CN110268372A - 用于确定引起沉浸式虚拟现实***内的时延的检测延迟的分析设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在沉浸式虚拟现实***中执行分析的设备(DA)，该***包括靶标(CD)以及检测装置(MD)，该靶标连接到可在空间(EP)中移动的物体(O)，该检测装置能够检测该靶标(CD)在该空间(EP)中的当前位置并传递表示该当前位置的第一信号。该设备(DA)包括：传感器(CC)，其能够在物体(O)到达空间(EP)中的已知位置时产生第二信号；以及分析装置(MA)，其联接到传感器(CC)和检测装置(MD)，并且能够确定接收第一信号的第一接收时刻以及接收第二信号的第二接收时刻，然后确定所确定的第一接收时刻和第二接收时刻之间的时间差，该第一信号表示该检测到的已知位置。

Description

用于确定引起沉浸式虚拟现实***内的时延的检测延迟的分 析设备
技术领域
本发明涉及沉浸式虚拟现实***。
背景技术
在一些领域，例如可选地是机动车辆类型的车辆领域中，沉浸式虚拟现实***用于将用户沉浸在虚拟环境中。这种沉浸可以例如用于教导用户在特定环境中变换位置、利用特定环境中存在的物体或功能、分析用户在特定环境中的行为、或者根据用户相对于特定环境的位置观察特定环境。
这种沉浸式(虚拟现实)***特别包括：
-至少一个靶标，其适于连接到能够在预定空间中移位的用户(或有时是物体)；
-检测装置，其能够检测该靶标在该预定空间中的当前位置并传递表示该当前位置的信号，
-至少一个显示装置，其负责在安装在预定空间中的至少一个屏幕上显示用于该屏幕的图像，以及
-至少一个计算机，其负责根据在预定空间中该/每个靶标的当前位置以及相关屏幕的位置来实时地为每个相关屏幕限定所选环境的三维(可能是立体的)图像。
在这种沉浸式***中，通常在用户改变位置的时刻与该用户在每个屏幕上看到由于其位置改变而产生的图像的时刻之间存在时间差或延迟。通常称为时延的这种时间差或延迟不仅来自信号和数据的处理时间以及信号、数据和图像的传输时间，还来自计算机的图形渲染时间以及以下两个时刻之间的时间差，这两个时刻为用户置于新位置的时刻以及检测装置在该新位置检测到靶标(并因此检测到用户)的时刻。
通常，时延越长，用户越不舒服并可能会出现恶心、眩晕或失去平衡。因此，重要的是找到解决方案，其允许将该时延降低到不会使用户不舒服的值(也就是说，该值趋向于零)。
然而，在找到这样的解决方案之前，应该预先确定增大时延的主要影响因素，特别是用户置于新位置的时刻与检测装置在该新位置处检测到靶标的时刻之间的时间差。然而，当前不存在允许确定该时间差的已知解决方案。
发明内容
因此，本发明特别旨在允许确定该时间差。
为此目的，本发明特别提出了一种用于在沉浸式虚拟现实***中执行分析的分析设备，该沉浸式虚拟现实***包括：至少一个靶标，其能够连接到适于在空间中移动的物体；以及检测装置，其能够检测该靶标在该空间中的当前位置并传递代表该当前位置的第一信号。
该分析设备的特征在于，包括：
-物体，其配备有每个靶标，
-传感器，其能够在物体到达该空间中的已知位置时产生第二信号；以及
-分析设备，其联接到传感器以及检测装置，并且能够确定接收第一信号的第一接收时刻以及接收第二信号的第二接收时刻，然后确定这些已确定的第一接收时刻和第二接收时刻之间的时间差，该第一信号表示检测到的已知位置。
因此，可以量化实际到达新位置与检测到该到达之间的时间差，该时间差显著地引起了沉浸式***的时延。
根据本发明的分析设备可以包括可以单独或组合采用的其他特征，特别是：
-该分析设备可以包括轨道，物体能够在该轨道上移动且该轨道能够放置在该空间中，使得物体可以移位到已知位置；
该分析设备可以包括支撑件，轨道紧固地连接在该支撑件上；
●轨道可以连接到支撑件，以便相对于空间的水平面倾斜预定锐角角度，并且因此允许物体通过重力在起始位置和至少已知位置之间相对于轨道自动位移；
○该分析设备可以包括电磁装置，其紧固地安装在轨道上，并且能够在电磁装置处于第一吸引状态时将物体固定在起始位置且在电磁装置处于第二非吸引状态时释放物体以使物体朝已知位置移动；
■电磁装置可以具有可远程控制的功能；
-该物体可以设置有电动机，其能够在其运行时期间引起物***移；
电动机可以具有可远程控制的功能；
-传感器能够设置在已知位置附近并能够在物体接触该传感器时产生第二信号。
本发明还提出了一种沉浸式虚拟现实***，其包括：至少一个靶标，其能够连接到适于在空间中移动的物体；检测装置，其能够检测靶标在该空间中的当前位置并传递代表该当前位置的第一信号；以及上述类型的分析设备。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在审阅下面的详细描述和附图时显现，在附图中：
-图1示意性地且功能性地示出了与根据本发明的分析设备的示例性实施例联接的沉浸式虚拟现实***的一部分，其中待检测物体放置在起始位置，并且
-图2示意性地且功能性地示出了图1的沉浸式虚拟现实***的一部分，其中分析设备的待检测物体放置在已知(最终)位置。
具体实施方式
本发明特别旨在提出一种分析设备DA，其用于在沉浸式虚拟现实***SI中执行分析，以便确定时间差ect，该时间差ect参与后者(SI)的时延。
在下文中，作为非限制性示例，认为沉浸式虚拟现实***SI用于将用户沉浸在代表车辆的至少一部分的虚拟环境中，该车辆可能是机动车辆类型(例如汽车)。然而，本发明不限于这种类型的虚拟环境。本发明实际上涉及任意类型的虚拟环境。
图1和图2示意性地示出了与预定空间EP相关联的沉浸式(虚拟现实)***SI的一小部分，其中至少部分地安装有根据本发明的分析设备DA的实施示例。
这里，该一小部分仅包括靶标保持器PC和检测装置MD，靶标保持器PC在此连接到能够移动并属于分析设备DA的一部分的物体O，该检测装置MD适于检测在该预定空间EP中靶标保持器PC的靶标CD的当前位置并传递表示该当前位置的第一信号s1。应注意，靶标保持器PC在此包括四个靶标CD，其位置应该由检测装置MD在每个测量时刻确定，以便在每个测量时刻从中推导出物体O的当前位置。但是该靶标保持器PC可以包括任意数量的靶标CD，只要该数量至少等于一(1)。
例如，此处检测装置MD包括两个相机，这两个相机各自与红外光子发射器相关联并能够通过红外线成像。每个发射器发射红外光束，其将在靶标(或球体)CD上被反射。每个相机记录在靶标(或球体)CD上被反射的光子的图像，并将每个记录的图像发送到图像分析计算机，该图像分析计算机将推断出靶标保持器PC在所考虑的时刻在空间中的位置。然而，检测装置MD可能包括多于两个相机。
应了解到，除了这些检测装置MD和靶标保持器PC之外，沉浸式(虚拟现实)***SI还包括至少一个计算机以及至少一个显示装置。靶标保持器PC用于配备给可以在预定空间EP中移动的用户(或有时是物体)。
每个显示装置负责在安装在预定空间EP中的至少一个屏幕上显示用于该屏幕的图像。注意到，每个显示装置可包括屏幕以及至少一个投影仪，或者包括屏幕以及具有相关电子控制装置的LCD类型的板。
屏幕数量通常在一至五之间。每个屏幕都安装在预定空间EP中。根据靶标保持器PC的靶标CD的当前位置以及与该计算机相关联的屏幕在预定空间EP中的位置，至少一台计算机负责实时地为与该计算机相关的至少一个屏幕限定所选环境的三维(可能是立体的)图像。在存在一个或多个投影仪的情况下，每个投影仪负责在相关联的屏幕上投影由相关联的计算机确定并用于该屏幕的三维图像。
如图1和图2非限制所示，除了物体O之外，根据本发明的分析设备DA还包括传感器CC以及分析装置MA。
物体O是可移动的，从而可以在(预定)空间EP中移动。另外，如上所述，该物体O应该配备有至少一个靶标CD，该靶标CD可选地形成靶标保持器PC的一部分(如图1和图2所示的非限制性示例)。
当物体O到达空间EP中的已知位置p2时，传感器CC能够产生第二信号s2。
作为示例并如图1和图2中非限制所示，该传感器CC能够设置在已知位置p2附近，并且能够在物体O接触传感器CC时产生第二信号s2。为此目的，该传感器CC例如可以是例如压电、电容、电感或机械类型。但是在实施变型中，在没有接触的情况下(并且因此远程地)，可以例如通过中断穿过已知位置p2的光束进行检测。
分析装置MA联接到传感器CC和检测装置MD。该分析装置MA能够确定接收第一信号s1的第一接收时刻i1以及接收第二信号s2(由传感器CC产生)的第二接收时刻i2，然后能够确定已确定的第一接收时刻i1和第二接收时刻i2之间的时间差ect(即ect＝i2-il)，该第一信号s1表示检测到的已知位置p2。
应当理解，已知位置p2用作参考位置，分析装置MA相对于该参考位置确定时刻i2和时刻i1之间的时间差ect，在该时刻i2时物体O(其体现为在空间EP中移动的用户)位于“新位置”(这里是p2)，在该时刻i1时检测装置MD检测到处于该新位置(这里是p2)的一个或多个靶标CD(以及因此物体O)。应了解到，由于该时间差异对沉浸式***SI的时延有很大的影响，此外，人们想要减小沉浸式***SI的时延，所以特别值得了解该时间差异。
例如，当分析装置MA在某一时刻接收到表示检测到的已知位置p2的第一信号s1时，该分析装置MA将该时刻记录为第一时刻i1，并且当分析装置MA在某一时刻接收到第二信号s2时，该分析装置MA将该时刻记录为第二时刻i2。
在图1和图2中非限制性地示出的示例中，分析装置MA形成计算机OR的一部分，该计算机OR(直接或间接地)联接到传感器CC并联接到沉浸式***SI的检测装置MD。然而这不是必须的。实际上，分析装置MA可以构成(例如包括示波器以及电子信号分析电路的)电子设备，其(直接或间接地)联接到传感器CC并联接到沉浸式***SI的检测装置MD。因此，这些分析装置MA可以软件(或信息(或“software(软件)”))模块的形式实现，或者以电子电路(或“hardware(硬件)”)与软件模块组合的形式实现。
物体O的移位能够以不同方式进行。
因此，分析设备DA可以例如包括轨道R，物体O能够在轨道R上位移且该轨道R能够放置在空间EP中，使得物体O可以移动到已知位置p2。在这种情况下，物体O的位移受到约束。注意到，该轨道R可以是单轴线的，该轴可选地具有圆形截面，但不是必须的。
作为示例并如图1和图2中的非限制所示，分析设备DA还可以包括支撑件SR，轨道R紧固地连接在支撑件SR上。
这种支撑件SR例如可以用于设置在空间EP的地面上。因此，该支撑件SR可以允许将轨道R设置在平行于地面的位置，或者设置成相对于地面并因此相对于空间EP的水平面倾斜预定锐角角度(如图1和图2中非限制性所示)。
在第一替代方案(平行)中，为了使物体O从起始位置朝已知位置p2移动，该物体O应该最初由人推动或配备电动机，该电动机优选地具有(例如通过波)可远程控制的功能。
在第二替代方案(倾斜)中，物体O相对于轨道R的位移可以在起始位置p1(图1中示出)和至少已知位置p2(图2中示出)之间通过重力自动进行。换句话说，位移由物体O沿着轨道R(沿着图1的箭头F1)下落引起。
注意到，在图1和图2中非限制性示出的示例中，轨道R相对于地面(这里是水平的)的倾斜角度等于90°。这允许使用诸如三脚架的简单支撑件SR。但是该角度可以小于90°，例如等于45°或60°。
还应注意到，如图1和图2中非限制性所示，在第二替代(倾斜)方案中，分析设备DA可以包括电磁装置MEL，其在起始位置p1附近紧固地安装在轨道R上。这些电磁装置MEL一方面适于在其处于第一吸引状态时将物体O固定在物体O的起始位置p1，另一方面适于当其处于第二非吸引状态时释放物体O以使物体O能够朝已知位置p2位移。该电磁装置MEL可以例如以电磁铁的形式设置，当对电磁铁供电时其具有吸力，而当未对电磁铁供电时其不具有吸力。注意到，如果电磁铁功率足够大，则当对该电磁铁供电时，该电磁铁也可以用于使物体O从已知位置p2自动抬升到物体O的起始位置p1。
这种电磁装置MEL例如可以具有可远程控制的功能，可选地通过波来进行该功能。这种控制可以通过计算机或通过遥控装置来实现，该计算机联接到电磁装置MEL，并且该计算机可选地是可包括分析装置MA的计算机(OR)。实际上，这允许用户远程触发物体O的下落，而不会妨碍检测装置MD在物体O下落时对该物体O的检测跟踪。
注意到，在图1和图2中非限制性示出的示例中，由于传感器CC确保接触检测，因此，传感器CC在已知位置p2的正下方紧固地连接到轨道R。
还注意到，物体O不一定例如由于其连接到轨道R而被限制移动。实际上，在替代实施例中，可以设想将物体O设置成在空间EP的地面上滚动。例如，物体O可以包括可选地由电动机旋转驱动的轮子。在没有电动机的情况下，物体O通过最初由人推动而从起始位置朝已知位置p2移动。在存在电动机的情况下，运行电动机使得物体O从起始位置朝已知位置p2移动。因此，优选地可远程控制该运行(可能通过波信道)。这种控制可以通过计算机或通过遥控装置来实现，该计算机联接到物体O，并且该计算机可选地是可以包括分析装置MA的计算机(OR)。
物体O可以具有众多设置，具体取决于物体O应当进行位移的方式。作为示例的，物体O可以制成为总体平行六面体形状的部件(可能是金属的)的形式，该部件具有适合于其沿着轨道R移动的凹槽或联接装置，或者具有轮子。例如，还可以在气垫上实现位移。

Claims (9)

1.一种用于沉浸式虚拟现实***(SI)的分析设备(DA)，所述沉浸式虚拟现实***包括至少一个靶标(CD)以及检测装置(MD)，所述靶标能够连接到适于在空间(EP)中移动的物体(O)，所述检测装置能够检测所述靶标(CD)在所述空间(EP)中的当前位置并传递代表所述当前位置的第一信号，所述设备包括：i)所述物体(O)，其配备有所述靶标(CD)；ii)传感器(CC)，其能够在所述物体(O)到达所述空间(EP)中的已知位置时产生第二信号；以及iii)分析装置(MA)，其联接到所述传感器(CC)和检测装置(MD)，并且适于确定接收所述第一信号的第一接收时刻以及接收所述第二信号的第二接收时刻，然后确定所确定的所述第一接收时刻和所述第二接收时刻之间的时间差，所述第一信号表示检测到的所述已知位置，其特征在于，所述分析设备包括轨道(R)，所述物体(O)能够在所述轨道上移动且所述轨道能够设置在所述空间(EP)中，使得所述物体(O)能够移动到所述已知位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括支撑件(SR)，所述支撑件紧固地连接在所述轨道上(R)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述导轨(R)连接到所述支撑件(SR)，以便相对于所述空间(EP)的水平面倾斜预定锐角角度，并且因此允许所述物体(O)通过重力在起始位置和至少所述已知位置之间相对于所述轨道(R)自动位移。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备包括电磁装置(MEL)，其固定安装在所述轨道(R)上，并且适于i)在所述电磁装置处于第一吸引状态时将所述物体(O)固定在所述起始位置，并且ii)在所述电磁装置置于第二非吸引状态时释放所述物体(O)以使所述物体朝所述已知位置移位。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所电磁装置(MEL)具有可远程控制的功能。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，所述物体(O)设置有电动机，所述电动机能够在其运行时引起所述物***移。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述电动机具有可远程控制的功能。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述传感器(CC)能够设置在所述已知位置附近并在所述物体(O)接触所述传感器时产生所述第二信号。
9.一种沉浸式虚拟现实***(SI)，其包括至少一个靶标(CD)以及检测装置(MD)，所述靶标能够连接到适于在空间(EP)中移动的物体(O)，所述检测装置能够检测所述靶标(CD)在所述空间(EP)中的当前位置并传递代表所述当前位置的第一信号，其特征在于，所述沉浸式虚拟现实***还包括根据前述权利要求中任一项所述的分析设备(DA)。
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