沉浸式交互系统的制作方法

1.本技术涉及显示控制及人机交互领域，具体涉及一种沉浸式交互系统。


背景技术：

2.传统的教师讲解并结合黑板写书的教学方式，已逐渐不适用于目前的教学环境与教学需求，为适应于此，依据不同教学场景，使用平板电脑、触控一体机等设备并搭载各类教学app的新教学方式逐渐得到普及。新教学方式主要分为两种：一、类在线教育平台；二、vr教育技术。所谓类在线教育平台可理解为：借由校园内架设的服务器、平板或触控一体机等设备，并依靠校园内网络以及各类教学app、后台数据，满足师生的备课、讲解以及作业布置。基于vr教育技术，利用穿戴设备或一些特殊显示设备(例如具有屏幕的驾驶舱式的设备)，在拟真数字空间中让学员进行探索及互动。
3.但是，类在线教育平台的互动能力有限，难以为参与者(尤其是受教育者) 提供沉浸式体验；vr教育技术依赖于穿戴设备，不仅穿戴臃肿导致用户体验有限，而且场景完全虚拟化，参与者难以获得交互的真实感。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种沉浸式交互系统，改善例如基于类在线教育平台、 vr教育技术等教学模式的沉浸式体验及交互的真实感。
5.本技术实施例提供一种沉浸式交互系统，包括主机、互动学习桌以及显示组件。互动学习桌用于承载无线卡片并识别无线卡片的内容，以及与互动学习桌建立无线通信连接，并将内容传输给主机，互动学习桌还用于响应预设操作以同步设置显示于环显屏幕上的内容；显示组件包括环显屏幕，环显屏幕设置有围绕互动学习桌设置的环型显示区，显示组件在主机的控制下将无线卡片的内容显示于环显屏幕的环型显示区上。
6.可选地，互动学习桌设置于环显屏幕的环绕区域内，在环绕区域内可移动。
7.可选地，环显屏幕包括弧形幕布和/或弧形墙面，显示组件包括若干投影仪，投影仪设置于互动学习桌的上方，并用于将内容投影于弧形幕布和/或弧形墙面上，若干投影仪的投影面积至少覆盖环显屏幕。
8.可选地，环显屏幕的表面涂布有增益涂料，用于增强内容的显示清晰度。
9.可选地，环显屏幕包括可独立发光并显示画面的弧形显示屏。
10.可选地，环显屏幕设置有两个门，两个门将环显屏幕划分为可分别独立显示的第一弧形显示区和第二弧形显示区。
11.可选地，两个门之间的夹角为120
°
。
12.可选地，沉浸式交互系统还包括若干座位，若干座位沿环显屏幕的出光面环绕方向设置。
13.可选地，环显屏幕设置于矩形室内，主机设置于环显屏幕之外、矩形室内的一角。
14.可选地，环显屏幕的下方设置有用于承载用户的支撑面，支撑面包括若干可拆卸
块，若干可拆卸块与矩形室的地面间隔并形成用于排布走线的空间。
15.如上所述，本技术实施例通过互动学习桌承载无线卡片并识别无线卡片的内容，并通过主机显示于环显屏幕上，学生等用户可以通过更换无线卡片来显示不同的内容，并且环型显示的面积大，有利于提高用户的沉浸式体验；另外，用户通过对互动学习桌的预设操作，可以同步设置显示于环显屏幕上的内容，例如同步旋转环显屏幕上的内容、设置内容中被选中的预设角色的预设特征，从而实现与内容中预设角色的互动，交互的真实感较强。
附图说明
16.图1至图4为本技术实施例的沉浸式交互系统在矩形室内的布局示意图；
17.图5为本技术一实施例的设置有两个门的环显屏幕的俯视图。
具体实施方式
18.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本技术的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本技术的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本技术的技术方案。
19.应理解，在本技术实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅为便于描述本技术相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
20.请一并参阅图1至图5所示，为本技术一实施例的沉浸式交互系统1，包括互动学习桌10、显示组件20、以及主机30。
21.互动学习桌10用于承载无线卡片并识别无线卡片的内容，以及与互动学习桌建立无线通信连接，并将内容传输给主机30。
22.显示组件20包括环显屏幕21，环显屏幕21设置有环型显示区，所谓环型显示区为沿重力方向y观察呈圆环状的显示区，例如图1至图4所示的360
°
闭环状的显示区，该环型显示区围绕互动学习桌10设置。当然，在其他场景中，环型显示区也可以并非圆环状，例如其他多边形环状、具有缺口的未闭合的类环状。环显屏幕21的形状可参阅环型显示区的描述。
23.在本技术实施例中，重力方向y可视为环显屏幕21的宽度方向，环显屏幕21的长度方向为x-z截面上的周长，第一方向x可视为环显屏幕21所在矩形室2的长度方向，第三方向z可视为环显屏幕21所在矩形室2的宽度方向，重力方向y可视为矩形室2的高度方向，又可称为二方向y。第一方向x、第二方向y和第三方向z中的任意两个方向垂直，需要说明的是，受限于实际加工或者测量时的误差，本技术全文中所谓的垂直并非要求两者之间的夹角必须为90
°
，而是允许存在预定角度范围(例如
±
10
°
)内的偏差，例如所谓垂直可理解为任意两个方向之间的夹角为80
°
至100
°
。
24.主机30可视为沉浸式交互系统1的中央处理器，用于与沉浸式交互系统 1的其他电子器件连接，例如电连接或通信连接等，并根据程序或指令向相关电子器件下发指令，以此控制对应的电子器件执行相应功能。
25.对于显示组件20而言，主机30将从互动学习桌10获取的无线卡片的内容，显示于环显屏幕21的环型显示区上，从而实现360
°
环显。
26.在沉浸式交互系统1中，学生等用户可以根据教学场景(例如教学课程、自身喜好)自由更换放置于互动学习桌10的无线卡片，以此360
°
环显不同的教学内容，环显面积大，有利于提高用户的沉浸式体验。
27.另外，互动学习桌10还用于响应预设操作，以同步设置显示于环显屏幕21上的内容。也就是说，用户通过对互动学习桌10的操作，可以同步设置显示于环显屏幕21上的内容，例如同步旋转环显屏幕21上的内容、设置内容中被选中的预设角色的预设特征，例如对被选中的预设角色进行高亮显示，从而实现与内容中预设角色的互动，交互的真实感较强。
28.应理解，沉浸式交互系统1还可包括其他结构，下面进一步说明。
29.请继续一并参阅图1至图4所示，沉浸式交互系统1可以包括屋顶结构、立面结构、地面标识、室内装置以及控制设备间30a等。
30.屋顶结构，用于悬挂投影仪212、设置新风通道、照明系统、影音装置、以及由吸音材质所构成的吊顶等中的一个或者多个。
31.立面结构，主要包括具有环显屏幕21的显示组件20，以及例如图5所示的两个夹角为120
°
的户型自动门213、以及360
°
环形涂布的投影增益涂料。
32.地面标识，主要包括地面管线系统、活动可替换地毯、以及环形座位等，环形座位可以由若干座位171沿环显屏幕21的出光面环绕方向设置，可以满足例如至多容纳30名小学生的使用需求。活动可替换地毯可根据不同的输入需求，作为信号输入或输出的管线系统。活动可替换地毯可形成用于承载用户的支撑面，并设置于环显屏幕21的下方，支撑面包括若干可拆卸块172，若干可拆卸块172与矩形室的地面间隔并形成用于排布走线的空间。
33.室内装置，主要包括通过有线或无线进入沉浸式交互系统1的所有输入/ 输出设备，包括但不限于前述互动学习桌10、显示组件20和主机30等。例如，互动学习桌10以无线卡片作为输入源，输入方式基于rfid，当然，也可以基于不同教学需求而自主研发其他物理感应输入方式，例如，其他输入源为基于雷达、红外、leap-motion、kinect等体感互动方式的设备。
34.控制设备间30a，可以基于传统教室作为改造基础，以矩形室2为例，圆形的环显屏幕21与矩形室2墙壁所形成的夹角部分空间，足够容纳本地计算服务器等主机30，实现空间合理利用。于此，环显屏幕21设置于矩形室2内，主机30设置于环显屏幕21之外、矩形室2内的一角，主机30不会占用环显屏幕21所环绕的空间，有利于其他元件在环绕空间内的布局。
35.改造后的矩形室2可以给小学教学提供体验式教学的峰值体验，属于整个教学课程环节中的一个部分，为小学生提供教学需要的课程内容。峰值体验的时间通常为一节课45分钟中的一部分，在配合教室教学的基础上，再转到环显屏幕21所代表的环幕教室进行教学。教学内容的表现形式包含：360
°
影片播放、探索式学习课程(基于互动学习桌10)、场景陈列等。教师可以根据需要提前设置课程包，例如对应内容的无线卡片，带入学生参观即可。
36.在课程开始前，教师可以通过控制端(例如ipad)的应用程序，连接至主机30，以开启电脑、投影仪212、新风系统等，以及控制灯光亮暗，例如根据不同课程需求设定灯光照度、新风温度，以及运行对应课程的资源包，在部署好对应课程设置后，教师可根据实际课
程使用的教具，快速布置教学环境，使硬件设备能够接入到对应资源包进行使用。
37.对于场景陈列
38.资源包或课程包可以为场景化背景素材，满足教师在讲学过程中对部分场景的模拟还原以达成学生情景代入。背景素材可以遵循360
°
拍摄规范(例如 10:1柱形拼接)，而制作成静态图片或可重复循环的动态影像。在教师设定进入此类课程模式后，可根据实际环境需要，调整具体的知识在环显屏幕21的分布，并将具体重点场景作为素材插入正常播放的课件中。在非场景化课件页面，可以使用分屏(例如三分屏)同步播放对应课件内容。
39.教师可通过移动端应用控制课件的播放与暂停。
40.对于探索式学习课程
41.资源包或课程包可以采用例如unity系统开发渲染，结合互动学习桌10，针对课本知识的梳理将大量信息和知识点隐藏到不同无线卡片的场景中去。老师通过设定选择该类课程包并进入后，可通过wi-fi将互动学习桌10接入教室主机30。
42.例如，在自然科学课的教学场景中，首先将小学科学课程中的鸟类分类课程制作成8张不同的教学卡(即无线卡片)。当载入该课程包后，界面展示共 8类不同鸟类卡片，并提醒可以选择不同学习内容的卡片。学生可根据自己感兴趣内容，选择不同卡片放置至互动学习桌10的放置区内，则激活对应鸟的栖息场景并显示于环显屏幕21上。环显屏幕21显示的图像可以设置5-8个不同角色的隐藏知识点，并提醒学生拨动转盘探索。学生可以拨动互动学习桌 10上的转盘操作钮，选择墙面上不同的鸟类(即前述预设角色)，展开隐藏信息(可以表现为文字、图片、视频等相结合的形式)，了解该类鸟种因为环境选择而拥有的不同体态特征等知识点。若从互动学习桌10的放置区取走无线卡片，互动学习桌10及主机30等返回到待机选择卡片状态。
43.对于360
°
影片播放
44.可通过主机30联网的云端选择课程内容，并载入到课程包。教师可以通过寻求素材，自由替换不同影片资源，播放教学影像。通过一个5～10分钟录制的教学影片或cg渲染影视内容，将用户代入沉浸式影院以学习探索。360 影片播放可视为影院模式，可为学生提供360
°
vr影院体验。
45.当然，教学内容的表现形式还可以包括互动游戏，例如，结合学习需求，接入互动道具并结合不同场景制作课件，并载入到课程包，在前述环显环境下，通过接入的互动道具实现个人或多人的宽屏vr游戏体验。
46.以上所述仅为本技术的部分实施例，并非因此限制本技术的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
47.尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
48.在本文中，虽然采用了诸如s1、s2等步骤代号，但其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，并不构成顺序上的实质性限制，在具体实施时，可能会先执行s2后执行s1等，这些均属于本技术的保护范围之内。