专利名称：交互式实景仿真的旅游系统及运作方法
技术领域：
本发明涉及一种交互式实景仿真旅游系统及其运作方法，特别是指可在室内仿真户外实景，以令使用者在使用时产生如同在户外进行旅游的真实感的交互式与其运作方法。
本发明亦涉及一种交互式实景仿真旅游系统及其运作方法，特别是指可在室内仿真户外实景，并可根据使用者的运动情况，实时地仿真并向使用者呈现实际环境状态的交互式实景仿真旅游系统与其运作方法。
另一方面，在通信极度发达的今天，地球村的成形亦越来越明显，每天更有世界各地的商人频繁的穿梭世界各地。然而在这些以商业事务为主的运动中，人们只能在手边的事务告一段落后，才能抽空到附近的名胜景点稍作休憩。但是在时间不足的情况下，也只能做走马看花似的旅游，事后或许有照片或影片证明到该景点一游，一旦没有机会再出差到同样的地方时，也不太可能有旧地重游的机会，对于值得一去再去的景点而言，便不免令人感到有些遗憾。
本发明的主要目的在于提供一种交互式实景仿真旅游系统及其运作方法，通过在室内仿真实景的方式，并根据使用者的移动情况，实时仿真环境的变化并向使用者呈现，而让使用者在室内运动时，能产生如同在室外进行旅游的真实感。
本发明较佳实施例的方法，是通过旅游地点显示系统以选择一旅游地点后，随后即根据选择的旅游地点读取其环境参数。接下来，根据该环境参数来仿真旅游地点的地形、气温、日照强度、环境音效等情境并呈现给使用者。当使用者开始移动后，即进行使用者移动量的侦测，并计算出使用者的移动方向、距离、以及移动所使用的力量等使用者移动参数后，再根据使用者的移动参数取得实时环境参数；接着利用该实时环境参数实时仿真出环境情境并呈现给使用者。
本发明较佳实施例的交互式实景仿真旅游系统包含可供使用者进行运动的运动系统、可向使用者显示影像的显示装置、可播放旅游地点环境音效的音效装置、用以控制交互式实景仿真旅游系统运作的控制单元、根据旅游地点产生气流，以令使用者感受到风场的空调装置、可根据旅游地点调整光源强度的受控光源、以及供使用者输入旅游地点、旅游速度或时间等参数的输入装置。运动系统可将使用者的移动参数馈入至控制单元中，而控制单元则根据移动参数在旅游地点取得地形、气温、日照强度、环境音效等环境参数，并在完成仿真计算后输出仿真结果至显示装置、音效装置、空调装置、受控光源等环境仿真系统中。上述控制单元可利用特殊应用集成电路(Application specificIntegrated Circuit，ASIC)来构筑、并嵌入在交互式实景仿真旅游系统中。控制单元可执行交互式实景仿真旅游执行操作所需的程序代码，作为所有动作操控之用。
在本发明较佳实施例中，使用者可在运动系统上任意进行，例如慢跑、散步、甚至平躺等运动内容，而运动系统择根据该运动参数仿真出使用者进行运动的情境，于是使用者便可在室内运动中，尽情地享受原属于室外旅游运动与风景欣赏。此外，本发明较佳实施例中的运动系统可通过跑步机甚至是脚踏车健身器等运动器材来构筑，而旅游地点显示系统则可以是地理信息系统或专家系统等可对使用者交互提供信息的系统来构筑。
图1A至图1D是使用者通过地理信息系统选择旅游地点的示意图；图2是使用者在本发明较佳实施例中，在运动机台上进行旅游的示意图；图3是本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统的结构方块图；图4描绘本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统的运作流程图；图5A和图5B是当使用者在爬坡、以及踩到石头与凹坑时的示意图；及图6A和图6B是本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统中，用以计算使用者移动情况的示意图；
首先，使用者可在图1A所示的台湾地图中选择一地点，以图1A为例，使用者通过光标102所选择的是台北。接下来，地理信息系统将显示如图1B的台北市地图给使用者，而使用者则通过光标104来选择旅游地点，以图1B所示者为大湖公园。随后，地理信息系统将通过图1C显示大湖公园的影像给使用者，而使用者亦通过光标106选择旅游的起点。最后，本发明的交互式实景仿真旅游系统将通过图1D显示起点的画面，并仿真该起点的环境、且同时显示给使用者。应注意的是，使用者可选取任何地点从事旅游，但在实际的地理环境上却不见得都能实现这一情景。例如使用者选取飘在天空的“云”时，以目前的科技而言，仍无法让人们在云端上漫游；此外，人们除非搭乘船只等交通工具，否则无法在河流中“散步”。因此，在较佳实施例的实施上，可以根据使用者所选取的地点来判定是否可进行旅游，并在无法进行旅游时直接将背景移动到可供旅游的位置、或是通过虚拟实境的方式仿真该选取地点的情景并呈现给使用者。例如当使用者选择在河流中旅游时，可在屏幕上呈现使用者乘坐于船只内的景象等。本领域的普通技术人员应可根据实际的应用，对本发明较佳实施例进行变化，然而所有等同于较佳实施例的精神所进行的等效修饰与变化，仍应包含在本发明的专利范围之内。
图2描绘的是当使用者利用本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统200进行旅游时的示意图，其包含运动机台202、喇叭204、屏幕206、空调装置208、控制键盘210、受控光源212，而使用者220是在运动机台202上进行运动。当使用者欲利用交互式实景仿真旅游系统200进行旅游时，可通过控制键盘210以选择旅游地点，其操作过程可如图1A至图1D图所示。当使用者选定旅游地点后，该旅游地点的影像随即通过屏幕206显示与使用者220、而旅游地点的气温与日照情况，则可通过空调装置208与受控光源212来呈现给使用者。另一方面，旅游地点的地理环境则通过运动机台202表现出来。举例来说，当使用者面临图5A所示的爬坡路段时，运动机台202可根据路段的斜率计算出运动机台202所需的变量，以令使用者必须使用更大的力量来驱动运动机台202。另一方面，当使用者所选定的旅游地点上包含有石头214A与218A、以及一凹坑216A时，使用者的实际感觉将如图5B所示。为仿真此一情境，交互式实景仿真旅游系统200将送出相关信息，并通过运动机台202仿真出来。于是当使用者220一进入旅游地点后，运动机台202上即会呈现突起214B与218B、以及凹洞216B，以分别对应于石头214A与218A(分别为大石头与小石子)、以及凹坑216A的情境。因此当使用者220踏上突起214B或218B时，将产生踏到石头214A或218A的感觉；同样地，当使用者220踏上凹洞216B时，将产生踏到凹坑216A的感觉。另一方面，当使用者的运动速度较大时(运动机台202的移动方向如箭头222所示)，空调装置208可加大风速(空调系统的风场方向如箭头224所示)，以令使用者220产生在选定地点实际旅游的感觉。事实上，当使用者开始运动时(例如散步或慢跑)，受控光源212可根据旅游路径两侧的树木或山峦所造成的影子来变更亮度，以进一步仿真实际情境给使用者。此外，虽然使用者虽可在运动机台202上进行旅游运动，但事实上，即便使用者220不在运动机台202上，交互式实景仿真旅游系统200亦会仿真旅游地点的实际情境并呈现给使用者220。当然，在某些旅游地点，例如夏威夷沙滩等，使用者220可直接躺在运动机台202上，而运动机台202则仿真出沙滩的情境(亦即运动机台202的表面呈现沙滩的触感、而运动机台则停止不动，不会产生如箭头222所示的移动方向)，而喇叭204可呈现出海浪拍打沙滩的音效、屏幕206则描绘飘着几朵云的蓝天(天花板上要加装屏幕以呈现此效果)、空调装置208则仿真出暖暖的海风、受控光源212则描绘夏威夷的阳光。应注意的是，图2的运动机台可利用现有的运动器材系统，例如跑步机或脚踏车健身器等来构筑。此外，现有的游戏机系统(例如赛车游戏机台等)亦可构筑于本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统200中。再者，空调装置208与受控光源212所使用的数量与摆设位置亦不限于图2所示的情况，本领域的普通技术人员应可根据实际的应用，对本发明较佳实施例进行变化，然而所有等同于较佳实施例的精神所进行的等效修饰与变化，仍应包含在本发明的专利范围之内。
图3描绘的是本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统的结构方块图，其包含可供使用者进行运动之运动系统302(包含运动机台202)、显示影像与使用者的显示装置304(包含屏幕206)、播放旅游地点环境音效的音效装置306(例如喇叭204)、用以控制交互式实景仿真旅游系统运作的控制单元308、根据旅游地点产生气流，以令使用者感受到风场的空调装置310(例如空调装置208)、可根据旅游地点调整光源强度的受控光源312(例如受控光源212)、以及供使用者输入旅游地点的输入装置314(可通过控制键盘210来实现)。当使用者通过输入装置314选择旅游地点后，相关指令与参数将通过标号323的传输以馈入至控制单元308内。控制单元308则在处理后，分别通过标号313、315、317、319、321以传输信号至运动系统302、显示装置304、音效装置306、空调装置310、受控光源312，以仿真出旅游地点的真实情况与使用者。另一方面，使用者的运动情况亦通过标号311的传输，以送往控制单元308。事实上，当使用者开始旅游后，控制单元308即可根据使用者所设定的旅游运动参数，进行使用者所处实际环境的仿真，而处理后的仿真结果再送往运动系统302、显示装置304、音效装置306、空调装置310、受控光源312，以仿真出使用者在旅游地点的真实情况。
当使用者开始在运动系统302上旅游时，运动系统302可将使用者的移动参数，通过标号311所示的方向馈入至控制单元308中，而控制单元308则根据移动参数在旅游地点取得地形、气温、曰照强度、环境音效等环境参数，并在完成仿真计算后输出仿真结果至显示装置304、音效装置306、空调装置310、受控光源312等环境仿真系统中。举例而言，当使用者直线加速时，其步伐将逐渐跨大，如图6A所示。由于一般的情况下，使用者是以左、右脚交互踩在跑步机台202上的方式进行旅游，因此跑步机台202所测得的右/左脚脚印是间隔产生的。在图6A中，使用者连续两个右脚脚印所产生的距离d2，是大于连续两个左脚脚印所产生的距离d1，因此运动机台可侦测到此信息，并将其传送至控制单元308中，于是控制单元308便根据此移动参数(此情况中使用者只有直线加速)，计算出旅游地点的实时环境参数，并实时变更影像显示的速度、风速、日照强度、以及环境音效，于是使用者可感受到显示装置304上的影像变化加速，而通过空调装置310亦可感受到加大的风速。另一方面，当使用者转弯时，其步伐的方向将产生较大变化。图6B是描述使用者进行右弯的情况，其亦假设使用者是以左右脚交互踩在运动机台202的方式进行旅游。由图6B可知，两个连续的左脚脚印与水平方向所产生的夹角Θ1大于由两个连续的右脚脚印与水平方向所产生的夹角Θ2。由于使用者的重心介于两脚中间，因此可在夹角Θ1与Θ2中取得一个夹角Θ3，并将其当成使用者右弯时的重心移动方向，于是控制单元便可据此重心移动方向以计算出旅游地点的实时环境参数，并实时变更影像显示的速度、风速、日照强度、以及环境音效，于是使用者可感受到显示装置304上的影像产生右弯的变化，而通过空调装置310亦可感受到风速气场的改变。应注意的是，上述使用者移动参数的计算方式仅做说明之用，熟悉本发明技术的人员当可根据实际需求做变更。举例而言，在计算使用者的直线加速度时，可仅计算单一只脚(不论右脚或左脚)的步伐大小，并搭配容许度(Tolerance)的运算，以在使用者的步伐差距到达一预定临界值后，才进行影像加速等调整。再者，当使用者欲加/减速时，两脚所使用的力量亦会产生差异，于是可根据两个连续的右/左脚脚印、甚至是连续的左—右或右—左脚脚印的力量亦可用来测得使用者的加速度。同样地，当使用者转弯时亦可仅计算单—只脚的移动角度，并搭配容许度的概念，以作为调整影像等环境参数的根据。然而所有等同于较佳实施例的精神所进行的等效修饰与变化，仍应包含在本发明的专利范围之内。
上述的显示装置304或音效装置306可用任何形式的多媒体装置或系统来构筑，而空调装置310、受控光源312皆可用广为使用的系统来建构。举例而言，显示装置304可用阴极射线管(CRT)显示系统、液晶显示器、甚至电浆显示器等系统来构筑，而且为了实现更好的仿真效果，以大尺寸的屏幕与运动机台来构筑、甚至在更多角度上布置屏幕(例如左右两侧或天花板上)将产生更逼真的仿真效果。此外，音效系统可以是一般的双声道音响、具有三度空间音效的系统、甚至是家庭剧院5.1D音效系统等皆可，而空调装置310或受控光源3 12亦存在许多现成的系统与装置可供使用。至于控制单元308可通过特殊应用集成电路来构筑并嵌入在交互式实景仿真旅游系统中，并读取相关程序代码以控制交互式实景仿真旅游系统的所有动作操控，至于程序代码(例如执行图4流程所需的程序代码)则可储存在ASIC中、或可供ASIC读取的内存(例如ROM、EEPROM、Flash等)中。再者，本发明较佳实施例中的地理信息系统或专家系统可以是直接嵌入在ASIC中、且在使用者欲选取旅游地点时再读取储存其中数据的系统，或是可通过网络(可以是互联网或局域网等通信连结)所实时读取的信息。此外，输入装置314亦可利用任何形式的键盘或结构来形成，例如与运动系统302直接耦合(如图2所描绘的控制键盘210)键盘、或是另外以分离的键盘、甚至是无线传输装置(例如遥控器等)皆可用来构筑输入装置314。另一方面，任何能由控制单元308接受仿真信号(例如仿真地形的突起或凹坑信息等)的运动系统302皆可应用在本发明的交互式实景仿真旅游系统中，然而所有等同于较佳实施例的精神所进行的等效修饰与变化，仍应包含在本发明的专利范围之内。
图4描绘的是本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统的运作流程图。首先，使用者可在交互式实景仿真旅游系统所提供的地理信息系统上选择一旅游地点(步骤402)，接下来，交互式实景仿真旅游系统将取得旅游地点的环境参数，例如地形、气温、风速、音效等参数后(步骤404)。接着交互式实景仿真旅游系统将根据该环境参数仿真该旅游地点的地形、气温、风速、日照强度、环境音效等情境后，随即将仿真结果呈现给使用者(步骤406)。当使用者开始移动后(步骤408)，交互式实景仿真旅游系统将立即侦测使用者的移动参数(步骤410)，而侦测方式可如图6A与图6B所示。接下来，交互式实景仿真旅游系统在计算出使用者的移动方向、距离、以及力量等移动参数后(步骤412)，再根据移动参数取得相关的环境参数(步骤414)。最后，交互式实景仿真旅游系统将根据变更后的实时环境参数，来仿真使用者目前应感受的地形、气温、风速、日照强度、环境音效等实际环境情况，并通过运动系统302、显示装置304、音效装置306、空调装置310、受控光源312呈现给使用者(步骤416)。应注意的是，交互式实景仿真旅游系统亦可在步骤402中提供旅游速度或时间等旅游参数的设定或显示，类似现有旅游器材(跑步机)的设定。然而当使用者变更速度与方向时，交互式实景仿真旅游系统将立即变更环境情境。然而所有等同于较佳实施例的精神所进行的等效修饰与变化，仍应包含在本发明的专利范围之内。
综合以上所述，本发明所揭露的交互式实景仿真旅游系统，可通过旅游地点显示系统选定一旅游地点后，随后即根据选定的旅游地点读取其环境参数，并根据该环境参数来仿真旅游地点的地形、气温、日照强度、环境音效等情境并呈现给使用者。当使用者开始移动后，即进行使用者移动量的侦测，并计算出使用者的移动方向、距离、以及移动所使用的力量等使用者移动参数后，再根据使用者的移动参数取得实时环境参数，最后利用该实时环境参数实时仿真出环境情境且呈现给使用者，从而实现与使用者移动状态实时交互的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的专利范围；其它未脱离本发明所揭示的精神下所进行的等效改变或修饰，均应包含在权利要求界定的范围之内。
权利要求
1.一种交互式实景仿真旅游系统，用以将在实景仿真于室内，以令使用者在室内运动时，可产生如同在室外进行旅游的真实感，该交互式实景仿真旅游系统包含旅游地点显示系统，用以显示旅游地点供使用者选取，其中该使用者可通过该旅游地点显示系统选择任一地点进行旅游；输入装置，用以输入该使用者所选定的旅游地点；环境仿真系统，用以产生环境仿真效果以呈现给该使用者；运动系统，用以提供该使用者进行运动，并根据该使用者的运动情况以产生一运动参数；及控制单元，根据该选定旅游地点的环境参数与该运动参数，以产生一用以仿真该使用者在该旅游地点实际旅游情况的实际旅游仿真结果，并将该实际旅游仿真结果输出至该环境仿真系统与该运动系统以呈现给该使用者。
2.如权利要求1所述的交互式实景仿真旅游系统，其特征在于所述的旅游地点显示系统是一地理信息系统或一专家系统。
3.如权利要求1所述的交互式实景仿真旅游系统，其特征在于所述的环境仿真系统至少包含显示装置、音效装置、空调装置、受控光源之一，用以呈现该旅游地点的该实际旅游仿真结果给该使用者。
4.如权利要求1所述的交互式实景仿真旅游系统，其特征在于所述的运动系统是根据在该旅游地点的实际旅游仿真结果，用以呈现该旅游地点的地形仿真结果给该使用者。
5.如权利要求1所述的交互式实景仿真旅游系统，其特征在于所述的运动系统包含一运动器材系统或一游戏机系统。
6.如权利要求1所述的交互式实景仿真旅游系统，其特征在于所述的实际旅游仿真结果包含该旅游地点的地形、气温、日照强度、环境音效之一的仿真结果。
7.一种实景仿真旅游的方法，用以将实景仿真于室内，以令使用者在室内运动时，产生如同于室外进行旅游的真实感，该方法包含在一旅游地点显示系统选择任一旅游地点；取得该旅游地点的环境参数；取得该使用者的运动参数；根据该环境参数与该运动参数产生一用以仿真该使用者在该旅游地点实际旅游情况的实际旅游仿真结果；及呈现该实际环境仿真结果给该使用者。
8.如权利要求7所述的实景仿真旅游的方法，其特征在于所述的旅游地点显示系统是一地理信息系统或一专家系统。
9.如权利要求7所述的实景仿真旅游的方法，其特征在于所述的实际环境仿真结果是通过一环境仿真系统以呈现给该使用者，其中该环境仿真系统至少包含显示装置、音效装置、空调装置、受控光源之一。
10.如权利要求7所述的实景仿真旅游的方法，其特征在于所述的实际旅游仿真结果是通过一运动系统，以呈现该旅游地点的地形仿真结果给该使用者。
11.如权利要求7所述的实景仿真旅游的方法，其特征在于所述的运动系统是一运动器材系统或一游戏机系统。
12.如权利要求7所述的实景仿真旅游的方法，其特征在于所述的实际旅游境仿真结果包含该旅游地点的地形、气温、日照强度、环境音效之一者的仿真结果。
全文摘要
一种交互式实景仿真旅游系统与其运作方法。在较佳实施例中，是通过旅游地点显示系统选定一旅游地点后，再根据选定的旅游地点读取其环境参数。再进一步根据该环境参数来仿真旅游地点的地形、气温、日照强度、环境音效等情境并呈现给使用者。当使用者开始移动后，即进行使用者移动量的侦测，并计算出使用者的移动方向、距离、以及移动所使用的力量等使用者移动参数后，再根据使用者的移动参数取得实时环境参数，最后利用该实时环境参数实时仿真出环境情境并呈现给使用者，而让使用者在室内运动时，能产生如同在户外进行旅游的真实感。
文档编号G06F9/455GK1464391SQ0212246
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月6日 优先权日2002年6月6日
发明者王雪红, 郭澎嘉 申请人:威盛电子股份有限公司