Facebook专利提出根据物理环境在VR中生成虚拟路径的方法
基于物理环境在虚拟环境中生成虚拟路径
（映维网 2021年08月06日）传统的虚拟现实计算系统设计用于受限空间。由于受限空间内行走的物理空间有限，内容设计师难以利用将物理环境重定位为导航虚拟环境的机制。尽管可以通过按钮来模拟虚拟现实环境中的行走，但由于视觉感知与前庭感知之间存在矛盾，这样做可能会导致晕动症。
由于这种限制，传统的虚拟现实内容设计师多尝试“远程传送”机制。例如，用户可以指向虚拟环境中的某个位置，按下按钮，然后瞬间传送到所述位置。尽管远程传送机制为虚拟现实导航问题提供了一个可行解决方案，但它并不能提供真实的和沉浸式的体验。
针对这个问题，Facebook提出了一种根据物理环境在虚拟环境中生成虚拟路径的方法。
名为“Virtual path generation in a virtual environment that is based on a physical environment”的发明主要讨论了VR导航问题的解决方案，并旨在帮助VR内容开发者根据可用的物理房间布局来生成导航路径。
在一个实施例中，一种方法包括将物理空间的布局分割成物理段；基于所述物理段生成用于虚拟环境的虚拟路径，从而允许用户通过所述物理段进行导航；基于用户在虚拟环境中的位置显示特定虚拟路径。
另外，确定用户的前进方向接近于对应特定虚拟路径的特定物理段的边界条件。这时，一个新的用户界面可以插入到程序生成路径中的交叉点，以帮助用户在现实世界中实现物理转向，从而为用户提供步行空间，尽管物理房间布局存在限制，但在这样的交叉点处，可以要求用户执行转向运动以继续行走。旋转运动所需的旋转程度取决于用户空间的物理布局。
为了解决用户执行的旋转程度与生成路径行进方向之间的潜在不匹配，VR内容可以快速旋转VR环境，以便用户在虚拟环境中面对预期行进方向。例如，当用户到达物理走廊的末端时，VR内容可以定位需要旋转以便用户继续的UI设备。如果物理走廊是一条死胡同，用户可能必须将UI设备绕用户轴旋转180度才能解锁路径。在现实世界中，这样做之后，用户将面对他来自的方向。视觉上，在虚拟现实中，用户将看到场景快速旋转，这样他将面对预期的行进方向。
如上图所示，虚拟路径管理器计算模块可以将围绕用户的物理空间的布局分割成一个或多个物理段。环境200可以包括连接一个或多个房间204的多个房间204a、204b、204c、204d、204e、204f（统称为房间204）和走廊206a、206b、206c（统称为走廊206），虚拟路径管理器计算模块108可以识别由环境200包括的物理空间208的布局。虚拟路径管理器计算模块108可以将物理空间208的布局分段为物理段210a、210b、210c（统称为物理段210）。在一个示例中，一个或多个段210的一部分可与另一段210重叠（如段210b可与段210a重叠）。
虚拟路径管理器计算模块可以基于物理段114生成虚拟环境118的虚拟路径116，用户104可以通过在物理段114中移动来导航虚拟环境118，虚拟路径管理器计算模块108可以生成用于在图形用户界面（GUI）119显示的虚拟环境118。基于3A、3B、3C图中的物理段，虚拟路径管理器计算模块108可以生成对应的虚拟路径402a、402b、402c、402d、402e、402f、402g、402h（统称为虚拟路径402）。虚拟路径402c、402d、402e、402f可以基于物理段210a；虚拟路径402a可以基于物理段210b；并且虚拟路径402b、402g和402h可以基于物理段210c。在一个示例中，虚拟路径402可以基于两个物理段210，其中两个物理段210共享公共点（或交叉点）。
虚拟路径管理器计算模块108可以基于用户104在虚拟环境118中的位置来显示特定的虚拟路径116。具体地说，虚拟路径管理器计算模块108可以在GUI 119显示特定的虚拟路径116。例如，显示设备计算模块120可以在GUI显示虚拟路径402c。虚拟路径管理器计算模块108可以确定用户104的前进方向接近于对应于特定虚拟路径116的特定物理段114的边界条件，即基于接收到的位置数据130。例如，虚拟路径管理器计算模块108可以确定用户104的前进方向接近于物理段210a的边界条件，所述物理段210a对应于用户当前所在的特定虚拟路径402c。具体地说，用户104可以基于位置数据130向虚拟路径402c中的点410移动，所述点对应于向相应物理段210a的点250移动，如图3A所示。物理段210a的点250可以对应于物理段210a的边界条件，例如物理空间208的墙。
在一个示例中，确定用户104的前进方向接近特定物理段114的边界条件包括虚拟路径管理器计算模块108确定用户104在与特定物理段114的物理接触的阈值距离内。例如，虚拟路径管理器计算模块108可以确定，当用户位于对应于虚拟路径402c的物理段210a的点250时，用户104在物理段210a的物理约束的阈值距离内。
虚拟路径管理器计算模块108响应于确定用户104的前进方向接近于特定物理段114的边界条件，通知用户104需要用户104的物理旋转，以便用户104超越特定虚拟路径116中的点。例如，当用户104沿方向D1物理接近物理段210a内的点250时，虚拟路径管理器计算模块108向用户104提供需要用户104的物理旋转的通知122，以便用户104移动到虚拟路径402c中的点410之外。
在一个示例中，响应于确定用户104的前进方向接近特定物理段114的边界条件，虚拟路径管理器计算模块108可以在GUI 119提供特定虚拟路径116内的GUI元素，所述GUI元素指示需要物理旋转。在一个示例中，响应于确定用户104的前进方向接近特定物理段114的边界条件，虚拟路径管理器计算模块108可以提供指示需要物理旋转的音频通知。
通过上述的方式，虚拟现实系统可以通过基于物理环境生成的虚拟路径来帮助用户导航虚拟环境。
名为“Virtual path generation in a virtual environment that is based on a physical environment”的专利申请最初在2020年1月提交，并在日前由美国专利商标局公布。
