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TWI835155B - 避免動暈症發生的虛擬實境控制方法 - Google Patents

避免動暈症發生的虛擬實境控制方法 Download PDF

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TWI835155B
TWI835155B TW111120520A TW111120520A TWI835155B TW I835155 B TWI835155 B TW I835155B TW 111120520 A TW111120520 A TW 111120520A TW 111120520 A TW111120520 A TW 111120520A TW I835155 B TWI835155 B TW I835155B
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Abstract

本案揭示一種虛擬實境控制方法。於本發明中，當VR系統接收到來自VR使用者之位移控制指令後，會進一步偵測VR使用者之頭戴式裝置之晃動方向，然後根據一指令匹配規則判斷位移控制指令與晃動方向是否匹配。若匹配，則VR系統會執行該位移控制指令，若不匹配，則VR系統不執行該位移控制指令。本發明確保VR場景變化前，VR使用者的頭部已經預先做出反應而刺激內耳的前庭系統，從而避免動暈症的發生。

Description

避免動暈症發生的虛擬實境控制方法
本案是關於一種可供VR使用者於VR世界中進行位移操作的虛擬實境控制方法。
虛擬實境（以下簡稱為VR）是一個利用電腦類比所產生的三維空間虛擬世界，早在西元1950年就有學者提出類似的概念。隨著科技的進步，近年來VR技術逐漸被發揚光大，2016年更是被稱為VR元年。
一般來說，VR使用者會透過VR系統來體驗VR技術。VR系統通常包含一頭戴式裝置以及一控制器，有些VR系統還包含可用以偵測VR操作者之肢體動作的體感偵測裝置。在體驗VR技術時，VR使用者會配戴頭戴式裝置以觀看VR世界之VR場景，手上則會持有控制器以控制VR使用者在VR世界中的動作。
其中，所述頭戴式裝置中配有陀螺儀（Gyroscope）與重力加速度計（G-sensor）感測器，以偵測VR使用者的頭部的位移。所述控制器可以是一個遊戲手把、一個遙控器、一個鍵盤、一個滑鼠、一支行動電話或由上述控制器所構成之一任意組合。
所謂VR世界中的移動，係指VR使用者透過頭戴式裝置所見VR場景中物件的移動。舉例來說，若VR使用者透過控制器發出「前進」指令，VR場景中的物件會逐漸靠近VR使用者，此時VR使用者會感覺自己在前進；若VR使用者透過控制器發出「後退」指令，VR場景中的物件會逐漸遠離VR使用者，此時VR使用者會感覺自己在後退。
上述之原理係透過VR場景中的物件移動所產生人體視覺上的效果，使得VR使用者感覺自己在VR世界中移動。
儘管VR技術已逐漸成熟，部分VR使用者在體驗VR技術時依舊會出現暈眩感、噁心感、疲勞感及眼花等動暈症的症狀。其原因在於當人體感覺到的運動與視覺上的畫面不相符時，大腦對身體平衡狀態及空間方位的判斷就會出現誤差，進而表現為動暈症。
為了解決上述問題，一些程式開發者使用手拉、手臂擺動、推動倉鼠球等控制方法，讓VR使用者在VR世界中緩慢移動以減緩動暈症的症狀。然而，這些移動方式的速度過於緩慢，並不符合VR使用者在真實世界中的移動方式。
此外，部分程式開發者使用傳送或瞬間移動的控制方式，讓VR使用者在VR世界中移動。藉由畫面瞬間的改變，以降低VR使用者視覺上的刺激，進而避免產生噁心感。然而，上述方法並不符合VR使用者在真實世界中的移動方式，因此也降低了VR使用者的沉浸體驗感受。
還有一些程式開發者則採用讓VR使用者乘坐在交通工具上的方式在VR世界中移動，讓VR使用者感受到自己坐在一輛車、一隻動物、一艘太空船上以減緩眩暈感。然而，這種控制方法依舊會產生類似暈車或暈船的症狀。
US10890976B2揭示了一種以壓力控制運動回饋之一VR平台。該VR平台會感測VR使用者之實際壓力運動方向，並將該方向訊息傳輸至一PC。該PC會計算並傳輸一物理運動回饋至平台，使該平台移動或振動，進而使VR使用者在VR世界中有更真實的體驗。儘管US10890976B2之發明可以減緩動暈症之影響，但是該發明有著使用上的不便性。VR使用者必須站立於一重力感應裝置上才能進行操作，且VR使用者的移動範圍亦受限於該重力感應裝置的範圍大小，其中所述重力感應裝置還必須佔據一些空間，也造成使用者的居家空間遭到擠壓，進而降低普及性。
US2019/0204909A1案揭示了一種在VR世界中提供逼真且抗動暈症的方法，其說明書段落0018-0019以及0024-0079具體揭示了在視圖與轉動耦合的VR系統中，當用戶使用操縱桿/遊戲手柄按鈕轉動時，顯示給用戶的視圖也一起轉動，而這會使得用戶產生動暈症。當用戶在虛擬世界中導航時，透過頭部HMD檢測機構實時地獲取運動量測，並透過所獲得的運動量測來判斷用戶的活動是否是有意的。當判定用戶的運動是有意為之的時候，便會實時地將所量測的運動轉換成用於VR中的移動。然而US2019/0204909A1案僅是提出一種「如何透過多個運動感測器擷取用戶肢體運動訊號，並予以分析，進而判斷使用者的肢體運動究竟是有意要進行VR操作或者僅僅是不經意的動作」，藉此來避免動暈症狀。然而每個人的肢體動作習慣不同，此種分析方法並無法精準地判斷使用者的動作是否有意從事VR操作。
有鑑於此，本發明提出一種虛擬實境控制方法。所述方法包含以下步驟：接收來自一VR使用者之一位移控制指令，該位移控制指令係選自前進、後退、左移、右移、停止、上移、下移及其組合所構成的群組；偵測該VR使用者之頭部之一晃動之一晃動方向；以及根據一指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配；其中，當該位移控制指令與該晃動之晃動方向匹配時，執行該位移控制指令，當該位移控制指令與該晃動之晃動方向不匹配時，不執行該位移控制指令。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，所述偵測該晃動方向之步驟係在接收該位移控制指令後的一預設時間內執行。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，執行該位移控制指令之步驟係控制該VR場景中之物件根據該位移控制指令之方向移動。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，執行該位移控制指令之步驟係控制該VR場景中之物件根據相反於該位移控制指令之方向移動。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，更包含：判斷該晃動之一晃動位移是否大於一位移閾值，當該晃動之晃動位移大於該位移閾值時，始根據該指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，更包含：判斷該晃動之一晃動加速度是否大於一加速度閾值，當該晃動之晃動加速度大於該加速度閾值時，始根據該指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，當該晃動之晃動加速度大於該加速度閾值時，該VR場景之移動速度增加。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，更包含：判斷該晃動之一晃動位移是否大於一位移閾值以及判斷該晃動之一晃動加速度是否大於一加速度閾值，當該晃動之晃動位移大於該位移閾值且該晃動之晃動加速度大於該加速度閾值時，始根據該指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，係以一頭戴式裝置偵測該VR使用者之頭部之晃動。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，係以一體感偵測裝置偵測該VR使用者之頭部之晃動。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該位移控制指令係該VR使用者操作一控制器所產生。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該位移控制指令係該VR系統偵測該VR使用者之一身體動作所產生。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該身體動作係選自一手部動作、一腳部動作、一身體姿勢及其組合所構成的群組。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該位移控制指令係該VR系統偵測該VR使用者之一腦波訊號所產生。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該位移控制指令係該VR系統偵測該VR使用者之一語音指令所產生。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該位移控制指令係該VR系統偵測該VR使用者手持之一標記物的位移軌跡所產生。
在上述虛擬實境控制方法的一些實施例中，該位移控制指令係該VR系統偵測該VR使用者手持之一標記物的形狀改變所產生。
綜上所述，本案的其中一個關鍵技術手段在於根據一指令匹配規則來判斷VR使用者所發出的位移控制指令是否與VR使用者的頭部的晃動的晃動方向匹配，倘若二者相互匹配，則執行該位移控制指令，倘若不相互匹配，則不執行該位移控制指令。本案之虛擬實境控制方法係基於人體自然的前庭系統之原理，將用以刺激前庭系統之一頭部晃動動作與VR系統之操作結合，從而完美地達到避免產生動暈症的效果。
前庭系統是人體重要的平衡感受器官，其中包含了可以感受頭部三度空間方向之加速度的三個半規管（外半規管、上半規管及後半規管）。當人體在進行各個方向的變速運動時，前庭系統會受到刺激並為大腦提供訊息，使得人體的視覺反應可以跟上實際的運動。但是，人體在進行等速運動時，前庭系統並不會發揮作用。
舉例來說，當我們在騎腳踏車時，我們會在起步的階段（即變速運動）感受到前進。此時人體的前庭系統會受到變速運動之刺激，使得人體可以適應視覺上的畫面移動。當我們接續慣性運動方向等速前進時，儘管前庭系統不再受到刺激，人體依舊可以適應視覺上的畫面移動，而沒有動暈症之症狀。
參照圖1至圖4，其中圖1繪示出本發明之一例示虛擬實境控制方法流程圖，圖2至4分別繪示出VR使用者在VR世界中執行前進操作的示意圖（一）至（三）。本實施例中，VR使用者係透過VR系統執行一VR程式，其中VR系統包含頭戴式裝置2與控制器3。所述控制器可以是一個遊戲手把、一個遙控器、一個鍵盤、一個滑鼠、一對控制器（左/右）、一個觸控板、配有陀螺儀與重力加速度計感測器或配有攝影機可以偵測空間圖像變化並計算位移的位移感測器、一支行動電話或由上述控制器所構成之一任意組合。用來執行VR程式的處理器可以是直接設置於頭戴式裝置中，或者是另外設置於一電腦主機中。當用來執行VR程式的處理器是另外設置於一電腦主機中時，電腦主機也視為VR系統的一部分。所述電腦主機可以是智慧型手機、個人電腦、遠端伺服器，抑或是市售的遊戲主機，例如任天堂Switch主機、索尼PS主機與微軟Xbox主機。
在一些實施例中，位移控制指令係VR使用者操作控制器3所產生。如圖2所示，VR使用者的手部握持著控制器3，頭部1配戴著頭戴式裝置2，眼睛透過頭戴式裝置2看見VR場景4，且VR場景4包含物件41。當VR使用者按下控制器3上的按鍵31而發出「前進」的位移控制指令時，此時VR系統會接收到「前進」的位移控制指令時（步驟S10）尚不會執行位移控制指令，亦即VR使用者在VR世界中仍保持原地不動（原移動操作狀態）。所謂原移動操作狀態是指，當VR使用者按下控制器3上的按鍵31前若處於靜止狀態，則原移動操作狀態為靜止狀態；當VR使用者按下控制器3上的按鍵31前若處於移動狀態，例如處於前進移動狀態，則原移動操作狀態為前進移動狀態。
接著，在VR使用者發出「前進」的位移控制指令後的一預設時間內，頭戴式裝置2會偵測VR使用者的頭部1的晃動方向（步驟S20），然後VR系統會根據如圖14所示之指令匹配規則50（下稱指令匹配表50）判斷上述位移控制指令與上述晃動方向是否匹配（步驟S30），其中預設時間可以是1秒或者小於1秒。指令匹配表50可以是預儲存於頭戴式裝置2或電腦主機中，或者是伴隨著VR程式的執行而載入頭戴式裝置2或電腦主機中。需特別說明，本實施例雖以頭戴式裝置2偵測VR使用者的頭部1的晃動方向，然而晃動方向的偵測也可以透過體感偵測裝置來實現。此外，在一些實施例中，頭戴式裝置2可以在VR使用者發出「前進」的位移控制指令的一持續時間內偵測VR使用者的頭部1的晃動方向，其中持續時間係為VR使用者持續按壓控制器3上的按鍵31的時間長短。
如圖3所示，當使用者透過控制器3發出「前進」的位移控制指令，但頭部1之晃動方向卻為向左晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「不匹配」，因此VR系統不執行VR使用者所發出之「前進」的位移控制指令（步驟S40），僅控制VR場景4中的物件41向右擺動（相當於VR使用者的頭部1在VR世界中向左晃動）。
如圖4所示，當使用者發出「前進」的位移控制指令，且頭部1之晃動方向為向前晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「匹配」，因此VR系統會執行VR使用者所發出之「前進」的位移控制指令（步驟S50），以控制VR場景4中的物件41逐漸靠近VR使用者（相當於VR使用者在VR世界中前進）。
在本實施例中，當VR使用者單純透過控制器3發出位移控制指令時，並無法直接造成VR世界中的相應改變。唯有位移控制指令的移動操作與VR使用者的頭部1晃動方向相互匹配時，VR系統始會執行控制器3發出位移控制指令，並使VR場景4做出相應於該位移控制指令的變化。如此一來即可確保VR場景4變化前，VR使用者的頭部1已經預先做出反應而刺激內耳的前庭系統，從而避免動暈症的發生。
在一些實施例中，VR使用者可根據不同情境下的需求，自行增加或減少指令匹配表50中的移動操作（例如攀爬、飛翔、趴下、翻滾等），且可自定義各移動操作的匹配條件。
在一些實施例中，頭戴式裝置2除了偵測VR使用者的頭部1的晃動方向外，更可以進一步偵測VR使用者的頭部1的晃動的晃動位移，且唯有當晃動位移大於一位移閾值時，VR系統始根據指令匹配表50判斷位移控制指令與晃動方向是否匹配。所謂晃動位移係指VR使用者的頭部1的晃動幅度大小。若VR使用者的頭部1的晃動幅度愈大，則晃動位移愈大；若VR使用者的頭部1的晃動幅度愈小，晃動位移愈小。在一些實施例中，上述晃動位移的偵測也可以透過體感偵測裝置來實現。
上述位移閾值的功用為過濾人體自然產生的細微晃動。即使人刻意保持肢體不動，但多少仍會產生一些細微的晃動，這些晃動的晃動位移可以視為背景雜訊予以濾除，以避免導致VR系統誤判。在一些實施例中，位移閾值可以是固定值也可以透過VR使用者自訂。在一些實施例中，位移閾值可以透過機器學習的方式學習當前VR使用者自然產生的細微晃動的程度，進而自適應地調整。
在一些實施例中，頭戴式裝置2除了偵測VR使用者的頭部1的晃動方向外，更可以進一步偵測VR使用者的頭部1的晃動的晃動加速度，且唯有當晃動加速度大於一加速度閾值時，VR系統始根據指令匹配表50判斷位移控制指令與晃動方向是否匹配。所謂晃動加速度係指VR使用者的頭部1的晃動速度變化大小。若VR使用者的頭部1的晃動速度變化愈快，則晃動加速度愈大；若VR使用者的頭部1的晃動速度變化愈慢，則晃動加速度愈小。在一些實施例中，上述晃動加速度的偵測亦可透過體感偵測裝置來實現。
上述加速度閾值的功用同樣是為了過濾人體自然產生的細微晃動。即使人刻意保持肢體不動，事實上仍會產生一些細微的晃動，但這些晃動的速度並不快也不會具有明顯的速度變化。藉由加速度閾值的設定，可以將VR使用者非有意為之的頭部1的晃動視為背景雜訊而予以濾除，避免VR系統誤判。
在一些實施例中，上述加速度閾值的另一功用為輔助VR使用者在VR世界中進行移動操作。亦即當VR使用者透過控制器3所發出之位移控制指令的移動操作與VR使用者的頭部1晃動方向相互匹配時，VR系統可以根據晃動加速度的訊號來改變VR使用者在VR世界中的移動速度。以「前進」移動操作為例，當晃動加速度大於加速度閾值時，VR系統控制VR場景4中的物件41靠近VR使用者的速度會增加（即VR使用者在VR世界中前進的移動速度增加）。
在一些實施例中，VR系統之頭戴式裝置2係同時偵測VR使用者的頭部1的晃動的晃動位移以及晃動加速度，並判斷所述晃動位移以及晃動加速度是否分別大於位移閾值與加速度閾值，且唯有晃動位移以及晃動加速度分別大於位移閾值與加速度閾值時，VR系統始根據指令匹配表判斷位移控制指令與晃動方向是否匹配。
上述之產生「前進」的位移控制指令的控制方式，除了按下按鍵31外，也可以是將控制器3上的搖桿「向前」推、滾輪「向前」滾、觸控面板「向前」滑或控制器3本身「向前」擺動。
受到人體慣性的影響，當VR使用者的頭部1進行一方向之晃動時，頭部1會隨即進行該方向之反向晃動以回到原先的肢體狀態，亦即頭部1的晃動是一種往復的位移動作。因此，上述「前進」之移動操作的匹配條件可以是VR使用者的頭部1的晃動方向是否為「前方」或「後方」。
同理，上述「前進」位移操作也可以類推適用於「後退」的位移控制指令。
如圖5所示，當VR使用者按下控制器3上的按鍵33而發出「左移」的位移控制指令時，此時VR系統尚不會執行位移控制指令，亦即VR使用者在VR世界中仍保持原地不動（原移動操作狀態）。接著，頭戴式裝置2會偵測VR使用者的頭部1的晃動方向，然後VR系統根據如圖14所示之指令匹配表50判斷上述位移控制指令與上述晃動方向是否匹配。
如圖6所示，當使用者透過控制器3發出「左移」的位移控制指令，但頭部1之晃動方向卻為向前晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「不匹配」，因此VR系統不執行VR使用者所發出之「左移」的位移控制指令，僅控制VR場景4中的物件41向VR使用者擺動（相當於VR使用者的頭部1在VR世界中向前晃動）。
如圖7所示，當使用者發出「左移」的位移控制指令，且頭部1之晃動方向為向左晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「匹配」，因此VR系統會執行VR使用者所發出之「左移」的位移控制指令，以控制VR場景4中的物件41逐漸向右移動（相當於VR使用者在VR世界中向左移動）。
上述產生「左移」的位移控制指令的控制方式，除了按下按鍵33外，也可以是將控制器上的搖桿「向左」推、滾輪「向左」滾、觸控面板「向左」滑或控制器本身「向左」擺動。
受到人體慣性的影響，當VR使用者的頭部1進行一方向之晃動時，頭部1會隨即進行該方向之反向晃動以回到原先的肢體狀態，亦即人體頭部的晃動是一種往復的位移動作。因此，上述「左移」之移動操作的匹配條件可以是VR使用者的頭部1的晃動方向是否為「左方」或「右方」。
同理，上述「左移」的控制方式也可以類推適用於「右移」的控制方式。
如圖8所示，當VR使用者按下控制器3上的按鍵32，以產生「跳躍/上移」的位移控制指令時，此時VR系統尚不會執行位移控制指令，亦即VR使用者在VR世界中仍保持原地不動（或原移動操作狀態）。接著，頭戴式裝置2偵測VR使用者的頭部1的晃動方向，然後VR系統根據如圖14所示之指令匹配表50判斷上述位移控制指令與上述晃動方向是否匹配。
如圖9所示， 當使用者透過控制器3發出「跳躍/上移」的位移控制指令，但頭部1之晃動方向卻為向左晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「不匹配」，因此VR系統不執行VR使用者所發出之「跳躍/上移」的位移控制指令，僅控制VR場景4中的物件41向右擺動（相當於VR使用者的頭部1在VR世界中向左晃動）。
如圖10所示，當使用者發出「跳躍/上移」的位移控制指令，且頭部1之晃動方向為向上晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「匹配」，因此VR系統會執行VR使用者所發出之「跳躍/上移」的位移控制指令，以控制VR場景4中的物件41向下移動（相當於VR使用者在VR世界中跳躍或向上移動）。受到人體慣性的影響，當VR使用者的頭部1進行一方向之晃動時，人體頭部會隨即進行該方向之反向晃動以回到原先的肢體狀態，亦即人體頭部的晃動是一種往復的位移動作。因此，上述「跳躍」之移動操作的匹配條件可以是VR使用者的頭部1的晃動方向是否為「上方」或「下方」。
同理，上述「跳躍/上移」的控制方式也可以類推適用於「蹲下/下移」的控制方式。
如圖11所示，在VR使用者持續執行前移移動操作的狀態下，當VR使用者釋放控制器3上已按下的按鍵31而發出「停止」的位移控制指令時，此時VR使用者在VR世界中仍會繼續保持前進（原移動操作狀態）。接著，頭戴式裝置2會偵測VR使用者的頭部1的晃動方向，然後VR系統根據如圖14所示之指令匹配表50判斷上述位移控制指令與上述晃動方向是否匹配。
如圖12所示，當使用者在持續執行前移移動操作的狀態下藉由控制器3發出「停止」的位移控制指令，但頭部1之晃動方向卻為向左晃動時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「不匹配」，因此VR系統不執行VR使用者所發出之「停止」的位移控制指令，並持續執行前移移動操作，使VR場景4中的物件41持續接近。此時VR系統只控制VR場景4中的物件41向右擺動（相當於VR使用者的頭部1在VR世界中向左晃動）。
如圖13所示，當使用者在持續執行前移移動操作的狀態下藉由控制器3發出「停止」的位移控制指令，且頭部1之晃動方向為「後方」或「前方」時，此時VR系統根據指令匹配表50判斷為「匹配」，因此VR系統會執行VR使用者所發出之「停止」的位移控制指令而停止執行前移移動操作，使VR場景4中的物件41停止移動。
上述產生「停止」的位移控制指令的控制方式，除了放開已按下的按鍵31外，也可以是將控制器3上的搖桿「鬆開」、滾輪「停止」滾、觸控面板「停止」滑、控制器3本身「停止」擺動或者控制器3本身復歸VR程式所預設的停止位置（例如從相對於水平面呈傾斜狀態復歸相對於水平面呈水平狀態）。
上述產生「停止」的位移控制指令的控制方式，亦可以是按下控制器3上的「向後」按鍵、搖桿「向後」推、滾輪「向後」滾、觸控面板「向後」滑或者控制器3本身「向後」擺動。
在一些實施例中，例如VR場景是划船、滑雪、操控火箭或其他應用反作用力之移動操作中的任意一種時，此時VR使用者將控制器3向後擺動的位移操作所對應的反而是「前進」的位移控制指令，但這僅僅是上述實施例的一種特殊變化態樣，仍然可以透過原指令匹配表50或者設計另一種符合該特殊情境操作的指令匹配表來進行控制。比方說，在VR場景為滑雪的情境下（此時的指令匹配表係為滑雪情境下的設定），VR使用者係過一對控制器（左/右）進行移動操作，若VR使用者想要左轉，係將右控制器向後滑動以產生「左移」的位移控制指令並匹配VR使用者的頭部1的晃動方向（「左方」或「右方」），如此的操作不僅可以模擬實際滑雪時的動作，並同樣可以達到避免VR使用者產生動暈症的效果。
在一些實施例中，所述位移控制指令係VR系統偵測VR使用者6之一身體動作所產生，其中VR系統係透過一攝影機以偵測VR使用者6所產生之身體動作，進而根據所述身體動作產生相對應的位移控制指令。需注意的是，VR使用者6可自行定義不同身體動作各自所對應的位移控制指令，因此同一種位移控制指令可以透過不同的身體動作來產生。在一些實施例中，所述身體動作係選自一手部動作、一腳部動作、一身體姿勢及其組合所構成的群組，以下將以多種實施例來說明不同身體動作各自所對應的位移控制指令。
請參照圖15A至圖15F，圖15A至圖15F繪示出不同實施例中VR使用者6之手部動作的示意圖。如圖15A所示，當VR使用者6的手臂由上往下揮動時，VR系統藉由影像分析或者光學感應方式偵測出VR使用者6的手臂的活動軌跡，將所述手臂的活動軌跡以一演算法進行分析而產生一「前進」的位移控制指令。同理，如圖15B所示，當VR使用者6的手臂由下往上揮動時，VR系統產生一「後退」或「停止」的位移控制指令；如圖15C所示，當VR使用者6的手臂由右往左揮動時，VR系統產生一「左移」的位移控制指令；如圖15D所示，當VR使用者6的手臂由左往右揮動時，VR系統產生一「右移」的位移控制指令；如圖15E所示，當VR使用者6的手臂由下往上伸出時，VR系統產生一「上移」的位移控制指令；如圖15F所示，當VR使用者6的手臂由上往下伸出時，VR系統產生一「下移」的位移控制指令。
在一些實施例中，VR系統係藉由影像分析或者光學感應方式偵測出VR使用者6的手指活動軌跡，將所述手指的活動軌跡以一演算法進行分析而產生各種不同的位移控制指令。在一些實施例中，VR系統係藉由影像分析方式偵測出VR使用者6的手指的形狀改變，而產生各種不同的位移控制指令。在另一些實施例中，VR系統係藉由影像分析方式偵測出VR使用者6的手掌/手指活動軌跡，並將該手掌/手指活動軌跡對應到VR使用者在VR世界裡手掌/手指的位置移動，再分析出VR世界裡手掌/手指的位置移動如何推/壓到VR世界裡的虛擬控制器的前進桿/鈕，進而產生一「前進」的位移控制指令。同理，「後退」或「停止」、「左移」或「右移」、「上移」或「下移」的位移控制指令，VR系統也可以藉由影像分析方式偵測VR使用者6的手掌/手指活動軌跡來產生。
請參照圖16A至圖16F，圖16A至圖16F繪示出不同實施例中VR使用者6之腳部動作的示意圖。如圖16A所示，當VR使用者6的腳往前跨步時，VR系統藉由影像分析或者光學感應方式偵測出VR使用者6的腳部的活動軌跡，將所述腳部的活動軌跡以一演算法進行分析而產生一「前進」的位移控制指令。同理，如圖16B所示，當VR使用者6的腳往後跨步時，VR系統係產生一「後退」或「停止」的位移控制指令；如圖16C所示，當VR使用者6的腳往左跨步時，VR系統係產生一「左移」的位移控制指令；如圖16D所示，當VR使用者6的腳往右跨步時，VR系統係產生一「右移」的位移控制指令；如圖16E所示，當VR使用者6的腳向上抬起時，VR系統係產生一「上移」的位移控制指令；如圖16F所示，當VR使用者6的腳向下踱步時，VR系統係產生一「下移」的位移控制指令。
在一些實施例中，所述位移控制指令係VR系統偵測VR使用者6之一腦波訊號所產生，其中VR系統係透過一腦機介面（Brain Computer Interface，BCI）偵測並分析VR使用者6的腦波訊號，進而根據所述腦波訊號產生相對應的位移控制指令。舉例來說，當VR使用者6想著「前進」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「前進」的位移控制指令。當VR使用者6想著「後退」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「後退」的位移控制指令。當VR使用者6想著「左移」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「左移」的位移控制指令。當VR使用者6想著「右移」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「右移」的位移控制指令。當VR使用者6想著「停止」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「停止」的位移控制指令。當VR使用者6想著「上移」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「上移」的位移控制指令。當VR使用者6想著「下移」而發出相對應的腦波時，VR系統係根據所述腦波產生一「下移」的位移控制指令。
在一些實施例中，所述位移控制指令係VR系統偵測VR使用者6之一語音訊號所產生，其中VR系統係透過一麥克風以接收VR使用者6所發出的語音訊號，進而根據所述語音訊號產生相對應的位移控制指令。舉例來說，當VR使用者6說出「前進」時，VR系統係根據所述語音產生一「前進」的位移控制指令。當VR使用者6說出「後退」時，VR系統係根據所述語音產生一「後退」的位移控制指令。當VR使用者6說出「左移」時，VR系統係根據所述語音產生一「左移」的位移控制指令。當VR使用者6說出「右移」時，VR系統係根據所述語音產生一「右移」的位移控制指令。當VR使用者6說出「停止」時，VR系統係根據所述語音產生一「停止」的位移控制指令。當VR使用者6說出「上移」時，VR系統係根據所述語音產生一「上移」的位移控制指令。當VR使用者6說出「下移」時，VR系統係根據所述語音產生一「下移」的位移控制指令。
請參照圖17A至圖17F，圖17A至圖17F繪示出不同實施例中VR使用者6手持標記物7之位移軌跡的示意圖。在一些實施例中，所述位移控制指令係VR系統藉由影像分析或者光學感應方式偵測VR使用者6手持之一標記物7的位移軌跡所產生。以影像分析為例，VR系統可透過攝影機偵測標記物7的位移軌跡，進而根據標記物7的位移軌跡產生相對應的位移控制指令。如圖17A所示，當標記物7由後往前移動時，VR系統偵測標記物7的位移軌跡，並將所偵測出的標記物7的位移軌跡以一演算法進行分析而產生一「前進」的位移控制指令。同理，如圖17B所示，當VR系統偵測出標記物7的位移軌跡為由前往後時，VR系統產生一「後退」或「停止」的位移控制指令；如圖17C所示，當VR系統偵測出標記物7的位移軌跡為由右往左時，VR系統產生一「左移」的位移控制指令；如圖17D所示，當VR系統偵測出標記物7的位移軌跡為由左往右時，VR系統產生一「右移」的位移控制指令；如圖17E所示，當VR系統偵測出標記物7的位移軌跡為由下往上時，VR系統產生一「上移」的位移控制指令；如圖17F所示，當VR系統偵測出標記物7的位移軌跡為由上往下時，VR系統產生一「下移」的位移控制指令。
在一些實施例中，所述位移控制指令係VR系統偵測VR使用者6手持之標記物7的形狀所產生，進而根據標記物7的形狀變化或者變形程度產生相對應的位移控制指令。舉例來說，當VR使用者6手持一個形狀可變化的標記物7（例如市售的健身環）時，VR系統藉由影像分析或者光學感應方式偵測出標記物7的形狀變化或者變形程度，將所偵測出的標記物7的形狀變化或者變形程度以一演算法進行分析而產生「前進」、「後退」、「停止」、「左移」、「右移」、「上移」、「下移」等位移控制指令。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作些許之修改與變化，惟該些許之修改與變化仍然在本發明之申請專利範圍內。
1:頭部 2:頭戴式裝置 3:控制器 31:按鍵 32:按鍵 33:按鍵 4:VR場景 41:物件 50:指令匹配規則/指令匹配表 6:VR使用者 7:標記物 S10~S50:步驟
[圖1]是本發明之一實施例中，虛擬實境控制方法的流程圖。 [圖2]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行前進操作的示意圖（一），此時VR使用者僅按下「向前」按鍵，VR使用者的頭部並沒有晃動，因此位移控制指令與晃動方向不匹配，VR系統控制VR場景中的物件維持原移動操作狀態。 [圖3]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行前進操作的示意圖（二），此時位移控制指令與晃動方向不匹配，因此VR系統只會控制VR場景中的物件擺動，使得VR使用者在視覺上覺得自己在VR世界中晃動頭部。 [圖4]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行前進操作的示意圖（三），此時位移控制指令與晃動方向匹配，VR系統控制VR場景中的物件逐漸靠近。 [圖5]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行左移操作的示意圖（一），此時VR使用者僅按下「向左」按鍵，VR使用者的頭部並沒有晃動，因此位移控制指令與晃動方向不匹配，VR系統控制VR場景中的物件維持原移動操作狀態。 [圖6]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行左移操作的示意圖（二），此時位移控制指令與晃動方向不匹配，因此VR系統只會控制VR場景中的物件擺動，使得VR使用者在視覺上覺得自己在VR世界中晃動頭部。 [圖7]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行左移操作的示意圖（三），此時位移控制指令與晃動方向匹配，因此VR系統控制VR場景中的物件逐漸向右移動，使得VR使用者在視覺上覺得自己在VR世界中向左移動。 [圖8]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行跳躍/上移操作的示意圖（一），此時VR使用者僅按下「跳躍/上移」按鍵，VR使用者的頭部並沒有晃動，因此位移控制指令與晃動方向不匹配，VR系統控制VR場景中的物件維持原移動操作狀態。 [圖9]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行跳躍/上移操作的示意圖（二），此時位移控制指令與晃動方向不匹配，因此VR系統只會控制VR場景中的物件擺動，使得VR使用者在視覺上覺得自己在VR世界中晃動頭部。 [圖10]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行跳躍/上移操作的示意圖（三），此時位移控制指令與晃動方向匹配，VR系統控制VR場景中的物件下移。 [圖11]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行停止前進移動的示意圖（一），此時VR使用者僅放開已按下的「向前」按鍵，VR使用者的頭部並沒有晃動，因此位移控制指令與晃動方向不匹配，VR系統控制VR場景中的物件維持原移動操作狀態。 [圖12]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行停止前進移動的示意圖（二），此時位移控制指令與晃動方向不匹配，因此VR系統只會控制VR場景中的物件擺動，使得VR使用者在視覺上覺得自己在VR世界中晃動頭部。 [圖13]是本發明之一實施例中，VR使用者在VR世界中執行停止前進移動的示意圖（三），此時位移控制指令與晃動方向匹配，VR系統控制VR場景中的物件停止移動。 [圖14]是本發明之一實施例中，指令匹配規則的示意圖。 [圖15A]是本發明之一實施例中，VR使用者之手部動作的示意圖（一）。 [圖15B]是本發明之一實施例中，VR使用者之手部動作的示意圖（二）。 [圖15C]是本發明之一實施例中，VR使用者之手部動作的示意圖（三）。 [圖15D]是本發明之一實施例中，VR使用者之手部動作的示意圖（四）。 [圖15E]是本發明之一實施例中，VR使用者之手部動作的示意圖（五）。 [圖15F]是本發明之一實施例中，VR使用者之手部動作的示意圖（六）。 [圖16A]是本發明之一實施例中，VR使用者之腳部動作的示意圖（一）。 [圖16B]是本發明之一實施例中，VR使用者之腳部動作的示意圖（二）。 [圖16C]是本發明之一實施例中，VR使用者之腳部動作的示意圖（三）。 [圖16D]是本發明之一實施例中，VR使用者之腳部動作的示意圖（四）。 [圖16E]是本發明之一實施例中，VR使用者之腳部動作的示意圖（五）。 [圖16F]是本發明之一實施例中，VR使用者之腳部動作的示意圖（六）。 [圖17A]是本發明之一實施例中，VR使用者手持標記物之位移軌跡的示意圖（一）。 [圖17B]是本發明之一實施例中，VR使用者手持標記物之位移軌跡的示意圖（二）。 [圖17C]是本發明之一實施例中，VR使用者手持標記物之位移軌跡的示意圖（三）。 [圖17D]是本發明之一實施例中，VR使用者手持標記物之位移軌跡的示意圖（四）。 [圖17E]是本發明之一實施例中，VR使用者手持標記物之位移軌跡的示意圖（五）。 [圖17F]是本發明之一實施例中，VR使用者手持標記物之位移軌跡的示意圖（六）。
S10~S50:步驟

Claims (18)

  1. 一種虛擬實境控制方法，包含：接收來自一VR使用者之一位移控制指令，該位移控制指令係選自前進、後退、左移、右移、停止、上移、下移及其組合所構成的群組；偵測該VR使用者之頭部之一晃動之一晃動方向；以及根據一指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配；其中，當該位移控制指令與該晃動之晃動方向匹配時，執行該位移控制指令，當該位移控制指令與該晃動之晃動方向不匹配時，不執行該位移控制指令。
  2. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，其中，所述偵測該晃動方向之步驟係在接收該位移控制指令後的一預設時間內執行。
  3. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，其中，執行該位移控制指令之步驟係控制一VR場景中之一物件根據該位移控制指令之方向移動。
  4. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，其中，執行該位移控制指令之步驟係控制一VR場景中之物件根據相反於該位移控制指令之方向移動。
  5. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，更包含：判斷該晃動之一晃動位移是否大於一位移閾值，當該晃動之晃動位移大於該位移閾值時，始根據該指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配。
  6. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，更包含：判斷該晃動之一晃動加速度是否大於一加速度閾值，當該晃動之晃動加速度大於該加速度閾值時，始根據該指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配。
  7. 如請求項6所述之虛擬實境控制方法，其中，當該晃動之晃動加速度大於該加速度閾值時，一VR場景中之物件之移動速度增加。
  8. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，更包含：判斷該晃動之一晃動位移是否大於一位移閾值以及判斷該晃動之一晃動加速度是否大於一加速度閾值，當該晃動之晃動位移大於該位移閾值且該晃動之晃動加速度大於該加速度閾值時，始根據該指令匹配規則判斷該位移控制指令與該晃動之晃動方向是否匹配。
  9. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，其中，係以一頭戴式裝置偵測該VR使用者之頭部之晃動。
  10. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，其中，係以一體感偵測裝置偵測該VR使用者之頭部之晃動。
  11. 如請求項1所述之虛擬實境控制方法，其中，所述偵測該晃動方向之步驟係在接收該位移控制指令的一持續時間內執行。
  12. 如請求項1至11任一項所述之虛擬實境控制方法，其中，該位移控制指令係該VR使用者操作一控制器所產生。
  13. 如請求項1至11任一項所述之虛擬實境控制方法，其中，該位移控制指令係一VR系統偵測該VR使用者之一身體動作所產生。
  14. 如請求項13所述之虛擬實境控制方法，其中，該身體動作係選自一手部動作、一腳部動作、一身體姿勢及其組合所構成的群組。
  15. 如請求項1至11任一項所述之虛擬實境控制方法，其中，該位移控制指令係一VR系統偵測該VR使用者之一腦波訊號所產生。
  16. 如請求項1至11任一項所述之虛擬實境控制方法，其中，該位移控制指令係一VR系統偵測該VR使用者之一語音指令所產生。
  17. 如請求項1至11任一項所述之虛擬實境控制方法，其中，該位移控制指令係一VR系統偵測該VR使用者手持之一標記物的位移軌跡所產生。
  18. 如請求項1至11任一項所述之虛擬實境控制方法，其中，該位移控制指令係一VR系統偵測該VR使用者手持之一標記物的形狀所產生。
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