編譯/VR陀螺

今天，美國專利商標局正式授予蘋果公司一項專利，該專利涉及未來可與游戲機或電腦一起使用的HMD系統(tǒng)。該專利涉及可在虛擬現(xiàn)實（VR）系統(tǒng)中實現(xiàn)的重定向行走方法，用于引導(dǎo)或重定向用戶在受限制的物理環(huán)境或無限制的物理環(huán)境中的運動，同時讓用戶認為他們在VR系統(tǒng)提供的虛擬世界中自由移動。

蘋果公司的這項授權(quán)專利內(nèi)容在以前沒有公開過，涵蓋了在VR系統(tǒng)上執(zhí)行VR應(yīng)用提供的3D VR環(huán)境重定向行走的方法和裝置的各種實施方案。

專利所描述的重定向行走方法的實施方案可由在VR系統(tǒng)上執(zhí)行的VR應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，用于引導(dǎo)或重定向用戶在受限制的物理環(huán)境中的運動，如房間、健身房、院子或場地，或在無限制的物理環(huán)境中，而用戶認為他們在VR應(yīng)用程序和系統(tǒng)所提供的虛擬世界中自由移動。

重新定向行走的方法一般可能涉及根據(jù)用戶在真實環(huán)境中的運動渲染VR世界的視圖，根據(jù)用戶相對于真實環(huán)境中的物體和邊界的位置和運動調(diào)整視圖（例如，通過稍微移動每個視圖來巧妙地旋轉(zhuǎn)VR世界），并將調(diào)整后的視圖顯示給用戶。為了響應(yīng)由重定向行走方法引入視圖的視覺線索，用戶可以調(diào)整他們在真實世界環(huán)境中的路徑。例如，由一個或多個VR視圖的轉(zhuǎn)移引入的VR環(huán)境的旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致用戶向與旋轉(zhuǎn)相反的方向轉(zhuǎn)彎。

重定向行走方法可以在虛擬空間與現(xiàn)實空間幾何形狀的映射中故意引入不匹配；這種不匹配可以讓用戶調(diào)整其在現(xiàn)實世界的路徑或方向，以實現(xiàn)所需的虛擬路徑或方向。這種不匹配可以通過算法確定，以便在探索虛擬空間時更好地利用真實空間。

重定向的行走方法可以包括一種方法，其中當(dāng)用戶在VR世界中直線行走時，例如沿著直線路徑行走時，會引入VR世界的微妙視覺偏航旋轉(zhuǎn)。這種VR世界的旋轉(zhuǎn)可以使用戶下意識地在與VR世界旋轉(zhuǎn)相反的方向上糾正他們的物理運動路徑，以便在VR世界中保持直線行走（例如，留在直線路徑上）。

例如，這種旋轉(zhuǎn)技術(shù)可以使VR應(yīng)用和系統(tǒng)在用戶沒有意識到的情況下引導(dǎo)用戶繞著一個圓圈行走，例如一個半徑為6米或更大的圓圈。對用戶來說，他們在虛擬世界中可能看起來是在一條直線上行走，而在物理世界中，他們實際上是在繞圈行走。

重定向行走方法可以包括一種方法，其中用戶在VR環(huán)境中的轉(zhuǎn)彎率被減少或增加。通過降低在VR世界中可見的轉(zhuǎn)彎表觀速率，用戶被操縱以在現(xiàn)實世界中用更陡峭的轉(zhuǎn)彎來補償。減少多達20%的旋轉(zhuǎn)率和增加多達70%的旋轉(zhuǎn)率可能不會被用戶注意到。

重定向行走方法也可以包括一種方法，其中VR世界在用戶眨眼期間圍繞用戶旋轉(zhuǎn)。HMD可以包括供VR系統(tǒng)用來檢測用戶眨眼的眼動追蹤傳感器。平均而言，眨眼每分鐘發(fā)生約10次。假設(shè)在眨眼期間VR世界的2度偏航旋轉(zhuǎn)沒有被發(fā)現(xiàn)，那么當(dāng)用戶不移動時，通過在檢測到每次眨眼時巧妙地將VR世界旋轉(zhuǎn)2度，用戶可以以每分鐘20度的速度旋轉(zhuǎn)。

重定向行走方法還可以包括一種方法，其中VR世界的旋轉(zhuǎn)速率在用戶頭部旋轉(zhuǎn)期間被改變，而用戶不一定要在物理上產(chǎn)生移動。例如，如果VR系統(tǒng)通過HMD的運動傳感器檢測到用戶正在向左或向右轉(zhuǎn)頭，那么在頭部轉(zhuǎn)開時，VR視圖轉(zhuǎn)動的速率可以略微增加（例如，最多2度/秒），在頭部轉(zhuǎn)回時略微減少（例如，最多1度/秒）。

請注意，在一些實施例中，在某些情況下當(dāng)用戶頭部轉(zhuǎn)開時，頭部運動可能略微減少（例如，最多1度/秒），而當(dāng)頭部轉(zhuǎn)回時，頭部運動可能略微增加（例如，最多2度/秒）。在頭部轉(zhuǎn)動時改變VR世界的旋轉(zhuǎn)速度，在頭部轉(zhuǎn)動過程中，用戶在VR世界的視圖會有些旋轉(zhuǎn)（例如，最多5度），這可能會導(dǎo)致用戶通過在物理世界中重新定位來補償，以便在虛擬世界中面向正確的方向。

圖源：patentlyapple

蘋果公司的專利圖1說明了一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在一些實施方案中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)#10可以包括一個HMD（#100），例如可以是用戶（#190）佩戴的頭顯、頭盔、護目鏡或眼鏡，以及一個基站（#160），該基站被配置為渲染VR框架以供HMD顯示。在一些實施例中，HMD和基站可以各自包括無線通信技術(shù)，允許HMD和基站通過連接（#180）進行通信和交換數(shù)據(jù)。然而，在一些實施例中，也可以使用HMD和基站之間的有線連接。

雖然在圖1中沒有顯示，但在一些實施例中，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以包括一個或多個其他組件。例如，該系統(tǒng)可包括一個控制器或游戲手柄，該控制器可由用戶持有，允許用戶與三維虛擬視圖（#102）中的虛擬內(nèi)容互動，或以其他方式控制VR體驗。

上述基站#160可以是一個外部設(shè)備（例如，計算系統(tǒng)、游戲機等），通過連接與HMD進行通信耦合。

圖源：patentlyapple

蘋果公司的專利圖2說明了如圖1所示的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中頭戴式顯示器（HMD）面向世界和面向用戶的傳感器。

圖源：patentlyapple

蘋果公司的專利圖6A和6B示出了一個例子，根據(jù)一些實施方案，當(dāng)使用實現(xiàn)一種或多種重定向行走方法的VR系統(tǒng)在VR環(huán)境中穿越虛擬路徑時，用戶可以在受限的物理環(huán)境中穿越的現(xiàn)實世界路徑。圖6A顯示了一個受限的真實世界環(huán)境#600，例如一個房間或院子，在這個例子中，其尺寸大約為9x12米。該環(huán)境可以包括一個或多個固定的障礙物，如椅子、桌子、樹木或灌木叢，雖然沒有顯示，但也可以包括移動的物體，如其他用戶。

蘋果公司的專利圖6B說明了用戶（#690）可以在虛擬世界中穿越的一個虛擬路徑（#615）的例子。該虛擬路徑可以是一個預(yù)定義的路徑（有可能的岔路），也可以是用戶在無約束的虛擬世界中自由選擇的路徑。

想了解關(guān)于該專利更多的細節(jié)，可以查閱蘋果公司的授權(quán)專利11,158,126。這項專利上注明的發(fā)明人之一是研究科學(xué)家Yury Petrov，他在加入蘋果之前在Oculus工作了兩年半。

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