基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法

摘要

本发明公开了基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法，具体涉及VR互动领域，包括S1、搭建场景的确立；S2、设备的搭建；S3、互动场景的预实验；S4、互动场景的使用；S5、用户位置的捕捉；S6、脱离场景预警，本发明在对互动场景搭建的过程中，通过将外壳以及外壳内设置的红外探测器安装在铺设底板边缘处，此种设计，能够在用户移动至铺设底板的边缘时，通过用户对红外探测器中发射的红外线遮挡进行检测，从而判断用户是否移动到互动场景边缘，之后将用户遮挡红外线的信号数据传递至VR客户端以及报警灯，由报警灯发出警报提示工作人员，再通过VR客户端确认用户位置以便于发送相应的建议指令，从而引导用户回到互动场景的中心。

说明书

技术领域

本发明涉及VR互动领域，尤其涉及基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法。

背景技术

多人大空间VR互动技术，在于能让多个体验者可同时在一个物理空间内进行VR体验，通过外部定位或内部定位技术，可将体验者在物理空间中的相对位置信息，传送到虚拟场景中，让体验者在虚拟场景内可看到其他体验者的精确位置，从而达到多体验者在虚拟场景内，协同交互的体验效果；

然而传统的VR头戴显示器大多为接线式，这就导致了在多人互动过程中由于接线缠绕导致行动不便的情况，其次，传统的互动场景中并不具有边缘报警的功能，由于体验用户过多，导致用户在移动超出场景范围时不容易进行引导以及管理，因此本发明提出基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法，包括以下步骤：

S1、搭建场景的确立：选择空旷的室内环境，且室内地面平整；

S2、设备的搭建：铺设底部基板在选好的室内地面上，外部定位组件依次安装在底部基板上，将设备组件与立式电源连接进行通电，并进行设备的检测，检测设备是否通电；

S3、互动场景的预实验；

S4、互动场景的使用：体验用户在专业的指导下佩戴好VR头戴显示器，并且两手手持手持控制器，在工作人员的带领下进入铺设底板的中心，之后，利用无线网络设备使得VR头戴显示器与VR客户端以及VR服务器连接，在VR客户端的控制将互动场景内的体验用户所使用的VR头戴显示器连接在一起，使得体验用户所观看的虚拟物体保持同步，VR服务器将进行多人VR互动程序的网络端逻辑，生成所需同步的虚拟物体、协同交互逻辑、同步物体及角色的位置信息等，使得多名用户共同体验，无线网络设备使用高频段的5G-WiFi信号，将VR客户端实时渲染的VR内容及交互操作，以视频流的方式无线传输给VR头戴显示器；

S5、用户位置的捕捉：光学动作捕捉设备分别捕捉互动场景内体验用户的位置数据，之后将位置数据通过信号组件传递至VR服务器，VR服务器将收集的所有位置数据，分发到VR客户端，从而确定不同体验用户的位置；

S6、脱离场景预警：当有体验用户行走至铺设底板的边缘处时，此时，体验用户的身体部位受到红外探测器发射的红外线的照射，从而导致红外线受到遮挡，此时，红外探测器将受到遮挡的信息通过红外线信号收发器分别传递至报警灯以及信号组件，报警灯发出警报提示工作人员，信号组件则将触发红外报警的位置信息传递至VR客户端，由VR客户端根据光学动作捕捉设备捕捉的体验用户位置数据进行排查，从而确认哪一用户即将脱离互动场景，之后即可通过VR服务器向用户发出指令，避免其脱离。

通过采用上述技术方案：本发明通过设置有外部定位组件，在对互动场景搭建的过程中，通过将外壳以及外壳内设置的红外探测器安装在铺设底板边缘处，此种设计，能够在用户移动至铺设底板的边缘时，通过用户对红外探测器中发射的红外线遮挡进行检测，从而判断用户是否移动到互动场景边缘，之后将用户遮挡红外线的信号数据传递至VR客户端以及报警灯，由报警灯发出警报提示工作人员，再通过VR客户端确认用户位置以便于发送相应的建议指令，从而引导用户回到互动场景的中心。

优选的，所述步骤S2包括：

S2.1、首先将铺设底板放置在室内地面上，确认其与地面保持全面触接即可，铺设底板的表面开设有一号安装槽和二号安装槽，一号安装槽以及二号安装槽两两为一组，一号安装槽以及二号安装槽均设置有四个且分别位于铺设底板表明的四角；

S2.2、将设备组件放置在铺设底板的一侧，设备组件包括三频无线路由器、光学动作捕捉设备、VR服务器、VR客户端、VR头戴显示器、信号组件、手持控制器、红外信号收发器以及报警灯，其中信号组件包括信号放大器以及信号收发器；

S2.3、将外部定位组件安装至铺设底板表面，外部定位组件包括外壳、侧边固定板以及一号电推杆，外壳内设置有红外探测器，红外探测器的红外线发射口设置在外壳底部的探测口凹槽上，外壳与一号电推杆之间通过连接杆固定连接，将一号电推杆的底部安装在二号安装槽内，安装方式可通过环氧树脂胶进行固定，之后将侧边固定板对应插入二号安装槽一侧的一号安装槽内，安装方式相同，启动侧边固定板上安装的二号电推杆，利用二号电推杆推动卡接板移动，直至其插入外壳一侧的卡接槽内，此时，完成外部定位组件的安装。

通过采用上述技术方案：通过在互动场景外部搭建外部定位组件，能够在互动场景的范围内建立一个安全移动范围，从而确保用户可以在指定范围内进行移动以及VR效果的体验。

优选的，所述无线网络设备配置用于VR头戴显示器与其他设备的连接，光学动作捕捉设备配置用于捕捉佩戴VR头戴显示器的用户的位置信息，VR服务器配置用于VR程序的网络编辑，VR客户端配置用于数据的接收以及指令的发送，信号组件配置用于红外探测信号以及动作捕捉信号的传递，红外线信号收发器配置用于红外线触接时信号的传递，报警灯配置用于用户行走至互动场景边缘的报警使用，立式电源配置用于各设备的电力供给。

通过采用上述技术方案：通过设置有设备组件，设备组件中光学动作捕捉设备能够对用户位置进行捕捉，从而实时监控用户位置情况，进而在用户触发边缘报警时能够准确的根据用户的位置信息给用户提出更为合理的行动建议，无线网络设备能够完成VR头戴显示器与VR服务器以及VR客户端的连接，之后即可通过VR客户端将用户VR头戴显示器之间建立联系，即可通过VR服务器使得用户的体验同步，即呈现相同的虚拟物体，且VR云渲染技术，不仅解决了传统VR头戴显示器接线导致行动不便的问题，且手持控制器能够给用户带来更好的体验。

优选的，所述步骤S5具体为：

S5.1、手持收发器将用户的位置信息传递至光学动作捕捉设备中，由光学动作捕捉设备将信号经过信号放大器进行放大，之后通过信号收发器传递至VR服务器；

S5.2、VR服务器收到来自于信号收发器传递的用户位置信息后将数据传递至VR客户端上，由VR客户端对传递的用户位置数据进行标记，从而划分各用户的位置标记，方便后期对用户进行指向性的指令发送。

通过采用上述技术方案：手持式收发器不仅能够提升用户体验，且结合光学动作捕捉设备进行使用，能够实时定位用户的位置，方便对用户发出引导式的指令。

优选的，所述步骤S2.3中，外壳的外侧面与铺设底板外侧面之间均处于同一水平面上，即表面外壳内红外探测器的探测范围小于铺设底板的面积，从而确保用户在触发红外探测器时与铺设底板的边缘尚有一段距离，有利于给工作人员对用户进行引导回到互动场景提供时间。

优选的，所述一号安装槽的截面尺寸大于侧边固定板的横截面尺寸，二号安装槽的截面尺寸大于一号电推杆底端的横截面尺寸，卡接槽的剖面尺寸大于卡接板的剖面尺寸。

通过采用上述技术方案：一号安装槽、二号安装槽的设计，能够方便一号电推杆以及侧边固定板的搭建，从而便于将外壳以及外壳内的红外探测器固定在铺设底板的边缘的正上方，此种搭建方式更为简单快速，有效的节省了搭建的时间。

优选的，所述探测口凹槽之间的距离均为20cm，红外探测器中红外线发射口之间的距离均为30cm。

通过采用上述技术方案：通过对红外线发射口之间的距离进行限定，以确保红外线的密度足够小，避免因为红外线的密度过大导致用户可以在不遮挡红外线的情况走出互动场景。

优选的，所述步骤S3具体为：选取多名工作人员佩戴好VR头戴显示器并且均配备手持控制器，工作人员进入互动场景后，通过VR客户端观察工作人员穿戴设备是否通过无线网络与VR服务器连接，确认连接后，通过VR服务器将工作人员的VR头戴显示器建立联系，之后判断工作人员是否所观察的虚拟物体是否相同，若相同，则说明互动建立成功，若否则依次排查设备组件。

通过采用上述技术方案：通过对互动场景进行预实验，能够确保用户在使用时不会出现设备上的故障，避免在用户使用时出现设备不运行而导致降低用户体验的情况。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过设置有外部定位组件，在对互动场景搭建的过程中，通过将外壳以及外壳内设置的红外探测器安装在铺设底板边缘处，此种设计，能够在用户移动至铺设底板的边缘时，通过用户对红外探测器中发射的红外线遮挡进行检测，从而判断用户是否移动到互动场景边缘，之后将用户遮挡红外线的信号数据传递至VR客户端以及报警灯，由报警灯发出警报提示工作人员，再通过VR客户端确认用户位置以便于发送相应的建议指令，从而引导用户回到互动场景的中心；

2.本发明中通过设置有设备组件，设备组件中光学动作捕捉设备能够对用户位置进行捕捉，从而实时监控用户位置情况，进而在用户触发边缘报警时能够准确的根据用户的位置信息给用户提出更为合理的行动建议，无线网络设备能够完成VR头戴显示器与VR服务器以及VR客户端的连接，之后即可通过VR客户端将用户VR头戴显示器之间建立联系，即可通过VR服务器使得用户的体验同步，即呈现相同的虚拟物体，且VR云渲染技术，不仅解决了传统VR头戴显示器接线导致行动不便的问题，且手持控制器能够给用户带来更好的体验；

3.本发明中外壳的外侧面与铺设底板外侧面之间均处于同一水平面上，即表面外壳内红外探测器的探测范围小于铺设底板的面积，从而确保用户在触发红外探测器时与铺设底板的边缘尚有一段距离，有利于给工作人员对用户进行引导回到互动场景提供时间。

附图说明

图1为本发明中的系统示意图；

图2为本发明中的场景搭建示意图；

图3为本发明中的外部定位组件的结构图；

图4为本发明中的底部基板的结构图；

图5为本发明中的外壳的局部图；

图6为本发明中的设备组件的结构图。

图例说明：1、外部定位组件；2、底部基板；3、设备组件；4、立式电源；

11、外壳；12、探测口凹槽；13、红外探测器；14、连接杆；15、一号电推杆；16、侧边固定板；17、二号电推杆；18、卡接板；19、卡接槽；

21、铺设底板；22、一号安装槽；23、二号安装槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-6所示，基于云渲染的多人大空间VR互动场景搭建方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、搭建场景的确立：选择空旷的室内环境，且室内地面平整；

S2、设备的搭建：铺设底部基板2在选好的室内地面上，外部定位组件1依次安装在底部基板2上，将设备组件3与立式电源4连接进行通电，并进行设备的检测，检测设备是否通电，具体步骤如下：

S2.1、首先将铺设底板21放置在室内地面上，确认其与地面保持全面触接即可，铺设底板21的表面开设有一号安装槽22和二号安装槽23，一号安装槽22以及二号安装槽23两两为一组，一号安装槽22以及二号安装槽23均设置有四个且分别位于铺设底板21表明的四角；

S2.2、将设备组件3放置在铺设底板21的一侧，设备组件包括三频无线路由器(ROGGT-AX11000)、光学动作捕捉设备(Optitrack Prime 17W)、VR服务器(HP暗影精灵)、VR客户端(HP暗影精灵)、VR头戴显示器(pico neo3)、信号组件、手持控制器、红外信号收发器以及报警灯，其中信号组件包括信号放大器以及信号收发器，其中信号组件包括信号放大器以及信号收发器，手持式收发器不仅能够提升用户体验，且结合光学动作捕捉设备进行使用，能够实时定位用户的位置，方便对用户发出引导式的指令；

S2.3、将外部定位组件1安装至铺设底板21表面，外部定位组件1包括外壳11、侧边固定板16以及一号电推杆15，外壳11内设置有红外探测器13，红外探测器13的红外线发射口设置在外壳11底部的探测口凹槽12上，外壳11与一号电推杆15之间通过连接杆14固定连接，将一号电推杆15的底部安装在二号安装槽23内，安装方式可通过环氧树脂胶进行固定，之后将侧边固定板16对应插入二号安装槽23一侧的一号安装槽22内，安装方式相同，启动侧边固定板16上安装的二号电推杆17，利用二号电推杆17推动卡接板18移动，直至其插入外壳11一侧的卡接槽19内，此时，完成外部定位组件1的安装，外壳11的外侧面与铺设底板21外侧面之间均处于同一水平面上，即表面外壳11内红外探测器13的探测范围小于铺设底板21的面积，从而确保用户在触发红外探测器13时与铺设底板21的边缘尚有一段距离，有利于给工作人员对用户进行引导回到互动场景提供时间；

其中一号安装槽22的截面尺寸大于侧边固定板16的横截面尺寸，二号安装槽23的截面尺寸大于一号电推杆15底端的横截面尺寸，卡接槽19的剖面尺寸大于卡接板18的剖面尺寸，一号安装槽22、二号安装槽23的设计，能够方便一号电推杆15以及侧边固定板16的搭建，从而便于将外壳11以及外壳11内的红外探测器13固定在铺设底板21的边缘的正上方，此种搭建方式更为简单快速，有效的节省了搭建的时间；

探测口凹槽12之间的距离均为20cm，红外探测器13中红外线发射口之间的距离均为30cm，通过对红外线发射口之间的距离进行限定，以确保红外线的密度足够小，避免因为红外线的密度过大导致用户可以在不遮挡红外线的情况走出互动场景；

在本步骤中，通过在互动场景外部搭建外部定位组件1，能够在互动场景的范围内建立一个安全移动范围，从而确保用户可以在指定范围内进行移动以及VR效果的体验。

S3、互动场景的预实验：选取多名工作人员佩戴VR头戴显示设备并且均配备手持控制器，工作人员进入互动场景后，通过VR客户端观察工作人员穿戴设备是否通过无线网络与VR服务器连接，确认连接后，通过VR服务器将工作人员的VR头戴显示器建立联系，之后判断工作人员是否所观察的虚拟物体是否相同，若相同，则说明互动建立成功，若否则依次排查设备组件3；

S4、互动场景的使用：体验用户在专业的指导下佩戴VR头戴显示设备，并且两手手持手持控制器，在工作人员的带领下进入铺设底板21的中心，之后，利用无线网络设备使得VR头戴显示器与VR客户端以及VR服务器连接，在VR客户端的控制将互动场景内的体验用户所使用的VR头戴显示器连接在一起，使得体验用户所观看的虚拟物体保持同步，VR服务器将进行多人VR互动程序的网络端逻辑，生成所需同步的虚拟物体、协同交互逻辑、同步物体及角色的位置信息等，使得多名用户共同体验，无线网络设备使用高频段的5G-WiFi信号，将VR客户端实时渲染的VR内容及交互操作，以视频流的方式无线传输给VR头戴显示器；

S5、用户位置的捕捉：光学动作捕捉设备分别捕捉互动场景内体验用户的位置数据，之后将位置数据通过信号组件传递至VR服务器，VR服务器将收集的所有位置数据，分发到VR客户端，从而确定不同体验用户的位置，具体步骤如下：

S5.1、手持收发器将用户的位置信息传递至光学动作捕捉设备中，由光学动作捕捉设备将信号经过信号放大器进行放大，之后通过信号收发器传递至VR服务器；

S5.2、VR服务器收到来自于信号收发器传递的用户位置信息后将数据传递至VR客户端上，由VR客户端对传递的用户位置数据进行标记，从而划分各用户的位置标记，方便后期对用户进行指向性的指令发送；

S6、脱离场景预警：当有体验用户行走至铺设底板21的边缘处时，此时，体验用户的身体部位受到红外探测器13发射的红外线的照射，从而导致红外线受到遮挡，此时，红外探测器13将受到遮挡的信息通过红外线信号收发器分别传递至报警灯以及信号组件，报警灯发出警报提示工作人员，信号组件则将触发红外报警的位置信息传递至VR客户端，由VR客户端根据光学动作捕捉设备捕捉的体验用户位置数据进行排查，从而确认哪一用户即将脱离互动场景，之后即可通过VR服务器向用户发出指令，避免其脱离。

其中，本发明中无线网络设备配置用于VR头戴显示器与其他设备的连接，光学动作捕捉设备配置用于捕捉佩戴VR头戴显示器的用户的位置信息，VR服务器配置用于VR程序的网络编辑，VR客户端配置用于数据的接收以及指令的发送，信号组件配置用于红外探测信号以及动作捕捉信号的传递，红外线信号收发器配置用于红外线触接时信号的传递，报警灯配置用于用户行走至互动场景边缘的报警使用，立式电源4配置用于各设备的电力供给，此种设计，设备组件3中光学动作捕捉设备能够对用户位置进行捕捉，从而实时监控用户位置情况，进而在用户触发边缘报警时能够准确的根据用户的位置信息给用户提出更为合理的行动建议，无线网络设备能够完成VR头戴显示器与VR服务器以及VR客户端的连接，之后即可通过VR客户端将用户VR头戴显示器之间建立联系，即可通过VR服务器使得用户的体验同步，即呈现相同的虚拟物体，且VR云渲染技术，不仅解决了传统VR头戴显示器接线导致行动不便的问题，且手持控制器能够给用户带来更好的体验。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。