本申請一般涉及基于視頻的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于使虛擬現(xiàn)實頭戴送受話器對準以校準虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實是一種計算機模擬環(huán)境，其能夠模擬用戶在真實或虛擬環(huán)境中的物理存在。虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用包括醫(yī)療、游戲和軍事環(huán)境。虛擬現(xiàn)實環(huán)境通常包括顯示在計算機屏幕上或者通過立體(例如，3D)顯示器顯示的視覺圖像。例如，視頻可以顯示在提供沉浸式虛擬體驗的可佩戴頭戴式受送話器上。

在一些虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中，用戶可以通過使用鍵盤、鼠標、操縱桿或其它輸入設(shè)備來改變虛擬環(huán)境的顯示視角。除了該常規(guī)的輸入設(shè)備之外或者替代該常規(guī)的輸入設(shè)備，可佩戴頭戴式受送話器可包含檢測頭戴式受送話器的位置的運動和/或方位傳感器。頭戴式受送話器的方位可對應(yīng)于虛擬環(huán)境中的特定的觀看方向，從而允許用戶通過按照他/她環(huán)視真實世界的相同的方式移動他/她的頭來改變虛擬環(huán)境的顯示視角。

在一些情況下，期望的是虛擬環(huán)境與真實世界對準，使得頭戴式受送話器的具體方位對應(yīng)于虛擬環(huán)境中與用戶所期望的一致的特定的觀看方向。例如，在觀看虛擬環(huán)境的同時坐在椅子上面朝前的用戶可能期望在虛擬環(huán)境中向前看。不對準會導致虛擬視角傾斜或者與期望的觀看方向偏軸。僅幾度的小的不對準對于用戶而言是可覺察到的。不對準會分心或迷惑并且可能導致不期望的后果，例如運動病。

因此，期望能夠使虛擬現(xiàn)實環(huán)境與用戶所占據(jù)的物理環(huán)境精確地對準。

發(fā)明概述

本公開描述了用于容易地且一致地校準虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括顯示虛擬環(huán)境的視頻的至少一個頭戴式受送話器。虛擬環(huán)境的視角基于頭戴式受送話器的位置。在一些實施例中，一個或多個底座用于將頭戴式受送話器相對于平臺精確地對準，使得能夠基于頭戴式受送話器的安裝位置而將虛擬環(huán)境的方位與平臺正確地對準。在一些實施例中，平臺的測量位置用于將虛擬環(huán)境與平臺對準。

提供了用于操作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的方法，所述虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有平臺、具有運動感應(yīng)單元和配置為顯示虛擬環(huán)境的視頻的顯示單元的頭戴式受送話器，以及底座，其中所述底座位于所述平臺上，并且頭戴式受送話器能夠與底座可釋放地接合。在一個實施例中，該方法包括：在頭戴式受送話器與底座接合的同時，確定頭戴式受送話器的第一位置，以及將頭戴式受送話器的第一位置與虛擬環(huán)境的預定第一視角相關(guān)聯(lián)。該方法還包括：在頭戴式受送話器與底座分離的同時，確定頭戴式受送話器的第二位置；確定與頭戴式受送話器的第二位置對應(yīng)的虛擬環(huán)境的第二視角，其中第二視角基于頭戴式受送話器的第一位置與第二位置之間的差別；以及利用頭戴式受送話器來從第二視角顯示虛擬環(huán)境的視頻。視頻可包括渲染動畫視頻。

在一個實施例中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括平臺、頭戴式受送話器、底座和控制單元。頭戴式受送話器包括運動感應(yīng)單元和配置為顯示虛擬環(huán)境的視頻的顯示單元。底座位于平臺上。底座構(gòu)造為可釋放地接合頭戴式受送話器。當頭戴式受送話器與底座接合時，頭戴式受送話器處于第一位置。當頭戴式受送話器與底座分離時，頭戴式受送話器處于第二位置?？刂茊卧B接到頭戴式受送話器且構(gòu)造為從頭戴式受送話器接收表示頭戴式受送話器的第一位置的第一數(shù)據(jù)且將頭戴式受送話器的第一位置與虛擬環(huán)境的預定第一視角相關(guān)聯(lián)?？刂茊卧€配置為從頭戴式受送話器接收表示頭戴式受送話器的第二位置的第二數(shù)據(jù)，確定與頭戴式受送話器的第二位置對應(yīng)的虛擬環(huán)境的第二視角，其中第二視角基于頭戴式受送話器的第一位置與第二位置之間的差別，并且從第二視角向頭戴式受送話器提供虛擬環(huán)境的視頻。

在一個實施例中，底座附接到平臺的部分。底座可附接到包含在平臺中的臺架。

在一個實施例中，頭戴式受送話器在底座中的位置定向成相對于平臺向前的方向。在另一實施例中，頭戴式受送話器在底座中的位置可以與虛擬環(huán)境的向前看視角相關(guān)聯(lián)。在又一實施例中，虛擬環(huán)境的第一視角與第二視角之間的變化等于第一位置與第二位置之間的頭戴式受送話器的方位變化。

在一些實施例中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括：平臺；頭戴式受送話器，其具有運動感應(yīng)單元和配置為顯示虛擬環(huán)境的視頻的顯示單元；平臺位置感應(yīng)單元，其配置為測量平臺的位置；以及控制單元，其連接到頭戴式受送話器和平臺位置感應(yīng)單元。控制單元配置為：從平臺位置感應(yīng)單元接收表示平臺位置的數(shù)據(jù)；基于平臺位置來確定虛擬環(huán)境的參照系；從頭戴式受送話器接收表示頭戴式受送話器的位置的數(shù)據(jù)；基于平臺位置與頭戴式受送話器位置之間的差別來確定相對頭戴式受送話器位置；基于相對頭戴式受送話器位置來確定虛擬環(huán)境在參照系中的視角；以及從所確定的視角向頭戴式受送話器提供虛擬環(huán)境的視頻。在一些實施例中，視頻包括渲染動畫視頻。

在一些實施例中，平臺位置對應(yīng)于平臺的向前方向并且平臺的向前方向與虛擬環(huán)境的向前看視角相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，虛擬環(huán)境的向前看視角與虛擬環(huán)境的確定視角之間的差別等于平臺位置與頭戴式受送話器位置之間的差別。

在一些實施例中，平臺位置感應(yīng)單元與平臺耦合。在一些實施例中，平臺包括構(gòu)造為接合頭戴式受送話器的底座，并且所述平臺位置感應(yīng)單元與底座耦合。

附圖說明

圖1描繪了虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)的示范性的實施例。

圖2A-2B描繪了示范性的虛擬現(xiàn)實頭戴式受送話器。

圖3A利用虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)描繪了處于第一位置的兩個用戶。

圖3B描繪了虛擬環(huán)境的第一示范性的視角。

圖3C描繪了虛擬環(huán)境的第二示范性的視角。

圖3D利用虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)描繪了處于第二位置的兩個用戶。

圖3E描繪了虛擬環(huán)境的第三示范性的視角。

圖4A描繪了具有頭戴式受送話器對準底座的示范性的虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)。

圖4B描繪了圖4A所示的頭戴式受送話器和對準底座。

圖5描繪了圖4A-4B所示的用于頭戴式受送話器的另一示范性的頭戴式受送話器對準底座。

圖6描繪了另一示范性的頭戴式受送話器與對準底座。

圖7描繪了用于校準和操作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的示范性的過程。

圖8描繪了用于校準和操作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的另一示范性的過程。

圖9描繪了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實施例的框圖。

圖10描繪了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的另一實施例的框圖。

圖11描繪了示范性的計算系統(tǒng)。

在圖中描繪的實施例僅為示范性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將通過下面的論述容易理解，能夠采用本文所描述的結(jié)構(gòu)和方法的替選實施例，而不偏離本文所描述的原理。

發(fā)明詳述

下面的說明闡述了具體的構(gòu)造、參數(shù)等。然而，應(yīng)當理解，該說明不意在限制本公開，而是提供作為示范性的實施例的說明。

圖1描繪了虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)100的實施例，該虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)包括平臺101以及顯示虛擬環(huán)境的視頻圖像的虛擬現(xiàn)實頭戴式受送話器104。平臺101可包括與虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的物理結(jié)構(gòu)，諸如例如椅子、臺架、墊子等。平臺101還可以包括底板、墻壁、門、窗、燈或其它形成與虛擬環(huán)境關(guān)聯(lián)的周圍結(jié)構(gòu)的特征。在圖1描繪的實施例中，平臺101包括座椅102，用戶在通過頭戴式受送話器104觀看虛擬環(huán)境的同時可以就座于座椅102上。座椅102可通過振動、旋轉(zhuǎn)、平移等移動，以提供與在虛擬環(huán)境中發(fā)生的事件相關(guān)聯(lián)的物理感覺。

圖2A-2B描繪了示范性的虛擬現(xiàn)實頭戴式受送話器104的放大視圖。頭戴式受送話器104包括顯示/傳感器部106以及將頭戴式受送話器104緊固到用戶頭部的綁帶108。顯示/傳感器部106包括生成虛擬環(huán)境的二維或三維表示的顯示單元。在一些實施例中，顯示單元可包括CRT、LED、LCD等。光學器件可用于操作并調(diào)節(jié)從顯示器呈現(xiàn)給用戶的光。例如，圖2B所示的頭戴式受送話器包括用于觀看顯示器的雙目光學器件110。

頭戴式受送話器104還可包括檢測頭戴式受送話器的位置的位置感應(yīng)和/或運動感應(yīng)單元。頭戴式受送話器104可包括傳感器(諸如陀螺儀、加速度計等)以跟蹤在一個、兩個或三個維度上的平移運動以及跟蹤繞一個、兩個或三個軸線的旋轉(zhuǎn)。在頭戴式受送話器104由用戶佩戴的同時，可確定用戶頭部的物理位置。為了本公開的目的，位置信息可包括地點(例如，線性位置，諸如對象沿著直線參照系的x、y和z軸的坐標)和/或方位(例如，相對于參照系的角位置、姿態(tài)、航向、海拔和側(cè)向傾斜)。頭戴式受送話器104還可以包括用于再校準的器件，諸如校正頭戴式受送話器104中使用的陀螺儀的漂移的磁力計。

應(yīng)當理解的是，本文所描述的技術(shù)可應(yīng)用于其它類型的頭戴式受送話器或者與其它類型的頭戴式受送話器組合使用。如圖2A-2B所示，頭戴式受送話器104完全阻擋周圍環(huán)境的用戶視場。然而，在一些實施例中，頭戴式受送話器允許周圍的至少部分視圖，這可允許用戶保持周圍環(huán)境的某視覺覺知。

作為另一示例，頭戴式受送話器可以是增強現(xiàn)實頭戴式受送話器。增強現(xiàn)實頭戴式受送話器典型地提供顯示，而不完全阻擋用戶的視場。增強現(xiàn)實頭戴式受送話器可以將能夠同時看到的信息、圖像、視頻或其它內(nèi)容顯示為周圍環(huán)境的至少一部分。在一些實施例中，增強現(xiàn)實頭戴式受送話器包括提供周圍的視頻的透明顯示器或一個或多個照相機。在一些實施例中，增強現(xiàn)實頭戴式受送話器所顯示的內(nèi)容補充或增強周圍環(huán)境。增強現(xiàn)實頭戴式受送話器可包括上文參考虛擬現(xiàn)實頭戴式受送話器104所描述的一些或全部特征(例如，位置感應(yīng)和/或運動感應(yīng)單元)。

在示范性的虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)100中，頭戴式受送話器104與虛擬環(huán)境中的位置相關(guān)聯(lián)并且從其虛擬位置視角顯示虛擬環(huán)境的視頻圖像。頭戴式受送話器104的物理方位可映射到確定虛擬環(huán)境距虛擬地點的視角的虛擬方位。例如，在虛擬環(huán)境中視角的觀看方向可以對應(yīng)于頭戴式受送話器104的物理方位。用戶可以通過改變頭戴式受送話器的方位(例如，通過轉(zhuǎn)動、傾斜、提升和/或降低他/她的頭部)來改變視角或觀看方向。例如，當用戶向后傾斜他/她的頭部時，頭戴式受送話器104可在與頭戴式受送話器104相關(guān)聯(lián)的虛擬地點上方顯示虛擬環(huán)境的圖像。因此，用戶可以簡單地通過按他/她環(huán)視物理環(huán)境的方式相同的方式移動他/她的頭部來“環(huán)視”虛擬環(huán)境，而無需單獨的控制器或輸入設(shè)備。

另外，與頭戴式受送話器104相關(guān)聯(lián)的虛擬地點可基于頭戴式受送話器104的物理地點。在一些實施例中，頭戴式受送話器104包括檢測并跟蹤平移運動的傳感器，允許用戶通過倚靠平臺101或者繞平臺101移動來改變與頭戴式受送話器104相關(guān)聯(lián)的虛擬地點，從而改變虛擬視角的原點。

在一些實施例中，虛擬環(huán)境可與平臺101對準，使得關(guān)于平臺101的特定物理位置(例如，地點和方位)對應(yīng)于虛擬環(huán)境的預定視角。對準可確保顯示給用戶的虛擬環(huán)境的視角與用戶基于他/她的物理位置所直覺地期望看到的一致。

例如，在圖1描繪的示范性的虛擬現(xiàn)實駕駛系統(tǒng)100中，平行于平臺101的地板且垂直于座椅102的靠墊的方向可對應(yīng)于虛擬環(huán)境的向前方向，或者更精確地，對應(yīng)于虛擬環(huán)境中表示相對于與頭戴式受送話器104關(guān)聯(lián)的虛擬地點向前的方向的方向。因此，豎直就座在座椅102中且他/她的頭部向前定向的用戶將被顯示沿虛擬環(huán)境的向前方向直視前方的豎直視角。此外，當與頭戴式受送話器104相關(guān)聯(lián)的虛擬地點向前移動時，用戶將覺察到他/她也正向前移動。

圖3A-3E描繪了示范性的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)300，其中虛擬環(huán)境與物理平臺301對準。圖3A描繪了相對于平臺301面向前方彼此相鄰的兩個用戶306和308的前視圖。圖3B描繪了通過頭戴式受送話器304A顯示給用戶306的虛擬環(huán)境的示范性的視圖。用戶306在虛擬環(huán)境中的地點(即，與用戶306佩戴的頭戴式受送話器304A相關(guān)聯(lián)的虛擬地點)由用戶306佩戴的頭戴式受送話器的物理位置來確定。因為用戶306位于平臺301的左側(cè)(從用戶的視角看)并且朝向前，所以頭戴式受送話器304A從汽車的前擋風玻璃向外看的汽車駕駛員座椅(根據(jù)美國慣例)顯示虛擬環(huán)境的第一人視角。

圖3C描繪了通過頭戴式受送話器304B向用戶308顯示的虛擬環(huán)境的示范性的視圖。用戶308物理地位于平臺301的右側(cè)，并且因此頭戴式受送話器304B顯示來自汽車的前乘員座椅的視角。由于用戶308也正朝前，所以頭戴式受送話器304B顯示通過前擋風玻璃向外看的視圖。

圖3D描繪了帶著頭戴式受送話器304A的用戶306朝向用戶308轉(zhuǎn)動.在該位置，用戶306被顯示從駕駛員座椅朝向乘員座椅看的視角，并且看到了用戶308的虛擬表示308V，如例如圖3E所顯示的。

然而，圖3A-3E示出了用戶在虛擬環(huán)境中的地點和視角對應(yīng)于頭戴式受送話器304A和304B在物理環(huán)境中的物理地點和方位。

然而，如果顯示給用戶的虛擬環(huán)境不與如上所述的平臺301對準，則用戶的虛擬環(huán)境的視圖會與用戶基于他/她的物理位置所期望的不一致。例如，不對準會導致視角傾斜或偏離虛擬向前方向，即使用戶關(guān)于平臺301直立且朝前。此外，如果在虛擬環(huán)境中不存在指示哪個方向是向前的事物(例如，圖3B-3C和3D所描繪的汽車的內(nèi)部)，則虛擬環(huán)境中的運動會被錯誤地覺察(例如，在虛擬環(huán)境中的向前運動會表現(xiàn)為橫向運動或者包含橫向分量)。

甚至更小的幾度的不對準對于用戶而言是可覺察的。顯示給用戶的虛擬視角與用戶基于他/她的物理位置所期望看到的視角之間的不一致會分心或迷惑并且可能導致不期望的后果，例如運動病。

為了減小虛擬環(huán)境與物理環(huán)境之間的不對準，當頭戴式受送話器處于相對于平臺的已知位置時，系統(tǒng)可校準。在一些實施例中，頭戴式受送話器的位置被確定且與預定的虛擬視角相關(guān)聯(lián)。預定的虛擬視角限定了參照系或者虛擬環(huán)境關(guān)于物理環(huán)境的方位。虛擬環(huán)境與物理平臺之間的對準因此由在校準時頭戴式受送話器的位置來限定。

因此，平臺與虛擬環(huán)境之間的對準的精度取決于在校準時頭戴式受送話器與平臺多么精確地對準。對準底座可用于將頭戴式受送話器與平臺精確地且準確地對準。底座可以附接到平臺，使得其與平臺對準且固定在相對于平臺已知的位置處。

圖4A描繪了具有示范性的頭戴式受送話器對準底座的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)400的實施例。系統(tǒng)400包括平臺401、頭戴式受送話器404，414和底座405，415。底座405，415被放置在相對于平臺401已知的位置處。在圖4A中，底座405，415位于平臺401上。底座405，415固定地或者可釋放地附接到平臺401。在圖4A中，底座405，415附接到臺架402，412的背面。然而，應(yīng)當理解，底座405，415可放置在各個地方，包括例如座椅或臺架的下面、座椅或臺架的扶手上、或者在柱子、支架、機架等上。還應(yīng)當認識到，底座不一定需要附接到平臺。在一些實施例中，底座是處于相對于平臺而言已知但是遠程的位置處。

圖4A還示出了與底座405，415接合的頭戴式受送話器404，414。頭戴式受送話器404，414與底座405，415可釋放地接合，使得就座于臺架402，412上例如的用戶可以使用位于它們前面的頭戴式受送話器404，414。例如，就座于臺架412上的用戶可以通過將頭戴式受送話器與底座405分離來使用頭戴式受送話器404。

圖4B示出了頭戴式受送話器404與底座405分離的情況下頭戴式受送話器404和底座405的放大視圖。底座405和頭戴式受送話器404構(gòu)造為互補的，使得頭戴式受送話器404當與底座405接合時相對于底座405處于已知的位置。底座405與頭戴式受送話器404的尺寸和形狀相符，使得頭戴式受送話器404的位置在與底座405適當?shù)亟雍蠒r受限制，但是頭戴式受送話器404仍能夠容易地接合和分離。在一些實施例中，底座可以不支持或構(gòu)造為不與頭戴式受送話器接合，直到其正確地定位。在這些情況下，頭戴式受送話器與底座的接合表明，頭戴式受送話器處于正確的位置。

因此，當與底座405正確地接合時，頭戴式受送話器404相對于底座405的位置被精確地獲知。此外，由于底座405的位置相對于平臺401是已知的，所以頭戴式受送話器404相對于平臺401的位置也是已知的。

應(yīng)當認識到，對于特定的頭戴式受送話器，各種底座幾何結(jié)構(gòu)是可能的。例如，圖5描繪了可與頭戴式受送話器404一起使用的底座505的另一示范性的實施例。底座的幾何結(jié)構(gòu)也會基于頭戴式受送話器的尺寸和形狀而變化。圖6描繪了底座605的又一示范性的實施例，底座605與頭戴式受送話器604的幾何結(jié)構(gòu)相符，頭戴式受送話器604具有不同于頭戴式受送話器404的形狀。根據(jù)底座和頭戴式受送話器的幾何結(jié)構(gòu)，存在多種頭戴式受送話器可構(gòu)造為與底座接合的方式，包括放置在底座上，連接到底座上，從底座懸接，或者插入底座中。而且，在一些實施例中，底座包括鉤、夾子、栓釘或其它用于可釋放地接合頭戴式受送話器的手段。在一些實施例中，頭戴式受送話器包括鉤、夾子、栓釘或其他用于可釋放地接合底座的手段。

在一些實施例中，底座構(gòu)造為接合多于一個的頭戴式受送話器。例如，底座可包括構(gòu)造為接合多個頭戴式受送話器用于校準的機架、支架或其它結(jié)構(gòu)。例如，在圖4A所描繪的示例中，不是底座405和415，系統(tǒng)400可包括構(gòu)造為保持頭戴式受送話器404，414的機架，機架位于平臺401的側(cè)部或附近，使得用戶能夠在進入平臺401時抓取頭戴式受送話器404，414。

圖7描繪了示出利用底座校準和操作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的示范性的過程700的流程圖。該系統(tǒng)包括位于平臺上的底座和與所述底座能可釋放地接合的頭戴式受送話器。

在步驟702中，當頭戴式受送話器與底座接合時，頭戴式受送話器的第一位置被確定。頭戴式受送話器的第一位置基于頭戴式受送話器的地點和/或方位的測量來確定。該測量可通過設(shè)在頭戴式受送話器內(nèi)的位置傳感器或運動傳感器來獲得。

在步驟704中，頭戴式受送話器的第一位置與虛擬環(huán)境的第一視角相關(guān)聯(lián)。將第一位置與第一視角關(guān)聯(lián)設(shè)定了虛擬環(huán)境的參照系。在一些實施例中，第一位置(即，頭戴式受送話器在底座中的位置)被定向以匹配虛擬環(huán)境中的已知狀態(tài)(即，已知的參照系或方位)。例如，第一視角可被預先確定而使得頭戴式受送話器在底座中的位置對應(yīng)于建立與平臺對準的虛擬環(huán)境參照系的視角。頭戴式受送話器可將表示第一位置的數(shù)據(jù)發(fā)送到包含在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的處理器以與虛擬環(huán)境的第一視角相關(guān)聯(lián)。

可以在操作系統(tǒng)之前確定平臺與虛擬環(huán)境之間的期望的對準度。第一視角取決于頭戴式受送話器在底座中的位置并且被選擇而使得頭戴式受送話器將顯示直覺上與頭戴式受送話器相對于平臺的位置一致的視角。底座允許頭戴式受送話器與平臺精確地對準，從而第一虛擬視角能夠與正確的物理位置相關(guān)聯(lián)。通過獲知頭戴式受送話器相對于平臺的位置，通過將頭戴式受送話器的位置與得到期望對準度的虛擬視角相關(guān)聯(lián)，虛擬環(huán)境可與平臺對準。底座和頭戴式受送話器與平臺對準的精度越大，虛擬環(huán)境的對準將更好。

應(yīng)當認識到，為了校準的目的，頭戴式受送話器在底座中時的特定位置是不重要的，只要位置已知且系統(tǒng)將安裝位置與正確的虛擬視角相關(guān)聯(lián)即可。在圖4A描繪的實施例中，頭戴式受送話器404在底座405中的位置定向成相對于平臺401向前的方向。然而，在圖5中，示范性的底座505構(gòu)造為使得頭戴式受送話器404的前面定向成當置于底座505中時的向下的方向。在該情況下，頭戴式受送話器404在校準時的方位可映射到向正下方看的虛擬環(huán)境的視角。圖5還示出了實現(xiàn)具有不同底座構(gòu)造的上述的底座特性是可能的。

在步驟706中，當頭戴式受送話器與底座分離時，頭戴式受送話器的第二物理位置被確定。在一個實施例中，頭戴式受送話器與底座分離且位于用戶頭部上以觀看虛擬環(huán)境的圖像。如上所述，頭戴式受送話器的位置可通過包含在頭戴式受送話器中的傳感器來確定，傳感器檢測頭戴式受送話器的運動。

在步驟708中，虛擬環(huán)境的對應(yīng)于第二頭戴式受送話器位置的第二視角被確定?？苫谠诓襟E706中確定的頭戴式受送話器的第二位置來確定第二視角。例如，第二視角可基于頭戴式受送話器的第一位置與第二位置之間的差別。在一個實施例中，從第一虛擬視角到第二虛擬視角的方位或觀看方向的變化基于頭戴式受送話器從接合位置到分離位置的方位的變化。例如，在虛擬環(huán)境中的觀看方向可以從預定視角的觀看方向移動與頭戴式受送話器的方位從其安裝位置到其更新后的位置相同的量以及沿相同的方向。

在步驟710中，通過頭戴式受送話器顯示從步驟708中確定的第二視角示出虛擬環(huán)境的視頻。在一個實施例中，視頻包括基于虛擬環(huán)境的確定的視角以及因此頭戴式受送話器的位置而渲染的動畫圖像。

參考圖4A，現(xiàn)在將描述利用測得的平臺的位置來對準虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的技術(shù)。系統(tǒng)400包括檢測平臺401的位置和/或運動的平臺位置感應(yīng)單元420。平臺位置感應(yīng)單元420可包括傳感器(諸如陀螺儀、加速度計等)，傳感器跟蹤平臺401在一個、兩個或三個維度上的平移運動和/或跟蹤平臺401的關(guān)于一個、兩個或三個軸線的旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)400還可以包括用于傳感器的再校準的手段，諸如校正在平臺位置感應(yīng)單元420中使用的陀螺儀中的漂移的磁力計。在一些實施例中，傳感器位于平臺401中或者附接到平臺401上。例如，傳感器可位于臺架402或412中，位于底座405或415中，或者在平臺401上或平臺401中的其它地方。在一些實施例中，存在一個或多個平臺位置感應(yīng)單元。在一些實施例中，每個底座均包括單獨的平臺位置感應(yīng)單元。

平臺的測量位置能夠用于保持虛擬環(huán)境與平臺對準。這對于如下系統(tǒng)是有益的：在該系統(tǒng)中，虛擬環(huán)境的方位要保持相對于平臺固定，但是平臺很可能移動，例如在飛機上，汽車中或其它車輛中。例如，即使頭戴式受送話器保持相對于平臺固定，但是平臺本身的旋轉(zhuǎn)會導致頭戴式受送話器旋轉(zhuǎn)，這改變了虛擬環(huán)境的視圖。因此，平臺的移動改變了所顯示的視圖，恰似用戶已經(jīng)轉(zhuǎn)動了他/她的頭部一樣，即使用戶沒有那樣做。換個角度，平臺運動會導致虛擬環(huán)境的方位漂移且變得與平臺不對準(例如，平臺的向前方向不再與虛擬環(huán)境中的向前看方向?qū)?。該效應(yīng)是不期望的，尤其是對于虛擬環(huán)境的視圖應(yīng)唯一地由用戶控制或者應(yīng)當保持與平臺對準的應(yīng)用而言。例如，在虛擬現(xiàn)實中觀看電影的航空乘客非常愿意電源的視圖保持與他/她的座椅對準，而不是隨著飛機轉(zhuǎn)動而變化。

在一些實施例中，平臺的位置用于保持虛擬環(huán)境與平臺之間的對準。例如，平臺位置感應(yīng)單元420能夠測量平臺401的位置并且基于平臺401所朝向的方向來確定相對向前方向。然后，通過設(shè)定虛擬環(huán)境的參照系與相對向前方向?qū)?，能夠校準系統(tǒng)400。一旦校準，頭戴式受送話器404，414所顯示的視圖基于它們相對于向前方向的位置。因此，不是基于如上所述的頭戴式受送話器在底座中的已知位置來校準系統(tǒng)，而是基于測得的平臺位置來校準系統(tǒng)。

在一些實施例中，系統(tǒng)被周期性地(例如，每秒)再校準。任選地，再校準的頻率取決于平臺的期望運動(例如，具有期望移動或轉(zhuǎn)動更快的平臺的系統(tǒng)被更佳頻繁地再校準)。在一些實施例中，再校準頻率取決于測得的平臺的運動(例如，當平臺位置的快速變化被檢測到減小漂移量時，更頻繁地執(zhí)行再校準)。

圖8描繪了利用測得的平臺位置來校準和操作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的示范的過程800的流程圖。該系統(tǒng)可以為例如上述的系統(tǒng)400或下面描述的系統(tǒng)800或900。

在步驟802中，確定平臺的位置。該位置可基于通過諸如上述的平臺位置感應(yīng)單元的測量。在步驟804中，基于平臺位置來確定虛擬環(huán)境的參照系。例如，參照系可定向成使得預定的虛擬方向(例如，向前看方向)與平臺的朝前方向?qū)?。在步驟806中，確定頭戴式受送話器的位置。頭戴式受送話器的位置可如上文過程700中的步驟702所述地那樣來測量。在步驟808中，相對于平臺位置來確定相對頭戴式受送話器位置。例如，相對頭戴式受送話器位置可以是測量的頭戴式受送話器位置與平臺位置之間的差別。在步驟810中，虛擬環(huán)境在參照系中的視角是基于相對頭戴式受送話器位置來確定的。例如，視角可以偏離虛擬環(huán)境中的向前看放心的量與頭戴式受送話器位置偏離平臺位置的量相同。在步驟812中，虛擬環(huán)境的視角的視頻被顯示。

應(yīng)當認識到，過程700和800的一些特征可組合，一些特征的順序可改變，并且一些特征可省去。還應(yīng)當認識到過程700和800可應(yīng)用于構(gòu)造為用于一個或多個用戶的系統(tǒng)。而且，上述的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和過程不限于任何特定的虛擬環(huán)境。例如，虛擬現(xiàn)實體驗可包括漫步于城市、駕駛圣誕老人的雪橇到北極、在虛擬生物的背部上飛過天空，駕駛吉普車旅行，或者其它真實的或虛擬的虛擬體驗。

本文所描述的對準和校準技術(shù)可應(yīng)用于除駕駛之外的其它類型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，包括諸如視頻游戲、模擬器(例如，飛行和車輛模擬器)等交互式系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可不包括專用平臺或臺架，諸如上述的那些。例如，頭戴式受送話器對準底座可附接到個人桌子、椅子、監(jiān)視器或其它對象上以將與游戲控制器、個人計算機等聯(lián)用的頭戴式受送話器對準。在該情況下，對象充當了虛擬環(huán)境所要對準的平臺。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，描述了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)900的示范性的體系結(jié)構(gòu)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)900可用于實現(xiàn)上述的過程700和800的操作中的一些或全部。圖9描繪了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)900的實施例的框圖，其包括平臺901、控制單元902、頭戴式受送話器904、底座905和平臺位置感應(yīng)單元910?？刂茊卧?02包括工作站906和服務(wù)器908。每個頭戴式受送話器904能夠可釋放地連接到底座905(如虛線連接線所指示的)且連接到工作站906。每個工作站906連接到服務(wù)器908，這將工作站906和平臺位置感應(yīng)單元910用網(wǎng)絡(luò)連在一起。工作站906和/或服務(wù)器908可遠離平臺901或者與平臺901集成，例如，在座椅下面或者在機柜中。

在一個實施例中，頭戴式受送話器904將表示頭戴式受送話器904的物理地點和方位的數(shù)據(jù)傳送到工作站906，工作站906可將數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器908。工作站906可包括用于渲染虛擬環(huán)境的動畫視頻或內(nèi)容的一個或多個處理器。每個工作站906基于與其對應(yīng)頭戴式受送話器904相關(guān)聯(lián)的虛擬位置(其基于頭戴式受送話器904的物理位置)來渲染虛擬環(huán)境的視圖，并且將視頻提供給其對應(yīng)的頭戴式受送話器904。服務(wù)器908還可以包括協(xié)調(diào)工作站906的一個或多個處理器并且提供用于渲染的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可包括虛擬環(huán)境中的元素或事件，諸如例如景色、人物、對象、人物運動等。

在圖10所描繪的可選實施例中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)1000包括具有渲染處理器1006和服務(wù)器1008的控制單元1002，類似系統(tǒng)900，但是頭戴式受送話器1004直接連接到服務(wù)器1008，而不是渲染處理器1006。服務(wù)器1008可以在渲染處理器1006之間分配動畫視頻渲染處理，并且隨后提供渲染視頻給適合的頭戴式受送話器。相愛難燃，渲染處理器1006的數(shù)量M不一定等于頭戴式受送話器1004的數(shù)量N。

雖沒有示出，用于接收來自平臺位置感應(yīng)單元的通信的各種替選配置是可能的。在一些實施例中，平臺位置感應(yīng)單元經(jīng)由有線或無線通信鏈路來通信。在一些實施例中，平臺位置感應(yīng)單元直接與一個或多個頭戴式受送話器或者一個或多個工作站或渲染處理器通信。

應(yīng)當認識到，上述用于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的一些或全部技術(shù)能夠以類似方式應(yīng)用于增強現(xiàn)實系統(tǒng)。增強現(xiàn)實系統(tǒng)可以基于增強現(xiàn)實頭戴式受送話器的位置來顯示內(nèi)容。例如，并非虛擬環(huán)境，或者除了虛擬環(huán)境之外，系統(tǒng)可顯示與周圍環(huán)境關(guān)聯(lián)的信息或其它內(nèi)容。此外，系統(tǒng)可以類似于上述的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)確定要顯示的虛擬環(huán)境的視角的方式的方式來基于頭戴式受送話器的位置確定要顯示的內(nèi)容。如果增強現(xiàn)實系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容取決于頭戴式受送話器的位置，則因此有益的是根據(jù)上述一種或多種技術(shù)來校準頭戴式受送話器。

圖11描繪了構(gòu)造為執(zhí)行任何一種上述過程的示范的計算系統(tǒng)1100的組件。在一些實施例中，上述的工作站、渲染處理器和/或服務(wù)器可包括計算系統(tǒng)1100的一些或全部的元件。計算系統(tǒng)1100可包括例如處理器、存儲器、存儲設(shè)備和輸入/輸出設(shè)備(例如，監(jiān)視器、鍵盤、觸針、繪圖設(shè)備、磁盤驅(qū)動器、因特網(wǎng)連接等)。然而，計算系統(tǒng)1100可包括用于實施過程的一些或全部方面的電路系統(tǒng)或其它專用硬件。在一些操作設(shè)置中，計算系統(tǒng)1100可配置為包括一個或多個單元的系統(tǒng)，其中每個單元配置為通過軟件、硬件或它們的某組合來實施過程的一些方面。

在計算系統(tǒng)1100中，主系統(tǒng)1102可包括具有總線的主板1104，總線連接輸入/輸出(“I/O)部1106、一個或多個中央處理單元(“CPU”)1108和存儲器部1110，存儲器部可具有與其相關(guān)的閃存卡1112。存儲器部1110可以包含用于實施過程700和800的至少部分的計算機可執(zhí)行指令和/或數(shù)據(jù)。I/O部1106可以連接到顯示器1124、鍵盤1114、磁盤存儲單元1116和媒介驅(qū)動單元1118。媒介驅(qū)動單元1118能夠讀/寫非暫態(tài)的、計算機可讀存儲介質(zhì)1120，其可以包含程序1122和/或數(shù)據(jù)。

基于上述過程的結(jié)果的至少一些值可被保存以便隨后使用。另外，非暫態(tài)的、計算機可讀存儲介質(zhì)可用于存儲(例如，有形地實施)用于借助計算機執(zhí)行上述過程中的任意過程的一個或多個計算機程序。計算機程序可以用例如通用編程語言(例如Pascal,C,C++,Java等)或一些專門的專用語言來編寫。

為了示例和描述的目的，已經(jīng)呈現(xiàn)了具體實施例的前面的描述。這些描述不意在窮盡或?qū)?quán)利要求的范圍限制為所公開的確切形式，而應(yīng)當理解的是根據(jù)上述教導多種修改和變形是可能的。