微软专利分享在共享坐标空间内进行多人增强现实游戏的系统
在共享坐标空间内进行多人增强现实游戏的系统
（映维网 2021年11月19日）在名为“Shared augmented reality game within a shared coordinate space”的专利申请中，微软介绍了一种用于在共享坐标空间内进行多人增强现实游戏的系统。
所述系统包括：包括处理器的计算机和存储计算机可执行指令的存储器。当计算机可执行指令由处理器执行时，计算机在多个用户游戏设备之间创建增强现实游戏的共享坐标空间。
在一个实施例中，使用所创建的共享坐标空间，并向与多个用户游戏设备相关联的多个用户提供增强现实游戏的第一模式。在第一模式中，用户根据预先建立的规则参与具有后果的游戏。换句话说，用户在第一模式中的任何行为将对AR游戏产生永久性的影响。
在另一个实施例中，使用所创建的共享坐标空间，并向与多个用户游戏设备相关联的多个用户提供增强现实游戏的第二模式（沙箱模式）。在第二模式中，用户参与一旦第二模式终止就不会产生后果的非破坏性游戏。换句话说，用户在沙箱模式中的任何行为可以对AR游戏产生影响，但在沙箱模式结束后AR游戏将恢复原状。
专利进一步描述了在增强现实游戏中使用地理位置信息的方法。所述方法包括：将多个用户游戏设备加入到增强现实游戏中；在所述多个用户游戏设备的第一用户游戏设备处，确定所述多个用户游戏设备的至少一个其他用户游戏设备的物理位置在所述第一用户游戏设备的阈值物理距离内；以及在第一用户游戏设备处，发起虚拟场景，并且可由第二用户游戏设备显示。
图1是用于在共享坐标空间100内共享增强现实游戏的系统。系统100最初可以在两个或多个用户游戏设备之间的AR游戏中创建共享坐标空间。一旦在AR游戏中以第一模式创建共享坐标空间，各个用户就可以参与AR游戏，并且根据预先建立的游戏规则，用户的任何动作都可以产生后果。在第二模式（“沙箱模式”）中，在AR游戏的共享坐标空间内，两个或多个用户参与AR游戏的非破坏性会话，其中根据预先建立的游戏规则，行为仅具有临时或有限的后果。然而，由于第二模式属于非破坏性，所以在退出第二模式和/或响应游戏重置动作时重置结果，亦即恢复原状。
1. 为共享增强现实体验调整位置
系统100包括共享坐标空间创建组件110，所述组件在具有不相交的相对坐标空间的至少两个设备之间创建共享坐标空间。最初，两个设备同步它们的时钟，并分别开始AR追踪。AR追踪启动后，每个设备建立自己的相对坐标空间。
在AR会话（例如AR游戏）期间，第一设备显示空间对准图像，以及可选地显示AR游戏的AR游戏标识符，所述图像可供第二设备查看。当显示空间对准图像时，第一设备使用时间戳以不同的时间间隔追踪其位置。第二设备识别空间对准图像并记录其位置和识别空间对准图像时的时间戳。
然后，第二设备向第一设备发送信息请求，以及第二设备何时识别空间对准图像的时间戳。响应于请求，第一设备向第二设备发送第一设备在第二设备识别空间对准图像时的时间戳处或其附近的位置以及第一设备的空间原点。
使用第一设备的接收位置和空间原点，第二设备可以计算第二设备和第一设备之间的偏移量，从而在第一设备和第二设备之间建立共享的坐标空间。然后，第二设备可以在共享坐标空间中显示第一设备正在显示的AR游戏的虚拟图像。在一个实施例中，共享坐标空间可以校正到毫米精度内，即，第二设备可以在大约毫米精度内将其坐标空间与第一设备的坐标空间对准。
在图2中，系统200可以促进第一用户游戏设备210与一个或多个第二用户游戏设备220共享最初托管在第一用户游戏设备210的AR游戏。第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220例如使用高速无线网络连接彼此耦合。在一个实施例中，共享坐标空间创建组件110包括系统200的组件的一部分。在一个实施例中，共享坐标空间创建组件110包括系统200的所有组件。
第一用户游戏设备210包括共享AR游戏邀请组件230，所述组件向第二用户游戏设备220提供关于特定AR游戏和第一用户游戏设备210的坐标空间的信息。第二用户游戏设备220包括连接共享AR游戏组件240，其协调与第一用户游戏设备210的通信以创建与第一用户游戏设备210的共享坐标空间，例如，通过将第二用户游戏设备220的坐标空间与第一用户游戏设备210的坐标空间对准。
为了共享AR游戏，可以同步第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220的时钟。在一个实施例中，第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220的时钟彼此同步。在一个实施例中，第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220的时钟与AR系统250同步。在一个实施例中，第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220的时钟与网络时间服务器（未示出）同步。
第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220分别开始AR追踪，使得每个用户游戏设备210、220具有其自己的相对坐标空间。例如，第一用户游戏设备210具有其自己的空间原点，第二用户游戏设备220具有其自己的空间原点。在一个实施例中，坐标表示为笛卡尔坐标（X，Y，Z）。在一个实施例中，坐标表示为或全局坐标（纬度、经度、高度）。
第一用户游戏设备210的用户可以在AR游戏中放置虚拟对象和/或虚拟遭遇。然后，第一用户游戏设备210的用户可以发起与第二用户游戏设备220的用户共享AR游戏。第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220可以直接和/或通过AR系统250共享关于各自用户的信息（例如，玩家标识符）。
共享AR游戏邀请组件230可以在可由第二用户游戏设备220查看的第一用户游戏设备210显示空间对准图像。第一用户游戏设备210的用户可以进一步向第二用户游戏设备220的用户提供AR游戏标识符，以识别特定AR游戏。在一个实施例中，AR游戏标识符可以是全局唯一标识符。在一个实施例中，AR游戏标识符可以是多维条形码，如图3所示。
回到图2，在显示空间对准图像的同时，共享AR游戏邀请组件230使用时间戳在不同的时间间隔追踪关于第一用户游戏设备210的位置信息。
在一个实施例中，第二用户游戏设备220可以推断用户开始加入AR游戏的愿望。例如，至少部分地，基于第二用户游戏设备220接近第一用户游戏设备210，加入共享AR游戏组件240可以推断用户开始加入AR游戏的愿望.
在一个实施例中，第二用户游戏设备220的用户可以明确地发起加入AR游戏。例如，示例性用户界面400包括“加入朋友的AR游戏”控件410。
第二用户游戏设备220的加入共享AR游戏组件240可以利用显示的空间对准图像，以空间方式将第二用户游戏设备220链接到第一用户游戏设备210。加入共享AR游戏组件240可以记录第二用户游戏设备220在空间上链接到第一用户游戏设备210时的位置信息和时间戳。
然后，第二用户游戏设备220向第一用户游戏设备210发送信息请求，以及由第二用户游戏设备220链接的空间数据发生的时间戳。响应于请求，第一用户游戏设备210向第二用户游戏设备220发送第一用户游戏设备210在第二用户游戏设备220在空间上链接到第一用户游戏设备210时的时间戳处或其附近的位置，以及第一用户游戏设备的空间原点。
使用第一用户游戏设备220的接收位置和空间原点，以及第二用户游戏设备220的空间原点，以及当第二用户游戏设备220在空间上链接到第一用户游戏设备210时第二用户游戏设备220的记录位置，加入共享AR游戏组件240可以计算第二用户游戏设备220和第一用户游戏设备210之间的偏移。通过将第二用户游戏设备220的坐标空间与第一用户游戏设备210的坐标空间对准，加入共享AR游戏组件240可以利用计算出的偏移来建立第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220之间的共享坐标空间。
然后，第二用户游戏设备220和第一用户游戏设备210可以在共享坐标空间中显示AR游戏的虚拟图像和/或与之交互。一旦已经建立了共享坐标空间，每个用户游戏设备210、220向其他设备和/或AR系统250提供当前位置和交互信息。
因此，系统200可以允许两个或多个用户游戏设备对准其对同一虚拟对象的各自视图，使得所述虚拟对象具有相同的方向。在一个实施例中，系统200可用于随后与多个其他用户游戏设备共享AR游戏，其中多个其他用户游戏设备中的每一个将其各自的坐标空间与第一用户游戏设备210的坐标空间对准。
在一个实施例中，系统200可以用作多玩家AR游戏体验的一部分。例如，AR游戏体验可允许第一用户开始利用虚拟构建块构建包括多个虚拟对象的虚拟对象或场景。第一用户可以利用系统200通过提供AR游戏标识符和显示可由其他用户的用户游戏设备观看的空间对准图像，与一个或多个其他用户共享AR游戏体验。以这种方式，多个用户可以同时参与构建相同的虚拟对象或场景，使得所有用户在相同的方向上看到相同的虚拟对象或场景，从而实现精确且沉浸式的多玩家AR游戏体验。
在一个实施例中，第一用户游戏设备210和第二用户游戏设备220各自包括共享AR游戏邀请组件230和加入共享AR游戏组件240。以这种方式，每个人都能够发起加入共享AR游戏的邀请，以及加入共享AR游戏的邀请。
相关专利：Microsoft Patent | Shared augmented reality game within a shared coordinate space
名为“Shared augmented reality game within a shared coordinate space”的微软专利申请最初在2021年7月提交，并在日前由美国专利商标局公布。
