KR102444924B1 - 가상 현실 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어방법은 상기 센서에 기초하여 사용자의 시선 방향에 대한 제1 기준을 설정하는 과정 및 상기 제1 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면을 사용자에게 디스플레이하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

가상 현실 장치 및 그 제어 방법{Virtual Reality Device and Control Method thereof}
본 발명은 가상 현실 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 가상 현실(virtual reality, VR) 장치를 통해서가상 현실 콘텐트를 제공하기 위한 가상 현실 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
가상 현실(virtual reality, VR)은 컴퓨터 등을 사용한 인공적인 기술로 만들어낸 실제와 유사하지만 실제가 아닌 어떤 특정한 환경이나 상황 또는 기술 그 자체를 의미한다.
가상 현실 콘텐츠를 통해 사용자에게 제공되는 환경이나 상황 등은 사용자의 오감을 자극하여 사용자가 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험을 하게 할 수 있다. 또한, 사용자는 단순히 가상 현실 콘텐츠에 몰입할 뿐만 아니라, 실재하는 장치를 이용해 조작이나 명령을 수행함으로써, 가상 현실 콘텐츠 속에 구현된 사물들과 상호작용할 수 있다.
가상 현실 콘텐츠는 사용자와의 상호작용이 가능하며, 사용자의 경험을 창출한다는 점에서 일방적으로 구현되는 시뮬레이션과 구분될 수 있다.
가상 현실 콘텐츠는 가상 현실 장치를 통하여 사용자에게 제공될 수 있다. 가상 현실 장치 중 하나로는 사용자의 머리에 장착되고 사용자의 눈 앞에 디스플레이 화면이 위치하며, 이러한 디스플레이 화면을 통해 가상 현실 콘텐츠를 표시하는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)가 있다.
사용자는 가상 현실 장치를 사용하면서 다양한 방향으로 머리를 이동할 수 있으며, 이러한 움직임에 따라 사용자가 바라보는 방향이 변경될 수 있다. 실감을 주는 가상 현실 콘텐츠를 제공하기 위해서 가상 현실 장치는 사용자가 바라보는 방향의 변경을 반영한 가상 현실 콘텐츠를 제공할 수 있어야 한다.
본 발명은 가상 현실 콘텐츠를 시청하는 사용자가 회전하거나 머리를 움직이는 등 바라보는 방향을 변경하는 경우, 이를 반영한 가상 현실 콘텐츠를 제공하는 방법 또는 이를 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치는 사용자의 시선 방향을 감지하는 센서 및 사용자에게 가상 화면을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 가상 현실 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 상기 센서에 기초하여 사용자의 시선 방향에 대한 제1 기준을 설정하는 과정; 상기 제1 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면을 사용자에게 디스플레이하는 과정; 상기 제1 기준에 대비하여 피치(pitch) 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 회전 각도가 제1 임계 값 보다 크고 제2 임계 값 보다 작은지 판단하는 과정; Y축 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 이동 거리가 제3 임계 값 보다 큰지 판단하는 과정; 상기 기준에 대비하여 피치(pitch) 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 회전 각도가 제1 임계 값 보다 크고 제2 임계 값 보다 작고, Y축 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 이동 길이가 제3 임계 값 보다 큰 경우에, 사용자의 자세가 누웠다고 판단하는 과정; 및 사용자의 자세가 누웠다고 판단한 경우, 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정할지 여부를 묻는 정보를 가상 화면에 디스플레이하는 과정; 을 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 상기 가상 현실 장치와 페어링된 외부 전자 장치에게 사용자로부터 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 명령을 입력 받을 수 있는 외부 전자 장치의 센터링 버튼을 활성화시킬 것을 요청하는 신호를 송신하는 과정;을 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 상기 외부 전자 장치로부터 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 명령을 수신하는 과정; 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 과정; 및 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면을 디스플레이 하는 과정; 을 더 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 사용자의 자세가 누웠다고 판단한 경우 사용자의 인지 부조화로 인한 피로감을 감소시키기 위하여 상기 디스플레이부에 의해서 디스플레이되는 가상 화면을 오프(OFF)시키는 과정;을 더 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면이 디스플레이되는 경우에, 상기 피치 방향에 대한 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면의 회전은 상기 피치 방향에 대한 사용자의 시선 방향의 회전 각도에 소정의 가중치가 곱해진 값에 기초하여 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 가상 현실 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면이 디스플레이되는 경우에, 상기 피치 방향에 대한 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면이 회전은 상기 외부 전자 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 가상 현실 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 가상 현실 장치는, 가상 현실 콘텐츠를 시청하는 사용자가 회전하거나 머리를 움직이는 등 바라보는 방향을 변경하는 경우, 이를 반영한 가상 현실 콘텐츠를 제공하여 실감을 주는 가상 현실 경험을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치가 가상 공간 내에 가상 화면을 디스플레이하는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치와 페어링되는 외부 전자 장치를 사용하여 가상 화면 내의 객체를 제어하는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 전자 장치를 도시한 도면이며, 도 4(b)는본 발명의 일 실시 예에 다른 외부 전자 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 구성의 블록도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에 의해서 적용되는 투영 구조(projection structure)를 나타낸 도면이다.
도7은본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 사용자의 시선 방향을 좌표축 상에 나타낸 것이다.
도8는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 사용자의 시선 방향을 좌우 방향으로 변경시키는 것을 나타낸 도면이다.
도9(a) 및 도 9(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 사용자의 시선 방향의 변화를 정면에서 상측으로 변경시키는 것을 나타낸 도면이다.
도10는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 가상 공간을 변경시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 가상 공간의 변경시키는 일 예를 도시한 도면이다.
도 13는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 가상 공간의 변경에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...부" 또는 "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있으며, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.
또한 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터, 휴대용 노트북 컴퓨터, 네트워크 컴퓨터, 스마트폰과 같은 모바일 기기, 온라인 게임 서비스 제공 서버 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 아래에서 설명할 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 장치에 이용 가능한 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조물을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 장치 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되기 위한 프로세스를 생성하여 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 사용자 기기라고 함은 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, PDA, 휴대전화, 게임기 등 데이터를 수집, 판독, 처리, 가공, 저장, 표시할 수 있는 모든 계산 수단을 의미한다. 특히, 본 발명의 실시예에 있어서의 사용자 기기는 해독 가능한 코드로 작성된 소프트웨어를 실행시킬 수 있으며, 이를 사용자에게 표시하여 전달할 수 있는 기능을 갖는 장치이다. 또한, 필요에 따라서는 소프트웨어를 자체적으로 저장하기도 하고, 또는 외부로부터 데이터와 함께 읽어 들일 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서의 단말기에는 위와 같은 데이터 처리 기능 뿐 아니라 입력, 출력, 저장 등의 기능이 포함되어 있으며, 이를 위하여 일반적인 컴퓨터 장치들이 갖는 CPU, 메인보드, 그래픽 카드, 하드디스크, 사운드 카드, 스피커, 키보드, 마우스, 모니터, USB, 통신 모뎀 등의 각종 요소들 뿐만 아니라 무선 스마트폰 단말기들이 갖는 CPU, 메인보드, 그래픽 칩, 메모리 칩, 사운드엔진, 스피커, 터치패드, USB 등의 외부 연결 단자, 통신 안테나, 3G, LTE, LTE-A, 5G, WiFi, 블루투스 등의 통신을 구현할 수 있는 통신 모뎀 등을 포함할 수 있다. 이러한 각종 요소들이 단독으로 또는 2 이상이 함께, 또는 각종 요소들의 일부분이 결합되어 하나 또는 그 이상의 기능을 구현할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 도면이나 상세한 설명에서 하나 또는 그 이상의 블록으로 표시된 장치 또는 그 일부분들은 위와 같은 사용자 기기에 포함되어 있는 각종 요소들이 단독으로 또는 2 이상이 함께, 또는 각종 요소들의 일부분이 결합되어 하나 또는 그 이상의 기능을 나타내는 것을 의미할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 가상 현실 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치가 가상 공간 내에 가상 화면을 디스플레이하는 것을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치와 페어링되는 외부 전자 장치를 사용하여 가상 화면 내의 객체를 제어하는 것을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 사용자가가상 현실 장치(100)를 착용하면, 가상 현실 장치(100)의 디스플레이부(120)는 가상 공간(200) 내에 가상 화면(300)을 출력한다. 가상 현실 장치(100)는, 가상 화면(300) 내에 적어도 하나의 객체(310)를 표시할 수 있다. 사용자는 가상 현실 장치(100)에 페어링되는 외부 전자 장치(400)를 사용하여 상기 적어도 하나의 객체(310)를 선택할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도3을 참조하면, 가상 현실 장치(100)는 프로세서(processor)(110), 디스플레이부(120), 통신모듈(130), 메모리(memory)(140) 및 위치센서(150)를 포함할 수 있다. 나아가, 가상 현실 장치(100)는 시선추척모듈(160) 또는 초점조절모듈(170)을 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서(110)는 가상 현실 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 가상 현실 장치(100)는 디스플레이부(120), 통신모듈(120), 메모리(memory)(130) 및 센서(150) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되고, 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 가상 현실 장치(100)와 연결된 외부 전자 장치(400)로부터 입력을 수신하여 가상 현실 장치(100)를 통해 표시되는 객체(310)를 제어할 수 있다.
프로세서(110)는 상기 외부 전자 장치(400)로부터 수신되는 입력에 기반하여 상기 선택 객체를 이동시키거나, 상기 선택 객체가 특정 객체의 영역에 위치함에 따라 상기 객체에 대해 지정된 어플리케이션의 기능이 수행되도록 제어할 수 있다.
상기 통신 모듈(130)은 외부 전자 장치(400)의 통신모듈(430)에 연결되어 외부 전자 장치(400)의 버튼(410)의 입력 정보를 수신할 수 있다.
메모리(140)는 사용자에게 제공되는 가상 현실 콘텐츠를 저장할 수 있다. 가상 현실 콘텐츠는 상기 메모리(140)에 일시적 또는 반영구적으로 전체 또는 일부가 저장되어 있을 수 있다. 가상 현실 장치(100)에서 수행되는 모든 기법 또는 방법들에 대한 알고리즘이 상기 메모리(140)에 일시적 또는 반영구적으로 전체 또는 일부가 저장되어 있을 수 있다.
센서(150)는 위치 센서를 포함할 수 있으며, 상기 위치 센서는 가속도 센서, 터치 센서 또는 자이로스코프 등을 포함할 수 있으며, 상기 가상 현실 장치 (100)의 3차원 위치, 속도, 가속도, 회전 방향, 외전 속도, 회전 각속도 등을 감지할 수 있다.
시선 추적(eye tracking) 모듈(160)은 예를 들면, EOG(Electircal oculography) 센서, 코일 시스템(coil systems), 듀얼 푸르키네 시스템(dual purkinje systems), 브라이트 눈동자 시스템(bright pupil systems), 다크 눈동자 시스템(dark pupil systems) 중 적어도 하나의 방식을 이용하여 사용자의 시선을 추적할 수 있다. 또한, 시선 추적 모듈(160)은 시선추적을 위한 마이크로 카메라를 더 포함할 수도 있다.
초점 조절(adjustable optics) 모듈(170)은 사용자가 자신의 시력에 적합한 영상을 감상할 수 있도록 사용자의 양안 사이 거리(inter-pupil distance, IPD)를 측정할 수 있다. 가상 현실 장치(100)는 초점 조절 모듈(170)을 통해 측정된 사용자의 양안 사이 거리에 따라 렌즈의 거리를 조정할 수 있다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 전자 장치를 도시한 도면이며, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시 예에 다른 외부 전자 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 4(a) 및 도4(b)를 참조하면, 외부 전자 장치(400)는 버튼(410), 프로세서(420), 통신모듈(430), 메모리(440), 센서(450)를 포함할 수 있다.
프로세서(420)는 외부 전자 장치(400)의 전반적인 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(420)는 버튼(410)을 통해 입력된 신호를 확인하고, 상기 입력 신호를 가상 현실 장치로 전송되도록 제어할 수 있다.
버튼(410)은 사용자로부터 터치 입력을 감지하는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 버튼(410)는 터치 스크린을 통해 입력된 터치 입력의 터치 속도, 터치 방향, 터치 량, 터치 입력의 회전 속도, 회전 방향 및 회전 량을 감지할 수 있다.
외부 전자 장치(400)는 버튼(410)를 통해 입력 신호를 상기 가상 현실 장치(100)의 디스플레이부(120)에서 표시되는 객체를 제어하기 위한 입력으로 검출할 수 있다.
통신 모듈(430)은 가상 현실 장치(100)와 무선 통신(예, 블루투스, 와이파이 등 근거리 무선 통신)을 통해 연결되어 버튼(410)을 통해 입력된 신호를 가상 현실 장치(100)에게 전송할 수 있다.
센서(450)는 위치 센서를 포함하며, 상기 위치 센서는 가속도 센서, 터치 센서 또는 자이로스코프 등을 포함할 수 있으며, 상기 외부 전자 장치(400)의 위치, 움직임 속도, 방향 및 각도를 감지하여 가상 현실 장치로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 구성의 블록도를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른가상 현실 장치(100) 또는 외부 전자 장치(400)는 도 5에 도시된 전자 장치(1401)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다.
도5를 참조하면, 상기 전자 장치(1401)는 하나 이상의 프로세서(예: AP)(1410), 통신 모듈(1420), 가입자 식별 모듈(1424), 메모리(1430), 센서 모듈(1440), 입력 장치(1450), 디스플레이(1460), 인터페이스(1470), 오디오 모듈(1480), 카메라 모듈(1491), 전력 관리 모듈(1495), 배터리(1496), 인디케이터(1497), 및 모터(1498)를 포함할 수 있다.
프로세서(1410)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(1410)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(1410)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(1410)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1410)는 도 14에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(1421))를 포함할 수도 있다. 프로세서(1410)는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드)하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
통신 모듈(1420)(예: 통신 인터페이스(1370))와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(1420)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(1421), WiFi 모듈(1423), 블루투스 모듈(1425), GNSS 모듈(1427), NFC 모듈(1428) 및 RF 모듈(1429)를 포함할 수 있다. 셀룰러 모듈(1421)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1421)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)(1424)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1401)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1421)은 프로세서(1410)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1421)은 커뮤니케이션 프로세서(CP)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1421), WiFi 모듈(1423), 블루투스 모듈(1425), GNSS 모듈(1427) 또는 NFC 모듈(1428) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. RF 모듈(1429)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(1429)은, 예를 들면, 트랜시버, PAM(power amp module), 주파수 필터, LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1421), WiFi 모듈(1423), 블루투스 모듈(1425), GNSS 모듈(1427) 또는 NFC 모듈(1428) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다. 가입자 식별 모듈(1424)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 또는 임베디드 SIM을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
메모리(1430)(예: 메모리(1330))는, 예를 들면, 내장 메모리(1432) 또는 외장 메모리(1434)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(1432)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, 또는 DRAM 등), 비휘발성 메모리(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트드라이브 (SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 외장 메모리(1434)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 외장 메모리(1434)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(1401)와 기능적으로 또는 물리적으로 연결될 수 있다.
센서 모듈(1440)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(1401)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(1440)은, 예를 들면, 제스처 센서(1440A), 자이로 센서(1440B), 기압 센서(1440C), 마그네틱 센서(1440D), 가속도 센서(1440E), 그립 센서(1440F), 근접 센서(1440G), 컬러(color) 센서(1440H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(1440I), 온/습도 센서(1440J), 조도 센서(1440K), 또는 UV(ultra violet) 센서(1440M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 센서 모듈(1440)은, 예를 들면, 후각(e-nose) 센서, 일렉트로마이오그라피(EMG) 센서, 일렉트로엔씨팔로그램(EEG) 센서, 일렉트로카디오그램(ECG) 센서, IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(1440)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1401)는 프로세서(1410)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(1440)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 프로세서(1410)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(1440)을 제어할 수 있다.
입력 장치(1450)는, 예를 들면, 회전 입력 장치(1451), 터치 패널(1452), (디지털) 펜 센서(1454), 키(1456), 또는 초음파 입력 장치(1458)를 포함할 수 있다. 터치 패널(1452)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(1452)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(1452)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다. (디지털) 펜 센서(1454)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트를 포함할 수 있다. 키(1456)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(1458)는 마이크(예: 마이크(1488))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 회전 입력 장치(1451)는 휠 다이얼 부재, 휠 스크롤 버튼 등과 기능적으로 연결되어 외부로부터의 휠 입력을 수신할 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이(1460)를 통해 선택 객체가 이동하도록 표시될 때, 전자 장치(1401)는 상기 선택 객체가 이동한 위치에 기반하여 휠 입력에 기반하여 어플리케이션 또는 콘텐트의 실행을 제어하는 인터페이스를 표시하고, 상기 인터페이스가 표시된 상태에서 수신된 휠 입력에 기반하여 어플리케이션 또는 콘텐트의 실행이 제어될 수 있다.
디스플레이(1460)(예: 디스플레이(1360))는 패널(1462), 홀로그램 장치(1464), 프로젝터(1466), 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 패널(1462)은, 예를 들면, 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널(1462)은 터치 패널(1452)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 패널(1462)은 사용자의 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서(또는 포스 센서)를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서는 터치 패널(1452)과 일체형으로 구현되거나, 또는 터치 패널(1452)과는 별도의 하나 이상의 센서로 구현될 수 있다. 홀로그램 장치(1464)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(1466)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(1401)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 인터페이스(1470)는, 예를 들면, HDMI(1472), USB(1474), 광 인터페이스(optical interface)(1476), 또는 D-sub(D-subminiature)(1478)를 포함할 수 있다. 인터페이스(1470)는, 예를 들면, 도 13에 도시된 통신 인터페이스(1370)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 인터페이스(1470)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1480)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(1480)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 13에 도시된 입출력 인터페이스(1350)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(1480)은, 예를 들면, 스피커(1482), 리시버(1484), 이어폰(1486), 또는 마이크(1488) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다. 카메라 모듈(1491)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 시그널 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 xenon lamp 등)를 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(1495)은, 예를 들면, 전자 장치(1401)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(1495)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(1496)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(1496)는, 예를 들면, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
인디케이터(1497)는 전자 장치(1401) 또는 그 일부(예: 프로세서(1410))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(1498)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과 등을 발생시킬 수 있다. 전자 장치(1401)는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFloTM) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있는 모바일 TV 지원 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(예: 전자 장치(1401))는 일부 구성요소가 생략되거나, 추가적인 구성요소를 더 포함하거나, 또는, 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체로 구성되되, 결합 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에 의해서 적용되는 투영 구조(projection structure)를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 사용자의 시선 방향을 좌표축 상에 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 7을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치의 투영 구조(projection structure), 사용자의 시선 방향(user's viewing perspective) 및 좌표 시스템(coordinate system)에 대해 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치(100)는 사용자의 머리에 장착되고 사용자의 눈 앞에 디스플레이부(120)가 위치하며, 이러한 디스플레이부를 통해 가상 현실 콘텐츠를 표시하는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치(100)는 사용자를 중심으로 사용자로부터 일정 영역을 가지는 가상의 공간(200) 상에 가상 화면(300)을 투영시키는 투영 구조(projection structure)를 사용자에게 제공한다. 상기 가상 공간(200)은 소정의 길이를 가지는 가상의 구형 공간으로 형성될 수 있다.
일반적으로 가상 공간(200)의 축은 고정되어, 가상 공간(200)은 사용자의 시선 방향에 따라서 변경되지 않는다. 대신, 축이 고정된 가상 공간(200)의 내측면에 투영되는 가상 화면(300)을 변경하면서 사용자에게 실제와 같은 가상 현실 콘텐츠를 제공한다.
가상 현실 장치(100)를 착용한 사용자(10)는 가상 현실 장치(100)를 사용하면서 다양한 방향으로 머리를 이동할 수 있으며, 이러한 움직임에 따라 사용자(10)가 바라보는 방향이 변경될 수 있다. 사용자(10)가 바라보는 방향을 사용자의 시선 방향(user's viewing perspective)(210)으로 정의한다. 사용자의 시선 방향은 가상 현실 장치의 시선 방향(viewing perspective)으로도 볼 수 있으며, 이하에서는 사용자의 시선 방향의 용어로 통일하여 설명한다.
가상 현실 장치(100)를 착용한 사용자(10)가 가상공간(200)의 중심에 있다고 가정할 때, 사용자(10)가 가상 공간(200)의 중심에서 안쪽 표면을 향하여 바깥방향을 바라보는 방향을 사용자의 시선 방향(210)으로 가정할 수 있다.
가상 현실 장치(100)를 착용한 사용자(10)가 가상 공간(200)의 중심에 위치하여 가상 공간(200)의 안쪽 표면을 관찰한다고 가정할 경우, 가상 화면(300)는 가상 공간(200)의 내측 표면에 투영될 수 있다.
가상 화면(300)은 3차원의 가상 현실 콘텐츠를 제공할 수 있다. 가상 현실 콘텐츠는 가상 현실 장치를 사용하는 사용자를 중심으로 가상 공간의 구의 전체 영역 또는 일부 영역에 투영되는 가상 화면(300)을 통해서 사용자에게 제공되는 콘텐츠임을 가정한다.
가상 화면(300)은 가상 공간(200)의 전체 영역에 투영되어 사용자에게 가상 현실 콘텐츠를 제공할 수도 있다. 하지만, 가상 화면(300)은 사람의 시야각이 한계를 가지므로 사람의 시각의 범위 및 각도를 넘는 영역에 해당하는 가상 공간(200)의 일부 영역에 투영되어 사용자에게 가상 현실 콘텐츠를 제공할 수 있다.
가상 화면(300)이 가상 공간(200)의 일부 영역에 투영하여 사용자에게 가상 현실 콘텐츠를 제공할 경우, 가상 화면(300)은 사용자(10)의 시선 방향에 따라서 변화는 3차원의 가상 현실 콘텐츠를 제공한다.
예를 들어, 3차원 가상 현실 콘텐츠가 거실의 쇼파에서 앉아있는 관찰자에게 집 안의 모습을 보여주는 정적 콘텐츠로서, 관찰자의 전방에는 텔레비전이 위치하고, 좌방에는 주방이 위치하고, 우방에는 책장이 위치하고, 하방에는 집의 바닥이 위치하고, 상방에는 집의 천장이 위치하고, 후방에는 집의 벽이 위치한다고 가정한다.
위와 같은 예에서, 최초 사용자의 시선 방향(210)이 전방인 경우 가상 화면 상에는 가상 현실 콘텐츠의 텔레비전이 보여지며, 사용자가 좌측으로 머리를 돌려서 사용자의 시선 방향(230)이 좌측으로 변경되면 가상 화면 상에는 가상 현실 콘텐츠의 주방이 보여진다. 이로써, 가상 현실 장치(100)는 사용자에게 3차원의 가상의 현실 세계에 있는 공간 감각을 제공할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명에서 적용되는 좌표 시스템(coordinate system)에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치에 대한 사용자의 시선 방향, 사용자의 움직임 및 가상 현실 콘텐츠 등은 동일한 좌표축(coordinate axes)에서 구형 좌표(spherical coordinate) 또는 직교 좌표(cartesian coordinate) 등으로 표현될 수 있다.
사용자(10)가 앉거나 서서 정면을 응시한 상태에서 가상 현실 장치(100)를 착용하면, 가상 현실 장치(100)의 위치 센서(150)는 사용자의 최초 시선 방향(A)을 제1 기준으로 설정한다.
가상 현실 장치(100)는 상기 제1 기준에 기초하여 사용자의 머리의 중심점 또는 가상 현실 장치의 중심점이 좌표축의 중심에 있다고 판단한다. 가상 현실 장치(100)는 가상 현실 콘텐츠가 구현하는 가상 현실 공간의 중심이 좌표축의 중심에 위치되도록 디스플레이부(120)를 사용하여 가상 화면(300)을 디스플레이 한다.
사용자의 최초 시선 방향(A)는 가상 공간(200)의 기준으로 설정될 수 있다. 도 8에선 사용자의 최초 시선 방향(A)는 가상 공간(200)의 Z축으로 설정됨이 도시되었다. 사용자의 최초 시선 방향(A)를 기준으로 설정된 가상 공간(200)의 축은 사용자의 시선 방향이 변경되더라도 변경되지 않으며, 이후 사용자의 시선 방향이 변경되면, 가상 화면이 투영되는 가상 공간 상의 일부 영역이 변경되며, 가상 화면 상에서 보여지는 가상 현실 콘텐츠가 변경된다.
사용자의 시선 방향의 회전 이동은 요(yaw) 각도, 피치(pitch) 각도 및 롤(roll) 각도로 표현될 수 있다. 요 각도(α)는 y축을 중심으로 회전한 각도를 의미할 수 있다. 요 각도(α)는 중심에서 양의 y축 방향으로 볼 때, 시계 방향 회전으로 정의될 수 있다. 피치 각도(β)는 x축을 중심으로 회전한 각도를 의미할 수 있다. 피치 각도(β)는 중심에서 양의 x축 방향을 볼 때, 시계 방향 회전으로 정의될 수 있다. 롤 각도(γ)는 z축을 중심으로 회전한 각도를 의미할 수 있다. 롤 각도(γ)는 중심에서 양의 z축 방향으로 볼 때, 시계 방향 회전으로 정의될 수 있다.
사용자의 시선 방향의 병진 이동은 사용자의 중심점을 x축, y축, z축 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 운동이다. X 축으로 이동은 사용자의 머리가 좌측 혹은 우측으로 이동하는 것을 의미한다. y 축으로 이동은 사용자의 머리가 상측 혹은 하측으로 이동하는 것을 의미한다. Z 축으로 이동은 사용자의 머리가 전방 혹은 후방으로 이동하는 것을 의미한다.
위치 센서(150)가 사용자의 시선 방향의 변화를 감지하면, 위치 센서(150)는 사용자의 시선 방향의 요 각도(α), 피치 각도(β) 및 롤 각도(γ)를 제공할 수 있다. 또한, 위치 센서(150)는 사용자의 시선 방향의 중심점의 위치를 x, y, z 로 제공할 수 있다.
위치 센서는 가속도를 측정하는 가속도 센서(Accelerometer), 각속도를 측정하는 자이로스코프(Gyroscope), 지자기 센서인 마그네토미터(Magnetometer) 등의 다양한 센서 중 적어도 한 개 이상을 포함할 수 있다.
사용자의 시선 방향의 이동 측정의 일 예로, 가속도 센서 또는 자이로스코프를 통하여 롤 각도 또는 피치 각도를 측정할 수 있으며, 자이로스코프 또는 마그네토미터를 통하여 요 각도를 측정할 수 있다.
가상 공간(200)에서 사용자의 최초 시선 방향(A)(first user's viewing perspective)은 기준점으로 가정한다. 이러한 사용자의 최초 시선 방향(A)은 구형 좌표(spherical coordinate) (r, α, β)로 표현될 수 있다.
사용자의 최초 시선 방향(A)인 제1 기준에 기초하여 가상 공간(200)의 축을 설정을 시작하는 것은 가상 현실 장치(100) 또는 외부 전자 장치(400)의 입력 장치에 의해서 활성화될 수 있다. 상기 입력 장치는 센터링 버튼일 수 있다.
가상 현실 장치(100)를 착용한 사용자가 가상 화면(300) 상에 보여지는 가상 현실 콘텐츠의 좌우 밸런스가 맞지 않다면, 상기 센터링 버튼을 눌러 밸런싱 조정 과정을 수행할 수 있다.
센터링 버튼의 입력 신호를 수신한 가상 현실 장치(100)는 센서(150)를 통해서 사용자의 최초 시선 방향(A)를 측정한다. 이 때 가상 현실 장치는 센서(150)를 통해서 측정된 요(yaw) 방향 및 롤(roll) 방향의 변화된 각도를 사용자에게 디스플레이부를 통해서 시각적으로 제공하여 기존의 사용자 시선 방향(A)와 차이점을 알려줄 수도 있다.
도9(a) 및 도 9(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 사용자의 시선 방향의 변화를 정면에서 상측으로 변경시키는 것을 나타낸 도면이다. 도10는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실 장치에서 가상 공간을 변경시키는 것을 나타낸 도면이다.
가상 현실 장치(100)를 착용한 사용자(10)는 가상 현실 장치(100)를 사용하면서 다양한 방향으로 머리를 이동할 수 있으며, 이러한 움직임에 따라 사용자의 시선 방향이 변경될 수 있다.
가상 현실 장치(100)는 변경된 사용자의 시선 방향이 향하는 가상 공간 상에 가상 화면을 제공하며, 가상 화면은 사용자의 시선 방향에 따라 변경된 가상 현실 콘텐츠를 제공할 수 있다.
도 9(a)를 참조하면, 사용자의 제1시선 방향(210)은 사용자의 기준점이자 가상 현실 콘텐츠의 시작점으로써 미리 정해져서 가상 현실 장치에 저장되어 있을 수 있다. 사용자의 제1시선 방향(210)은 위치 센서(150)에 의해 측정되어 얻어질 수도 있다.
사용자의 움직임에 의해서 사용자의 시선 방향이 사용자의 제2 시선 방향(240)과 같이 가상 공간(200)의 천장(220)을 바라보도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 가상 현실 콘텐츠 내에서 상부 방향을 보기 위하여 사용자의 머리를 위로 돌려 올려다볼 수 있다. 사용자의 제2 시선 방향(240)이 향하는 가상 공간(200)의 천장(220) 부분에 가상 화면(300)이 투영되며, 가상 화면(300)은 사용자의 제2 시선 방향(240)에 따라서 상부 방향에 해당하는 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 보여준다. 즉, 사용자가 제2시선 방향(240)으로 시선을 변경하면 가상 현실 장치(100)는 디스플레이부를 통해서 가상 현실 콘텐츠의 위의 부분을 보여주어야 한다.
사용자의 움직임은 가상 현실 장치(100)의 위치 센서(150)에 의해서 측정된다. 사용자의 움직임을 측정하는 것은 사용자의 시선 방향이 제1시선 방향(210)에서 제2시선 방향(240)으로 이동한 것을 측정한 것이다. 사용자의 시선 방향의 움직임은 가상 현실 장치에 포함된 위치 센서에 의해 측정될 수 있으며, 위치 센서가 사용자의 시선 방향의 움직임을 측정하는 방법은 전술하였으므로 생략한다.
그러나, 도 9(b)를 참조하면 종래의 가상 현실 장치는 사용자가 누워서 가상 현실 콘텐츠를 보고 싶더라도, 누워있는 사용자와 머리를 위로 올려서 위쪽을 바라보는 사용자를 구분하지 못한다. 그러므로 종래의 가상 현실 장치는 누워 있는 사용자에게도 구형 공간(200)의 천장(220)에 투영되는 가상 화면(300) 내의 가상 현실 콘텐츠를 누워있는 사용자에게 디스플레이 한다.
가상 현실 장치(100)를 착용한 사용자(10)가 누워있더라도 가상 현실 장치(100)가 누워있는 사용자의 시선 방향(250)에 따라서 회전 또는 이동된 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공해야할 필요가 있다. 이로써, 사용자는 가상 현실 콘텐츠 중 움직임이 거의 필요 없는 영화나 책과 같은 콘텐츠 관람, 간단한 게임과 같은 가상 현실 콘텐츠를 편안하게 누워서 관람할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 가상 현실 장치(100)는 사용자의 자세를 감지하여 사용자가 누웠다고 판단하는 경우, 가상 공간(200)의 축을 변경하여 가상 공간(200)의 천정(220)이 누워있는 사용자의 머리 상부 방향에 놓이도록 가상 공간을 사용자에게 제공할 수 있다. 이하에서 가상 현실 장치(100)가 사용자의 자세를 감지하고, 축이 변경된 가상 공간을 제공하는 가상 현실 장치(100)의 제어 방법에 대해서 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 다른 가상 현실 장치의 제어 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 가상 공간의 변경시키는 일 예를 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 사용자의 시선 방향(A)에 대한 제1기준을 설정하는 과정(S100) 및 상기 제1기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면을 사용자에게 디스플레이하는 과정(S200)을 포함할 수 있다.
S100 과정에서, 사용자가 가상 현실 장치의 전원을 켜거나 또는 새로운 기준을 설정하는 버튼을 누를 수 있다. 이 경우 상기 버튼은 센터링 버튼으로 가상 현실 장치(100) 또는 외부 전자 장치(400)에 포함된 입력 장치 일 수 있다.
가상 현실 장치(100)의 센서(150)는 가상 현실 장치를 착용한 사용자의 시선 방향(A)을 측정한다. 센서에 의해서 측정된 사용자의 최초 시선 방향(A)은 가상 공간의 제1 기준으로 설정될 수 있다. 센서에 의해서 측정된 사용자의 시선 방향(A)의 중심점은 가상 공간(200)의 중심점으로 설정될 수 있다. 사용자의 최초 시선 방향(A)은 가상 공간의 Z축 방향으로 설정될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 사용자의 최초 시선 방향(A)의 중심점 및 그 방향은 가상 공간의 어느 점 및 그 점에서 시작되는 어느 방향으로도 설정될 수 있다.
S200 과정에서, 가상 현실 장치의 프로세서(110)는 제1 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상화면을 사용자에게 디스플레이 할수 있다. 프로세서(110)는 제1기준으로 설정된 사용자의 시선 방향(A)에 맞추어 사용자에게 가상 화면을 가상 공간 상에 투영시키도록 디스플레이부(120)를 제어한다.
만약 사용자가 머리를 뒤로 젖혀서 위를 올려다보면, 가상 현실 장치(100)의 프로세서(110)는 사용자에게 가상 현실 콘텐츠의 위쪽에 해당하는 부분을 가상 공간의 천정(220)에 투영되는 가상 화면(300)을 통하여 디스플레이 할 것이다. 그러나, 사용자가 누워서 가상 현실 콘텐츠를 관람하고자 하는 경우에도 가상 현실 장치는 사용자에게 가상 현실 콘텐츠의 위쪽에 해당하는 부분을 디스플레이하므로, 사용자의 몸의 자세에 따른 가상 공간(200)의 변경이 필요하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 피치(pitch) 방향에 대한 사용자의 시선 방향의 변화를 감지하는 과정(S300)과 Y축 방향에 대한 사용자의 시선 방향의 변화를 감지하는 과정(S400)를 더 포함할 수 있다.
S300 과정에서, 가상 현실 장치를 착용한 사용자가 머리 또는 몸을 돌리거나 이동시키면, 가상 현실 장치의 센서(150)는 이를 감지한다.
가상 현실장치(100)의 센서(150)는 상기 제1기준인 최초의 사용자 시선 방향(A)에 대비하여 사용자의 새로운 시선 방향(A1 또는 A2)이 요(yaw) 방향, 롤(roll) 방향, 피치(pitch) 방향으로 회전하였는지 감지한다.
가상 현실 장치의 센서(150)는 제1기준에 대비하여 피치 방향에 대한 사용자의 새로운 시선 방향(A1 또는 A2)의 회전 각도를 측정한다. 가상 현실 장치의 프로세서(110)는 센서(150)에 의해서 측정된 사용자의 새로운 시선 방향의 피치 방향에 대한 회전 각도가 제1 임계 값(θ1) 보다 크고 제2 임계 값(θ2) 보다 작은지 판단한다.
제1 임계 값(θ1) 또는 제2 임계 값(θ2)는 사용자에 의해서 설정되거나 메모리(140)에 기 설정되어 저장된 값 일 수 있다. 제1 임계 값(θ1) 또는 제2 임계 값(θ2)은 양의 값으로 정의될 수 있다.
또한, 가상 현실 장치의 센서(150)는 상기 제1기준인 최초의 사용자의 시선 방향(A)에 대비하여 사용자의 시선 방향(A3)의 중심점이 x축방향, y축 방향,z축 방향으로 이동하였는지 감지 및 측정한다.
가상 현실 장치의 프로세서(110)는 센서(150)에 의해서 측정된 새로운 시선 방향(A3)의 중심점에 대한 y 방향의 이동 거리가 제 3임계 값(Δy) 보다 큰지 판단한다.
상기 제3 임계 값(Δy)은 사용자에 의해서 설정되거나 메모리(140)에 기 설정되어 저장된 값 일 수 있다. 제3 임계 값(Δy)은 양의 값으로 정의될 수 있다. 새로운 시선 방향(A3)의 중심점에 대한 y방향은 y축의 음의 방향으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 사용자의 자세를 판단하는 과정(S400)를 더 포함할 수 있다.
S400과정에서, 가상 현실 장치의 프로세서(110)는 상기 기준에 대비하여 피치(pitch) 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 회전 각도가 제1 임계 값(θ1) 보다 크고 제2 임계 값(θ2) 보다 작고, Y축 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 이동 길이가 제3 임계 값(Δy) 보다 큰 경우에, 사용자의 자세를 누워있는 자세로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 사용자의 자세가 누웠다고 판단한 경우, 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정할지 여부를 묻는 정보를 가상 화면에 디스플레이하는 과정(S500)을 더 포함할 수 있다.
S500 과정에서, 가상 현실 장치(100)의 프로세서(110)는 사용자에게 사용자의 새로운 시선 방향을 새로운 제2기준으로 설정할지를 가상 공간의 천장(220) 부분을 보고 있는 사용자에게 가상화면을 통하여 디스플레이 할 수 있다. 따라서, 가상 현실 장치(100)는 사용자의 자세 변경에 따른 가상 공간(200)의 축의 변경이 필요한지 여부에 대한 의사를 사용자에게 물을 수 있다.
도 13는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 가상 공간의 변경에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 가상 현실 장치(100)와 페어링된 외부 정자 장치(400)에게 신호를 송신하거나 신호를 수신하는 과정(S600)을 포함할 수 있다.
S600 과정에서, 가상 현실 장치(100)의 프로세서(110)는 사용자가 누웠다고 판단하는 경우 상기 가상 현실 장치(100)와 페어링된 외부 전자 장치(400)에게 외부 전자 장치의 센터링 버튼(410)의 활성화를 명령하는 신호를 송신할 수 있다.
외부 전자 장치(400)는 가상 현실 장치(100)로부터 센터링 버튼의 활성화를 명령하는 신호를 수신하고, 이에 기초하여 센터링 버튼(410)을 활성화시킬 수 있다. 센터링 버튼(410)은 활성화되기 전에는 사용자에 의한 불필요한 입력을 방지하기 위하여 불활성화 상태일 수 있다.
사용자가 활성화된 센터링 버튼(410)을 누르면, 외부 전자 장치(400)는 사용자의 새로운 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 명령을 포함하는 신호를 가상 현실 장치(100)에게 송신할 수 있다. 센터링 버튼(410)은 가상 공간에 투영된 가상 화면 내에 새로운 시선 방향에 대한 새로운 기준을 설정할 것을 묻는 콘텐츠 정보와 연동하여 센터링 버튼에 대응하는 콘텐츠를 가상 화면에 디스플레이 할 수 있다. 또는 센터링 버튼(410)는 가상 화면과 독자적으로 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 사용자의 새로운 시선 방향에 기초하여 가상 공간을 변경하여 변경된 가상 공간에 투영된 가상화면을 디스플레이하는 과정(S800)을 더 포함할 수 있다.
S800 과정에서, 가상 현실 장치(100)의 프로세서(110)는 상기 외부 전자 장치(400)로부터 상기 사용자의 새로운 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 명령을 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 센서(150)에 측정된 상기 사용자의 시선 방향의 회전 각도 및 위치 이동 거리에 기초하여 새로운 제2 기준을 설정한다. 즉, 프로세서(110)는 사용자의 새로운 시선 방향에 기초하여 가상화면이 투영되는 가상 공간을 사용자의 시선 방향의 회전 각도 및 위치 이동 거리에 기초하여 변경하고, 변경된 가상 공간을 새로운 제2기준으로 설정한다.
프로세서(110)는 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 변경된 가상 공간에 가상 화면을 투영하여 사용자에게 디스플레이한다. 따라서, 사용자는 누운 상태에서도 서서 가상 현실 장치를 사용하는 것과 동일한 화면을 볼 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 디스플레이되는 가상 화면을 오프시키는 과정(S700)을 더 포함할 수 있다.
S700 과정에서, 가상 현실 장치(100)의 프로세서(110)는 가상 공간의 축이 변경되는 것을 사용자에게 보여준다면 사용자의 인지 부조화로인한 어지러움이나 구토 증상이 발생할 수 있다. 이러한 인지 부조화로 인한 피로감을 감소시키기 위하여 사용자의 자세가 누웠다고 판단되어 가상 공간의 축을 변경하는 경우 프로세서(110)는 상기 디스플레이부에 의해서 디스플레이되는 가상 화면을 오프(OFF)시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면이 디스플레이되는 경우에, 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면이 변경은 사용자의 시선 방향의 이동에 소정의 가중치가 곱해진 값에 기초하여 디스플레이되는 것(S900)을 특징으로 할 수 있다.
축이 변경된 가상 공간 상에 가상 화면을 디스플레이 하는 경우 사용자의 시선 방향의 변경에 따른 가상 화면의 변경을 축이 변경되지 전과 달리 할 수 있다. 사용자가 서거나 앉아 있는 상태와 달리, 누워 있는 상태에서 사용자의 시선 방향은 제약 사항을 갖는다. 누워 있는 상태에서 축이 변경된 가상 공간을 기준으로 사용자의 시선 방향은 요 방향 및 피치 방향으로 회전에 제약이 발생하며,특히 피치 방향의 회전은 지면에 닿아 있는 머리를 뒤로 젖힐 수 없기에 제약이 생긴다. 또한, 사용자의 시선 방향이 중심점의 X, Y, Z 축 방향으로의 이동도 제약이 방생한다.
특히, 지면에 닿아 있는 머리를 뒤로 젖힐 수 없으므로, 피치 방향에 대한 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면의 회전은 상기 피치 방향에 대한 사용자의 시선 방향의 회전 각도에 소정의 가중치가 곱해진 값에 기초하여 디스플레이한다. 다시 말해, 사용자의 새로운 시선 방향에서 피치 방향으로 작은 각도로 회전해도 1보다 큰 가중치가 곱해지기 때문에 가상 공간에 투영된 가상 화면은 큰 각도로 회전하여 사용자에게 디스플레이 될 수 있다.
또는 도시되진 않았지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 현실 장치의 제어 방법은, 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면이 디스플레이되는 경우에, 축이 변경된 가상 공간에 투영된 가상 화면이 회전은 상기 외부 전자 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 디스플레이될 수 있다.
다시 말해서, 누워 있는 사용자는 머리의 이동에 제한이 생기므로, 가상 현실 장치의 센서에 의해서 측정된 회전 및 이동에 기초하여 가상 화면을 디스플레이 하는 것이 아니라, 외부 전자 장치를 사용하여 가상 화면의 이동을 컨트롤 할 수 있다.
특히, 지면 상에서 머리를 뒤로 젖히는 방향인 피치 방향에 대한 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면이 회전은 상기 외부 전자 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 디스플레이 되도록 하되, 요 방향이나 롤 방향은 가상 현실 장치의 센서를 이용하여 가상 화면을 변경하도록 제어할 수도 있다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (6)

  1. 사용자의 시선 방향을 감지하는 센서 및 사용자에게 가상 화면을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 센서에 기초하여 사용자의 시선 방향에 대한 제1 기준을 설정하는 과정;
    상기 제1 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면을 사용자에게 디스플레이하는 과정;
    상기 제1 기준에 대비하여 피치(pitch) 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 회전 각도가 제1 임계 값 보다 크고 제2 임계 값 보다 작은지 판단하는 과정;
    Y축 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 이동 거리가 제3 임계 값 보다 큰지 판단하는 과정;
    상기 기준에 대비하여 피치(pitch) 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 회전 각도가 제1 임계 값 보다 크고 제2 임계 값 보다 작고, Y축 방향에 대한 상기 사용자의 시선 방향의 이동 길이가 제3 임계 값 보다 큰 경우에, 사용자의 자세가 누웠다고 판단하는 과정; 및
    사용자의 자세가 누웠다고 판단한 경우, 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정할지 여부를 묻는 정보를 가상 화면에 디스플레이하는 과정; 및
    상기 가상 현실 장치와 페어링된 외부 전자 장치에게 사용자로부터 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 명령을 입력 받을 수 있는 외부 전자 장치의 센터링 버튼을 활성화시킬 것을 요청하는 신호를 송신하는 과정;
    을 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부 전자 장치로부터 상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 명령을 수신하는 과정;
    상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준을 설정하는 과정; 및
    상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면을 디스플레이 하는 과정;
    을 더 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    사용자의 자세가 누웠다고 판단한 경우 사용자의 인지 부조화로 인한 피로감을 감소시키기 위하여 상기 디스플레이부에 의해서 디스플레이되는 가상 화면을 오프(OFF)시키는 과정;
    을 더 포함하는 가상 현실 장치의 제어방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면이 디스플레이되는 경우에,
    상기 피치 방향에 대한 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면의 회전은 상기 피치 방향에 대한 사용자의 시선 방향의 회전 각도에 소정의 가중치가 곱해진 값에 기초하여 디스플레이되는 것,
    을 특징으로 하는 가상 현실 장치의 제어방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 사용자의 시선 방향에 대한 새로운 제2 기준에 기초하여 가상 공간에 투영된 가상 화면이 디스플레이되는 경우에,
    상기 피치 방향에 대한 상기 가상 공간에 투영된 가상 화면이 회전은 상기 외부 전자 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 디스플레이되는 것,
    을 특징으로 하는 가상 현실 장치의 제어방법.
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