TWI797761B

TWI797761B - 虛擬實境的顯示方法

Info

Publication number: TWI797761B
Application number: TW110136833A
Authority: TW
Inventors: 吳雲中
Original assignee: 邦鼎科技有限公司; 香港商艾裴吉國際貿易有限公司
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-04-01
Also published as: TW202316377A

Abstract

一種虛擬實境的顯示方法藉由一虛擬實境系統來實施，並包含：儲存有一個二維畫作及一個三維畫作模型，該二維畫作包括一第一物件，該三維畫作模型包括對應該第一物件被立體化的一第一網格；顯示該二維畫作，並判斷是否有接收到一觸發信號；當判斷有接收到該觸發信號時，根據預先設定的一變形過程時間及一每秒顯示幀數，將該第一物件沿著該二維畫作的一法線方向作立體化形變，而產生相關於該第一網格的多個三維變形物件模型，且依序顯示該等三維變形物件模型及該三維畫作模型；使得觀賞者獲得二維畫作動態地轉變為三維畫作的使用者體驗。

Description

虛擬實境的顯示方法

本發明是有關於一種顯示方法，特別是指一種虛擬實境的顯示方法。

隨著科技的進步，導致電腦設備的運算能力大幅地提升，再加上網路技術的發展，使得以虛擬實境(VR)來顯示真實世界，如虛擬畫廊，成為一種可行的顯示技術。然而，在虛擬實境所顯示的虛擬畫廊中，如何展現或顯示虛擬畫作以提高使用者體驗便成為一個待解決的問題。

因此，本發明的目的，即在提供一種在虛擬實境中將二維畫作動態地轉變為三維畫作的虛擬實境的顯示方法。

於是，本發明提供一種虛擬實境的顯示方法，適用於一虛擬實境系統且藉由該虛擬實境系統來實施，並包含步驟(A)~ (C)。

於步驟(A)，儲存有一個二維畫作及一個三維畫作模型，該二維畫作包括一第一物件，該三維畫作模型包括對應該第一物件被立體化的一第一網格(Mesh)。

於步驟(B)，顯示該二維畫作，並判斷是否有接收到一觸發信號。

於步驟(C)，當判斷有接收到該觸發信號時，根據預先設定的一變形過程時間及一每秒顯示幀數(Frame per second，FPS)，將該第一物件沿著該二維畫作的一法線方向作立體化形變，而產生相關於該第一網格的多個三維變形物件模型，且依序顯示該等三維變形物件模型及該三維畫作模型。

在一些實施態樣中，其中，在步驟(C)中，定義該變形過程時間是T，該每秒顯示幀數是M，該二維畫作在該法線方向的一Z軸上的座標是0，該第一網格在該Z軸上的最大座標是Z1。該虛擬實境系統計算一總顯示模型數量N=M*T，並定義該等三維變形物件模型分別是一第i三維變形物件模型，i=1、2、…、(N-1)，且計算該第i三維變形物件模型等於該第一網格在該Z軸的方向作等比例縮小至Z1*i/N。該虛擬實境系統分別在i=1、2、…、(N-1)的時間i/M顯示該第i三維變形物件模型，並在時間T顯示該三維畫作模型。

在一些實施態樣中，其中，在步驟(A)中，該二維畫作的大小是X0長度單位*Y0長度單位，該三維畫作模型的大小是X1長度單位*Y1長度單位*Z1長度單位。在步驟(C)中，定義該X0長度單位及X1長度單位在一X軸方向上，且該Y0長度單位及Y1長度單位在一Y軸方向上，該虛擬實境系統還計算該第i三維變形物件模型等於該第一網格分別在該X軸及該Y軸的方向作等比例縮放至X0+(X1-X0)*i/N及Y0+(Y1-Y0)*i/N。

在一些實施態樣中，其中，在步驟(C)中，當該虛擬實境系統在時間i/M之其中一時間點，無法計算並顯示出對應的該第i三維變形物件模型時，則略過該第i三維變形物件模型且不作顯示。

在一些實施態樣中，其中，在步驟(A)中，該二維畫作還包括一第二物件，該三維畫作模型還包括對應該第二物件被立體化的一第二網格。在步驟(C)中，當該虛擬實境系統判斷有接收到該觸發信號時，先將一第二初始網格作平移並顯示，再同樣根據該變形過程時間及該每秒顯示幀數，將該第二初始網格沿著該X軸、該Y軸、及該Z軸的方向作縮放形變，而產生相關於該第二網格的另外多個三維變形物件模型，且同樣依序顯示該等三維變形物件模型，該第二初始網格是該第二網格作尺寸縮放。

本發明的功效在於：藉由該虛擬實境系統根據該變形過程時間及該每秒顯示幀數，計算由該第一物件作立體化形變而獲得該等三維變形物件模型，並依序作顯示，使得觀賞者能夠在虛擬世界中觀賞到二維畫作動態地轉變為三維畫作，且在變形的過程中每一該三維變形物件模型都相對於該二維畫作不失真，而獲得更佳的使用者體驗。

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1與圖2，本發明虛擬實境的顯示方法之一實施例，適用於一虛擬實境系統100。該虛擬實境系統100包含一處理單元1，及電連接該處理單元1的一顯示單元2、一輸入單元3、與一儲存單元4。該處理單元1例如是一中央處理器或一繪圖晶片，該顯示單元2例如是一頭戴式顯示器，該輸入單元3例如是一手持式控制器，該儲存單元4例如是一記憶體或一磁碟，但都不以此為限。

該虛擬實境的顯示方法包含步驟S1~S3。

於步驟S1，該儲存單元4儲存有一個二維畫作及一個三維畫作模型，再參閱圖3與圖4，分別舉例說明該二維畫作5的一平面圖及該三維畫作模型6的一側視圖。該二維畫作5包括一第一物件51及一第二物件52，該三維畫作模型6包括對應該第一物件51被立體化的一第一網格(Mesh)61，及對應該第二物件52被立體化的一第二網格62。該二維畫作5例如是藉由拍攝或掃描自一真實畫作而產生，該三維畫作模型6是美術人員或工程師根據該二維畫作5所製作而成，並支援一遊戲引擎(例如是Unity)。該二維畫作5的大小是X0長度單位*Y0長度單位，該三維畫作模型6的大小是X1長度單位*Y1長度單位*Z1長度單位，長度單位例如是公分。

另外要特別說明的是：圖3與圖4為方便繪圖起見，該第一物件51是個橢圓，該第二物件52是個圓，該第一網格61是個半橢球，該第二網格62是個球，且省略而未繪出該第一網格61及該第二網格62所各自包含的多個多邊形，並以Y1=Y0作表示，而實際上Y1與Y0可以相同也可以不相同，且X1/X0=Y1/Y0，以使得該三維畫作模型6的正視圖與該二維畫作5呈等比例縮放或相同大小。

於步驟S2，該處理單元1在該顯示單元2顯示該二維畫作5，並判斷是否有接收到一觸發信號。更具體地說，一使用者藉由穿戴該顯示單元2及該輸入單元3，以在一虛擬畫廊中觀賞該二維畫作5。該觸發信號例如是藉由該使用者接近該二維畫作5時操作該輸入單元(如按鍵)3而產生。當該處理單元1判斷有接收到該觸發信號時，執行步驟S3。

於步驟S3，該處理單元1根據預先設定的一變形過程時間及一每秒顯示幀數(Frame per second，FPS)，將該第一物件51沿著該二維畫作5的一法線方向作立體化形變，而產生相關於該第一網格61的多個第一三維變形物件模型，且依序在該顯示單元2顯示該等第一三維變形物件模型及該三維畫作模型6。

更詳細地說，定義該變形過程時間是T，該每秒顯示幀數是M，該二維畫作5在該法線方向的一Z軸上的座標是0，該第一網格61在該Z軸上的最大座標是Z1。該處理單元1計算一總顯示模型數量N=M*T，並定義該等三維變形物件模型分別是一第i三維變形物件模型，i=1、2、…、(N-1)，且計算該第i三維變形物件模型等於該第一網格61分別在該X軸、該Y軸、及該Z軸的方向作等比例縮放至分別在該X軸及該Y軸的方向作等比例縮放至X0+(X1-X0)*i/N、Y0+(Y1-Y0)*i/N、及Z1*i/N。該處理單元1分別在i=1、2、…(N-1)的時間i/M在該顯示單元2顯示該第i三維變形物件模型，並在時間T顯示該三維畫作模型6。

舉例來說，長度單位是公尺，T=1秒，M=60，X0=10，Y0=20，X1=10，Y1=20，Z1=5，則該處理單元1在第1/60秒時，在該顯示單元2顯示第1三維變形物件模型，該第1三維變形物件模型的大小是10*20*(5*1/60)；在第2/60秒時，在該顯示單元2顯示第2三維變形物件模型，該第2三維變形物件模型的大小是10*20*(5*2/60)；同樣地，分別依序在該顯示單元2顯示該第3三維變形物件模型至該第59三維變形物件模型；直到第1秒時，在該顯示單元2顯示該三維畫作模型6。

再者，當該處理單元1判斷有接收到該觸發信號時，該處理單元1還將一第二初始網格在該Z軸方向上作平移，或移動至預先設定的一參考座標，並顯示於該顯示單元2，且再同樣根據該變形過程時間及該每秒顯示幀數，將該第二初始網格沿著該X軸、該Y軸、及該Z軸的方向作與該第一網格同樣型式的縮放形變，而產生相關於該第二網格62的多個第二三維變形物件模型，且依序在顯示該等第一三維變形物件模型時同時顯示對應的該等第二三維變形物件模型。該第二初始網格是該第二網格62作尺寸縮放，且該第二初始模型可以預先儲存於該儲存單元4，或者，該處理單元1根據預先設定的縮放比例，對該第二網格62作計算而獲得該第二初始網格。

換句話說，該處理單元1對於該二維畫作5的該第一物件51，是在該Z軸(或還有該X軸及該Y軸)上作縮放，而對於該第二物件52，是在該Z軸(或還有該X軸及該Y軸)方向上先作平移再作縮放，該第一物件51例如是人臉或其他標的物，該第二物件52例如是球體(如太陽)或其他標的物，使得該使用者在該虛擬畫廊中能夠觀賞到該二維畫作5逐漸轉變為該三維畫作模型6，且在變形的過程中每一個三維變形物件模型(即對應的該第一三維變形物件模型及該第二三維變形物件模型)，及最終的該三維畫作模型6都相對於該二維畫作5不失真，而獲得更佳的使用者體驗。

此外，在步驟S3中，當該處理單元1在時間i/M之其中一時間點，無法計算並顯示出對應的該第i三維變形物件模型時，則略過該第i三維變形物件模型的計算且不作顯示。也就是說，該處理單元1支援幀率補間的功能，以避免在硬體運算能力不足的情況下，發生掉幀的情況而導致該顯示單元2所顯示的畫面產生延遲的現象。

另外要特別補充說明的是：在其他的實施例中，該二維畫作5也可以不包括該第一物件51或該第二物件52，或者，該二維畫作5也可以還包括與該第一物件51或該第二物件52類似的其他多個物件。再者，該處理單元1也可以在該等第一三維變形物件模型或該等第二三維變形物件模型中增加動畫效果，例如人臉的眨眼、頭髮的擺動、或其他預設動畫，以提高畫面的豐富性。

綜上所述，本發明藉由該處理單元1根據該變形過程時間及該每秒顯示幀數，計算由該第一物件51及該第二物件52立體化形變而分別獲得該等第一三維變形物件模型及該等第二三維變形物件模型，並依序作顯示，使得觀賞者能夠在虛擬世界中觀賞到二維畫作5動態地轉變為三維畫作，且在變形的過程中每一該第一三維變形物件模型及該第二三維變形物件模型都相對於該二維畫作5不失真，而獲得更佳的使用者體驗，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

100:虛擬實境系統

1:處理單元

2:顯示單元

3:輸入單元

4:儲存單元

5:二維畫作

51:第一物件

52:第二物件

6:三維畫作模型

61:第一網格

62:第二網格

X0、Y0、Y1、Z1:長度

S1~S3:步驟

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明虛擬實境的顯示方法所適用的一虛擬實境系統；圖2是一流程圖，說明本發明虛擬實境的顯示方法的一實施例；圖3是一正視圖，示例性地說明該實施例的一個二維畫作；及圖4是一側視圖，示例性地說明該實施例的一個三維畫作模型。

S1~S3:步驟

Claims

一種虛擬實境的顯示方法，適用於一虛擬實境系統且藉由該虛擬實境系統來實施，並包含：(A)儲存有一個二維畫作及一個三維畫作模型，該二維畫作包括一第一物件，該三維畫作模型包括對應該第一物件被立體化的一第一網格(Mesh)，該二維畫作的大小是X0長度單位*Y0長度單位，該三維畫作模型的大小是X1長度單位*Y1長度單位*Z1長度單位；(B)顯示該二維畫作，並判斷是否有接收到一觸發信號；及(C)當判斷有接收到該觸發信號時，根據預先設定的一變形過程時間及一每秒顯示幀數(Frame per second，FPS)，將該第一物件沿著該二維畫作的一法線方向作立體化形變，而產生相關於該第一網格的多個三維變形物件模型，且依序顯示該等三維變形物件模型及該三維畫作模型，定義該變形過程時間是T，該每秒顯示幀數是M，該二維畫作在該法線方向的一Z軸上的座標是0，該第一網格在該Z軸上的最大座標是Z1，該虛擬實境系統計算一總顯示模型數量N=M*T，並定義該等三維變形物件模型分別是一第i三維變形物件模型，i=1、2、...、(N-1)，且計算該第i三維變形物件模型等於該第一網格在該Z軸的方向作等比例縮小至Z1*i/N，該虛擬實境系統分別在i=1、2、...、(N-1)的時間i/M顯示該第i三維變形物件模型，並在時間T顯示該三維畫作模型，定義該X0長度單位及X1 長度單位在一X軸方向上，且該Y0長度單位及Y1長度單位在一Y軸方向上，該虛擬實境系統還計算該第i三維變形物件模型等於該第一網格分別在該X軸及該Y軸的方向作等比例縮放至X0+(X1-X0)*i/N及Y0+(Y1-Y0)*i/N。
如請求項1所述的虛擬實境的顯示方法，其中，在步驟(C)中，當該虛擬實境系統在時間i/M之其中一時間點，無法計算並顯示出對應的該第i三維變形物件模型時，則略過該第i三維變形物件模型且不作顯示。
如請求項2所述的虛擬實境的顯示方法，其中，在步驟(A)中，該二維畫作還包括一第二物件，該三維畫作模型還包括對應該第二物件被立體化的一第二網格，在步驟(C)中，當該虛擬實境系統判斷有接收到該觸發信號時，先將一第二初始網格作平移並顯示，再同樣根據該變形過程時間及該每秒顯示幀數，將該第二初始網格沿著該X軸、該Y軸、及該Z軸的方向作縮放形變，而產生相關於該第二網格的另外多個三維變形物件模型，且同樣依序顯示該等三維變形物件模型，該第二初始網格是該第二網格作尺寸縮放。