CN1449554A - 对运动中的观众显现动画的静态图像的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于对相对于图象运动的观众显示形成动画的多个静态图象的设备。所述的设备包括：一个底板，多个安置在底板上的图象，和一个安置在底板和观众之间的长条切口板。当观众通过时，长条切口板的行为象一个产生动画效应的快门。各种底板和长条切口板的侧面轮廓例如可以是平行且垂直的，平行且非垂直的，平行且非平面的，以及非平行和非平面的，以便于本设备在空间受限的环境中的安装。

Description

对运动中的观众显现动画的静态图像的显示设备

对相关申请的交叉引用

本申请要求享有2000年6月23日提交的美国专利申请60/214,039的优先权。

发明背景

本发明涉及一种对相对于运动的观众显现动画的静态图像的显示。更具体地说，本发明涉及相对于观众的视线可以是非平面和非垂直的静态图像的显示。

显示对运动中的观众显现动画的静态图像的显示器是已知的。这种显示器包括一系列渐进的图像(即一个与下一个之间略有不同且渐进的相邻图像)。图像分布在观众的运动方向(如沿铁路)，使得连贯地看到图像。当观众从这些图像前移过时，图像显现动画。其效果类似于翻页书。在翻页书的每一页上有一幅略不同于之前和之后的图像，当翻动书页时，观众接收到动画效果。

在公众运输系统中长期有一种趋势就是发展站台设施，给地铁乘客提供栩栩如生的动态图片。这些动态图片的动画由观众相对于站台设施的运动产生，其中站台设施固定在地铁系统的隧道壁上。这些设施具有明显的价值：可以从车窗中看到运动图片，否则将只看到漆黑一片。可能有用的动态图片的主题可以是选自具有艺术价值、从运输系统或广告商处获得信息的主题。

已知的每一种配置给观众/乘车者提供一系列渐变图像或“帧”；使得一个接一个地看到连续的帧。众所周知，如果以很快的速度简单地给运动观众近距离地显示一系列静态图像，则观众接收到的就将只是模糊一片。或者，以较远的距离或较低的速度，则观众看到的是一系列没有动画效果的单个的图像。为了达到运动图像的效果，已知的配置采用了以极短的时间周期显示每一幅图像的方法。通过足够短的显示周期，观众和图像之间的相对运动被有效地制止，并且可以忽略模糊。用于制止运动的方法是基于图像的频闪照明。这些方法要求观众和设施之间精确同步，以便每幅图像在相对于观众同样的位置处被照明，即使在观众高速运动时也是如此。

对频闪装置的要求是很多的：对快速移动的观众必须极迅捷地闪光并因而相应地明亮，以便有足够的光线到达观众。这反过来需要极精确的定时闪光。这种精确要求观众部分非常一致的运动，很少或没有速度变化。所有的这些要求导致机械和电器的高度复杂性，或是比现有的车辆运动更高的一致性。其它已知的配置通过提供关于观众车辆的某种发射应答器和关于设施的接收器以确定观众的位置克服了对高瞬态精确度的要求。这些配置含有相当高的机械和电器复杂性以及成本。

前面所述的已知配置一般需要观众处于车辆中。可能会强加这种需要，因为车辆上要装载用于计时、照明或发射信号的设备；或是因为需要维持高度均匀的速度；或是为了增大观众的速度。车辆的使用要求设计的高度复杂性，因为众多的机械元件以及频繁地与现有系统对接，要求对现有设备进行改进。运动的地铁车辆安装所处的恶劣环境可能限制能在任何需要此精确性的装置中获得的机械或电器精确性，或者可能频繁需要对已达到高精确度的部件进行维护。

车辆的使用也产生限制。按最基本的程度说，它限制了在观众处于车上时的应用范围。具体地说，对车辆物理尺寸的考虑限制了频闪装置的适用性。设计必须考虑这些信息，如车辆的高度和宽度，车窗的大小和间隔，以及观众在车中的位置。例如，高速列车上车窗的紧密间隔要求频闪放电最好是高频和大量的，以便显示对于列车的所有乘客都是可视的。环境的尺寸，如地铁隧道中硬件设施可行的物理间隔以及被投影图象的距离也对任何装置的元件大小以及装置各部件的质量和耐用性产生限制。

虽然原理上只通过更密的间隔投影仪就可以使频闪装置为慢速移动的观众工作，但实际上很难。首先，紧密的间隔增大成本和复杂性。另外，一旦装置以固定的投影仪-投影仪间距安装，就强制观众必须是最小的速度。

现有的包括观众和装置之间相对运动的显示动画图象的方法是西洋镜。西洋镜是一种简单的中空柱状装置，通过长条切口在柱体壁上的几何分布和一系列位于主体内部的渐进图象在每个切口中产生一个动画。当柱体绕轴旋转时，可以通过长条切口(正在迅速地移动)看见动画。

但是，西洋镜以近乎其全比例地固定，因为它的界面必须是圆形。因为动画需要最小的帧速率，并且帧速率依赖于旋转速度，所以利用西洋镜只可以看见非常短的动画。虽然在观众和设备之间有相对运动，但实际上观众不能绕西洋镜良好地做圆周运动。因此，只有一种构形对于西洋镜是实用的：即静态的观众通过旋转柱体观看短的动画。

出于形状不能改变、动画持续时间很短这些不足的原因以及必须旋转这一事实，西洋镜只仍然是一种玩具或新奇物，没有实用性。但是，至少有一种已知的系统沿户外铁路轨道以可以称作“线性西洋镜”的布局显示图象，其中图象安置在被提供有长条切口的墙壁上。户外环境实质上是不受限制的。

鉴于前述的原因，希望提供一种用在空间受限环境中的设备，对运动中的观众显示呈现出动画的图象。

还希望提供一种用在空间受限环境中的设备，其中设备的侧面轮廓可以在某种程度上更适合安装在空间受限的环境中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用在空间受限环境中的设备，对运动中的观众显示呈现出动画的图象。

本发明的另一目的在于提供一种用在空间受限环境中的设备，其中设备的侧面轮廓可以在某种程度上更适合安装在空间受限的环境中。

根据本发明，提供的设备显示静态图象。静态图象对观众形成一种动画显示，其中此观众基本上以已知的相对于图象的速度沿平行于图象的已知的线路移动。设备包括一个底板，底板具有沿线路方向的长度。图象安置在底板的一个表面上。每个静态图象有一个实际的图象宽度和图象中心。图象中心被帧-帧间距分开。长条切口板基本上平行于面对安置图象的底板定位，并且与底板分开板-板间距。长条切口板安置在与线路间隔视距处。板-板间距和视距总的等于底板距离。长条切口板具有沿线路方向的长度，并有多个基本上垂直于长条切口板长度方向的长条切口。每个长条切口对应于各自的一个图象并有一个沿长条切口长度方向的宽度和一个长条切口中心。优选相邻长条切口的各个长条切口中心被帧-祯间距分开。

长条切口板和底板的侧面轮廓(在与路线相同方向的横截面或垂直切面上均可观察)可以优选如下：

1)彼此平行，平面，并且垂直(竖直)于观众的视线(如水平方向)；

2)彼此平行，平面，并且不垂直(如，倾斜)于观众的视线；

3)彼此平行，非平面(如，曲面)，并且不垂直于观众的视线；

4)非平行，非平面，并且不垂直。

这些优点使得设备可以构造成其侧边轮廓可以更适合安装在空间受限的环境中，如地铁隧道。

附图说明

通过下面联系附图的详细描述，对本发明的上述目的和优点将有更清晰的理解，其中在全篇中相同的部件采用相同的标号，其中：

图1是根据本发明设备的实施例透视图；

图2是图1所示设备的剖视图；

图2A是图1和2的设备的一种替代实施例的立体图；

图3是图1和图2所示设备的几何及光学平面图；

图3A是本发明的一种弯曲的实施例的几何形状的示意平面图；

图4A、4B、4C(共同为“图4”)为观察者在三个不同的瞬间时刻处于三个不同位置时的单个图象和长条切口板的平面图；

图5A、5B、5C(共同为“图5”)为观察者在三个不同的瞬间时刻处于三个不同位置时的一对图象和长条切口的平面图；

图6是观察者观察到的单个图象平面图，表示拉伸效应；

图6A是底板不平行于运动方向时表示拉伸效应的平面图；

图7是图象为弯曲时本发明第二实施例的平面图；

图8是图象相对于底板倾斜时本发明第三实施例的平面图；

图9是本发明的第四实施例，类似于图8的实施例，但其中长条切口板包括一系列平行于图象并相对于底板倾斜的区段；

图10是由本发明第五实施例的一对长条切口板/底板组合(双面)的透视图；

图11是图10所示实施例的平面图；

图12是具有图7所示实施例中弯曲图象的第六实施例，为与如图10和11所示实施例相同的双面；

图13是用在本发明第七实施例中的卷筒型图象支架的透视图；

图14是本发明第八实施例的透视图；

图15是本发明第八实施例沿图14中15-15线的截面图；

图16是表示本发明多个模块单元在地铁隧道中安装的简化透视图‘

图17是表示长条切口板和底板的本发明实施例的侧视图；

图18是图17中安装的本发明实施例的地铁隧道截面图；

图19是表示本发明另一实施例的地铁隧道截面图；

图20和21是表示长条切口板和底板轮廓的图19中本发明实施例的侧视图；

图22是本发明另一实施例的地铁隧道截面图；

图23是表示长条切口板和底板的本发明另一实施例的侧视图；

图24是表示长条切口板和底板的本发明另一实施例的侧视图；

图25是表示根据本发明判断选取的长条切口板和底板是否导致可接收到的动画的过程流程图。

具体实施方式

本发明优选制造一种简单的设备，根据简单的几何光学原理操作，对相对于其运动的观众显示动画。本设备实际上只需要观众在一条基本上可预测的路径中以基本上可预测的速度运动。有很多普通的例子满足这个条件，包括但不限于：地铁列车上的乘客，人行道或便道上的行人，地面列车上的乘客，机动车中的乘客，电梯中的乘客等。在本文献的后面部分，为了便于说明，主要参考一个特定的应用---地铁系统中的设施，地铁列车中的乘客可以看到---但本发明不限于这些应用。

本发明的优点包括：

1.优选地不需要观众在车辆中；

2.优选地不需要复杂的频闪照明；

3.优选地不需要在设备和观众之间设置精确计时或定位的触发器

4.优选地不需要移动部件；

5.优选地不需要快门；

6.优选地如果观众处于车辆中，不需要在观众或观众车辆上安装特定的设备；

7.优选地不需要在本设备和观众之间传递有关观众的位置、速度或运动方向的信息；

8.优选地具备极深的视场；

9.可以设计独立于观众运动方向的操作；

10.对于一系列紧密相隔的观众，独立于它们的间隔或相对运动，优选是有效的；

11.优选地不需要比简单的长条切口板更精细的光学元件(虽然其它的光学元件也可以使用)。

12.优选地车窗间隔与图片间隔之间不相关；

13.优选地具备在运动方向有效放大图象的可能性；

14.优选地要求极低的最小观众速度，因为放大使得允许渐进图象有非常密的间隔；

15.优选地不要求特定的几何形状，可以是圆形、线性或任何其它形状；

16.优选地没有最大速度。

优选地本设备包括一系列间隔预定的规律间隙的渐进图片(“图象”或“帧”)，并且优选在图片和观众之间的光学配置将观众的视线局限在每个薄图片带。优选这种光学配置是一种带有一系列薄的透明长条切口板的不透明材料，长条切口的长度方向垂直于观众的运动方向。该系列图片将统称为“底板”，优选的光学配置将统称为“长条切口板”。

对于本发明不是必须的、但通常希望有一个照明源使得图片比观众的环境要亮。照明可以是背照明图片，或者可以放置在长条切口板和底板之间成为正面照明图片，基本上不照明观众的环境。使用照明时应优选亮度恒定。可以采用自然光或环境光。如果环境光充足，则可以无需任何照明源地操纵设备。

也不是必须的、但还是希望让长条切口的观众一侧较暗或是无反射或者二者都有，以便使可经长条切口观看的图片与长条切口本身之间的对比度达到最大。但是，长条切口板不必是暗的或无反射的。例如，长条切口板的观众面可以有一个以长条切口放置在所需位置的常规广告牌。此结构在一些观众相对于本装置和其它静止物移动的地方特别有用。例如，可以是出现在一个地铁站，快车不停地驶过，而乘客正在站台上等一列慢车。运动的观众将优选通过长条切口板正面常规广告牌的感觉不到的模糊看到动画。静态的观众最好只看到常规的广告牌。

下面将参考图1-16对本发明进行描述。

根据本发明显示设备10的优选实施例的基本结构如图1和2所示。在本实施例中，设备10实质上是一个由外壳20和盖子21形成的矩形实体。设备10的正面和背面最好由长条切口板22和底板23形成，下面将做更详细的说明。优选长条切口板22和底板23装配在为本目的而设置的外壳20内的长切口24中。最好在外壳20和盖子21之间插入发光帧25，并且最好围住光源26以照亮底板23上的图象或“帧”230，其中光源26包括两个荧光管27。长条切口板22最好包括多个长条切口220，正如下面的详细说明。为了保持异物不进入设备10，尤其如果本设备用在恶劣或肮脏的环境中，如地铁隧道中，则优选每个长条切口220由一个透光的、优选透明盖221(图中只显示了一个)覆盖。或者，每个长条切口220可以由一个半圆柱形透镜222(图中只显示了一个)覆盖，这样还提高了看到的图象的分辨率。具体地说，如果透镜的焦距近似等于长条切口板22和底板23之间的距离，则可以提高图象的分辨率。分辨率的这种提高受特定时刻观众实际可看到的图象的裂缝宽度变窄的影响。或者，透镜的使用可以使得长条切口的宽度增大，但不降低分辨率。

在图2A所示的另一实施例200中，外壳201类似于外壳20，除了它包括形成完全封闭结构的透光壁、优选为透明前壁202和后壁203。至少壁202和203中的一个(图中为壁202)被铰接到204，形成一个可以打开的维护门205，例如去代替底板23(改变上面的图象230或更换灯泡27)。如图2A所示，在背光单元206中设置灯泡27代替发光帧25，使底板23和图象230必须是透光的。当然，实施例200可以与代替背光单元206的发光帧25一起使用。类似的，设备10可以配置一个代替发光帧25的背光单元206，在这种情况下底板23和图象230将是透光的。

图3是由沿基本上平行于设备10的轨道31以基本上恒定的速度V_w移动的观众观察到的设备10的一部分平面图。轨道31在图中代表铁路轨道，但可以是任何已知的路线，如高速公路、人行道或便道，道路上的观众基本上以恒定的速度运动。

下面的变量可以从图3中定义：

Ds＝长条切口的宽度

D_ff＝帧-帧距离

D_bs＝底板-长条切口板距离

V_w＝观众相对于设备的速度

D_sb＝长条切口板的厚度

D_i＝单个图象帧的实际宽度

D_vs＝观众到长条切口板的距离

下面将说明没有标注的其它参数，包括B(亮度)、C(对比度)、D_i’(单个图象帧的视在或感受宽度)。

另一种几何形状如图3A所示，其中轨道31’是弯曲的，长条切口板22’和底板23’相应地也是弯曲的，以致于三者基本上彼此“平行”。虽然在图3A中未示出，但其它参数与图3中的相同，除了依据于弯曲度，可以对图象的拉伸或放大量做一些调节。

本发明与已知的设计成从运动车辆中观察的设备最显著的不同点之一在于不试图抑制图象的明显运动。即在本装置中，图象相对于观众总处于运动中，并且观众总是可以一看到部分图象。这与已知的移动观众的系统相反，在该系统中，频闪闪光灯设计得尽可能短暂的密集，以便实现各个图象帧明显的运动中断，尽管它实际上相对于观众在运动。

象所有的动画一样，本发明的设备依据于公知的视觉暂留效应，由此当显示一系列离散图象时，观众接收到连续的移动图象。本发明的操作采用两个不同的但同时的视觉暂留表现形式。首先出现在重现全部相关图象的眼睛中，当实际显示扫过整个图象的图象小裂缝时，立刻完全地清晰可视。其次是翻页书的通常效应，由此将一系列渐进图象接收成连续的动画。

图4表示视觉效应的第一暂留。它及时地展示了观众30相对于一系列点(图4A、4B、4C)处的某个图象的位置。在图4A、4B、4C每个附图中，两端箭头40表示实际图象的总宽度D_i，距离41表示在给定时刻可以看到的部分图象。此附图表示30在一个短的时间周期内看到的图象的每部分。但是，在任何给定的瞬间，都只能看到宽度为41的图象的薄裂缝。因为可以看到裂缝的时间周期非常短，并且因此在该时刻通过长条切口看到的图象的运动非常小，所以观众甚至在非常高的速度下也能接收到非常少或是不模糊的图象。对设备工作时的速度没有上限---观众移动的越快，可以看到给定裂缝的时间就越短。即将导致模糊的效果---增大的观众速度---通过减轻模糊的效果---可以看到给定裂缝的周期。

在图4中单纯地展示了观众眼睛的运动。实际上，观众的注视固定在一个被静态接收的显示屏上，并且可以通过周围的视觉看到整个帧，与常规的广告牌一样。

图5表示第二视觉暂留效应。它表示观众30在三个连续的点处观看一个固定的方向。在图5A中，第一图象n的薄裂缝处于观众经长条切口221注视的直线上。在图5B中，观众的直线注视落在长条切口板22的阻挡部分。在长条切口板22的不透明部分处于观众直视线上期间，观众继续接收正好经长条切口222看到的图象n的裂缝。在图5C中，观众注视的直线落在长条切口222上，与长条切口221相邻，并且观众30看到相邻图象n+1的裂缝。因为最好每个长条切口221、222基本上与各自的图象对齐，所以在两个分开的长条切口中可以以给定角度看到的裂缝最好基本上精确对应。也就是说，在一个位置上，即从图片左边缘起三英寸，可以从图片左边缘起三英寸逐帧看到裂缝，并且没有来自图象任何其它部分的裂缝。通过这种方式，长条切口和图象之间的对齐防止了观众看到的图象由于快速运动所致的混乱和模糊。因为连续帧与常规动画中的连续帧略有不同，所以观众看到动画。

在实际当中两种视觉暂留效应同时工作。在最小的阈值速度之上，观众30既看不到离散的图象，也看不到离散的裂缝。

设备10非常有用的效应是运动方向中图象的外观拉伸或加宽。图6表示解释此拉伸效应的几何考虑。标号“位置1”和“位置2”是给定帧230的两个位置，可以看到帧230的相反边缘。因为帧230和长条切口220的位置彼此固定，所以它们精确地确定观众30必须观看、以便长条切口220与图象230的边缘对齐的角度。

在位置1，图象230的左边缘与长条切口220及观众的眼睛对齐。在位置2，图象230的右边缘与长条切口220及观众的眼睛对齐。事实上，两个位置出现在不同的时间，但如上所述，观众30观察不到这些，只可以观察到一个完整的图象。

如果x是长条切口220的两个位置之间的中点到位置1或位置2其中一个的距离，则可以看到的图象D_i’的宽度是2x。类似于三角形，

D_vs/x＝(D_vs+D_bs)/(x+D_i/2)

x(D_vs+D_bs)＝(x+D_i/2)D_vs

2x＝(D_vs/D_bs)D_i

Di’＝(D_vs/D_bs)D_i                      (1)

因此，观察到的图象D_i’的宽度比实际的图象宽度大一个比例因子，该比例因子为观众到长条切口的距离与长条切口到底板的距离之比。

图6A表示底板23’基本上不平行于观众的线路时的放大效应。对于底板的形状，通过限定一个公式f(x)来找出放大率，其中x是沿观众线路的距离---即底板与观众线路限定的轴之间的距离---围绕每个长条切口(例如，图7表示一个底板71，在底板71上每个图象730围绕其各自的长条切口220形成一个半圆)。为了方便，可以沿观众运动的方向定义一个x轴，沿垂直于x轴的方向定义一个y轴，并且将观众30的位置选为原点。

为了找到放大率，判断底板23’上的任意图片元件230’将如何对观众30出现在投影的平面底板23”上。在图6A中，展示了长条切口板22和投影的底板23”之间真正底板23’的一个片段。底板23’的长度PR限定了一个图片元件230’。此片段230’将呈现给观众30，如同所述的出现在投影平面底板23”上一样。

为了便于说明，所示的底板23’的片段是一个直线节段，但此直线性不是要求的。另外，底板形状不必由公式y＝f(x)描述。实际上可以有多种方式近似底板的真正形状---例如，通过将底板处理成一系列无限小的单元，每个单元可以近似为一个线段。

在位置A的观众30看到图片组件230’的左边缘P。因为图片组件230’和长条切口220的位置彼此相对固定，所以它们精确地确定观众30必须观望的角度，以便长条切口220与组件230’的右边缘对齐。因此，当装置相对于观众30移到一个该处平行于QR的线段穿过A的位置时，将可以看到此图片组件230’的右边缘。

图片组件230’左边缘将出现在投影底板23”的位置B上，距离y轴Δx。图片组件230’的右边缘将出现在投影底板23”的位置C上。图像Di’的外形宽度为间距BD。

点P是底版23’与线段A至B的交点。

点Q是长条切口板22与线段A至B的交点。

点R是底板23’与线段Q至R的交点。

距离D_i是从P到R的距离。

点P的坐标(P_x，P_y)是y＝f(x)的解(x，y)，并且

y＝(D_vb/(x)x          (A)

y＝(D_vb/Δx)x

此处，后一方程是线段A至B的表达式。

点Q的坐标(Q_x，Q_y)是y＝(D_vb/Δx)x的解(x，y)，并且

y＝D_bs                (B)

点R的坐标(R_x，R_y)是y＝f(x)的解(x，y)，并且

y-Q_y=((Δx+D_i’)/D_vb)(x-Q_x)     (C)

最后，图片组件230’应该有D_i的大小，以便其拉伸的大小D_i’由下式给出：

D_i＝((R_x-P_x)²+(R_y-P_y)²)^0.5 (D)

此处，就设备的尺寸和Δx，可以找到右边的变量。

以上的推导证实了一种确定拉伸效应的方法，以便对平行或非平行的图像预收缩。对于任一种结构都成立的有用的经验方法来源于这一事实，即角度BAC等于角度BQR---观众看到的投影图象的角度大小与长条切口220位置处的实际图像的角度大小。

为了预收缩一个图像，可以把图像分成很多组件，在Δx＝0处开始，并且在增大Δx的同时沿任一方向顺次移动。然后可以预收缩每个组件并放置在底板上的适当位置处。

在观众的线路弯曲的情况下，如图3A中的几何形状，长条切口板或底板都必须是直线。通过确定长条切口的路径相对于观众的函数g(x)、并用y＝g(x)代替(B)，可以对非平行的底板采用类似的推导。

实际上，在图像被安置到底板上之前可以在运动方向上收缩图像，以便当投影图像时图像拉伸到适当的比例，使得能够在一个相对较小的空间中呈现一个较大的图像。底板上弯曲的或倾斜的表面可以用于增大该效应。即，当非平面底板接近长条切口板时，放大显著增加。但是，为了简化，下面的讨论假设是一个平面底板，除非是另有说明。

如下所示，当通过调节设备10的有关参数时，拉伸效应可以非常有用。另外，看到的图像大小D_i’和观众间距D_vs之间是线性相关的一当观众远离时，图像变大。这在适当的环境中是一种有利的效应。

也有一些限制和副效应。两种视觉暂留效应需要不必相等的最小速度。太慢的速度会导致只显现分散的竖直线条、或闪烁或缺乏观察到的动画效果。实际上，只呈现分散的竖直线条是主要的限制。可能有用的拉伸效应源自于可以在同一时间看到多帧的裂缝这一事实。即，如果看到的图像是真实图像的十倍之大，则可以在任何时间看到十个不同图像的裂缝。因为每帧代表动画中即时的不同点，所以可以同时看到多倍的图像。如果需要的话，这种效应例如可以用于隔行扫描图像。类似地，可以显示多个瞬间的单帧，其方式类似于用在商业广告电影投影。或者，该效应还可以导致观众30的收视混乱或模糊。实际上这种混乱是可以感觉到的，但可以通过较高的帧速率或较慢地改变动画主题来减轻。

当可以通过对应于相邻帧230的长条切口220看见一帧的图像230时，会出现另一种有用的效应。在此情况下，观众可以看到多幅并排的动画。如果需要，这些“二级”图像可以用于图形效应。或者，如果不需要，可以通过改变底板23的几何形状增大长条切口板的厚度D_sb或比例D_ff/D_i来消除这些图像。下面说明所有的这些技术。

另一种可能有用的效应源自于拉伸效应歪曲图像230比例这一事实。如果不需要，可以通过预收缩图像230、使得拉伸效应恢复真实比例来消除这种效应。但是在不同的观众观察不同的设备10、每个观众相距D_vs的情况下必须小心。在此情况下，只在一个D_vs处出现精确还原到完好的尺寸。在另一个D_vs处，还原不精确。但实际上，对于很多有用的参数范围，不适当的比例很少或没有负效应。

一般地，由环境强加四个参数---V_w，D_bs，D_vs和D_i’。V_w是观众的速度，通常例如由车辆的速度强加，典型的是观众的步行速度，或移动的行人速度、电梯速度等。D_bs是底板-长条切口板间距，一般由火车和隧道壁之间的间距或是人行道的间距限定。D_vs是观众与长条切口板的间距，例如由地铁列车的宽度或人行道的宽度限定。最后，D_i’是看到的图像宽度，应该不大于观众30在给定瞬间看到的面积---例如车窗的宽度。

另外，一般的强加是对于连续接收动画效应的良好的最小帧速率---也即，大约每秒15-20帧。帧速率、帧-帧间距以及观众的速度关系为：

帧速率＝V_w/D_ff         (2)

因为一般帧速率必须大于最小阈值，并且V_w一般由环境强制，所以这一关系设为最大D_ff。

例如，对于大约每小时30迈(约每小时48公里)的火车运动，给定大约每秒20帧的帧速率，上述关系式确定D_ff可以大约为2英尺(约67cm)。

或者，由图像允许的最小D_ff决定最小V_w，该V_w由D_ff不能小于D_i这一事实限制。拉伸效应理论上允许D_i不低于D_i’的任意小，因为在原理上D_bs可以被任意地降低。但实际上，D_bs不能任意地降低，因为非常小的值将导致对于不同D_vs的观众30接收到非常不同的图像宽度。即，太小的D_bs，火车相对面的观众将会看到显著不同比例的图像。而且导致较高放大率的小D_bs要求相应的高图像质量或打印分辨率。

如果观众以不同的间距D_vs观察设备10，则一般最近的观众(具有最小的D_vs)决定D_bs的限度。

因为图像不能重叠，所以

D_i≤D_ff              (3)

如果D_i＝D_ff，并且可以看到二级图像，则二级图像将临近一级图像，略微不同步。最终的表象将类似于多个电视彼此挨着设置，并且是在稍微不同的时刻开始它们的节目。这种效应可以用于图形的目的，或者如果不需要，参数总的三个变量可以将其消除。

首先，可以减小比例D_i/D_ff，有效地设置相邻图像的间距。这种变化将发送远离初级的二级图像。

其次，可以增大长条切口板的厚度D_sb，使得借助截至角度而模糊二级图像。即，对于任何非零厚度的长条切口板22，将有一个这样的角度，如果通过该角度观看，将不能穿过长条切口看。当长条切口板22的厚度增大时，该角度变小，并且可以看到下列关系：

D_sb/D_s≤D_bs/(D_i/2)      (4)

此关系式或者可以通过替换关系式1中的D_i’写成：

D_sb/D_s≤D_vs/(D_i’/2)    (5)

这表明由所需的接收到的图像宽度对强加的D_sb的限制。

在前叙段落中描述的相同效应可以通过把光挡板32放置在长条切口板22和底板23之间而实现，由此阻挡通过相邻图像230的长条切口220看图像230。

第三，可以改变底板的形状，如图7所示。在设备70中，底板71承载弯曲的图像730，使得观察不到二级图像。底板形状的改变将导致略微变化的拉伸效应。如同前述，此拉伸效应可以通过在运动方向上预收缩图像而解除。

图7所示的实施例具有的潜在的有用特性不仅是不显现二级图像，而且是任意宽度的一级图像。此效应涉及、但区别于上述的拉伸效应，假设是平面的底板几何形状。最终观察到图像宽度受长条切口板的浙晕图象的限制---可以通过求解关系式5中的D_i’找到精确的关系。可以从图7中看到，当观察角变大时，观察者通过图像730上对应于长条切口220的每个长条切口220继续观察。在零切口宽度的理想限度内，观众向左观望90度时可看到图像最左边的裂缝，并且在观众向右观望90度时可看到最右边的裂缝。在这些极限角之间可以连续地看到中间的裂缝。换言之，每个图像被看作无限宽。(在图7中，弯曲的图像730不完全到达长条切口板22，以便展视非零宽度长条切口板的渐晕图象所允许的最大视角。特别是，图像730的曲线可以到达长条切口。)

另一个关系是长条切口宽度必须随着亮度相反地变化---即，D_s∝1/B。一般地，本装置具有较高的分辨率，并且长条切口的宽度越小，越不模糊(类似于为什么针孔相机以很小的针孔却有较高的分辨率)。因为较小的长条切口透射较少的光，亮度必须随着切口宽度的减小而增大，以便有相同总量的光到达观众30。

长条切口220的宽度相对于图像的宽度决定观众30在运动方向接收到的模糊量。更具体地说，从观众30投影到底板23上的长条切口220的大小决定一种尺度，在该尺度上本发明装置不能减轻模糊。因为在任意给定的时刻可以经长条切口220看到的图像的裂缝处于运动中，所以设置该长度，并且因此观众感觉模糊。如果希望有最高的分辨率，长条切口220相对于图像宽度的大小因此应该设置得象实际中的那样小。在下面两个实例的参数范围内，长条切口的宽度很可能处于0.03125英寸以下(约0.8mm以下)。

可以达到的亮度和分辨率以及它们的关系可以被量化。

首先定义下面的附加参数：

L_环境＝观众的周围环境亮度

L_装置＝设备上底板的亮度

c＝观众的位置处图像和周围环境的对比度

D_vb＝D_vs+D_bs＝观众和底板之间的距离

B_环境＝观众位置处的周围环境亮度

B_装置＝观众位置处的图像亮度

TF＝透射部分，或者光通过长条切口的部分

R＝图像的分辨率

L_装置表示观看设备投影的图像时观众视场内典型目标的亮度。此典型的目标应该代表观众环境的一般亮度，并且应该代表背景光水平的特征。例如，在地铁或火车中，它可以是与车窗相邻的车的墙壁，通过车窗可以看到本设备。

B_环境是观众看到的目标的亮度，且

B_环境＝L_环境/4πD_环境 ²    (6)

此处，D_环境是观众和周围目标之间的距离。有时很难选择特定的目标代表周围环境。如上所述，在用于地铁隧道的实施例中，环境目标可以是与车窗相邻的地铁车辆的墙壁，在这种情况下D_环境是观众到墙壁的距离。为了易于计算，可以近似为D_vs，因为从车窗到设备的附加距离较小。

L_装置表示设备底板上图像的亮度。因为总是通过长条切口板观看底板，它有效地滤除从中通过的光，所以观众位置处的亮度B_装置为：

B_装置＝(L_装置/4πD_vb ²)×TF    (7)

TF---长条切口板的透射部分---是长条切口板透射光的长度与总长度之比，即：

TF＝D_s/D_ff≤(D_s×D_vs)/(D_i’×D_bs)    (8)

此处，当D_ff＝D_i时在第二线段处保持等式。

R，图像分辨率，是图像的大小与投影到底板上的长条切口的大小之比，

R＝(D_i×D_vs)/(D_s×D_bs)≈D_i/D_s＝(D_i’×D_bs)/(D_s×D_vs)    (9)

因为在长条切口宽度的尺度上图像在运动方向趋于模糊，所以该量称作分辨率。因为眼睛可以同时看到长条切口宽度内包含的图像的全面积，并且图像在可视时移动，所以眼睛不能分辨比投影的长条切口宽度更细的图像。因此，D_s有效地定义了运动方向上图像的象素大小。换言之，例如如果长条切口的宽度是图像宽度的十分之一，则该图像在运动方向上有效地具有十个象素。实际上，眼睛对图像的分辨率略好于R，但R确定尺寸。

为了有意义地投影一个不模糊的图像，最好R大于10，但这可能有赖于被投影的图像。还应该注意，当D_i＝D_ff时，R＝1/TF，使得分辨率的增大将减少透射的光。

c是观众位置处设备图像和周围环境之间的对比度。为了在观众的环境中可以看到图像，设备的亮度必须在最小亮度以上：

B_装置≥B_环境×c    (10)

为了完全看清该装置，c定义有赖于人眼特性的最小装置亮度：如果装置的图像相对于其环境太暗，将看不见。装置的亮度可以总是比c定义的最小亮度亮。实际上来说，c应该至少约为0.1。对于很多应用，如商业广告，可能希望c大于1。

下面的参数包括一组最小的参数(可以称作“独立”参数)，全面描述了本发明的设备---D_vs，D_bs，V_w，L_环境，D_环境，c，L_装置，D_i，D_s和D_ff。其它可以定义为“从属参数”的参数是：

D_i’＝D_i×D_vs/D_bs

D_vb＝D_vs+D_bs

R＝D_i/D_s

FR＝V_w/D_ff

TF＝D_s/D_ff

B_环境＝L_环境/4πD_环境 ²

B_装置＝(L_装置/4πD_vb ²)×TF

在独立参数中，头五个参数基本上由安装设备的环境决定。在地铁系统中，例如，这五个参数由人行道或回廊的尺寸、步行速度和环境照明状态决定。

c和从属参数R和FR由人体接收的特点决定，并且设备的图象是有意义的，不会因模糊而过渡衰减。D_i’既受环境(例如地铁窗口的宽度)的限制也受设备(如出于美学的考虑)要显示的图象的要求或二者限制。其余的从属参数由独立参数决定。

当这些参数基本上不受限制时，对其余的四个独立参数可允许有更大的允许误差，并且不需要提出下面的特定关系。例如当D_vs很大程度地不受限制时，这种宽松的条件发生在平静的环境中户外行驶的地面列车。有时基本上不受限制的参数导致设备根本不能使用的环境，如周围环境光水平变化很大和随机，或者观众的速度完全未知。

将其余独立参数的限制表达为下列一组不等式最为合适，并且有如下推导：

合并关系式6、7和10提供最小的长条切口宽度，

D_s≥cx(B_环境/B_装置)(D_bs×D_i’)/D_vs≥cx(L_环境/L_装置)(D_vb ²/D_环境 ²)(D_bs×D_i’)/D_vs(11)

求解关系式9中的D_s，得出：

D_s≤(D_i’×D_bs)/(R×D_vs)    (12)

结合关系式11和12，从上方和下方限定了长条切口的宽度：

c×(L_环境/L_装置)(D_vb ²/D_环境 ²)(D_bs×D_i’)/D_vs≤D_s≤(D_bs×D_i’)/(R×D_vs)  (13)

在此关系式中，L_环境以及所有除长条切口宽度以外的距离基本上都受环境的限制，并且R和c受人体视觉接收特点的限制。如上所述，为了便于计算，可以用D_vs近似D_环境；还注意到(D_bs×D_i’)/D_vs＝D_i。关系式中最左和最右端之间的不等式迫使设备具有最小的亮度L_装置。即，如果设备的亮度低于最小阈值，则设备的图象将因太暗而在观众环境的亮度下看不见。

一旦设备的亮度充足，关系式中D_s与最左和最右端之间的不等式确定允许的长条切口宽度范围。较小的长条切口宽度给出较高的分辨率和较小的亮度，较大的长条切口宽度牺牲分辨率而给予亮度。设备的较高亮度延伸到允许的长条切口宽度范围的下端。

关于帧-帧间隔的另一种类似关系也可从上式推出。关系式3可以写成：

D_ff≥D_i≥(D_bs×D_i’)/D_vs    (14)

关系式2，帧速率＝V_w/D_ff，可以改写成：

D_ff≤V_w/FR    (15)

此处FR表示帧速率，并且等式变为不等式，反映出FR是动画效应所需的最小帧速率。

合并关系式14和15，给出

(D_i’×D_bs)/D_vs≤D_ff≤V_w/FR    (16)

V_w和所有的除长条切口宽度以外的距离基本上都受环境的限制，并且FR受人体的视觉接收特点限制。因此该关系式限定了D_ff的允许范围。对可以应用本发明的环境也提出了一个条件---即，如果在关系式的最左和最右端之间的不等式不成立，则本发明将没有用。

选择较低的D_ff使二级帧接近一级祯，同时提高帧速率。减小D_ff也增大了透射部分，但不降低分辨率。选择较高的D_ff将以减小的帧速率为代价移开图象。

虽然从原理上说，如果环境光充足，如户外，设备10不要求包括用于其工作的光源(盖子21或底板23将是透光的)，实际上使用非常薄的长条切口不会强加这种要求。即，当在低环境光并希望有适中的分辨率下操作时，可以优选明亮的内部照明。“内部”一词表示底板23和长条切口板22之间的设备体积，与“外部相对应，“外部”可以任何别的地方。内部包含可以看到的图象230，但也可以是空的或包含支撑结构，照明源，光挡板等，如参考图1、2和2A所述。

另外，本照明优选不应照亮装置的外部，或者照明观众的环境，或直接到达观众，因为较暗的外部和较亮的内部之间较大的对比度改善最后图象的外观。这种照明要求没有频闪装置那样麻烦---在地铁隧道环境中，这种照明不需要比普通住宅/商业型照明可达到的亮度更亮，如荧光管。优选照明是恒定的，以便不至于提高计时的复杂性。优选设备10的内部尽可能地与外部地铁隧道环境隔绝而密封，如果需要，同时优选允许从光源散热。封闭也可以用于通过反射否则将不通向可以看到的图象230的光而助于内部照明。

下面两个实例将详细描述如何内插不同的参数。

例1

第一实例表示随着V_w的增大，所有的限制条件如何趋于宽松。例如，在典型的地铁系统中，可以强加下面的参数：

V_w≈30英里/小时  (火车速度)

D_bs≈6英寸  (火车和墙壁之间的间隔)

D_vs≈6英尺  (火车的半宽度，用于描述观众30在车内的平均位置)

D_i’≈3英尺    (车窗的宽度)

通过关系式(3)和(1)，

D_ff≥D_i

≥(D_i’×D_bs)/D_vs

≥(3英尺×0.5英尺)/6英尺≥0.25英尺    (17)

如果图象相邻，使得D_ff＝D_i，则可得到最大帧速率。然后，通过关系式(2)，

帧速率＝30  英里/小时/0.25ft＝176帧/秒。(18)

可以以此速率大幅调节参数，同时仍保持高质量的动画。如果需要，这种帧速率还可以高到足以支持图象的隔行扫描(见上)，尽管隔行扫描导致的有效帧速率降低。

例2

第二实例表明接近最小帧速率时限制条件如何紧缩。为了找到最低的实际V_w，假设下列参数：

帧速率≈20帧/秒

D_bs≈6英寸

D_vs≈6英尺

D_i’≈2英尺

通过关系式(1)，

D_i＝(D_bs×D_i’)/D_vs

＝(0.5英尺×2英尺)/6英尺＝2英寸

对于相邻的图象，D_ff＝D_i，并且

V_w＝D_ff×帧速率＝2英寸×20帧/秒＝40英寸/秒

这是近似的步行速度。

最后的结果暗含---本装置可以为步行交通连续地显示优质动画---明显地提高了本装置相对于基于频闪的配置的潜在应用性。

下面的另一实施例出于本发明的实质和范围内。

图8表示改变动画的最佳视角的实施例80。在设备80中，底板83以锐角倾向底板83的图象830，视角从直角变为锐角。这种改变允许行人更自然地观看，例如不需要行人的头转离运动的方向。本实施例还可以消除二级图象。

图9表示类似于设备80的另一实施例90，但长条切口板92还转变了角度。这种改进又为行人提供了更自然的观察位置。非对称的三角形设计允许从左向右移动的观众自然的观察。长条切口板的平面可以更形似例如一系列等腰三角形的对称设计(未示出)能够适应在两个方向上移动的观众。

图10表示一种利用一个长条切口板101作为不同的长条切口板102底板、同时利用长条切口板102作为原始长条切口板101的底板的技术。此结构允许在一个的空间中背对背地安装两套装置。本设备100可以通过将一组长条切口偏置另一组长条切口D_i/2的尺寸或部分D_i而得到改进。

图11表示设备100的简单的平面图。长条切口板101的长条切口220处于相对长条切口板102的长条切口220的中心，充当前一个长条切口板的底板。即，一个长条切口板的长条切口220之间是可以通过另一个长条切口板看到的图象230，并且反之亦然。因为长条切口非常细，所以它们在底板上的出现产生可以忽略的干扰。

图12表示类似于设备100的另一实施例120，但有一组面对相对的长条切口板/底板101、102的长条切口的弯曲图象1230(如图7所示)。因而设备120具有设备70和设备100两者的特点和优点。

图13表示可以放置在底板位置的滚筒型图象显示机构130。滚筒可以包含多组能通过从一组图象向另一组图象简单卷滚而改变的图象。这种机构允许图象的改变被大大地简化。为了从一个动画变到另一个动画，代替手动改变每一幅图象，可以将此滚筒卷到不同的图象组。这种改变可以手动或自动地进行，例如通过定时器。通过结合长条切口220，可以将机构130用到设备100或设备120中。

图14和15中展示了另一个实施例140。在设备140中，“底板”141及其图象142被放置在观众30和一系列反射镜143之间。优选每个反射镜143基本上与将可以用在前述实施例中的任何长条切口相同大小和取向。优选反射镜143安装在面板144上代替长条切口板，但反射镜143可以单独安装或安装在任何其它合适的装备上。设备140的操作原理基本上与前述实施例的相同。但因为“底板”141会因观众30而阻挡反射镜143的视线，所以“底板”141可以位于观众30的视线之上。而且如图14和15所示，“底板”141和“反射镜板”144倾斜。但关于适当的放置，板141、144的倾斜不是必须的。如同长条切口板的情形，当其非反射镜部分阴暗时“反射镜板”144将最佳地工作，增大了图象的对比度。

利用本发明的设备在地铁系统中显示的完整动画可以是一个长度在一公里(或更长)的相当大的部分。根据本发明的另一方面，这一动画可以通过把承载动画的图象的底板分成较小的单元来实现，提供本发明的多个设备与合理的地铁隧道结构的局部设计相匹配。很多地铁系统沿隧道的长度重复支撑结构，这种模块装置可以以机械简化的方式连结到隧道。

例如，纽约城市地铁系统在其整个隧道网络中多对轨道之间有规律间隔的支撑I束柱。本发明的设备安装可以通过利用这些I束、它们的规律间隔以及它们在火车的路径之外靠边位置的确定性而被极大地简化。但是，这一个例子不构成把应用仅限制到一个地铁系统。

模块化技术有很多其它的优点。它通过利用地铁隧道工程技术明确设计的结构而具有便于构造和维护的潜力。I束结构坚固且确保不会侵占轨道空间。I束的恒定大小不断地调节D_bs，减轻设计的顾虑。另外，就设备可以容易地连结到支撑结构的外部而不钻孔或可能破坏现有结构而言，可降低成本和工程技术难度。

图16是图10和11所示的双面设备可能的模块化实例。如图所示，把长度可以是半里或更长的两块长条切口板的整个长度结构减小以构成很多相同的长条切口板160，每个的长度约为相邻I束柱161的间距(如约5英尺)。然后把每个长条切口板沿着上述设备的其它部分连结到一对现有的支撑I束。

图17表示显示设备1700的侧面轮廓，它包括长条切口板1722和底板1723。长条切口板1722和底板1723彼此平行的平面并垂直于观众的视线1701。还显示了观众-底板的间距D_vb、底板-长条切口板的间距D_bs。如上所述，D_vb和D_bs很好地定义了任何观众的水平视线，并且因此是放大系数。对于非平行的视线，D_vb和D_bs均增大1/cosθ(此处θ是从水平方向测起)，使得放大系数保持相同。这种相约允许显示设备具有垂直长条切口板和垂直底板，以便在垂直方向上投影放大率恒定的图象。

图18表示显示设备1700安装在隧道壁每一侧上的地铁隧道1802。还显示了通道1804和带有窗户的地铁列车1806。通道1804是维护人员的出入窄道，典型的宽度只足够一个人通过(通道1804不是地铁乘客的地铁站台)。因为建设的地铁通道容纳地铁列车并且不必需有显示设备，所以地铁隧道对于显示设备的安装具有非常有限的空间。因此，例如显示设备1700对地铁车辆1806或通道1804上的人都只留下了很小的空隙，如图18所示。因此，空间侵入较小的显示设备将提高通行火车1806和通道中维护人员的安全性。而且，这种设备将可以很容易地安装和维护。

在此还提供了一种根据本发明构成的倾斜的显示设备1900的实施例。图19中显示了一种安装在地铁隧道1802中的显示设备1900。长条切口板1922和底板1923倾向与隧道1802中的可利用空间很好的一致。因此显示设备1900提供了增大的空隙，并且因而对于地铁车辆1806和通道1804中的行人都更安全。

根据本发明，上述各种显示设备参数的确定对于设备1900和显示设备1700一样的有利，显示设备1700具有垂直于观众视线的长条切口板和底板。因为倾斜的显示设备1900的放大效果在垂直方向是恒定的，所以只要长条切口板和底板倾斜相同的角度，测定都是相同的。换言之，关于视角，放大系数是恒定的。

参见图20和21，此恒定的放大效果可以通过类似的三角形表示。注意，线段BD平行于线段CF，并且长度相等。因此， $\frac{\mathrm{AE}}{\mathrm{AD}}=\frac{\mathrm{CE}}{\mathrm{CF}}=\frac{\mathrm{CE}}{\mathrm{BD}}........\left(19\right)$ 或 $\frac{\mathrm{AE}}{\mathrm{CE}}=\frac{\mathrm{AD}}{\mathrm{BD}}........\left(20\right)$ 产生替代本发明的显示设备参数： $\frac{{D_{\mathrm{vb}}}^{\′}}{{D_{\mathrm{bs}}}^{\′}}=\frac{D_{\mathrm{vb}}}{D_{\mathrm{bs}}}......\left(21\right)$ 因此，放大系数相对于视角θ恒定。注意，要获得节省空间基本上相同的有益的显示设备1900，可以通过简单地向内倾斜设备1700来安装显示设备1700。

图22表示安装在地铁隧道1802中的本发明弯曲的显示设备2200的实施例。长条切口板2222和底板2223弯向比显示设备1900在隧道1802中的可用空间更好地相符的一边。因此，本实施例提供比设备1900更大的空隙和安全性。

有利的是，根据本发明构成的显示设备可以包括一些任意几何形状的长条切口板和底板，使得它们可以与可利用空间的宽度范围一致。这种任意几何形状的例子如图23和24所示。图23表示根据本发明的非平面显示设备2300的一个实施例。实施例2300包括非平面长条切口板2322和非平面底板2323，它们不垂直并具有相同的轮廓(即它们平行)。图24表示本发明非平面显示设备2400的另一个实施例。设备2400包括非平面长条切口板2422和非平面底板2423，它们不垂直且不具有相同的轮廓(即它们不平行)。长条切口板2322和底板2323以及长条切口板2422和底板2423都不垂直观众的视线2301和2401。注意，图23和24中所示的长条切口板和底板只是示意性的，不限定本发明。

还应注意，因为放大效应，所以并不是所有的底板和长条切口板几何形状都产生可接收的动画。理论上讲，对不止一个观众位置(如，最佳位置)提供恒定放大的显示设备可能只有几种几何形状。在其它位置的观众将看到底板的放大率变大或变小的图象，导致外观弯曲的图象一在某些位置上过度放大，在另一些位置上放大不足。但实际上，对于接近最佳观看位置的观看位置，弯曲量通常处于可接受的范围内。

现在发现设计具有任意几何形状的长条切口板和底板的显示设备的障碍是放大系数，它随沿底板的位置而变化。放大系数依赖于观众的位置，它决定D_vb和D_bs。一旦选定由坐标(X_v，Y_v)表示的观众位置，就可以找到底板上每个位置的放大系数。即，m是x_v，y_v，x_b和y_b的函数。优选显示设备的图象可以从观众的位置范围内看到。

注意，下面假设显示设备基本上平行于观众的运动方向(对于图19-24是进入或离开纸面，或在z方向)。因而，观众的位置，或沿长条切口板或底板的位置认做横截面或侧平面中的位置(如在图23和24中，x方向是水平方向，y方向的垂直方向)。

图25是用于确定带有任意几何形状的长条切口板和底板的显示设备是否产生本发明可接受的动画的过程2500流程图。在2502，选择长条切口板和底板的侧面轮廓(如图23和24所示)。优选这些轮廓是没有凸起和尖角的平滑面。优选它们单调上升，这意味着任何穿过该轮廓的水平线至多不过与该轮廓有一个交点。如果该轮廓不满足这些优选条件，则对过程2500进行适当的改型就是必须的，虽然大部分过程将保持不便。

在2504，每个面板轮廓由一个可以近似的数学函数(如f_{底板(x，y)}和f_{长条切口板(x，y)})表示。

在2506，选择一个最佳的观众位置(x_v，opt，y_v，opt)。此选择应该根据可利用的安装空间和最可能的或平均的观众位置。例如，在地铁隧道中，此位置可以是地铁车辆中心处人的平均高度位置上。在人行道上，此位置可以道路中间处人的平均高度位置。

在2508，选择最坏情况下观众的位置(x_w，y_w)，以便确定选取的轮廓是否对远离最佳位置的观众产生可接收到的图象。例如，对于地铁隧道安装的最坏情况的位置可以是最接近窗户的座位。最坏情况下的位置可以是一个导致看到的图象弯曲最严重的位置。一般地，最坏情况下的位置是最远离(x_v，opt，y_v，opt)的位置，但不是必须的。

在2510，选择最坏情况的放大率Δ或限度ML。限度ML代表从最佳位置观察到的放大率和从最差位置观察到的放大率之间最大的可接受差。例如，可以把±10％的ML设置为两个放大率之间最大的可接受放大率差(即，最差位置放大率和最佳位置放大率之差应不大于±10％)。ML的选择可以是任意的，并且可以依赖于具体显示设备的应用中图象弯曲的容限度。

最好把放大系数确定为沿底板高度的位置函数(即如上限定y方向)。假设优选如上，底板上的位置认做y_b，它可以从底板的底部y_b，low变到底板的顶部y_b，HT，并且对于每个y_b，有唯一的x_b。

最佳的观众视线f_LOS(x，y)---即连结(x_v，opt，y_v，opt)和(x_b，y_b)的线段---在2512步唯一地确定。观众视线到达底板所要穿过的长条切口板(x_s，y_s)的点是两个方程f_LOS和f_{长条切口板}的交点。

一旦观众-底板以及底板-长条切口板等间距已知，就可以把作为(x_b，y_b)函数的观众位置的放大率确定如下： $D_{\mathrm{vb}}=\sqrt{{(x_b-x_{v,\mathrm{OPT}})}^2+{(y_b-y_{v,\mathrm{OPT}})}^2}........\left(22\right)$ $D_{\mathrm{bs}}=\sqrt{{(x_b-x_s)}^2+{(y_b-y_s)}^2}........\left(23\right)$

m_OPT(x_v，OPT，y_v，OPT，x_b，y_b)＝D_vb/D_bs    (24)

因为x_v，opt和y_v，opt固定，并且通过y_b确定x_b，则就可以没有混淆地将放大率定为m_OPT(y_b)。

在2514，要确定最差观众位置的放大系数m_W，继续进行相同的程序。

在2516，比较m_OPT(y_b)和m_W(y_b)。如果两个放大率之差小于或等于ML，计算如下： $\left|\frac{m_{\mathrm{OPT}}\left(y_b\right)-m_w\left(y_b\right)}{m_{\mathrm{OPT}}\left(y_b\right)}\right|\≤\mathrm{ML}........\left(25\right)$

选定的长条切口板和底板的轮廓将产生可接受的观察图象。然后过程进行到2518，在该步图象按m_OPT(y_b)预收缩。

如果两个放大率之差大于ML，则表明观察到的图象不能接受，过程返回到2502，在该过程以新选定的长条切口板和底板的轮廓重复。

注意，过程2500也可以用于设计具有弯曲的长条切口板和底板轮廓的显示设备，如显示设备2200。

因此，可以看出，提供的用于空间受限环境中的显示设备显示的静态图象对相对于设备运动的观众显现动画。本领域的技术人员应该理解，本发明可以通过所述实施例以外的实施例实施，上述实施例只出于举例说明的目的，对本发明并不构成限定，本发明将由后面的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种用于对观众显示形成动画的多个静态图象的设备，其中观众对相对于基本上静止的图象以已知的速度沿基本上平行于静态图象的路线移动，所述的设备包括：

一个底板，底板具有沿线路方向的长度，所述的静态图象安置在底板的一个表面上，每个静态图象有一个实际的图象宽度和图象中心，相邻图象的图象中心被分开帧-帧间距；和

一个长条切口板，基本上平行于底板、面对板表面地定位，与底板分开板-板间距，长条切口板安置在与线路间隔视距处，板-板间距和视距总的等于底板距离，长条切口板具有沿线路方向的长度，并有多个基本上垂直于长条切口板长度方向的长条切口，每个长条切口对应于一个图象并有一个沿长条切口长度方向的宽度和一个长条切口中心，相邻的所述长条切口的相应长条切口中心被分开帧-祯间距；其特征在于：

所述的长条切口板和所述的底板每个都具有垂直于所述线路的侧面轮廓；和

所述的长条切口板和底板都是非垂直的。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓彼此平行。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于长条切口板和底板均为平面。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓关于所述线路向外倾斜。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓是弯曲的。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓是非平面。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓彼此非平行。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓彼此非平行。

9.一种用于对观众显示形成动画的多个静态图象的设备，其中观众对相对于基本上静止的图象以已知的速度沿基本上平行于静态图象的路线移动，所述的设备包括：

一个底板，底板具有沿线路方向的长度，所述的静态图象安置在底板的一个表面上，每个静态图象有一个实际的图象宽度和图象中心，相邻图象的图象中心被分开帧-帧间距；和

一个长条切口板，基本上平行于底板、面对板表面地定位，与底板分开板-板间距，长条切口板安置在与线路间隔视距处，板-板间距和视距总的等于底板距离，长条切口板具有沿线路方向的长度，并有多个基本上垂直于长条切口板长度方向的长条切口，每个长条切口对应于一个图象并有一个沿长条切口长度方向的宽度和一个长条切口中心，相邻的所述长条切口的各个长条切口中心被分开帧-祯间距；其特征在于：

所述的长条切口板和所述的底板每个都具有垂直于所述线路的侧面轮廓；和

所述的长条切口板和底板彼此均为非平面。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓是弯曲的。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓彼此平行。

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述的已知线路为地铁轨道，所述的观众是在地铁轨道上行驶的地铁列车中的乘客。

13.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述的已知线路为一个通道，观众是通道上的行人。

14.一种用于对观众显示形成动画的多个静态图象的设备，其中观众对相对于基本上静止的图象以已知的速度沿基本上平行于静态图象的路线移动，所述的设备包括：

一个底板，底板具有沿线路方向的长度，所述的静态图象安置在底板的一个表面上，每个静态图象有一个实际的图象宽度和图象中心，相邻图象的图象中心被分开帧-帧间距；和

一个长条切口板，基本上平行于底板、面对板表面地定位，与底板分开板-板间距，长条切口板安置在与线路间隔视距处，板-板间距和视距总的等于底板距离，长条切口板具有沿线路方向的长度，并有多个基本上垂直于长条切口板长度方向的长条切口，每个长条切口对应于一个图象并有一个沿长条切口长度方向的宽度和一个长条切口中心，相邻的所述长条切口的各个长条切口中心被分开帧-祯间距；其特征在于：

所述的长条切口板和所述的底板每个都具有垂直于所述线路的侧面轮廓；和

所述的长条切口板和底板轮廓彼此不平行，并且均为非平面。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓彼不垂直。

16.如权利要求14所述的设备，其特征在于长条切口板和底板的轮廓单调上升。

17.一种在底板上显示静态图象的方法，其中底板上的静态图象对运动中的观众显现动画，所述的方法包括：

选择底板的侧面轮廓；

数学表示选定的轮廓；

选择一个最佳的观众位置；

选择一个最差情形的观众位置；

对所述的最佳观众位置计算放大系数；

对所述的最差情形的观众位置计算放大系数；

判断所述的放大系数是否产生可接受的可观察图象；

当判定所述的放大系数产生可接受的可观察图象时，根据最佳观众位置的放大系数预收缩图象；和

把预收缩的图象安置在所述底板上。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于选择所述的侧面轮廓包括对底板选择一个非平面侧轮廓。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述的数学表示数学近似地表现选定的轮廓。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述的判断包括判断所述的两个放大系数是否超过预置的放大限度。

Images