一种用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法与流程

本发明涉及一种vr游戏防穿模方法，特别是涉及一种用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法，属于vr技术领域。

背景技术：

目前大多数的虚拟现实游戏，即vr游戏，用户戴上头戴式显示器后，通过虚拟现实的跟踪系统能实时跟踪用户的位置，并在hmd中显示出对应的虚拟身体，场景中的其他物体都是没有实体的，用户通过与虚拟物体发生交互来完成游戏。

传统的vr游戏系统中，用户不需要大范围移动，当场景需要发生变化时，一般通过画面切换的方式，将虚拟身体“移动”到新的场景，但是当用户需要在场景中移动时，会经常产生虚实身体跟踪的匹配性与游戏规则之间的矛盾。

例如当跟踪系统追踪到用户正在穿过虚拟物体时，为了避免系统产生较大的晕眩，保证连续的跟踪，防止虚实身体跟踪不匹配的问题，在hmd中会相应的显示出虚拟身体穿透虚拟物体，但是这样的处理会破坏游戏规则，因此有的游戏会为虚拟物体添加碰撞体，当虚拟身体接触到物体表面时，碰撞体会阻挡虚拟身体的穿透，但是如果此时用户继续进行穿透行为，虚拟身体将不能与真实身体对应，会因跟踪问题而产生虚实身体的不匹配。

现有技术一的技术方案

vivetracker游戏枪：将htc公司的vivetracker嵌入到枪体上，并将tracker上的按键与枪上的按钮连接起来，达到真实扣动扳机时，游戏中的枪也能射击，枪上的vivetracker使htcvive的基站能跟踪枪的位置，当用户拿着枪移动时，hmd中看到的虚拟枪也实时移动，由于该游戏枪有实体，当用户去拿枪时，真实手不会穿透真实的枪，对应的在hmd中看到的虚拟手也因此不会穿透虚拟枪。避免了用户的穿透行为，并且还能为用户提供触摸力反馈，提高沉浸感。该方案不仅支持游戏枪，也支持其他经过按键处理的球拍，光剑等，可分别用于vr打球，vr切水果等。

但该方案处理复杂，需要对所有避免穿透，发生交互的物体都制作形状相同实体模型，并嵌入vivetracker，成本高，因此一般只用于关键的交互物体，比如射击游戏中的枪，并且只能处理一些小物体，对于场景中体积大的物体无法真的制作对应的实体(比如，无法真的建造一堵和游戏场景中一样的墙来避免用户的穿墙行为)，因此应用范围有限。

现有技术二的技术方案

orbusvr游戏：该游戏是一款大型多人在线角色扮演vr游戏，游戏中用户可以冒险杀怪，钓鱼，饲养宠物等。游戏中用户用手柄上的按键来控制虚拟人物的移动，用户只能看到自己的虚拟双手，当用户去拿取虚拟物体时，虚拟手伸到虚拟物体附近，然后扣动手柄按键就能拿起物体。拿起物体后，用户的虚拟手将不再显示。

但该游戏中，用户不是通过在真实世界的移动来控制虚拟身体的移动，而是用手柄上的按键控制移动，降低了游戏的参与性和趣味性。游戏中用户的虚拟手和虚拟物体都没有加入碰撞体，因此虚拟手能穿透场景中的物体，当用户去抚摸宠物时，能明显感到虚拟手穿透了宠物，违反了人的认知，会大大降低沉浸感。

技术实现要素：

本发明的主要目的是为了提供一种用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法，当虚拟摄像机与虚拟物体发生接触，并开始穿透行为时，将发生“灵魂出窍”现象，也就是说，用户的虚拟身体将因为虚拟物体存在碰撞体而被留在碰撞前的位置，此时产生一个虚化的虚拟身体，与用户的真实身体位置实时对应，此时用户的视野将受到限制，并且不能与任何物体发生交互，但是游戏中的物体或者其他用户仍可以对被留在碰撞前位置的虚拟身体造成伤害，防止用户穿透模型的适度惩罚方案解决了上述背景技术中提出的矛盾，既避免了虚实身体跟踪不匹配的问题，又能不破坏游戏规则，能提高游戏的沉浸感，提升游戏体验。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法，其特征在于，该方案基于虚拟现实头戴式显示系统，包括跟踪用户身体和其他游戏实体的跟踪模块，处理数据的计算机处理模块，显示虚拟场景的头戴式显示模块，头戴显示模块即hmd，系统利用跟踪模块来对用户的位置进行跟踪，跟踪模块在hmd中实时显示出用户真实身体对应的虚拟身体，当用户发生穿透行为时，虚拟身体要穿透虚拟物体时，虚拟身体将被留在碰撞时的位置，在真实身体对应的位置上会显示一个虚化的身体，跟随用户移动。

优选的，虚拟身体要穿透虚拟物体时，虚拟身体将被留在碰撞时的位置，在真实身体对应的位置上会显示一个虚化的身体，跟随用户移动，此状态下，用户的视野和交互都受到限制，但其他物体或用户仍可以对用户的虚拟身体造成伤害，虚化身体产生后，虚拟身体上会产生一个高亮半球来指引用户尽快回到虚拟身体的位置。

优选的，跟踪模块包括基站和感应点，感应点固定在用户身体的主要关节部位上，根据游戏需求的虚拟身体精密度，选择需要的追踪节点数量。

优选的，上述基站用来发射信号和接受感应信号，负责对头戴式显示器、用户的身体以及其他配置有追踪感应点的设备进行位置追踪，基站对配备了追踪感应点的用户身体进行实时跟踪，计算机处理位置数据后，计算出用户身体自由度位姿，并通过计算机，将用户身体的虚拟图像实时渲染在hmd中，保证虚拟身体和真实身体的位置动作实时对应。基站的位置保证可以发射接收信号即可，数量、型号等根据不同的跟踪系统选取。

优选的，跟踪模块为光学传感跟踪、超声波跟踪、惯性跟踪或sift位姿计算，跟踪模块能计算出用户身体的自由度位姿；hmd中渲染出的虚拟身体的视觉外观为卡通的虚拟身体、真实的人物身体模型或关键的交互部位。

优选的，上述感应点固定在手掌和脚掌上，虚拟身体的手和脚的位置和动作与真实的手和脚是一致的，其他身体部位根据反向动力学粗略计算。

优选的，上述感应点固定在包括大腿，小腿，脚，后腰部等32个节点处固定感应点，对虚拟身体所有关节精确追踪。

本发明的有益技术效果：本发明提供的用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法，能有效解决大范围vr游戏中用户与虚拟物体交互时出现的破坏游戏规则和虚实身体跟踪匹配性之间的矛盾，将用户的虚拟身体和场景中避免穿透的物体都加上碰撞体，当用户穿透虚拟物体时，通过生成一个虚化身体来与用户的真实位置和动作对应，避免虚实身体跟踪不匹配产生的晕动症，虚化身体的外形与虚拟身体完全相同，但呈现半透明状态，而虚拟身体留在碰撞前位置。此时用户的视野和交互受到限制，防止了用户随意穿透虚拟物体来破坏游戏规则。并且，虚化身体出现后，虚拟身体上产生一个高亮的半球，指引用户快速回到虚拟身体中，使快速恢复游戏规则，本发明方案与传统vr游戏的交互处理相比，既不会破坏游戏规则，也避免了由虚实身体跟踪不匹配产生的晕动症，能提升游戏体验效果，增加游戏舒适度，为vr大范围漫游游戏提供了一种有效的交互处理方案。

附图说明

图1为按照本发明的用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法的一优选实施例的说明图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供的用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法，其特征在于，该方案基于虚拟现实头戴式显示系统，包括跟踪用户身体和其他游戏实体的跟踪模块，处理数据的计算机处理模块，显示虚拟场景的头戴式显示模块，头戴显示模块即hmd，系统利用跟踪模块来对用户的位置进行跟踪，跟踪模块在hmd中实时显示出用户真实身体对应的虚拟身体，当用户发生穿透行为时，虚拟身体要穿透虚拟物体时，虚拟身体将被留在碰撞时的位置，在真实身体对应的位置上会显示一个虚化的身体，跟随用户移动，当用户发生穿透行为时，通过“灵魂出窍”的方式，既保证跟踪时虚实身体的匹配，又能不破坏游戏规则。

在本实施例中，如图1所示，虚拟身体要穿透虚拟物体时，虚拟身体将被留在碰撞时的位置，在真实身体对应的位置上会显示一个虚化的身体，跟随用户移动，此状态下，用户的视野和交互都受到限制，但其他物体或用户仍可以对用户的虚拟身体造成伤害，虚化身体产生后，虚拟身体上会产生一个高亮半球来指引用户尽快回到虚拟身体的位置，为了不破坏游戏规则，保证游戏的平衡性，“灵魂出窍”时的用户在游戏中的视野将受到限制，只能看到眼前小范围处的画面，远处的画面进行模糊处理，并且，用户不能与任何物体发生交互，引发场景变化，也不能对敌人造成伤害，但是，游戏中的物体，敌人或其他用户仍可以对被留在碰撞前位置上的虚拟身体造成伤害，以此督促用户尽快回到碰撞前位置，避免再次进行穿透行为。

在本实施例中，跟踪模块包括基站和感应点，感应点固定在用户身体的主要关节部位上，根据游戏需求的虚拟身体精密度，选择需要的追踪节点数量。

在本实施例中，上述基站用来发射信号和接受感应信号，负责对头戴式显示器、用户的身体以及其他配置有追踪感应点的设备进行位置追踪，基站对配备了追踪感应点的用户身体进行实时跟踪，计算机处理位置数据后，计算出用户身体自由度位姿，并通过计算机，将用户身体的虚拟图像实时渲染在hmd中，保证虚拟身体和真实身体的位置动作实时对应。基站的位置保证可以发射接收信号即可，数量、型号等根据不同的跟踪系统选取。

在本实施例中，跟踪模块为光学传感跟踪、超声波跟踪、惯性跟踪或sift位姿计算，跟踪模块能计算出用户身体的自由度位姿；hmd中渲染出的虚拟身体的视觉外观为卡通的虚拟身体、真实的人物身体模型或关键的交互部位。

在本实施例中，上述感应点固定在手掌和脚掌上，虚拟身体的手和脚的位置和动作与真实的手和脚是一致的，其他身体部位根据反向动力学粗略计算。

在本实施例中，上述感应点固定在包括大腿，小腿，脚，后腰部等32个节点处固定感应点，对虚拟身体所有关节精确追踪。

在本实施例中，本实施例提供的用于虚拟现实游戏防穿模的适度惩罚方法，具备如下优点：

本发明的关键在于该方案针对vr大范围漫游游戏，场景中使用虚拟身体对应用户真实身体的位置和动作，并对虚拟身体和场景中防止穿透的物体加上碰撞体，避免虚拟身体穿透。当用户发生穿透行为时，虚拟身体被阻挡在碰撞前位置，产生一个虚化身体实时对应用户的位置和动作，避免了游戏中虚实身体跟踪不匹配产生.的晕动症。此时虚化身体的视野和交互都受到限制，避免破坏游戏规则，然而游戏中敌人仍会对虚拟身体造成伤害，以此督促用户快速回到碰撞前位置，防止下次穿透。虚化身体产生后，在虚拟身体头部位置产生一个高亮的半球，指引用户快速回到穿透前位置，保证游戏规则的快速恢复，当虚化身体的头部进入高亮半球后，虚化身体消失，用户恢复虚拟身体的控制，视野和交互也恢复正常。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。