虚拟现实系统中显示用户移动的方法及相关装置与流程

本发明关于一种用于虚拟现实系统的方法，尤指一种在虚拟现实环境中用来显示用户移动的方法。

背景技术：

大部分的虚拟现实系统可在房间大小的区域内，依据用户穿载的用户接口装置，来追踪用户的运动行为。用户接口装置(如游戏手把、控制器、触控面板等)用来提供用户与系统软件之间的互动，举例来说，由运算装置执行的虚拟现实游戏。此外，用户穿载的头戴式显示器(head-mounteddisplay，hmd)用来显示运算装置产生的互动图像，使用户能体验虚拟现实。

在传统技术中，头戴式显示器显示的虚拟现实图像是在第一人称视角下基于第一人称控制所产生的图像。在第一人称视角下，用户看到的图像如同通过模拟用户(avatar)的眼睛看到的图像，其中模拟用户的视角是由用户控制，以及基于第一人称控制，用户的移动显示方式是通过模拟用户与第一人称视角画面之间的相对距离来显示，以使用户有移动的感受。举例来说，当用户玩家向前移动时，头戴式显示器显示的虚拟现实图像中的场景会逐渐接近模拟用户，其中在第一人称视角画面中，模拟用户未显示在场景中。另一方面，在第三人称视角下基于第一人称控制所产生的图像中，用户看到的图像如同经过模拟用户的肩膀或背后所看到的图像，以及基于第三人称控制，用户的移动显示方式是通过模拟用户在第三人称视角画面中的位置来显示。举例来说，当用户玩家向前移动时，头戴式显示器显示的虚拟现实图像中的模拟用户会在场景中的不同位置(例如向前移动)。换句话说，在第三人称视角画面中，模拟用户会显示在场景中。

在虚拟现实体验中，用户需要更大的实际空间来探索虚拟现实环境。目前有二种较为常用的移动方式，令用户能在虚拟现实环境中有移动的感受。

1.人造运动移动(artificiallocomotionmovement)：用户按压触控面板上的方向键或推动游戏手把的摇杆，用来控制模拟用户在虚拟现实环境中的移动。用户通过头戴式显示器显示的图像来观看虚拟现实环境。由于用户的视角是被拖曳着的，以及移动的图像是直接快速的播放，因此会造成模拟器眩晕症(simulatorsickness)，即用户会感觉头晕或恶心。模拟器眩晕症是虚拟现实系统中，由于眼睛和耳朵传送不一致的信号至大脑，而产生的副作用。详细来说，用户是通过眼睛和内耳来判断移动，在一般情况下，二者传送到大脑的信号会一致。然而，在虚拟现实体验中，用户眼睛看到的画面会使眼睛传送“移动状态”的信号至大脑，但内耳却是传送“静止状态”的信号至大脑，因此造成在用户大脑中不一致的信号，而产生眩晕。

2.传送移动(teleportationmovement)：通过按压触控面板上的按键，用户通过头戴式显示器会看到指向移动位置的指示或指标，以及当用户释放按键时，模拟用户会被传送到选择的移动位置。虽然这种显示方式能减少用户晕眩的情况，但是由于没有显示模拟用户从原始位置到目标位置当中的过程，用户可能会有瞬间移动的感觉，而产生疑惑或视觉上的不适应。

由上述可知，目前在虚拟现实环境中显示用户移动的方法，都有其缺失，因此有可能会降低用户体验虚拟现实的意愿。

技术实现要素：

因此，本发明提供用于虚拟现实系统中用来显示用户移动的方法及相关虚拟现实装置，以解决上述问题。

本发明揭示一种显示用户移动的方法，用于虚拟现实系统的运算装置，该虚拟现实系统包含头戴式显示器及控制器，该方法包含有：产生在第一人称视角下基于第一人称控制的第一图像；根据从该虚拟现实系统的该控制器接收到的第一控制信号，产生对应用户的模拟用户(avatar)；以及产生在第一人称视角下基于第三人称控制的第二图像，其中该第二图像包含有该模拟用户；其中，在该第一人称视角下，该用户看到的图像为该模拟用户眼睛看到的图像画面，其中该模拟用户的视角是由该用户所控制，以及基于该第一人称控制，该用户的移动显示方式是通过该模拟用户与该图像画面之间的相对距离来显示，而基于第三人称控制，该用户的移动显示方式是通过该模拟用户在该图像画面上的不同位置来显示。

本发明另揭示一种虚拟现实系统，用来在虚拟现实中显示用户移动，该虚拟现实系统包含有：运算装置，用来执行系统软件，用来产生虚拟现实图像；头戴式显示器，连接该运算装置，用来显示该运算装置产生的该虚拟现实图像，以及产生位置信息给该运算装置；以及至少一控制器，连接该运算装置，用来产生控制信号至该运算装置；其中，该运算装置包含有：处理单元，用来执行程序代码；以及存储单元，耦接于该处理单元，用来存储该程序代码，其中该程序代码指示该处理单元执行以下步骤：产生在第一人称视角下基于第一人称控制的第一图像；根据从该虚拟现实系统的该控制器接收到的第一控制信号，产生对应用户的模拟用户(avatar)；以及产生在第一人称视角下基于第三人称控制的第二图像，其中该第二图像包含有该模拟用户；其中，在该第一人称视角下，该用户看到的图像为该模拟用户眼睛看到的图像，其中该模拟用户的视角是由该用户所控制，以及基于该第一人称控制，该用户的移动显示方式是通过该模拟用户与该图像画面之间的相对距离来显示，而基于第三人称控制，该用户的移动显示方式是通过该模拟用户在该图像画面上的不同位置来显示

附图说明

图1为本发明实施例虚拟现实系统的示意图。

图2为本发明实施例虚拟现实系统装置的示意图。

图3为本发明实施例流程的示意图。

图4～13为本发明实施例移动图像的示意图。

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例虚拟现实系统的示意图。虚拟现实系统(如htcvive)中的空间追踪机制允许用户能在虚拟现实环境中自由的移动并探索。详细来说，虚拟现实系统包含有头戴式显示器(head-mounteddisplay，hmd)100、控制器102a～102b、灯塔104a～104b，以及运算装置106(如个人计算机)。灯塔104a～104b用来发出红外线、控制器102a～102b用来产生控制信号至运算装置106，因此用户能与运算装置106执行的系统软件(如虚拟现实游戏)之间进行互动，以及头戴式显示器100用来显示由运算装置106产生的互动图像，以供用户观看。此外，头戴式显示器100及控制器102a～102b分别包含多个传感器，用来检测从灯塔104a～104b发射出来的垂直与水平红外线，藉以定位头戴式显示器100及控制器102a～102b。头戴式显示器100及控制器102a～102b的位置信息及控制信号可传送至运算装置106进行处理，并回传至头戴式显示器100，用来显示相对应的互动图像给用户，因此用户能沉浸虚拟现实环境中。

图2为本发明实施例虚拟现实装置的示意图。虚拟现实装置20可为图1中的运算装置106，并包含处理单元200、存储单元210以及通讯接口单元220。处理单元200可为微处理器或特殊应用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)。存储单元210可为任一数据存储装置，用来存储程序代码214，并通过处理单元200读取及执行程序代码214。举例来说，存储单元210可为用户识别模块(subscriberidentitymodule，sim)、只读式存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(random-accessmemory，ram)、光盘只读存储器(cd-roms)、磁带(magnetictapes)、软盘(floppydisks)、光学数据存储装置(opticaldatastoragedevices)等等，而不限于此。通讯接口单元220根据处理单元200的处理结果，并可通过有线或无线通信方式，用来与图1所示的头戴式显示器100及控制器102a、102b交换信号。

请参考图3，其为本发明实施例流程30的示意图。流程30用于图2所示的虚拟现实装置20，用来显示用户移动。流程30可编译为程序代码214，并包含有以下步骤：

步骤300：开始。

步骤310：产生在第一人称视角下的第一图像，其中用户的移动方式是基于第一人称控制。

步骤320：根据从控制器接收到的第一控制信号，产生对应用户的模拟用户(avatar)。

步骤330：产生在第一人称视角下的第二图像，其中第二图像包含有模拟用户，以及用户的移动方式是基于第三人称控制。

步骤340：结束。

根据流程30，当用户模拟模式根据控制信号触发时，头戴式显示器100于第一人称视角画面中显示模拟用户，以及用户的移动显示方式是通过模拟用户在第一人称视角画面中的不同位置来显示(即第三人称控制)。另一方面，当用户模拟模式释放时，头戴式显示器100不会于第一人称视角画面中显示模拟用户，以及用户的移动显示方式是通过模拟用户与第一人称视角画面之间的相对距离来显示(即第一人称控制)。简单来说，虚拟现实游戏是在第一人称视角下，操作于第一人称控制或第三人称控制。值得注意的是，在本文中，虚拟现实图像的显示是基于第一人称视角。此外，第一人称控制或第三人称控制的操作是通过用户穿载的头戴式显示器及控制器来实现。因此，当用户移动时，头戴式显示器及控制器的位置可用来控制虚拟现实环境中的模拟用户的运动。

在人造运动移动中，通过显示模拟用户于虚拟现实图像(即用户模拟模式被启始)中，由于用户会集中关注于模拟用户的动作，因此可减少模拟器眩晕症的情况。另一方面，在传送移动中，通过显示模拟用户于虚拟现实图像中，可增加模拟用户位置改变的连续性。举例来说，当模拟用户到达目标位置时，用户可通过控制器或头戴式显示器的位置，来释放用户模拟模式。因此，头戴式显示器会显示模拟用户最后位置的画面。根据上述方式，用户会有从原始位置至目标位置的过场感受，以避免位置移动时的不连续性。此外，在用户模拟模式下，在线上虚拟现实游戏中的其他用户，可以看见虚拟现实环境中的模拟用户是连续性的在移动，而非突然的出现或消失，藉以增加虚拟现实游戏的真实感。

另外，传统虚拟现实游戏的显示画面可能会在第一人称视角及第三人称视角之间切换，因而造成用户的错乱。相较之下，本发明实施例中的头戴式显示器所显示的虚拟现实图像会维持在第一人称视角下(无论用户模拟模式是否启始)，因此没有视角切换的问题。进一步地，用户的移动是根据模拟用户在第一人称视角画面中的位置来显示，即在第一人称视角下基于第三人称控制的操作。

在一实施例中，当用户欲在虚拟现实环境中移动时，用户按压左手控制器，以切换至第三人称控制操作(即启始用户模拟模式)。用户的视角不会移动，但其模拟用户会显示在第一人称视角画面中，并操作在第三人称控制下。不像传统直接将用户移动到目标位置的方式，用户可决定模拟用户的移动方向及移动速度。一旦模拟用户移动到选择的位置时，用户即可释放控制器摇杆，以释放用户模拟模式。在此情况下，用户会移动到模拟用户最后的位置，并回复至第一人称控制操作。因此，通过本发明实施例，在虚拟现实环境中的移动不会造成用户的晕眩及困惑。

为了实现上述用户模拟模式的启始，以及在第一人称视角下基于第三人称控制的操作，本发明实施例提出以下运作方式。一般来说，虚拟现实系统的控制器可产生控制信号，用来启始用户模拟模式。然而，用户模拟模式的启始不限于通过控制器，亦可以通过头戴式显示器(如预设位置)或其他虚拟现实装置来实现，如根据虚拟现实游戏的设定。

请参见图4～10。在图4中，虚拟现实图像是根据用户穿载的头戴式显示器的位置所产生的第一人称视角画面。在图5中，用户按压左手控制器，以启始用户模拟模式，并向前倾斜控制器。因此，用户可看见模拟用户出现在第一人称视角画面中，并向前移动。换句话说，第一人称控制操作被切换至第三人称控制操作。此外，模拟用户的姿势可通过检测头戴式显示器的垂直位置来控制，举例来说，当头戴式显示器在正常高度位置时，模拟用户会呈现行走姿势，以及当头戴式显示器在较低高度位置时，模拟用户会呈现蹲下姿势。

关于模拟用户的移动方向说明，可参见图6～7。用户按压左手控制器并将左手控制器转向左侧，以使模拟用户左转。同理，当用户压右手控制器并将右手控制器转向右侧时，模拟用户会在第一人称视角画面中右转。

关于模拟用户的动作控制，参见图8。用户按压右手控制器上不同的坐标按键，以使模拟用户进行跳跃、滑行、躲藏及开门等动作。另外，关于模拟用户的移动速度，可参见图9。用户按压左手控制器并向左倾斜控制器，用来减缓移动速度，或者向右倾斜控制器，用来加快移动速度。

在图10中，用户释放按压左手控制器，以关闭用户模拟模式，以回复到第一人称控制操作。因此，用户会被传送到模拟用户的最后位置，并通过第一人称视角画面显示模拟用户的最后位置。

用户模拟模式的启始或在第一人称视角下的第三人称控制操作可通过不同的方式来实现。举例来说，如图11～13所示，用户可向上抬起左手控制器，并按压向上的坐标按键，以使模拟用户向前移动。另外，用户可分别按压向左或向右的坐标按键，以使用户向左或向右移动。用户的控制方式不限于上述内容，本发明的重点在于在第一人称视角下的用户模拟模式的启始控制及用户的移动显示方式。

值得注意的是，上述所有步骤，包含所建议的步骤，可通过硬件、固件(即硬件装置与计算机指令的组合，硬件装置中的数据为只读软件数据)或电子系统等方式实现。硬件可包含模拟、数字及混合电路(即微电路、微芯片或硅芯片)。电子系统可包含系统单芯片(systemonchip，soc)、系统封装(systeminpackage，sip)、计算机模块(computeronmodule，com)及虚拟现实装置20。

综上所述，本发明提供在虚拟现实环境中，显示用户移动的方法，以解决传统晕眩问题。详细来说，用户看到模拟用户的移动或运动，是通过在第一人称视角下基于第三人称控制所产生的图像，因此在用户静止情况下，不会像传统人造运动移动或传送移动的方式，会造成用户的不舒服。此外，通过本发明的模拟用户移动显示方法，虚拟现实系统可应用在开放空间中，以提供更好的虚拟现实体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

【符号说明】

100头戴式显示器

102a、102b控制器

104a、104b灯塔

106运算装置

20虚拟现实装置

200处理装置

210存储单元

214程序代码

220通讯接口单元

30流程

300～340步骤