[发明专利]一种数字曾侯乙编钟虚拟现实体感交互系统与方法

摘要

本发明属于计算机仿真技术领域，涉及一种数字曾侯乙编钟虚拟现实体感交互系统与方法。该系统包括体感交互输入模块，逻辑交互模块，虚拟现实视觉显示模块和虚拟现实音频输出模块。所述体感交互方法包括使用持握式体感控制器进行演奏虚拟编钟的步骤，使用固定式体感控制器和指定动作与虚拟按钮进行交互的步骤。本发明利用多媒体技术与虚拟现实技术，从“形”和“声”两方面逼真地呈现数字‑曾侯乙编钟，解决了实物或赝品展出重量大、易损坏、搬运不便、储藏条件要求苛刻、展览环境要求高等问题。应用体感交互技术，用户可通过使用持握式体感控制器体验演奏编钟，增加了观览的互动性与趣味性。

主权项

一种数字曾侯乙编钟虚拟现实体感交互系统，借助计算机、体感传感器、显示设备、音响设备和虚拟仿真软件实现；个人计算机运行系统软件，并分别输出视频与音频信号至显示和音响设备；体感交互控制器将用户的体感动作信息输入至计算机，实现体感交互；显示设备将计算机输出的视频信号转换成图像，展示曾侯乙编钟；音响设备将计算机输出的虚拟现实的音频信号转换成声音；其特征在于，该系统还包括：体感交互输入模块，逻辑交互模块，虚拟现实视觉显示模块和虚拟现实音频输出模块；其中：体感交互输入模块，用于接收体感控制器输入的动作数据，根据一段时间内的动作数据和预制的动作数据判断目前的动作内容，并将动作状态与细节送至逻辑交互模块；逻辑交互模块，接收来自体感交互输入模块的输入数据，根据接收数据的特征和细节调用指定的功能，并根据指定的功能调用虚拟现实视觉显示模块和虚拟现实音频输出模块，向用户输出不同的交互结果；它还管理当前运行时所处的功能模块，根据输入切换当前运行的功能模块，加载不同的资源，以实现不同的功能和运算；功能模块能够根据需求进行增减，以方便扩大本系统的需求；虚拟现实视觉显示模块，用于处理虚拟现实中的视觉信息，包括：三维渲染模块，数字曾侯乙编钟三维实体，用户界面显示和管理模块；其中，三维渲染模块，用于向逻辑交互模块提供三维渲染接口；当逻辑交互模块根据指定逻辑调用渲染模块时，三维渲染模块执行指定的渲染任务；数字曾侯乙编钟实体，是根据编钟原物进行精确数字复原，利用三维建模技术、三维雕刻技术以及计算机图形学技术得到的编钟的数字化三维素材，所有的纹理细节，材质细节均来自实物；用户界面显示和管理模块，用于提供UI的显示刷新接口，当逻辑交互模块调用用户界面显示和管理模块时，该模块显示相应的UI信息；虚拟现实音频输出模块，用于处理虚拟现实中的音频信息，包含曾侯乙编钟的原音音轨和每个功能模块所包含的UI交互音频声音；所述体感交互输入模块还包括：输入数据接口，预制动作识别库，和动作判断模块；其中：输入数据接口，用于接收体感控制器的旋转姿态、空间坐标，以及固定式体感控制器捕捉的用户骨骼动作信息输入数据，并将它们转换成与预制动作识别库相匹配的数据结构；预制动作识别库，是一套事先设定好的动作特征库，当软件输入数据接口将数据传输到动作判断模块时，动作判断模块将当前数据的特征与预制动作识别库中的动作特征进行比对，以判断当前用户的动作是否与预先设置的动作吻合；动作判断模块，用于判断输入数据与动作库中的动作是否吻合，并将当前的动作状态与动作细节发送到逻辑交互模块；实现该系统的交互方法，包括以下步骤，使用持握式体感控制器进行演奏虚拟编钟的步骤；使用固定式体感控制器和指定动作与虚拟按钮进行交互的步骤。