DE102004025013A1

DE102004025013A1 - Verfahren zur Erzeugung von Bildern und Bilddarstellungssystem

Info

Publication number: DE102004025013A1
Application number: DE200410025013
Authority: DE
Inventors: Jan Huewel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-15
Also published as: WO2005114585A1

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Bildern werden Parameter (72) bereitgestellt, aus denen ein Bild (58) definierender Bilddaten (30) berechenbar sind. Ferner werden Steuerdaten (60) erfasst, von denen zumindest ein Teil der Steuerdaten (60) durch ein Bedienen von Reglerelementen (36) einer Steuereinrichtung (24) veränderbar ist. Mindestens ein Steuerdatensatz der Steuerdaten (60) wurde mit mindestens zwei Bildparametern (72) prozedural verknüpft. Mit Hilfe eines Regelwerks zur Variablenreduktion (79), wobei eine Auswahl (75), welcher bestimmter Steuerdatensatz (60) mit welchen bestimmten Bildparametern (72) prozedural verknüpft wird, und ein Ausmaß (77), in dem ein bestimmter Bildparameter (72) in Abhängigkeit des bestimmten Stuerdatensatzes (60) mit diesem prozedural verknüpft wird, einstellbar ist. Für das prozedurale Verknüpfen (68) werden die Bildparameter (72) manipuliert. Aus dem Bildparametern (72) werden die das Bild (58) definierenden Bilddaten (30) berechnet. Anschließend wird das Bild (58) mit Hilfe einer Darstellungseinrichtung (52) dargestellt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden einfach und schnell Bilder (58) erstellt, so dass die Performance verbessert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern sowie ein Bilddarstellungssystem, mit deren jeweiligen Hilfe Bilddaten verarbeitet werden, um insbesondere komplexe visuelle Effekte zu erzeugen.

Bei bekannten Bilddarstellungssystem wird als Steuereinrichtung beispielsweise ein Steuerpult mit einer Vielzahl von Schiebe- und Drehreglern verwendet, um Bilddarstellungssysteme, wie beispielsweise Scheinwerfer, Videobeamer u.dgl., zu steuern. Derartige Bilddarstellungssysteme werden beispielsweise in Diskotheken oder bei Musikkonzerten verwendet, um insbesondere Musik oder andere Toneffekte visuell zu unterstützen. Die Unterstützung erfolgt beispielsweise derart, dass das Licht mehrerer Scheinwerfer gleichzeitig über die Bühne bzw. Tanzfläche verschwenkt wird. Um derartige komplexe Bewegungen zu koordinieren, wird vor Veranstaltungsbeginn mit Hilfe des Steuerpults die Bewegung der einzelnen Scheinwerfer durchgeführt und in Form eines kleinen Ablaufprogramms gespeichert. Bei Bedarf wird dieses Ablaufprogramm aufgerufen, wodurch der so vorprogrammierte Lichteffekt ausgeführt wird.

Moderne Bilddarstellungssysteme sind in der Lage, nicht nur Licht, sondern auch Bilder bzw. Bilderfolgen, wie beispielsweise einen Videofilm, darzustellen. Die dafür notwendigen Bilddaten sind vorproduziert und liegen in üblichen computerlesbaren Formaten in einem Speichermodul einer Rechnereinheit vor. Üblicherweise sind in dem Speichermodul eine Vielzahl von Videos, Bildern u.dgl., die mit Hilfe einer üblichen Darstellungssoftware, wie z.B. Quicktime, dargestellt werden können, elektronisch gespeichert. Die Bilddaten werden über einen Eingangsport der Steuereinrichtung eingespeist und von dieser beispielsweise an einen Videobeamer übertragen, um sie zu visualisieren. Um Verzerrungen bei der Projektion der Bilder auf schräg stehende Projektionsflächen ausgleichen zu können, ist es bekannt, mit Hilfe der Steuereinrichtung das darzustellende Bild zu dehnen, zu strecken oder zu drehen, um dadurch die Verzerrungen auszugleichen.

Nachteilig bei derartigen Bilddarstellungssystemen ist, dass die Auflösung der dargestellten Bilder nicht besonders gut ist. Insbesondere bei der Darstellung von Filmen oder Videoanimationen findet ein Ruckeln statt. Ferner ist das individuelle Anpassen der darzustellenden Bilder, beispielsweise an verschiedene Raumgeometrien, sofern überhaupt, nur unter Inkaufnahme von Performanceverlusten möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern und ein Bilddarstellungssystem zu schaffen, bei denen die Performance verbessert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Bilddarstellungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Bildern werden zunächst Bildparameter bereitgestellt. Mit Hilfe der Bildparameter kann ein Bild berechnet werden. Bildparameter können beispielsweise manipulierbare Variablen eines Regelwerks sein, dass ein darzustellendes Bild aus den Bildparametern generiert. Anschließend werden Steuerdaten erfasst. Zumindest ein Teil der Steuerdaten ist durch ein Bedienen von Reglerelementen einer Steuereinrichtung veränderbar. Ein Teil der Steuerdaten kann also beispielsweise durch Schieb- und/oder Drehregler eines Steuerpultes für ein Bilddarstellungssystem verändert bzw. generiert werden. Anschließend wird mindestens ein Steuerdatensatz der erfassten Steuerdaten mit mindestens zwei Bildparametern prozedural verknüpft. Es ist also möglich, dass ein einziger Steuerdatensatz zwei Bildparameter gleichzeitig verändert. Die prozedurale Verknüpfung erfolgt durch ein Regelwerk zur Variablenreduktion. In dem Regelwerk zur Variablenreduktion ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Auswahl, welcher bestimmter Steuerdatensatz mit welchen bestimmten Bildparametern prozedural verknüpft wird und/oder das Ausmaß, in dem ein bestimmter Bildparameter in Abhängigkeit des bestimmten Steuerdatensatzes mit ihm prozedural verknüpft wird, einstellbar ist. Es ist also möglich, aus mehreren Bildparametern beispielsweise zwei Bildparameter auszuwählen, die von genau einem bestimmten Steuerdatensatz manipuliert werden können. Dadurch können individuell definierte Kennzahlen zur Beschreibung und/oder Manipulation komplexer Bildeigenschaften erstellt werden. Zusätzlich bzw. alternativ ist es möglich, das Ausmaß, d. h. die Stärke der Verknüpfung einzustellen. Beispielsweise kann eingestellt werden, dass eine geringe Bewegung eines der Reglerelemente in eine bestimmte Richtung zu einer starken Vergrößerung bzw. Verkleinerung eines bestimmten einer der zwei möglichen mit dem Steuerdatensatz verknüpften Bildparametern führt. Bei der Auswahl der einem bestimmten Steuerdatensatz zugeordneten Bildparametern wird festgelegt, was miteinander prozedural verknüpft wird, während bei der Bestimmung des Ausmaßes festgelegt wird, wie miteinander prozedural verknüpft wird, wobei zusätzlich bestimmt werden kann, welche Prozedur zum Verknüpfen verwendet wird. Die Bildparameter werden also in Abhängigkeit von Steuerdaten unter Berücksichtigung ihrer Verknüpfung manipuliert. Anschließend werden in Abhängigkeit von den Bildparametern Bilddaten berechnet, die ein Bild definieren. Das Bild wird mit Hilfe einer Darstellungseinrichtung anschließend dargestellt, wobei die Darstellungseinrichtung ggf. das Bild aus den Bilddaten berechnet.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Bildern ist es möglich, die Darstellung des Bildes individuell an die dazugehörige Bedienung von Reglerelementen anzupassen. Durch einen einzigen Griff einer Bedienungsperson an eines der Reglerelemente können mehrere Bildparameter gleichzeitig verändert werden, so dass die Erzeugung komplexer Bildeffekte schnell und einfach erreicht werden kann, wodurch die Performance verbessert ist. Ferner können manipulierbare Bilder bzw. Bilderfolgen besonders einfach in Echtzeit erzeugt werden. Insbesondere wird die Auflösung verbessert und die Anzahl der darstellbaren Bilder pro Sekunde erhöht. Ferner kann durch die Manipulation der Bildparameter das darzustellende Bild besonders einfach an individuelle Gebäudegeometrien angepasst werden. Die Bildbearbeitung kann somit sofort geschehen und individuell angepasst werden. Die Bereitstellung einer besonders großen Menge vorproduzierter Bilder bzw. Videos ist nicht erforderlich und kann entsprechend reduziert werden. Dadurch wird der Umgang mit dem vorproduzierten Rohmaterial vereinfacht.

Die prozedurale Verknüpfung des Steuerdatensatzes mit den Bildparametern erfolgt beispielsweise linear, polinomisch, exponentiell, logarithmisch und/oder fraktal. Insbesondere bei einer fraktalen Verknüpfung ist es möglich, mit Hilfe von Zufallszahlen, die insbesondere jedes Mal neu generiert werden, die prozedurale Verknüpfung um ein zufälliges Element zu ergänzen. Durch das Bedienen von Reglerelementen werden in diesem Fall die Rahmenbedingungen geschaffen, um sich zufällig verändernde fraktale Landschaften zu generieren. Vorzugsweise sind mehrere verschiedene prozedurale Verknüpfungen für einen bestimmten Steuerdatensatz abspeicherbar und/oder auswählbar, so dass je nach Bedarf individuell eine bestimmte Art der Verknüpfung zwischen einem Steuerdatensatz und Bildparametern ausgewählt werden kann. Dadurch ist es möglich, innerhalb kurzer Zeit mehrere verschiedene komplizierte Bildeffekte durch wenige Handgriffe zu bewerkstelligen.

Vorzugsweise kann die Verknüpfung eines bestimmten Steuerdatensatzes mit einem bestimmten Bildparameter durch die Steuereinrichtung eingestellt werden. Die Art der prozeduralen Verknüpfung und/oder das Ausmaß der Verknüpfung kann somit durch die Bedienung verschiedener Reglerelemente erreicht werden, so dass ein Computer mit Tastatur und/oder Computermaus nicht erforderlich ist.

Vorzugsweise weist mindestens einer der Bildparameter einen Mindestwert oder einen Maximalwert auf, der insbesondere einstellbar ist. Durch diesen Mindestwert oder Maximalwert wird das maximale Ausmaß, in dem der bestimmte Bildparameter variiert werden kann, begrenzt. Dadurch wird ein Übersteuern des Bildparameters verhindert. Falls durch die prozedurale Verknüpfung der Wert eines Steuerdatensatzes zu einem Wert des Bildparameters führt, der oberhalb des Maximalwertes bzw. unterhalb des Mindestwertes liegt, wird der berechnete Wert durch den Maximalwert bzw. den Mindestwert ersetzt. Dadurch ist es beispielsweise möglich technisch unsinnige Werte zu vermeiden.

Besonders bevorzugt weisen die Steuerdaten auch automatisch gemessene Daten auf, beispielsweise Lichtdaten, Tondaten und/oder Positionsdaten. Bei den Lichtdaten handelt es sich beispielsweise um Helligkeit, Kontrast oder Farbe an einer bestimmten Stelle, die beispielsweise mit Hilfe von Photozellen automatisch gemessen werden. Bei Tondaten handelt es sich beispielsweise um Lautstärke, Frequenz, Tonhöhe usw., die mit Hilfe eines Mikrofons automatisch gemessen werden. Bei Positionsdaten handelt es sich beispielsweise um die mit einem Positionsbestimmungssystem, beispielsweise GPS, gemessene Positionen beispielsweise einer bestimmten Person in einem Raum. Durch diese automatisch gemessenen Daten ist es möglich, ohne die Bedienung eines Reglerelements die Darstellung eines Bildes automatisch an bestimmte Verhältnisse in einem Raum anzupassen. Es ist somit möglich, Rückkopplungseffekte zu erreichen und/oder Reaktionen auf das dargestellte Bild in Form eines Feedbacks aufzugreifen und für die weitere Darstellung eines Bildes zu verwenden.

Ferner können die Bilddaten zumindest zeitweise allein durch ein mit Hilfe von Steuerdaten manipulierbaren regelbasierten Algorithmus erzeugt werden. Beispielsweise werden mit Hilfe der Darstellungseinrichtung fraktale Landschaften dargestellt, die durch einen regelbasierten Algorithmus berechnet werden. Mit Hilfe der Steuerdaten können einzelne Parameter dieses Algorithmus, wie z. B. Stärke, Größe, Phase, variiert werden, so dass sie die fraktale Landschaft entsprechend verändern. Vorproduzierte Rohdaten in Form von gespeicherten Bildern und/oder Videos sind in diesem Fall nicht erforderlich.

Insbesondere wird als Darstellungseinrichtung eine Displayeinrichtung verwendet, wie beispielsweise eine LED-Wand, ein Großbildmonitor, eine „Virtual Reality"-Brille (VR-Brille) o. ä.. Insbesondere mit Hilfe der VR-Brille ist es möglich, dem Träger der VR-Brille mit Hilfe dreidimensionaler stereoskopischer Bilder ein dreidimensionales Erleben einer virtuellen Welt zu ermöglichen. In Abhängigkeit von der Blickrichtung bzw. der Bewegung wird das dargestellte Bild derart angepasst, dass eine möglichst realistische künstliche Welt entsteht, die sich insbesondere interaktiv verändern kann, wie beispielsweise ein interaktiver Museumsbesuch.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es beispielsweise möglich, ein Rechenalgorithmus zur Darstellung einer fraktalen Landschaft bereitzustellen, der mehrerer Parameter, wie z. B. Stärke, Größe und Phase aufweist. Der Bediener der Steuereinrichtung kann unter mehreren Parametern, insbesondere die Parameter Stärke, Größe und Phase auswählen und mit genau einem Regler verknüpfen. Mit dieser Verknüpfung kann der Faktor, um den beim Bedienen des Reglers der Parameter verändert wird, individuell eingestellt werden. Durch eine geschickte Parameterauswahl sowie die richtige Festlegung der Faktoren ist es möglich, durch das Bedienen eines einzigen Reglers beispielsweise die Flammen eines fraktal dargestellten Feuers oder eines anderen Bildes zu verändern.

Bei dem erfindungsgemäßen Darstellungssystem, das insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen geeignet ist, erfolgt erfindungsgemäß nicht nur ein Datentransport von einem Speichermodul einer Rechnereinheit zu einer Steuereinrichtung, sondern auch von der Steuereinrichtung zu der Rechnereinheit, um dadurch vor Ort mit Hilfe der Steuereinrichtung ein Bild definierende Bilddaten manipulieren zu können. Das erfindungsgemäße Bilddarstellungssystem zur Darstellung von Bildern weist die Steuereinrichtung und die Rechnereinheit auf. Die Rechnereinheit weist das Speichermodul zur Speicherung der Bilddaten auf. Die Steuereinrichtung weist einen Eingangsport auf, über den die Bilddaten von der Rechnereinheit eingespeist werden können. Mit der Steuereinrichtung können Bilddarstellungseinrichtungen zur Darstellung des Bildes verbunden sein. Die Steuerung der Bilddarstellungseinrichtungen erfolgt zumindest teilweise über die Bedienung mehrerer Reglerelemente, wie beispielsweise Schiebe- und/oder Drehregler. Erfindungsgemäß weist die Steuereinrichtung einen mit dem Speichermodul der Rechnereinheit verbundenen Ausgangsport auf. Über diesen Ausgangsport können Daten von der Steuereinrichtung zu einer Rechnereinheit übertragen werden, um die Bilddaten zu manipulieren. Bei dem Eingangsport und dem Ausgangsport kann es sich auch um einen gemeinsamen Anschluss handeln, der erfindungsgemäß zur Manipulation der Bilddaten bidirektional betrieben wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Bilddarstellungssystem ist es möglich, Computermaus und Computertastatur zur Manipulation der Bilddaten durch die Steuereinrichtung zu ersetzen, wodurch die Bauteileanzahl des Bilddarstellungssystems reduziert ist. Ferner erfolgt die Manipulation der Bilddaten mit einem Arbeitsgerät, das dem vor Ort tätigen Bedienpersonal, beispielsweise einem Lichttechniker oder einem Lichtingenieur, bestens vertraut ist. Ein Wechsel zwischen verschiedenen Bediengeräten ist also unnötig. Insbesondere können die Bilddaten individuell auf die vorhandene Raumgeometrie abgestimmt werden. Die Berücksichtigung individueller Raumgeometrie ist bei vorproduzierten Bilddaten, die extern für eine Vielzahl von Anwendungsfällen erstellt werden, nicht möglich. Ferner erfolgt die Manipulation der Bilddaten durch Ausnutzung der Rechenleistung der Rechnereinheit, so dass die Rechenleistung der Steuereinrichtung nicht beeinträchtigt wird. Dadurch ist es insbesondere möglich, die Bildauflösung sowie die Anzahl darzustellender Bilder pro Sekunde zu erhöhen, wodurch die Performance verbessert ist. Da somit die Rechnereinheit von der Steuereinrichtung nicht nur zur Ansteuerung der Bilddarstellungseinrichtungen, sondern auch zur Manipulation von Bilddaten verwendet wird, werden die von der Rechnereinheit zur Verfügung gestellten Ressourcen besser genutzt, so dass durch den dadurch möglichen internen Datenaustausch die Rechengeschwindigkeit und somit die Performance weiter verbessert ist. Ferner ist es möglich, ohne Ansteuerung der Bilddarstellungseinrichtung die von einem Ansteuerungsmodul berechneten Bilddaten in der Steuereinrichtung als Preview-Bild darzustellen, so dass die Erreichung der gewünschten Bildeffekte leichter und schneller erfolgen kann, ohne dass störende Versuche notwendig sind.

Insbesondere wird durch das erfindungsgemäße Bilddarstellungssystem der Handlungsspielraum zur Darstellung von Bildern deutlich erhöht, da in einem viel größeren Ausmaß eine individuelle Anpassung möglich ist. Ferner ergeben sich mehrere Manipulationsmöglichkeiten. So können mit Hilfe der Steuereinrichtung Bilddaten verändert, editiert, kombiniert und/oder erzeugt werden. Bei der Veränderung der Bilddaten erfolgt beispielsweise ein Dehnen, Strecken, Rotieren oder Einfärben des darzustellenden Bildes. Bei dem Editieren der Bilddaten erfolgt beispielsweise ein Zurechtschneiden der Bildgröße, ohne dabei gleichzeitig ein Vergrößern bzw. Verkleinern vorzunehmen. Hierbei erfolgt das Zurechtschneiden insbesondere derart, dass das darzustellende Bild genau mit der Raumgeometrie harmoniert. Ferner kann das Zurechtschneiden derart erfolgen, dass schablonenartig erstellte Außenkonturen, z.B. die Kontur eines Sterns oder Kreises, erzeugt werden. Ferner ist es möglich, unterschiedliche Bilddaten zu kombinieren, indem beispielsweise der Bildinhalt eines ersten Bildes bzw. ein Teil davon in ein anderes Bild hinein kopiert wir. Ferner ist es möglich, ein Überblendung von einem ersten Bild zu einem zweiten Bild vorzunehmen, um dadurch fließende Übergänge, insbesondere wenn es sich bei den Bilddaten um Videodaten handelt, zu erreichen. Ferner können Bilddaten insbesondere mit Hilfe mathematischer Prozeduren erzeugt werden. Dadurch wird es möglich, mit Hilfe der Steuereinrichtung verschiedene fraktale Landschaften o.dgl. zu erzeugen.

Vorzugsweise sind die Bilddaten zumindest teilweise durch Bildinhaltsparameter, mit denen der visuelle Inhalt des Bildes definiert wird, berechenbar. Dies ist beispielsweise bei vektorisierten Bildern der Fall. Mit Hilfe der Steuereinrichtung können insbesondere mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die einzelnen Bildinhaltsparameter besonders einfach manipuliert werden. Auf Grundlage der Bildinhaltsparameter kann mit Hilfe der Rechnereinheit das darzustellende Bild berechnet werden. Dadurch können die Bilddaten während einer Veranstaltung besonders einfach an die aktuellen Gegebenheiten angepasst werden.

Besonders bevorzugt sind die Bilddaten zumindest teilweise durch Objektparameter, über die eine dreidimensionale Objektkontur definiert wird, berechenbar. Mit Hilfe der Objektparameter können beispielsweise die Konturen von Würfeln, Kugeln, Wellen, Tropfen, Polyedern u.dgl. definiert werden. Bei einer Manipulation der Bilddaten mit Hilfe der Steuereinrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Objektparameter manipuliert werden, so dass die dreidimensionale Objektkontur veränderbar ist. Beispielsweise kann dadurch eine kugelförmige Objektkontur in eine tropfenförmige Objektkontur verändert werden. Insbesondere bei der Verknüpfung der Bildinhaltsparameter mit den Objektparametern, beispielsweise indem der durch die Bildinhaltsparameter definierte Bildinhalt auf die Objektparameter definierte Objektkontur projiziert wird, lassen sich faszinierende Bildeffekte erreichen. Die Verknüpfung des Bildinhalts mit der Objektkontur erfolgt beispielsweise durch eine zumindest partielle affine Abbildung eines vektorisierten Bildinhalts mit Hilfe einer Übertragungsmatrix, die durch Objektparameter definiert wird. Die so berechneten Bilddaten können anschließend von der Steuereinrichtung zur Darstellung des Bildes weiter verarbeitet werden.

Die Manipulation der Bilddaten erfolgt vorzugsweise zumindest teilweise über als Manipulationsregler eingestellte Reglerelemente. Die Bearbeitung bzw. die Erzeugung von Bilddaten erfolgt also durch das Drehen von Drehreglern bzw. durch das Verschieben von Schiebereglern. Das bedeutet, dass einzelne Reglerelemente zur Manipulation der Bilddaten vorzugsweise mit einzelnen Parametern, also den Inhaltsparametern, Objektparametern u.dgl., zugeordnet sind. Die Zuordnung kann softwaremäßig innerhalb der Rechnereinheit und/oder vorzugsweise mit Hilfe einer mit der Steuereinrichtung verbundenen Einstelleinrichtung innerhalb der Steuereinrichtung erfolgen. Auf Grund dieser Zuordnung sind die einzelnen Reglerelemente mit einzelnen Bilddaten bzw. einzelnen Parametern verknüpft.

Die Manipulation der Bilddaten kann zumindest teilweise auch automatisch in Abhängigkeit von Tondaten erfolgen. Hierzu werden beispielsweise mit Hilfe mindestens eines Mikrofons beispielsweise Lautstärke und/oder Tonhöhe gemessen und in Tondaten umgewandelt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Phase bzw. Schwingungszeit einer dreidimensionalen Welle proportional zur im Raum vorherrschenden Tonhöhe anzupassen. Dadurch ist es möglich, dass das dargestellte Bild mit einer zu hörenden Musik harmoniert und diese visuell unterstreicht. Zusätzlich bzw. alternativ ist es auch möglich, dass die Manipulation der Bilddaten zumindest teilweise automatisch in Abhängigkeit von Lichtdaten erfolgt. Hierzu werden beispielsweise mit Hilfe geeigneter Fotoelemente Lichtstärke und/oder Lichtfarbe gemessen und in Lichtdaten umgewandelt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, in Abhängigkeit von der Lichthelligkeit den Kontrast des darzustellenden Bildes anzupassen.

In bevorzugter Ausführungsform erfolgt die Manipulation der Bilddaten zumindest teilweise automatisch in Abhängigkeit von Positionsdaten. Beispielsweise ist es möglich, mit Hilfe von Bewegungsmeldern die Position einzelner Personen bzw. Personenmengen zu detektieren, so dass die Position einzelner Personen festgestellt werden kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, genau an der Stelle ein Bild zu erzeugen, auf die sich eine Person gerade zu bewegt. Vorzugsweise werden als Positionsdaten die Position und/oder die Ausrichtung mindestens einer der Bilddarstellungseinrichtungen verwendet. Dadurch ist es beispielsweise möglich, auf einer sich bewegenden Leinwand verzerrungsfrei das Bild darzustellen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Bilddarstellungseinrichtung um eine Displayeinrichtung wie beispielsweise eine LED-Wand, ein Großbildmonitor, eine „Virtual-Reality"-Brille (VR-Brille) o. Ä.. Mit Hilfe der VR-Brille können dreidimensionale stereoskopische Bilder erzeugt, die dem Benutzer das dreidimensionale Erleben einer virtuellen Welt ermöglichen. In Abhängigkeit von der Blickrichtung bzw. der Bewegung wird das dargestellte Bild derart angepasst, dass eine möglichst realistische künstliche Welt entsteht, die sich insbesondere interaktiv verändern kann.

Vorzugsweise stammt ein einzelnes manipulierbares Bilddatenelement der Bilddaten aus der Gruppe Dichte, Größe, Farbe, Farbanteil, Dehnung, Streckung oder Drehung. Dadurch ist es möglich, zumindest einen dieser Parameter unabhängig von den anderen Parametern zu manipulieren. Besonders bevorzugt ist das einzelne Bilddatum nur für einen Teil des dargestellten Bildes relevant, so dass es möglich ist, nur einen Teil des dargestellten Bildes zu manipulieren. Dies ist beispielsweise besonders vorteilhaft, wenn auf einer größeren Projektionsfläche, dem "environment", ein kleineres Teilbild hindurch bewegt werden soll. Beispielsweise ist es möglich, vor einem bestimmten Hintergrund einen andersfarbigen Vordergrund, z.B. einen hüpfenden Ball, durch die gesamte Projektionsfläche hindurch zu bewegen. Ferner ist es dadurch einfacher, die Projektion von Bildinhalten auf Objektkonturen vorzunehmen, da je nach verwendeter Objektkontur z.B. eines Würfels unterschiedliche Verzerrungen des Bildinhalts mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand möglich sind, d.h. die Bilddaten sind vorzugsweise derart gewählt, dass eine Projektion des Bildes auf die durch Objektparameter definierte dreidimensionale Objektkontur erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann, insbesondere wie an Hand des erfindungsgemäßen Bilddarstellungssystem erläutert, weiter fortgebildet werden.

Eine unabhängige Erfindung besteht in einem Tonwiedergabesystem zur Wiedergabe von Tönen, das entsprechend dem vorstehend beschriebenen Bilddarstellungssystem aus- und ggf. weitergebildet ist, mit der Maßgabe, dass sowohl Bilddaten durch Tonausgabedaten als auch Bilddarstellungseinrichtungen durch Tonwiedergabeeinrichtungen ersetzt sind. Somit sind insbesondere gespeicherte Tonausgabedaten durch die Reglerelemente der Steuereinrichtung manipulierbar, wobei die Manipulation auch in der Abhängigkeit von Bilddaten, Tondaten, Positionsdaten u.dgl. erfolgen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Bilddarstellungssystems und

2 ein schematisches Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Bildern.

Das erfindungsgemäße Bilddarstellungssystem weist eine Rechnereinheit 10 mit einem Speichermodul 12 auf. Die Rechnereinheit 10 kann prinzipiell mit einer Eingabeeinheit 14, die beispielsweise eine Computertastatur 16, eine Computermaus 18 sowie einen Computermonitor 20 aufweist, über eine Verbindung 22 verbunden werden. Vorzugsweise ist die Rechnereinheit 10 nur mit einer Steuereinrichtung 24 verbunden. Hierzu ist die Rechnereinheit 10 über eine Einspeisungsleitung 26 mit einem Eingangsport 28 der Steuereinrichtung 24 verbunden. Über die Einspeisungsleitung 26 werden Bilddaten 30 in die Steuereinrichtung 24 eingespeist. Die Steuereinrichtung 24 weist einen Ausgangsport 32 auf, der über eine Manipulationsleitung 34 zur Manipulation der Bilddaten 30 mit der Rechnereinheit 10 verbunden ist.
Die Manipulation der Bilddaten 30 kann mit Hilfe von Reglerelementen 36 erfolgen, bei denen es sich beispielsweise um Schieberegler 38 und/oder Drehregler 40 handeln kann. Ferner kann die Manipulation der Bilddaten 30 mit Hilfe von einer Messeinrichtung 42 gemessener Messdaten erfolgen. Bei den Messdaten handelt es sich beispielsweise um Tondaten 44, Lichtdaten 46 und/oder Positionsdaten 48.
Mit der Steuereinrichtung 24 sind über mit einem Ansteuerungsmodul 49 verbundene Steuerleitungen 50 Bilddarstellungseinrichtungen 52 verbunden. Das Ansteuerungsmodul 49 kann ein Bestandteil der Steuereinrichtung 24 und/oder der Rechnereinheit 10 sein. Zur Ansteuerung der Bilddarstellungseinrichtung 52 weist die Steuereinrichtung ggf. einen Steuerport 53 auf, der über eine Ansteuerleitung 55 mit dem Ansteuerungsmodul 49 verbunden ist. Vorzugsweise ist das Ansteuerungsmodul 49 zum schnelleren Informationsaustausch über eine Datenleitung 57 mit dem Speichermodul 12 und den dort abgespeicherten Bilddaten 30 verbunden. Insbesondere erfolgt das Management bzw. die Organisation der mit der Messeinrichtung 42 gemessenen Messdaten mit Hilfe des Ansteuerungsmoduls 49.
Bei den Bilddarstellungseinrichtungen 52 handelt es sich beispielsweise um Scheinwerfer, die auf einer Leinwand 54 in einem Projektionsbereich 56 ein Bild 58 darstellen. Bei der Leinwand 54 handelt es sich beispielsweise um eine große Projektionsfläche, wie sie beispielsweise in Planetarien, IMAX-Kinos oder Theaterbühnen verwendet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Bildern 58 (2) werden zur Manipulation der Bilddaten 30 Steuerdaten 60 verwendet. Bei den Steuerdaten 60 handelt es sich insbesondere um von den Reglerelementen 36 der Steuereinrichtung 24 erzeugte Reglerdaten 62 sowie um Tondaten 44, Lichtdaten 46 und Positionsdaten 48. Bei den Tondaten 44 handelt es sich insbesondere um mit Hilfe einer automatischen Messeinrichtung 42 gemessene Daten einer Tonquelle 64. Entsprechend handelt es sich bei den Lichtdaten 46 um von einer automatischen Messeinrichtung 42 gemessene Daten einer Lichtquelle 66. Die Positionsdaten 48 werden beispielsweise von Bewegungsmeldern und/oder VR-Brillen übertragen. Die Positionsdaten können analog zu einem Positionsbestimmungssystem, wie GPS, durch das Triangulieren dreier unterschiedlicher Sender, z.B. Funksender, berechnet werden.
Die einzelnen Steuerdaten 60 werden in einer prozeduralen Verknüpfung 68 mit einzelnen Parametern 70 verknüpft. Bei den Parametern 70 kann es sich um Bildparameter 72 und/oder Tonparameter 74 handeln. Die Bildparameter 72 lassen sich wiederum in Bildinhaltsparameter 76 und Objektparameter 78 unterteilen.
Für die prozedurale Verknüpfung 68 findet eine Auswahl 75 statt, welcher bestimmter Steuerdatensatz der Steuerdaten 60 mit welchen bestimmten Parametern 70 verknüpft wird. Ferner wird ein Ausmaß 77, wie stark ein bestimmter Parameter 70 in Abhängigkeit des bestimmten Steuerdatensatzes verändert wird, eingestellt. Die Auswahl 75 und die Bestimmung des Ausmaßes 77 kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 24 beispielsweise durch die Bedienung von Reglerelementen 36 erfolgen. In einem Regelwerk zur Variablenreduktion 79 wird auf Basis der zuvor durchgeführten Auswahl 75 und des Ausmaßes 77 die Manipulation der Parameter 70 durchgeführt.
Mit Hilfe der manipulierten Tonparameter 74 erfolgt eine Tonberechnung 78. Innerhalb der Tonberechnung 78 werden Tonausgabedaten 80 berechnet. Hierbei ist es möglich, dass die Tonausgabedaten 80 neu erzeugt werden oder bereits vorhandene Tonausgabedaten 80 durch die Tonberechnung 78 manipuliert, d.h. verändert, editiert oder kombiniert werden. Die Tonausgabedaten 80 werden an eine Tonausgabe 82 übertragen, bei der es sich beispielsweise um Lautsprecher und/oder Kopfhörer handelt. Durch dieses Verfahren ist es beispielsweise möglich, abhängig von den Positionsdaten 48 die Tonausgabedaten 80 zu erzeugen bzw. zu verändern. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn durch die Positionsdaten 48 die Kopfhaltung eines Hörers ermittelt wird. Abhängig von der Kopfstellung des Hörers können Tonausgabedaten 80 an die Tonausgabe 82 übertragen werden, wodurch ein plastischer dreidimensionaler Toneffekt erzeugt werden kann. Dieser Toneffekt ist vergleichbar mit den Toneffekten für ein Surroundsystem, wobei der Toneffekt interaktiv und individuell in Abhängigkeit von dem Hörer variiert werden kann.
Mit Hilfe der manipulierten Bildinhaltsparameter 76 erfolgt eine Bildinhaltsberechnung 84. Entsprechend erfolgt mit Hilfe der Objektparameter 78 ein Objektkonturberechnung 86. Anschließend erfolgt eine Verknüpfung des Bildinhalts mit der Objektkontur, indem eine Projektion 88 des Bildinhalts auf die Objektkontur erfolgt. Die so erzeugten Bilddaten 30 werden an die Bilddarstellungseinrichtung 52 übertragen, um das Bild 58, das durch die Bilddaten 30 definiert wird, darzustellen.
Da die Bilddarstellungseinrichtung 52 auch als Lichtquelle 66 und entsprechend die Tonausgabe 82 als Tonquelle 64 wirken kann, ist es möglich, eine Rückkopplung der Lichtdaten 46 und der Tondaten 44 zu erreichen.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Bildern mit den Schritten – Bereitstellen von Bildparametern (72), – Erfassen von Steuerdaten (60), wobei zumindest ein Teil der Steuerdaten (60) durch ein Bedienen von Reglerelementen (36) einer Steuereinrichtung (24) veränderbar ist, – prozedurales Verknüpfen (68) mindestens eines Steuerdatensatzes (60) mit mindestens zwei Bildparametern (72) durch ein Regelwerk zur Variablenreduktion (79), wobei eine Auswahl (75), welcher bestimmter Steuerdatensatz (60) mit welchen bestimmten Bildparametern (72) prozedural verknüpft wird, und/oder ein Ausmaß (77), in dem ein bestimmter Bildparameter (72) in Abhängigkeit des bestimmten Steuerdatensatzes (60) mit ihm prozedural verknüpft wird, einstellbar ist, – Manipulieren der Bildparameter (72) in Abhängigkeit von den Steuerdaten (60) unter Berücksichtigung ihrer Verknüpfung (68), – Berechnung von ein Bild (58) definierenden Bilddaten (30) in Abhängigkeit von den Bildparametern (72), – Darstellen des Bildes (58) mit Hilfe einer Darstellungseinrichtung (52).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die prozedurale Verknüpfung (68) linear, polynomisch, exponentiell, logarithmisch und/oder fraktal erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen bestimmten Steuerdatensatz (60) mehrere verschiedene prozedurale Verknüpfungen (68) abspeicherbar und/oder auswählbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfung (68) mindestens eines Steuerdatensatzes (60) mit mindestens einem Bildparameter (72) durch die Steuereinrichtung (24) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Bildparameter (72) einen insbesondere einstellbaren Mindestwert und/oder Maximalwert aufweist, durch die das maximale Ausmass, in dem der bestimmte Bildparameter (72) variiert werden kann, begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdaten (60) automatisch gemessene Daten, insbesondere Lichtdaten (46), Tondaten (44) und/oder Positionsdaten (48), aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (30) zumindest zeitweise allein durch einen mit Hilfe der Steuerdaten (60) manipulierbaren regelbasierten Algorithmus erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Darstellungseinrichtung (52) eine Displayeinrichtung, insbesondere eine VR-Brille verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuerdaten (60) manipulierbare Tonausgabedaten (80) berechnet werden.
Bilddarstellungssystem zur Darstellung von Bildern (58), mit einer Rechnereinheit (10) zur Verarbeitung von das Bild (58) definierenden Bilddaten (30), wobei die Rechnereinheit (10) ein Speichermodul (12) zur Speicherung der Bilddaten (30) aufweist, und einer einen Eingangsport (28) zur Einspeisung der Bilddaten (30) aufweisenden Steuereinrichtung (24) zur Steuerung von das Bild (58) darstellenden Bilddarstellungseinrichtungen (52), wobei zumindest teilweise die Steuerung über die Bedienung mehrerer Reglerelemente (36) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) einen mit dem Speichermodul (12) verbundenen Ausgangsport (32) zur Manipulation der Bilddaten (30) aufweist.
Bilddarstellungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (30) zumindest teilweise durch Bildinhaltsparameter (76) zur Definierung des visuellen Inhalts des Bildes (58) berechenbar sind
Bilddarstellungssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (30) zumindest teilweise durch Objektparameter (78) zur Definierung einer dreidimensionalen Objektkontur berechenbar sind.
Bilddarstellungssystem nach einem der Ansprüche 10 – 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulation der Bilddaten (30) zumindest teilweise über als Manipulationsregler eingestellte Reglerelemente (36) erfolgt.
Bilddarstellungssystem nach einem der Ansprüche 10 – 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulation der Bilddaten zumindest teilweise automatisch in Abhängigkeit von Positionsdaten (48), insbesondere von der Position und/oder Ausrichtung der Bilddarstellungseinrichtung (52), erfolgt.
Bilddarstellungssystem nach einem der Ansprüche 10 – 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulation der Bilddaten (30) zumindest teilweise automatisch in Abhängigkeit von Tondaten (44), insbesondere Lautstärke und/oder Tonhöhe, erfolgt.
Bilddarstellungssystem nach einem der Ansprüche 10 – 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bilddatenelement der Bilddaten (30) aus der Gruppe Dichte, Größe, Phase, Farbe, Farbanteil, Dehnung, Streckung oder Drehung stammt.
Bilddarstellungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Bilddatensatz (30) nur für einen Teil des dargestellten Bildes (58) relevant ist.
Bilddarstellungssystem nach einem der Ansprüche 12 – 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (30) derart gewählt sind, dass eine Projektion des Bildes (58) auf die durch die Objektparameter (86) definierte dreidimensionale Objektkontur erfolgt.
Bilddarstellungssystem nach einem der Ansprüche 10 – 18, gekennzeichnet durch eine mit der Steuereinrichtung (24) verbundene Einstellungseinrichtung zur definierten Verknüpfung einzelner Reglerelemente (36) mit einzelnen Bilddaten (30).