游戏装置的制作方法

1.本发明涉及一种游戏装置。


背景技术：

2.反弹运动是一项球类运动，其中，两个玩家或两支队伍在遵守一组特定规则的同时将对象(例如，球)经由壁传递给彼此，并在此过程中试图迫使对手在接球或回球时失误。一方的失误导致得分流向另一方和/或给予这个另一方发球权。壁球就是反弹运动。反弹运动还被理解为意指单个玩家将物体经由壁传递给自己。壁可以是平坦表面、弯曲表面或边。对象被理解为意指可以对着壁击打以使其从壁反弹回来的任何物件。已知用于反弹运动的游戏装置，其中，在玩家要用球击中的壁上显示目标场。在此，目标场可以随时间变化。


技术实现要素：

3.本发明的目的是改进已知的游戏装置。
4.一种根据本发明的游戏装置包括：显示表面；游戏空间，该游戏空间被分配给该显示表面；传感器系统，该传感器系统被配置为检测对象在该显示表面上的撞击点；获取系统，该获取系统被配置为检测该对象和/或玩家在该游戏空间的至少一部分中的位置；以及计算单元，该计算单元被配置为使用该位置在该显示表面上确定目标场，其中，该游戏装置被配置为将该目标场显示在该显示表面上，并确定该撞击点是否位于该目标场中。
5.现在，可以用根据本发明的游戏装置来确定适应对象和/或玩家的位置的目标场。这开辟了许多新的控制玩家所玩游戏的方法。同时，可以使用传感器系统确定撞击点是否位于目标场中，即，对象是否击中目标场。这样提供了改进的游戏装置。例如，可以以可变的方式控制游戏。因此，例如可以以这样的方式确定目标场，即如果玩家要以使得撞击点位于目标场中的方式击打对象，则他总是必须有所行动以便随后再次能够触及对象。
6.获取系统优选地包括深度相机。深度相机被配置为记录游戏空间的二维或三维图像，其中，二维或三维图像的每个图像点表示距离值。距离值可以例如是对象和/或玩家的点到深度相机的距离。深度相机可以例如被配置为通过电磁脉冲的飞行时间测量来确定距离。
7.替代性地或附加地，获取系统可以包括激光扫描仪和/或触敏底板。激光扫描仪也可以被配置为确定对象和/或玩家的点到激光扫描仪的距离。触敏底板可以界定游戏空间的下端并且被配置为通过对象和/或玩家与触敏底板的接触来确定他们的位置。
8.游戏装置优选地包括被配置为将目标场投影到显示表面上的投影仪。用投影仪能特别容易地改造现有的游戏空间(例如壁球球场)，并因此将其转换为根据本发明的游戏装置。替代性地，游戏装置优选地包括具有显示表面的屏幕。
9.对象优选地是真实对象。作为对此的替代方案，对象优选地是虚拟对象。
10.根据传感器系统的第一实施例，传感器系统优选地包括平行布置的、被配置为确定撞击点的y坐标的第一排光电传感器。传感器系统可以包括被配置为确定撞击点的z坐标
的相机。作为相机的替代方案，传感器系统可以包括平行布置的、被配置为确定撞击点的z坐标的第二排光电传感器。根据第一实施例，对象是真实对象。
11.根据传感器系统的第二实施例，传感器系统优选地包括被配置为确定撞击点的y坐标和z坐标的相机。根据第二实施例，对象是真实对象。
12.在传感器系统的第三实施例中，游戏装置可以包括屏幕，该屏幕被实施为触摸屏并且因此形成传感器系统的至少一部分。触摸屏可以配置为检测撞击点的y坐标和z坐标。为此，触摸屏例如可以包括压力传感器、光传感器、触敏膜和/或触敏电子涂料。根据第三实施例，对象是真实对象。
13.在传感器系统的第四实施例中，传感器系统可以至少部分地由获取系统形成，并且传感器系统可以被配置为根据玩家的位置和/或移动来得到撞击点。为此，可以根据玩家的手臂移动来例如模拟网球拍的击球。根据第四实施例，对象是虚拟对象。
14.在传感器系统的所有实施例中，可以将属于y坐标的y轴布置为垂直于属于z坐标的z轴。在传感器系统的所有实施例中，y轴可以水平布置，并且z轴可以竖直布置。
15.游戏空间优选地与显示表面相邻。
16.计算单元优选地是个人计算机和/或服务器。计算单元可以被配置为确定撞击点是否位于目标场中。替代性地，可以设想游戏装置包括被配置为确定撞击点是否位于目标场中的另外的计算单元。该另外的计算单元也可以是个人计算机和/或服务器。
17.优选地，对象是飞行的对象。
18.优选地，对象是球、健身球或飞盘。
19.游戏装置优选地包括对象。
20.优选地，计算单元被配置为使用位置基于预定规则来确定布置在游戏空间中的目标区域，并使用目标区域、位置和对象的弹道模型来确定目标场，其方式为使得当玩家朝向目标场击打对象时，该对象从显示表面弹回之后进入目标区域。例如，可以将预定规则选择成使得目标区域被布置在玩家的位置处。这样做的结果是玩家不必移动或只需稍微移动即可触及对象。这使得玩家能够专注于击打对象。替代性地，可以例如将预定规则选择成使得目标区域被布置在除玩家的位置之外的位置处。因此，在击打对象之后，玩家必须改变其位置以便能够触及该对象，由此特别是能锻炼玩家的体能。在此，计算单元可以被设计为客户端计算单元，在这种情况下，预定规则可以被输入到计算单元中，和/或该计算单元特别可以经由服务器被远程操纵。以这种方式能快速和/或可变地改变预定规则。
21.该计算单元优选地被配置为确定代表该目标区域的目标点，以使用该弹道模型来计算该对象的从该对象的位置经由该显示表面延伸到该目标点的轨迹，并且该计算单元可以被配置为确定该目标场在轨迹与显示表面的交点周围。计算单元现在确定的目标场越大，由此确定的游戏空间就越大。该交点可以例如布置在目标场的重心处。
22.可以以使得目标区域或目标点随着位置的改变而变化的方式确定目标区域或目标点。作为对此的替代方案，可以设想基于对象和/或玩家在预定时间点的位置来确定目标区域或目标点。预定时间点可以例如与对象撞击显示表面的时间点重合，或者利用从对象撞击显示表面的时间点起的预定时间延迟来确定。替代性地，可以设想预定时间点与对象的移动方向从远离显示表面的方向改变为朝向显示表面的方向的时间点重合，或者利用从对象撞击显示表面的时间点起的预定时间延迟来确定。
23.优选地，在获取系统不被配置为确定对象的位置的情况下，计算单元被配置为根据玩家的位置来确定对象的位置。例如，计算单元可以被配置为将对象的位置看作与玩家的位置等同。在替代性示例中，计算单元可以被配置为根据预定的计算规则将对象的位置确定为在除玩家位置之外的位置处。在此可以设想，获取系统被配置为区分玩家是正手还是反手拿着球拍，并且预定的计算规则根据玩家是正手还是反手拿着球拍而不同。
24.优选地，弹道模型描述对象的不受力移动。这有利地涉及仅需特别少的计算的弹道模型。在此，计算单元可以被配置为使用对象和目标点的位置并考虑对象在显示表面处的反射来计算轨迹。在此，不必确定对象的速度。在此可以设想，弹道模型考虑由于从显示表面弹回而导致的对象的动能的能量损失。因此，弹道模型变得特别逼真，使得如果对象被击打到目标场中，则其到达目标区域的概率很高。
25.替代性地，弹道模型优选地包括由于重力产生的加速度。因此，弹道模型变得特别逼真，使得如果对象被击打到目标场中，则其到达目标区域的概率很高。优选地，弹道模型考虑由于从显示表面弹回而导致的对象的动能的能量损失。因此，弹道模型变得特别逼真，使得如果对象被击打到目标场中，则其到达目标区域的概率很高。另外，弹道模型优选地考虑空气摩擦阻力。如果弹道模型考虑由于重力产生的加速度、由于从显示表面弹回的对象的动能的能量损失以及空气摩擦阻力中的多个或全部，则当对象被击打到目标场中时其到达目标区域的概率特别高。
26.弹道模型优选地包括对象在对象的位置处的初始速度、或对象在目标点处的最终速度。可以选择击打对象时出现的通常的初始速度作为初始速度。这可以例如是玩家用球拍击中壁球或网球、投掷手球或踢足球的通常速度。可以选择在弹回后目标区域中或目标点处出现的通常速度作为最终速度。由于弹道模型包括初始速度或最终速度，因此无需测量对象的速度，从而可以在玩家击打对象之前确定并显示目标场。现在，可以例如计算轨迹，用对象的位置和初始速度作为运动方程的初始条件来求解运动方程。属于初始速度的对象的方向可以变化，直到轨迹进入目标点周围的接受区域为止。替代性地，可以用对象的位置、目标点和最终速度作为边界条件来求解运动方程。
27.优选地，在计算单元中存储多个预定规则，在玩家用游戏装置进行游戏时，每个预定规则对于该玩家具有不同的困难程度。现在，可以通过选择先前确定的规则来改变困难程度。
28.该获取系统优选地被配置为确定玩家的数量。
29.优选地，该获取系统被配置为确定玩家的数量，并且在每种情况下针对玩家的每个数量在计算单元中存储这些预定规则中的不同的预定规则或者不同的预定规则组。因此，可以根据玩家的数量自动调整预定规则。
30.获取系统优选地被配置为确定至少该对象和该玩家的位置、或者这些对象中的至少两个或这些玩家中的至少两个的位置。特别地，这开辟了许多新的控制游戏的方法。
31.优选地，获取系统被配置为确定这些玩家中的至少两个的位置，并且计算单元被配置为使用这些玩家中的至少两个的位置来确定目标区域。由此，以玩家中的至少两个不太可能发生碰撞的方式控制游戏，从而使受伤的风险较低。因此，例如可以以这样的方式确定目标场，即，玩家中的一位必须远离玩家中的另一位，或者必须只向其他玩家移动一小段距离就能够触及对象。
32.获取系统优选被配置为确定在游戏空间的一部分中的玩家的视点的视点位置，并使显示在显示表面上的图像的透视适应视点位置。因此，玩家在使用该游戏装置时具有特别好的视觉体验。获取系统可以被配置为确定玩家的双眼位置，并将视点位置确定为双眼位置的中心点。同样地，获取系统可以例如被配置为检测头部并将视点位置确定为头部的中心点，或确定为位于头部的面向显示表面的一端处的表面的中心点。
33.获取系统优选地被配置为识别对象是由玩家的手还是由玩家的脚击打的。在对象是由手击打的情况下，可以将与对象是由脚击打的情况不同的预定规则或不同的预定规则组提供给计算单元。
34.优选地，获取系统被配置为识别玩家手中是否拿着球拍、特别是对象是否是通过球拍击打的。在玩家手中拿着球拍的情况下，可以将与对象是由手或脚击打的情况不同的预定规则或不同的预定规则组提供给计算单元。
35.优选地，获取系统被配置为根据属于游戏装置的一组规则来识别对象是否被击打。由此，可以防止游戏作弊。
36.该游戏装置优选地被配置成使得可以用游戏装置进行反弹运动、特别是壁球、网球、排球，射击运动、特别是射箭，或美式足球。
37.一种根据本发明的设备包括两个根据本发明的游戏装置或包括根据本发明的游戏装置的两个优选实施例，其中，该设备被配置为将在这些游戏装置之一中获取的位置显示在这些游戏装置中的另一个游戏装置中。这两个游戏装置可以安装在不同的位置，使得两个玩家或两支队伍可以进行远距离对战或一起游戏。该位置可以显示在这些游戏装置中的该另一个游戏装置的显示表面上。优选地，该设备被配置为将在这两个游戏装置中获取的位置分别显示在另一个游戏装置中、特别是显示在其显示表面上。
附图说明
38.下面将参考所附示意性附图更详细地解释本发明。
39.图1示出了游戏装置的立体图。
40.图2展示了预定规则的第一实施例。
41.图3展示了预定规则的第二实施例。
42.图4展示了预定规则的第三实施例。
具体实施方式
43.如在图1中可以看出的，游戏装置1包括显示表面2、被分配给显示表面2的游戏空间8、被配置为检测对象6在显示表面2上的撞击点11的传感器系统3、被配置为检测对象6和/或玩家5在游戏空间8的至少一部分中的位置的获取系统4、以及被配置为使用该位置来在显示表面2上确定目标场7的计算单元15。游戏装置1被配置为将目标场7显示在显示表面2上，并确定撞击点11是否位于目标场7中。游戏空间8可以与显示表面2相邻。计算单元15可以是个人计算机和/或服务器。计算单元可以被配置为确定撞击点是否位于目标场中。替代性地，可以设想游戏装置包括被配置为确定撞击点是否位于目标场中的另外的计算单元。该另外的计算单元也可以是个人计算机和/或服务器。对象可以是飞行的对象。为此，对象6可以是球、健身球或飞盘。游戏装置1可以包括对象6。可以设想目标区域12从游戏空间8的
下端延伸到上端。还可以设想目标区域12仅在游戏空间8的全高度范围的一部分中延伸。
44.在图1中绘制了具有x轴、y轴和z轴的示例性坐标系，其中，每个轴彼此垂直布置。x轴和y轴水平布置，并且z轴竖直布置。显示表面2的法线与x轴平行布置。
45.图1示出了获取系统4可以例如布置在显示表面2的上端。可以设想获取系统4包括深度相机。深度相机被配置为记录游戏空间8的二维或三维图像，其中，二维或三维图像的每个图像点表示距离值。距离值可以例如是对象6和/或玩家5的点到深度相机的距离。深度相机可以例如被配置为通过电磁脉冲的飞行时间测量来确定距离。
46.替代性地或附加地，获取系统4可以包括激光扫描仪和/或触敏底板13。激光扫描仪也可以被配置为确定对象6和/或玩家5的点到激光扫描仪的距离。触敏底板13可以界定游戏空间8的下端并且被配置为通过对象6和/或玩家5与触敏底板13的接触来确定他们的位置。
47.游戏装置1可以包括被配置为将目标场7投影到显示表面2上的投影仪。替代性地，游戏装置1可以包括具有显示表面2的屏幕。
48.对象可以是真实对象。此外，可以设想对象是虚拟对象。
49.根据传感器系统3的第一示例性实施例，传感器系统3可以包括平行布置的、被配置为确定撞击点11的属于图1中y轴的y坐标的第一排光电传感器。传感器系统3可以包括被配置为确定撞击点11的属于图1中z轴的z坐标的相机。相机可以被配置为使用对象6在从撞击点11弹回之前和之后的速度和方向来确定z坐标。作为相机的替代方案，传感器系统3可以包括平行布置的、被配置为确定撞击点11的z坐标的第二排光电传感器。根据第一实施例，对象可以是真实对象。
50.根据传感器系统3的第二示例性实施例，传感器系统3优选地包括被配置为确定撞击点11的属于图1中y轴的y坐标和属于图1中z轴的z坐标的相机。根据第二实施例，对象可以是真实对象。
51.在传感器系统3的第三示例性实施例中，游戏装置1可以包括屏幕，该屏幕被实施为触摸屏并且因此形成传感器系统3的至少一部分。触摸屏可以被配置为确定撞击点11的属于图1中y轴的y坐标和属于图1中z轴的z坐标。根据第三实施例，对象可以是真实对象。
52.在传感器系统3的第四实施例中，传感器系统3可以至少部分地由获取系统4形成，并且传感器系统3可以被配置为从玩家5的位置和/或移动中得到撞击点。为此，可以根据玩家5的手臂移动来例如模拟网球拍的击球。根据第四实施例，对象是虚拟对象。
53.图2至图4示出了计算单元15可以被配置为使用位置基于预定规则来确定布置在游戏空间8中的目标区域12，并使用目标区域12、位置和对象6的弹道模型来确定目标场7，其方式为使得当玩家5朝向目标场7击打对象6时，对象6从显示表面2弹回之后进入目标区域12。为此，计算单元15可以被配置为确定代表目标区域12的目标点9，以使用弹道模型来计算对象6的从对象6的位置经由显示表面2延伸到目标点9的轨迹10，并且该计算单元可以被配置为确定目标场7在轨迹10与显示表面2的交点14周围。在此，计算单元15可以被设计为客户端计算单元，在这种情况下，预定规则可以被输入到计算单元15中，和/或该计算单元特别可以经由服务器被远程操纵。
54.为了确定轨迹10，获取系统4可以被配置为确定对象6的位置。在获取系统4未被配置为确定对象6的位置的替代情况下，计算单元15可以被配置为根据玩家5的位置来确定对
象6的位置。例如，可以设想计算单元15被配置为将对象6的位置看作与玩家5的位置等同，例如，如图2至图4所指示的。替代性地，可以设想计算单元15可以被配置为根据预定的计算规则将对象6的位置确定为在除玩家5的位置之外的位置处。在此可以设想，获取系统4被配置为区分玩家5是正手还是反手拿着球拍，并且预定的计算规则根据玩家5是正手还是反手拿着球拍而不同。
55.可以设想弹道模型描述对象6的不受力移动。在此可以设想，计算单元15被配置为在不使用对象的速度的情况下确定轨迹10。替代性地，可以设想弹道模型在轨迹10的计算中考虑所发生的力。在此可以设想，计算单元15被配置为考虑对象6的速度。在此可以设想，弹道模型包括对象6在对象的位置处的初始速度、或对象6在目标点9处的最终速度。为了考虑所发生的力，弹道模型可以包括由于重力产生的加速度，考虑空气摩擦阻力和/或考虑由于从显示表面2弹回而导致的对象6的动能的能量损失。
56.在图2至图4中展示了预定规则的三个示例性实施例，其中，根据图2的预定规则涉及游戏中只有一个玩家5位于游戏空间8中，根据图3的预定规则涉及游戏中恰好有两个玩家5、5’位于游戏空间8中，并且根据图4的预定规则涉及游戏中恰好两个玩家5、5’或多于两个玩家5、5’、5”位于游戏空间8中。根据图3，游戏由玩家5、5’、5”互相玩，并且其中只有一个对象6，而根据图4，游戏由玩家5、5’、5”并排玩，其中每个玩家5、5’、5”都有一个相应的对象6。
57.对于根据图2的实施例，以使得平行于x轴延伸并通过交点14的直线会延伸到玩家5附近的方式选择目标场7。因此，玩家5在将对象6击打到目标场7中之后，他必须移动以便随后再次能够触及对象6。替代性地，可以设想平行于x轴延伸并通过交点14的直线会与玩家5相交。可以设想，在计算单元15中存储多个预定规则，在玩家5用游戏装置1进行游戏时，每个预定规则对于该玩家具有不同的困难程度。因此，例如，随着困难程度的提高，从位置到目标区域12的距离可以被选择得越来越长。
58.在根据图3的实施例中，获取系统2被配置为确定两个玩家(即，第一玩家5和第二玩家5’)的位置。另外，计算单元15被配置为使用第一玩家5和第二玩家5’的位置来确定目标区域12。第一玩家5将对象6击打到显示表面上，而第二玩家5’应该能够触及对象6。现在可以选择目标区域12，以使得目标区域12布置在第二玩家5’的背离第一玩家5的一侧。因此，第二玩家5’必须移动远离第一玩家5以便能够触及对象6。替代性地，可以设想将目标区域12布置在第二玩家5’的位置处。因此，第二玩家5’可以专注于击打对象6。还可以设想将目标区域12布置在第一玩家5与第二玩家5’之间。因此，第二玩家5’必须朝向第一玩家5移动以便能够触及对象6。还可以设想，根据预定规则，在连续游戏中，在布置在第二玩家5’的背离第一玩家5的一侧的目标区域12、布置在第二玩家5’的位置处的目标区域12、和/或布置在第一玩家5与第二玩家5’之间的目标区域12之间进行交替。可以设想，在计算单元15中存储多个预定规则，在第二玩家5’用游戏装置1进行游戏时，每个预定规则对于该玩家具有不同的困难程度。因此，例如，随着困难程度的提高，从目标区域12到第二玩家5’的位置的距离可以被选择得越来越长。
59.在根据图3的实施例中，获取系统4被配置为确定玩家5、5’、5”中的至少两个的位置。另外，计算单元15被配置为在各自情况下使用这些位置来确定每个玩家5、5’、5”的目标区域12。确定每个玩家5、5’、5”的目标区域12的方式可以是使得目标区域12被布置在属于
目标区域12的玩家5、5’、5”与其相邻玩家5、5’、5”之间，或者在玩家5”只有一个相邻玩家5’的情况下，布置在玩家5”的背离相邻玩家5’的一侧。可以设想，在计算单元15中存储多个预定规则，在玩家5、5’、5”用游戏装置1进行游戏时，每个预定规则对于这些玩家具有不同的困难程度。因此，例如，随着困难程度的提高，从位置到目标区域12的距离可以被选择得越来越长。
60.获取系统4可以被配置为确定玩家5的数量。此外，可以在每种情况下针对玩家5的每个数量在计算单元15中存储预定规则中的另一个或者另一预定规则组。例如，预定规则或预定规则组可以是针对图2至图4描述的预定规则。
61.获取系统可以被配置为确定在游戏空间8的一部分中的玩家5的视点的视点位置，并使显示在显示表面2上的图像的透视适应视点位置。为此，获取系统可以例如被配置为确定玩家5的双眼位置，并将视点位置确定为双眼位置的中心点。同样地，获取系统可以例如被配置为检测头部并将视点位置例如确定为头部的中心点，或确定为位于头部的面向显示表面的一端处的表面的中心点。
62.获取系统4可以被配置为识别对象6是由玩家5的手还是由玩家5的脚击打的。获取系统4还可以被配置为识别玩家5手中是否拿着球拍、特别是对象6是否是通过球拍击打的。此外，获取系统4可以被配置为根据属于游戏装置1的一组规则来识别对象6是否被击打。
63.可以设想游戏装置1被配置成使得可以用游戏装置1进行反弹运动，特别是壁球、网球，射击运动、特别是射箭，或美式足球。
64.附图标记清单
65.1 游戏装置
66.2 显示表面
67.3 传感器系统
68.4 获取系统
69.5 玩家
70.6 对象
71.7 目标场
72.8 游戏空间
73.9 目标点
74.10 轨迹
75.11 撞击点
76.12 目标区域
77.13 底板
78.14 交点