TWI632395B - 虛擬實境裝置以及其畫面產生方法 - Google Patents

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Abstract

一種虛擬實境裝置，包括一第一感測器、一第二感測器、一處理器以及一顯示器。第一感測器感測對應於虛擬實境裝置之一第一轉動幅度，並輸出對應於第一轉動幅度之一第一感測信號。第二感測器感測對應於一使用者之眼睛之一第二轉動幅度，並輸出對應於第二轉動幅度之一第二感測信號。處理器產生一環景影像，並取得環景影像之一初始顯示畫面。顯示器顯示初始顯示畫面。處理器更根據第一感測信號以及第二感測信號輸出環景影像之一第一顯示畫面，以及顯示器更顯示第一顯示畫面。

Description

虛擬實境裝置以及其畫面產生方法
本發明係有關於一種虛擬實境裝置以及其畫面顯示方法，特別係有關於一種根據兩個感測器之轉動改變顯示畫面之虛擬實境裝置以及其畫面顯示方法。
隨著科技之進步，虛擬實境操作係逐漸普遍於日常生活中。然而，由於現有之虛擬實境裝置必需透過轉動頭部之方式進行操作，於長時間使用下將會對使用者頭/頸部之負擔，因此如何減少使用者頭/頸部轉動之幅度以及時間以改善穿戴之不適感為目前所需解決之問題。
為解決上述問題，本發明一實施例提供一種虛擬實境裝置，包括一第一感測器、一第二感測器、一處理器以及一顯示器。第一感測器感測對應於虛擬實境裝置之一第一轉動幅度，並輸出對應於第一轉動幅度之一第一感測信號。第二感測器感測對應於一使用者之眼睛之一第二轉動幅度，並輸出對應於第二轉動幅度之一第二感測信號。處理器產生一環景影 像，並取得環景影像之一初始顯示畫面。顯示器顯示初始顯示畫面。處理器更根據第一感測信號以及第二感測信號輸出環景影像之一第一顯示畫面，以及顯示器更顯示第一顯示畫面。
本發明另一實施例提供一種虛擬實境裝置之畫面產生方法，步驟包括：透過一處理器產生一環景影像，並取得環景影像之一初始顯示畫面；透過一顯示器顯示初始顯示畫面；透過一第一感測器感測對應於虛擬實境裝置之一第一轉動幅度，以及輸出對應於第一轉動幅度之一第一感測信號；透過一第二感測器感測對應於一使用者之眼睛之一第二轉動幅度，以及輸出對應於第二轉動幅度之一第二感測信號；透過處理器根據第一感測信號以及第二感測信號輸出環景影像之一第一顯示畫面；以及透過顯示器顯示第一顯示畫面。
100、200、300‧‧‧虛擬實境裝置
110‧‧‧第一感測器
120、220、320‧‧‧第二感測器
130‧‧‧處理器
140‧‧‧顯示器
600‧‧‧環景影像
610‧‧‧第一顯示畫面
620‧‧‧第二顯示畫面
650‧‧‧初始顯示畫面
P0‧‧‧中心點
P1‧‧‧注視點
P2‧‧‧校正點
S1‧‧‧第一感測訊號
S2‧‧‧第二感測訊號
S701~S710、S801~S808‧‧‧步驟流程
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之虛擬實境裝置之方塊圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之虛擬實境裝置之示意圖。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之虛擬實境裝置之示意圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之根據第二感測器之轉動幅度輸出顯示畫面之示意圖。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之感測器之校正畫 面之示意圖。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之環景影像以及顯示畫面之示意圖。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之虛擬實境裝置之畫面產生方法之流程圖。
第8圖係顯示根據本發明另一實施例所述之虛擬實境裝置之畫面產生方法之流程圖。
有關本發明之虛擬實境裝置以及其畫面顯示方法適用之其他範圍將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是下列之詳述以及具體之實施例，當提出有關虛擬實境裝置以及其畫面顯示方法之示範實施例時，僅作為描述之目的以及並非用以限制本發明之範圍。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之虛擬實境裝置100之方塊圖。如圖所示，虛擬實境裝置100可包括一第一感測器110、一第二感測器120、一處理器130以及一顯示器140。第一感測器110可為一加速感應計、一陀螺儀或者一磁力計，用以感測虛擬實境裝置100對應於x、y、z軸之轉動幅度，並輸出一第一感測訊號S1。第二感測器120可為一影像感測器或者一感應線圈，用以感測使用者之眼睛之轉動幅度，並輸出一第二感測訊號S2。處理器130可為一中央處理器(CPU)或者一圖形處理器(GPU)等，用以產生或者自一外部裝置接收並處理至少一環景影像，以及根據第一感測訊號S1與第二感測訊 號S2輸出環景影像之一部份。顯示器140可為液晶顯示螢幕等，用以顯示處理器130所輸出之環景影像之一部份。值得注意的是，處理器130和/或顯示器140亦可透過另一外部裝置提供，例如個人電腦、遊戲主機或者可攜式電子裝置等，並可透過有線之方式將顯示影像自外部裝置傳至虛擬實境裝置100。
參閱第2圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之虛擬實境裝置200之示意圖。如第2圖所示，虛擬實境裝置200之第二感測器220a、220b係為一種非接觸式感測器，例如影像感測器。第二感測器220a、220b係透過擷取使用者之臉部影像，並偵測兩眼之眼角與左眼以及右眼之瞳孔中心之距離以判斷使用者之視向位置。值得注意的是，非接觸式感測器更可包括其它類型之感測器，並不以本發明之實施例為限。
參閱第3圖。第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之虛擬實境裝置300之示意圖。如第3圖所示，虛擬實境300之第二感測器320a、320b係為一種接觸式感測器。第二感測器320a、320b可由至少一電極所構成，用以與使用者左眼與右眼周圍之皮膚接觸，以量測角膜與視網膜之間之電位差，再根據電極之間之差動訊號偵測眼球之轉動。舉例來說，當眼球偏右時，可產生一正電位差。反之，當眼球偏左時，可產生一負電位差。藉此處理器130即可根據電位差之大小推得眼球之轉動幅度。其中，接觸式感測器更可包括其它類型之感測器，並不以本發明之實施例為限。
參閱第4圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之根據第二感測器之轉動幅度輸出顯示畫面之示意圖。如第 4圖所示，當第二感測器120感測到使用者之眼球對焦至點P1超過一既定時間時(例如1/30秒~3秒)，則根據第二感測器120則根據對焦點P1與中心點之移動距離以及移動方位所輸出之第二感測訊號S2，使得處理器130係根據第二感測訊號S2輸出以點P1為中心點之顯示畫面。值得注意的是，處理器130亦可以根據第二感測訊號S2以漸進式之方式調整畫面，即將畫面之中心點逐步移至對焦點P1之位置。
其中，於第二感測器120啟動時，處理器130亦可先執行一校正流程。如第5圖所示，校正畫面500係具有一中心點P0以及位於畫面最左上角之一校正點P2。接著，校正畫面係提示使用者注視畫面中之中心點P0以及校正點P2，並分別擷取使用者於注視中心點P0以及校正點P2時瞳孔所分別對應之座標。接著，即可計算瞳孔移動距離與畫面中中心點P0以及校正點P2之間之距離之比例。如此，處理器130即可根據上述比例以及使用者瞳孔之轉動幅度輸出顯示畫面。
值得注意的是，其中眼球之轉動幅度並非限定為等同於畫面之轉動角度，即畫面之轉動角度可為眼球之轉動幅度之一既定倍率(例如2倍)。舉例來說，當眼球轉動幅度為10度時，處理器130則根據第二感測訊號S2輸出對應於轉動20度之顯示畫面。
根據本發明一實施例，當使用者戴上並啟動虛擬實境裝置100時，處理器130產生或者自外部裝置(未顯示)接收一環景影像，並可輸出一提示告知使用者注視正前方以產生一初始顯示畫面。接著，第一感測器110以及第二感測器120係 分別根據虛擬實境裝置100之轉動幅度輸出第一感測信號S1以及第二感測信號S2。於一實施例中，當處理器130接收到第一感測器110以及第二感測器120之任意一者之感測信號時，則立刻根據第一感測信號S1或者第二感測信號S2所對應之轉動幅度調整顯示畫面。
舉例來說，如第6圖所示，環景影像600係為一180度影像，而顯示器140所呈現之視野為90度，其中畫面650為當使用者注視正前方(即0度)時所呈現之初始顯示畫面。當使用者欲看到環景影像600最右側之畫面時(即顯示畫面對應至0~90度)，則顯示畫面之中心則必須轉動至45度之方位，此時即可透過例如將虛擬實境裝置100轉動25度以及將眼球轉動20度之方式實現。於此實施例中，當虛擬實境裝置100轉動25度時，第一感測器110立即輸出對應於轉動幅度25度之第一感測信號S1，而處理器130則根據第一感測信號S1輸出對應於環景影像600之25度方位之第一顯示畫面610。當眼球接著轉動20度時，第二感測器120立即輸出對應於轉動幅度20度之第二感測信號S2，而處理器130則根據第二感測信號S2輸出對應於環景影像600之45度之方位之第二顯示畫面620。換言之，當透過上述之方式將顯示畫面轉動45度時，使用者將會看到兩個不同之顯示畫面610以及620。
根據本發明另一實施例，處理器130亦可透過累計一既定時間內(例如1/30秒或者1/60秒等)第一感測信號S1以及第二感測信號S2所分別對應之第一轉動幅度以及第二轉動幅度之總和，再根據上述總和輸出顯示畫面。舉例來說，當使 用者於上述既定時間內將虛擬實境裝置100向右轉動25度以及將眼球向左轉動20度時，使得處理器130計算得第一感測信號S1以及第二感測信號S2之總轉動幅度為向右5度，則處理器130則直接輸出對應於環景影像600右邊5度之方位之第三顯示畫面630。相較於前述之方式，當於既定時間內虛擬實境裝置100以及使用者之眼球皆轉動時，由於處理器130僅需處理並輸出一顯示畫面，而不用將視野先移動至右方再移動回左方，因此顯示器140之畫面延遲相較於前述之方式應較不明顯。值得注意的是，當既定時間內第一感測信號S1以及第二感測信號S2之總轉動幅度為0時，則顯示器140維持顯示前一顯示畫面。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之虛擬實境裝置之畫面產生方法之流程圖。於步驟S701，處理器110產生一環景影像。於步驟S702，顯示器140根據虛擬實境裝置100之當前方位顯示對應於環景影像之當前顯示畫面。於步驟S703，第一感測器110判斷虛擬實境裝置100是否轉動。若第一感測器110感測到虛擬實境裝置之轉動，則進入步驟S704，第一感測器110根據虛擬實境裝置之第一轉動幅度輸出第一感測訊號S1至處理器130。於步驟S705，處理器130根據第一感測訊號S1輸出對應於環景影像之第一顯示畫面，並透過顯示器140顯示第一顯示畫面。反之，若第一感測器110並未感測到虛擬實境裝置100之轉動，則進入步驟S706，顯示器140持續顯示原先之顯示畫面。
於步驟S707，第二感測器120判斷使用者之眼睛是否轉動。若第二感測器120感測到使用者之眼睛之轉動，則進 入步驟S708，第二感測器根據使用者之眼睛之第二轉動幅度輸出第二感測訊號S2至處理器130。於步驟S709，處理器130根據第二感測訊號S2輸出對應於環景影像之第二顯示畫面，並透過顯示器140顯示第二顯示畫面。反之，若第二感測器110並未感測到虛擬實境裝置100之轉動，則進入步驟S710，顯示器140持續顯示先前之顯示畫面。最後，回到步驟S703，虛擬實境裝置100持續重複步驟S703~S710之流程。
值得注意的是，步驟S703~S706以及步驟S707~S710之順序可根據第一感測器110感測到虛擬實境裝置110之轉動或者第二感測器120感測到使用者之眼睛之轉動之順序進行更動，並非以本發明之實施例為限。
第8圖係顯示根據本發明另一實施例所述之虛擬實境裝置之畫面產生方法之流程圖。於步驟S801，處理器110產生一環景影像。於步驟S802，顯示器140根據虛擬實境裝置100之當前方位顯示對應於環景影像之當前顯示畫面。於步驟S803，第一感測器110感測於既定時間內虛擬實境裝置110之第一轉動幅度，並輸出對應之第一感測訊號S1至處理器130。於步驟S804，第二感測器120同時感測於既定時間內使用者之眼睛之第二轉動幅度，並輸出第二感測訊號S2至處理器130。於步驟S805，處理器130根據第一感測訊號S1以及第二感測訊號S2計算第一轉動幅度以及第二轉動幅度之總和，並判斷上述總和是否大於或者等於0。
若轉動幅度之總和大於或者小於0，則進入步驟S806，處理器130根據轉動幅度之總和取得第三顯示畫面。於 步驟S807，顯示器140顯示第三顯示畫面。反之，若轉動幅度之總和大於或者小於0，則進入步驟S808，顯示器140持續顯示先前之顯示畫面。最後，回到步驟S803，虛擬實境裝置100持續重複步驟S803~S808之流程。
綜上所述，根據本發明所提出之虛擬實境裝置以及其畫面顯示方法，當使用者欲看到不同角度之環景影像時，可透過一同轉動虛擬實境裝置以及眼球之方式來移動顯示畫面，以減少頭/頸之轉動幅度，進而改善使用者之頭/頸不舒適之問題。
上述之實施例以足夠之細節敘述使所屬技術領域之具有通常知識者能藉由上述之描述實施本發明所揭露之系統以及方法，以及必須了解的是，在不脫離本發明之精神以及範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

  1. 一種虛擬實境裝置，包括：一第一感測器，感測對應於上述虛擬實境裝置之一第一轉動幅度，並輸出對應於上述第一轉動幅度之一第一感測信號；一第二感測器，感測對應於一使用者之眼睛之一第二轉動幅度，並輸出對應於上述第二轉動幅度之一第二感測信號；一處理器，產生一環景影像，並取得上述環景影像之一初始顯示畫面；以及一顯示器，用以顯示上述初始顯示畫面；其中，上述處理器更根據上述第一感測信號以及上述第二感測信號輸出上述環景影像之一第一顯示畫面，以及上述顯示器更顯示上述第一顯示畫面；以及其中上述處理器更於一既定時間內累計上述第一感測信號所對應之上述第一轉動幅度以及上述第二感測信號所對應之上述第二轉動幅度，並取得一第三轉動幅度，以及根據上述第三轉動幅度輸出上述環景影像之一第三顯示畫面，並透過上述顯示器顯示上述第三顯示畫面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境裝置，其中每當上述第一感測器或者上述第二感測器取得上述第一轉動幅度或者上述第二轉動幅度時，上述處理器分別根據上述第一感測信號輸出上述第一顯示畫面或者根據上述第二感測信號輸出上述環景影像之一第二顯示畫面，以及上述顯示器分別顯示上述第一顯示畫面或者上述第二顯示畫面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境裝置，其中上述第一感測器為一加速感應計、一陀螺儀以及一磁力計之一者，以及上述第二感測器為一接觸式感測器以及一非接觸式感測器之一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境裝置，其中上述第二感測器更於第一次感測上述第二轉動幅度之前，執行一畫面校正流程。
  5. 一種虛擬實境裝置之畫面產生方法，包括：透過一處理器產生一環景影像，並取得上述環景影像之一初始顯示畫面；透過一顯示器顯示上述初始顯示畫面；透過一第一感測器感測對應於上述虛擬實境裝置之一第一轉動幅度，以及輸出對應於上述第一轉動幅度之一第一感測信號；透過一第二感測器感測對應於一使用者之眼睛之一第二轉動幅度，以及輸出對應於上述第二轉動幅度之一第二感測信號；透過上述處理器根據上述第一感測信號以及上述第二感測信號輸出上述環景影像之一第一顯示畫面；透過上述處理器於一既定時間內累計上述第一感測信號所對應之上述第一轉動幅度以及上述第二感測信號所對應之上述第二轉動幅度，並取得一第三轉動幅度；透過上述處理器根據上述第三轉動幅度輸出上述環景影像之一第三顯示畫面；以及透過上述顯示器顯示上述第一顯示畫面以及上述第三顯示畫面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之畫面產生方法，其中每當上述第一感測器或者上述第二感測器取得上述第一轉動幅度或者上述第二轉動幅度時，透過上述處理器分別根據上述第一感測信號輸出上述第一顯示畫面或者根據上述第二感測信號輸出上述環景影像之一第二顯示畫面，以及透過上述顯示器分別顯示上述第一顯示畫面或者上述第二顯示畫面。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之畫面產生方法，其中上述第一感測器為一加速感應計、一陀螺儀以及一磁力計之一者，以及上述第二感測器為一接觸式感測器以及一非接觸式感測器之一者。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之畫面產生方法，其中上述第二感測器更於第一次感測上述第二轉動幅度之前，執行一畫面校正流程。
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