CN219266680U - 延展现实显示*** - Google Patents

Abstract

一种延展现实显示***，包括：第一呈现设备，其包括第一呈现装置和第一音响装置，其中第一呈现装置构造成向用户显示第一视觉效果；第二呈现设备，其包括第二呈现装置、头部支撑件、传感器组件和信号收发器，其中头部支撑件接合用户的头部，第二呈现装置耦接至头部支撑件以支撑在其上并且构造成向用户显示与第一视觉效果的时间轴相关的第二视觉效果，传感器组件设置在第二呈现装置上并且构造成测量第二呈现设备朝向，信号收发器连接到传感器组件；中枢模块，其连接到第一呈现设备；以及传输装置，其连接到中枢模块和第二呈现设备。

Description

延展现实显示***

技术领域

本申请涉及一种延展现实显示***。

背景技术

延展现实(XR)是一种将虚拟内容与真实环境融合的技术，包括虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)。近年来，随着5G网络、图像处理、追踪技术等方面的发展，XR技术在现场演出中得到了广泛应用，为观众带来了沉浸式、互动式、创新式的视听体验。

XR技术在现场演出中主要有两种形式：一种是搭建全虚拟环境，演员在绿幕背景下进行表演，图像通过技术手段将绿幕背景换成已设计好的虚拟场景；另一种是在真实舞台上将已制作好的图像与真实图像合成，叠加视觉效果。这两种形式都需要借助电影银幕/LED屏幕、摄像机、传感器等设备来实现。

将XR技术应用到现场演出的优势在于：可以打破空间和时间的限制，让观众感受到不同地点、不同文化、不同历史时期的氛围和情景；可以增强观众的参与感和代入感，让观众与演员和虚拟内容进行互动和沟通；可以提升演出的创意性和艺术性，让演员和导演有更多自由度和可能性来表达自己的想法和情感；可以降低演出成本和风险，减少对物理场地、道具、灯光等资源的依赖。

然而，XR技术在现场演出中也存在一些问题：需要高昂的设备投入和维护费用，以及专业的技术团队来支持；需要高速稳定的网络连接和数据传输能力，以及高效准确的图像渲染能力；需要平衡虚拟内容与真实内容之间的协调性和逼真度，避免造成视听上的不协调或不舒适；以及需要考虑观众对于XR技术接受程度和使用习惯方面的差异，并提供相应的引导或教育。

为了克服上述问题，期望开发一种以电影银幕/LED屏幕代替真实舞台，并且在其中结合XR技术的***。目前，以电影银幕模拟真实舞台的效果较差，其原因在于电影银幕仅能够提供二维画面。即使用户借助于三维眼镜获得模拟的三维视觉效果，其也仅限于电影银幕的范围内。如能以三维图像填补用户视野中的处于电影银幕范围外的部分，将会极大地提升模拟真实舞台的临场感。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，提升模拟真实舞台的临场感，本申请提出一种延展现实显示***，包括：第一呈现设备，其包括第一呈现装置和第一音响装置，其中所述第一呈现装置构造成向用户显示第一视觉效果，所述第一音响装置构造成向用户播放与所述第一视觉效果的时间轴相关的音频流；第二呈现设备，其包括第二呈现装置、头部支撑件、传感器组件和信号收发器，其中所述头部支撑件接合所述用户的头部，所述第二呈现装置耦接至所述头部支撑件以支撑在其上并且构造成向所述用户显示与所述第一视觉效果的时间轴相关的第二视觉效果，所述传感器组件设置在所述第二呈现装置上并且构造成测量所述第二呈现设备朝向，所述信号收发器连接到所述传感器组件；中枢模块，其连接到所述第一呈现设备；以及一个或多个传输装置，其连接到所述中枢模块和所述第二呈现设备。

根据可选的实施方式，所述第一呈现装置包括以下项目中的一个或多个：电影银幕、液晶屏幕和舞台；所述第一音响装置包括扬声器；所述第一视觉效果包括视频流和现场演出；以及所述第二视觉效果包括以下项目中的一个或多个：视频流、预设三维影像和预设二维影像。

根据可选的实施方式，所述第二呈现设备是一体式头戴显示器并且包括储能装置和处理器；所述信号收发器设置在所述第二呈现装置上；所述储能装置设置在所述头部支撑件上并且借助于电力连接件向所述第二呈现装置、所述传感器组件和所述信号收发器供电；以及所述处理器设置在所述头部支撑件上并且借助于数据连接件连接到所述第二呈现装置、所述传感器组件和所述信号收发器以根据所述传感器组件的测量结果和所述信号收发器接收的数据来调节所述第二呈现装置中的所述第二视觉效果。

根据可选的实施方式，所述第二呈现设备是分体式头戴显示器并且包括储能装置和处理器；所述信号收发器与所述第二呈现装置和所述头部支撑件分离设置；所述储能装置与所述头部支撑件分离设置并且借助于电力连接件向所述第二呈现装置、所述传感器组件和所述信号收发器供电；以及所述处理器与所述头部支撑件分离设置并且借助于数据连接件连接到所述第二呈现装置、所述传感器组件和所述信号收发器以根据所述传感器组件的测量结果和所述信号收发器接收的数据来调节所述第二视觉效果。

根据可选的实施方式，所述第二呈现装置包括外部镜片和叠加在所述外部镜片上的自发光显示构件。

根据可选的实施方式，所述自发光显示构件构造成分别向所述用户的左眼和右眼提供不同的画面。

根据可选的实施方式，所述自发光显示构件构造成分别向所述用户的左眼和右眼提供相同的画面。

根据可选的实施方式，所述传感器组件包括以下项目中的一个或多个：指南针、视频摄像头、邻近传感器、光线传感器、位置传感器、陀螺仪和GPS模块。

根据可选的实施方式，所述一个或多个传输装置集成在所述中枢模块中。

根据可选的实施方式，所述中枢模块经由数据线连接到所述第一呈现设备和传输装置；以及所述一个或多个传输装置经由无线网络连接到所述第二呈现设备。

借助于本申请的延展现实显示***，用户视野中的第一视觉效果能够与第二呈现设备(例如MR眼镜或AR眼镜)中的第二视觉效果叠加。这样，在用户观看第一呈现设备中的第一视觉效果时，其能够获得与观看真实舞台相似的临场感，并且还能够借助于中枢模块与其他佩戴第二呈现设备的用户进行互动。此外，本申请的延展现实显示***对场地的要求较低，能够利用现有的电影院来模拟真实舞台，极大地降低了实施成本。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。

图1是根据本申请的延展现实显示***的示意图。

图2是根据本申请的延展现实显示***的第一呈现设备的示意图。

图3a是根据本申请的延展现实显示***的第二呈现设备的第一实施方式的示意图。

图3b是根据本申请的延展现实显示***的第二呈现设备的第二实施方式的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1是根据本申请的延展现实显示***的示意图。延展现实显示***1包括第一呈现设备11、第二呈现设备12、中枢模块13和一个或多个传输装置14(图中仅示出一个)。第一呈现设备11用于向用户输出第一视觉效果和音频流。第二呈现设备12用于向用户输出第二视觉效果。第一呈现设备11和第二呈现设备12的详细结构将在下文中详述。中枢模块13包括存储器131并且连接到第一呈现设备11。一个或多个传输装置14连接到中枢模块13和第二呈现设备12。由于第一呈现设备11通常是静止不动的，而第二呈现设备12通常由用户佩戴并跟随用户进行运动，所以中枢模块13可以经由数据线(即，有线连接)连接到第一呈现设备11和一个或多个传输装置14，并且一个或多个传输装置14可以经由无线网络(即，无线连接)连接到第二呈现设备12。

延展现实显示***可以包括多个第二呈现设备12。第二呈现设备12距第一呈现设备11的距离不超过第一距离。相邻的第二呈现设备12之间的距离不超过第二距离。这样的布置的目的是向用户提供最佳的观看体验，并且使得每个用户的观看体验基本相同。

中枢模块13包括非易失性存储器、数据处理单元和读/写存储器。非易失性存储器具有存储器元件，计算机程序被存储在存储器元件中。在计算机程序被执行时，数据处理单元向第一呈现设备11输出第一视觉效果和音频流，并且向第二呈现设备12输出第二视觉效果。中枢模块13进一步包括总线控制器、串行通信端口、I/O构件、A/D转换器、时间和日期输入和传输单元、事件计数器和中断控制器等(未示出)。在数据处理单元被描述为执行特定功能的情况下，这意味着数据处理单元影响存储在非易失性存储器中的程序的特定部分或存储在读/写存储器中的程序的特定部分。

一个或多个传输装置14可以采用市售的路由器或访问热点(AP)，以向一定范围内的一个或多个第二呈现设备12传输来自中枢模块13的数据和指令。一个或多个传输装置14可以集成在中枢模块13中。

图2是根据本申请的延展现实显示***的第一呈现设备的示意图。第一呈现设备11包括第一呈现装置111和第一音响装置112。第一呈现装置111用于向用户展示第一视觉效果，其可以是市售的电影银幕或液晶屏幕等显示设备，也可以是舞台或戏台等演出场地。换言之，第一视觉效果包括视频流和现场演出。第一呈现装置111的尺寸足够大，使得与第一呈现装置111相距一段距离的用户也可以清楚地看到显示在第一呈现装置111上的第一视觉效果。第一音响装置112可以是扬声器，其用于向用户播放音频流。第一音响装置112的输出功率足够大，使得与第一音响装置112相距一段距离的用户也可以清楚地听到在第一音响装置112中播放的音频流。第一视觉效果、音频流和第二视觉效果的时间轴是相关的。第一视觉效果、音频流和第二视觉效果可以是预先录制或生成的、预先彩排的、或实时生成的。

图3a是根据本申请的延展现实显示***的第二呈现设备的第一实施方式的示意图。第二呈现设备12包括第二呈现装置121、头部支撑件122、传感器组件123、信号收发器124。头部支撑件122(例如镜腿)接合用户的头部，并且可以在其中嵌入用于感测用户的面部的生理状况的生理传感器。生理传感器用于在检测到用户的生理状况出现异常时向中枢模块13发出通知。中枢模块13可以根据用户的生理状况暂停或终止第一呈现设备11和/或第二呈现设备12的运行。第二呈现装置121耦接至头部支撑件122以支撑在其上，并且用于向用户显示第二视觉效果。传感器组件123设置在第二呈现装置121上并且用于测量第二呈现设备12的朝向。第二呈现设备12的朝向与第二视觉效果的显示方式有关。具体而言，在用户转动头部时，第二呈现设备12的朝向发生改变。这时，第二呈现装置121使第二视觉效果在其中的显示位置相应地发生改变，以确保第二视觉效果不遮挡用户视野中的第一视觉效果的主要部分。信号收发器124连接到传感器组件123，以将来自传感器组件123的数据发送到中枢模块13并且从中枢模块13接收控制指令。传感器组件123包括以下装置中的一种或多种：指南针、视频摄像头、邻近传感器、光线传感器、位置传感器、陀螺仪和GPS模块。

第二呈现设备12还包括机械连接件、电力连接件、数据连接件、储能装置125和处理器126。机械连接件通常包括卡扣、铰链或粘钩等，其设置在第二呈现装置121和头部支撑件122之间，以协助头部支撑件122可移除地耦接至第二呈现装置121。电力连接件通常包括电线等，其连接在第二呈现装置121和头部支撑件122之间以向生理传感器和传感器组件123传递电力。数据连接件通常包括数据线等，其连接在第二呈现装置121和头部支撑件122之间，以将来自生理传感器和传感器组件123的信号传输到设置在第二呈现装置121上的信号收发器124，继而传输到中枢模块13。

在第一实施方式中，第二呈现设备12是一体式头戴显示器。信号收发器124设置在第二呈现装置121上。储能装置125(例如电池)设置在头部支撑件122上并且借助于电力连接件向第二呈现装置121、生理传感器、传感器组件123和信号收发器124供电。处理器126设置在头部支撑件122上并且借助于数据连接件连接到第二呈现装置121、传感器组件123和信号收发器124以根据传感器组件123的测量结果和所述信号收发器124接收的数据来调节第二呈现装置121中的第二视觉效果。

第二呈现装置121包括外部镜片和叠加在外部镜片上的自发光显示构件。外部镜片可以是偏振镜片、遮光镜片和普通镜片。在第二呈现装置121中设置偏振镜片的优点包括：能够有效地过滤掉反光和眩光，提高视觉清晰度和舒适度；能够防止紫外线和有害光线对眼睛的伤害，保护眼睛健康；能够使色彩更鲜艳，增强画面的美感和立体感。在外部镜片是偏振镜片的情况下，偏振镜片在左眼和右眼的偏振方向是正交的，以分别过滤掉在第一呈现装置111中显示的第一视觉效果中的一部分画面，使得用户的左眼和右眼看到的画面是不同的。与此相配合的是，自发光显示构件构造成分别向用户的左眼和右眼提供不同的画面，以使用户获得三维影像的观感。自发光显示构件也可以构造成分别向用户的左眼和右眼提供相同的画面，以使不适于观看三维影像的用户获得二维影像的观感。

图3b是根据本申请的延展现实显示***的第二呈现设备的第二实施方式的示意图。与第一实施方式相比，在第二实施方式中，第二呈现设备12是分体式头戴显示器。信号收发器124与第二呈现装置121和头部支撑件122分离设置。储能装置125与头部支撑件122分离设置并且借助于电力连接件向第二呈现装置121、生理传感器、传感器组件123和信号收发器124供电。处理器126与头部支撑件122分离设置并且借助于数据连接件连接到第二呈现装置121、传感器组件123和信号收发器124以根据传感器组件123的测量结果和所述信号收发器124接收的数据来调节第二呈现装置121中的第二视觉效果。

本领域技术人员可以理解的是，除了以纯计算机可读程序代码方式实现向第一呈现设备11输出第一视觉效果和音频流并且向第二呈现设备12输出第二视觉效果以外，还可以通过将该操作进行逻辑编程来使得中枢模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此中枢模块可以被认为是一种硬件部件，而对被包括在其内部的用于实现各种功能的设备也可以视为硬件部件内的结构。或者，可以将用于实现各种功能的设备视为硬件部件内的结构伴以软件模块。

下面以示例形式描述本申请的延展现实显示***的实际应用场景。首先，用户在第一呈现设备11(例如电影银幕)前就坐，并且佩戴第二呈现设备12(例如MR眼镜)。然后，第一呈现设备11中播放例如预先录制的演唱会的影像和声音，同时第二呈现设备12播放与演唱会的影像的时间轴同步的视觉特效(例如模拟灯光、烟火等)。用户的视野中的处于第一呈现设备11的第一呈现装置111的显示范围外(即，超出第一呈现装置111的边界)的部分能够以第二呈现设备12中的三维影像填补。这样，在用户观看第一呈现设备11中的三维画面时，其能够获得与观看真实舞台相似的临场感，并且还能够借助于中枢模块13与其他佩戴第一呈现设备11的用户进行互动。

前面对实施方式的描述已为说明性和描述性目的而提供。它并不是为了详尽无遗，或者将实施方式限制在所描述的变体中。许多修改和变型对于本领域的熟练人员来说是显然的。选择和描述这些实施方式是为了最好地阐释原理和实际应用，从而使本领域的熟练人员能够从其各种实施方式以及适用于其预期用途的各种修改来理解这些实施方式。在实施方式的框架内，上述组件和特征可以在不同实施方式之间进行组合。

Claims (10)

1.一种延展现实显示***，其特征在于，包括：

第一呈现设备(11)，其包括第一呈现装置(111)和第一音响装置(112)，其中所述第一呈现装置(111)构造成向用户显示第一视觉效果，所述第一音响装置(112)构造成向用户播放与所述第一视觉效果的时间轴相关的音频流；

第二呈现设备(12)，其包括第二呈现装置(121)、头部支撑件(122)、传感器组件(123)和信号收发器(124)，其中所述头部支撑件(122)接合所述用户的头部，所述第二呈现装置(121)耦接至所述头部支撑件(122)以支撑在其上并且构造成向所述用户显示与所述第一视觉效果的时间轴相关的第二视觉效果，所述传感器组件(123)设置在所述第二呈现装置(121)上并且构造成测量所述第二呈现设备(12)朝向，所述信号收发器(124)连接到所述传感器组件(123)；

中枢模块(13)，其连接到所述第一呈现设备(11)；以及

一个或多个传输装置(14)，其连接到所述中枢模块(13)和所述第二呈现设备(12)。

2.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述第一呈现装置(111)包括以下项目中的一个或多个：电影银幕、液晶屏幕和舞台；

所述第一音响装置(112)包括扬声器；

所述第一视觉效果包括视频流和现场演出；以及

所述第二视觉效果包括以下项目中的一个或多个：视频流、预设三维影像和预设二维影像。

3.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述第二呈现设备(12)是一体式头戴显示器并且包括储能装置(125)和处理器(126)；

所述信号收发器(124)设置在所述第二呈现装置(121)上；

所述储能装置(125)设置在所述头部支撑件(122)上并且借助于电力连接件向所述第二呈现装置(121)、所述传感器组件(123)和所述信号收发器(124)供电；以及

所述处理器(126)设置在所述头部支撑件(122)上并且借助于数据连接件连接到所述第二呈现装置(121)、所述传感器组件(123)和所述信号收发器(124)以根据所述传感器组件(123)的测量结果和所述信号收发器(124)接收的数据来调节所述第二呈现装置(121)中的所述第二视觉效果。

4.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述第二呈现设备(12)是分体式头戴显示器并且包括储能装置(125)和处理器(126)；

所述信号收发器(124)与所述第二呈现装置(121)和所述头部支撑件(122)分离设置；

所述储能装置(125)与所述头部支撑件(122)分离设置并且借助于电力连接件向所述第二呈现装置(121)、所述传感器组件(123)和所述信号收发器(124)供电；以及

所述处理器(126)与所述头部支撑件(122)分离设置并且借助于数据连接件连接到所述第二呈现装置(121)、所述传感器组件(123)和所述信号收发器(124)以根据所述传感器组件(123)的测量结果和所述信号收发器(124)接收的数据来调节所述第二视觉效果。

5.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述第二呈现装置(121)包括外部镜片和叠加在所述外部镜片上的自发光显示构件。

6.根据权利要求5所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述自发光显示构件构造成分别向所述用户的左眼和右眼提供不同的画面。

7.根据权利要求5所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述自发光显示构件构造成分别向所述用户的左眼和右眼提供相同的画面。

8.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述传感器组件(123)包括以下项目中的一个或多个：指南针、视频摄像头、邻近传感器、光线传感器、位置传感器、陀螺仪和GPS模块。

9.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述一个或多个传输装置(14)集成在所述中枢模块(13)中。

10.根据权利要求1所述的延展现实显示***，其特征在于，

所述中枢模块(13)经由数据线连接到所述第一呈现设备(11)和传输装置(14)；以及

所述一个或多个传输装置(14)经由无线网络连接到所述第二呈现设备(12)。

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