DE202009003361U1

DE202009003361U1 - Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen

Info

Publication number: DE202009003361U1
Application number: DE202009003361U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2019-03-14

Abstract

Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen, die eine grafische Darstellung der erzeugten Bewegungen des Bedieners in Verbindung mit weiteren Darstellungen von Objekten bzw. Personen auf der Wiedergabeeinheit der Videoeinrichtung ermöglicht und dazu die Bewegungswerte in horizontaler, vertikaler und Vorwärts/Rückwärts-Achsen erfasst und zur resultierenden räumlichen Bewegungsdarstellung an die Wiedergabeeinheit geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung aus mindestens einer Steuereinrichtung besteht, innerhalb der den darin angeordneten und zur Erfassung der linearen axialen Bewegungswerte entlang der räumlichen Achsen (X, Y, Z) dienenden Baugruppen mindestens eine weitere zur Erfassung des Drehwinkels und/oder der Drehwinkelgeschwindigkeit der Bewegungen um mindestens einer der räumlichen Achsen (X, Y, Z) der Steuereinrichtung dienende Baugruppe zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen, insbesondere einen Game-Controller zur Steuerung von Videospielen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Einrichtung besteht in der Anwendung als Steuergerät für technische Systeme. So kann die Einrichtung für die Fernsteuerung von Objekten im Rahmen des Modellbaues oder für TV-Geräte Anwendung finden. Ebenso kann sie Bestandteil eines Präsentationspointers sein. Weiterhin findet die Einrichtung als behindertengerechtes Eingabesystem für Personalcomputer, zum Beispiel als Mausersatz, Anwendung. Bekannt sind Verfahren zur Durchführung von Videospielen, bei denen 3-D-Bewegungsabläufe mittels Game-Controller auf Displays oder Leinwänden beziehungsweise Spielkonsolen wiedergegeben werden. Dazu werden die vom Bediener erzeugten Bewegungen in horizontaler, vertikaler und einer Vorwärts/Rückwärts Richtung erfasst. Aus diesen drei Werten wird die jeweilige darzustellende resultierende räumliche Bewegung ermittelt und an die Wiedergabeeinrichtung weitergeleitet. So ist beispielsweise nach der EP 1086729A2 ein Verfahren beschrieben, das zur Wiedergabe eines Videospiels auf einem Display die Visiereinrichtung des Spielers und einer anzuvisierenden sich bewegenden Figur zeigt und für die Bewegung des als Schützen vorgesehenen Spielers die Bewegung des als Waffe ausgebildeten Game-Controllers in horizontaler, vertikaler sowie Vorwärts/Rückwärts-Richtung erfasst wird. Weiterhin bekannt ist auch der EP 12 06950A2 eine 3D Videospieleinrichtung und ein dafür vorgesehener Controller beschrieben, der zur Simulation eines Boxspieles die Bewegungen der Fäuste des Spielers in drei Achsen X, Y, Z (vorwärts/rückwärts, rechts/links, hoch/runter) erfasst. Auf dem Display beziehungsweise dem Bildschirm werden die Bewegungen eines Boxsportlers und die vom Spieler ausgelösten aus den drei Achsen resultierenden Bewegungen wiedergegeben. Nachteilig ist an diesen Lösungen, dass nur begrenzte Darstellungen der Bewegungsabläufe des Spielers in Abhängigkeit von den Darstellungen auf den Displays beziehungsweise den Bildschirmen möglich sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb dann, eine Einrichtung zur Steuerung derartiger Videodarstellungen zu schaffen, die eine Erfassung der Bewegungen des Bedieners und der durch diese ausgelösten Wiedergaben auf dem Monitor mit mehr unabhängig voneinander ablaufenden Bewegungsarten (Freiheitsgraden) ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe durch die erfindungsgemäße Einrichtung mit den beschreibenden Merkmalen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung werden mit den Merkmalen in den Ansprüchen 1 bis 6 beschrieben. Mittels der geschaffenen Einrichtung werden zu den Erfassungen der linearen Bewegungen in dreidimensionalen Räumen zu den Bewegungswerten entlang der X, Y, Z-Achsen und deren daraus resultierenden Bewegungen im Raum auch rotative Bewegungen (Drehwinkel, Winkelbeschleunigung) um die vorgegebenen X, Y, Z-Achsen durch die Steuereinrichtung erfasst. In Kombination mit den aus den drei Achsen resultierenden linearen Bewegungswerten in Form der erzeugten Beschleunigung und des zurückgelegten Weges werden weitere die ablaufenden Bewegungen genauer erfassende und eine realitätsnähere Darstellungen ermöglichende Bewegungsarten einbezogen. Mit der Einrichtung werden steuertechnische Freiheitsgrade geschaffen, die eine voneinander unabhängige Darstellung weiterer die Realität besser wiedergebender Bewegungsabläufe ermöglichen. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann bei der Anwendung als Steuergerät für technische Systeme eine wesentlich genauere und komplexere Steuerung der technischen Abläufe vorgenommen werden. Bei einem Einsatz als behindertengerechtes Eingabesystem, beispielsweise zur Steuerung von Personalcomputern, kann durch Befestigung der Sensoreinheit am Kopf oder am Körper des Benutzers die Anzahl der steuerbaren Bedienfunktionen erhöht werden. In Kombination mit diesen Funktionen kann die Steuerung auch zur einfacheren und sensibleren Steuerung für elektrisch betriebene Rollstühle genutzt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit des Einsatzes der Einrichtung innerhalb von Virtual-Reality-Systemen, wie z. B. als Steuergerät für Eingabedaten zur Erzeugung virtueller Welten unter Verwendung von Videobrillen. Dadurch wird eine realitätsnähere virtuelle Wiedergabe und Nachempfindung der virtuell erzeugten Situationen und Objekte ermöglicht. Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Einrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
1: die schematische Gesamtansicht der Einrichtung,
2: die schematische Ansicht der achsenabhängigen Steuerung,
3: die schematische Ansicht der Anwendung eines Waffenimitats,
4: die linke Seitenansicht des Game-Controllers und
5: die rechte Seitenansicht des Game-Controllers.
Die Darstellung in der 1 gibt die schematische Gesamtansicht der Einrichtung wieder. Der Steuervorgang der Einrichtung wird durch die Ausgangssignale des horizontalen Sensors 1, des vertikalen Sensors 2, des axialen Sensors 3, des 3D-Sensors 4 und durch die Tastatur 5 ausgelöst. Die Sensoren 1, 2, 3 und 4 sind im Steuergerät untergebracht und reagieren auf die linearen und rotativen Bewegungen des Steuergerätes durch den Bediener. Die räumliche Anordnung der Sensoren 1, 2 und 3 innerhalb des Steuergerätes erfolgt auf den vorgegebenen räumlichen Achsen X, Y, Z. Diese Sensoren erzeugen jeweils ein Ausgangssignal, wenn eine rotative Bewegung des Steuergerätes um die jeweilige Achse X, Y, Z vom Bediener vorgenommen wird. Mittels des 3D Sensors 4 wird ein Ausgangssignal für die jeweilige vorgenommene lineare Bewegung entlang der X, Y, Z Achsen erzeugt. Weitere Bedienfunktionen werden durch die Betätigung der Tastatur 5 ausgelöst. Den Sensoren 1–5 ist ein Analog/Digital Wandler 6 nachgeordnet, der die erzeugten analogen Signale in digitale Signale wandelt. Die nachgeordnete Analyseeinrichtung 7 wertet die Signale entsprechend einer vorgegebener Steuersoftware aus und leitet die Auswertungssignale an die nachgeordnete Steuereinrichtung 8. Mit der Steuereinrichtung 8 werden diese Auswertungssignale in Signale zur Steuerung von Steuerungsvorgängen zur Erzeugung der virtuellen Darstellungen umgewandelt und über das nachfolgende Funkmodul 9 und dem Empfangsmodul 11 an den Monitor 12 geleitet. Parallel dazu werden die von der Tastatur 5 durch den Bediener erzeugten Signale mittels der Tastatursteuerung 10 in Signale für vorprogrammierte Zusatzfunktionen umgewandelt und über das Funkmodul 9 und das Empfangsmodul 11 an den Monitor 12 übertragen. Durch die erweiterte Möglichkeit der Erzeugung von Steuersignalen durch die Erfassung von rotativen Bewegungen des Steuergerätes um die räumlichen Achsen (Winkelbeschleunigungen) wird die Anzahl der virtuellen Darstellungsmöglichkeiten vergrößert. Das Nachempfinden der abzubildenden (beschreibenden) Darstellung wird für den Nutzer realitätsnäher.
Die schematische Darstellung nach 2 zeigt die axialen linearen und rotativen Bewegungen der Steuerbaugruppe 13. Die Steuerbaugruppe 13 kann dabei als Präsentationspointer ausgebildet sein, der vom Präsentierenden so bewegt wird, dass dreidimensionale Präsentationen vorgestellt werden können. Mittels des Laser-Strahles wird auf der Fläche des Monitors 14 das Objekt anvisiert und durch Drehung der Steuerbaugruppe 13 um die Achsen X, Y, Z das virtuelle Objekt dreidimensional wiedergegeben. In Kombination mit Signalen, die durch lineare Bewegungen entlang der Achsen der Steuerbaugruppe 13 erzeugt werden, können neben räumlichen Drehungen auch Vergrößerungen oder Verkleinerungen der darzustellenden Objekte bewirkt werden. Die erzeugten Steuersignale werden dazu per Funk an ein Notebook übertragen und mittels einer Schnittstelle von der auf dem Notebook installierten 3D-Präsentations-Software verarbeitet.
Mittels der schematischen Darstellung in 3 wird die Anwendung einer Waffenimitation 15 als Steuerbaugruppe 13 wiedergegeben. Die Sensoren 1 bis 4 sind dazu im Waffenimitat untergebracht und dienen zur Steuerung von Videospielen in 3D-Egoshooterperspektive. Sie dienen unter anderem zur Steuerung einer virtuellen Person im Videospiel. Mit den linearen und rotativen Bewegungen der Waffenimitation 15 werden folgende Aktionen ausgelöst. Eine rotative Bewegung um die Y-Achse steuert die Sicht der Person und die Zielbewegung der Waffe in Y-Richtung (vertikal). Eine rotative Bewegung um die X-Achse steuert die Sicht der Person und die Zielbewegung der Waffe in X-Richtung (horizontal) und die rotative Bewegung um die Z-Achse steuert die Rotation der Person um seine vertikale Achse (ähnlich dem Lenkrad am Auto). Die lineare Bewegung in Richtung X-Achse erzeugt Signale für Aktionen wie "Hinlegen", "Ducken", "in Deckung gehen". Eine lineare Bewegung in Richtung Y-Achse erzeugt Signale für Aktionen wie "rechts bzw. links Gehen" oder "rechts bzw. links Lehnen" und die lineare Bewegung in Richtung Z-Achse erzeugt Signale für Aktionen wie "vor bzw. zurück Gehen". Insbesondere bezieht sich die Steuerung auf Spiele in Egoperspektive einer virtuellen Person, die eine Waffe im Anschlag hält. Die realen Waffenbewegungen dienen dabei zum Lenken der virtuellen Person im Spiel. Die bisherige Steuerung von Videospielen ist teilweise umständlich gestaltet, da sie mitunter über mehrere Eingabegeräte (z. B. Maus und Tastatur) erfolgt. Das Realitätsgefühl des Spielers ist dadurch relativ gering. Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird der Spieler aktiver bei der Steuerung einbezogen und das Spielvergnügen somit erhöht. Dadurch, dass die Echtzeitbewegungen des Spielers mehr in das Spielgeschehen einbezogen werden, erhöht sich das Realitätsgefühl für die jeweilige virtuelle Spielewelt wesentlich.
In der 4 ist die schematische linke Seitenansicht der als Game-Controller ausgebildeten Waffenimitation 15 dargestellt. Die an der nachgebildeten Waffe angebrachte Taste 16 dient zur Erzeugung des Signals für die Auslösung der Aktion "Links Gehen". Die darüber angeordnete Taste 17 dient zur Auslösung der Aktion "Springen". Die Tasten 18, 19 und 20 sind für die Auslösung von Sonderfunktionen vorgesehen. Der nachgebildete Abzug 21 der Waffe dient zur Erzeugung eines Signals für die virtuelle Auslösung eines Schusses. Mit dem nachgebildeten Hebel 22 wird die Sperrfunktion der Sensoren ausgelöst um eine Winkelsynchronisation durchzuführen. Mit der am Schulterstutzen der Waffe angebrachten Taste 23 wird das Signal für den Zielvorgang ausgelöst.
Die Darstellung in der 5 zeigt die schematische rechte Seitenansicht des Game-Controllers. Mit den angebrachten Tasten 24 und 27 wird vom Spieler die Waffenauswahl getroffen. Die Taste 25 dient zur Erzeugung des Signals für die Auslösung eines oder mehrerer virtueller Schüsse. Der nachgebildete Ladehebel 29 dient zur Auslösung der virtuellen Funktion "Nachladen". Mit der Taste 28 wird als virtuelles Waffengeschoss "Granate" gewählt. Die Taste 30 dient zur Auslösung der Auswahlfunktion. Durch Betätigung der Taste 31 wird die Aktion "rechts Gehen" ausgelöst. Mittels der Taste 26 wird die Aktion "Granate werfen" bewirkt. Der am nachgebildeten Griff der Waffe angeordnete Wippschalter 32 dient zur Auslösung der Aktionen "Vor- und Zurück Gehen" bzw. "Sprinten". Als Spannungsversorgung der Baugruppen dient ein Akku, der im nachgebildeten Patronenmagazin untergebracht ist. Der wesentliche Teil des Steuerungsvorganges wird durch die Bewegung der Waffe selbst gebildet. Insbesondere um die Richtungen im virtuellen Raum realitätsnah vorzugeben, sind die Möglichkeiten der Steuerung durch unterschiedliche Bewegungen der Waffe entscheidend. Dazu werden die Winkelbeschleunigungen bei den horizontalen und vertikalen rotativen Bewegungen der Waffe durch Sensoren erfasst und die erzeugten Signale für die Steuergrößen der virtuellen Richtungen genutzt. So steuert beispielsweise die Rechts/Linksneigung der Waffe die Rechts/Linksbewegung der virtuellen Person. Die Sensoren zur Erfassung der um die räumlichen Achsen X, Y, Z vorgenommenen rotativen und der entlang der räumlichen Achsen X, Y, Z vorgenommenen linearen Bewegungen sind im Inneren der Waffe untergebracht. Sie ermöglichen im konkreten Anwendungsfall sechs Freiheitsgrade für die Auswahl der virtuellen Richtungen.

1: horizontaler Sensor
2: vertikaler Sensor
3: axialer Sensor
4: 3D-Sensor
5: Tastatur
6: Analog/Digital-Wandler
7: Analyseeinrichtung
8: Steuereinrichtung
9: Funkmodul
10: Tastatursteuerung
11: Funkmodul
12: Monitor
13: Steuerbaugruppe
14: Monitor
15: Waffenimitation
16: Taste
17: Taste
18: Taste
19: Taste
20: Taste
21: Abzug
22: Hebel
23: Taste
24: Taste
25: Taste
26: Taste
27: Taste
28: Taste
29: Ladehebel
30: Taste
31: Taste
32: Wippschalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1086729 A2 [0001]
- EP 1206950 A2 [0001]

Claims

Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen, die eine grafische Darstellung der erzeugten Bewegungen des Bedieners in Verbindung mit weiteren Darstellungen von Objekten bzw. Personen auf der Wiedergabeeinheit der Videoeinrichtung ermöglicht und dazu die Bewegungswerte in horizontaler, vertikaler und Vorwärts/Rückwärts-Achsen erfasst und zur resultierenden räumlichen Bewegungsdarstellung an die Wiedergabeeinheit geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung aus mindestens einer Steuereinrichtung besteht, innerhalb der den darin angeordneten und zur Erfassung der linearen axialen Bewegungswerte entlang der räumlichen Achsen (X, Y, Z) dienenden Baugruppen mindestens eine weitere zur Erfassung des Drehwinkels und/oder der Drehwinkelgeschwindigkeit der Bewegungen um mindestens einer der räumlichen Achsen (X, Y, Z) der Steuereinrichtung dienende Baugruppe zugeordnet ist.
Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Steuereinrichtung jeder zur Erfassung der jeweiligen linearen axialen Bewegungswerte (X, Y, Z) dienenden Baugruppe mindestens eine weitere zur Erfassung des Drehwinkels und/oder der Drehwinkelgeschwindigkeit der Steuereinrichtung dienende Baugruppe zugeordnet ist.
Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung als Game-Controller ausgebildet ist, der die äußere Form einer Handfeuerwaffe aufweist und mit Bedienelementen versehen ist, die wahlweise oder kombiniert mit den Baugruppen zur Erfassung der linearen axialen Bewegungswerte und den Baugruppen zur Erfassung des Drehwinkels und/oder der Drehwinkelgeschwindigkeit der Steuereinrichtung in funktioneller Wirkverbindung stehen.
Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung als Präsentationspointer ausgebildet ist, der über Funkmodule mit einer dreidimensionale Präsentationen erzeugenden Computereinrichtung und mit einem der Computereinrichtung nachgeordneten Monitor (14) in funktioneller Wirkverbindung steht
Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung als Fernbedienungseinrichtung für Geräte mit Bild/Tonwiedergabe (z. B. TV-Gerate) ausgebildet ist und mit diesen Geräten zur Steuerung der Geräte- und Anzeigefunktionen in funktioneller Wirkverbindung steht.
Einrichtung zur Steuerung von Videodarstellungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, dass sie behindertengerecht an gesunde Körperteile des Behinderten angebracht werden kann, und zur Steuerung der Geräte für die Videodarstellungen sowie zur Steuerung von elektrisch betriebenen Rollstühlen dient.