遊戲光槍的製作方法
2023-05-21 14:38:51
專利名稱：遊戲光槍的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種配合遊戲主機的光槍裝置，特別是一種該遊戲主機執行射擊遊戲所配合的光槍裝置，利用圖像處理方式來拾取光槍瞄準點在屏幕上的坐標，利用這種方式可以在不同的屏幕(CRT、液晶、等離子)上用光槍來玩射擊遊戲。
背景技術：
目前在射擊類電玩遊戲中，通常利用光槍來取代一般搖杆進行瞄準屏幕上的目標物，以提高遊戲模擬的真實性。
現有的光槍只能用在CRT顯示器上，其技術原理如圖1的框圖所示，光槍的電纜線連接到遊戲主機3的搖杆連接器，電纜線中有一根視訊信號線，光槍可以從這個信號中利用同步信號分離單元21取出水平同步信號212或垂直同步信號211，並利用垂直同步信號211重置Y軸計數器23，該Y軸計數器23是計數水平同步信號212的個數；當光槍的光接收器8接收到電視機1陰極射線管電子打到螢光屏產生的光點時，即保留在Y軸計數器23已計數到的值到Y軸資料緩衝器25(即從重置後到收到光點時這段時間已經有幾個水平同步信號)，並且一直到下一個視訊信號所分離出的垂直同步信號211到來時，再作清除Y軸資料緩衝器25內所存儲的值和Y軸計數器的計數動作。
另X軸資料是由任一個水平同步脈衝到下一個水平同步脈衝來時這段其間所決定，水平同步信號212用來重置X軸計數器22，該X軸計數器22計數一個高頻時鐘源的振蕩器6所產生出來的脈衝。當使用者對準屏幕上一瞄準點，光槍的光接收器8接收到電視機1陰極射線管電子打到螢光屏產生的光點信號，此信號會保留住X軸計數器22已計數到的值到X軸緩衝器24，一直到主機讀取X軸資料後清除X軸緩衝器中的值。經過以上步驟光槍已經有該瞄準點對應的X、Y軸的值了，在遊戲主機3讀取光槍的狀態時光槍就將按鈕4的資料和X、Y軸資料傳回給遊戲主機3。
在上述光接收器感應屏幕光信號過程中，由於遊戲畫面不一定是白色，還會有其它顏色如黑色，這樣光接收器不能正確接收到光信號，因此在玩家發彈時，遊戲主機3為了能夠使光槍正確讀取瞄準點的坐標，需要在屏幕顯示一幅白色幀，使光接收能夠正常接收到光信號。這樣我們在發彈時就會看到屏幕上會閃爍一下。
由上述光槍原理可知，目前的光槍存在以下缺點1、只能支持CRT顯示器。而目前新型顯示器如等離子電視，液晶電視越來越多，畫面質量越來越高，價格也越來越便宜，大有取代CRT的趨勢，而光槍卻不能在這些顯示器上運行。
2、目前的光槍在發彈時屏幕會閃爍，這樣當發彈頻率高時特別是兩個人同時玩時畫面閃爍非常厲害，使人的眼睛很容易疲勞。
發明內容
本新型實用的目的在於提供一種遊戲光槍，以便能夠讓遊戲玩家可以在任何顯示器下都能夠順利的進行射擊遊戲，並且不需要主機在發彈時讓屏幕發出白色幀，如果遊戲開發公司能夠修改相應遊戲程序，則遊戲中可以避免畫面的閃爍，增加了遊戲的可玩性。
為達到上述目的本實用新型採用下述技術方案遊戲光槍，與一遊戲主機連接配合，主要包括圖像傳感器、信號處理單元，用於採集屏幕的圖像信息轉換為電信號作為信號處理單元的輸入信號的圖像傳感器與信號處理單元相連，信號處理單元連接遊戲主機。
本實用新型所述信號處理單元由圖像處理單元和主機接口單元相連組成。
本實用新型所述信號處理單元與一自動調焦電路相連接。
本實用新型所述圖像處理單元與一自動調焦電路相連接。
本實用新型所述信號處理單元與一按鍵單元相連接。
本實用新型主機接口單元與一按鍵單元相連接。
本實用新型在與所述遊戲主機相連的顯示屏幕上設有定位元件。
本實用新型與現有技術相比，使遊戲玩家可以在任何顯示器下都能夠順利的進行射擊遊戲，並且不需要主機在發彈時讓屏幕發出白色幀，如果遊戲開發公司能夠修改相應遊戲程序，則遊戲中可以避免畫面的閃爍，增加了遊戲的可玩性。
圖1是現有技術的光槍技術原理圖。
圖2是本實用新型光槍結合遊戲主機和屏幕的基本結構示意圖。
圖3是本實用新型光槍基本框圖。
圖4本實用新型光槍中信號處理單元的框圖。
圖5本實用新型光槍瞄準點的坐標運算方法示意圖。
圖6本實用新型光槍在實際使用時可能得到的一幀圖。
圖7本實用新型的圖像傳感器光感應曲線的850um到950um區域示意圖。
圖8本實用新型在XBOX遊戲主機上的一個應用實例電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型的技術方案作進一步說明。
本實用新型光槍結合遊戲主機和屏幕的基本結構如圖2所示，玩家將光槍4對準屏幕1上的某個瞄準點，顯示器1的屏幕周邊附著的定位元件能夠發出特殊的光，此時光槍4讀取屏幕包括定位元件在內的圖像信息並處理得到瞄準點對應屏幕的坐標，和光槍本身的按鍵值一起打包送到遊戲主機3中所執行的遊戲程序。
本實用新型的遊戲光槍與一遊戲主機連接配合，主要包括圖像傳感器40、信號處理單元41、自動聚焦電路43，用於採集屏幕的圖像信息轉換為電信號作為圖像處理單元的輸入信號的圖像傳感器40與信號處理單元41相連，信號處理單元41與自動聚焦電路43並連接遊戲主機3及一按鍵掃描單元42；在與所述遊戲主機3相連的顯示屏幕1上設有定位元件2，定位元件能夠發出特殊的光波，被圖像傳感器接收，作為光槍瞄準點在屏幕上坐標的定位信息。其中信號處理單元41如圖4所示，其由圖像處理單元414和主機接口單元415組成，圖像傳感器40和自動聚焦電路43與信號處理單元41中的圖像處理單元414相連，圖像處理單元與主機接口單元相連，主機接口單元415連接到遊戲主機3及按鍵掃描單元42。
本實用新型光槍基本原理如圖3和4所示，圖像傳感器40用於採集屏幕的圖像信息(包括屏幕周圍的定位元件所發的光信息)轉換為圖像數據401作為信號處理單元41中的圖像處理單元414的輸入信號。圖像處理單元414將圖像傳感器送來的圖像數據401處理後，得到光槍瞄準點的光點坐標416並作為信號處理單元41中的主機接口單元415的一個輸入信號。另外圖像處理單元414判斷當前圖像信號的清晰度，並輸出一調焦驅動信號412作為自動聚焦電路43的輸入信號。自動聚焦電路43包括步進電機及其驅動電路，由調焦驅動信號412驅動該電路來調節凸透鏡44和圖像傳感器40之間的距離，保證圖像傳感器40採集的圖像信息能夠被圖像處理單元414正確識別。主機接口單元416讀取按鍵單元42的鍵值資料411和圖像處理單元414所送的光點坐標416，並將這兩種資料打包成為數據包413送給遊戲主機3。
光槍瞄準點的坐標運算方法如圖5所示，其中4011為一幀圖像數據，V為該幀圖像的寬度，H為該幀圖像的高度，這兩個數值為已知。A1-A8為屏幕上的定位元件的圖形，(SCX，SCY)為屏幕中點在圖像中的位置，可以根據A1-A8定位元件的坐標計算出來。(ICX，ICY)為該幀圖像中點，為已知。由圖可以看出，如果(SCX，SCY)和(ICX，ICY)重疊，則表示光槍瞄準點對準了屏幕的中點。這裡設光槍瞄準點坐標為(CX，CY)。如圖5所示可以得出光槍瞄準點坐標為CX＝ICX-PCXCY＝ICY-PCY以下為在一幀圖像中屏幕中點坐標的計算方法，參照圖5，A2、A5、A7、A4均放置在A1和A3、A3和A8、A8和A6、A6和A1的中點。只要找到A1、A2、A4或A3、A2、A5或A6、A4、A7或A8、A7、A5四組中的一組定位點則可以計算出屏幕的中點坐標。如已知定位點A1、A2、A4的坐標為(A1X，A1Y)，(A4X，A4Y)，(A2X，A2Y)，則根據兩點間距離公式|P1P2|=(x2-x)2+(y2-y1)2]]>可以得出A1到A2、A1到A4、A2到A4之間的距離，也就是由A1、A2、A4組成的三角形的三條邊。利用餘弦公式cosA＝(b2+c2-a2)/2bc，可以計算出頂點為A1的角為直角，則瞄準點坐標為過A4點與A1A2平行的直線和過A2點與A1A4平行的直線相交的點的坐標。
由A1、A2兩點的坐標可得A1A2的兩點式直線方程(y-A1y)/(A2y-A1y)＝(x-A1X)/(A2X-A1X)整理後可得A1x+B1y+C1＝0 方程式1
由A1、A4兩點的坐標可得A1、A4的兩點式直線方程(y-A1y)/(A4y-A1y)＝(x-A1X)/(A4X-A1X)整理後可得A2x+B2y+C2＝0 方程式2則瞄準點坐標可解由方程式1和方程式2組成的方程式組1得到。
方程式組1在實際使用光槍時所得到的一幀可能如圖6所示，利用上述算法也可以得到光槍瞄準點的正確坐標。
如圖7所示，在屏幕上的定位元件可以使用紅外線發射管發射紅外線，由於現在通用的紅外線發射管發射的紅外線波長在在850um到950um，對應圖7的圖像傳感器光感應曲線的850um到950um區域，可以較容易的將定位元件與正常圖像區分出來。
本實用新型光槍與現有光槍技術相比，能夠讓遊戲玩家可以在任何顯示器下都能夠順利的進行射擊遊戲。並且不需要主機在發彈時讓屏幕發出白色幀，如果遊戲開發公司能夠修改相應遊戲程序，則遊戲中可以避免畫面的閃爍，增加了遊戲的可玩性。
如圖8的應用電路圖所示，該實施例是本新型實用光槍在XBOX遊戲主機上的一個應用實例。圖像傳感器用MT9V011，將採集的圖像數據通過DOUT4-DOUT9、PIXCLK、FRAME_VALID、LINE_VALID、SCLK、SDATA信號線送給圖像處理器TMS320LF2401A，TMS320LF2401A將圖像數據轉換成屏幕瞄準點坐標通過DCLK、DDATA兩條信號線送給主機接口晶片WT6561F，並判斷圖像清晰程度，利用TMS320LF2401A的XF、IOPB0兩根信號線通過ULN2003驅動步進電機MOTOR來調整凸透鏡和MT9V011之間的距離獲得較為清晰的圖像。主機接口晶片WT6561F讀取其餘按鍵值A、B、X、Y、SW、BL等按鍵值和屏幕瞄準點坐標打包後通過DM0、DP0送給主機。
權利要求1.一種遊戲光槍，與一遊戲主機連接配合，主要包括圖像傳感器(40)、信號處理單元(41)，其特徵在於用於採集屏幕的圖像信息轉換為電信號作為信號處理單元的輸入信號的圖像傳感器(40)與信號處理單元(41)相連，信號處理單元(41)連接遊戲主機(3)。
2.如權利要求1所述的遊戲光槍，其特徵在於所述信號處理單元(41)由圖像處理單元(414)和主機接口單元(415)相連組成。
3.如權利要求1所述的遊戲光槍，其特徵在於所述信號處理單元(41)與一自動調焦電路(43)相連接。
4.如權利要求2所述的遊戲光槍，其特徵在於所述圖像處理單元(414)與一自動調焦電路(43)相連接。
5.如權利要求1所述的遊戲光槍，其特徵在於所述信號處理單元(41)與一按鍵單元(42)相連接。
6.如權利要求2所述的遊戲光槍，其特徵在於主機接口單元(415)與一按鍵單元(42)相連接。
7.如權利要求1所述的遊戲光槍，其特徵在於在與所述遊戲主機(3)相連的顯示屏幕(1)上設有定位元件(2)。
專利摘要本實用新型涉及一種配合遊戲主機的光槍裝置，特別是一種該遊戲主機執行射擊遊戲所配合的光槍裝置，利用圖像處理方式來拾取光槍瞄準點在屏幕上的坐標，利用這種方式可以在不同的屏幕(CRT、液晶、等離子)上用光槍來玩射擊遊戲。本實用新型的遊戲光槍與一遊戲主機連接配合，主要包括圖像傳感器、信號處理單元，用於採集屏幕的圖像信息轉換為電信號作為信號處理單元的輸入信號的圖像傳感器與信號處理單元相連，信號處理單元連接遊戲主機。本實用新型與現有技術相比，使遊戲玩家可以在任何顯示器下都能夠順利的進行射擊遊戲，並且不需要主機在發彈時讓屏幕發出白色幀，如果遊戲開發公司能夠修改相應遊戲程序，則遊戲中可以避免畫面的閃爍，增加了遊戲的可玩性。
文檔編號A63F13/02GK2722983SQ20042008343
公開日2005年9月7日 申請日期2004年8月26日 優先權日2004年8月26日
發明者何江 申請人:何江