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TWI633465B - 虛擬實境裝置及虛擬實境裝置的操作方法 - Google Patents

虛擬實境裝置及虛擬實境裝置的操作方法 Download PDF

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TWI633465B
TWI633465B TW106140315A TW106140315A TWI633465B TW I633465 B TWI633465 B TW I633465B TW 106140315 A TW106140315 A TW 106140315A TW 106140315 A TW106140315 A TW 106140315A TW I633465 B TWI633465 B TW I633465B
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何哲嘉
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瑞軒科技股份有限公司
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Abstract

虛擬實境裝置的操作方法，包含：虛擬實境裝置根據使用者之觀看仰角播放對應視野的影像內容，及當虛擬實境裝置偵測到觀看仰角大於預定角度持續超過預定時間時，虛擬實境裝置進入鎖定模式。於鎖定模式中，虛擬實境裝置固定播放主要視野的影像內容。

Description

虛擬實境裝置及虛擬實境裝置的操作方法
本發明係有關於一種虛擬實境裝置的操作方法，特別是一種能夠便利使用者使用的虛擬實境裝置操作方法。
虛擬實境(virtual reality，VR)又稱虛擬環境，主要是利用電腦模擬產生一個三維空間的視覺虛擬世界，有時還會輔以其他感官的模擬，讓使用者能夠感覺身歷其境，並能夠在虛擬的三維世界裡進行探索。也就是說，虛擬實境的裝置可以根據使用者的位置及視角，產生對應的畫面，讓使用者在移動的過程中感受到臨場感。
為了讓使用者在使用虛擬實境裝置時，能夠有更寬廣的視角，而不至於被周圍的景物干擾而降低臨場感，虛擬實境裝置一般常會以頭盔或護目鏡的樣式包覆使用者的雙眼。然而在實際操作時，虛擬實境裝置的重量常造成使用者的不便，輕易晃動的畫面也常造成使用者的不適，這些缺點在長時間使用時特別明顯。此外，在跟著使用者的視角改變影像畫面的過程中，虛擬實境裝置常需要以較高的畫面幀率(frame rate)，例如60幀/秒的方式顯示畫面，以減少使用者的暈眩感，然而如此一來，當使用者進行長時間的使用行為時，即使使用者維持靜止姿勢沒有移動或轉動視角，虛擬實境裝置也仍然需要維持畫面的運算耗能，使虛擬實境裝置的電池供電不能持續到使用行為結束。
本發明之一實施例提供一種虛擬實境裝置的操作方法，虛擬實境裝置的操作方法包含虛擬實境裝置根據使用者之觀看角度播放對應視野的影像內容，及當虛擬實境裝置偵測到觀看仰角大於預定角度持續超過預定時間時，虛擬實境裝置進入鎖定模式。於鎖定模式中，虛擬實境裝置固定播放主要視野的影像內容。
本發明之另一實施例提供一種虛擬實境裝置的操作方法，虛擬實境裝置的操作方法包含虛擬實境裝置根據使用者之觀看角度播放對應視野的影像內容，當使用者選擇鎖定模式時，虛擬實境裝置進入鎖定模式，於鎖定模式中，虛擬實境裝置固定播放主要視野的影像內容，及於鎖定模式中，虛擬實境裝置調降播放影像的幀率(frame rate)。
本發明之另一實施例提供一種虛擬實境裝置，虛擬實境裝置包含顯示模組、感測元件、圖形處理元件及處理元件。
顯示模組用以顯示左眼畫面及右眼畫面。感測元件感測使用者配戴虛擬實境裝置的頭部動作。圖形處理元件根據感測元件感測到的資料，即時根據使用者的視野繪製左眼畫面與右眼畫面以供顯示螢幕顯示。處理元件根據感測元件感測到的資料，判斷使用者的觀看仰角是否大於預定角度持續超過預定時間，當觀看仰角大於預定角度持續超過預定時間，則進入鎖定模式，於鎖定模式中，虛擬實境裝置固定播放主要視野的影像內容。
第1圖為本發明一實施例之虛擬實境裝置100的示意圖，虛擬實境裝置100包含顯示模組110、感測元件120、圖形處理元件130及處理元件140。感測元件120可感測使用者配戴虛擬實境裝置100時的頭部動作，圖形處理元件130可例如可繪製三維圖形的圖形處理單元(Graphic Processing Unit，GPU)，並可根據感測元件120所感測到的資料，即時根據使用者的視野繪製左眼畫面與右眼畫面，並透過顯示模組110來顯示左眼畫面及右眼畫面。也就是說，在本發明的部分實施例中，顯示模組110具有兩個顯示面板，並分別顯示左眼畫面及右眼畫面，以提供使用者具有立體臨場感的視覺效果。在部分實施例中，顯示模組110則是僅具有一個顯示面板，該顯示面板的顯示區域包含左眼畫面區域及右眼畫面區域。處理元件140可例如為中央處理元件(Central Processing Unit，CPU)。虛擬實境裝置可以是各種頭戴式顯示裝置(Head Mounted Display，HMD)，其作業方式可能是：獨立產生虛擬實境畫面、連接外部計算處理裝置接收視訊後顯示、或是手機等移動運算裝置可拆卸式的安裝在頭戴式光學機構上，利用手機的顯示模組110、感測元件120、圖形處理元件130及處理元件140產生虛擬實境畫面。
第2圖為本發明一實施例之虛擬實境裝置100的使用情境圖。在第2圖中，使用者正掛戴著虛擬實境裝置100來觀看虛擬實境影片中三維空間K的內容，而隨著使用者觀看角度的改變，虛擬實境裝置100也會隨著呈現對應視野的影像內容。舉例來說，當使用者以低於水平角度的觀看角度觀看時，虛擬實境裝置100可能會呈現三維空間K中區域S1的影像內容；當使用者以高於水平角度的觀看角度觀看時，虛擬實境裝置100可能會呈現三維空間K中區域S2的影像內容。
然而，實際上當使用者利用虛擬實境裝置100觀看影片時，影片的重點內容常會維持在固定的主要視野當中，此外，畫面的晃動常會帶來暈眩感，因此使用者在操作時，很少會持續地轉動視線。再者，由於虛擬實境裝置100本身具有相當重量，因此若使用者須長時間的維持水平視角來觀看主要的影片內容，則常常會讓感到疲倦，然而一旦使用者採取仰躺的姿勢來減輕頸部的負重，隨著視角轉動又無法看到位於水平視角的主要影片內容。
為能夠更貼近使用者的使用習慣，虛擬實境裝置100的處理元件140可以根據感測元件120所感測到的資料，判斷使用者的觀看仰角是否大於預定角度持續超過預定時間。當觀看仰角大於預定角度持續超過預定時間，便可進入鎖定模式。在鎖定模式中，虛擬實境裝置100將固定播放主要視野的影像內容，而不會即時根據使用者的觀看視角呈現對應視野的影像內容。如此一來，不僅能夠方便使用者操作與觀看，也能夠簡化虛擬實境裝置100的運算，延長虛擬實境裝置100的使用時間。
第3圖為本發明一實施例之虛擬實境裝置100的操作方法200的流程圖，操作方法200包含步驟S210至S296。
S210： 虛擬實境裝置100根據使用者之觀看角度播放對應視野的影像內容；
S215： 虛擬實境裝置100偵測到觀看仰角持續大於預定角度的時間是否超過預定時間？若是，執行步驟S220，否則跳至步驟S210；
S220： 顯示提示畫面以提示使用者虛擬實境裝置100即將進入鎖定模式；
S230： 虛擬實境裝置100進入鎖定模式，於鎖定模式中，虛擬實境裝置100固定播放主要視野的影像內容；
S240： 於鎖定模式中，虛擬實境裝置100調降播放影像的幀率(frame rate)；
S250： 在虛擬實境裝置100調降播放影像的幀率後，虛擬實境裝置100調降至少一內部處理器之至少一操作頻率；
S260： 於鎖定模式中，當虛擬實境裝置100所播放之影像格式為二維(two dimensional)格式時，虛擬實境裝置100僅繪製單眼視覺的影像內容；
S270： 判斷影片是否仍在播放，若是則進入步驟S280，否則進入步驟S290以離開鎖定模式；
S280： 若虛擬實境裝置100偵測到觀看仰角小於預定角度，則進入步驟S290以離開鎖定模式，否則進入步驟S270；
S290： 虛擬實境裝置100恢復至少一內部處理器之至少一操作頻率；
S292： 虛擬實境裝置100恢復原先播放影像的幀率；
S294： 虛擬實境裝置100恢復繪製雙眼視覺的影像內容；
S296： 虛擬實境裝置100解除視角鎖定的功能。
在步驟S210中，虛擬實境裝置100可處於一般的操作模式，亦即虛擬實境裝置100可根據使用者的觀看角度播放對應視野的影像內容，當使用者轉動頭部時，虛擬實境裝置100的感測元件120也會偵測到使用者的動作，而圖形處理元件130則會根據感測到的動作提供對應的畫面，因此顯示模組110所顯示的視野也會隨著轉動角度改變。然而當虛擬實境裝置100偵測到觀看仰角大於預定角度持續超過預定時間時，表示使用者可能無意繼續轉動視角，而希望以休息的姿態觀看主要視野的影像內容，此時虛擬實境裝置100即可在步驟S220中顯示提示畫面以提示使用者虛擬實境裝置100即將進入鎖定模式，例如在畫面中提供目標讓使用者對準以保持仰角，虛擬實境裝置100也可以在仰角超過一定時間時開始倒數，並在畫面中重疊顯示倒數數字與提示文字，並於顯示完提示畫面後，於步驟S230中進入鎖定模式。使用者若是在倒數或提示期間改變姿勢，使仰角小於預定角度，則虛擬實境裝置100會停止倒數或提示，回到步驟S210。 由於虛擬實境裝置100為了能夠根據使用者的觀看角度來呈現對應視野的影像內容，因此一般而言虛擬實境裝置100都具備有能夠偵測觀看角度的感測元件120，例如陀螺儀(gyroscope)。在此情況下，虛擬實境裝置100即可根據本身原先就具有的感測元件120判斷使用者的觀看仰角是否超過預定角度，並且判斷是否維持了超過預定的時間。舉例來說，若水平視角為0度，則系統設定的預訂角度可例如為仰角35~90度的任一角度或區間，而預定時間則可例如為2~9秒的任一時間或區間，然而本發明並不以此為限。
此外，在本發明的部分實施例中，方法200亦可省略步驟S220，而在使用者的觀看仰角大於預定角度持續超過預定時間時，直接執行步驟S230使虛擬實境裝置100進入鎖定模式。在鎖定模式中，由於顯示的畫面視角不會隨使用者頭部轉動而改變，為了讓使用者可直接操作控制影像播放等功能，當使用者轉動頭部時會在顯示畫面中浮現圖形介面以及游標，使用者轉動頭部的動作可操縱游標覆蓋在代表各種功能的圖形介面上，由此虛擬實境裝置100會執行對應的功能，這些圖形介面除了包括影片暫停、播放、快轉、倒帶、跳到下一段落或時間、回到前一段落或時間等影片播放相關功能，也可以包括虛擬實境裝置100原有的使用者介面提供的功能，以及解除鎖定模式或改變鎖定視角。
進入鎖定模式後，由於虛擬實境裝置100將呈現固定視野的影像內容，因此虛擬實境裝置100無須以高幀率的方式播放影像，因此在步驟S240中，虛擬實境裝置100可以在進入鎖定模式後，進一步調降播放影像的幀率，例如由一般模式下的60幀/秒調降為30幀/秒。
在播放影像的幀率調降後，由於虛擬實境裝置100的運算需求也隨著降低，因此虛擬實境裝置100可在步驟S250中，進一步調降至少一內部處理器的操作頻率，例如虛擬實境裝置100的處理元件140、圖形處理元件130、雙倍資料傳輸率(Double Data Rate，DDR)記憶體或前述三項之任意組合的操作頻率。如此一來，就能夠進一步降低虛擬實境裝置100的耗電量。
再者，一般模式下為了呈現立體效果，左眼螢幕及右眼螢幕的虛擬實境影像須分別渲染繪製，以視差影像產生三維立體效果；然而倘若目前播放的影像格式為二維(two dimensional)的一般影片格式，虛擬實境裝置100在雙眼播放的是相同畫面，因此無須重複渲染繪製相同的影像內容來提供給左眼螢幕及右眼螢幕，也就是說，在此情況下，虛擬實境裝置100可在步驟S260中減少渲染繪製影像的次數，改以繪製單眼視覺或平面視覺的影像內容來提供給雙眼的螢幕。在本步驟中，虛擬實境裝置100會偵測判別播放影像格式的內容，自動調整渲染等影像處理的次數，以減少運算並降低耗電。
此外，本發明進入鎖定模式後並不限定步驟S230至S260的執行順序，在本發明的其他實施例中，步驟S230至S260中各步驟的執行順序也可調換又或是同時進行，而不影響本發明的效果。
在步驟S270中，若判斷影片仍在播放時，方法200會進入步驟S280以進一步判斷是否需離開鎖定模式，然而若影片已結束播放，則可直接執行步驟S290至S296以離開鎖定模式。在步驟S280中，當虛擬實境裝置100偵測到觀看仰角小於預定角度時，即可執行步驟S290至S296以離開鎖定模式，否則便可回到步驟S270持續判斷是否需要離開鎖定模式。此外，本發明並不限定步驟S270及S280的執行順序，在本發明的其他實施例中，步驟S270及S280的執行順序也可對調又或是平行判斷。
再者，本發明也不限定以步驟S270及S280所舉的方式作為離開鎖定模式的條件，在本發明的部分實施例中，虛擬實境裝置100也可根據使用者的習慣，以其他的判斷條件來決定是否離開鎖定模式，又或是提供選單讓使用者提前離開鎖定模式，例如虛擬實境裝置100利用探測腦波或是眼球活動的結果判斷使用者是否已經睡著、偵測是否有物體或人物接近使用者、或是是否收到傳給使用者的訊息等等，根據使用者設定決定是否脫離鎖定模式。
在步驟S290至S296中，虛擬實境裝置100可依序先恢復內部處理器的操作頻率，恢復原先播放影像的幀率，並恢復繪製雙眼視覺的影像內容，接著再解除視角鎖定的功能，使得虛擬實境裝置100脫離鎖定模式。此外，本發明並不限定步驟S290至S296的執行順序，在本發明的其他實施例中，步驟S290至S296中各步驟的執行順序也可調換又或是同時進行。
此外，在第3圖的實施例中，虛擬實境裝置100是根據使用者的觀看角度來決定是否進入鎖定模式，然而在本發明的其他實施例中，虛擬實境裝置100也可根據使用者的習慣，提供選單讓或改以不同的判斷條件讓用者能夠選擇是否進入鎖定模式。一旦進入鎖定模式之後，則仍可根據第3圖之步驟S240至S260來操作，讓使用者能夠在放鬆的狀態下觀看影像內容，同時也能夠減少虛擬實境裝置100的運算量，並降低電能耗損。
綜上所述，本發明之實施例所提供之虛擬實境裝置的操作方法可以根據預設條件，例如使用者的觀看角度，決定是否進入鎖定模式，並在鎖定模式下提供固定視野的主要影片內容，甚至進一步降低幀率及內部處理器的操作頻率，以達到方便使用者使用及節省電量的功效。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧虛擬實境裝置
110‧‧‧顯示模組
120‧‧‧感測元件
130‧‧‧繪圖處理元件
140‧‧‧處理元件
K‧‧‧三維空間
S1、S2‧‧‧區域
200‧‧‧方法
S210至S296‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例之虛擬實境裝置的示意圖。 第2圖為第1圖之虛擬實境裝置的使用情境圖。 第3圖為第1圖之虛擬實境裝置的操作方法流程圖。

Claims (8)

  1. 一種虛擬實境裝置的操作方法，包含：該虛擬實境裝置根據一使用者之一觀看角度播放一對應視野的影像內容；及當該虛擬實境裝置偵測到一觀看仰角大於一預定角度持續超過一預定時間時，該虛擬實境裝置進入一鎖定模式，於該鎖定模式中，該虛擬實境裝置係固定播放一主要視野的影像內容，當該使用者轉動或移動時，該虛擬實境裝置播放影像內容視角不會改變。
  2. 如請求項1所述之虛擬實境裝置的操作方法，另包含：當該虛擬實境裝置偵測到該觀看仰角持續大於該預定角度超過該預定時間時，顯示一提示畫面以提示該使用者該虛擬實境裝置即將進入該鎖定模式。
  3. 如請求項1所述之虛擬實境裝置的操作方法，另包含於該鎖定模式中，該虛擬實境裝置調降播放影像的一幀率(frame rate)。
  4. 如請求項1所述之虛擬實境裝置的操作方法，另包含於該鎖定模式中，在該虛擬實境裝置調降播放影像的該幀率後，該虛擬實境裝置調降至少一內部處理器之至少一操作頻率。
  5. 如請求項1所述之虛擬實境裝置的操作方法，另包含於該鎖定模式中，當該虛擬實境裝置所播放之影像格式為二維(two dimensional)格式時，該虛擬實境裝置僅繪製一單眼視覺或平面視覺的影像內容。
  6. 如請求項1所述之虛擬實境裝置的操作方法，另包含當該虛擬實境裝置播放影像完畢時，該虛擬實境裝置離開該鎖定模式。
  7. 如請求項1所述之虛擬實境裝置的操作方法，另包含當該虛擬實境裝置偵測到該觀看仰角小於該預定角度時，該虛擬實境裝置離開該鎖定模式。
  8. 一種虛擬實境裝置，包含：一顯示模組，用以顯示一左眼畫面及一右眼畫面；一感測元件，感測一使用者配戴該虛擬實境裝置的頭部動作；一圖形處理元件，根據該感測元件感測到的資料，即時根據該使用者的視野繪製該左眼畫面與該右眼畫面以供該顯示螢幕顯示；及一處理元件，根據該感測元件感測到的資料，判斷該使用者的一觀看仰角是否大於一預定角度持續超過一預定時間，當該觀看仰角大於該預定角度持續超過該預定時間，則進入一鎖定模式，於該鎖定模式中，該虛擬實境裝置係固定播放一主要視野的影像內容。
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