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CN110620917A - 一种虚拟现实跨屏立体显示的方法 - Google Patents

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CN110620917A
CN110620917A CN201911006409.3A CN201911006409A CN110620917A CN 110620917 A CN110620917 A CN 110620917A CN 201911006409 A CN201911006409 A CN 201911006409A CN 110620917 A CN110620917 A CN 110620917A
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virtual reality
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stereoscopic display
cross
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朱文华
蔡宝
顾鸿良
孙张驰
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Abstract

本发明提供一种虚拟现实跨屏立体显示的方法，将zSpace虚拟现实系统与裸眼立体显示设备结合，通过创建用于扩展屏幕显示的相机，接收Unity3D的渲染纹理，将设置好的扩展屏幕相机绑定在zCore开发包的立体相机中，最后调整具体开发场景的相机参数，实现将zSpace中的立体场景画面扩展屏幕至裸眼立体显示器中，形成双立体扩展屏幕显示。本发明不受具体开发场景和内容的限制，适用范围广，画面延迟时间短，画面的流畅度和传输质量好。

Description

一种虚拟现实跨屏立体显示的方法
技术领域
本发明涉及虚拟现实程序开发领域，具体涉及一种虚拟现实跨屏立体显示的方法。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来发展最为迅速的技术之一，已广泛应用于教育、医疗、地产等多个产业。它具有存在沉浸性、交互性、想象力、多感知性四大特点，根据用户参与形式的不同一般分为：桌面式、沉浸式、分布式、增强式。其中桌面式虚拟现实主要利用个人计算机或者工作站，通过外部输入设备与虚拟世界进行交互，是目前市场上用途较广较为常见的虚拟现实表现形式。
zSpace虚拟现实是典型的桌面式虚拟现实系统，它是整合现实世界工作环境的桌面虚拟现实系统，实现现实与虚拟世界的自由穿越，zSpace的核心技术包括：立体视觉、直接交互；涉及的设备例如包含一台用于立体显示并可发射红外的主机、一副接收红外的立体眼镜、一根与虚拟世界交互的感应笔。中升公司的裸眼立体显示器，可播放立体画面，播放格式为左右格式或者上下格式，分辨率一般为4K。
桌面式虚拟现实相比于沉浸式虚拟现实，具有眩晕感较低、位置追踪准确可靠、应用范围广等诸多优点，zSpace桌面式虚拟现实系统的画面开发可借助Unity3D软件进行，Unity3D软件是目前使用最为广泛的游戏开发引擎之一，它具有操作简单，功能强大等优势，同时zSpace提供了Unity3D的开发包zCore，开发者只需将zCore开发包导入Unity3D项目文件目录下，便可轻松进行3D场景的开发。
然而，桌面式虚拟现实系统更适用于个人学习，其画面内容受到屏幕尺寸影响沉浸感不强，且不能用于多人同时学习或体验；裸眼立体演示设备屏幕尺寸较大，观看无需佩戴眼镜等设备，能让更多的人体验虚拟现实世界。目前，缺乏将zSpace等桌面式虚拟现实系统与裸眼立体显示设备相结合，实现双立体扩展屏幕显示的技术。
发明内容
本发明为了克服上述技术背景的不足，提供一种虚拟现实跨屏立体显示的方法，能够基于Unity3D实现zSpace立体画面扩展屏幕显示，将zSpace中的立体显示画面复制到裸眼立体显示器中，同时保障画面的传输质量。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种虚拟现实跨屏立体显示的方法，其中zSpace虚拟现实系统与裸眼立体显示器信号连接；所述zSpace虚拟现实系统基于Unity3D软件的开发包zCore进行3D场景的画面开发；所述方法，包含以下步骤：
A1：采用Unity3D创建扩展屏幕相机；
A2：设置渲染纹理，用于接收Unity3D画面；
A3：绑定zCore中的相机；
A4：设置相机参数，形成立体画面。
优选地，在步骤A1中，采用Unity3D生成扩展屏幕相机，并设置相机位置、相机角度和相机投影矩阵，并对相机参数的初始值进行设置。
优选地，在步骤A2中，创建RenderTexture型的渲染纹理，用以进行DLL渲染；
设置三种不同的纹理格式：s3d格式、sbs格式、null格式；
根据zSpace虚拟现实系统的屏幕分辨率来设置纹理大小。
优选地，在步骤A3中，将步骤A1创建的扩展屏幕相机，复制给开发包zCore中的中间相机、左相机、右相机中的任意一个，进行深度方向的渲染。
优选地，在步骤A4中，根据所要展示的场景，进一步调整相机参数，使深度方向立体感明显。
优选地，所述相机参数包括：
聚焦位置，表示在世界坐标系空间中相机位置到焦点的距离；
聚焦尺寸，表示聚焦区域的尺寸；
相机小孔，用以限定从对焦到散焦之间的区域；
物体聚焦参数，表示实际场景中的目标物体决定的聚焦距离。
优选地，通过一个脚本，创建扩展屏幕相机及设置相机参数；
通过另一个脚本进行深度渲染，其中设置深度信息及创建用于传输Unity3D画面的渲染纹理。
优选地，将深度渲染的脚本，绑定在Unity3D场景中的空物体上。
优选地，将zSpace虚拟现实系统的显示设置为屏幕扩展模式；
屏幕扩展模式下的屏幕一对应zSpace虚拟现实系统，屏幕二对应裸眼立体显示器。
优选地，所述裸眼立体显示器的屏幕分辨率为4K；使用一个4K的HDMI数据线将zSpace虚拟现实系统与裸眼立体显示器相连。
优选地，设置裸眼立体显示器的屏幕窗口每25ms刷新一次。
本发明所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其优点在于：
将zSpace虚拟现实系统与裸眼立体显示设备结合，通过创建用于扩展屏幕显示的相机，接收Unity3D的渲染纹理，将设置好的扩展屏幕相机绑定在zCore开发包的立体相机中，最后调整具体开发场景的相机参数，实现将zSpace中的立体场景画面扩展屏幕至裸眼立体显示器中，形成双立体扩展屏幕显示。
附图说明
图1是本发明所述一种虚拟现实跨屏立体显示的方法的示例流程图。
图2是本发明的zSpace与裸眼立体显示器连接方式的示意图。
图3是本发明的扩展屏幕显示最终效果的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的实现效果和技术手段更有利于理解，下面结合具体的图示和开发实例进行下一步具体阐述本发明。
如图1所示，本发明提供一种虚拟现实跨屏立体显示的方法，包括以下步骤：
A1：创建扩展屏幕相机；
A2：设置渲染纹理，用于接收Unity3D画面；
A3：绑定zCore中的相机；
A4：设置相机参数，形成立体画面。
zSpace桌面式虚拟现实系统，基于Unity3D软件的开发包zCore，进行3D场景的画面开发。
在上述技术步骤的基础上，步骤A1具体包括以下过程：
采用Unity3D生成所需使用的扩展屏幕相机(一虚拟相机)，并设置相机位置、相机角度和相机投影矩阵，设置相机参数的初始值。
相机参数，包括：聚焦位置(在世界坐标系空间中摄像机位置到焦点的距离)、聚焦尺寸(聚焦区域的尺寸)、相机小孔(摄像机小孔用来限定从对焦到散焦之间的区域)、物体聚焦参数(实际场景中的目标物体决定的聚焦距离)。
步骤A2具体包括以下过程：
创建RenderTexture型的渲染纹理，该纹理可用于进行DLL渲染，设置三种不同的纹理格式：s3d(彩色+深度)格式、sbs(左右格式或者上下格式)、null其它格式，同时设置纹理大小为1920×1080。
步骤A3具体包括以下过程：
将步骤A1所得的相机，复制给zSpace开发包zCore中的中间相机、左相机、右相机中的任意一个即可，进行深度方向的渲染。
步骤A4具体包括以下过程：
根据所要展示的具体场景，调整步骤A1所得相机的参数：聚焦位置、聚焦尺寸、相机小孔、物体聚焦参数，使得深度方向立体感明显。将深度渲染脚本绑定在Unity3D场景中的空物体上，将裸眼立体屏幕窗口每25ms刷新一次，保证画面传输流畅。
一个具体的实施例中，将本发明的上述步骤A1～A4写入到两个脚本当中，一个脚本创建虚拟相机并设置其参数，一个脚本设置深度信息，同时创建用于传输Unity3D画面的渲染纹理，所有脚本完成之后，使用一个4K的HDMI数据线3将zSpace虚拟现实系统1与裸眼立体显示器2相连，如图2所示。
以某化工厂生产场景为例，进行扩展屏幕显示效果展示，首先将工厂模型导入Unity3D软件之中，再导入zCore开发包，便可形成zSpace桌面式虚拟现实立体画面。
将创建虚拟相机的脚本绑定在场景中的空物体之中，并将zCore的三个相机中的任意一个复制给虚拟相机，实现扩展屏幕显示。
将zSpace的显示设置为屏幕扩展，屏幕一(对应zSpace虚拟现实系统)的分辨率为1920×1080，屏幕二(对应裸眼立体显示器)的分辨率调整为3840×2160，使得裸眼立体显示分辨率为4K。
如图3所示是最终扩展屏幕的显示效果，左侧屏幕是zSpace虚拟现实立体画面，右侧屏幕是裸眼立体显示画面，画面传输过程流畅。
综上所述，本发明的立体画面传输效果好，画面延迟时间短，每25ms刷新一次画面，扩展屏幕分辨率3840×2160，保证了画面的流畅度和传输质量，不受具体开发场景和内容的限制，具有实现灵活、可扩展性好等优点。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，zSpace虚拟现实系统与裸眼立体显示器信号连接；所述zSpace虚拟现实系统基于Unity3D软件的开发包zCore进行3D场景的画面开发；
所述方法，包含以下步骤：
A1：采用Unity3D创建扩展屏幕相机；
A2：设置渲染纹理，用于接收Unity3D画面；
A3：绑定zCore中的相机；
A4：设置相机参数，形成立体画面。
2.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
步骤A1中，采用Unity3D生成扩展屏幕相机，并设置相机位置、相机角度和相机投影矩阵，并对相机参数的初始值进行设置。
3.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
步骤A2中，创建RenderTexture型的渲染纹理，用以进行DLL渲染；
设置三种不同的纹理格式：s3d格式、sbs格式、null格式；
根据zSpace虚拟现实系统的屏幕分辨率来设置纹理大小。
4.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
步骤A3中，将步骤A1创建的扩展屏幕相机，复制给开发包zCore中的中间相机、左相机、右相机中的任意一个，进行深度方向的渲染。
5.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
步骤A4中，根据所要展示的场景，进一步调整相机参数，使深度方向立体感明显。
6.如权利要求1或2或5所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
所述相机参数包括：
聚焦位置，表示在世界坐标系空间中相机位置到焦点的距离；
聚焦尺寸，表示聚焦区域的尺寸；
相机小孔，用以限定从对焦到散焦之间的区域；
物体聚焦参数，表示实际场景中的目标物体决定的聚焦距离。
7.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
通过一个脚本，创建扩展屏幕相机及设置相机参数；
通过另一个脚本进行深度渲染，其中设置深度信息及创建用于传输Unity3D画面的渲染纹理。
8.如权利要求1或5或7所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
设置进行深度渲染的脚本，并将其绑定在Unity3D场景中的空物体上。
9.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
将zSpace虚拟现实系统的显示设置为屏幕扩展模式；
屏幕扩展模式下的屏幕一对应zSpace虚拟现实系统，屏幕二对应裸眼立体显示器。
10.如权利要求1所述虚拟现实跨屏立体显示的方法，其特征在于，
所述裸眼立体显示器的屏幕分辨率为4K；使用一个4K的HDMI数据线将zSpace虚拟现实系统与裸眼立体显示器相连；设置裸眼立体显示器的屏幕窗口每25ms刷新一次。
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