TWI653546B - 具有外置追蹤及內置追蹤之虛擬實境系統及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一種具有外置追蹤及內置追蹤之虛擬實境系統及其控制方法。虛擬實境系統包括一頭戴式顯示單元、一影像單元、一外置追蹤單元、一內置追蹤單元及一切換單元。影像單元用以提供一虛擬實境內容至頭戴式顯示單元。切換單元用以選擇利用外置追蹤單元或內置追蹤單元來進行虛擬實境內容的控制。
Description
本發明是有關於一種虛擬實境系統及其控制方法，且特別是有關於一種具有外置追蹤及內置追蹤之虛擬實境系統及其控制方法。
隨著虛擬實境技術(virtual reality,VR)的發展，各種虛擬實境硬體與軟體不斷推陳出新。虛擬實境技術利用電腦模擬產生三維空間的虛擬環境，提供使用者視覺感官的模擬，讓使用者感覺仿佛身歷其境。
當使用者移動時，電腦可以立即進行複雜的運算，提供精確的三維空間影像，以產生臨場感。虛擬實境技術集成了電腦模擬、感測、顯示、電腦圖形、人工智慧等技術，是目前相當熱門的新興技術。
虛擬實境顯示裝置可以採用外置追蹤系統(outside-in tracking)或內置追蹤系統(inside-out tracking)。外置追蹤系統係透過外部的感應器來辨識虛擬實境裝置的位置或方位。內置追蹤系統則是透過內部的感應器來辨識虛擬實境裝置的位置或方位。採用外置追蹤系統之虛擬實境顯示裝置與採用內置追蹤系統之虛擬實境顯示裝置目前應用於不同的虛擬實境內容。在目前的技術中，兩者的虛擬實境內容無法互用，而侷限了虛擬實境技術的發展。
本發明係有關於一種虛擬實境系統及其控制方法，其利用同時設置的外置追蹤單元及內置追蹤單元，使得頭戴式顯示裝置能夠適用於各種不同的虛擬實境內容，擴大了虛擬實境技術的發展。
根據本發明之第一方面，提出一種虛擬實境系統。虛擬實境系統包括一頭戴式顯示單元、一影像單元、一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)、一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)及一切換單元。影像單元用以提供一虛擬實境內容至頭戴式顯示單元。切換單元用以選擇利用外置追蹤單元或內置追蹤單元來進行虛擬實境內容的控制。
根據本發明之第二方面，提出一種虛擬實境系統之控制方法。虛擬實境系統之控制方法包括以下步驟：提供一虛擬
實境內容至一頭戴式顯示單元。選擇一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)或一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)。利用選擇之外置追蹤單元或內置追蹤單元來進行虛擬實境內容的控制。
根據本發明之第三方面，提出一種虛擬實境系統。虛擬實境系統包括一頭戴式顯示單元、一影像單元、一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)、一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)及一控制單元。影像單元用以提供一虛擬實境內容至頭戴式顯示單元。外置追蹤單元具有一第一權重。內置追蹤單元具有一第二權重。控制單元用以依據第一權重，利用外置追蹤單元來進行虛擬實境內容的控制，並依據第二權重，利用內置追蹤單元來進行虛擬實境內容的控制。
根據本發明之第四方面，提出一種虛擬實境系統之控制方法。虛擬實境系統之控制方法包括以下步驟：提供一虛擬實境內容至一頭戴式顯示單元。依據一第一權重，利用一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)來進行虛擬實境內容的控制。依據一第二權重，利用一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)來進行虛擬實境內容的控制。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧虛擬實境系統
110、210、310、410、510、610、710‧‧‧頭戴式顯示裝置
111‧‧‧外置追蹤單元
112‧‧‧內置追蹤單元
113‧‧‧頭戴式顯示單元
114‧‧‧切換單元
115‧‧‧集線單元
116‧‧‧調整單元
120、220、720‧‧‧主機
121‧‧‧影像單元
316‧‧‧輸入單元
417、617‧‧‧位置偵測單元
518‧‧‧控制單元
DR‧‧‧致動元(driver)
LI‧‧‧位置資訊
S110、S120、S130、S210、S220、S230、S240‧‧‧步驟
SW‧‧‧切換訊號
VR1、VR2、VR3‧‧‧虛擬實境內容
W1‧‧‧第一權重
W2‧‧‧第二權重
第1圖繪示根據本發明之一實施例之虛擬實境系統的方塊圖。
第2圖繪示根據本發明之一實施例之虛擬實境系統之控制方法的流程圖。
第3圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統的方塊圖。
第4圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統的方塊圖。
第5圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統之方塊圖。
第6圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統之方塊圖。
第7圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統之控制方法的流程圖。
第8圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統之方塊圖。
第9圖繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統之方塊圖。
請參照第1圖，其繪示根據本發明之一實施例之虛擬實境系統100的方塊圖。就第1圖的示例而言，虛擬實境系統100
包括一頭戴式顯示裝置(head-mounted display,HMD)110及一主機120。頭戴式顯示裝置110例如是一眼罩、一頭盔、搭載智慧型手機或內建螢幕之一透鏡紙盒(Cardboard)。主機120例如是一桌上型電腦、一伺服器、一筆記型電腦、一智慧型手機、一雲端運算中心、一晶片、或一電路板。
頭戴式顯示裝置110包括一頭戴式顯示單元113、一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)111、一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)112、一切換單元114及一集線單元115。主機120包括一影像單元121。影像單元121用以提供一虛擬實境內容(例如是適用於外置追蹤的虛擬實境內容VR1或適用於內置追蹤的虛擬實境內容VR2)至頭戴式顯示單元113。集線單元115連接於外置追蹤單元111及內置追蹤單元112。在一實施例中，集線單元115具有處理電路，以處理外置追蹤單元111及內置追蹤單元112之訊號。主機120之影像單元121不同於頭戴式顯示裝置110之調整單元116。主機120之影像單元121依據追蹤系統回傳的定位資訊，產生影像訊號並傳送至頭戴式顯示裝置110，而頭戴式顯示裝置110上的調整單元116，並非產生影像，例如是依據環境光源來調整影像的gamma值等。也就是說，外置追蹤單元111及內置追蹤單元112所輸出的訊號除了用於追蹤位置外，另可用於依其感測結果來調整gamma值。
透過外置追蹤單元111的追蹤，可以對虛擬實境內容VR1進行對應的控制，例如左移畫面、放大畫面、移動虛擬物
件等控制動作。同樣地，透過內置追蹤單元112的追蹤，可以對虛擬實境內容VR2進行對應的控制。
在本實施例中，頭戴式顯示裝置110具備外置追蹤單元111及內置追蹤單元112，故切換單元114可依據虛擬實境內容VR1、VR2選擇利用外置追蹤單元111或內置追蹤單元112來控制虛擬實境內容VR1、VR2。
在第1圖中，切換單元114設置於頭戴式顯示裝置110內；在另一實施例中，切換單元114亦可設置於主機120內。
以下搭配流程圖詳細說明上述各項元件之運作。請參照第2圖，其繪示根據本發明之一實施例之虛擬實境系統100之控制方法的流程圖。在步驟S110中，影像單元121提供虛擬實境內容(虛擬實境內容VR1或虛擬實境內容VR2)至頭戴式顯示單元113。
接著，在步驟S120中，切換單元114選擇外置追蹤單元111或內置追蹤單元112。在此步驟中，切換單元114係依據虛擬實境內容VR1、VR2進行選擇。在一實施例中，虛擬實境內容VR1具有一致動元(driver)DR，切換單元114可根據致動元DR的數值或致動元DR的有無進行選擇。此致動元DR可寫在虛擬實境應用程式或所須的系統中。
然後，在步驟S130中，利用選擇之外置追蹤單元111或內置追蹤單元112來控制虛擬實境內容VR1、VR2。
請參照第3圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統200的方塊圖。在本實施例中，切換單元114設置於主機220中，其餘相同之處不在重複敘述。切換單元114連接於頭戴式顯示裝置210之外置追蹤單元111及內置追蹤單元112，以對外置追蹤單元111及內置追蹤單元112進行切換。
請參照第4圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統300的方塊圖。在本實施例中，頭戴式顯示裝置310更包括一輸入單元316，其餘相同之處，不在重複敘述。虛擬實境內容VR1、VR2可以同時傳輸至頭戴式顯示單元113；或者可以選擇虛擬實境內容VR1、VR2之其中之一傳輸至頭戴式顯示單元113。輸入單元316例如是一實體按鍵、或一遙控器接收模組。輸入單元316用以供使用者輸入一切換訊號SW。切換單元114接收切換訊號SW後，根據切換訊號SW選擇以外置追蹤單元111或內置追蹤單元112來進行虛擬實境內容VR1、VR2的控制。
同樣地，在另一實施例中，切換單元114及輸入單元316亦可設置於主機120內。
請參照第5圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統400之方塊圖。在本實施例中，頭戴式顯示裝置410更包括一位置偵測單元417。位置偵測單元417偵測到一位置資訊LI後，影像單元121可以得知需要傳送虛擬實境內容VR1或虛擬實境內容VR2至頭戴式顯示單元113。位置偵測單元417偵測到位置資訊LI後，切換單元114可以根據位置資訊LI知道頭戴式顯示裝置
410是位於外置追蹤的環境還是內置追蹤的環境，進而根據位置資訊LI選擇以外置追蹤單元111或內置追蹤單元112來進行虛擬實境內容VR1、VR2的控制。
請參照第6圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統500之方塊圖。在本實施例中，頭戴式顯示裝置510採用控制單元518來調整外置追蹤單元111及內置追蹤單元112的權重，其餘相同之處，不在重複敘述。
在本實施例中，外置追蹤單元111具有一第一權重W1，內置追蹤單元112具有一第二權重W2。在虛擬實境內容VR3不完全適合外置追蹤系統或不完全適合內置追蹤系統的情況下，控制單元518可以對第一權重W1及第二權重W2進行設定，使得對虛擬實境內容VR3的控制可以利用第一權重W1的外置追蹤單元111及第二權重W2的內置追蹤單元112來進行。
在本實施例中，控制單元518設置於頭戴式顯示裝置510中；在另一實施例中，控制單元518亦可設置於主機120中。
請參照第7圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統500之控制方法的流程圖。在步驟S210中，影像單元121提供虛擬實境內容VR3至頭戴式顯示單元113。
接著，在步驟S220中，控制單元518根據虛擬實境內容VR3調整第一權重W1及第二權重W2。
然後，在步驟S230中，依據第一權重W1，利用外置追蹤單元111來進行虛擬實境內容VR3的控制。
接著，在步驟S240中，依據第二權重W2，利用內置追蹤單元112來進行虛擬實境內容VR3的控制。
上述步驟S230及步驟S240係可同時進行。在一實施例中，外置追蹤單元111及內置追蹤單元112可能會同時偵測到頭戴式顯示裝置510的移動資訊及轉動資訊，本實施例可以根據第一權重W1及第二權重W2採用外置追蹤單元111所得到的移動資訊，並採用內置追蹤單元112所得到的轉動資訊。如此一來，外置追蹤單元111及內置追蹤單元112兩者各自的優點能夠交互運用。
請參照第8圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統600之方塊圖。在本實施例中，在本實施例中，頭戴式顯示裝置610更包括一位置偵測單元617。位置偵測單元617偵測到位置資訊LI後，控制單元518可以根據位置資訊LI知道頭戴式顯示裝置610是位於外置追蹤的環境還是內置追蹤的環境，進而根據位置資訊LI調整第一權重W1及第二權重W2。
請參照第9圖，其繪示根據本發明另一實施例之虛擬實境系統700之方塊圖。在本實施例中，控制單元518設置於主機720中，其餘相同之處不在重複敘述。控制單元518連接於頭戴式顯示裝置710之外置追蹤單元111及內置追蹤單元112，以調整對外置追蹤單元111之第一權重W1及內置追蹤單元112之第二權重W2。
根據上述各種實施例，頭戴式顯示裝置同時設置外置追蹤單元及內置追蹤單元，使得頭戴式顯示裝置能夠適用於各種不同的虛擬實境內容，擴大了虛擬實境技術的發展。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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 (16)
- 一種虛擬實境系統，包括：一頭戴式顯示單元；一影像單元，用以提供一虛擬實境內容至該頭戴式顯示單元；一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)；一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)；以及一切換單元，用以根據該虛擬實境內容選擇利用該外置追蹤單元之定位資訊或該內置追蹤單元之定位資訊來進行該虛擬實境內容的控制。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，其中該頭戴式顯示單元、該外置追蹤單元、該內置追蹤單元及該切換單元設置於一頭戴式顯示裝置(head-mounted display,HMD)中，該影像單元設置於一主機中。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，其中該頭戴式顯示單元、該外置追蹤單元及該內置追蹤單元設置於一頭戴式顯示裝置(head-mounted display,HMD)中，該影像單元及該切換單元設置於一主機中。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，其中該虛擬實境內容具有一致動元(driver)，該切換單元根據該 致動元選擇利用該外置追蹤單元或該內置追蹤單元來進行該虛擬實境內容的控制。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，更包括：一輸入單元，用以供一使用者輸入一切換訊號，該切換單元根據該切換訊號選擇利用該外置追蹤單元或該內置追蹤單元來進行該虛擬實境內容的控制。
- 如申請專利範圍第1項所述之虛擬實境系統，更包括：一位置偵測單元，用以偵測一位置資訊，該切換單元根據該位置資訊選擇利用該外置追蹤單元或該內置追蹤單元來進行該虛擬實境內容的控制。
- 一種虛擬實境系統之控制方法，包括：提供一虛擬實境內容至一頭戴式顯示單元；選擇一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)或一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)；以及根據該虛擬實境內容利用選擇之該外置追蹤單元之定位資訊或該內置追蹤單元之定位資訊來進行該虛擬實境內容的控制。
- 如申請專利範圍第7項所述之虛擬實境系統之控制方法，其中該虛擬實境內容具有一致動元(driver)，於選擇 該外置追蹤單元或該內置追蹤單元之步驟中，係根據該致動元進行選擇。
- 如申請專利範圍第7項所述之虛擬實境系統之控制方法，更包括：接收一切換訊號；以及根據該切換訊號選擇利用該外置追蹤單元或該內置追蹤單元來進行該虛擬實境內容的控制。
- 如申請專利範圍第7項所述之虛擬實境系統之控制方法，更包括：偵測一位置資訊；以及根據該位置資訊選擇利用該外置追蹤單元或該內置追蹤單元來進行該虛擬實境內容的控制。
- 一種虛擬實境系統，包括：一頭戴式顯示單元；一影像單元，用以提供一虛擬實境內容至該頭戴式顯示單元；一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)，具有一第一權重；一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)，具有一第二權重；以及 一控制單元，用以依據該第一權重，利用該外置追蹤單元之定位資訊來進行該虛擬實境內容的控制，並依據該第二權重，利用該內置追蹤單元之定位資訊來進行該虛擬實境內容的控制，其中該控制換單元根據該虛擬實境內容調整該第一權重及該第二權重。
- 如申請專利範圍第11項所述之虛擬實境系統，其中該頭戴式顯示單元、該外置追蹤單元、該內置追蹤單元及該控制單元設置於一頭戴式顯示裝置(head-mounted display,HMD)中，該影像單元設置於一主機中。
- 如申請專利範圍第11項所述之虛擬實境系統，其中該頭戴式顯示單元、該外置追蹤單元及該內置追蹤單元設置於一頭戴式顯示裝置(head-mounted display,HMD)中，該影像單元及該控制單元設置於一主機中。
- 如申請專利範圍第11項所述之虛擬實境系統，更包括：一位置偵測單元，用以偵測一位置資訊，該控制換單元根據該位置資訊調整該第一權重及該第二權重。
- 一種虛擬實境系統之控制方法，包括：提供一虛擬實境內容至一頭戴式顯示單元； 依據一第一權重，利用一外置追蹤單元(outside-in tracking unit)之定位資訊來進行該虛擬實境內容的控制；依據一第二權重，利用一內置追蹤單元(inside-out tracking unit)之定位資訊來進行該虛擬實境內容的控制；以及根據該虛擬實境內容調整該第一權重及該第二權重。
- 如申請專利範圍第15項所述之虛擬實境系統之控制方法，更包括：偵測一位置資訊；以及根據該位置資訊調整該第一權重及該第二權重。
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