DD224691A1 - Stereo-simulator, vorzugsweise zur darstellung von bewegungsablaeufen - Google Patents

Abstract

Die raeumliche Darstellung natuerlicher und kuenstlicher Objekte bei freier Beweglichkeit von Objekt und Betrachter wird dadurch realisiert, dass eine am Kopf des Betrachters befestigte Bildwiedergabeeinheit sowie eine Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung vorgesehen sind, die mit einem Rechner verbunden sind. Anwendbar als Lehr-, Ausbildungs-, Trainings- und Unterhaltungsgeraet sowie im Flugleitdienst. Fig. 6

Description

Titel der Erfindung;

Stereo-Simulator, vorzugsweise zur Darstellung von Bewegungsabläufen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung ist bei der künstliehen Darstellung von Bewegungsabläufen natürlicher Objekte, die aus den verschiedensten Gründen mit dem unbewaffneten Auge nicht beobachtbar sind bzw. bei künstlichen Handlungsabläufen anwendbar, beispielsweise für Pluglotsen in Plugleitdiensten, als Trainigsgerät für Piloten und andere Fahrzeugführer, als Lehr- und Ausbildungsgerät, so beim Orientierungstraining am Sternenhimmel]und als Unterhaltungsmittel, z. B. in der Videotechnik. Sie gestattet eine räumliche und zeitliche Ein· flußnahme des Beobachters auf sein Blickfeld.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen; Es ist bereits bekannt, durch Computersysterne, beispielsweise in der Konstruktion, in der Medizin oder in der Plugzeugführung durch Pluglotsen, synthetische Bilder zu erzeugen. Diese haben den Uachteil, daß eine freie Betrachtung aus verschiedenen Blickwinkeln sowie von jedem beliebigen Standort aus nicht möglich ist.

Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist es, die aufgeführten Mangel der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist die Realisierung einer rechnergestützten Stereosimultation, bei der natürliche und künstliehe Objekte räumlich dargestellt werden und von verschiedenen Positionen aus beobachtbar sind, wobei betrachtetes Objekt sowie Beobachter voneinander unabhängig frei beweglich sein sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Stereo-Simulator dadurch gelöst, daß eine am Kopf des Betrachters vor den Augen befestigte BildwiedergaDeeinheit mit zwei Fernsehschirmen so wie diesem zugeordneten Okularen vorgesehen jsfc, die mit einem Rechner verbunden ist, der eine Eingabeeinheit aufweist und daß eine mit dem Rechner verbundene Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung des Betrachters vorgesehen ist. Vorteilhafte Ausführungen der Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung ergeben sich dadurch, daß mit dem Kopf ein Sender oder Empfänger elektromagnetischer Strahlung verbunden ist, daß dem Sender ein ortsfester Empfänger oder dem Empfänger ein ortsfester Sender zugeordnet ist und daß jeweils der Empfänger mit dem Rechner verbunden ist, daß der Sender mit dem Kopf verbunden ist und aus • mindestens einen Kantenstrahler besteht, der mit einer Stromversorgungseinheit verbunden ist und daß die Empfängeranordnung aus zumindest horizontal angeordneten Empfängern besteht, die untereinander einen definierten Abstand aufweisen^oder daß der Empfänger aus einer nachführbaren, für . die Strahlung des Senders empfindlichen Antenne besteht« Es ist günstig, daß die Fernsehschirme mit einer Beleuchtnngseinheit verbundene transparente Flüssigkristallschirme sind oder die Fernsehschirme zwei Katodenstrahlröhren sind, die Bildwiedergabeeinheit an einer Brille befestigt ist oder die Bildwiedergabeeinheit an einem Helm befestigt ist. Für Fluglotsen ist es vorteilhaft, daß die Eingabeeinheit über einen Positionsrechner mit mindestens zwei Peilstationen zur Ortung von Luftfahrzeugen verbunden ist.

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Die Einwirkung des Betrachters auf die betrachtete Szene wird dadurch realisiert, daß mit dem Rechner Bedienelemente für den Betrachter zur Steuerung der Bewegungsabläufe verbunden sind und daß die Bedienelemente aus geschwindigkeits- und/oder richtungsändernden Einheiten bestehen·

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In Figur 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele für die Betrachtungseinrichtung und in Figur 3 und 4 zwei Beispiele für den Richtungsgeber dargestellt.

Figur 5 und 6 stellen zwei Beispiele für das SyBtem dar« In Figur 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer solchen Betrachtungseinrichtung gezeigt«

Mit dem Brillengestell 1 sind die Okulare 2,3, die transparenten Flüssigkristallbildschirme 4,5 und die beiden Beleuchtungen 8 , 9 in der gezeigten Anordnung verbunden. Die Kabel 6 , 7 führen zum Rechner. Genauso möglich ist nach Figur 2 ein Stirnband 10 das mit dem Okualsren 2 , 3 und den Kathodenstrahlröhren

11 verbunden ist. Die Kabel 12 führen zum Rechner. Die Pixelgröße ist bei beiden Ausführungen von der Okularvörgrößerung abhängig, um noch eine vertretbare Auflösung zu erreichen.

Der Richtungsgeber kann aus Sender und Empfänger bestehen, es sind aber auch andere Systeme gebräuchlich. Figur 3 zeigt zwei Kantenstrahler 13 , deren senkrecht zueinander liegenden Strahlenfächer im Teilermirfel 14 vereinigt und auf die Empfängeranordnung 15 projiziert werden. Die Kabel 17 führen zur Stromversorgung und die Kabel 16 zum Rechner. Aus der Lage der von den Strahlenfächer getroffenen Empfängerelemente kann der Computer die Senderichtung ermitteln

Ein einfacheres Beispiel zeigt Figur 4· Dem Sender 18 , dessen Kabel 19 zur Stromversorgung

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führt, steht eine nachfuhrbare Antenne 20 gegenüber, die sich stets in die Richtung des maximalen Empfangs dreht. Die dabei eingestellten Winkelelemente werden durch das Kabel 21 an den fiechner gemeldet.

Benutzt wird eine Okularbrilie-,vor der zwei Minifernsehschirme angebracht sind.

Die Auflösung muß dabei entsprechend der Lupenvergrößerung gewählt sein

Der Rechner speist über die entsprechende Grafiksoftware jeden der beiden Schirme mit seinem eigenen Bild (links und rechts)·

Dadurch erhält der Betrachter, der die Brille trägt, eine räumliche Vorstellung von der gezeigten Szene. Weiter trägt der Betrachter, am Kopf befestigt, einen Richtungsgeber, dessen Signal, von Empfängern aufgefangen, dem Rechner die Bestimmung der Haupt blickrichtung ermöglicht«, Dadurch kann der Rechner immer der Kopfhaltung entsprechende Bilder einspeisen,, • Dem Betrachter ist also (in Abhängigkeit von der gespeicherten Szene und der Lage der Empfänger) ein Rundenblick möglich, wobei die gezeigte Bildszene stets mit der Kopfhaltung synchron läuft. Sind weitere Eingabemittel am Computer angeschlossen, z. B. Steuerknüppel und Gaspedal, so kann der Beobachter scheinbar seine Lage im Raum, entsprechend Richtung (Steuerknüppel) und Geschwindigkeit (Pedal) ändern. Dazu rechnet der Computer die Lage der Bildpunkte entsprechend der eingegebenen Position und Blickrichtung kontinuierlich um und speist fortlaufend neue in die Minischirme (dynamischer Betrieb).

Der Pluglotse, der ein Plugzeug mit einem solchen_System führt, kann sich also frei im Luftraum bewegen und diesen aus allen nur denkbaren Blickrichtungen und Positionen kontrollieren, faktisch sogar den Platz des Piloten einnehmen. Außerdem können durch den Rechner Zusatzinformationen (verbal und grafisch), wie die Grenzen von Plugkorridoren, Landebahnen, markante Geländeprofile usw. geliefert

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werden, die die Orientierung noch weiter verbessern.

Figur 5 zeigt eine vollständige Anlage, z. B. für einen Fluglotsen.

Der Helm 22 , an dem die Bildwiedergabeeinheit 23 und der Richtungsgeber 24 befestigt ist, wird vom Lotsen getragen. Die Bildwiedergabeeinheit 23 ist mit dem Computer 29 verbunden. Ebenso der Steuerknüppel 25, das Gaspedal 26 und die nachführbare Antenne 27 · Der Bfdrechner 29 ist außerdem noch mit dem Positions- rechner 30 verbunden, der seine Informationen von den Peilstationen 31 und 32 erhält.

Analog, nur mit Kantenstrahlern, ist Figur 6. 28 stellt Stromversorgungen dar.

Ein kugelförmiges Gerüst 33 mit Empfängern 34 ist vorgesehen, die mit dem Rechner 29 verbunden sind, der mittels des Richtungsgebers am Helm des Betrachters die Beobachtungsrichtung ermittelt.

Die Erfindung ist nicht an die hier dargestellten Aus-• führungsformen gebunden, insbesondere sind auch mechani3che oder magnetische Einrichtungen zur Ermittlung der Kopfhaltung des Betrachters denkbar sowie eine Reihe anderer vom Betrachter auszulösender Bedienelemente.

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Claims (11)

Erfindungsanspruch:

1. Stereo-Simulator, vorzugsweise zur Darstellung von Bewegungsabläufen, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Kopf des Betrachters vor dem Augen befestigte Bildwiedergabeeinheit mit zwei Pernsehschirmen so wie diesen zugeordneten Okularen vorgesehen ist, die mit einem Rechner verbunden ist, der eine Eingabeeinheit aufweist und daß eine mit dem Rechner verbundene Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung des Betrachters vorgesehen ist«

2. Stereo-Simulator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kopf ein Sender oder Empfänger elektromagnetischer Strahlung verbunden ist, daß dem Sender ein ortsfester Empfänger oder dem Empfänger ein ortsfester Sender zugeordnet ist und daß jeweils der Empfänger mit dem Rechner verbunden ist·

3. Stereo-Simulator nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pernsehschirme mit einer Beleuchtungseinheit verbundene transparente Flussigkristallschirme sind.

4. Stereo-Simulator nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehschirme zwei Katodenstrahlröhren sind«

5. Stereo-Simulator nach Punkt 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabeeinheit an einer Brille befestigt ist.

6. Stereo-Simulator nach Punkt 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabeeinheit an einem Helm befestigt ist,

7. Stereo-Simulator nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender mit dem Kopf verbunden ist und aus mindestens einem Kantenstrahler besteht, der mit einer Stromversorgungseinheit verbunden ist und daß die Empfängeranordnung aus zumindest horizontal angeordneten punktförmigen Empfängern besteht, die untereinander einen definierten Abstand aufweisen·

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8. Stereo-Simulator nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger aus einer nachführbaren, für die Strahlung des Senders empfindlichen Antenne besteht·

9. Stereo-Simulator nach Punkt 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit über einen Positionsrechner mit mindestens zwei Peilstationen zur Ortung von Luftfahrzeugen verbunden ist.

10· Stereo-Simulator nach Punkt 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rechner Bedienelemente für den Betrachter zur Steuerung der Bewegungsabläufe verbunden sind,

11. Stereo-Simulator nach Punkt 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienelemente aus geschwindigkeits- und/oder richtungsändernden Einheiten bestehen·

Y/G/Hp/Fch