专利名称：一种全身式仿真游戏设备的制作方法
一种全身式仿真游戏设备本发明涉及游戏设备技术领域，具体地说是一种全身式仿真游戏设备。游戏设备伴随游戏的发展历程经过了多代更新，从早期的屏幕+键盘，到屏幕+键盘+鼠标，到掌上手持设备+体感游戏等等的发展，现在已经有了多种类型的选择以适应不同游戏的需要。现在的游戏设备大部分都是由一个屏幕+部分辅助游戏设备(键盘、鼠标、方向盘)的模式，游戏者从屏幕获得视觉信息，游戏处理装置通过键盘、鼠标、方向盘等设备采集用户指令。在这种模式下，游戏者信息来源单一，头部需要固定看向屏幕，长时间游戏后会损伤颈部肌肉。且因多为坐式游戏，身体无法获得锻炼，长时间游戏损伤身体健康。 最近有出现部分体感游戏，如体感网球游戏等，但仍然没有脱离屏幕+手持体感设备的范畴。本发明的目的就是要解决上述的不足，而提供一种全身式仿真游戏设备。游戏者可以通过各种传感系统与游戏软件进行充分的交互，头部不需要固定，身体也可以进行充分的运动，享受前所未有的游戏带入性，达到真正的立体游戏体验。为实现上述目的设计了一种全身式仿真游戏设备，包括显示游戏图像的图像显示模块I、CPU处理器5、存储器6及声音播放器2，所属图像显示模块I包括可随人脸移动的显示屏；所述声音播放器2包括可随人脸移动的扬声器；所述CPU处理器5处理收到的图像和声音数据并分别传送给图像显示模块I和声音播放器2。还包括音频传感系统8，所述音频传感系统8包括采集游戏者语音信息的麦克风81,所述麦克风81将采集到语音信息传送给CPU处理器5，所述CPU处理器5进行处理后再将游戏者的语音信号传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，转为特定指令操控游戏界面的游戏人物。还包括视频传感系统9，所述视频传感系统9包括采集游戏者的面部特征的面部采集摄像头91，所述面部采集摄像头91将采集到的图像信息传送到CPU处理器5，所述CPU处理器5进行处理后再将游戏者的视频信号传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，形成游戏界面的游戏人物造型。所述视频传感系统9还包括采集游戏者手部动作及身体动作的体姿采集摄像头92，所述体姿采集摄像头92将采集到的图像信息传送到CPU处理器5，所述CPU处理器5进行处理后再将游戏者的视频信号传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，形成游戏界面的游戏人物造型。还包括一体姿传感系统3，所述体姿传感系统3包括体姿参考点模块31、大关节传感模块32及小关节传感模块33，所述体姿参考点模块31提供参考位置，所述大关节传感模块32及小关节传感模块33通过无线测距方式采集游戏者的全身体姿位移角度信息，并传输给CPU处理器5，CPU处理器5进行处理游戏者的全身体姿位移角度信息，传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，转为特定指令操控游戏界面的游戏人物。还包括一位移系统4，所述位移系统4包括位移传感器41、位移信号接收器42，所述位移传感器41采集游戏者移动信息发送给位移信号接收器42，所述位移信号接收器42再将接收到的数据信息传输给CPU处理器5，再传送给游戏软件和/或网络处理设备，通过图像显示模块还原游戏者当前位置状态，经处理后，转为特定指令操控游戏界面的游戏人物。所述位移传感器41采用按键式、感应式或屏蔽式位移传感器并配置位置临界警
生口 ο还包括一受力反馈系统7，所述受力反馈系统7包括游戏仿真道具71、振动器72、 控制器73及电源74，所述振动器72、控制器73安装在游戏仿真道具71上，控制器73通过信号连接CPU处理器5。本发明同现有技术相比，结构新颖，设计合理，游戏者可以通过各种传感系统与游戏软件进行充分的交互，不需要大屏幕、头部不需要固定，身体也可以进行充分的运动，享受前所未有的游戏带入性，达到真正的立体游戏体验。而且，本发明长期使用可以锻炼身体肌肉，增强体质，值得推广应用。图I是本发明的电路原理图；图2是本发明的图像显示模块的结构示意图；图3是本发明的体姿传感系统的模拟示意图；图4是本发明的小关节传感模块的模拟示意图；图5是本发明的按键式位移系统的模拟示意图；图6是本发明的感应式位移系统的模拟示意图；图7是本发明的屏蔽式位移系统的模拟示意图；图8是本发明的受力反馈系统的模拟示意图；图中1为图像显示模块、2为声音播放器、3为体姿传感系统、31为体姿参考点模块、32为大关节传感模块、33为小关节传感模块、4为位移系统、41为位移传感器、42为位移信号接收器、5为CPU处理器、6为存储器、7为受力反馈系统、71为游戏仿真道具、72为振动器、73为控制器、74为电源、8为音频传感系统、81为麦克风、9为视频传感系统、91为面部采集摄像头、92为体姿采集摄像头。下面结合附图
对本发明作以下进一步说明如图I所示，本发明主要由视频传感系统9、音频传感系统8、体姿传感系统3、位移系统4、受力反馈系统7、图像显示模块I、CPU处理器5、存储器6及声音播放器2组成。一、视频传感系统包括由面部采集摄像头91和体姿采集摄像头92组成。
图像显示模块I是游戏者主要的视觉来源，其主要功能为显示游戏图像，且能随人脸移动。显示屏可以采用眼镜式、头盔式等方式(如图2)，减小了显示面积，有效降低成本。显示效果可以用普通的图像显示和3D立体图像显示。面部采集摄像头91用于采集游戏者的面部特征，可用于游戏处理，如通过表情控制游戏人物，采集游戏者当前面部表情作为游戏人物表情来源等等。I个或多个摄像头可以固定在面部前方和侧方，以得到立体效果的图像。体姿采集摄像头92通过I个或多个摄像头采集图像信息，通过图像数据处理，采集游戏者手部动作及身体动作，可用于游戏处理，如通过手势发出魔法，操控飞剑等。可以固定在颈部、胸口或四周以达到3D全景采集，增强效果。视频传感系统可将特定面部、手部或身体动作转换为特定信息，经游戏软件处理后转为特定效果。 图像信息传输使用有线或无线传输技术、使用USB、蓝牙、WIFI等成熟的数据传输方式传输视频数据。二、音频传感系统由麦克风81组成。麦克风81主要功能为采集游戏者声音数据，可随人脸移动，可进行初步处理，传递给游戏软件，以减少传输的数据量。一个或多个麦克采集声音数据，并通过模拟电路或处理器对声音做初步处理，以达到放大声音信号、增强有用部分声音信号、规律性语音片段转为命令信息等效果。使用范例咒语-规律性声音片段。声音播放器2主要功能为播放游戏声音,可随人脸移动,通过多个发声源(扬声器，俗称喇叭)，可做到全方位立体声音效果。声音信息传输使用有线或无线传输技术、使用USB、蓝牙、WIFI等成熟的数据传输方式传输音频数据。三、体姿传感系统由体姿参考点模块31、大关节传感模块32和小关节传感模块33组成。无线方式时，每个节点为射频无线发送接收模块(常用的是2. 4G、433M等波段)，传送数据并通过计时方式计算节点间距离。体姿参考点模块31提供参考位置，作为其他传感模块的基准点，根据使用情况可以使用多个。只采集人体本身的体姿信息时，可考虑使用3个基点。需要取得相对底座的位置信息时，可考虑使用3 6个基点。其他传感模块通过无线测距，根据多点定位原理得到相对基点的坐标。大关节传感模块32负责大关节位置信息传递，如头顶、手腕、手肘、膝盖、脚腕、脚尖和其他辅助游戏设备(如刀、剑等)。大关节位置信息可以通过无线测距方式采集，也可配合视觉传感系统中的手势姿态采集模块获得位置信息(如图3)。小关节传感模块33负责小关节位置信息传递，如手掌指关节和其他辅助游戏设备(如爪状武器等)。可以使用无线测距方式采集小关节信息(如图4)。手指关节只能单向弯曲，因此也可以使用按压式、触发式、压阻式等传感器采集关节位移角度信息(如图4)，也可以配合视觉传感系统中的手势姿态采集模块获得位置信息。体姿参考点模块，大、小关节传感模块搭配，从而得到游戏者全身体姿信息，在游戏软件中还原游戏者当前状态。四、位移系统位移系统是游戏者控制游戏人物移动的桥梁，有以下3种方案按键式、感应式、屏蔽式。为了安全，还应该设置游戏者位置临界报警装置，防止游戏者撞击到边界。按键式，游戏者用脚踩踏方向键，控制游戏人物移动(如图5)。感应式,使用感应圈或感应点替代方向控制键，无死角控制游戏人物移动，更灵活(如图6)。
感应圈或感应点可以使用压感式感应线圈或光敏传感器。屏蔽式，当游戏者激活屏蔽状态时，游戏人物行动与游戏者暂时脱离，游戏者移动到安全位置后，解除屏蔽状态，恢复游戏者与游戏人物的联动关系(如图7)。在屏蔽期间，游戏人物行动与游戏者体姿传感器无关，游戏者无法用体姿传感器控制游戏人物。进入或解除屏蔽状态，可使用按钮、语音或图像控制。五、受力反馈系统受力反馈系统使用游戏仿真道具，反馈游戏人物在游戏中的受力，如武器碰撞、身体碰撞等。可用多点震动系统模拟拉扯、推动、撞击和振动等效果，可以采用震动器。当不同位置遭受撞击等变化时，不同点位的震动器发生震动，通过震动器的选择和强度变化，模拟不同的效果(如图8)。游戏仿真道具集成特定标志，可在游戏中还原为特定游戏效果。使用范例法杖集成魔法，可瞬发；盔甲集成加血、抗魔等效果。本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种全身式仿真游戏设备，包括显示游戏图像的图像显示模块、CPU处理器、存储器及声音播放器，其特征在于所属图像显示模块包括可随人脸移动的显示屏；所述声音播放器包括可随人脸移动的扬声器；所述CPU处理器处理收到的图像和声音数据并分别传送给图像显示模块和声音播放器。
2.如权利要求I所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于还包括音频传感系统，所述音频传感系统包括采集游戏者语音信息的麦克风，所述麦克风将采集到语音信息传送给CPU处理器，所述CPU处理器进行处理后再将游戏者的语音信号传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，转为特定指令操控游戏界面的游戏人物。
3.如权利要求I或2所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于还包括视频传感系统，所述视频传感系统包括采集游戏者的面部特征的面部采集摄像头，所述面部采集摄像头将采集到的图像信息传送到CPU处理器，所述CPU处理器进行处理后再将游戏者的视频信号传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，形成游戏界面的游戏人物造型。
4.如权利要求I或2所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于所述视频传感系统还包括采集游戏者手部动作及身体动作的体姿采集摄像头，所述体姿采集摄像头将采集到的图像信息传送到CPU处理器，所述CPU处理器进行处理后再将游戏者的视频信号传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，形成游戏界面的游戏人物造型。
5.如权利要求I或2所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于还包括一体姿传感系统，所述体姿传感系统包括体姿参考点模块、大关节传感模块及小关节传感模块，所述体姿参考点模块提供参考位置，所述大关节传感模块及小关节传感模块通过无线测距方式采集游戏者的全身体姿位移角度信息，并传输给CPU处理器，CPU处理器进行处理游戏者的全身体姿位移角度信息，传送给游戏软件和/或网络处理设备，经处理后，转为特定指令操控游戏界面的游戏人物。
6.如权利要求I或2所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于还包括一位移系统，所述位移系统包括位移传感器、位移信号接收器，所述位移传感器采集游戏者移动信息发送给位移信号接收器，所述位移信号接收器再将接收到的数据信息传输给CPU处理器，再传送给游戏软件和/或网络处理设备，通过图像显示模块还原游戏者当前位置状态，经处理后，转为特定指令操控游戏界面的游戏人物。
7.如权利要求6所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于所述位移传感器采用按键式、感应式或屏蔽式位移传感器并配置位置临界警告。
8.如权利要求I或2所述的全身式仿真游戏设备，其特征在于还包括一受力反馈系统，所述受力反馈系统包括游戏仿真道具、振动器、控制器及电源，所述振动器、控制器安装在游戏仿真道具上，控制器通过信号连接CPU处理器。
全文摘要
本发明涉及一种全身式仿真游戏设备，包括显示游戏图像的图像显示模块、CPU处理器、存储器及声音播放器，其特征在于所属图像显示模块包括可随人脸移动的显示屏；所述声音播放器包括可随人脸移动的扬声器；所述CPU处理器处理收到的图像和声音数据并分别传送给图像显示模块和声音播放器；本发明结构新颖，设计合理，游戏者可以通过各种传感系统与游戏软件进行充分的交互，头部不需要固定，身体也可以进行充分的运动，享受前所未有的游戏带入性，达到真正的立体游戏体验。
文档编号A63F13/00GK102755745SQ20121026957
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者曾珠峰 申请人:曾珠峰