CN101879376A - 陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，采用游戏运行主机、游戏控制器和陀螺仪传感器，包括如下步骤：(1)游戏运行主机接收游戏控制器传回的陀螺仪传感器原始数据；(2)游戏运行主机将接收到的陀螺仪传感器原始数据通过算法处理转换为角速度或角位移；(3)根据互动游戏对动作的具体要求，结合获得的角速度或角位移信号，采用适合的分析方式，得出需要的结果。本发明通过分析游戏操作者手持的控制器发送至主机的陀螺仪传感器数据，来实现对互动游戏的操作，增加游戏的体验效果。

Description

陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法
技术领域
本发明设计一种互动游戏的实现方法，尤其涉及一种陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法。
背景技术
目前的互动游戏，主要采用加速度传感器来捕捉游戏操作者的动作，从而实现对互动游戏的控制。
但在实际应用中，采用加速度传感器来捕捉游戏操作者的动作有不少弱点。首先，加速度传感器由于其工作原理的限制，只能检测到加速或减速的运动，对于速度变化不大的匀速运动或较轻微的动作，应用加速度传感器往往无法很好的识别。其次，在使用加速度传感器检测控制器姿态的情况下，由于姿态检测是通过重力加速度在加速度传感器三个轴上的分量来实现的，因此对于控制器姿态的检测无法在控制器剧烈运动的情况下实现，这会对某些互动游戏的操作带来一定的限制。
而陀螺仪传感器与加速度传感器不同，它检测的是角速度的变化。显然，与加速度相比，角速度的测量显然可以应用的范围更广，特别是对控制器细微动作的捕捉，陀螺仪传感器与加速度传感器相比，有很大的优势。
因此，在互动游戏的动作捕捉中引入陀螺仪传感器，可以与加速度传感器形成较好的互补，提高互动游戏的体验效果。
目前陀螺仪传感器仍存在个体差异的问题，并且容易受陀螺仪传感器使用环境变化的影响。如何克服这些问题对分析结果的影响，是本发明需要解决的问题。
由于陀螺仪传感器提供的是角速度信号，如何将这一角速度信号转变为互动游戏中所需的动作控制信号，也是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，能显著降低陀螺仪传感器的个体差异与使用环境对实际应用带来的影响，实现对互动游戏的操作，增加游戏的体验效果。
为了解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案实现：
一种陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，采用游戏运行主机和游戏控制器，所述游戏控制器包括陀螺仪传感器，包括如下步骤：
(1)游戏运行主机接收游戏控制器传回的陀螺仪传感器原始数据；
(2)游戏运行主机将接收到的陀螺仪传感器原始数据通过算法处理转换为角速度或角位移；
(3)根据互动游戏对动作的具体要求，结合获得的角速度或角位移信号，采用适合的分析方式，得出需要的结果。
步骤(1)中所述原始数据信息应至少包含一个轴向的未经处理的陀螺仪传感器信号。
所述游戏控制器还包括加速度传感器，在步骤(1)和步骤(2)之间还包括步骤A：游戏运行主机接收游戏控制器传回的加速度传感器原始数据；步骤A中所述原始数据信息应至少包含一个轴向的未经处理的加速度传感器信号。步骤(3)为根据互动游戏对动作的具体要求，结合获得的角速度或角位移和加速度信号，采用适合的分析方式，得出需要的结果。
步骤(2)所述的算法处理会对陀螺仪传感器的个体差异和环境影响进行处理。
步骤(2)所述的算法处理包括滤波处理。
如果游戏运行主机接收的数据中包括三轴的加速度传感器信号，则根据需要，对计算得到的角速度或角位移结合三轴加速度信号做游戏控制器的姿态校正。
所述游戏运行主机是计算机、专用游戏主机或其它运行互动游戏的设备。
所述游戏控制器可以是游戏手柄、手机、鼠标、遥控器等所有能发送所需信号的电子设备。
本发明有益效果在于：本发明通过分析游戏操作者手持的控制器发送至主机的陀螺仪传感器数据，来实现对互动游戏的操作，增加游戏的体验效果。本发明在捕捉游戏控制器操作者细微动作时有较好的效果，并且通过算法计算，可以显著降低陀螺仪传感器的个体差异与使用环境对实际应用带来的影响。
附图说明
图1是本发明陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明技术方案涉及的硬件包括以下两个部分：游戏运行主机和游戏控制器。
在本发明技术方案中，游戏控制器需要将至少一个轴向的陀螺仪传感器输出的原始数据转送到游戏运行主机，在整个过程中不参与数据的分析和处理。游戏控制器可以是游戏手柄、手机、鼠标、遥控器等所有能发送所需信号的电子设备。
本发明技术方案的所有实现都在游戏运行主机中进行。游戏运行主机可以是计算机、专用游戏主机或其它可以运行互动游戏的设备。
本发明陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，采用游戏运行主机和游戏控制器，该游戏控制器包括陀螺仪传感器和加速度传感器(见图1)，该方法主要包含以下几个步骤：
1.游戏运行主机接收游戏控制器传回的陀螺仪传感器原始数据。该原始数据信息应至少包含一个轴向的未经处理的陀螺仪传感器信号。
2.游戏运行主机接收游戏控制器传回的加速度传感器原始数据。该原始数据信息应至少包含一个轴向的未经处理的加速度传感器信号。加速度传感器在本发明技术方案中并不是必须的，但它的存在可以与陀螺仪传感器在某些方面形成互补，提高分析方法的灵活性，使游戏操作者在互动游戏中获得更好的游戏体验。如果接收的数据中包括三轴的加速度传感器信号，则可以根据需要，对计算得到的角速度或角位移结合三轴加速度信号做游戏控制器的姿态校正。
3.游戏运行主机将接收到的陀螺仪传感器原始数据通过算法处理转换为角速度或角位移。算法中会对陀螺仪传感器的个体差异和环境影响进行处理。该算法处理包括滤波处理。
以下以一种对陀螺仪传感器数据的处理方式为例具体说明算法处理的方法，主要包括如下几部分(不采用三轴加速度姿态校准，游戏控制器以游戏手柄为例)：
(1)在稳定情况下采集陀螺仪传感器数据作为陀螺仪的零点位置。在还未获得该零点位置的情况下，在算法中采用默认值代替。若当前使用的游戏手柄支持数据写入功能，可将当前采集到的零点位置写入游戏手柄。
(2)将采集到的陀螺仪传感器数据做滤波处理，尽量避免将一些细微的抖动传入后面的计算步骤。
(3)将经过滤波处理的陀螺仪传感器数据与零点位置数据进行比较，得出的差值可作为游戏手柄的角速度使用。
(4)将得到的角速度值进行累加，当累加值超过某阈值时，角位移加一个单位，同时累加值清零。
(5)此时获得的角位移量可以在互动游戏中使用。
4.根据互动游戏对动作的具体要求，结合获得的角速度、角位移和加速度等信号，采用适合的分析方式(之前列举的分析处理方法是实际应用中的一种，适用于无需游戏手柄姿态校准的场合下获取游戏手柄角位移)，得出需要的结果。
由于每个互动游戏对玩家所做的动作有不同的要求，现以高尔夫球游戏为例，详细说明本发明的实施方式。
高尔夫球的游戏动作主要分为击球前对球杆的位置控制与挥杆击球两部分。
首先是击球前对球杆的位置控制，要求做到控制器持有者所做的球杆控制动作与游戏中游戏人物所做的动作一致。这一功能的实现需要一个轴向的陀螺仪传感器数据，这一轴向应与挥杆动作平面保持垂直，以保证陀螺仪传感器可以感测到动作轴向的转动状态。采集的陀螺仪传感器数据经过算法处理(之前所列举的处理方法可以用于高尔夫球的动作分析)后可以转换为角位移，从而对游戏中的球杆位置进行控制。
其次是对挥杆击球的动作进行控制，要求做到控制器持有者做出击球动作的同时，游戏中游戏人物也应该将球击出。这个功能可以在球杆位置控制功能的基础上实现，当球杆位置超过击球点时，可以判断已将球击出，击球的力量可以综合击球时球杆的角度变化量、击球前球杆停留位置和击球后球杆停留位置来判断。
在分析过程中增加以下两方面可以提高游戏的体验效果：第一，引入与当前陀螺仪传感器轴向垂直的轴向上的陀螺仪传感器信号，用于检测在击球的过程中动作有没有向左或向右偏，在游戏中对应的反应是击出球以后，球的飞行路线向左或向右偏，如果在整个击球过程中操作者的动作十分标准，那么游戏中球会按照正常的路线飞行。第二，引入加速度传感器信号，作为击球力量大小的辅助判断依据。
相似的分析方式，还可以将其运用到棒球等其他游戏控制中。

Claims (9)

1.一种陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，采用游戏运行主机和游戏控制器，所述游戏控制器包括陀螺仪传感器，包括如下步骤：
(1)游戏运行主机接收游戏控制器传回的陀螺仪传感器原始数据；
(2)游戏运行主机将接收到的陀螺仪传感器原始数据通过算法处理转换为角速度或角位移；
(3)根据互动游戏对动作的具体要求，结合获得的角速度或角位移信号，采用适合的分析方式，得出需要的结果。
2.如权利要求1所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，步骤(1)中所述原始数据信息应至少包含一个轴向的未经处理的陀螺仪传感器信号。
3.如权利要求1或2所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，所述游戏控制器还包括加速度传感器，在步骤(1)和步骤(2)之间还包括步骤A：游戏运行主机接收游戏控制器传回的加速度传感器原始数据；步骤(3)为根据互动游戏对动作的具体要求，结合获得的角速度或角位移和加速度信号，采用适合的分析方式，得出需要的结果。
4.如权利要求3所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，步骤A中所述原始数据信息应至少包含一个轴向的未经处理的加速度传感器信号。
5.如权利要求1所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，步骤(2)所述的算法处理会对陀螺仪传感器的个体差异和环境影响进行处理。
6.如权利要求1或5所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于：步骤(2)所述的算法处理包括滤波处理。
7.如权利要求3所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于：如果游戏运行主机接收的数据中包括三轴的加速度传感器信号，则根据需要，对计算得到的角速度或角位移结合三轴加速度信号做游戏控制器的姿态校正。
8.如权利要求1所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，所述游戏运行主机是计算机、专用游戏主机或其它运行互动游戏的设备。
9.如权利要求1所述的陀螺仪传感器在互动游戏中的实现方法，其特征在于，所述游戏控制器是包括游戏手柄、手机、鼠标、遥控器的所有能发送所需信号的电子设备。
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