本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實(shí)，具體地說是一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬射擊的旋轉(zhuǎn)式懸空交互系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)多人射擊游戲領(lǐng)域，鍵盤與鼠標(biāo)一直是主流的操作設(shè)備。玩家通過按鍵組合來控制角色移動(dòng)、跳躍、下蹲等動(dòng)作，利用鼠標(biāo)控制視角與瞄準(zhǔn)。這種操作方式在一定程度上能夠滿足游戲的基本需求，但存在諸多局限性。一方面，復(fù)雜的按鍵組合需要玩家花費(fèi)大量時(shí)間去記憶與練習(xí)，新玩家上手難度較大，例如，在緊急對戰(zhàn)中，玩家可能因記錯(cuò)按鍵而無法及時(shí)做出躲避或反擊動(dòng)作；另一方面，鼠標(biāo)與鍵盤的操作相對生硬，無法精準(zhǔn)模擬現(xiàn)實(shí)中人體的自然動(dòng)作。在模擬射擊場景里，玩家無法像在現(xiàn)實(shí)中那樣自然地持槍、瞄準(zhǔn)、射擊，難以全身心投入游戲情境，沉浸感大打折扣，而且，傳統(tǒng)操作方式在多人協(xié)作方面也存在不足，玩家之間的配合更多依賴語音溝通，難以通過直觀的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)默契協(xié)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬射擊的旋轉(zhuǎn)式懸空交互系統(tǒng)及方法，完成設(shè)備配對與平臺校準(zhǔn)，玩家通過身份驗(yàn)證登錄并獲取初始信息；客戶端依據(jù)服務(wù)器場景數(shù)據(jù)渲染3d游戲世界，動(dòng)感平臺結(jié)合特技與空間音頻構(gòu)建沉浸式互動(dòng)空間，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)模塊同步玩家狀態(tài)與動(dòng)作信息；玩家通過懸空手部動(dòng)作模擬瞄準(zhǔn)，leapmotion采集手部數(shù)據(jù)并映射為游戲指令后上傳至服務(wù)器，服務(wù)器執(zhí)行碰撞檢測、傷害計(jì)算后更新游戲狀態(tài)；客戶端根據(jù)更新狀態(tài)重繪畫面，平臺同步執(zhí)行物理反饋；游戲結(jié)束后，系統(tǒng)玩家生成結(jié)算信息并完成設(shè)備資源釋放與復(fù)位；提升了虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的交互沉浸感與實(shí)時(shí)性，適用于多人在線互動(dòng)游戲場景。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬射擊的旋轉(zhuǎn)式懸空交互方法，包括：

4、啟動(dòng)leap?motion設(shè)備并與游戲客戶端配對，同步激活多自由度動(dòng)感平臺并完成初始化校準(zhǔn)；

5、服務(wù)器驗(yàn)證玩家身份并獲取初始游戲數(shù)據(jù)，基于場景信息生成3d游戲畫面；

6、通過leap?motion實(shí)時(shí)采集玩家懸空手部動(dòng)作數(shù)據(jù)，并將手部旋轉(zhuǎn)動(dòng)作映射為游戲視角旋轉(zhuǎn)指令，手部移動(dòng)動(dòng)作映射為角色移動(dòng)或武器瞄準(zhǔn)指令；

7、將游戲視角旋轉(zhuǎn)指令、角色移動(dòng)或武器瞄準(zhǔn)指令上傳至服務(wù)器，并在執(zhí)行碰撞檢測與傷害計(jì)算后更新游戲狀態(tài)；

8、根據(jù)更新后的游戲狀態(tài)重繪游戲畫面，多自由度動(dòng)感平臺同步解析更新后的游戲狀態(tài)數(shù)據(jù)并執(zhí)行物理反饋；所述物理反饋包括觸發(fā)位移、震動(dòng)、傾斜的多自由度動(dòng)作；

9、當(dāng)游戲結(jié)束條件觸發(fā)時(shí)，生成玩家結(jié)算信息并存儲更新，同時(shí)，執(zhí)行設(shè)備復(fù)位操作。

10、具體地，所述初始化校準(zhǔn)的過程包括：

11、通過多自由度動(dòng)感平臺內(nèi)置陀螺儀檢測初始水平傾角；

12、驅(qū)動(dòng)多自由度動(dòng)感平臺內(nèi)置的液壓執(zhí)行器執(zhí)行三次位置閉環(huán)自檢；

13、建立多自由度動(dòng)感平臺位移坐標(biāo)系與虛擬場景坐標(biāo)的映射關(guān)系表。

14、具體地，所述基于場景信息生成3d游戲畫面的過程中，多自由度動(dòng)感平臺根據(jù)服務(wù)器傳來的場景數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)觸發(fā)物理反饋，結(jié)合特技系統(tǒng)與空間音頻系統(tǒng)，構(gòu)建多模態(tài)沉浸式游戲互動(dòng)空間，同時(shí)，接收服務(wù)器發(fā)送的玩家動(dòng)作信息，并與多自由度動(dòng)感平臺同步呈現(xiàn)。

15、具體地，所述手部旋轉(zhuǎn)動(dòng)作映射包括：

16、建立手部坐標(biāo)系與游戲視角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，當(dāng)手部繞z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)生成視角水平旋轉(zhuǎn)指令，繞x軸旋轉(zhuǎn)時(shí)生成視角俯仰指令。

17、具體地，所述手部移動(dòng)動(dòng)作映射包括：

18、以手腕關(guān)節(jié)為原點(diǎn)建立球坐標(biāo)系，當(dāng)手部徑向移動(dòng)距離大于10厘米時(shí)觸發(fā)角色位移指令，手部徑向移動(dòng)距離小于5厘米且速度大于每秒30厘米時(shí)觸發(fā)武器瞄準(zhǔn)微調(diào)指令。

19、具體地，所述碰撞檢測采用分層判定規(guī)則；

20、所述分層判定規(guī)則包括先進(jìn)行武器射線與場景物體的包圍盒檢測，再對命中目標(biāo)進(jìn)行骨骼關(guān)鍵點(diǎn)穿透檢測。

21、具體地，所述物理反饋的觸發(fā)條件包括：

22、多自由度動(dòng)感平臺根據(jù)武器后坐力數(shù)據(jù)觸發(fā)對應(yīng)強(qiáng)度的震動(dòng)反饋；

23、多自由度動(dòng)感平臺根據(jù)角色墜落高度數(shù)據(jù)觸發(fā)對應(yīng)角度的傾斜反饋；

24、多自由度動(dòng)感平臺的位移加速度與載具運(yùn)動(dòng)速度正相關(guān)。

25、具體地，所述設(shè)備復(fù)位操作包括：

26、斷開leap?motion設(shè)備的usb數(shù)據(jù)通道；

27、向多自由度動(dòng)感平臺發(fā)送pwm歸零控制信號；

28、液壓支柱收縮至安全鎖定位置。

29、一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬射擊的旋轉(zhuǎn)式懸空交互系統(tǒng)，包括：設(shè)備管理模塊、玩家管理模塊、動(dòng)作捕捉模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、游戲狀態(tài)管理模塊、多模態(tài)反饋模塊；

30、所述設(shè)備管理模塊，用于統(tǒng)一管理所有外圍硬件設(shè)備的啟動(dòng)、連接、初始化、校準(zhǔn)和關(guān)閉；所述外圍硬件設(shè)備包括leap?motion、動(dòng)感平臺；

31、所述玩家管理模塊，用于處理玩家身份認(rèn)證、信息存儲、更新以及與游戲進(jìn)度關(guān)聯(lián)的個(gè)人數(shù)據(jù)管理；

32、所述動(dòng)作捕捉模塊，用于通過leap?motion設(shè)備采集玩家手部動(dòng)作數(shù)據(jù)，解析并將其轉(zhuǎn)化為有效的游戲控制指令；

33、所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊，用于建立并維護(hù)客戶端與游戲服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)連接；

34、所述游戲狀態(tài)管理模塊，用于執(zhí)行游戲核心邏輯，維護(hù)并更新所有玩家和場景的實(shí)時(shí)狀態(tài)；所述游戲核心邏輯包括規(guī)則、物理、碰撞、傷害、結(jié)算；

35、所述多模態(tài)反饋模塊，用于根據(jù)服務(wù)器更新的游戲狀態(tài)和本地事件，在客戶端向玩家提供視覺、物理動(dòng)感和聽覺的多感官沉浸式反饋。

36、具體地，所述游戲狀態(tài)管理模塊包括：規(guī)則執(zhí)行單元、碰撞檢測單元、傷害計(jì)算單元、結(jié)算處理單元；

37、所述規(guī)則執(zhí)行單元，用于執(zhí)行游戲規(guī)則；

38、所述碰撞檢測單元，用于檢測游戲?qū)ο笾g的碰撞，并進(jìn)行仿真；所述游戲?qū)ο蟀ń巧?、子彈、場景元素?/p>

39、所述傷害計(jì)算單元，用于根據(jù)碰撞檢測結(jié)果、武器屬性、玩家屬性計(jì)算傷害值，更新玩家的游戲狀態(tài)；

40、所述結(jié)算處理單元，用于當(dāng)游戲結(jié)束條件滿足時(shí)，生成最終的結(jié)算信息，并將結(jié)算信息傳遞給玩家管理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和更新。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、1.本發(fā)明提出一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬射擊的旋轉(zhuǎn)式懸空交互系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器高效的數(shù)據(jù)傳輸與同步，不僅能上傳玩家操作指令，還能實(shí)時(shí)接收并呈現(xiàn)其他玩家動(dòng)作，促進(jìn)玩家間動(dòng)態(tài)感知，增強(qiáng)多人互動(dòng)體驗(yàn)；服務(wù)器端的游戲狀態(tài)管理模塊執(zhí)行碰撞檢測、傷害計(jì)算與狀態(tài)更新，確保游戲邏輯的準(zhǔn)確與流暢；游戲結(jié)束后，完整的結(jié)算、存儲與設(shè)備復(fù)位流程，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，為玩家提供連貫、優(yōu)質(zhì)的游戲服務(wù)，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)游戲交互技術(shù)的發(fā)展。

43、2.本發(fā)明提出一種用于虛擬現(xiàn)實(shí)模擬射擊的旋轉(zhuǎn)式懸空交互方法，通過leapmotion設(shè)備采集玩家懸空手部動(dòng)作，將其精準(zhǔn)映射為游戲內(nèi)視角旋轉(zhuǎn)、角色移動(dòng)等指令，突破傳統(tǒng)輸入限制，實(shí)現(xiàn)自然直觀的人機(jī)交互；結(jié)合多自由度動(dòng)感平臺的位移、震動(dòng)、傾斜反饋，配合特技與空間音頻系統(tǒng)，構(gòu)建多模態(tài)沉浸式體驗(yàn)，讓玩家深度融入游戲世界，極大提升交互真實(shí)感與沉浸感。