇轉彎、上坡、顛簸等等實境，視人體在乘坐狀態下維持的身體平衡動作，或者視線可能與跑車行駛方向有所差異的情況，定義出一個確實對應人體真實反應的動態視線方向。也就是說，相較於先前技術而言，該評估步驟21確實衡量了人體身歷其境的情況下，視線方向與載具行駛方向(即該實際動態方向)的差異性。
例如圖5所示，當一車輛93遇彎而以一轉彎方向T轉彎時，該車輛93之一駕駛者94的視線方向S，實質上並不會持續朝向該車輛93的該轉彎方向T，而會視駕駛情況觀看需留意的方向，或者依照身體平衡而自然移動視線，因而將與該轉彎方向T產生顯著差異。在該評估步驟21中，即是依照該駕駛者94實際的視線方向S，定義能對應該駕駛者94之真實情況的該動態視線方向，並確實評估該動態視線方向與該實際動態方向的差異。
同時參閱圖3至圖5，該取材步驟22是依據該動態視線方向取得一對應該特定環境的畫面素材。以實例而言，如圖4所呈現的該動態畫面92，即應是依照如圖5所示之該視線方向S，利用一影像拍攝裝置拍攝對應該車輛93轉彎之情況，取得該畫面素材；或者直接利用一畫面製作裝置，較佳是電腦動畫的形式，製作出對應該車輛93轉彎之情況的畫面素材。
該建構步驟23是使用該畫面素材建構出一用於虛擬實境的動態模擬畫面。以實例而言，依照如圖5所示之該視線方向S來製作的動態模擬畫面，即可真實對應該駕駛者94駕駛該車輛93轉彎的實際視線。據此，當該體驗平台91依照該駕駛者94駕駛該車輛93轉彎的動態模式移動時，若是播放的該動態畫面92是依照該視線方向S所建構的，體驗者的大腦在體感以及視覺上即不會形成判斷落差，除了會有較真實的實境體驗感受以外，也能有效降低體驗者產生暈眩感的機率。
參閱圖6與圖7，為本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法的一第二實施例，該第二實施例有別於該第一實施例，該體驗平台91係模擬實際行駛時會產生左右傾斜之壓車動作的二輪載具，也就是說，相較於模擬四輪載具的該第一實施例而言，本第二實施例還需以第一人稱之視角，考量可能發生之左右傾斜情況。
參閱圖6與圖7並配合圖3，以騎乘機車的情況為例，轉彎時通常會以傾斜整個車身的「壓車」動作來達成，但在此同時，由於人體自然的平衡以及視線機制，頭部(也就是視線方向)並不會有與車身傾斜角度相同的傾斜角度。如圖7所示，假設該體驗平台91對應二輪載具的實際動態方向而產生傾斜角度α1時，乘坐於該體驗平台91之使用者的頭部應只會有小於傾斜角度α1的偏擺角度α2。因此，在該評估步驟21時，自然需要在評估兩者差異後，依照偏擺角度α2定義對應真實視線的該動態視線方向。而在該取材步驟22與該建構步驟23，也是依照該動態視線方向來取得畫面素材，並且建構動態模擬畫面，則可確實對應騎士騎乘二輪載具時的實境，以提供較佳的實境體驗感受，並藉此降低體驗者產生暈眩感的機率。
值得特別說明的是，本發明也提供可執行本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法之第一實施例與第二實施例的設備，即本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩設備。較佳得以利用影像擷取裝置來截取畫面素材，或者直接以電腦製作出動畫型態的畫面素材，並透過現有的VR體驗方式實際體驗。只要所述設備中，針對該評估步驟21的評估需求，設置一得以專門性執行評估、計算、處理的運算處理模組，即可達成執行該第一實施例與該第二實施例之方法的目的。
綜上所述，本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法及其設備，能考量人體搭乘該載具實際經歷特定環境時，可能產生的視線協調反應，據此評估該載具的實際動態方向與人體之動態視線方向的差異，並依據該動態視線方向來建構動態模擬畫面，確保動態模擬畫面的動態情況與人體的動態視線方向一致，因此能有效減少大腦判斷上的落差，降低產生暈眩感的可能性，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
21:評估步驟 22:取材步驟 23:建構步驟 91:體驗平台 92:動態畫面 93:車輛 94:駕駛者 T:轉彎方向 S:視線方向 α1:傾斜角度 α2:偏擺角度
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明使用一搭載有一影像拍攝設備之載具拍攝畫面素材的情況； 圖2是一示意圖，配合圖1說明該影像拍攝設備之拍攝方向與視線方向的差異； 圖3是一方塊流程圖，說明本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法之一第一實施例； 圖4是一示意圖，說明配合一模擬四輪載具之體驗平台實施該第一實施例實施的情況； 圖5是一示意圖，說明該第一實施例的一評估步驟； 圖6是一示意圖，說明本發明用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法之一第二實施例；及 圖7是一示意圖，說明配合一模擬二輪載具之體驗平台實施該第二實施例的情況。
21:評估步驟
22:取材步驟
23:建構步驟

Claims (4)

  1. 一種用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法，適用於以一體驗平台提供觀看的動態模擬畫面，及產生對應動態模擬畫面之動態的方式，在人體的視覺及體感上模擬一載具的移動動態，並包含：一評估步驟，依據人體實際搭乘該載具而體驗一特定環境時，配合該載具之一實際動態方向產生的視線協調反應，定義一對應人體實際視線的動態視線方向，並評估該實際動態方向與該動態視線方向的差異；一取材步驟，依據該動態視線方向取得一對應該特定環境的動態畫面素材；及一建構步驟，以該動態畫面素材建構出一使用於該體驗平台而虛擬實境，以模擬該載具之移動動態的動態模擬畫面，並藉由該動態模擬畫面與該動態視線方向的相互一致，避免人體在該體驗平台上產生暈眩感。
  2. 如請求項1所述用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法，其中，該取材步驟是利用一影像拍攝裝置拍攝，取得該動態畫面素材。
  3. 如請求項1所述用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法，其中，該取材步驟是利用一畫面製作裝置，製作出該動態畫面素材。
  4. 一種執行如請求項第1至3項任一項所載之用於載具類虛擬實境的抗暈眩方法的用於載具類虛擬實境的抗暈眩設備。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104081254A (zh) * 2012-02-02 2014-10-01 戴姆勒股份公司 车辆显示设备以及该显示设备的操作方法

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