DE10109004A1 - Verfahren und Anordnung zur Erzeugung naturnaher Wahrnehmungen - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Erzeugung naturnaher WahrnehmungenInfo
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- G02B30/40—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images giving the observer of a single two-dimensional [2D] image a perception of depth
Abstract
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine naturgetreue, sinnesphysiologisch und wahrnehmungspsychologisch auf den Menschen abgestimmte raum- und zeitkonsistente Wiedergabe von visuellen, audiellen, Geruchs- und taktilen Signalen erreicht. DOLLAR A Bild-, Ton-, Berührungs- und/oder Geruchs-Signale werden so aufgenommen, gewandelt und wiedergegeben, dass eine virtuelle 3-D-Wahrnehmung induziert wird, indem Augen, Ohren, Nasenkanäle und Hautbereiche sinnesphysiologisch hinreichend 3-D-konsistent angeregt werden, so dass eine visuelle, audielle, Geruchs- und/oder taktile Raum- und Stoffwahrnehmung entsteht, die frei von unterbewussten Konsistenzkonflikten ist, wobei insbesondere Mehrkanalton einer TV-Übertragung, Video- oder Kinovorführung von geeignet angeordneten Kugelschallquellen so wird, dass der akustische Phasenraum der Aufzeichnung im Wiedergaberaum reproduziert wird. DOLLAR A Die Basis für das Verfahren und die Anordnung ist die Erzeugung von Naturton durch Reproduktion des bei der Aufnahme vorhandenen Phasenraums in Verbindung mit der flimmerfreien, hochaufgelösten 3-D-Visualisierung unterstützt durch intelligente Computerassistenz. DOLLAR A Durch das erfindungsgemäße Verfahren entsteht auch bei normalen Monovisualisierungen die Wahrnehmung von räumlicher Tiefe.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur
Erzeugung naturnaher Wahrnehmungen, die insbesondere
einsetzbar ist zur naturgetreuen, sinnesphysiologisch
und wahrnehmungspsychologisch auf den Menschen abge
stimmte Speicherung, Wandlung, Erzeugung und Wiedergabe
von visuellen, audiellen, geruchschemischen, taktilen
und interaktiven Signalen, die als naturgleich oder na
turnah wahrgenommen werden. Durch die Erfindung wird
ermöglicht, eine völlig neue Generation von Endgeräten
für Home Entertainment, Arbeitsplatz und mobilen Ein
satz zur Nutzung moderner Mehrwertdienste zu realisie
ren.
In der Informationsgesellschaft werden die gesell
schaftlichen Prozesse von Produktion und Konsumtion als
(Mehrwert-)Dienste über schnelle Kommunikationsnetze
abgewickelt. Die Schnittstelle zur (virtuellen) Welt
ist das Endgerät - egal ob im Beruf oder der Unterhal
tung. Die Netze (Kabel mit Funk, d. h. fix oder mobile),
Endgeräte (TV mit PC) und Dienste (TV mit Internet)
konvergieren. Die Konvergenz passiver (TV) und interak
tiver (Web) Dienste wird wegen des elementaren Bedürf
nis zum Dialog inherent unterstützt. Die Folge ist
"Konvergenzelektronik", die adäquat sowohl die Spezifik
der Rechnerstützung für den Beruf als auch des "Home
Entertainments" unterstützt: Technische Lösungen für
eine ergonomische Konvergenz von TV und PC müssen "ge
sund", d. h. sinnesphysiologisch und wahrnehmungspsycho
logisch artgerecht sein.
Bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur Wiedergabe von
Aufzeichnungen von Signalen der realen Welt realisieren
im wesentlichen Monovisualisierungen und Stereoton.
Bemühungen um technologische Verbesserungen streben
nach objektiv Meßbarem in der Bild- und Tonqualität.
Sinnesphysiologische und wahrnehmungspsychologische
Spezifika wurden in den technischen Entwicklungen nicht
oder nur ungenügend berücksichtigt. Eine positive Aus
nahme ist die Entdeckung des Lauffilms, der für die
Wahrnehmung flüssiger Bewegungen die untere Grenzfre
quenz nicht unterschreitet. Aber schon der interlaced
mode des TV-Standards unterstützt nur ~1/3 der für Li
nienflimmerfreiheit notwendigen Bildwechselfrequenz.
Stereophonie, noch stärker Mehrkanaltechnik wie DOLBY,
ignoriert den Informationsgehalt des Phasenganges des
einlaufenden indirekten Schalles vollständig. Räumli
cher Akustik ist jedoch physikalisch im Phasenraum der
Interferenzen des direkten und indirekten Schalls defi
niert. Die Basis für natürliche Akustik ist aber dieses
Interferenzbild. Die Fledermaus z. B. nutzt allein das
Audiohologramm zum Sehen durch Hören. Auch der Mensch
erfasst die Realität partiell über die neuronale "Rück
rechnung" des Schallinterferogramms auf die schallre
flektierende Umgebung.
Wahrnehmungspsychologische Wechselwirkungen zwischen
den unterschiedlichen Kanälen sinnesphysiologisch mul
tipel erfasster Realität blieben technisch unberücksichtigt.
Schon die Wiedergabe von rein audiellen oder
rein visuellen Quellen ist von schweren Inkonsistenzen
unterschiedlicher Anteile audieller und visueller Sig
nalströme belastet.
Die Folgen der latenten Belastung mit inkonsistenten
Signalströmen in Bild- und Tonwiedergabetechniken heu
tigen Standes blieben bisher unberücksichtigt. Für die
innere und wechselseitige Konsistenz der Signalströme
virtueller Welten aus Beschallungen, Visualisierungen,
Kino, TV, . . . sind uns keine geeigneten technischen Lö
sungen bekannt.
Auf dem Markt realisiert sich der Stand der Technik
durch verstärkten Einsatz digitaler Techniken zwecks
objektiver Verbesserung der Features (Auflösung, Bild
ruhe und -tiefe, DOLBY-Ton, . . .). DOLBY-Surround wurde
durch DOLBY digital ersetzt - aber es bleibt auch bei
der neuen 5 + 1-Technologie beim laufzeit/amplituden-
basierten Stereoeffekt.
Bei der 5 + 1-Technologie stehen vorn die linke, mittige
und rechte Lautsprecherbox, hinten links und rechts ei
ne Box und (+1) irgendwo der Subwoofer. Die wesentli
chen Nachteile dieser Technologie bestehen vor allem
darin, daß nur im Mittelfeldbereich dieser Anordnung
die auf diese 5 + 1 Positionen decodierte Tonaufnahme als
räumlich konsistent empfunden wird - und auch das nur
ohne Wahrnehmungsstörungen und Kopfschmerz, wenn es mit
geschlossenen Augen wahrgenommen wird. Eine Konsistenz
von Bild und Ton wird nicht erreicht.
Im Gegensatz zur technisch inzwischen weitestgehend
ausgereizten laufzeit-/amplituden-basierten Wiedergabe
existieren für die Reproduktion von 3D-Raumton nur
durch die korrekte Wiedergabe des Phasenraumes des Aufnahmeraumes
keine Lösungen, obwohl der Phasenraum als
Audiohologramm schon auf jedem Stereotonträger verfüg
bar ist. Es werden ja prinzipiell immer dann Informati
onen über den audiellen Phasenraum aufgezeichnet, wenn
mit zwei oder mehr Kanälen aufgenommen wird. Um dies
phasenkorrekt zu realisieren, muß allerdings mit punkt
förmigen (Kugelschall-)Quellen reproduziert werden, was
mit allerdings mit punktförmigen (Kugelschall-)Senken,
d. h. geeigneten Mikrophonen aufgezeichnet wird. Die
Aufzeichnung des Phasenraumes ist um so besser, je mehr
die Aufnahmecharakteristik des Mikrophons eine kugel-
symmetrische ist.
Durch die Erzeugung des komplementären Phasenraumes in
Echtzeit kann störender (Umgebungs-)Schall (fast) voll
ständig vernichtet werden. An jedem beliebig schallbe
lasteten Ort kann also das Gewünschte in Naturtonquali
tät wiedergegeben werden, ohne daß Umgebungsgeräusche
wahrgenommen werden. Technische Realisierungen der
Störschallreduktion, die auf dem Phasenraumprinzip be
ruhen sind uns nicht bekannt.
Die TV-Bildwiedergabe erfolgt in ~40fach geringerer
Auflösung als die natürlich Wahrgenommene. Diese be
scheidene Auflösung wird auch noch im Halbbildverfahren
mit Frequenzen visualisiert, die um das Dreifache unter
den für Bildruhe kritischen Grenzfrequenzen liegen (o
berhalb 150 Hz verschwindet nämlich auch bei Visuali
sierungen im interlaced mode das Linienflimmern!).
Bei der Visualisierung von Folgen teilaufgelöster Bil
der (z. B. Halbbildfolgen) können innerhalb von ~40 ms
Auflösungsanteile sequentiell übertragen werden, die
aggregiert wahrgenommen werden. Damit kann auf einem
genügend schnellen Display das ~10fache dessen physika
lischer Auflösung visualisiert werden!
DigitalRealityCreationMulti-Funktion (DRC-MF)-SONY's
neue Philosophie zur Echtzeitgenerierung von Bildschär
fe, Detailreichtum und Realitätstreue wird im Gerät re
alisiert. Ermöglicht wird diese sichtbare Verbesserung
der Bildqualität durch ein technologisch aufwendiges
Verfahren, bei dem ein interner Prozessor in Echtzeit
die eingehenden TV- oder Videosignale mit hochaufgelös
ten, vorher im "Gedächtnis" (Referenzspeicher) des
Fernsehers gespeicherten typischen Bildmustern ver
gleicht und fehlende Bilddetails ergänzt. Somit lassen
sich auf rechnerischem Wege die Bildpunkte hinzufügen,
die einem hochauflösenden, detailreichen Bild am nächs
ten kommen. Der hierfür erforderliche Rechenaufwand ist
jedoch erheblich und verteuert die Geräte enorm.
Es handelt sich bei DRC-MF um ein objektives und direkt
messbar verbesserndes Verfahren. Sinnesphysiologische
und wahrnehmungspsychologische neuronale (subjektive)
Mechanismen bleiben unberücksichtigt. Ein alternatives
Verfahren, welches im Gegensatz zu einer rechenintensi
ven objektiven Bildverbesserung eine subjektive Bild
verbesserung erreicht, ist aus DE 198 12 118 A 19990923
bekannt. Additive Anwendung von objektiven und subjek
tiven Verfahren zur Verbesserung von Bildruhe, Bildauf
lösung und Bildtiefe führt zu deren additiven Verbesse
rung.
Einer der 18 künftig unterstützten TV-Standards defi
niert u. a. auch ein überaus teures Vollbildverfahren
für noninterlaced HighDefinitionTeleVision (HDTV).
Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß der PC-
Graphikstandard als Vorbild für den TV-Standard heran
gezogen wird, um für das WebTV Konvergenz von TV und PC
(auf Kosten des TV) zu schaffen. Auch hierfür ist er
forderliche Aufnahme-/Synthese-, Speicher- und Übertra
gungsaufwand hoch und verteuert die Geräte enorm.
Bei allen bekannten Lösungen für die technische Induk
tion einer stabilen, vom Szenario unabhängigen Stereo
wahrnehmung werden zwei Projektionen gemäß der beiden
optischen Achsen der Augen aufgenommen und diesen ge
trennt zugeführt.
Die für beide Augen getrennte Zuführung zweier Projek
tionen des gleichen Szenarios, die mit zwei horizontal
im (etwa mittleren) Augenabstand gegeneinander verscho
benen Kamerapositionen von der realen Welt bzw. einem
3D-Modell abgegriffen werden, wird erreicht, indem ent
weder über eine Polarisations-Shuttereinrichtung (Shut
terbrille, Shutterscreen mit fest polarisierter Brille
etc.) sequentiell alternierend immer genau dem richti
gen Auge die richtige Projektion sichtbar geschaltet
wird oder über eine optische Ablenkeinrichtung (Beu
gungsgitter, Prismengitter etc) ein aus beiden Projek
tionen zusammengesetztes (verkämmtes) Bild den entspre
chenden Augen gleichzeitig sichtbar gemacht wird.
Nachteilig für erstgenanntes Verfahren erweist es sich,
daß eine Polarisationsbrille benötigt wird, die in Ver
bindung mit einem projektionssynchron gesteuertem Pola
risationsfilter alternierend dem jeweiligen Auge seine
ihm zugedachte Projektion sehen läßt.
Nachteilig für das zweite Verfahren ist, daß hier der
Stereoeffekt ggf. zwar ohne Brille erzeugt wird, aber
dann nur für bestimmte Winkelstellungen der Visualisie
rungsrichtung wahrgenommen werden kann.
Der akustische Phasenraum ist die vierdimensionale,
d. h. räumlich-zeitliche Verteilung von Frequenz- und
Amplitudenspektrum im Schallraum.
Die Kugelschall emmittierende Anordnung der Punkt
schallquellen gibt den Mehrkanalton einer TV-Übertra
gung, Video- oder Kinoaufzeichnung so wieder, daß der
akustische Phasenraum der Aufzeichnung reproduziert
wird.
Der mit (mindestens zwei) räumlich verteilten Mikro
phonen als "Audiohologramm" aufgenommene akustische
Phasenraum wird (bis auf Symmetrien bei Zweikanalton)
genau dann wahrnehmungsphysiologisch reproduziert, wenn
die Punktschallquellen in der räumlichen Anordnung der
Tonaufzeichnung eingesetzt werden.
Durch geeignete Wandlung von einlaufenden Bewegtbildse
quenzen kann auf herkömmlicher Visualisierungstechnik
aus Monobildströmen 3D-Bildtiefe erzeugt werden. In
Echtzeit läßt sich (Pseudo-)3D-Kino bzw. -TV realisie
ren, wobei der Stereobildeffekt auch ohne Brille wahr
genommen wird, insbesondere wenn audiell durch Natur
ton-Wiedergabe bildkonsistent begleitet wird.
Die Aufklärung indirekter Signale über die Handlungsab
sichten wie Augenbewegungen, Mimik, Sprachintonation,
Hautwiderstand etc. erspart Interaktions-Tools.
Aus diesen Aspekten ergibt sich die folgende, durch die
Erfindung zu lösende Aufgabe:
Technische Lösungen müssen interraktionsergonomisch, sinnesphysiologisch und wahrnehmungspsychologisch dem Menschen angepaßt sein. Demzufolge sollen durch die Er findung folgende Probleme gelöst werden:
Technische Lösungen müssen interraktionsergonomisch, sinnesphysiologisch und wahrnehmungspsychologisch dem Menschen angepaßt sein. Demzufolge sollen durch die Er findung folgende Probleme gelöst werden:
- - Sinnesphysiologisch adäquate Visualisierungs
techniken auf erfindungsgemäße Anordnungen herkömm
licher Hardware zu portieren unter Berücksichtigung
der folgenden Gesichtspunkte:
- 1. Beseitigung des Flächenflimmerns unter Berücksich tigung von biorythmischen Grenzfrequenzen-Visua lisierungen mit mehr als 72 Hz Bildwiederholfre quenz
- 2. Beseitigung des Linienflimmerns unter Ausnutzung der (neuronal) fehlerkorrigirenden und auflösung saggregierenden interlaced Technik - Bildwechsel frequenz im interlaced mode mit mehr als 144 Hz
- 3. Unterstützung von 3D-Effekten durch geeignete Bild- und Bildfolgebearbeitung. Insbesondere durch Induktion der Wahrnehmung eines räumlichen Effek tes (3D-Effekt) bei der Visualisierung herkömmli cher (Mono-)Videosignale bzw. (Mono-)Compu terbilder durch geeignete Wandlung von 2D- Bildsequenzen (2D-TV, -Videos, -Compu tervisualisierungen, -Kino) in Echtzeit.
- 4. Wandlung von TV und PC-Bild auf einen gemeinsamen Standard: 144 Hz (multipler) interlaced mode
- 5. Sinnesphysiologisch adäquate Beschallungstechniken für Home Entertainment, Hörgeräteakustik und profes sionellen Bereich mittels audioholographischer Auf zeichnungen und Wiedergabe von 3D-Raumton zu schaf fen unter Berücksichtigung der folgenden Gesichts punkte:
- 6. Wiedergabe von Naturton (im Mittel 83% indirekter Schall)
- 7. Ausnutzung der neuronalen Fähigkeit zur audiellen 3D-Aufklärung (Rückrechnung des Audiohologramms in die direkten und indirekten Schallquellen der Aufnahme)
- 8. Verbindung von Schallvernichtung mit der Phasen raum-Wiedergabetechnologie
- 9. Realisierung offener Hörgeräte für die phasen raumgerechte Beschallung von Ohr- und Kopfgeomet rie
- 10. Sinnesphysiologisch adäquate Interaktions-Tools zu schaffen unter Berücksichtigung der folgenden Ge sichtspunkte:
- 11. Direktes Zeigen und Zappen mit der Fingermaus
- 12. taktile Wahrnehmung von Kräften, Momenten-, Träg heiten, Elastizitäten, Plastizitäten von Körpern über erlernbare Signalmuster, die durch taktile Gebermuster eingesteuert werden (Daten-Fingerhut, Daten-Handschuh)
- 13. Indirekte Interaktion über die computergestützte Interpretation von Augensignalen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die
Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 18
im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen enthalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß
visuelle und diesen zugeordnete audielle Signale allein
oder visuelle und diesen zugeordnete audielle und tak
tile und/oder geruchschemische Signale, welche die vi
suelle, audielle, taktile und/oder geruchschemische
Komponente einer audiovisuellen Szene beschreiben, von
komplexen Wiedergabeeinrichtungen wie Shutter-
Einrichtungen zur Stereo-Visualisierung, Kugelschall
quellen, Data-gloves oder Smell-synthesizer derart wie
dergegeben werden, daß die augenachsengerechten Projek
tionen und/oder der akustische Phasenraum und/oder das
Kraft- und Momentenfeld und/oder die geruchschemische
Konzentrationsverteilung die akustischen und/oder tak
tilen und/oder geruchschemischen Verhältnisse der visu
ell dargestellten Szene in der Umgebung der Wiedergabe
einrichtungen reproduziert werden und die durch die
Wiedergabe erzeugten Komponenten der audiovisuellen
Szene zueinander konsistent sind und miteinander koin
zidieren.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrich
tung liegt darin, daß sie Einrichtungen zur Aufnahme
und/oder artifiziellen Erzeugung und/oder Modifizierung
von visuellen und akustischen und erforderlichenfalls
taktilen und/oder geruchschemischen Signalen sowie Vi
sualisierungseinrichtungen, welche zur Wiedergabe von
stereoskopischen Darstellungen geeignet sind, und Raum
ton abstrahlende Schallquellen und je nach Erfordernis
Mittel zur Wiedergabe von taktilen Signalen und/oder
programmierbare geruchssynthetische Quellen als Be
standteile umfaßt, welche nach Vorgabe
- - der zur Aufnahme von realen audiovisuellen Szenen genutzten Anordnung der Geräte oder
- - der bei synthetisch erzeugten Szenen vorgeschriebe nen Parameter
angeordnet sind.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest
teilweise in den Figuren dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen näher erläutert werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren entsteht bei der
Wiedergabe von normalen Monovisualisierungen die Wahr
nehmung von räumlicher Tiefe, da Raumton über der her
kömmlichen Monovisualisierung einen dazu konsistenten
visuellen Eindruck induziert. Das Bild wird - unabhän
gig von der Displaydiagonale der Visualisierungsein
richtung - zur audiellen Raumwahrnehmung in Größe, Tie
fe und Anordnung konsistent empfunden:
Die audiell reell induzierte 3D-Wahrnehmung induziert virtuell eine dazu raumkonsistente visuelle 3D-Wahrneh mung.
Die audiell reell induzierte 3D-Wahrnehmung induziert virtuell eine dazu raumkonsistente visuelle 3D-Wahrneh mung.
Die äußere Welt ist uns durch unsere fünf Sinne gege
ben. An der Erfassung daseinsrelevanter Aspekte arbei
ten diese kooperativ. Diese Sinneskooperation hat sich
phylogenetisch an der selektiven Praxis der Aufsuche,
Erkennung und Akquise der Beute sowie der Erkennung und
Vermeidung von Feindkontakt und/oder Gefahr herausge
bildet.
Die Konsistenz der unterschiedlichsten Signale in Raum
und Zeit ist wesentlicher Bestandteil unseres äußerst
komplexen Weltmodells, das Inkonsistenzen aus virtuel
len, das künstlich erzeugten Signalwelten unterbewusst
ablehnt oder zur Aufklärung durch höhere neuronale
Schichten weiterleitet. Inkonsistenzen in Sinneswahr
nehmungen führen zu massiven, unbewussten Belastungen.
Die erfindungsgemäßen Lösungen betreffen spezielle Ver
fahren und Vorrichtungen, die sinnesphysiologische Spe
zifika der Aufnahme von Sinnesreizen zur Induktion der
jenigen positiven wahrnehmungspsychologischen Effekte
nutzen, die wir in artgerechter natürlicher Umgebung
erfahren. Dabei stützen sich die erfindungsgemäßen Ver
fahren auf die gezielte Nutzung spezieller neuronaler
Verarbeitungsmechanismen, biorythmischer Grenzfrequen
zen, a priori Wissen, usw. sowie auf die neurologisch
und wahrnehmungspsychologisch realisierte sinnesüber
greifende Kooperation der Verarbeitung in Raum und Zeit
konsistenter Signalströme anhand des inneren Weltmo
dells.
Die wahrnehmungspsychologische visuelle Aufklärung der
realen Welt basiert einerseits auf der Nutzung neuronal
realisierter optoanalytischer Verfahren, wie
- 1. der 2¼D-Aufklärung mittels des Augenpaares,
- 2. der Entfernungsschätzung aufgrund von apriori- Wissen über Größe und Textur bekannter Objekte
- 3. der Berechnung der Objekabstände über die motion parallaxe,
- 4. der Ausnutzung der neurologisch vorgegebenen bildfeldhalbseitigen Kreuzverschaltung der Seh nerven, die die nasenseitigen Bildhalbfelder in die Sehzentren der jeweils gegenüberliegenden Hirnhälften leitet, während die aussenseitigen Bildhalbfelder direkt in die Sehzentren während geleitet werden
andererseits setzen wir optische Täuschungen, die sich
aus
- 1. der Induktion der 2½D-Verabeitung anhand der der Erkennung der Verschiebung der Flä chenschwerpunkte von Vordergrundobjekten in den Projektionen der beiden Augen
- 2. der Induktion der 2½D-Verabeitung bei einer zeitlich getrennten alternierenden Versorgung von linkem und rechtem Auge aufgrund der dadurch realisierten Entkopplung der Augenachsen
- 3. der neuronalen Aggregation sequentiell übertra gener partiell und gänzlich schnittfremd sepa rierter Pixelteilmengen
- 4. der Translationsinvarianz gegen begrenzte Posi tionierungsfehler bei der sequentiellen Visuali sierung von Bildfolgen,
- 5. der neuronal realisierten Translationsinvarinz für Objektbewegungen innerhalb von ~40 ms bezüg lich der in dieser Zeitspanne realisierten ein zelnen Momentaufnahmen
- 6. der neuronalen Elimination des sinnespsycho logischen Eindruckes von Flächenflimmern ober halb von 72 Hz,
- 7. der neuronalen Elimination des sinnespsycho logischen Eindruckes von Linienflimmern beim in terlaced mode bei Visualisierungen oberhalb von 145 Hz Bildwechsel,
- 8. der neuronalen Superposition sequentiell ü bertragener in den Spektralanteilen alternierend unterschiedlich gefilterter Bilder,
- 9. der bildfeldhalbseitigen Kreuzverschaltung der Sehnerven,
- 10. der unterschiedlichen Reizverarbeitungsge schwindigkeit von Zäpfchen- und Stäbchenrezepto ren (Blauviolettes wird schnellerwahrgenommen als Gelbgrünes),
- 11. der superpositiven Empfindung der Farbeindrü cke von langsam und schnell verarbeitenden von Zäpfchen- und Stäbchenrezeptoren
gezielt für eine Verbesserung der Natürlichkeit der vi
suellen Wahrnehmung virtueller Quellen ein.
Übliche Stereovisualisierungen führen zu Kopfschmerzen
wegen Inkonsistenz von Erfahrung und Wahrnehmung, da i. a.
mit anderem als mit dem individuellen Augenabstand
aufgenommen wird. Allein schon diese Tatsache macht
Stereo-TV oder Stereo-Kino unverwendbar belastend. Un
erträglich ist der Streß, der von aus der Leinwand oder
dem Display herausragenden bewegten Objekten ausgeht.
Gegenüber diesem Stand der Technik werden unter bewuss
tem Verzicht der Anregung wesentlicher Anteile der neu
ronalen Signalverarbeitung nach Ziff. 1. unter geziel
ter Anwendung der sinnesphysiologischen und wahrneh
mungspsychologischen Gebenheiten, aufgelistet in Ziff.
2. bis 13., erfinderische Lösungen der konfliktfreien
Visualisierung in Bildruhe, Bildauflösung und Bildtiefe
gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte
Wiedergabequalität vorgeschlagen.
Ausgehend von herkömmlichen Mono- oder/und Stereobild
signalströmen, weisen die erfinderischen Lösungen von
Verfahren und Vorrichtungen die folgenden Merkmale auf:
- 1. Innerhalb von ~40 ms sequentiell übertrage ner Bilder aus partiell und gänzlich schnittfremd separierter Pixelteilmengen neuronal in ihrer Auflösung aggregiert, so daß über das üblichen interlaced Verfahren hinausgehend multiples Interlaced mit Drit tel-, Viertel-, . . . -bildern eine 1½, 2-, . . .-fache Auflösungsverbesserung von Raster displays erreicht wird (vgl. Ziff. 7.).
- 2. Die Translationsinvarianz bzgl. eines auf ~1 PAL-Zeile oder -Spalte begrenzte Positionie rungsfehlers bei der sequentiellen Visuali sierung von Bildfolgen wird beim multiplen interlaced nach Abschnitt (1) und zur Erzeu gung zeilen- und/oder spaltenweisen Verkäm mung im noninterlaced oder interlaced mode eingestzt (vgl. Ziff. 8.)
- 3. Die neuronal realisierte Translationsinva rinz für Objektbewegungen innerhalb von ~40 ms bezüglich der in dieser Zeitspanne re alisierten einzelnen Momentaufnahmen wird eingestzt, um aus einem interlaced mode über Halbbilder durch Wiederholungen der Halb bildperiode einen multiplen Interlaced mode zu generieren, der das Zeilenflimmern redu ziert und oberhalb von ~140 Hz eliminiert (vgl. Ziff. 9.).
- 4. Die Elimination des sinnespsychologischen Eindruckes von Flächenflimmern oberhalb von 72 Hz wird eingesetzt, um VGA- oder SVGA- Schnittstellen in TV-Geräten mit Zeilenwech selfrequenzen von 38 kHz zu betreiben (vgl. Ziff. 10).
- 5. Die Elimination des sinnespsychologischen Eindruckes von Linienflimmern beim interla ced mode bei Visualisierungen oberhalb von 145 Hz Bildwechsel wird durch Nutzung der Translationsinvarianz nach Ziff. 9. mit dem Vorgehen nach Abschnitt (3) realisiert (vgl. Ziff. 11.).
- 6. Die neuronale Superposition sequentiell ü bertragener, duplizierter und in den Spektralanteilen alternierend nacheinander unter schiedlich gefilterter und visualisierter Bilder wird zur Erzeugung von den Augen ge trennt zugeführten Projektionen genutzt, um aus der Bewegung der aufnehmenden Kamera ei ne verbesserte Wahrnehmung der Bildtiefe un ter Anwendung des Effektes nach Ziff. 14. und 15. abzuleiten (vgl. Ziff. 12.)
- 7. Die neurologisch vorgegebene bildfeldhalb seitigen Kreuzverschaltung der Sehnerven nach wird zur Entkopplung der Augenachsen bei zeitlich alternierenden Zuführungen von Bildern für linkes und rechtes Auge getrennt (vgl. Ziff. 13.)
- 8. Die unterschiedliche Reizverarbeitungsge schwindigkeit von Zäpfchen- und Stäbchenre zeptoren (Blauviolettes wird schnellerwahr genommen als Gelbgrünes) wird eingesetzt, um nach dem Verfahren aus Abschnitt (6) aus Mo nobildströmen Stereobildströme zu generieren (vgl. Ziff. 14.)
- 9. Eine alternierend horizontale Verschiebung von aufeinanderfolgenden Bildern einer Bild folge nach links und rechts, die jeweils dem linken und dem rechten Auge getrennt zuge führt werden, wird eingesetzt, um eine deut liche Wahrnehmung von Bildtiefe, die auf Ab standsschätzungen des Vordergrundobjektes, ermittelt in der Vorverarbeitung des neuro nalen 2½D-Processing (Ziff. 1.) beruht, zu erreichen, wobei a priori Wissen (Ziff. 2.) und motion parallaxe (Ziff. 3.) konsistent ergänzen.
- 10. Die alternierende Visualisierung von aufein anderfolgenden Bildern einer Bildfolge, ver bunden mit augengetrennter Zuführung, führt zur Entreferenzierung der Augenachsen wegen Ziff. 1. und induziert damit eine Wahrneh mung von Bildtiefe basierend auf Ziff. 2. und 3.
- 11. Durch Partitionierung blauvioletter von gelbgrünen spektralen Anteilen der RGB- Pixelbilder, die dem linken und dem rechten Auge getrennt zugeführt werden, werden auf grund unterschiedlicher Verarbeitungsge schwindigkeiten (Ziff. 15.) Unterschiede in der Projektionsrichtung vorgetäuscht, die die Wahrnehmung von Bildtiefe während Kame raschwenk und -fahrt induziert.
Die o. a. Verfahren zur Bildtiefeverbesserungen reali
sieren schon für sich alleine als Nebeneffekt auch eine
Verbesserung der Bildauflösung wegen augengetrennter
Visualisierung zweier Rasterbild-Projektionen (Antiali
asing) sowie eine Verbesserung der Bildruhe, aus Grün
den der koordinativen Verarbeitung beider Augenkanäle
über die zwischen beiden Augen kombinierte Verschaltung
von Netzhaut und Sehzentren (vgl. Ziff. 4.) zur Folge.
Die erfindungsgemäßen Verfahren dienen der Konfliktbe
seitigung in der Wahrnehmung bei der Visualisierung
virtueller Welten durch gezielte Ausnutzung sinnesphy
siologischer und wahrnehmungspsychologischer Mechanis
men wie Grenzfrequenzen, neurologischer Verschaltungen
und Einsatz von a priori Wissen des visuellen Sinnes.
Die Art Homo Sapiens verfügt aus Gründen der arterhal
tenden Relevanz einer natürlichsprachlichen Kommunikti
on über ausgeprägte Präferenz der Verarbeitung direkten
Schalls.
Über Ohren und Haut wird aber der Phasenraum audiell
aufgeklärt. (Die Fledermaus "sieht" ja bekanntlich auf
Grundlage des Phasenraumes, den sie sich durch Schreien
im Ultraschallfrequenzbereich auch gleich selbst er
zeugt! Der Blinde sieht durch Klopfen mit dem Stock.
Der Phasenraum läßt sich jedoch aus dem in jeder Zwei-
oder Mehrkanaltonaufzeichnung implizit gegebenen "Au
diohologramm" als Naturton reproduzieren.
Unser audieller Tonus beruht jedoch auf indirektem
Schall. Schall ist per se kohärent. Interferenzen füh
ren zu einem Phasenraum, der audioholographisch erfasst
und neurologisch ausgewertet wird. Hindernisverdeckun
gen und akustische Täuschungen aus Reflexionen direkten
Schalls werden mittels audioholographischer Aufarbei
tung indirekten Schalls aufgeklärt.
Bei der audiellen Aufklärung der realen Welt stützen
wir uns einerseits auf die Ortung von Schallquellen
mittels der Verarbeitung von Laufzeit- und Amplituden
unterschieden des direkten Schalls der Quellen, wie
- 1. einer partiellen 2½D-Aufklärung des Schall- Szenarios mittels der über beiden Ohren emp fangenen Projektionen des direkten Schalls
- 2. einer audiellen Schätzung der Szenentiefe auf grund von a priori Wissen über Amplitude und Frequenzgang der Schallquelle
andererseits auf die audioholographische Aufklärung der
Zuordnung schallreflektierender Gegenständen über den
indirekten Schall
- 1. durch Rückrechnung von Form und Textur der dreidimensionalen Umgebung anhand einer von den Ohren vorrangig über Frequenzen zwischen 2 und 4 kHz aufgelösten Audiohologramms
- 2. durch Rückrechnung von Form und Textur der dreidimensionalen Umgebung anhand des über die gesamte Haut empfangenen Audiohologramms des indirekten Schalls in den Frequenzen unterhalb 2 kHz
Die Akustik behandelt bisher ausschließlich die Aufnah
me, Wandlung und Wiedergabe direkten Schalls. Verfahren
und Vorrichtungen, die nur für die Sprache optimal
sind, werden generell für die audielle Wiedergabe ein
gesetzt. Theoretische und praktische Akustiker sind
sich durchgängig der damit verbundenen Qualitätsverlus
te und Wahrnehmungskonflikte bei der Wiedergabe konzer
tanter Musik sowie Kino- oder Videofilm begleitender
Vertonungen usw. nicht bewusst!
Der audielle Phasenraum, dessen sinnesphysiologische
Verarbeitung ignoriert wird, wird für technische Reali
sierungen einer 3D-Schallwiedergabe nach dem Stand der
Technik bisher nicht genutzt.
Die bekannten "Lautsprecher" und Mehrkanaltechnologien
lassen die audielle Wiedergabe nur für eine fest pro
grammierte Hörposition und generell nur in den Signal
laufzeiten und Amplituden, jedoch nicht im Phasengang
konsistent gestalten.
Schwere wahrnehmungspsychologische Konflikte folgen aus
Inkonsistenz mehrkanaliger Wiedergabe audiovisuelier
Aufzeichnungen in Form von direkten Schalls. Das dann
zur Konfliktbeseitigung massiv befasste Zentralnerven
system verdrängt in der Konsequenz latenter Inkon
sistenz von Ton und Bild bestimmte Bereiche total. Im
DOLBY-Surround-Kino verschwindet - unbewusst - schließ
lich die audielle Wahrnehmung des hinteren Halbraumes
völlig. Der damit verbundene Streß bleibt unbewußt. Al
lerdings, fährt man z. B. nach drei Stunden DOLBY-Kino
mit dem Auto nach Hause, nimmt man eine geraume Zeit
lang auch kein von hinten hupendes Auto wahr und fühlt
sich meist noch lange wie zerschlagen!.
Stereophonie läßt nur aus mittiger Dreiecksposition
sinnesphysiologisch räumlich orten. DOLBY digital ver
bessert mit 5 + 1 oder 6 + 1 nur räumlich. Inkonsistenz
zwischen direktem Stereoton und dessen Interferenzen
mit Reflexionen des Wiedergaberaumes bleiben auch bei
der Wiedergabe mit High-End-Equipment deutlich hinter
dem Original, z. B. einem Konzerthauserlebnis, zurück.
Der artgerechte Audio-Tonus der Natur ist durch ein ge
sundes Verhältnis von im Mittel 83% indirektem und nur
17% direktem Schall charakterisiert. Genau dies wird
durch alle nach dem Stand der Technik bekannten Techno
logien konterkariert, die indirekten zu direkten Schall
i. a. im umgekehrten Verhältnis realisieren. Das Prob
lem wurde bisher nicht erkannt. Über die gesundheitli
chen Folgen der falschen Beschallung existieren keine
Erhebungen
Gegenüber diesem Stand der Technik werden erfinderische
Lösungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe eines
hinreichend phasenkorrekten, in den indirekten und di
rekten Anteilen konsistenten Schallszenarios, vorge
schlagen, die eine naturnahe bis naturgleiche Wahrneh
mung eines dreidimensionalen Raumtones induzieren.
Durch die Beherrschung der Phasenkorrektheit in Aufnah
me und Wiedergabe werden Verfahren zur Schallvernich
tung bzw. Schallreduktion möglich, für die erfinderi
sche Lösungen angegeben werden.
Die Berücksichtigung offensichtlich neuronal realisier
ter Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses auf
dem Spektralbereich von 2 bis 4 kHz führt zu erfinderi
schen Lösungen
- - für alternative Hörgeräteakustik,
- - der Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnis of fener Kopfhörersysteme und
- - spezieller Kunstkopfaufnahmetechnologien, die auf der gezielten Ausnutzung der Geometrie der Ohrmu schel basieren.
Die erfindungsgemäßen Verfahren basieren wesentlich auf
der gezielten Nutzung einer hinreichend naturnahen Wie
dergabe indirekten Schalls. Damit wird gezielt die au
dioholographische Signalverarbeitung angestoßen, die
offensichtlich die räumliche Trägerstruktur zum Aufmo
dulieren des Frequenzganges bereitstellt und damit eine
naturgleiche audielle Wahrnehmung induziert.
Im Ergebnis ist die neue Qualität dadurch gekennzeich
net, dass die Akustik des Aufnahmeraumes im Wiedergabe
raum reproduziert wird. Für die Zuordnung audieller zu
visuellen Eindrücken und umgekehrt werden die Signal
strömen erfindungsgemäß sinnesphysiologisch mit hinrei
chender Konsistenz reproduziert.
Nachfolgend sollen anhand von verschiedenen Ausfüh
rungsbeispielen einige spezifische Merkmale der Erfin
dung verdeutlicht werden:
- 1. Eine vorteilhafte Ausprägung der Visualisierungsein richtung besteht darin, daß mittels eines Positionssen sors für den steuernden Betrachter die vertikale Paral laxe zwischen Polarisationsfilter und Zeilenposition auf dem Display ermittelt wird und durch vertikale Ver schiebung der Zeilenpositionen der Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung gewährleistet wird daß der Betrachter auch bei freier Bewegung vor dem Display durch eine fest polarisierte Brille mit dem rechten Au ge nur Zeilen der Bilder der Sequenz Brechts,Wandlung und um gekehrt mit dem linken Auge nur Zeilen der Bilder der Sequenz Blinks,Wandlung sieht.
- 2. Bei Vorrichtungen zur Aufnahme von Schallströmen er weist es sich als vorteilhaft, wenn die Schall- Aufnahmefläche der Mikrophonvorrichtung näherungsweise in der Geometrie der Schall-Wiedergabefläche der Laut sprechervorrichtung ausgeführt wird, indem einzelne Mikrophonelemente gemäß Ihres Frequenzganges geomet risch in einem solchen Raster auf der Aufnahmefläche angeordnet und so zusammengeschaltet sind, daß die Amp lituden-, Frequenz- und Phasengänge von Aufnahme und Wiedergabe sich identisch gestalten oder wenn diese Vorrichtung zur Schall-Aufnahme in die Vorrichtung zur Schall-Wiedergabe integriert wird, indem die Oberfläche der Lautsprechermembran mit einem Raster von Mikrophon elementen belegt ist (vgl. Abb. 3.).
- 3. Dabei kann eine Vorrichtung zur Aufnahme einer nähe rungsweise punktuellen Schallemission einer Störschall quelle mit der Vorrichtung zur Emission eines nähe rungsweise punktuellen Gegenschalls funktional so in tegriert werden, daß die Oberfläche der Lautsprecher membran mit einem Raster von Mikrophonelementen belegt ist (vgl. Abb. 4.).
- 4. Verfahren und Vorrichtung zur Wandlung und Wiedergabe können auch dadurch gekennzeichnet sein, daß das in der Mehrkanaltechnologie in N Kanälen breitbandig gespei cherte partielle Audiohologramm des indirekten und di rekten Schalls des Aufnahmeszenarios im Wiedergaberaum audioholographisch hinreichend gut in den beiden Ste reokanälen vorn-links und vorn-rechts las phasenkorrek ter Kugelschall wiedergegeben wird, wobei die anderen Kanäle hinreichend gut laufzeit- und amplitudenkorrekt als direkter Schall wiedergegeben werden, so daß die audioholographische Wahrnehmung durch die Wahrnehmung des direkten Schalls aus einer geeigneten räumlichen Anordnung geeigneter Satelliten-Lautsprechersysteme un terstützt wird (vgl. Abb. 2.).
- 5. Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme können auch mit Kunstkopftechnologie verknüpft sein dergestalt, daß an einem in den Ohrmuscheln voll ausgebildetem Kunstkopf eine Anordnung von je ein komplexes, symmetrisch zueinander ausgebildetes Aufnahmesystem eingesetzt wird, wo bei jedes Aufnahmesystem aus drei Mikrophonfeldern mit geeignet konischer Charakteristik besteht, wobei ein Mikrophon(feld), ggf. aus zwei vertikal in geeignetem Abstand angebrachten Mikrophonen bestehend, hinten am sogenannten Flüsterbogen der Ohrmuschel nach vorn ge richtet, ein weiteres Mikrophon(feld), ggf. aus zwei vertikal in geeignetem Abstand angebrachten Mikrophonen bestehend, in Gegenrichtung vorn am Flüsterbogen der Ohrmuschel und das dritte System mit dem Mikro phon(feld), ggf. aus drei in Form eines gleichschenkli gen Dreiecks angeordneten Mikrophonen bestehend, nach außen parallel der Achse des äußeren Gehörganges ge richtet angeordnet wird und die Aufnahmen drei- oder mehrkanalig getrennt für jedes Ohr aufgezeichnet werden und diese Aufnahmen mit einer einer entsprechenden An ordnung von Schall-Wiedergabefeldern in einem offenen oder das ganze Ohr einschließenden geschlossenen Kopf hörersystem wiedergegeben werden.
- 6. Ein Verfahren der partiellen Rückwandlung von phasen verfälschten Tonaufzeichnungen wird auch erreicht, in dem die durch Superposition des Phasenganges mehrkana liger Aufnahmen in der Folge von Mischungs- und/oder Bearbeitungsschritten vernichteten audioholographischen Anteile durch Wiedergabe der Aufzeichnung in einem ge eigneten Aufnahmeraum realisiert werden, indem eine Wiedergabe der N-kanaligen Ton-Aufzeichnung mit Laut sprechern, die hinreichend kugelförmige Abstrahlungs charakteristik realisieren, welche dann phasenkorrekt in zwei- bzw. mehrkanaliger Aufzeichnungstechnologie erneut ggf. auch in Kunstkopftechnologie aufgezeichnet wird.
- 7. Eine Realisierung von Verfahren und Vorrichtung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe von Gegenschall mit Halbkugelcharakteristik ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schallemission einer Störschallquelle mit halbku gelförmiger Abstrahlcharakteristik deutlich reduziert wird, indem die geeignet aufgenommenen Schallsignale mit einer elektronischen Schaltungsanordnung rückkopp lungsfrei um 180° phasenverschoben mittels eines Laut sprechers mit phasenkorrektem Kugelschall wiedergegeben werden, der so gestaltet und angeordnet ist, daß der Brennpunkt seines Reflexionsparaboloides mit der Schallquelle zusammenfällt, wobei die Achse des Refle xionskörpers parallel zur Abstrahlrichtung verläuft (vgl. Abb. 3., 4. und 26.).
- 8. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe von Gegenschall mit Kugelcha rakteristik besteht darin, daß die Schallemission einer Störschallquelle mit kugelförmiger Abstrahlcharakteris tik durch den Einsatz zweier gegeneinander gerichteten Systeme deutlich reduziert wird (vgl. Abb. 26);
- 9. Verfahren und Vorrichtung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe von Gegenschall können auch so ausgeführt sein, daß vorrangig zur Störschallreduktion in ge schlossenen Räumen eine Anordnung von drei oder mehr punktuellen Gegenschallsystemen eingesetzt werden, um durch Generierung des komplementären Phasenraums belie bige direkte oder indirekte Störschallabstrahlungen mittels eines räumlich unabhängigen Einsatzes der Stör schallreduktionssystemen zu realisieren. Die Gegen schallsysteme können dadurch gekennzeichnet sein, daß die Schall-Aufnahmefläche der Mikrophonvorrichtung nä herungsweise in der Geometrie der Schall- Wiedergabefläche der Lautsprechervorrichtung ausgeführt wird, indem einzelne Mikrophonelemente gemäß Ihres Fre quenzganges geometrisch in einem solchen Raster auf der Aufnahmefläche angeordnet und so zusammengeschaltet sind, daß die Amplituden-, Frequenz- und Phasengänge von Aufnahme und Wiedergabe sich identisch gestalten oder daß diese Vorrichtung zur Schall-Aufnahme in die Vorrichtung zur Schall-Wiedergabe integriert wird, in dem die Oberfläche der Lautsprechermembran mit einem Raster von Mikrophonelementen belegt ist. Wobei eine Vorrichtung zur Aufnahme einer näherungsweise punktuel len Schallemission einer Störschallquelle mit der Vor richtung zur Emission eines näherungsweise punktuellen Gegenschalls funktional so integriert werden kann, daß die Oberfläche der Lautsprechermembran mit einem Rasier von Mikrophonelementen belegt ist (vgl. Abb. 1.).
- 10. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme, Wand lung und Wiedergabe von Gegenschall kann auch einen Kopfhörer umfassen. Zur Störschallreduktion für offene Systeme wird dann eine Anordnung von einem bis drei punktuellen Gegenschallsystemen für jedes Ohr einge setzt, wobei jedes einzelne Gegenschallsystem aus einem kopfseitig nach außen gerichteten Mikrophon und einem kopfseitig nach innen gerichteten Lautsprecher besteht, wobei letzterer über eine rückkopplungsfreie, 180° pha sendrehende elektronische Schaltungsanordnung den Ge genschall, ggf. den Nutzschall superponierend einge steuert bekommt (vgl. Abb. 1.).
- 11. Verfahren und Vorrichtung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe kann auch ein Hörgerät umfassen. Dabei kommt eine Anordnung zum Einsatz, bestehend aus mindestens drei bzgl. Mikrophon und Lautsprecher Rücken-an-Rücken angeordneten Schall-Aufnahme-/Wiedergabesystemen mit konischer Empfangs- und Wiedergabefläche, wobei ein System hinten an der Ohrmuschel mit dem Mikrophon nach vorn gerichtet, ein weiteres System in Gegenrichtung vorn an der Ohrmuschel und das dritte System mit dem Mikrophon nach außen gerichtet angeordnet wird.
- 12. Die Verfahren und Vorrichtungen, die Kopfhörer oder Hörgerät umfassen, können auch in Kombination als stör schallreduziertes Hörgerät angewendet werden.
- 13. Erforderlichenfalls kann bei dem Verfahren zur Wandlung und Wiedergabe von Bildsequenzen die in den Ansprüchen (4) bis (10) angegebenen Verfahren geeignet miteinander kombiniert werden.
- 14. Eine Vorrichtung zur Stereovisualisierung von solchen gewandelten Bildströmen über eine Brille mit für beide Augen unterschiedlicher aber fest vorgebener Polarisa tion kann auch dadurch ausgezeichnet sein, daß mittels eines zeilenweise in der Polarisationsrichtung fest eingestellten Filters, integriert im Display und/oder angebracht vor dem Display, im periodischen Wechsel Pi xelzeilen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen visualisiert werden, wobei o. B. d. A. die Zeilen der Bil der der Sequenz Blinks,Wandlung die ungeradzahligen seien und die Zeilen der Bilder der Sequenz Brechts,Wandlung die geradzahligen seien, die auf dem Display so visuali siert werden, dass bei der Betrachtung des Displays durch eine fest polarisierte Brille erreicht wird, dass das rechte Auge nur Zeilen der Bilder der Sequenz Brechts,Wandlung und umgekehrt mit dem linken Auge nur Zeilen der Bilder der Sequenz Blinks,Wandlung sieht.
- 15. Eine Vorrichtung zur Stereovisualisierung von geeignet gewandelten Bildströmen ohne Brille kann so ausgeführt sein, dass mittels einer in das Display integrierten oder vor dem Display angebrachten Rasteroptik Beugungs effekte realisiert werden, die bedingen, dass für einen eingeschränkte Betrachterbereich die Spalten der Bilder der Sequenz Blinks,Wandlung vorrangig vom linken Auge und die Spalten der Bilder der Sequenz Brechts,Wandlung vorrangig vom rechten Auge gesehen werden oder aber daß mittels einer in das Display integrierten oder vor dem Display angebrachten Rasteroptik Beugungseffekte realisiert werden, die bedingen, dass für einen eingeschränkte Betrachterbereich die Zeilen der Bilder der Sequenz Blinks,Wandlung vorrangig vom linken Auge und die Zeilen der Bilder der Sequenz Brechts,Wandlung vorrangig vom rechten Au ge gesehen werden oder daß ein in das Display integ riertes oder vor dem Display angebrachtes Beugungsgit ter aus einem Bild zwei auf die Augenachsen des oder der sich in bestimmten Abstandsgrenzen aufhaltenden Betrachters oder Betrachter hinreichend gut getrennt ausgerichtete Abstrahlungsbereiche realisiert, die be stimmte Teilmengen der Displaypixel die alternierend visualisiert werden, auf die gewünschte Augenachse des Betrachters optisch ausrichten, so daß die beiden Pro jektionen zeitlich entkoppelt von den beiden Augen wahrgenommen werden (vgl. Abb. 8.).
- 16. Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Bildauf lösung mittels optisch erzeugtem interlaced mode kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die in herkömm licher Weise in allen Pixeln eines Displays visuali sierten Zeilen und/oder Spalten so durch ein vor dem Display angebrachtes oder in das Display integriertes Linsenraster aus vertikalen und/oder horizontalen Konkavlinsenstreifen auf die halbe Breite und/oder Höhe fokussiert werden, sodaß sie durch nichtleuchtende Spalten und/oder Zeilen äquidistant unterbrochen gese hen werden, wobei aus einlaufenden Bildern Bi(A) einer Bilderfolge Bi(A), Bi(A) = Bi(A), Bi+1(A), Bi+2(A), . . . die Teilbilder Bi Teilbild-j der Auflösung Aj in Form von Teilbildperioden Bi Teilbildperiode = Bi Teilbild-1(A1) Bi Teilbild-2 (A2), . . ., mit A = A1 + A2 + . . ., abgeleitet werden, die bei sequentieller Visualisierung subjektiv als Bildfolge Bi(A) in voller Auflösung A wahrgenommen werden, wobei o. B. d. A. die Teilbilder Bi Teilbild-1 aus den ungeradzeiligen Spalten und/oder Zeilen und die Teilbilder Bi Teilbild-2 aus den geradzeiligen Spalten und/oder Zeilen gebildete Bilder eines in Spalten und/oder Spalten doppelt aufge lösten Originals sein können. (vgl. Abb. 11. bis 25.). Dieses Verfahren zur Verbesserung der Bildauflösung kann aber ebenso gut verbunden mit einem Verfahren zur brillenlosen Stereovisualisierung über ein kombiniertes Linsen- und Beugungsraster realisiert wird, indem spal ten- und zeilenweise Rasterpunktlinsen regulär so ange ordnet sind, daß durch das Linsenraster die Displaypi xel zeilenweise alternierend nach rechts und links um die halbe Spaltenbreite versetzt und dabei gleichzeitig auf die halbe Zeilenbreite fokussiert werden, so daß o. B. d. A. sich zwei zeilenweise verkämmte oder zeitlich alternierend geschriebene, augengerechte Projektionen einer Szene spaltenweise getrennt angeordnet abbilden und von einem Beugungsgitter gemäß Anspruch (48) auf die jeweilige Augenachse des Betrachters gerichtet, op tisch getrennt wahrgenommen werden (vgl. Abb. 9. und 10.).
- 17. Alternativ kann auch ein Monobildstrom durch ein oben beschriebenes Verfahren zur Verbesserung der Bildauflö sung verbunden mit einem oben beschriebenen Verfahren zur brillenlosen Stereovisualisierung mittels des oben beschriebenen Verfahrens der zeitlichen Entkopplung der Wahrnehmung der gleichen Projektion einer Szene durch die beiden Auge, wobei o. B. d. A. die Visualisierung zeitlich getrennt aufeinanderfolgender Bilder auf peri odisch wechselnder Displayposition durch den interlaced mode realisiert werden.
- 18. Durch eine Kombination der beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen kann eine Verbesserung der Bewegungsfrei heit des Betrachters beim Einsatz rasteroptischer Wand lung erreicht werden, indem bei einem Abstand zwischen der bildgebenden Farbpixelebene und Frontfläche von Displays, der viel größer als der Pixeldurchmesser ist, durch ein Linsenraster virtuell eliminiert wird, indem für den Betrachter eine reelle Abbildung des in der bildgebenden Schicht visualisierten Bildes in Höhe der Displayfront realisiert wird, so daß weitere rasterop tische Filter nicht durch Parallaxe-Effekte für den Betrachter gestört werden (vgl. Abb. 8. und 10.).
- 19. Durch eine Kombination der beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen kann eine vom Winkel der Betrachtung weitgehend unabhängigen Verbesserung der Leuchtstärke der bildgebenden Displayebene erreicht werden dadurch, dass durch Einsatz eines Beugungs- und/oder Linsengit ters die Emission der bildgebenden Schicht eines Dis plays zu parallelem Licht wandelt, das in einem Winkel von X° gegen die Vertikale der Displayfläche geneigt abgestrahlt wird, so daß mittels einer vor dem Display angeordneten mehrfach totalreflektierenden Schicht S ein breitwinklig abgestrahltes Bild entsteht, wobei o. B. d. A. die Schicht S nach dem Holopro-Verfahren her gestellt ist und X = 37° ist.
- 20. Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Bildruhe in den horizontalen Linien beim interlaced mode kann erforderlichenfalls auch in der Form realisiert werden, dass die in einem interlaced mode periodisch mit einer Frequenz von X Hz einlaufenden Teilbilder Bi Teilbild-j ei ner Teilbildfolge Bi Teilbildperiode. = Bi Teilbild-1, Bi Teilbild-2, . . . eines Bildes Bi einer Bilderfolge Bi = Bi, Bi+1, Bi+2, . . . dann nicht zum Linienflimmern führen, wenn die Teil bildfolge Bi Teilbildperiode einer Periode N Mal wiederholt wird, wobei N = 150/X gilt, wobei o. B. d. A. das Bi Teilbild-1 das Halbbild Ai der geradzahligen Zeilen eines Bildes Bi und das Bi Teilbild-2 das Halbbild Bi der ungeradzahligen Zeilen eines Bildes Bi mit X = 50 des PAL-Standards sein kann.
- 21. Ein Verfahren unter Benutzung einer Headset-Brille be steht darin, dass eine elektronische Schaltungsanord nung o. B. d. A. Bilder Bl i der Sequenz Blinks,Wandlung in das linke Display der Headset-Brille und gleichzeitig die Bilder Br i, die entweder aus Bildern Bl i der Sequenz Blinks,Wandlung in Echtzeit abgeleitet oder aus Kopien von Bildern Br i-1 der Sequenz Brechts,Wandlung in Echtzeit her gestellt werden, mit dem rechten Display der Headset- Brille visualisiert werden, so dass beide Augen die für die stereovisuelle Wahrnehmung aufbereiteten Bildströme gleichzeitig zugeführt bekommen, wobei durch die augen getrennte Visualisierung von Bildern der beiden Sequen zen Blinks,Wandlung, Brechts,Wandlung eine stereovisuelle Wahrneh mung induziert wird.
- 22. Eine Vorrichtung zur unwesentlich eingeschränkten pha senkorrekten Wiedergabe von Schallströmen in Kugelcharakteristik kann auch dadurch ausgezeichnet sein, dass ein konvex parabolischer Reflexionskörper in einem kon kaven parabolisch-ringförmigen Reflexionskörper mit aufeinanderliegenden Mittellinien integriert wird, dass die Oberfläche des letzteren oberhalb des Kreises der Wendepunktlinie aus einem zum größeren Radius hin zu nehmenden Gittermaschung ausgebildet ist während der erstere bis zur Höhe der Scheitellinie voll ausgebildet im inneren des Gitters weitergeführt wird (vgl. Abb. 7.)
- 23. Eine Vorrichtung eines Richtmikrophones hoher Aufnahme- Leistung, Frequenzgang-Qualität und -Richtcharakteris tik zur (eingeschränkt) phasenkorrekten Aufnahme kann auch dadurch ausgezeichnet sein, dass eine Vorrichtung zur phasenkorrekten Schall-Aufnahme mit Kugelcharakte ristik im Brennpunkt eines schallreflektierenden Para bolspiegels angeordnet wird, wobei für die Reflexion zu Laufzeitfehlern bis zum doppelten Abstand des Brenn punktes vom Scheitelpunkt entstehen.
- 24. Ein Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vorrichtung
zur Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung
naturnaher geruchschemischer Wahrnehmungen im dreidi
mensionalen Raum ist dadurch gegeben, daß ein kontinu
ierlich einlaufender Geruchsmolekülstrom, der
- - ein- oder mehrkanalig bezüglich seiner Zusam mensetzung analysiert,
- - über einer vereinbarten Basismenge von Grundgerüchen zerlegt,
- - in den Komponentenanteilen gewichtet und
- 25. Ein Verfahren und Vorrichtung der Aufnahme, Wandlung
und Wiedergabe zur Realisierung naturnaher taktiler
Wahrnehmungen der dreidimensionalen stofflichen Umge
bung ist dadurch gegeben, daß bei der Interaktion mit
virtuellen Welten taktile Empfindungen
- - von Textur von Oberflächen,
- - Elastizität und Plastizität von Körpern,
- - Dichte und Trägheit von Objekten,
- - Kinematik von mechanischen Systemen
- 26. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vor
richtungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur
Realisierung virtuell natürlicher visueller Wahrnehmun
gen zeichnet sich dadurch aus, daß bildgebende Signale
der gegebenen Umwelt so aufgezeichnet, gewandelt und
wiedergegeben werden, dass eine visuell räumliche Wahr
nehmung induziert wird, indem die dazu kooperierenden
neuronalen Strukturen und Verarbeitungsprozesse
- a) zur Erarbeitung der 2½D-Aufklärung des opti schen Szenarios mittels der über beide Augen achsen getrennt zugeführten Projektionen,
- b) für die Schätzung der Szenentiefe aufgrund von apriori-Wissen über die Größe und Textu ren von erkannten Objekten und/oder
- c) für die Berechnung der Szenentiefe aufgrund gegebener oder provozierter motion parallaxe
- - der neuronalen Aggregation sequentiell über tragener schnittfremd separierter Pixelteil mengen
- - der neuronalen Superposition sequentiell über tragener in den Spektralanteilen alternierend unterschiedlich gefilterte Pixelteilmengen
- - der bildfeldhalbseitigen Kreuzverschaltung der Sehnerven,
- - der unterschiedlichen Reizverarbeitungsge schwindigkeit von Zäpfchen- und Stäbchenrezep toren,
- 27. Ein anderes Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vor
richtungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur
Realisierung naturgleicher audieller Wahrnehmungen
zeichnet sich dadurch aus, daß Schall-Signale der gege
benen Umwelt so aufgezeichnet, gewandelt und wiederge
geben werden, dass eine audiell räumliche Wahrnehmung
induziert wird, indem die dazu kooperierenden neurona
len Strukturen und Verarbeitungsprozesse zur
- - Erarbeitung der 2½D-Aufklärung des direkt- Schall-Szenarios mittels der über beiden Ohren empfangenen Projektionen der direkten Schalls
- - audiellen Schätzung der Szenentiefe aufgrund von apriori-Wissen über Amplitude und Frequenzgang bekannter Schallquellen sowie deren Veränderun gen durch die gegebene Umwelt,
- - Rückrechnung von Form und Textur der dreidimensionalen Umgebung anhand des von beiden Ohren als partielles Audiohologramm empfangenen indirekten Schalls,
- - Interferenzverstärkung anhand des a priori Wis sens über die Geometrie der äußeren Ohrmuschel und des äußeren Gehötganges
- - Diskrimination von direktem und indirektem Schall zwecks subjektiver, d. h. neuronal reali sierten Reduktion der Wahrnehmung indirekten Schalls während der Konzentration auf die Wahr nehmung direkten Schall, wie z. B. bei gesproche ner Sprache,
- - der unterschiedlichen Reizverarbeitung des von innerem Ohr, Kopf und äußerem Ohr erfassten Schalls
- 28. Ein anderes Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vor
richtungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur
Realisierung naturgleicher geruchschemischer Wahrneh
mungen zeichnet sich dadurch aus, daß Geruchsstoff-
Signale der gegebenen Umwelt so aufgezeichnet, gewan
delt und wiedergegeben werden, dass eine dreidimensio
nale Wahrnehmung induziert wird, indem die dazu koope
rierenden neuronalen Strukturen
- - zur Verarbeitung der über beide Nasenkanäle empfangenen 2½D-Projektionen des Geruchsmole külstromes
- - für die Schätzung der Szenentiefe aufgrund von apriori-Wissen über Stärke und Zusammensetzung der Geruchsquellen
- 29. Ein anderes Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vor richtungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung naturgleicher geruchschemischer Wahrneh mungen zeichnet sich dadurch aus, daß geruchschemische biomedial konsistente Wiedergabe erfindungsgemäß durch Verwendung einer "Stereogeruchsvorrichtung", d. h. die Gerüche werden mit künstlicher Nase aufgezeichnet, und durch entsprechend positionierte, programmierbare ge ruchssynthetische Quellen wiedergegeben.
- 30. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vor
richtungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur
Realisierung naturgleicher taktiler Wahrnehmungen
zeichnet sich dadurch aus, daß Kontakt-Signale der ge
gebenen körperlichen Umwelt so aufgezeichnet und wie
dergegeben werden, dass eine dreidimensionale Wahrneh
mung taktil induziert wird, indem die dazu kooperieren
den neuronalen Strukturen
- - zur Verarbeitung der 3D-Kraft- und der 3D- Momentensignale des mechanischen Kontakt- Szenarios mittels der über Hautbereiche empfan genen Stromes von direkten oder gewandelten Kraft- und Drehmomenten-Einwirkungen
- - für die taktile Schätzung des kinematischen und/oder materiellen Szenarios aufgrund von apriori-Wissen über Trägheit und Elastizität der Geberquellen
- 31. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für Verfahren und Vor richtungen der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung naturgleicher taktiler Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß taktile biomediale Einwirkungen werden durch taktile Matrizen aufgenommen, aufgezeichnet und gewandelt über Matrizen von Piezo- Summer-Elementen, die Hautkontakt haben - z. B. über ei nen Fingerhut an der Fingerspitze - so gewandelt wie dergegeben, daß nach (kurzer) Lernphase, Kräfte, Elas tizitäten, Momente und Trägheiten empfunden werden.
- 32. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der
Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na
turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet
sich dadurch aus, daß ein Visualisierungsdisplay (TV,
Monitor, Projektionswand, . . .) zwischen zwei oder mehr
(nahezu) punktförmigen Schallquellen ("Punktschallquel
len") angeordnet wird. Die Visualisierungseinrichtung
ist zwischen den zwei Stereokanälen damit per se so an
geordnet, daß der "Vordergrund" von Bild und Ton in O
rientierung und Tiefe im Mittel gut fitten, wobei
- - als akustische Punktschallquellen können Kugel schallwandler dienen, die den von Lautsprechern und Boxen abgestrahlten "flachen" Ton über geeig nete Schall- Reflexions- und Beugungskörper virtu ell aus einem Punkt emmittieren,
- - die Anordnung der Punktschallquellen (bis ggf. auf den Maßstab) der Aufnahmegeometrie entspricht,
- - Die aufgezeichneten Tonspuren werden im Falle ei ner 1 : 1-Entsprechung der Anordnung der Punkt schallquellen unverarbeitet wiedergegeben,
- - für die Wiedergabe der tiefen Frequenzen her kömmliche Subwoofer eingesetzt werden können, de ren Anordnungsgeometrie in Grenzen (des Wohnzimmers) frei gestaltet werden kann (vgl. Abb. 1. und 2.).
- 33. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß als Home-Entertainment-Center mit sinnesphysioligisch sedierendem und therapeutischem Ef fekt eine Anordnung aus herkömmlichen TV-Gerät verbun den mit zwei Kugelschallwandlern konfiguriert wird, wo bei die Kugelschallwandler im Standardabstand (~2 bis 3 m) den Zweikanalstereotonwiedergabe der TV-Übertragung reproduzieren und die Tonwiedergabe des TV-Gerätes ab geschaltet ist (vgl. Abb. 1).
- 34. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß als Computerarbeitsplatz für die ergonomische Telekooperation (Application Sharing, Vi deoconferencing, IP-(Video-)Telefonie, Telekooperation, Telelearning, Teleteaching, . . .) eine Anordnung aus Com puter-Monitor und zwei geeignet angeordneten Kugel schallwandlern über einem Computer so zusammengeschal tet wird, sodaß dessen Netz und/oder (Satelliten- /Richtfunk-)zugang beliebige Dienste vom WW-Web über das ApplicationSharing bis zum TV-Empfang unterstützt.
- 35. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, sodaß als interaktive Geschäfts-TV- Schnittstelle für die Telekooperation in Pseudo- VirtualReality (Videoconferencing, Viodeo-on-Demand, Play-out-Serving, IP- (Video-) Telefonie, Tele-Marketing, E-Commerce, . . .) eine Anordnung aus SVGA-fähigem Groß bilddisplay und zwei geeignet angeordneten Kugelschall wandlern über einem Computer zusammengeschaltet wird.
- 36. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß als interaktive Play-Station für die Netzwerkcomputerspiele in Pseudo-Virtual Reality und Virtual Reality eine Anordnung aus SVGA-fähigem und Großbilddisplay mit Stereooption und zwei geeignet an geordneten Kugelschallwandlern über einem Computer zusammengeschaltet wird.
- 37. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß als Telearbeitsplatz für die er gonomische Langzeit-Telekooperation (Application Sha ring, Videoconferencing, IP-(Video-)Telefonie, Teleko operation, Telelearning, Teleteaching, . . .) eine Anord nung aus Computer-Monitor und zwei geeignet angeordne ten Kugelschallwandlern, in die Mikrofone integriert sind über einem Computer so zusammengeschaltet wird, sodaß durch Schallvernichtungssoftware der Störton aus dem Arbeitsplatzumfeld (fast) vollständig vernichtet wird.
- 38. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß als Pseudo-Raumkino für die ergo nomische Kino-Entertainment eine Anordnung aus Projek tionsfläche und geeignet angeordneten Kugelschallwand lern über einem Tonbearbeitungssystem so zusammenge schaltet wird, sodaß die Anordnung der Kugelschallwand ler die Phasenraumcharkteristik des Aufnahmeschallrau mes reproduzieren.
- 39. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Aufnahme, Wandlung und Wiedergabe zur Realisierung na turgleicher multisensorischer Wahrnehmungen zeichnet sich dadurch aus, daß als audiovisuelle Therapiestation für die Behandlung von Erkrankungen des optoakustischen Wahrnehmungsapparates eine Anordnung aus Projektions fläche und geeignet angeordneten Kugelschallwandlern über einem Tonbearbeitungssystem so zusammengeschaltet wird, sodaß die Anordnung der Kugelschallwandler eine therapieorientierte Phasenraumcharkteristik zum Bild erzeugt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das hier darge
stellte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist es möglich,
durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel
und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisie
ren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Claims (31)
1. Verfahren Erzeugung naturnaher audiovisueller Szenen
dadurch gekennzeichnet, daß
visuelle und diesen zugeordnete audielle Signale al
lein oder visuelle und diesen zugeordnete audielle
und taktile und/oder geruchschemische Signale, wel
che die visuelle, audielle, taktile und/oder ge
ruchschemische Komponente einer audiovisuellen Szene
beschreiben, von komplexen Wiedergabeeinrichtungen
wie Shutter-Einrichtungen zur Stereo-Visualisierung,
Kugelschallquellen, Data-gloves oder Smell-
synthesizer derart wiedergegeben werden, daß die au
genachsengerechten Projektionen und/oder der akusti
sche Phasenraum und/oder das Kraft- und Momentenfeld
und/oder die geruchschemische Konzentrationsvertei
lung die akustischen und/oder taktilen und/oder ge
ruchschemischen Verhältnisse der visuell dargestell
ten Szene in der Umgebung der Wiedergabeeinrichtun
gen reproduziert werden und die durch die Wiedergabe
erzeugten Komponenten der audiovisuellen Szene zu
einander konsistent sind und miteinander koinzidie
ren.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
visuelle Signale vor der Wiedergabe gewandelt wer
den, indem kontinuierlich einlaufende Bilder einer
Monobildsequenz B = Bi, Bi+1, Bi+2, Bi+3, Bi+4, Bi+5,
. . ., wobei i ein Bild, aufgenommen zum Moment, ti
indiziert, nach Zerlegung in die Teilsequenzen
Bl[links] = Bl i, Bl i+2, Bl i+4, . . . und
Br[rechts] = Br i+1, Br i+3, Br i+5, . . .
einer Wandlung unterworfen werden, als deren Ergeb nis die Sequenzen
Bl,W[andlung] = Bl,W i, Bl,W i+2, Bl,W i+4, . . . und
Br,W[andlung] = Br,W i+1, Br,W i+3, Br,W i+5, . . .
entstehen, welche durch eine Anordnung zur Stereo visualisierung so kanalisiert werden, daß die Bil der Bl,W i jeweils dem linken Auge und die Bilder Br,W i jeweils dem rechten Auge mindestens eines Beobach ters getrennt sichtbar werden.
Bl[links] = Bl i, Bl i+2, Bl i+4, . . . und
Br[rechts] = Br i+1, Br i+3, Br i+5, . . .
einer Wandlung unterworfen werden, als deren Ergeb nis die Sequenzen
Bl,W[andlung] = Bl,W i, Bl,W i+2, Bl,W i+4, . . . und
Br,W[andlung] = Br,W i+1, Br,W i+3, Br,W i+5, . . .
entstehen, welche durch eine Anordnung zur Stereo visualisierung so kanalisiert werden, daß die Bil der Bl,W i jeweils dem linken Auge und die Bilder Br,W i jeweils dem rechten Auge mindestens eines Beobach ters getrennt sichtbar werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
visuelle Signale vor der Wiedergabe gewandelt wer
den, indem kontinuierlich einlaufende Bilder einer
Stereobildsequenz BStereo = Bl[links] i, Br[echts] i+1, Bl i+2,
Br i+3, Bl i+4, Br i+5, . . ., wobei Bl[inks] bzw. Br[echts] je
weils Motive entsprechend einer auf das linke bzw.
das rechte Auge bezogenen Darstellung markiert und
i eine Aufnahme zum Moment ti indiziert, einer
Wandlung unterworfen werden, als deren Ergebnis die
Sequenzen
Bl,W[andlung] = Bl,W i, Bl,W i+2, Bl,W i+4, . . . und
Br,W[andlung] = Br,W i+1, Br,W i+3, Br,W i+5, . . .
entstehen, Welche durch eine Anordnung zur Stereo visualisierung so kanalisiert werden, daß die Bil der Bl,W i jeweils dem linken Auge und die Bilder Br,W i jeweils dem rechten Auge mindestens eines Beobach ters getrennt sichtbar werden.
Bl,W[andlung] = Bl,W i, Bl,W i+2, Bl,W i+4, . . . und
Br,W[andlung] = Br,W i+1, Br,W i+3, Br,W i+5, . . .
entstehen, Welche durch eine Anordnung zur Stereo visualisierung so kanalisiert werden, daß die Bil der Bl,W i jeweils dem linken Auge und die Bilder Br,W i jeweils dem rechten Auge mindestens eines Beobach ters getrennt sichtbar werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandlung darin besteht, daß die Bilder der Se
quenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung alternierend um
einen Betrag D gegeneinander horizontal verschoben
werden und als Bildsequenz
Bt[ransliert](D) = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . . (Wandlung: Transla tion)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden derart, daß die Bilder der einen Sequenz um weniger als 10% der Bildbreite gegen die Bilder der anderen Sequenz verschoben auf dem Display visualisiert werden.
Bt[ransliert](D) = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . . (Wandlung: Transla tion)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden derart, daß die Bilder der einen Sequenz um weniger als 10% der Bildbreite gegen die Bilder der anderen Sequenz verschoben auf dem Display visualisiert werden.
5. Verfahren Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung
alternierend um einen Betrag D(i), der umgekehrt
proportional zum Abstand des Vordergrundobjektes
von der Kameraposition gewählt wird, horizontal ge
geneinander verschoben als Sequenz
Bd[ynamisch]_t[ransliert](D)(i) = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . .
(Wandlung: dynamisch_transliert)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden.
Bd[ynamisch]_t[ransliert](D)(i) = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . .
(Wandlung: dynamisch_transliert)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung
in den Farb- und/oder Helligkeitswerten der RGB-
Pixel unterschiedlich gewandelt werden und als
Bildsequenz
Bf[alsch]f[arben] = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . . (Wandlung: falsch- farben)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden, wobei die RGB-Werte zweier Bilder Bl,W i, Br,W i+1 der Sequen zen Brechts,Wandlung und Blinks,Wandlung in den Summen ihrer RGB-Werte pixelbezogen den ungewandelten RGB-Werten entsprechen.
Bf[alsch]f[arben] = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . . (Wandlung: falsch- farben)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden, wobei die RGB-Werte zweier Bilder Bl,W i, Br,W i+1 der Sequen zen Brechts,Wandlung und Blinks,Wandlung in den Summen ihrer RGB-Werte pixelbezogen den ungewandelten RGB-Werten entsprechen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung
beim Vorliegen lateraler Bewegungen der Position
der aufnehmenden Kamera in den Farb- und/oder Hel
ligkeitswerten unterschiedlich gewandelt werden,
wobei bei Kamerabewegungen nach rechts die Bilder
der Sequenz Br,W im gelbgrünen Spektralanteil, dage
gen die Bilder der Sequenz Bl,W im dazu komplementä
ren Spektralanteil reduziert werden, während umge
kehrt bei Kamerabewegungen nach links die Bilder
der Sequenz Br,W im blauvioletten Spektralanteil und
die Bilder der Sequenz Bl,W im dazu komplementären
Spektralanteil reduziert werden und als Bildsequenz
Bd[ynamisch]_f[alsch]f[arben] = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . .
(Wandlung: dynamisch_falschfarben)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden, wobei die RGB-Werte zweier Bilder Bl,W i, Br,W i+1 der Sequen zen Brechts,Wandlung und Blinks,Wandlung in den Summen ihrer RGB-Werte pixelbezogen den ungewandelten RGB-Werten entsprechen.
Bd[ynamisch]_f[alsch]f[arben] = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . .
(Wandlung: dynamisch_falschfarben)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden, wobei die RGB-Werte zweier Bilder Bl,W i, Br,W i+1 der Sequen zen Brechts,Wandlung und Blinks,Wandlung in den Summen ihrer RGB-Werte pixelbezogen den ungewandelten RGB-Werten entsprechen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung
um einen Betrag D paarweise alternierend gegenein
ander horizontal verschoben, in den Farb- und/oder
Helligkeitswerten und/oder den Spektralanteilen ge
wandelt und anschließend als Bildsequenz
Bff,t(D) = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, . . .
(Wandlung: falschfarben + transliert)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden.
Bff,t(D) = Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, . . .
(Wandlung: falschfarben + transliert)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung
so behandelt werden, daß jeweils alle Objekte, nur
ein Teil der Objekte oder nur das Vordergrundobjekt
um einen Betrag D(Objektabstand(i)), der sich umge
kehrt proportional zum Abstand des Objektes im Mo
ment ti von der Kameraposition verhält, gegeneinan
der horizontal verschoben werden und die durch die
Objektverschiebungen aufgelösten Verdeckungen durch
kontextsensistives Texturmapping ausgefüllt werden,
und die Bilder anschließend als Bildsequenz
Bdynamisch+abstandsproportional_transliert(D)(i) =
Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . .
(Wandlung: dynamisch + abstands - proportional_transliert)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden.
Bdynamisch+abstandsproportional_transliert(D)(i) =
Bl,W i, Br,W i+1, Bl,W i+2, Br,W i+3, Bl,W i+4, Br,W i+5, . . .
(Wandlung: dynamisch + abstands - proportional_transliert)
zur Stereovisualisierung ausgegeben werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder der Sequenzen Blinks,Wandlung und Brechts,Wandlung
zunächst gewandelt werden, bevor sie dann miteinan
der verkämmt als Bildsequenz
Bt,v[erkämmt](D) = Bl,W i + Br,W i+1, Bl,W i+2 + Br,W i+3, Bl,W i+4 + Br,W i+5, . . .
(Wandlung: verkämmt)
im non-interlaced mode ausgegeben werden.
Bt,v[erkämmt](D) = Bl,W i + Br,W i+1, Bl,W i+2 + Br,W i+3, Bl,W i+4 + Br,W i+5, . . .
(Wandlung: verkämmt)
im non-interlaced mode ausgegeben werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkämmung der Sequenzen Blinks,Wandlung und
Brechts,Wandlung derart ausgeführt wird, daß alle Zeilen
der Bilder der Sequenz Brechts,Wandlung um n Spalten ge
gen den Zeilenbeginn der Bilder der Sequenz
Blinks,Wandlung verschoben dargestellt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandlung der Bilder in Echtzeit erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lage der Darstellung der Bilder der Bildsequen
zen auf dem Display nach Vorgaben in Abhängigkeit
der Position eines steuernden Betrachters reali
siert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder Bl i der Sequenz Blinks,Wandlung dem linken Au
ge und die Bilder Br i dem rechten Auge gleichzeitig
zugeführt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilder Bl i der Sequenz Blinks,Wandlung dem linken Au
ge und die Bilder Br i dem rechten Auge im zeitlichen
Wechsel zugeführt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
SWiedergabe,1(x, y, z, t) = FWiedergabe,1(x, y, z, t)
SWiedergabe,2(x, y, z, t) = FWiedergabe,2(x, y, z, t),
. . ..
- - kontinuierlich einlaufender Schall, der durch
das orts- und zeitabhängige Frequenzspektrum
F(x, y, z, t) = Σff(A(x, y, z, t), ω(x, y, z, t)),
im audiellen Phasenraum mit den Amplituden A(x, y, z, t) und Phasen ω(x, y, z, t) der Frequenzen f(A(x, y, z, t), ω(x, y, z, t)), charakterisiert ist, mit zwei oder mehr Mikrophonen M1, M2, . . . als koinzidente Schallverläufe S1, S2, . . .
SSignal,1 = FSignal,1(x, y, z, t),
SSignal,2 = FSignal,2(x, y, z, t),
. . .
an den jeweiligen Aufnahmeort i vom Mikrophon Mi(x, y, z) aufgenommen wird und mit geeigneter Zwei- oder Mehrkanaltechnik ungewandelt aufge zeichnet wird als
SAufnahme,1 = FAufnahme,1(x, y, z, t)
SAufnahme,2 = FAufnahme,2(x, y, z, t),
. . .,
oder - - aus einer gegebenen, nach einer Wandlung des
Frequenzspektrums F(x, y, z, t) in den Phasen und
Amplituden entstandenen Zwei- oder Mehrkanal
aufnahme nach einer Rückwandlung aufgezeichnet
wird als
SAufnahme,1 = FSignal.Rekonstruktion,1(x, y, z, t),
SAufnahme,2 = FSignal.Rekonstruktion,2(x, y, z, t)
. . .,
SWiedergabe,1(x, y, z, t) = FWiedergabe,1(x, y, z, t)
SWiedergabe,2(x, y, z, t) = FWiedergabe,2(x, y, z, t),
. . ..
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
das in Stereotechnologie in zwei Kanälen breitban
dig gespeicherte partielle Audiohologramm des indi
rekten und direkten Schalls des Aufnahmeszenarios
im Wiedergaberaum hinreichend gut audioho
lographisch wiedergegeben wird, indem die Stereoka
näle nach einer geeigneten, den Phasengang zumin
dest in einem wahrnehmungsphysiologisch relevanten
Frequenzbandbereich F(B) mit der Bandbreite
2 kHz < B < 4 kHz, nicht verfälschenden Dekodierung und
Verstärkung, von geeignet angeordneten Lautspre
chern, die den Phasengang im Frequenzgangbereich
F(B) nicht oder nicht asymmetrisch verändern, mit
hinreichend kugelförmiger Abstrahlungscharakteris
tik wiedergegeben werden.
18. Vorrichtung zur Erzeugung naturnaher audiovisueller
Szenen
dadurch gekennzeichnet, daß
sie Einrichtungen zur Aufnahme und/oder artifiziel
len Erzeugung und/oder Modifizierung von visuellen
und akustischen und erforderlichenfalls taktilen
und/oder geruchschemischen Signalen sowie Visuali
sierungseinrichtungen, welche zur Wiedergabe von
stereoskopischen Darstellungen geeignet sind, und
Raumton abstrahlende Schallquellen und je nach Er
fordernis Mittel zur Wiedergabe von taktilen Signa
len und/oder programmierbare geruchssynthetische
Quellen als Bestandteile umfaßt, welche nach Vorga
be
- - der zur Aufnahme von realen audiovisuellen Sze nen genutzten Anordnung der Geräte oder
- - der bei synthetisch erzeugten Szenen vorge schriebenen Parameter
19. Visualisierungseinrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Ansprüchen 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Visualisierungseinrichtung ein Display und min
destens eine Brille mit für beide Augen unter
schiedlicher aber fest vorgebener Polarisation um
faßt, wobei das Display eine den Pixelzeilen ent
sprechende periodisch alternierende Polarisation
aufweist, welche jeweils der Polarisation des rech
ten bzw. linken Brillenglases entspricht.
20. Visualisierungseinrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Ansprüchen 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Visualisierungseinrichtung ein Display und min
destens eine Brille mit für beide Augen unter
schiedlicher aber fest vorgebener Polarisation um
faßt, wobei vor dem Display ein Displayfilter ange
bracht ist, welcher eine den Pixelzeilen entspre
chende periodisch alternierende Polarisation auf
weist, welche jeweils der Polarisation des rechten
bzw. linken Brillenglases entspricht.
21. Visualisierungseinrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Visualisierungseinrichtung über Mittel zur Be
stimmung der Position des steuernden Betrachter
verfügt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
Visualisierungseinrichtungen vor dem Display ein
Linsenraster aufweisen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
Visualisierungseinrichtungen ein Display und min
destens eine Headset-Brille umfassen.
24. Wiedergabeeinrichtung zur Durchführung des Verfah
rens nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die akustische Wiedergabeeinrichtung einen konve
xen, näherungsweise parabolischen Reflexionskörper
aufweist, der mit seiner Mittelachse vertikal und
mittig im Abstand D über der kreisförmig begrenzten
Lautsprechermembran angebracht ist, wobei D nähe
rungsweise gleich dem Abstand des Brennpunktes des
Paraboloides vom Scheitelpunkt gewählt ist.
25. Aufnahmeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die akustische Aufnahmeeinrichtung einen konvexen,
näherungsweise parabolischen Reflexionskörper auf
weist, der mit seiner Mittelachse vertikal und mit
tig im Abstand D über der kreisförmig begrenzten
Lautsprechermembran angebracht ist, wobei D nähe
rungsweise gleich dem Abstand des Brennpunktes des
Paraboloides vom Scheitelpunkt gewählt ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei akustische Wiedergabeeinrichtung einander ent
gegengerichtet angeordnet sind, daß die Brennpunkte
der Paraboloide aufeinanderfallen.
27. Vorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei akustische Aufnahmeeinrichtungen einander ent
gegengerichtet angeordnet sind, daß die Brennpunkte
der Paraboloide aufeinanderfallen.
28. Wiedergabeeinrichtung zur Durchführung des Verfah
rens nach Anspruch 16
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wiedergabeeinrichtung einen konkaven, im Quer
schnitt näherungsweise parabolischen Reflexionskör
perring aufweist, der näherungsweise von der Schei
telpunktlinie in der außenseitigen Flanke offen ist
und mit seiner Ringachse vertikal und mittig im Ab
stand D von der kreisförmig begrenzten Lautsprechermembran
angebracht ist, wobei D näherungsweise
gleich dem Radius des Scheitelpunktkreises des pa
raboloidalen Ringes gewählt ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein erster Reflexionskörper, welcher einen konve
xen, näherungsweise parabolischen Reflexionskörper
aufweist, der mit seiner Mittelachse vertikal und
mittig im Abstand D über der kreisförmig begrenzten
Lautsprechermembran angebracht ist, wobei D nähe
rungsweise gleich dem Abstand des Brennpunktes des
Paraboloides vom Scheitelpunkt gewählt ist, mit ei
nem zweiten Reflexionskörper, welcher einen konka
ven, im Querschnitt näherungsweise parabolischen
Reflexionskörperring aufweist, der näherungsweise
von der Scheitelpunktlinie in der außenseitigen
Flanke offen ist und mit seiner Ringachse vertikal
und mittig im Abstand D von der kreisförmig be
grenzten Lautsprechermembran angebracht ist, wobei
D näherungsweise gleich dem Radius des Scheitel
punktkreises des paraboloidalen Ringes gewählt ist,
dergestalt miteinander verbunden ist, daß die Rand
linie des konvexen Paraboloiden des ersten Reflexi
onskörpers in eine Randlinie des konkaven paraboli
schen Ringes des zweiten Reflexionskörpers stufen
los übergeht und dieser konkvexkonkave Reflixi
onskörper, der mit seiner Mittelachse vertikal und
mittig im Abstand D über der Lautsprechermembran
angebracht ist, wobei D näherungsweise gleich dem
Abstand des Brennpunktes des konvexen Paraboloides
vom Scheitelpunkt gewählt ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei dieser Wiedergabeeinrichtungen gegeneinander
gerichtet angeordnet sind, wobei ein System als
Hochtöner und ein System als Mitteltöner ausgebil
det ist, wobei die Brennpunkte der schallreflektie
renden konvexkonkaven Paraboloide auf der Mittelli
nie liegen und näherungsweise koinzidieren.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26, 28 oder
29,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wiedergabeeinrichtungen als Vorrichtung zur
Schall-Aufnahme eingesetzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10109004A DE10109004A1 (de) | 2000-02-23 | 2001-02-23 | Verfahren und Anordnung zur Erzeugung naturnaher Wahrnehmungen |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10009548 | 2000-02-23 | ||
DE10039568 | 2000-08-09 | ||
DE10109004A DE10109004A1 (de) | 2000-02-23 | 2001-02-23 | Verfahren und Anordnung zur Erzeugung naturnaher Wahrnehmungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10109004A1 true DE10109004A1 (de) | 2002-10-24 |
Family
ID=26004578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10109004A Withdrawn DE10109004A1 (de) | 2000-02-23 | 2001-02-23 | Verfahren und Anordnung zur Erzeugung naturnaher Wahrnehmungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10109004A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10326439A1 (de) * | 2003-06-10 | 2005-01-05 | Tillmann, Kai-Uwe | Verfahren und technische Umsetzung der Digitalisierung von Geruchsdaten aus der Umgebungsluft des Aufzeichnungsortes und deren Reproduktion am Ort der Datenausgabe mit entsprechenden Geräten |
WO2011042503A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-14 | York Winter | Anordnung und verfahren zur visuellen darstellung von szenen sowie ein entsprechendes computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares speichermedium |
-
2001
- 2001-02-23 DE DE10109004A patent/DE10109004A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10326439A1 (de) * | 2003-06-10 | 2005-01-05 | Tillmann, Kai-Uwe | Verfahren und technische Umsetzung der Digitalisierung von Geruchsdaten aus der Umgebungsluft des Aufzeichnungsortes und deren Reproduktion am Ort der Datenausgabe mit entsprechenden Geräten |
WO2011042503A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-14 | York Winter | Anordnung und verfahren zur visuellen darstellung von szenen sowie ein entsprechendes computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares speichermedium |
DE102009045452A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-21 | York Winter | Anordnung und Verfahren zur Durchführung einer interaktiven Simulation sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium |
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