[0001] 本发明是关于一种交互式教学系统，尤指一种结合3D同步影像的交互式教学系统。

[0002] 现代人如果想要学习任何语言，除了可以通过阅读书籍、去学校或补习班参加相关语言课程等方式以外，也能通过网络学习的方式，使得学习者不用受限于任何时间及地点，只要利用具有网络联机功能的设备，就能进行语言的学习；对于生活忙碌的现代人而言，大幅提高学习上的便利性及实用性。虽然学习者可以通过观看授课者预录的语言教学影片，或利用一些具有视频功能的软件来进行与授课者之间的交谈来进行学习，然而这些传统学习方式的学习效果仍然有限，且存在着学习者与授课者之间的互动性不佳等问题。

[0003] 此外，3D图像处理技术为目前热门的话题之一，例如虚拟现实(VR)或3D影像场景的呈现，多应用于游戏或动态展示的展场。如果能将3D图像处理技术与语言学习相结合，通过动态的3D影像呈现将更能提起学习者的学习兴趣。如何能让多个使用者在利用操作界面进行双向或多向学习时，达到3D影像同步呈现的技术，实为一值得研究的课题。

[0056] 由于各种态样与实施例仅为例示性且非限制性，故在阅读本说明书后，本领域的技术人员在不偏离本发明的范畴下，也可能有其他态样与实施例。根据下述的详细说明与申请专利范围，将可使该等实施例的特征及优点更加彰显。

[0057] 于本文中，用语“包括”、“具有”或其他任何类似用语意欲涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有多个要件的组件或结构不仅限于本文所列出的此等要件而已，而是可以包括未明确列出但却是该组件或结构通常固有的其他要件。

[0058] 请先参考图1。图1为本发明的交互式教学系统1的系统示意图。如图1所示，本发明的交互式教学系统1包括服务器端10，用以供多个使用者通过网络联机登入；各使用者可各自利用具有网络联机功能的使用者端20，通过因特网30联机至服务器端10并执行登入操作后，使用本发明的交互式教学系统1进行交互式教学。服务器端10可以是执行整合功能的单一计算机装置或将由分别执行前述整合功能的至少一部分的多个计算机装置所建构而成；使用者端20可以是桌面计算机、平板计算机、智能型手机或其他具有网络联机功能的类似计算机装置。

[0059] 服务器端10包括处理器11及内存12，内存12与处理器11电性连接。内存12包括操作系统(图未示)及软件程序12a，通过处理器11可加载操作系统并于操作系统环境下执行软件程序12a。此处处理器11可以是计算机装置的中央处理单元、微处理器或其他具类似处理功能的处理器，而内存12可以是一般内存、硬盘或其他具类似储存功能的储存单元。在本实施例中，软件程序12a利用flash语法所编写，因此各使用者仅需执行使用者端20预载的浏览器相关应用程序，通过因特网30联机登入本发明的交互式教学系统1的服务器端10，即可于使用者端20产生并显示相关操作界面，以利于各使用者进行操作；由此，使用者无须于使用者端20额外安装其他对应软件，即可联机登入服务器端10，以方便各使用者使用，但本发明不以此为限。举例来说，当使用者端20为智能型手机时，也可预先下载经执行后会与服务器端10联机并产生相关操作界面的手机应用程序(application,APP)，使得使用者经执行使用者端20的该手机应用程序后通过操作界面进行后续互动操作。

[0060] 以下请一并参考图2及图3。图2是本发明的交互式教学系统的软件程序12a及使用者端20组成架构示意图；图3是本发明的交互式教学系统建立联机状态的示意图。如图2及图3所示，于各使用者端20内储存有对应的使用者信息，当任一使用者a通过使用者端20登入服务器端10后，软件程序12a会通过使用者端20取得其使用者信息以比对一课程分组数据，来分配该名使用者a进入已决定的教学群组A内，该课程分组数据是预先加载内存12中；因应所登入使用者a的数量、程度或身份，将妥善分配各使用者a并产生至少一教学群组A，各教学群组A由多个使用者a组成，其中各教学群组A包括一教学者a1及至少一学习者a2。前述有关于利用使用者信息以分配使用者a的相关技术，已公开于发明人于中国台湾公告第I249112号发明专利案中，在此不多加赘述。

[0061] 软件程序12a包括彼此电性连接的3D影像模块121、界面产生模块122及同步模块123。3D影像模块121用以产生可供操作的3D影像场景。此处所述的3D影像场景可以是一般常见的3D立体影像，其可支持WebGL技术，以便各使用者通过使用者端20的浏览器即可于相应产生的操作界面上呈现该3D影像场景。3D影像场景也可以是应用虚拟现实(virtual reality,VR)、扩增实境(augmented reality,AR)或混合实境(mixed reality,MR)技术产生的3D互动影像，供使用者通过肉眼或电性连接使用者端20的相应外接配备(例如头戴式显示器或其他辅助显示设备)观看并产生互动效果。

[0062] 如图2及图3所示，界面产生模块122用以依据每一教学群组A产生对应的操作界面200，以供各教学群组A进行互动教学。前述各使用者a的使用者信息包括对应该名使用者a的个人设定值，在操作界面200产生后，操作界面200会对应加载各使用者a的个人设定值，而依据所加载的个人设定值不同，将形成对应的个人化操作界面200a并显示于使用者端
20，因此各使用者a能通过个人化操作界面200a与同一教学群组A的其他使用者进行沟通学习。此外界面产生模块122依据所加载的个人设定值不同，例如对应不同使用者身份，所形成的个人化操作界面200a可区分为教学者操作界面或学习者操作界面，以因应开启不同的界面权限。

[0063] 界面产生模块122可结合3D影像模块121，针对同一教学群组A内的各使用者产生的个人化操作界面200a呈现相同3D影像场景。使用者a可以通过使用者端20输入针对3D影像场景的操作指令，使得对应的教学者操作界面或学习者操作界面可接收该操作指令，并通知3D影像模块121依据操作指令执行对应图像处理。此处所述的操作指令可以是使用者通过使用者端20的各类输入设备所输入，例如触控面板、鼠标、键盘、遥控装置、音频输入设备等，但本发明不以此为限，例如也可以通过电性连接使用者端20的感测装置(例如光传感器、动态传感器、加速度计等)感测使用者的动作或手势以完成操作指令的输入。操作指令的类型可以是直接针对3D影像场景的点击、拖曳、圈选、触发相应功能键、声控或所感测到的手势或动作等。

[0064] 同步模块123用以依据经对应图像处理后的3D影像场景同步更新各操作界面原本所呈现的3D影像场景，其同样支持WebGL技术。当前述3D影像模块121依据已输入的任一操作指令针对原本3D影像场景执行对应图像处理后，3D影像场景会随着不同的对应图像处理产生变化，此时同步模块123将变化的3D影像场景于各操作界面进行同步更新，让同一教学群组内的所有使用者能够同步看到所呈现3D影像场景的变化。此处所述的对应图像处理包括3D影像场景变化、3D影像场景移动、3D影像场景视角改变、3D影像场景中的对象状态变化、对象移动、对象旋转或产生3D游戏界面。

[0065] 前述3D影像场景变化、3D影像场景移动或3D影像场景视角改变较偏向3D影像场景的整体变动。3D影像场景变化可以是依据操作指令进行不同3D影像场景之间的切换，例如从室内场景切换到户外场景；3D影像场景移动可以是依据操作指令进行在3D影像场景内相应的不同方向移动，例如于目前3D影像场景内的前后左右移动；3D影像场景视角改变可以是依据操作指令进行在3D影像场景内目前呈现相应视角的调整或改变，例如朝上下左右等不同方向调整视角。

[0066] 而前述3D影像场景中的对象状态变化、对象移动或对象旋转则偏向3D影像场景中的单一或部分对象变动。3D影像场景中的对象状态变化可以是依据操作指令进行目前3D影像场景中现有对象的状态改变，例如对象发光、爆破、变形、对象更换等；对象移动可以是依据操作指令进行目前3D影像场景中现有对象的位置移动，例如将对象自3D影像场景左方移动至右方；对象旋转可以是依据操作指令进行目前3D影像场景中现有对象的旋转，例如将3D影像场景的对象背面旋转至正面。此外，因应所输入的操作指令，3D影像模块121也能产生3D游戏界面并同步呈现于各操作界面，以供使用者通过该3D游戏界面体验游戏内容并提高学习乐趣。

[0067] 对应图像处理也可以结合音频数据，使得依据对应图像处理同步更新各操作界面所呈现的3D影像场景时，一并输出音频数据，以呈现视觉及听觉的双重效果。举例来说，当对应图像处理为3D影像场景移动时，可配合移动场景输出脚步声的音效，以增加使用者在3D影像场景内移动的临场感；又，当对应图像处理为3D影像场景中的对象状态变化(例如对象发光)时，可配合对象状态变化输出蜂鸣声或其他音效，提供使用者在界面操作时的不同感受。

[0068] 前述同步模块123不仅具有同步更新各操作界面中所呈现的3D影像场景的功能，更可执行操作界面中其他数据的同步更新界面。在本发明的一实施例中，同步模块123包括界面数据同步模块123a，其支持flash技术，用以同步更新于各操作界面所呈现前述3D影像场景以外的其他数据，例如各操作界面所呈现的平面影音串流数据(例如视讯影像数据)、图文数据(例如教学教材)或使用者信息(例如目前使用者状态)等。

[0069] 又如图2所示，而为了配合服务器端10的同步模块123，于各使用者端20包括对应同步模块21，对应同步模块21与服务器端10的同步模块123通过传输协议维持双向传输以执行数据同步更新。其中对应同步模块21为可安装于智能型手机的应用程序或具数据同步功能的浏览器。举例来说，在本发明的一实施例中，对应同步模块21可包括平面影音串流单元211及3D影像数据处理单元212，其中平面影音串流单元211负责处理与服务器端10之间的平面影音串流，例如采用Flash Media Server架构；而3D影像数据处理单元212则负责处理与服务器端10之间的3D影像数据同步，例如采用支持3D影像场景的WebGL技术，而前述传输协议可以采用支持WebGL的WebSocket。据此，使用者端20能通过对应同步模块21进行前述平面影音串流数据及3D影像场景的同步更新，但对应同步模块21的架构不以此为限。

[0070] 以下请一并参考图4及图5。图4是本发明的交互式教学系统1的个人化操作界面200a示意图；图5是本发明的交互式教学系统通过个人化操作界面200a呈现3D影像场景的示意图。如图2至图4所示，当使用者a通过使用者端20登入服务器端10后，将一并加载使用者a的个人设定值，以依据个人设定值产生客制化的个人化操作界面200a，让使用者a能够以最熟悉的界面模式进行互动教学。而使用者a于个人化操作界面200a的指令输入权限，会依据登入服务器端10时所加载的个人设定值不同而有所差异。举例来说，当使用者a为教学者a1时，为了教学方便，系统会默认其指令输入权限的各项权限设定为开启状态；而当使用者a为学习者a2时，部分指令输入权限将默认为关闭状态。前述指令输入权限设定端视系统不同需求而调整默认值，本发明并不以此为限。

[0071] 如图2及图4所示，界面产生模块122所产生的各个人化操作界面200a包括状态显示区210、实时通讯区220、视讯显示区230、界面功能设定区240及互动展示区250。状态显示区210用以显示各使用者的状态信息，包括各使用者的联机状态、身份识别状态或输入权限状态等，但状态显示区210所显示的状态信息不以前述项目为限。实时通讯区220用以显示同一教学群组中各使用者所输入的文字信息，以进行双方或多方的文字沟通。视频显示区230用以显示自教学者处所取得的视频信息，例如利用网络摄影机取得教学者的实时影像，且视频显示区230包括可切换影音开闭及调整等功能的影音功能列231。界面功能设定区
240用以提供部分界面功能的实时选择及显示，包括时间信息显示241、界面功能选项242及辅助通讯功能选项243等。

[0072] 互动展示区250提供类似数字白板的功能，通过个人化操作界面200a可加载一教学展示信息(例如文件档案、网页数据或影音数据等)，并显示于互动展示区250中。教学展示信息一般为由具有互动输入权限的教学者所提供，通过互动展示区250的功能列251进行教学展示信息的选择及操作(例如输入文字、于教学展示信息上注记或画线等)，以做为教学时的辅助教材或说明，但互动输入权限设为开启状态的学习者也可使用此互动展示区250的相关功能。此外，对应各教学群组的教学展示信息可通过系统设定预先加载个人化操作界面200a的互动展示区250中，以供先行登入的使用者预览学习。需注意的是，前述所提及有关个人化操作界面200a的相关界面显示数据，均可通过同步模块123的界面数据同步模块123a进行同步更新。

[0073] 在本发明的交互式教学系统1中，使用者通过个人化操作界面200a的互动展示区250可执行3D影像场景的开启与关闭功能。如图4所示，在本发明的一实施例中，于个人化操作界面200a的互动展示区250提供的功能列251包括3D影像场景的切换键251a，当使用者通过操作鼠标或触控面板按压切换键251a后，即可于互动展示区250呈现3D影像场景(如图5所示)或关闭3D影像场景。同样地，使用者在互动教学开始之前，可通过互动展示区250的切换键251a显示3D影像场景以进行预览学习。而当使用者通过个人化操作界面200a输入针对
3D影像场景的操作指令后(例如针对互动展示区250所呈现3D影像场景的对象或功能列以鼠标光标进行点击、拖曳或以按压键盘的对应功能键等)，3D影像模块121会依据操作指令执行前述任一对应图像处理而产生3D影像场景的变化，此时即通过同步模块123将已变化的3D影像场景于各操作界面进行同步更新。通过3D影像场景的变化结合语言学习的相关功能，使得使用者在通过本发明的交互式教学系统1进行语言学习时将能增加学习兴趣及新鲜感，进而产生更佳的学习效果。

[0074] 在本发明的交互式教学系统1中，如果想要通过任一操作界面输入针对3D影像场景的操作指令来控制该3D影像场景，则该操作界面必须具有针对3D影像场景的控制权，才能使该操作界面具有可接收针对3D影像场景的操作指令的权限。在本发明的一实施例中，仅针对教学者操作界面默认有3D影像场景的前述控制权及移转权，此处移转权用以将控制权移转至任一学习者操作界面或自任一学习者操作界面移回教学者操作界面；而具有控制权的教学者操作界面或学习者操作界面可接收针对3D影像场景的操作指令以执行对应图像处理。

[0075] 以下请一并参考图6A至图6C。图6A至图6C为本发明的交互式教学系统1的3D影像场景之控制权移转的不同实施例示意图。本发明的交互式教学系统1将3D影像场景之控制权及移转权预设于身分为教学者的使用者端20的操作界面，使得教学者在正常状况下可以输入3D影像场景的操作指令以通过教学者操作界面控制3D影像场景。如图6A所示，在此第一实施例中，当教学者认为有需要时，可以通过使用者端20的教学者操作界面发送控制权的移转指令至服务器端10，而服务器端10会依据此移转指令将控制权移转至教学者所选定的任一学习者的对应使用者端20，使得该学习者的学习者操作界面取得执行针对3D影像场景的控制权，进而通过其学习者操作界面输入3D影像场景的操作指令以控制3D影像场景。

[0076] 如图6B所示，在此第二实施例中，当教学者认为该名学习者已完成该次对3D影像场景的控制后，教学者可以再次通过使用者端20的教学者操作界面发送控制权的移转指令至服务器端10，而服务器端10会依据此移转指令将控制权移转回教学者的使用者端20，使得教学者操作界面重新取得执行针对3D影像场景的控制权；或者，如图6C所示，在此第三实施例中，服务器端10会依据此移转指令将控制权移转至教学者所选定的另一学习者的对应使用者端20，使得另一学习者的学习者操作界面取得执行针对3D影像场景的控制权，进而通过其学习者操作界面输入3D影像场景的操作指令以控制3D影像场景。

[0077] 需注意的是，前述控制权于同一时间点仅存在于教学者操作界面及任一学习者操作界面的其中一者，以避免多个操作界面均具有控制权时，3D影像模块需同时执行多个对应图像处理而容易导致3D影像同步出现错误的可能性。

[0078] 综上所述，本发明的交互式教学系统1可因应不同使用者产生相应的操作界面，并于操作界面上结合3D影像场景的呈现。一方面通过服务器端10的同步模块123配合各使用者端20的对应同步模块21，同步更新各使用者端20的各操作界面所呈现的3D影像场景；另一方面通过服务器端10的同步模块123的界面数据同步模块123a配合各使用者端20的对应同步模块21，同步更新各使用者端20的各操作界面中除了3D影像场景以外的其他界面数据(例如平面影音串流数据等)，使得本发明的交互式教学系统1可针对操作界面同时进行3D影像数据及平面影音数据的串流更新，改善操作界面的数据同步更新效果，并提高使用者的学习兴趣。

[0079] 以上实施方式本质上仅为辅助说明，且并不欲用以限制申请目标的实施例或该等实施例的应用或用途。此外，尽管已于前述实施方式中提出至少一例示性实施例，但应了解本发明仍可存在大量的变化。同样应了解的是，本文所述的实施例并不欲用以通过任何方式限制所请求的申请目标的范围、用途或组态。相反的，前述实施方式将可提供本领域的技术人员一种简便的指引以实施所述的一或多种实施例。再者，可对组件的功能与排列进行各种变化而不脱离申请专利范围所界定的范畴，且申请专利范围包含已知的均等物及在本专利申请案提出申请时的所有可预见均等物。