编译/VR陀螺

今天，美国专利商标局正式授予苹果公司一项专利，该专利涉及未来可与游戏机或电脑一起使用的HMD系统。该专利涉及可在虚拟现实（VR）系统中实现的重定向行走方法，用于引导或重定向用户在受限制的物理环境或无限制的物理环境中的运动，同时让用户认为他们在VR系统提供的虚拟世界中自由移动。

苹果公司的这项授权专利内容在以前没有公开过，涵盖了在VR系统上执行VR应用提供的3D VR环境重定向行走的方法和装置的各种实施方案。

专利所描述的重定向行走方法的实施方案可由在VR系统上执行的VR应用程序实现，用于引导或重定向用户在受限制的物理环境中的运动，如房间、健身房、院子或场地，或在无限制的物理环境中，而用户认为他们在VR应用程序和系统所提供的虚拟世界中自由移动。

重新定向行走的方法一般可能涉及根据用户在真实环境中的运动渲染VR世界的视图，根据用户相对于真实环境中的物体和边界的位置和运动调整视图（例如，通过稍微移动每个视图来巧妙地旋转VR世界），并将调整后的视图显示给用户。为了响应由重定向行走方法引入视图的视觉线索，用户可以调整他们在真实世界环境中的路径。例如，由一个或多个VR视图的转移引入的VR环境的旋转可能导致用户向与旋转相反的方向转弯。

重定向行走方法可以在虚拟空间与现实空间几何形状的映射中故意引入不匹配；这种不匹配可以让用户调整其在现实世界的路径或方向，以实现所需的虚拟路径或方向。这种不匹配可以通过算法确定，以便在探索虚拟空间时更好地利用真实空间。

重定向的行走方法可以包括一种方法，其中当用户在VR世界中直线行走时，例如沿着直线路径行走时，会引入VR世界的微妙视觉偏航旋转。这种VR世界的旋转可以使用户下意识地在与VR世界旋转相反的方向上纠正他们的物理运动路径，以便在VR世界中保持直线行走（例如，留在直线路径上）。

例如，这种旋转技术可以使VR应用和系统在用户没有意识到的情况下引导用户绕着一个圆圈行走，例如一个半径为6米或更大的圆圈。对用户来说，他们在虚拟世界中可能看起来是在一条直线上行走，而在物理世界中，他们实际上是在绕圈行走。

重定向行走方法可以包括一种方法，其中用户在VR环境中的转弯率被减少或增加。通过降低在VR世界中可见的转弯表观速率，用户被操纵以在现实世界中用更陡峭的转弯来补偿。减少多达20%的旋转率和增加多达70%的旋转率可能不会被用户注意到。

重定向行走方法也可以包括一种方法，其中VR世界在用户眨眼期间围绕用户旋转。HMD可以包括供VR系统用来检测用户眨眼的眼动追踪传感器。平均而言，眨眼每分钟发生约10次。假设在眨眼期间VR世界的2度偏航旋转没有被发现，那么当用户不移动时，通过在检测到每次眨眼时巧妙地将VR世界旋转2度，用户可以以每分钟20度的速度旋转。

重定向行走方法还可以包括一种方法，其中VR世界的旋转速率在用户头部旋转期间被改变，而用户不一定要在物理上产生移动。例如，如果VR系统通过HMD的运动传感器检测到用户正在向左或向右转头，那么在头部转开时，VR视图转动的速率可以略微增加（例如，最多2度/秒），在头部转回时略微减少（例如，最多1度/秒）。

请注意，在一些实施例中，在某些情况下当用户头部转开时，头部运动可能略微减少（例如，最多1度/秒），而当头部转回时，头部运动可能略微增加（例如，最多2度/秒）。在头部转动时改变VR世界的旋转速度，在头部转动过程中，用户在VR世界的视图会有些旋转（例如，最多5度），这可能会导致用户通过在物理世界中重新定位来补偿，以便在虚拟世界中面向正确的方向。

图源：patentlyapple

苹果公司的专利图1说明了一个虚拟现实系统。在一些实施方案中，虚拟现实系统#10可以包括一个HMD（#100），例如可以是用户（#190）佩戴的头显、头盔、护目镜或眼镜，以及一个基站（#160），该基站被配置为渲染VR框架以供HMD显示。在一些实施例中，HMD和基站可以各自包括无线通信技术，允许HMD和基站通过连接（#180）进行通信和交换数据。然而，在一些实施例中，也可以使用HMD和基站之间的有线连接。

虽然在图1中没有显示，但在一些实施例中，虚拟现实系统可以包括一个或多个其他组件。例如，该系统可包括一个控制器或游戏手柄，该控制器可由用户持有，允许用户与三维虚拟视图（#102）中的虚拟内容互动，或以其他方式控制VR体验。

上述基站#160可以是一个外部设备（例如，计算系统、游戏机等），通过连接与HMD进行通信耦合。

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苹果公司的专利图2说明了如图1所示的虚拟现实系统中头戴式显示器（HMD）面向世界和面向用户的传感器。

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苹果公司的专利图6A和6B示出了一个例子，根据一些实施方案，当使用实现一种或多种重定向行走方法的VR系统在VR环境中穿越虚拟路径时，用户可以在受限的物理环境中穿越的现实世界路径。图6A显示了一个受限的真实世界环境#600，例如一个房间或院子，在这个例子中，其尺寸大约为9x12米。该环境可以包括一个或多个固定的障碍物，如椅子、桌子、树木或灌木丛，虽然没有显示，但也可以包括移动的物体，如其他用户。

苹果公司的专利图6B说明了用户（#690）可以在虚拟世界中穿越的一个虚拟路径（#615）的例子。该虚拟路径可以是一个预定义的路径（有可能的岔路），也可以是用户在无约束的虚拟世界中自由选择的路径。

想了解关于该专利更多的细节，可以查阅苹果公司的授权专利11,158,126。这项专利上注明的发明人之一是研究科学家Yury Petrov，他在加入苹果之前在Oculus工作了两年半。

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