一种突破现实空间限制的方法及装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种突破现实空间限制的方法及装置。

背景技术

在现有技术的VR之中，玩家由于现实空间的限制，碰到壁垒时会被限制移动方向，进而影响游戏体验。

现有的一些解决方法中，有通过手柄产生轨迹指向虚拟空间中的位置进行虚拟传送，解决碰壁后的移动问题。但是这样的传送有明显的跳脱感，不能够身临其境。

发明内容

为此，需要提供一种突破现实空间限制的方法及装置，解决在现实的小空间中体验虚拟大空间的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种突破现实空间限制的方法，包括如下步骤，接收现实位移信息，接收现实转向角信息，将所述现实位移信息进行放缩后得到虚拟位移信息或将所述现实转向角信息进行放缩后得到虚拟转向角信息；将虚拟位移信息或虚拟转向角信息映射到虚拟空间中。

具体地，所述现实位移信息通过位移放大系数增益后得到虚拟位移信息；所述现实转向角信息通过角缩小系数缩小后得到虚拟转向角信息。

进一步地，还包括步骤，接收用户与障碍的距离信息，根据距离信息确定位移放大系数，所述距离信息与位移放大系数负相关。

可选地，还包括步骤，接收用户与障碍的距离信息，根据所述距离信息确定角缩小系数，距离信息与角缩小系数正相关。

可选地，所述现实转向角信息通过角放大系数放大后得到虚拟转向角信息，还包括步骤，接收用户与障碍的距离信息，根据距离信息确定角放大系数，所述距离信息与角放大系数负相关。

一种突破现实空间限制的装置，包括如下模块：现实位移信息模块、现实转向角信息模块、放缩模块、映射运算模块；

所述现实位移信息模块用于接收现实位移信息；

所述现实转向角信息模块用于接收现实转向角信息；

所述放缩模块用于将所述现实位移信息进行放缩后得到虚拟位移信息，还用于将所述现实转向角信息进行放缩后得到虚拟转向角信息；

所述映射运算模块用于将虚拟位移信息或虚拟转向角信息映射到虚拟空间中。

具体地，所述放缩模块具体用于将现实位移信息通过位移放大系数增益后得到虚拟位移信息；还用于所述现实转向角信息通过角缩小系数缩小后得到虚拟转向角信息。

优选地，还包括距离接收模块、系数确定模块，

所述距离接收模块用于接收用户与障碍的距离信息；

所述系数确定模块用于根据距离信息确定位移放大系数，所述距离信息与位移放大系数负相关。

优选地，还包括距离接收模块、系数确定模块，

所述距离接收模块用于接收用户与障碍的距离信息，

所述系数确定模块用于根据所述距离信息确定角缩小系数，距离信息与角缩小系数正相关。

可选地，所述放缩模块具体用于将现实转向角信息通过角放大系数放大后得到虚拟转向角信息；

还包括距离接收模块、系数确定模块；

所述距离接收模块用于接收用户与障碍的距离信息，所述系数确定模块用于根据距离信息确定角放大系数，所述距离信息与角放大系数负相关。

区别于现有技术，上述技术方案通过改变虚拟空间中移动矢量与现实空间移动矢量的对应关系，达到了科学避开现实空间中的障碍物并不被用户察觉，能够在受限的空间中探索更大的虚拟空间的技术效果。

附图说明

图1为本发明具体实施方式所述的突破现实空间限制的方法流程图；

图2为本发明具体实施方式所述的障碍物距离信息示意图；

图3为本发明具体实施方式所述的用户右转的实际空间轨迹图；

图4为本发明具体实施方式所述的用户绕圈回到原点的实际空间轨迹图；

图5为本发明具体实施方式所述的固定角度增益转向示意图；

图6为本发明具体实施方式所述的距离信息与系数变化函数图；

图7为本发明具体实施方式所述的放大现实转向角信息现实虚拟轨迹图；

图8为本发明具体实施方式所述的突破显示空间限制的装置模块图。

附图标记说明：

800、现实位移信息模块；

802、现实转向角信息模块；

804、放缩模块；

806、映射运算模块；

808、距离接收模块；

810、系数确定模块。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，为本发明一种突破现实空间限制的方法，可以运行于任意的虚拟现实VR设备，包括如下步骤，S100接收现实位移信息x，接收现实转向角信息α，S102将所述现实位移信息或现实转向角信息进行放缩后得到虚拟位移信息、虚拟转向角信息；S104将虚拟位移信息、虚拟转向角信息映射到虚拟空间中。实际应用例中，现实位移信息即是虚拟现实设备检测到用户在现实中位移的信息，例如用户走了一步的显示位移可能为半米至一米等等，虚拟位移信息即虚拟空间的位移信息，一般由虚拟人物身高(目视高度)与虚拟现实头戴设备检测到离地面高度等比确定，以自身为参照系确定长度在本发明的实施例中较容易说明问题。现实转向角信息即虚拟现实设备朝向角度之间的该变量，例如转身之后α可能为正负180°等等。

接收现实位移信息及接收现实转向角信息的步骤可以在本方法中通过设置采样率或采样时间或采样阈值来实现，本方法的采样率、采样时间等不必然与虚拟现实设备的采样时间相等。由于位置朝向的改变是个连续的过程，可以设置每0.1S内的位移及角度的偏差作为现实位移信息，现实转向角信息，因此若上述二项均为零也并不意味着用户在这0.1S区间内没有任何移动。还可以设置每经过特定阈值，如0.5m，就将该位移作为现实位移信息、每转向特定角度阈值、如∠5°就将该角度作为现实转向角信息，等等。通过将x、α进行放缩之后再映射到虚拟空间中，虚拟现实程序可以通过诱导用户避开原定方向上的现实空间壁垒来达到突破显示空间限制体验大空间的效果。

在进一步的实施例中，所述现实位移信息通过位移放大系数放大后得到虚拟位移信息；通过进行现实位移的放大，当用户在现实中行进几米，便能够在虚拟空间中体验十几米的内容，达到了突破现实空间限制的效果，所述现实转向角信息通过角缩小系数缩小后得到虚拟转向角信息。所述现实转向角信息指的是虚拟现实设备在现实空间中水平朝向改变的角度；所述虚拟转向角信息指的是：虚拟主人公相对于虚拟世界的场景(第三人称视角情景下)或虚拟主人公的视野相对于虚拟世界的场景(第一人称视角情景)，以虚拟空间内主人公所在位置为中心水平转动的角度。为了便于讨论以顺时针转动为正方向，转向角信息的正轴垂直水平面向下。通过将现实空间中的转向角进行缩小，使得用户在现实空间中需要转过更大的角度才能够体验虚拟空间中的内容，当现实空间中快要撞上壁垒时，能够及时地转过更大的角度使得用户不会撞上去，一个比较直观的实施例即虚拟空间中大致进行直线的探索，而现实空间中其实在不断地绕圈，因此本发明方案更好地达到了突破现实空间限制，在虚拟空间中进行大范围探索的效果。

在另一些具体的实施例中，为了进一步地完善方案，更好地达到小空间体验大空间的效果，本发明的技术方案还可以包括步骤，接收用户与障碍的距离信息，根据距离信息确定位移放大系数或角缩小系数。所述距离信息可以来自其他设备的监测、信息共享，本发明方案只需要接收数据并根据数据进行处理即可，此处与障碍物的距离信息d，如图2所示，圆形代表用户在现实空间中的位置，箭头代表面向朝向，那么d可以是虚拟现实设备到障碍物的垂线长度d₁，也可以是用户面向方向最近的障碍物的距离d₃，考虑碰撞体积还可以是其他最快碰到墙壁的可能长度d₂等等，具体的选择方式可以根据需要确定。

优选的实施例中，为了更好地达到突破现实空间障碍的效果，我们需要在快要撞到障碍物时能够减少用户的所需步数，使得用户不会撞上障碍物，因此所述距离信息与位移放大系数负相关，即与障碍物距离越远，位移放大系数x的取值越小，距离障碍物越近，位移放大系数x越大。位移放大系数优选的取值范围为1-3，所述的负相关可以选取为倒数例如：x＝1+c/d、负指数x＝-d^c、负幂指数函数x＝-c^d等等，只需导数小于零即可。或也可需要距离信息与角缩小系数负相关，即与障碍物距离越远，则角缩小系数越小，对用户实际转动的角度改变越不明显，所述的负相关可以选取为倒数例如：α＝1+c/d、负指数α＝-d^c、负幂指数函数α＝-c^d等等，只需导数小于零即可。

在优选的实施例中，为了减轻由于转向角、位移调整带来的不适感，系数取值可以选为：

x＝c₁*ln(D/d)

α＝c₂*ln(D/d)

其中D为常数，优选为现实空间的长或宽、或长、宽的半值；c₁、c₂为常数，读者可以根据需要自行调整。

选取上述距离信息d的倒数的对数函数是由于对数函数较为平滑，且在距离信息d趋于零时趋向无穷大，符合负相关的要求，经测试效果最好且带来的不适感较为不明显，在我们的实际应用中，可以限制x的取值不大于3，还可以限制α对现实转向角信息的放大的数值不超过28度。避免产生更多的不适。

在图3所示的具体实施例中，假定虚拟世界通过可行的电脑提示引导用户转向右，这时候用户在右前方行进的过程中由于实际转动角度被本方法缩小，则用户不自觉地会转过较大的一个角度，在d越发变小的过程中，转向角将会被更加地放大，用户的行走轨迹将如图所示，当最终的转动角达到π/2之后，用户已经没有了撞上前面墙壁的危险，此时可以选择继续使用本方法，使得用户在实际空间中继续右转掉头往回走，也可以选择不再适用本方法，用户可以沿着墙壁向前继续探索虚拟空间，当快要遇到右侧的墙壁时再适用本方法即可。最终如图4所示，用户可能会通过面对4周的墙壁进行了4次轨迹改变最终转动了2π在原地打转，在虚拟空间中只转动了π并行走了半个圆弧的半圆区域，而这半圆区域远大于现实空间的面积。通过上述方法，由于在虚拟世界中行进的弧度较为平滑，现实空间中的轨迹弧度偏转更大，较为平滑的曲线能够包括一个更大的探索域，因此本发明达到了在现实空间中突破空间障碍物的限制，在用户不自觉的情况下改变用户行为轨迹，探索更大虚拟世界区域的技术效果。

在其他一些实施例中，可以通过现实转向角信息增、减固定角度得到虚拟转向角信息。

具体的实施例中，以现实转向角信息缩减得到虚拟转向角信息为例，在前进的时候旋转虚拟世界、在用户主动旋转的时候放大虚拟世界的旋转角度，即使得虚拟主人公相对于虚拟场景缩小了旋转角度。

可以再举一个例子，假设用户在虚拟世界里一条笔直的路上走，这条路可以无尽长。用户在靠近墙体的这段d的过程中虚拟世界根据用户位置开始旋转固定角度，根据上述定义，即虚拟转向角信息得到了减小，譬如固定角度根据现实转向角信息确定，使得虚拟转向角信息始终减小至零。虚拟世界的旋转骗过了用户的大脑，让用户从原来的R走到了R’(如图5)。还可以设置固定角度与接收到的障碍物距离相关，越靠近障碍物，在虚拟世界中旋转的所述固定角度越大，为了固定角度不被用户察觉和不致给用户带来不适感为前提，我们一般设定该固定角度的值在0～28度之间。在这个例子当中，用户从R走到了R’，用户在虚拟世界内的虚拟转向角信息始终为零，在现实世界确是在画小圆圈，用户的大脑却认为自己一直在这条无尽的道路上行走，通过上述方法也达到了小空间里实现大空间里漫游的目的。

可选地，所述位移放大系数可以动态地产生确定。在图6所示的实施例中，计算机根据用户面朝方向的墙壁与用户所在位置的距离动态地产生位移和角度放大系数，如图6a、图6b所示。图a为距离d与位移放大系数x的关系，d最大为边长l，最大放大倍数为3倍。图b为距离d与增益的固定角度A的关系，d最大为边长l，最大放大角度为28度。

与虚拟位移信息不同的是，虚拟位移信息的缩小对与在虚拟空间中探索更大区域适用情形有限，但虚拟转向角信息的放缩均能够产生有意义的适用。上文已经论述了虚拟转向角信息的缩小能够使得用户在现实空间中走过较大的角度从而避开与障碍物相撞，以下讨论虚拟转向角信息通过现实转向角信息放大获得的情况。

在图7所示的实施例中，本发明方法还包括步骤，将现实转向角信息放大后得到虚拟转向角信息，所述现实转向角信息可以通过角放大系数放大得到虚拟转向角信息，也可以通过增加固定角度得到虚拟转向角信息。

如图7所示，当虚拟现实设备检测到现实转向角信息时，对现实转向角信息进行放大，在简化了的实例中，始终将现实转向角放大2倍，在若干过程中当用户的现实转向角转动了合计π的时候，虚拟转向角信息已经转动了2π，虚拟主人公在虚拟空间中继续向原方向探索的时候，现实中的用户实际转向了远离障碍物的方向，如图7所示。

优选的实施例中，本方法还检测与障碍物的距离信息与角放大系数α负相关，即与障碍物距离越远，则角放大系数越小，对用户实际转动的角度改变越不明显，所述的负相关可以选取为倒数例如：α＝1+1/d、负指数α＝-d^c、负幂指数函数α＝-c^d等等，当与障碍物的距离越近时，越快地改变虚拟场景中的转向角，使得用户能够更快地与虚拟空间中的方位角拉开差值，让用户能够向反向行走，更好地达到突破现实空间限制的效果。

其他一些具体的实施例中，每当检测到现实转向角信息时，可以增加固定角度得到虚拟转向角信息，再映射到虚拟空间中，多次叠加的固定角度累积达到π之后，虚拟主人公在虚拟空间中能够沿某特定方向探索，现实中的用户感觉不到方位角的变化，实际上仍然安全地在现实空间中绕圈。具体的让用户转向的时机可以通过虚拟场景的设置达到，这种方法下并不是必然保证用户不会碰壁，但能够结合虚拟场景的预设路径的设置(如蜿蜒的走廊、长桥等类似地形)，诱导用户在虚拟空间中直行特定距离之后转向特定角度，从而在现实空间中向障碍物走动一段距离后现实方位角变成背向障碍物，达到突破现实空间的限制进行虚拟世界空间游历的效果。

如图8所示，本发明还提供了一种突破现实空间限制的装置，包括如下模块：现实位移信息模块800、现实转向角信息模块802、放缩模块804、映射运算模块806；

所述现实位移信息模块800用于接收现实位移信息；

所述现实转向角信息模块802用于接收现实转向角信息；

所述放缩模块804用于将所述现实位移信息进行放缩后得到虚拟位移信息，还用于将所述现实转向角信息进行放缩后得到虚拟转向角信息；

所述映射运算模块806用于将虚拟位移信息或虚拟转向角信息映射到虚拟空间中。

上述发明装置通过改变虚拟空间中移动矢量与现实空间移动矢量的对应关系，达到了科学避开现实空间中的障碍物并不被用户察觉，能够在受限的空间中探索更大的虚拟空间的技术效果。

具体的实施例中，所述放缩模块具体用于将现实位移信息通过位移放大系数增益后得到虚拟位移信息；还用于所述现实转向角信息通过角缩小系数缩小后得到虚拟转向角信息。

优选的其他一些实施例中，如图8所示，还包括距离接收模块808、系数确定模块810，

所述距离接收模块用于接收用户与障碍的距离信息；

所述系数确定模块用于根据距离信息确定位移放大系数，所述距离信息与位移放大系数负相关。

另一些实施例中，还包括距离接收模块808、系数确定模块810，

所述距离接收模块用于接收用户与障碍的距离信息，

所述系数确定模块用于根据所述距离信息确定角缩小系数，距离信息与角缩小系数正相关。

可选地，所述放缩模块804具体用于将现实转向角信息通过角放大系数放大后得到虚拟转向角信息；

还包括距离接收模块808、系数确定模块810；

所述距离接收模块用于接收用户与障碍的距离信息，所述系数确定模块用于根据距离信息确定角放大系数，所述距离信息与角放大系数负相关。

通过上述装置，本发明达到了在现实空间中突破空间障碍物的限制，在用户不自觉的情况下改变用户行为轨迹，探索更大虚拟世界区域的技术效果。解决了突破现实空间壁垒限制的技术问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。