TWI698269B

TWI698269B - 立體顯示系統與立體顯示方法

Info

Publication number: TWI698269B
Application number: TW107122989A
Authority: TW
Inventors: 陳瑞麟
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-07-11
Also published as: TW202005690A

Abstract

本發明提出一種立體顯示系統，包括立體顯示器、穿戴式裝置以及處理器。立體顯示器用以顯示立體動態影像。穿戴式裝置用以產生物理刺激。處理器耦接於穿戴式裝置以及立體顯示器，用以進行暈眩解決方案。暈眩解決方案包括提升穿戴式裝置所產生的物理刺激。此外，一種立體顯示方法亦被提出。

Description

立體顯示系統與立體顯示方法

本發明是有關於一種立體顯示領域，且特別是有關於一種減緩暈眩的立體顯示系統與立體顯示方法。

虛擬實境（Virtual Reality，VR）是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關於視覺等感官的模擬，讓使用者感覺彷彿身歷其境，可以即時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。然而，現今的虛擬實境技術仍然有許多的問題需要克服，而使用者的暈眩反應則是其中最主要的問題之一。在過去的研究當中，許多原因都可能造成使用者在使用虛擬實境裝置時出現暈眩，且不同使用者的暈眩原因可能各不相同。

舉例來說，當眼睛看到畫面正在移動但身體卻未感覺到在移動時，可能造成感官上的不一致而導致暈眩；由於畫面存在延遲（latency）現象，在擺動頭部的過程中轉動時間與畫面實際變化時間中的時間差也可能導致暈眩；每個使用者的瞳距（Interpupillary Distance，IPD）不同，因此使用者在使用虛擬實境裝置時的瞳孔中心、透鏡中心與畫面中心可能不在同一條線上，而出現重影現象導致暈眩；當虛擬實境畫面中的景深與使用者認知不同時，也可能造成暈眩。

由此可知，虛擬實境中可能造成暈眩的原因無法一以蔽之，暈眩解決的相關課題也是本領域技術人員研究的重點。

有鑑於此，本發明提供一種立體顯示系統與立體顯示方法，透過刺激使用者的高級中樞，能夠解決多數原因造成的暈眩問題。

本發明實施例的立體顯示系統包括立體顯示器、穿戴式裝置以及處理器。立體顯示器用以顯示立體動態影像。穿戴式裝置用以產生物理刺激。處理器耦接於穿戴式裝置以及立體顯示器，用以進行暈眩解決方案。暈眩解決方案包括提升穿戴式裝置所產生的物理刺激。

本發明實施例的立體顯示方法包括以下步驟：顯示一立體動態影像；以及進行一暈眩解決方案，其中該暈眩解決方案包括提升一穿戴式裝置產生的一物理刺激。

基於上述，本發明實施例所提出的立體顯示系統與立體顯示方法利用穿戴式裝置產生的物理刺激，來刺激使用者的高級中樞以減輕使用者的暈眩狀況。據此，能夠解決大多數原因造成的暈眩感。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

根據研究，引起乘車或坐船時頭暈的主要原因是大腦對外在情況的預期與從感官所接受的訊息不一致，而造成不舒服的後果。為了要維持平衡，大腦會組合許多來源的資料，包括視覺、觸覺及內耳平衡覺等，尤其是內耳對於角位移及線性位移的偵測特別重要。例如，當車子向右轉的時候，後座乘客的內耳會感受到右轉的變化，但視覺不如前座駕駛較能察覺右轉時的景物變化，當兩種訊息不一致，就可能造成腦部資料庫的混亂，進而引發暈車。內耳中的前庭神經系統屬於低級中樞，會受到高級中樞抑制，若開車時精神處於高度緊張或高度集中狀態，高級中樞處於高度興奮情況，就會對前庭神經系統產生抑制作用。綜合以上因素，即為駕駛不會暈車的主要原因。

在本發明實施例的立體顯示系統與方法中，在使用者可能發生暈眩時利用穿戴式裝置來產生物理刺激，使其精神更加緊張或集中，以減輕暈眩狀況。以下將搭配圖式詳細說明之。

圖1繪示本發明一實施例的立體顯示系統的概要方塊圖。請參照圖1，立體顯示系統100包括處理器110、穿戴式裝置130以及立體顯示器150。在一些實施例中，立體顯示系統100例如為虛擬實境（Virtual Reality，VR）系統，用以顯示立體動態影像。然而，本發明並不在此限制立體顯示系統100的具體結構與實作方式，所屬技術領域具備通常知識者當可基於虛擬實境等知識來實作立體顯示系統100。

處理器110可用以發送顯示訊號至立體顯示器150，以透過立體顯示器150來顯示立體動態影像。此外，處理器110更用以進行暈眩解決方案，在使用者可能或確實發生暈眩時進行適當的操作來減緩暈眩狀態。在一些實施例中，處理器110例如包括中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，但本發明並不限於此。

穿戴式裝置130耦接於處理器110，其可供使用者穿戴並且根據來自處理器110的控制訊號產生物理刺激，而使用者例如可因上述的物理刺激而獲得專注度的提升。具體來說，穿戴式裝置130所產生的物理刺激是人體的感覺接收器所能夠感知到的刺激，例如痛覺、溫覺、觸覺或壓覺等。在一些實施例中，穿戴式裝置130例如可實作為頭盔、護腕或衣服等，用以產生電、溫度或壓力等物理刺激，本發明並不在此限。特別是，如前段落所述，當使用者的專注度或緊張程度因物理刺激而提升時，將能夠減輕或避免其暈眩狀況。

立體顯示器150耦接於處理器110，其可接收來自處理器110的顯示訊號以顯示立體動態影像。在一些實施例中，立體顯示器150例如可實作為頭戴式顯示器，用以分別提供具有視差的兩影像至使用者雙眼。然而，本發明並不在此限，所屬領域具備通常知識者當可依其立體顯示的知識來實作立體顯示器150。

圖2繪示本發明一實施例的立體顯示方法的流程圖。請參照圖2，在步驟S110中，處理器110會發送顯示訊號至立體顯示器150，而立體顯示器150會根據所接收的顯示訊號來顯示立體動態影像。隨後，在步驟S120中，處理器110會決定暈眩狀態。最後，在步驟S130中，處理器110會基於其所決定的暈眩狀態來進行暈眩解決方案，包括控制穿戴式裝置130所產生的物理刺激。

具體來說，暈眩狀態是指使用者在觀看立體動態影像時確實或可能發生的暈眩。在一些實施例中，立體顯示系統100例如更設置有生理偵測器（未繪示），耦接於處理器110並用以在立體顯示器150顯示立體動態影像時取得使用者的生理訊號，而處理器110可例如根據此生理訊號來決定暈眩狀態。舉例來說，生理偵測器可例如是腦波偵測器、血氧濃度偵測器等，本發明並不限於此。在一些實施例中，處理器110更可例如是直接根據顯示訊號的內容，來預測立體顯示器150所顯示的立體動態影像是否可能造成使用者暈眩以決定暈眩狀態。舉例來說，當立體動態影像的影像內容變動或視野切換的頻率越高時，使用者越有可能發生暈眩。當處理器110判斷使用者在觀看立體動態影像時確實或可能發生暈眩時，便可進行暈眩解決方案，透過提升穿戴式裝置130所產生的物理刺激來以提高使用者的專注度，以減輕使用者的暈眩狀況。

值得一提的是，本發明實施例並不用以限制處理器110所進行的暈眩解決方案。在其他的實施例中，暈眩解決方案可包括更多的手段與步驟來達到減緩暈眩的效果。以下將舉實施例來示例性地說明本發明所提出的立體顯示系統與立體顯示方法。

圖3繪示本發明一實施例的立體顯示系統的概要方塊圖。請參照圖3，立體顯示系統200包括處理器210、血氧濃度偵測器220、壓力護腕230以及立體顯示器250，其中血氧濃度偵測器220、壓力護腕230以及立體顯示器250皆耦接於處理器210。處理器210與立體顯示器250是類似於圖1實施例中的處理器110與立體顯示器150，故在此不再贅述。

血氧濃度偵測器220用以在立體顯示器250顯示立體動態影像時偵測使用者的血氧濃度以取得血氧濃度訊號。詳細來說，當人體出現頭暈、中暑等狀況時腦部會呈現缺氧的狀態，此時血氧濃度會明顯地下降。因此，血氧濃度訊號有助於處理器210決定暈眩狀態。

壓力護腕230包括控制器231、空氣泵233以及壓力感測器235，其中空氣泵233以及壓力感測器235皆耦接於控制器231，並且控制器231耦接於處理器210。在一些實施例中，壓力護腕230例如以類似於手臂或手腕式血壓計的方式實作，用以套在使用者的手臂或手腕上，透過充氣其中的空氣泵233來使壓力護腕230膨脹而擠壓使用者的手臂或手腕，進而提供壓力刺激。舉例來說，處理器210可發送控制訊號至控制器231，以調整空氣泵233的充氣或放氣。當空氣泵233充氣時，壓力護腕230所提供的壓力刺激會提升，而當空氣泵233放氣時，壓力護腕230所提供的壓力刺激會減弱。在一些實施例中，壓力感測器235是用於偵測壓力護腕230所提供的壓力刺激以取得壓力值。在一些實施例中，血氧濃度偵測器220實作時例如可整合於壓力護腕230中，並且透過控制器231耦接至處理器210，但本發明並不在此限。

圖4繪示本發明一實施例的立體顯示方法的流程圖。請參照圖4，在步驟S210中，處理器210會發送顯示訊號至立體顯示器250，而立體顯示器250會根據所接收的顯示訊號來顯示立體動態影像，並且在顯示時血氧濃度偵測器220會取得血氧濃度訊號。在步驟S220中，處理器210會根據血氧濃度訊號來判斷使用者的血氧濃度是否大於預設閥值。

在一些實施例中，預設閥值是立體顯示系統200所預設的定值，例如是設定為一般人發生暈眩時的血氧濃度，例如80%等。在一些實施例中，處理器210例如會在立體顯示系統200開機後開始收集使用者的血氧濃度訊號，並取前一段特定時間（例如，前一分鐘、前三分鐘或其他特定時間）的血氧濃度平均值，然後再將此平均值乘上特定比例（例如，0.8）來作為預設閥值。然而，本發明並不限制預設閥值的具體設定方式。

若處理器210在步驟S220中判斷使用者的血氧濃度大於預設閥值，表示使用者可能發生暈眩，則進入步驟S240以及S250以進行暈眩解決方案。

在步驟S240中，處理器210會發出控制訊號至控制器231以命令空氣泵233進行充氣，來提升壓力護腕230所提供的壓力刺激，以減輕使用者的暈眩狀況。在一些實施例中，處理器210會根據壓力感測器235所取得的壓力值來決定何時停止充氣空氣泵233。

在步驟S250中，處理器210會改變立體顯示器250所顯示的立體動態影像的內容，以在提供物理刺激的同時提供使用者心理上的壓力來提升使用者的專注度與緊張感，以減輕暈眩狀況。

圖5繪示本發明一實施例中立體動態影像的示意圖。在一些實施例中，立體動態影像STIMG中包括定點影像Fx。定點影像Fx例如為鼻子或手臂等，能夠提供使用者固定的參考點而具有一定程度的避免暈眩的效果。

在一些實施例中，處理器210會根據壓力感測器235所取得的壓力值來修改立體動態影像STIMG，例如使作為定點影像Fx的手臂或鼻子隨著壓力值的上升而膨脹。在一些實施例中，處理器210可例如使立體動態影像STIMG中非定點影像的部分隨著壓力值上升而膨脹。據此，能夠提升使用者的緊張感而降低暈眩。

另一方面，根據醫學研究顯示藍色的影像會帶給人腦放鬆感，而紅色的影像則會帶給人腦焦慮或緊張的感覺。因此，在一些實施例中，處理器210例如是會過濾立體動態影像的綠色成分影像與藍色成分影像，並且保留立體動態影像的紅色成分影像來加以顯示。據此，同樣能夠提升使用者的緊張感而降低暈眩。

若處理器210在步驟S220中判斷使用者的血氧濃度不大於預設閥值，表示使用者可能並未發生暈眩或暈眩狀況已經緩解，則進入步驟S230以結束暈眩解決方案的進行，例如放氣空氣泵233至原始狀態或還原立體動態影像等。

綜上所述，本發明實施例所提出的立體顯示系統與立體顯示方法利用穿戴式裝置產生的物理刺激，來刺激使用者的高級中樞以減輕使用者的暈眩狀況。據此，能夠解決大多數原因造成的暈眩感。在一些實施例中，穿戴式裝置是實作為壓力護腕，藉由充放氣來提供使用者不同的壓力刺激。此外，一些實施例更根據穿戴式裝置所提供的壓力刺激，在立體動態影像中加入對應的異常狀況，以同時給予使用者生理與心理上的壓力，能夠增加緊張感並進一步減少暈眩。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧立體顯示系統110、210‧‧‧處理器130‧‧‧穿戴式裝置150、250‧‧‧立體顯示器220‧‧‧血氧濃度偵測器230‧‧‧壓力護腕231‧‧‧控制器233‧‧‧空氣泵235‧‧‧壓力感測器Fx‧‧‧定點影像S110、S120、S130、S210、S220、S230、S240、S250‧‧‧立體顯示方法的步驟STIMG‧‧‧立體動態影像

圖1繪示本發明一實施例的立體顯示系統的概要方塊圖。圖2繪示本發明一實施例的立體顯示方法的流程圖。圖3繪示本發明一實施例的立體顯示系統的概要方塊圖。圖4繪示本發明一實施例的立體顯示方法的流程圖。圖5繪示本發明一實施例的立體動態影像的示意圖。

S110、S120、S130‧‧‧立體顯示方法的步驟

Claims

一種立體顯示系統，包括：一立體顯示器，用以顯示一立體動態影像；一穿戴式裝置，用以產生一物理刺激；以及一處理器，耦接於該穿戴式裝置以及該立體顯示器，用以進行一暈眩解決方案，其中該暈眩解決方案包括：提升該穿戴式裝置所產生的該物理刺激，其中該穿戴式裝置包括一空氣泵，該空氣泵耦接於該處理器並且用以根據來自該處理器的一控制訊號充放氣，其中該空氣泵充氣時該穿戴式裝置所產生的壓力刺激提升，該空氣泵放氣時該穿戴式裝置所產生的壓力刺激減弱。
如申請專利範圍第1項所述的立體顯示系統，更包括：一生理偵測器，耦接於該處理器，用以取得一生理訊號，其中該處理器更用以基於該生理訊號決定一暈眩狀態，並且基於該暈眩狀態進行該暈眩解決方案。
如申請專利範圍第1項所述的立體顯示系統，其中該穿戴式裝置更包括一壓力偵測器，用以偵測該壓力刺激以取得一壓力值，其中該暈眩解決方案包括：基於該壓力值修改該立體動態影像。
如申請專利範圍第1項所述的立體顯示系統，其中該立體動態影像中包括一定點影像，其中該暈眩解決方案包括：調整該定點影像在該立體動態影像中的大小。
如申請專利範圍第1項所述的立體顯示系統，其中該暈眩解決方案包括：過濾該立體動態影像的綠色成份影像與藍色成份影像，並且保留該立體動態影像的紅色成份影像。
一種立體顯示方法，包括：顯示一立體動態影像；以及進行一暈眩解決方案，其中該暈眩解決方案包括提升一穿戴式裝置產生的一物理刺激，其中該穿戴式裝置包括一空氣泵，其中提升該穿戴式裝置產生的該物理刺激的步驟包括：控制該空氣泵充氣，其中該空氣泵充氣時該穿戴式裝置所產生的壓力刺激提升，並且該空氣泵放氣時該穿戴式裝置所產生的該壓力刺激減弱。
如申請專利範圍第6項所述的立體顯示方法，更包括：透過一生理偵測器取得一生理訊號；以及基於該生理訊號決定一暈眩狀態，並且基於該暈眩狀態進行該暈眩解決方案。
如申請專利範圍第6項所述的立體顯示方法，其中該穿戴式裝置更包括一壓力偵測器，其中該暈眩解決方案包括：偵測該壓力刺激以取得一壓力值；以及基於該壓力值修改該立體動態影像。
如申請專利範圍第6項所述的立體顯示方法，其中該立體動態影像中包括一定點影像，其中該暈眩解決方案包括：調整該定點影像在該立體動態影像中的大小。
如申請專利範圍第6項所述的立體顯示方法，其中該暈眩解決方案包括：過濾該立體動態影像的綠色成份影像與藍色成份影像，並且保留該立體動態影像的紅色成份影像。