指向装置、操作方法及相关多媒体互动系统与流程

本发明有关于一种多媒体互动系统，更明确地说，有关于一种多媒体互动系统的指向装置以及该指向装置的操作方法。

背景技术：
请参考图1。图1说明先前技术的多媒体互动系统100的移动限制的示意图。多媒体互动系统100包括一显示设备110以及一指向装置120。指向装置120可为一空气鼠标、遥控器、游乐器控制手把、雷射笔…等，用来控制显示设备110上的光标。举例来说，显示设备110上的光标对应着指向装置120所移动的方位、方向与距离来进行移动，且显示设备110也显示出光标随着上述的移动的轨迹以及移动后的新位置。另外，指向装置120的位置可以用于一3D空间参考帧的平摆角(yawangle)、俯仰角(pitchangle)、滚动角(rollangle)来表示。在图1中，设定光标的初始位置为L1’，而指向装置120的初始位置为L1。当指向装置120向右移动至位置L2时，其位移为S1，而这位移S1会让光标移动位移S1’且抵达显示设备110的边界(位置L2’)。当指向装置120继续向右移动至位置L3时，其位移为S2，但是光标已抵达显示设备110的边界而无法继续向右移动，而只能停止在显示设备110的边界(维持在位置L2’)。接着，指向装置120往回移动(向左移动)至位置L2，其位移为S2，而位移S2会让光标从位置L2’移动位移S2’且抵达位置L3’。最后，指向装置120再度往回移动(向左移动)至初始位置L1，其位移为S1，而位移S1会让光标从位置L3’移动位移S1’且抵达位置L4’。虽然指向装置120先往右移动然后往左移动而回到初始位置，但是光标却会因为显示设备110的边界的限制，而造成最后无法回到光标本身的初始位置。也就是说，在先前技术的多媒体互动系统100中，指向装置120的位移有最大限制，若超过后则需重新修正以使 光标与指向装置120的互动恢复正常。请参考图2A与图2B。图2A与图2B说明先前技术的多媒体互动系统100的转动限制的示意图。图2A说明指向装置120的转动在可容许的范围内，图2B说明指向装置120的转动超出了可容许的范围。在图2A中，指向装置120转动角度S3且在可容许范围内，因此显示设备110上的光标也跟着位移S3’。在图2B中，指向装置120转动角度S4但却超出可容许范围，因此显示设备110上的光标虽然会跟着移动，但是由于显示设备110的边界的关系而使得光标只能停止在显示设备110的边界。更明确地说，指向装置120会持续送出向外移动的信号，而光标也会持续向外移动，但是由于显示设备110的边界限制，用户看起来光标便像是停止不动。举例来说，指向装置120可为一雷射笔，在图2A中雷射笔指向显示设备110，因此可以控制光标移动；在图2B中雷射笔指向远离显示设备110的方向因此超出可容许范围而让光标看起来像是停止不动的状态。请参考图3A与图3B。图3A与图3B说明先前技术的多媒体互动系统100的区域限制的示意图。图3A说明指向装置120的使用范围在容许区域内，图3B说明指向装置120的使用范围超出了容许区域。在图3A中，指向装置120在容许区域A中移动位移S5，因此显示设备110上的光标也跟着位移S5’。在图3B中，指向装置120改变至区域A’使用而超出了容许区域A，因此指向装置120在区域A’内的位移S6无法让显示设备110上的光标跟着移动，而使得光标只能停止在显示设备110的边界。举例来说，指向装置120可为一雷射笔，在图3A中雷射笔在显示设备110的前方，因此可以控制光标移动；在图3B中雷射笔的位置是远离显示设备110，因此超出可容许范围而无法控制光标。由上述可知，在先前技术的多媒体系统中，指向装置的使用有诸多限制，造成使用者的不便。

技术实现要素：
本发明提供一种指向装置的操作方法。该操作方法包括以一指向装置的一位移，控制一光标在一用户接口参考帧中的一位移；以及当该指向装置的 该位移超出一三维(threedimensional,3D)空间参考帧的一边界时，停止以该指向装置的该位移控制该光标的该位移。如前述的操作方法，还包括将该3D空间参考帧的该边界对应至该用户接口帧的一边界，以当该光标位于该用户接口参考帧的该边界时，该指向装置会位于该3D参考帧的该边界。如前述的操作方法，还包括当该指向装置回到该3D空间参考帧的该边界内后，才开始以该指向装置的该位移控制该光标在该用户接口参考帧的该位移。如前述的操作方法，还包括侦测一显示模块的一分辨率以得知该用户接口帧的该边界；其中该光标与该用户接口参考帧显示于该显示模块上。本发明另提供一种指向装置。该指向装置包括一指向模块，用来侦测及储存该指向模块的一位移；一边界模块，用来侦测一光标与一用户接口参考帧的关系；以及一控制模块，用来根据该边界模块所提供该光标与该用户接口参考帧的关系，以及该指向模块的该位移，控制该光标在该用户接口参考帧中的一位移。如前述的指向装置，其中该边界模块包括一边界判断单元，用来判断该指向模块的该位移是否在一3D空间参考帧的一边界内并据以产生一边界判断信号并提供给该控制模块；一边界设定单元，用来设定该3D空间参考帧的该边界为对应至该用户接口参考帧的一边界，如此以让该光标位于该用户接口参考帧的该边界时，该指向模块会位于该3D空间参考帧的该边界；以及一分辨率侦测单元，用来侦测一显示模块的一分辨率以得知该用户接口帧的该边界并提供给该边界设定单元；其中该光标与该用户接口帧显示于该显示模块上。如前述的指向装置，其中当该指向模块的该位移位于该3D空间参考帧的该边界内时，该边界判断单元不产生该边界判断信号；当该控制模块未接收到该边界判断信号时，该控制模块根据该指向模块的该位移控制该光标在该用户接口参考帧中的该位移。如前述的指向装置，其中当该指向模块的该位移超出该3D空间参考帧的该边界时，该边界判断单元产生该边界判断信号；当该控制模块接收到该 边界判断信号时，该控制模块停止控制该光标在该用户接口参考帧中的该位移。如前述的指向装置，其中该指向模块包括一运动传感单元，用来侦测该指向模块的转动行为、加速度，或磁力；一处理单元，用来针对该运动传感单元所测得的数据进行一算法的运算，以产生该指向模块的该位移；以及一数据传输单元，用来将该指向模块的该位移传送给该边界模块与该控制模块。本发明另提供一种多媒体互动系统。该多媒体互动系统包括一指向装置，包括一指向模块，包括一运动传感单元，用来侦测该指向模块的转动行为、加速度，或磁力；以及一数据传输单元，用来传送该运动传感单元所侦测的数据；以及一显示设备，包括一处理单元，用来将该数据传输单元所传送的数据进行一算法的运算，以产生该指向模块的一位移；一边界模块，用来侦测一光标与一用户接口参考帧的关系；一控制模块，用来根据该边界模块所提供该光标与该用户接口参考帧的关系，以及该指向模块的该位移，控制该光标在该用户接口参考帧中的一位移；以及一显示模块，用来显示该光标以及该用户接口参考帧。如前述的多媒体互动系统，其中该边界模块包括一边界判断单元，用来判断该指向模块的该位移是否在一3D空间参考帧的一边界内并据以产生一边界判断信号并提供给该控制模块；一边界设定单元，用来设定该3D空间参考帧的该边界为对应至该用户接口参考帧的一边界，如此以让该光标位于该用户接口参考帧的该边界时，该指向模块会位于该3D空间参考帧的该边界；以及一分辨率侦测单元，用来侦测一显示模块的一分辨率以得知该用户接口参考帧的该边界并提供给该边界设定单元。如前述的多媒体互动系统，其中当该指向模块的该位移位于该3D空间参考帧的该边界内时，该边界判断单元不产生该边界判断信号；当该控制模块未接收到该边界判断信号时，该控制模块根据该指向模块的该位移控制该光标在该用户接口参考帧中的该位移。如前述的多媒体互动系统，其中当该指向模块的该位移超出该3D空间参考帧的该边界时，该边界判断单元产生该边界判断信号；当该控制模块接收到该边界判断信号时，该控制模块停止控制该光标在该用户接口参考帧中 的该位移。为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图示，作详细说明如下。附图说明图1说明先前技术的多媒体互动系统的移动限制的示意图。图2A与图2B说明先前技术的多媒体互动系统的转动限制的示意图。图3A与图3B说明先前技术的多媒体互动系统的区域限制的示意图。图4说明根据本发明的一第一实施例的指向装置的操作方法的流程图。图5说明根据本发明的第一实施例的指向装置的示意图。图6说明根据本发明的第一实施例的多媒体互动系统的示意图。图7说明根据本发明的第一实施例的多媒体互动系统进行用户接口参考帧的边界与3D空间参考帧的边界对应的示意图。图8说明根据本发明的第一实施例的多媒体互动系统的指向装置移动超出3D空间参考帧的示意图。具体实施方式请参考图4。图4说明根据本发明的一第一实施例的指向装置的操作方法400的流程图。步骤说明如下：步骤S401：侦测一显示模块的分辨率以得知一用户接口参考帧的一边界；步骤S402：设定一指向装置所使用的一3D空间参考帧的一边界对应于所侦测的该用户接口参考帧的该边界；步骤S403：以该指向装置的一位移来移动该显示模块上的该用户接口参考帧的一光标；步骤S404：当该指向装置的该位移超出3D空间参考帧的边界时，停止以该指向装置的该位移控制该光标的该位移；步骤S405：当该指向装置回到该3D空间参考帧的该边界内后，才开始以该指向装置的该位移控制该光标在该显示模块的该用户接口参考帧的位 移。于步骤S401中，操作方法400会先侦测一指向装置所控制的一显示模块的一分辨率(屏幕大小)，如此以得知一光标可以移动的范围，如1024×768、1920×1080…等，而可以获得该显示模块所提供/显示的一用户接口参考帧的边界/范围。于步骤S402中，操作方法400会根据步骤S401中所测得的该用户接口参考帧的一边界，设定该指向装置所使用的一三维(threedimensional,3D)空间参考帧的一边界。更明确地说，该指向装置所使用的该3D空间参考帧可以是在三度空间中的具有一原点的一平面，而在步骤S402中操作方法400便可在该平面上根据步骤S401所测得的分辨率，相对于该原点，在该平面上设定该3D空间参考帧的该边界。如此一来，当该指向装置移动到该3D空间参考帧的该边界时，其位置与移动到该用户接口参考帧的该边界的该光标的位置对应。举例来说，若以该3D空间参考帧的该原点对应到该用户接口参考帧的左下角时，则当该指向装置在该3D空间参考帧的该原点时，该光标会位于该用户接口参考帧的左下角。于步骤S403中，操作方法400会根据该指向装置在该3D空间参考帧中的该位移，控制在该显示模块上的该用户接口参考帧的该光标移动。举例来说，当该指向装置在该3D空间参考帧中往x方向移动一第一预定距离，操作方法400便会控制在该用户接口参考帧中的该光标同样往x方向移动一第二预定距离，其中第一与第二预定距离可具有一比例关系。于步骤S404中，当该指向装置的该位移超出该3D空间参考帧的该边界时，操作方法400便会停止控制移动该光标。举例来说，若该显示模块的该分辨率为1024×768，则当该指向装置在x方向上的该位移超过1024单位时，表示该光标已经移动到该用户接口参考帧的该边界，因此操作方法400不会继续移动该光标。于步骤S405中，当指向装置回到3D空间参考帧的边界内后，操作方法400便会回复控制移动光标。举例来说，如前述设定，当指向装置在x方向上从大于1024单位的位置移动至小于1024单位的位置时，在大于1024单位的部分，操作方法400仍停止控制移动光标；而当小于1024单位的部分时， 操作方法400便会回复开始移动光标。因此，透过操作方法400，当指向装置在超出原本的使用范围时使用，在显示模块上的光标位置便不会有偏移的问题，而不会有如同先前技术般需要重新修正。请参考图5。图5说明根据本发明的第一实施例的指向装置500的示意图。如图5所示，指向装置500包括一指向模块510、一边界模块520、以及一控制模块530。指向装置500可为一空气鼠标、遥控器、游乐器控制手把、雷射笔…等，用来控制一显示模块上的光标。指向模块510用来侦测并储存指向模块510在3D空间参考帧中的位置/位移。指向模块510包括运动传感单元511、处理单元512，以及数据传输单元513。运动传感单元511包括一转动传感器(rotationsensor)511a、一加速度传感器(accelerometer)511b、及/或一地磁传感器(magnetometer)511c。转动传感器511a用来侦测指向模块510的转动行为，加速度传感器511b用来侦测指向模块510的加速度，地磁传感器511c用来根据地磁来判断指向模块510的位置(意即侦测地球磁场的磁力)。处理单元512用来将运动传感单元511所测得的数据(意即转动传感器511a、加速度传感器511b、及/或地磁传感器511c所得到的数据)，进行一算法的运算，以得出一位移信号SM。数据传输单元513再将所得出的位移信号SM传送给边界模块520与控制模块530。另外，运动传感单元511可仅以转动传感器与加速度传感器来实现而不需地磁传感器。更明确地说，当运动传感单元511为一六轴传感单元时，运动传感单元511仅需转动传感器与加速度传感器来实现，但是这样的设置无法传感绝对位置。当运动传感单元511为一九轴传感单元时，运动传感单元511便需以转动传感器、加速度传感器、以及地磁传感器来实现，如此便能传感绝对位置。传感绝对位置的好处是在于若指向装置在经过一段时间未使用后，使用者要再次使用该指向装置时，便不需重设该指向装置所使用的3D空间参考帧与其原点。反之，若指向装置是采用六轴传感单元时，便无法传感绝对位置，而因此在经过一段时间未使用后，在使用者再次使用时，便需重设该指向装置所使用的3D空间参考帧与其原点。边界模块520用来侦测受控的光标是否抵达该显示模块的一用户接口参考帧的一边界，以通知控制模块530是否要移动该光标，其中该显示模块用 来显示该用户接口参考帧以及光标。边界模块520包括一边界判断单元521、一边界设定单元522、以及一分辨率侦测单元523。边界判断单元521接收位移信号SM，以据以判断指向模块510的位置/位移是否在一3D空间参考帧的一边界内，并据以发出一边界判断信号SB。边界设定单元522设定指向模块510所使用的该3D空间参考帧的该边界，将3D空间参考帧的该边界设定为对应至该用户接口参考帧的该边界。如此一来，当指向模块510的位置/位移在该3D空间参考帧的该边界时，其所对应的该光标的位置会位于该显示模块上的该用户接口参考帧的该边界。分辨率侦测单元523用来侦测该显示模块的分辨率以作为该用户接口参考帧的该边界，并据以产生一用户接口参考帧边界信号SBU，然后提供给边界设定单元522。换句话说，分辨率侦测单元523根据该显示模块的分辨率，透过用户接口参考帧边界信号SBU，将用户接口参考帧的边界信息传送给边界设定单元522。边界设定单元522便可根据所获得的该使用者参考帧的该边界来设定该3D空间参考帧的该边界，而据以产生一3D空间参考帧边界信号SB3，并提供给边界判断单元521。如此一来，当位移信号SM指出该指向模块的该位移位于该3D空间参考帧的该边界内时，表示该光标位于该用户接口参考帧的该边界内，而边界判断单元521于此时并不会输出边界判断信号SB。反之，当位移信号SM指出该指向模块的该位移超出该3D空间参考帧的该边界时，表示该光标已抵达该用户接口参考帧的该边界，而边界判断单元521于此时会输出边界判断信号SB。控制模块530根据边界模块520所侦测该光标与该用户接口参考帧的关系，以及该位移信号SM，控制该光标在该用户接口参考帧的该位移。更明确地说，当控制模块530未接收到边界判断信号SB时，表示该光标仍在该用户接口参考帧内且并未抵达该用户接口参考帧的该边界，因此控制模块530会根据位移信号SM，来控制该光标的该位移。反之，当控制模块530接收到边界判断信号SB时，表示该光标已抵达该用户接口参考帧的该边界，因此控制模块530会停止控制该光标。请参考图6。图6说明根据本发明的第一实施例的多媒体互动系统600的示意图。多媒体互动系统600包括一指向模块610、一边界模块620、一控制模块630、以及一显示模块670。指向模块610包括运动传感单元611、处 理单元612、以及数据传输单元613。运动传感单元611包括一转动传感器611a、一加速度传感器611b、及/或一地磁传感器611c。边界模块620包括一边界判断单元621、一边界设定单元622、以及一分辨率侦测单元623。上述组件与前段描述的功能类似，于此不再赘述。多媒体互动系统600还包括一指向装置650以及一显示设备660，当指向装置650包括指向模块610、边界模块620、以及控制模块630时，则显示设备660仅须包括显示模块670，但是这样设置的指向装置较为耗电。或者，指向装置650可以仅包括指向模块610的运动传感单元611以及数据传输单元613，而将指向模块610的处理单元612、边界模块620、控制模块630、显示模块670设置于显示设备660(如图6所示)，如此以降低指向装置的耗电。然而，如此设置使得数据传输单元613会直接将转动传感器611a、加速度传感器611b、及/或地磁传感器611c所得到的数据，以有线或无线的方式，传送给处理单元612进行处理，才会得出位移信号SM。换句话说，在如此设置下，数据传输单元613直接以有线或无线的方式传送运动传感单元所侦测的数据至显示设备660。在显示设备660中，处理单元612便可以有线或无线的方式接收数据传输单元613所传送的数据，并进行该算法的运算，以产生指向模块610的该位移，然后才传送控制模块630。请参考图7，图7说明根据本发明的第一实施例的多媒体互动系统600进行用户接口参考帧的边界与3D空间参考帧的边界对应的示意图。如图7所示，显示设备660的用户接口参考帧UF的垂直范围可为从用户接口参考帧UF的右上角至右下角，而其对应的指向装置650所使用的3D空间参考帧中的俯仰角为AP；显示设备660的用户接口参考帧UF的水平范围可为从用户接口参考帧UF的右上角至左上角，而其对应的指向装置650所使用的3D空间参考帧中的平摆角为AY。因此，当指向装置650的俯仰角大于俯仰角AP，或指向装置650的平摆角大于平摆角AY时，表示指向装置650已经超出3D空间参考帧的边界，而光标已抵达用户接口参考帧UF的边界，则控制模块630停止控制光标移动，待指向装置650回到3D空间参考帧的边界内后，控制模块630才会开始控制光标移动。请参考图8，图8说明根据本发明的第一实施例的多媒体互动系统600 的指向装置移动超出3D空间参考帧的示意图。在图8中，设定光标的初始位置为L1’，而指向装置650的初始位置为L1。当指向装置650向右移动至位置L2时，其位移为S1，而这位移S1会让光标移动位移S1’且抵达用户接口参考帧(显示设备660)的边界(位置L2’)。此时本发明的多媒体互动系统600由于设置有边界模块620而可以得知指向装置650所使用的3D空间参考帧的边界(如图8所示)。因此当指向装置650继续向右移动至位置L3时，其位移为S2，由于此次移动已经超出3D空间参考帧的边界，因此控制模块630停止控制光标。接着，指向装置650往回移动(向左移动)至位置L2，其位移为S2，由于此次移动仍然超出3D空间参考帧的边界，因此控制模块630仍然停止控制光标而让光标继续停止在位置L2’。最后，指向装置650再度往回移动(向左移动)至初始位置L1，其位移为S1，由于此次移动已经回到3D空间参考帧的边界内，因此控制模块630会开始控制光标，而以位移S1让光标从位置L2’移动位移S1’且抵达位置L1’。因此，光标最后的位置与光标的起始位置相同，而不会有如同先前技术般需要重新修正的问题。综上所述，本发明所提供的指向装置，可以在其超出使用范围时，停止控制光标而降低偏移量的影响，以让指向装置可以应用在不同区域/方向，而不会让显示设备上的光标无法对应地反映出指向装置的位移，提供给使用者更大的便利性。上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。