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苹果HMD新专利:可根据监测用户的身体动作来移动用户的虚拟化身

  欣琴        2021-07-15 09:48:26

近日,苹果公司一系列新专利曝光,在其中的两项专利中,苹果的VR或AR头显可以根据监测用户的身体动作来移动用户的虚拟化身,而其设备的电池寿命也可以通过一些巧妙的数据传输技术进行延长。


据信,苹果正在开发VR或AR头显,以及被称为 "苹果眼镜"的AR智能眼镜。在进入一个缓慢增长的人机互动领域的过程中,苹果也在试图通过工程设计解决各种问题,以使其产品从其他头戴式设备中脱颖而出。


而在新专利中,苹果公司认为它可以改进其头显设备所能提供的东西,涉及到它如何与用户互动,以及它如何与主机设备进行通信。


第一项专利 "生成身体姿势信息 "涵盖了系统追踪用户运动的能力,然后使用这些数据来执行其他相关动作。


在苹果的专利背景中,他们指出,头戴式设备(HMD)向用户展示了沉浸式CGR体验。有些CGR体验需要知道用户的身体姿势。例如,一些CGR体验呈现了一个模仿用户行为的虚拟化身。如果用户移动他们身体的某一部分,化身也会移动相应的部分。


苹果估计,一些沉浸式计算机生成的现实体验需要了解用户的身体姿势。在一些体验中,VR或AR应用可能会根据用户的姿势或动作,对其呈现的内容做出改变,比如游戏中的警卫会对用户的姿势做出不同的反应。


更明确地说,苹果公司建议,了解身体的姿势可以用来控制用户的虚拟化身。这在流行的在线VR社交体验或聊天等情况下可能很有用,它可以利用其他硬件的运动来改变用户化身的动作。


根据该专利,苹果公司建议可以使用各种相机和神经网络来学习姿势,多个神经网络一起工作来模拟单个身体关节。每个神经网络都单独工作,但其结果被反馈到一起以创建整个身体模型。


训练将以多种方式进行,不仅要训练对摄像机数据的理解,还要培训网络如何相互交互。这包括 "确定分支的多个神经网络系统的各自拓扑结构"。


苹果公司的专利图1B是一个示例身体姿势确定器的框图,它是神经网络训练系统#180的一部分;图5A是一个示例操作环境的图。


苹果HMD新专利:可根据监测用户的身体动作来移动用户的虚拟化身

图源:patentlyapple


就网络能收集多少关于一个人姿势的信息而言,有说法称监测到的关节涵盖了 "衣领区、肩关节、肘关节、腕关节、骨盆关节、膝关节、踝关节和指关节"。边缘,即关节之间的连接元素,也由该系统确定。


该列表涵盖了创建用户身体模型所需的所有基本要素,尽管细节程度不高。例如,虽然提到了 "指关节",很可能是作为手势的一个关键元素,但脚趾或脚部运动似乎没有涵盖到同样的程度。


该专利的发明人是Andreas N. Bigontina、Behrooz Mahasseni、Gutemberg B. Guerra Filho、 Saumil B. Patel和Stefan Auer,这五位工程师中的两位曾是Metaio的员工,他们是通过收购加入到苹果公司中的。该专利最初于2019年9月23日提交。


第二项则是与VR有关的专利,该专利描述了"自适应无线传输方案",瞄准了处理头显和主机之间的通信。


苹果HMD新专利:可根据监测用户的身体动作来移动用户的虚拟化身

图源:苹果专利


虽然存在像Oculus Quest这样的一体式系统,但它们会增加设备的重量,虽然系留式设置可以减轻重量,但电缆本身可能是一个问题。解决这个问题的办法是采用无线通信系统,以减轻重量并消除电缆。


然而,即使是无线系统也会引发不少问题。例如,传输数据需要消耗电力,而且无线系统的可用带宽通常比电缆系统低,此外还有固有的干扰问题和其他中断性问题。


在苹果的专利中,它建议可以使用无线系统,但为了减少一次性传输的数据量,该系统必须发送更少的视频数据。苹果希望将使用的带宽减半,而不是让数据覆盖两个眼睛的完整数据流。


专利计划通过使用左眼数据和右眼数据的交错帧传输来实现这一目标。一旦收到两只眼睛的帧数据,系统就会将它们显示给用户。


为了通过减少传输的数据来进一步改善系统,数据的每一帧不一定是完整的。苹果建议可以进行部分帧传输,可能涵盖急需更新的元素,并允许重复使用涵盖非更新部分的早期帧的元素。


专利还提到了眼动追踪,这也可以在系统中发挥作用。通过了解用户正在看的地方,这些区域可以被优先更新,而使用深Loveated显示可以减少屏幕上没有被看到的部分所需的细节数量,以再次节省数据。


这样一个系统有可能提供极高的帧率,"使用滚动快门每秒至少100帧",尽管这可能没有你想象的那么高。有一项权利要求以 "低于每秒60帧 "的速度接收帧,但由于眼睛帧是以交替的方式显示的,所以它可以做到每秒大于100帧的速度。


其他要素包括监测无线链路和使用多个连接以保持高水平的带宽,以及数据传输时间。


该专利最初于2019年5月14日提交,专利发明人为Aleksandr M. Movshovich、Arthur Y. Zhang、Hao Pan、Holly E. Gerhard、Jim C.Chou、Moinul H. Khan、Paul V. Johnson、Sorin C. Cismas、Sreeraman Anantharaman, 以及William W. Sprague。


苹果公司每周都会提交大量的专利申请,虽然专利的存在表明其研发团队对该领域感兴趣,但并不保证它们会出现在未来的产品或服务中。


苹果在VR和AR领域有许多专利申请,其中也有与这两项新专利相关联的部分。


例如,它过去曾研究过以中心视力为重点的显示器,包括在2019年的一项专利中,一个系统可以提供高的头显刷新率。2020年,它探索了一个类似的系统,通过使用注视点检测,使用眼动追踪来决定屏幕的哪些部分需要投入资源。


手势识别以前也出现过几次,苹果公司2018年的一项专利涉及安装在头显下方的摄像头如何监测用户的手,从而管理3D文件。2015年,苹果专利认为可以通过机器视觉在远处识别用户的手势。


来源:VR陀螺,patentlyapple

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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