專利名稱：具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)設(shè)備，傳感器以及移動(dòng)游戲領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，移動(dòng)設(shè)備游戲的互動(dòng)方式主要有兩種1、通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的鍵盤(pán)按壓該方式通過(guò)用戶按壓移動(dòng)設(shè)備的鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只有少量的手部手指的動(dòng)作，沒(méi)有 大的身體上的互動(dòng)。2、通過(guò)傾斜移動(dòng)設(shè)備該方式主要是通過(guò)移動(dòng)設(shè)備具有的重力方向傳感器來(lái)獲得重力方向來(lái)控制游戲， 一般也只有手部輕微的傾斜動(dòng)作，沒(méi)有力度感應(yīng)。以上的兩種移動(dòng)設(shè)備的游戲互動(dòng)方式的互動(dòng)性都較差，同時(shí)也沒(méi)有很好的身體互動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了獲得更好的用戶移動(dòng)游戲互動(dòng)體驗(yàn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具備三軸加 速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，該方法通過(guò)三軸加速度傳感器來(lái)模擬真實(shí) 的伐木工的動(dòng)作，身體上的互動(dòng)更加直接，用戶體驗(yàn)更好，同時(shí)可以起到一定的鍛煉身體的 目的。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，包括如下步驟1)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置的三軸加速度傳感器，將移動(dòng)設(shè)備模擬為現(xiàn)實(shí)中的伐木斧， 該模擬伐木斧的鋒面與屏幕平面平行；2)游戲開(kāi)始后，用戶通過(guò)揮動(dòng)手中的移動(dòng)設(shè)備向移動(dòng)設(shè)備屏幕平面水平方向用 力，模擬砍伐的動(dòng)作，三軸加速度傳感器則通過(guò)感知加速度的方向和大小來(lái)模擬真實(shí)的斧 頭的砍伐方向和力度，并記錄砍伐過(guò)程中的加速度信息；游戲程序連續(xù)檢測(cè)三軸加速度傳 感器的合成加速度值，并計(jì)算砍伐量，當(dāng)累計(jì)的有效砍伐量大于需要的砍伐量時(shí)，砍伐成 功。所述三軸加速度傳感器和移動(dòng)設(shè)備的位置關(guān)系是三軸加速度傳感器坐標(biāo)系的 XY平面與移動(dòng)設(shè)備平面平行，移動(dòng)設(shè)備屏幕與斧面方向平行，斧刃朝向用戶面向移動(dòng)設(shè)備 屏幕時(shí)的左向，三軸加速度傳感器坐標(biāo)系的Z軸垂直于移動(dòng)設(shè)備屏幕平面，即被砍伐的樹(shù) 木的樹(shù)干方向與三軸加速度傳感器的Z軸方向平行。上述步驟2)的游戲控制流程如下1)游戲啟動(dòng)，初始化游戲和三軸加速度傳感器；2)游戲加載起始的第一棵樹(shù)，并初始化樹(shù)的相關(guān)變量；3)用戶模擬砍伐的動(dòng)作，揮動(dòng)手中的移動(dòng)設(shè)備向移動(dòng)設(shè)備屏幕平面水平方向上用
3力，如果砍伐范圍有效且砍伐的合成加速度值M大于加速度門(mén)限值D，三軸加速度傳感器記 錄砍伐過(guò)程中的加速度信息；有效砍伐范圍用^表示，i表示有效砍伐范圍的數(shù)量；4)游戲程序連續(xù)監(jiān)測(cè)三軸加速度傳感器的合成加速度值M,如果M大于加速度門(mén) 限D(zhuǎn)，那么進(jìn)入5)，否則繼續(xù)檢測(cè)；5)計(jì)算有效砍伐量，并將有效砍伐量累加有效砍伐量累計(jì)變量SUM中；有效砍伐 范圍A內(nèi)的作用力累計(jì)值通過(guò)Pri變量來(lái)記錄；6)根據(jù)砍伐的合成加速度以及方向，累加Pri變量中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)，并利用Pri變 量，刷新和控制游戲視圖中的樹(shù)木；7)判斷有效砍伐量是否達(dá)到樹(shù)木砍到需要的累計(jì)量，如果是，轉(zhuǎn)8)，否者轉(zhuǎn)3)；8)控制游戲視圖，顯示樹(shù)木已經(jīng)被砍倒，提示用戶任務(wù)成功；9)加載下一個(gè)更高難度的樹(shù)木，并初始化相關(guān)變量和游戲用戶界面顯示，轉(zhuǎn)3)。所述的有效砍伐量是由合成加速度值為M乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)Ui計(jì)算得到，Ui表示對(duì)應(yīng) 砍伐范圍的轉(zhuǎn)換系數(shù)，0 < Ui ^ I0本發(fā)明確定只有在伐木的角度與三軸加速度傳感器X軸的夾角在士45度以內(nèi)砍 伐才有效，所述伐木的方向按范圍劃分為(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)三個(gè)砍伐范 圍，分別用rl、r2、r3表示，相應(yīng)的，利用Pr1, Pr2, Pr3三個(gè)變量來(lái)記錄樹(shù)木三個(gè)砍伐范圍 (-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)上的作用力累計(jì)值。所述砍伐范圍rl的轉(zhuǎn)換系數(shù)Ul為1，砍伐范圍r2的轉(zhuǎn)換系數(shù)u2和砍伐范圍r3 的轉(zhuǎn)換系數(shù)u3均為0.6。本發(fā)明具有的有益效果是通過(guò)三軸加速度傳感器來(lái)模擬真實(shí)的伐木工的動(dòng)作， 身體上的互動(dòng)更加直接，用戶體驗(yàn)更好，同時(shí)可以起到一定的鍛煉身體的目的。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器坐標(biāo)系與移動(dòng)設(shè)備以及真實(shí)斧頭的映射關(guān)系；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的樹(shù)木砍伐方向范圍的劃分；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的砍伐有效動(dòng)作檢測(cè)的過(guò)程；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的砍伐角度的用戶視圖控制的關(guān)系；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的游戲過(guò)程示意。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，是通過(guò)移動(dòng) 設(shè)備內(nèi)置的三軸加速度傳感器，將移動(dòng)設(shè)備模擬為現(xiàn)實(shí)中的伐木斧，該擬伐木斧的鋒封面 與屏幕平面平行，用戶通過(guò)揮動(dòng)手中的移動(dòng)設(shè)備向移動(dòng)設(shè)備屏幕平面水平方向上用力，模 擬砍伐的動(dòng)作。加速度傳感器會(huì)記錄砍伐過(guò)程中的加速度信息，并轉(zhuǎn)化為屏幕上的顯示，具 有很高的互動(dòng)特性。本實(shí)施例的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，包括如下 幾個(gè)方面1、虛擬伐木斧的實(shí)現(xiàn)利用移動(dòng)設(shè)備的三軸加速度傳感器來(lái)感知加速度的方向和大小來(lái)模擬真實(shí)的斧頭的砍伐方向和力度。其中，三軸加速度傳感器的安裝應(yīng)該符合圖1中的坐標(biāo)系，即XY平 面與移動(dòng)設(shè)備屏幕平面平行X軸平行于屏幕上下邊框，Y軸平行于屏幕兩側(cè)的邊框，Z軸方 向垂直于屏幕面向用戶，X軸方向在用戶的左方向，Y軸方向在用戶的向下方向。移動(dòng)設(shè)備 屏幕與真實(shí)的斧面方向平行，斧刃朝向用戶面向手機(jī)屏幕時(shí)的左向。而樹(shù)木的樹(shù)干方向與 三軸加速度傳感器的Z軸方向平行。該游戲方法在游戲過(guò)程中不需要其他額外的設(shè)備，只需要移動(dòng)設(shè)備本身即可。用 戶在游戲過(guò)程中，雙手像握住真實(shí)伐木斧那樣手握移動(dòng)設(shè)備，屏幕面向用戶，并向身體的水 平方向揮動(dòng)，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的屏幕顯示游戲的進(jìn)度和狀態(tài)，在此過(guò)程中，用戶并非真實(shí)砍 伐，只是在空氣中揮動(dòng)移動(dòng)設(shè)備來(lái)模擬真實(shí)砍樹(shù)過(guò)程。本實(shí)施例以手機(jī)作為移動(dòng)設(shè)備，該移動(dòng)設(shè)備具有一塊矩形屏幕，總像素值大于7 萬(wàn)像素。屏幕的安裝角度必須使得屏幕橫向和豎向的邊框分別與三軸加速度傳感器的Y 和X軸垂直。該移動(dòng)設(shè)備需要具備較強(qiáng)大的處理器以及大容量的內(nèi)存，且能支持J2ME、 Sybain, Windows Phone或Android開(kāi)發(fā)環(huán)境以及提供支持傳感器操作的開(kāi)發(fā)API。2、虛擬伐木斧傳感器數(shù)值與當(dāng)次砍伐量的映射確定只有在伐木的角度與三軸加速度傳感器X軸的夾角在士45度以內(nèi)砍伐。首先，伐木的方向按范圍劃分為三個(gè)部分，其劃分按圖2所示，劃分為(_15， +15)、(+15，+45)、(-45，-15)三個(gè)砍伐范圍，分別用 rl、r2、r3 表示。在(-15，+15)度的 范圍內(nèi)，伐木力度即加速度傳感器的三軸方向上的合成加速度大小，其值為M，轉(zhuǎn)換為本次 伐木量時(shí)，假定砍伐范圍rl的轉(zhuǎn)換系數(shù)ul為1. 0，即本次砍伐量為1. 0*M，當(dāng)伐木角度在 (+15，+45)、(-45，-15)兩個(gè)范圍中時(shí)，其砍伐量轉(zhuǎn)化系數(shù)u2和u3均為0. 6，即當(dāng)前伐木量 為 0. 6*M。3、伐木動(dòng)作的檢測(cè)通過(guò)不斷檢測(cè)加速度傳感器的值，得到當(dāng)前值為M，其中，M的單位是米每二次方 秒。為了防止誤判斷，通過(guò)設(shè)置門(mén)限值D，如果M <=D，那么認(rèn)為當(dāng)前是用戶的誤操作，不 計(jì)入伐木過(guò)程。如果M >D，認(rèn)為當(dāng)前伐木動(dòng)作有效，計(jì)入伐木過(guò)程。門(mén)限值D的選擇取決 于設(shè)備傳感器的精度，如根據(jù)伐木游戲的特點(diǎn)，D可以取0. 5G。其檢測(cè)過(guò)程如圖3所示。4、樹(shù)木的砍伐屬性樹(shù)木的砍伐屬性包括將樹(shù)木砍倒需要的有效砍伐量的累加值。有效砍伐量的計(jì)算 見(jiàn)前述“2、虛擬伐木斧傳感器數(shù)值與當(dāng)次砍伐量的映射”中的所述。樹(shù)木的砍伐屬性還包 括用戶控制用戶界面顯示的參數(shù)，包括樹(shù)木的外觀數(shù)據(jù)，樹(shù)木的文字信息。5、游戲用戶界面樹(shù)木砍伐顯示的控制為了控制和顯示用戶每次砍伐的力度和方向，每棵樹(shù)利用PrpPivPr3三個(gè)變量來(lái) 記錄樹(shù)木三個(gè)砍伐角度范圍(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)上的作用力累計(jì)值，并用 Pr1, Pr2, Pr3三個(gè)變量來(lái)控制游戲視圖中樹(shù)木對(duì)應(yīng)的三個(gè)顯示范圍中被砍伐程度的視圖顯 示，其如圖4所示。6、游戲的控制流程1)游戲啟動(dòng)，初始化游戲和加速度傳感器；2)游戲加載起始的第一棵樹(shù)，并初始化樹(shù)的相關(guān)變量；3)連續(xù)監(jiān)測(cè)三軸加速度傳感器的合成加速度值M，如果M大于加速度門(mén)限D(zhuǎn)，那么
5進(jìn)入4)，否則繼續(xù)檢測(cè)；4)根據(jù)加速度的方向，使用“2、虛擬伐木斧傳感器數(shù)值與當(dāng)次砍伐量的映射”中的 方法計(jì)算砍伐量M,并將M累加到砍伐量累計(jì)變量SUM中；5)根據(jù)砍伐的合成加速度以及方向，累加Pr1, Pr2, Pr3變量中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)，并 利用這三個(gè)變量，刷新和控制游戲視圖中的樹(shù)木；其具體過(guò)程是，如果有效砍伐角度在范圍 (-15,+15)度內(nèi)，那么將此次有效砍伐量累計(jì)到Pr1中，此時(shí)，利用Pr1和將樹(shù)完全砍倒所需 的總累計(jì)量相除，得到一個(gè)比例值H(0 < H < 1)，如圖4和圖5所示，對(duì)應(yīng)Pr1有一個(gè)顯示 范圍用來(lái)顯示該方向上的砍伐程度，其深色條深入的比例就用H來(lái)設(shè)置并刷新顯示。以此 類推，其余兩個(gè)方向范圍的刷新和控制過(guò)程與此完全相同；6)判斷M是否達(dá)到樹(shù)木砍到需要的累計(jì)量，如果是，轉(zhuǎn)7)，否者轉(zhuǎn)3)；7)控制游戲視圖，顯示樹(shù)木已經(jīng)被砍倒，提示用戶任務(wù)成功；8)加載下一個(gè)更高難度的樹(shù)木，并初始化相關(guān)變量和游戲用戶界面顯示，轉(zhuǎn)3)。9)以上的任何步驟，用戶均可以退出，退出時(shí)需要關(guān)閉加速度傳感器以及相關(guān)的 游戲資源。下面，列舉一個(gè)具體的操作實(shí)例?，F(xiàn)有一個(gè)移動(dòng)設(shè)備具有高性能的Cortex A8的處理器，具有256MB大容量的隨機(jī) 存儲(chǔ)器RAM，具有分辨率0. 1米每二次方秒的三軸加速度傳感器，具有S60操作系統(tǒng)，支持 J2ME編程環(huán)境，支持加速度傳感器API編程。用戶啟動(dòng)伐木工游戲，游戲通過(guò)API初始化三 軸加速度傳感器并初始化游戲相關(guān)的變量和模塊。然后游戲加載一棵初始的樹(shù)木，其屬性 是松樹(shù)，樹(shù)齡30年，砍伐需要累計(jì)的有效砍伐量為5G，以及樹(shù)木的圖像數(shù)據(jù)并初始化用于 砍伐程度顯示的PR1、PR2、PR3變量為0，初始化有效砍伐量累計(jì)變量SUM為0。然后啟動(dòng)加 速度傳感器，檢測(cè)加速度值和方向。假設(shè)用戶第一次揮動(dòng)移動(dòng)設(shè)備，游戲程序檢測(cè)到用戶的 揮動(dòng)加速度為3G，角度為+10度，按照算法，有效砍伐量為1. 0*3G，且用戶的揮動(dòng)力度大于 了砍伐門(mén)限值0. 5G，本次砍伐有效，同時(shí)累計(jì)有效砍伐量SUM為3G，變量PRl為0+3G = 3G， 并刷新用戶視圖的樹(shù)木顯示。用戶第二次揮動(dòng)移動(dòng)設(shè)備，檢測(cè)到用戶的揮動(dòng)力度是2G，揮動(dòng) 角度是+30度，那么用戶的等效砍伐量為2G*0. 6 = 1. 2G，同時(shí)大于了砍伐門(mén)限值0. 5G本次 砍伐有效，累計(jì)砍伐量SUM為3G+1. 2G = 4. 2G，PR2為0+2G = 2G，同時(shí)刷新用戶視圖顯示。 用戶第三次揮動(dòng)移動(dòng)設(shè)備，檢測(cè)到用戶揮動(dòng)力度為2G，大于門(mén)限0. 5G，砍伐有效，揮動(dòng)角度 為-20度，計(jì)算有效揮動(dòng)力度為2G*0. 6 = 1. 2G，累計(jì)砍伐量SUM為4. 2G+1. 2G = 5. 4G，PR3 為0+2G = 2G。由于第三次揮動(dòng)后，累計(jì)的砍伐量SUM為5. 4G，大于了樹(shù)木被砍倒需要的砍 伐量5G，那么，刷新用戶視圖，顯示樹(shù)木倒掉，并提示用戶任務(wù)成功。然后加載下一個(gè)難度更 大的樹(shù)木，初始化相關(guān)變量，重復(fù)上述過(guò)程。其中三次砍伐的示意和游戲互動(dòng)過(guò)程如圖5所
7J\ ο
權(quán)利要求
一種具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法其特征在于，包括如下步驟1)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置的三軸加速度傳感器，將移動(dòng)設(shè)備模擬為現(xiàn)實(shí)中的伐木斧，該模擬伐木斧的鋒面與屏幕平面平行；2)游戲開(kāi)始后，用戶通過(guò)揮動(dòng)手中的移動(dòng)設(shè)備向移動(dòng)設(shè)備屏幕平面水平方向用力，模擬砍伐的動(dòng)作，三軸加速度傳感器則通過(guò)感知加速度的方向和大小來(lái)模擬真實(shí)的斧頭的砍伐方向和力度，并記錄砍伐過(guò)程中的加速度信息；游戲程序連續(xù)檢測(cè)三軸加速度傳感器的合成加速度值，并計(jì)算砍伐量，當(dāng)累計(jì)的有效砍伐量大于需要的砍伐量時(shí)，砍伐成功。
2.如權(quán)利要求1所述的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，其 特征在于，三軸加速度傳感器和移動(dòng)設(shè)備的位置關(guān)系是三軸加速度傳感器坐標(biāo)系的XY平 面與移動(dòng)設(shè)備平面平行，移動(dòng)設(shè)備屏幕與斧面方向平行，斧刃朝向用戶面向移動(dòng)設(shè)備屏幕 時(shí)的左向，三軸加速度傳感器坐標(biāo)系的Z軸垂直于移動(dòng)設(shè)備屏幕平面。
3.如權(quán)利要求1所述的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，其 特征在于步驟2)的實(shí)現(xiàn)步驟如下1)游戲啟動(dòng)，初始化游戲和三軸加速度傳感器；2)游戲加載起始的第一棵樹(shù)，并初始化樹(shù)的相關(guān)變量；3)用戶模擬砍伐的動(dòng)作，揮動(dòng)手中的移動(dòng)設(shè)備向移動(dòng)設(shè)備屏幕平面水平方向上用力， 如果砍伐范圍有效且砍伐的合成加速度值M大于加速度門(mén)限值D，三軸加速度傳感器記錄 砍伐過(guò)程中的加速度信息；有效砍伐范圍用^表示，i表示有效砍伐范圍的數(shù)量；4)游戲程序連續(xù)監(jiān)測(cè)三軸加速度傳感器的合成加速度值M,如果M大于加速度門(mén)限D(zhuǎn)， 那么進(jìn)入5)，否則繼續(xù)檢測(cè)；5)計(jì)算有效砍伐量，并將有效砍伐量累加有效砍伐量累計(jì)變量SUM中；有效砍伐范圍 A內(nèi)的作用力累計(jì)值通過(guò)Pri變量來(lái)記錄；6)根據(jù)砍伐的合成加速度以及方向，累加Pri變量中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)，并利用Pri變量， 刷新和控制游戲視圖中的樹(shù)木；7)判斷有效砍伐量是否達(dá)到樹(shù)木砍到需要的累計(jì)量，如果是，轉(zhuǎn)8)，否者轉(zhuǎn)3)；8)控制游戲視圖，顯示樹(shù)木已經(jīng)被砍倒，提示用戶任務(wù)成功；9)加載下一個(gè)更高難度的樹(shù)木，并初始化相關(guān)變量和游戲用戶界面顯示，轉(zhuǎn)3)。
4.如權(quán)利要求3所述的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，其 特征在于所述的有效砍伐量是由合成加速度值為M乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)Ui計(jì)算得到，Ui表示對(duì) 應(yīng)砍伐范圍的轉(zhuǎn)換系數(shù)，0 < Ui ^ I0
5.如權(quán)利要求4所述的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，其 特征在于確定只有在伐木的角度與三軸加速度傳感器X軸的夾角在士45度以內(nèi)砍伐才 有效，所述伐木的方向按范圍劃分為(-15，+15)、(+15，+45)、(-45，-15)三個(gè)砍伐范圍，分 別用rl、r2、r3表示，相應(yīng)的，利用Pr1, Pr2, Pr3三個(gè)變量來(lái)記錄樹(shù)木三個(gè)砍伐范圍(_15， +15)、(+15，+45)、(-45，-15)上的作用力累計(jì)值。
6.如權(quán)利要求5所述的具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，其 特征在于砍伐范圍rl的轉(zhuǎn)換系數(shù)ul為1，砍伐范圍r2的轉(zhuǎn)換系數(shù)u2和砍伐范圍r3的 轉(zhuǎn)換系數(shù)u3均為0.6。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具備三軸加速度傳感器的移動(dòng)設(shè)備玩伐木工類游戲的方法，包括如下步驟1)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置的三軸加速度傳感器，將移動(dòng)設(shè)備模擬為現(xiàn)實(shí)中的伐木斧，該模擬伐木斧的鋒面與屏幕平面平行；2)游戲開(kāi)始后，用戶通過(guò)揮動(dòng)手中的移動(dòng)設(shè)備向移動(dòng)設(shè)備屏幕平面水平方向用力，模擬砍伐的動(dòng)作，三軸加速度傳感器則通過(guò)感知加速度的方向和大小來(lái)模擬真實(shí)的斧頭的砍伐方向和力度，并記錄砍伐過(guò)程中的加速度信息；游戲程序連續(xù)檢測(cè)三軸加速度傳感器的合成加速度值，并計(jì)算砍伐量，當(dāng)累計(jì)的有效砍伐量大于需要的砍伐量時(shí)，砍伐成功。該方法通過(guò)三軸加速度傳感器來(lái)模擬真實(shí)的伐木工的動(dòng)作，身體上的互動(dòng)更加直接，用戶體驗(yàn)更好。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101957673SQ20101029267
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者唐興盛, 李雍, 樓學(xué)慶, 陳天洲 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)