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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren
zum automatischen Ausrichten eines Beleuchtungsmittels oder einer
optischen Aufnahmevorrichtung auf eine Person, welche ihre Position
verändert,
insbesondere ein Künstler,
welcher sich auf einer Bühne
bewegt.
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Bei
Bühnenauftritten
eines einzelnen Künstlers
oder auch mehrerer Künstler
ist es häufig
erwünscht,
diesen/diese mit einem gerichteten Lichtkegel („Spot") anzustrahlen und hervorzuheben. Bewegt
sich der Künstler
nicht, d.h. er bleibt den gesamten Auftritt an einer bestimmten
Position, sitzt bspw. auf einem Stuhl, kann auch der entsprechende Scheinwerfer
(oder die Kamera) fest auf diese Position ausgerichtet werden. Verändert der
Künstler
jedoch seine Position während
des Auftritts, so ist ein beweglicher Scheinwerfer, im Fachjargon „Moving head" genannt, erforderlich.
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Bekannt
sind bewegliche Scheinwerfer, welche von einem Techniker manuell
gesteuert werden, d.h. der Techniker richtet den Scheinwerfer per
Hand auf den Künstler
aus.
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Desweiteren
sind bewegliche Beleuchtungssysteme bekannt, welche einen oder mehrere
Bühnenscheinwerfer
aufweisen, die vom einem geeigneten Lichtmischpult aus über eine
Digital Multiplex (DMX) Verbindung steuerbar sind. Hierbei kann
ein Techniker einen entsprechenden Scheinwerfer über einen Steuerknüppel („Joystick") steuern bzw. auf den
Künstler
ausrichten, oder auch eine automatische, d.h. programmierte Lichtsequenz
steuern. Da diese Lichtsequenz(en) jedoch fest programmiert ist/sind,
muss sich der Künstler
auf einem vorher abgesprochenem Weg bewegen, damit er stets von dem
entsprechendem Scheinwerfer angestrahlt wird. Der Künstler folgt
in diesem Fall gewissermaßen
dem Lichtkegel des Scheinwerfers und nicht umgekehrt.
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Somit
ist das Anstrahlen eines Künstlers, welcher
spontan, d.h. nicht nach vorgegebenen Bewegungssequenzen seine Position
verändert
und sich zusätzlich
mitunter schnell bewegt, z.B. springt oder läuft, mit bekannten Beleuchtungssystemen äußerst schwierig
oder sogar überhaupt
nicht durchführbar,
da der Techniker den schnellen Bewegungen des Künstlers mit der trägen manuellen „Steuerung" bzw. mit der Steuerung
per Joystick nicht folgen kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein System und ein
Verfahren bereitzustellen, welches bewegliche Scheinwerfer oder
Kameras automatisch auf eine Person, welche ihre Position verändert, ausrichtet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
System zum automatischen Ausrichten eines Beleuchtungsmittels oder
einer optischen Aufnahmevorrichtung auf eine Person, welche ihre
Position verändert,
gelöst,
wobei das System aufweist:
einen Sender zum Aussenden eines
Signals, wobei der Sender am Körper
der Person angeordnet ist;
eine Vielzahl von Empfängern, welche
dafür geeignet sind,
das von dem Sender ausgesendete Signal zu empfangen;
Mittel
zum Ermitteln einer Position der Person aus einer Verteilung von
an einzelnen Empfängern
der Vielzahl von Empfängern
empfangenen Signalstärken des
von dem Sender ausgesandten Signals;
Mittel zum Ausrichten
des Beleuchtungsmittels oder der optischen Aufnahmevorrichtung auf
die ermittelte Position der Person.
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Zweckmäßigerweise
sind die Mittel zum Ermitteln einer Position der Person dafür eingerichtet, eine
Positionsänderung
der Person zu ermitteln und in für
die Mittel zum Ausrichten geeignete Steuersignale umzurechnen.
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Vorteilhafterweise
ist die Vielzahl von Empfängern
dafür eingerichtet,
Signale auf einer Vielzahl von verschiedenen Frequenzen zu empfangen.
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Vorteilhafterweise
ist die Vielzahl von Empfängern
dafür eingerichtet,
auf einer aus der Vielzahl verschiedener empfangbarer Frequenzen
wählbaren Frequenz
Signale zu empfangen.
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Hierdurch
wird bspw. ermöglicht,
dass z.B. bei mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Auftritten einzelner
Künstler
(Personen) nur bei den Empfängern
die zu empfangende Frequenz zu verändern ist, um für verschiedener
Künstler,
die jeweils mit einem eigenen Sender ausgestattet sind, bspw. denselben Scheinwerfer
zum Anstrahlen zu verwenden.
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Vorteilhaft
weist das System einen weiteren Sender auf, wobei der weitere Sender
auf einer anderen Frequenz Signale sendet als der Sender.
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Vorteilhaft
weist das System eine weitere Vielzahl von Empfängern auf, welche dafür eingerichtet
ist, auf einer aus einer Vielzahl verschiedener empfangbarer Frequenzen
wählbaren
Frequenz Signale zu empfangen.
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Diese
bevorzugte Ausführungsform
ermöglicht
bspw., dass z.B. bei einem gleichzeitigen Auftritt zweier Künstler beide
Künstler
unabhängig
voneinander angestrahlt werden können.
Da die automatische Steuerung des Ausrichtens eines Scheinwerfers
(oder optischen Aufnahmevorrichtung) auf den einen Künstler unabhängig von
der Steuerung des Ausrichtens eines weiteren Scheinwerfers (oder
optischen Aufnahmevorrichtung) auf den anderen Künstler erfolgt, können beide
Künstler
beliebig ihre Position verändern,
ohne dass sich die automatischen Steuerungen der Scheinwerfer (oder
optischen Aufnahmevorrichtungen) gegenseitig stören.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die einzelnen Empfänger der Vielzahl von Empfängern an
der Begrenzung eines Bereichs oder außerhalb des Bereichs angeordnet,
innerhalb welchem die Person ihre Position verändert.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist das System ferner eine Blende mit einer kreisförmigen Öffnung auf,
welche an dem Beleuchtungsmittel oder an der optischen Aufnahmevorrichtung
angeordnet ist, und die einzelnen Empfänger der Vielzahl von Empfängern sind
so angeordnet, dass sich die Blende zwischen dem Sender und der
Vielzahl von Empfängern
befindet.
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Des
Weiteren wird die obengenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch
ein Verfahren zum automatischen Ausrichten eines Beleuchtungsmittels oder
einer optischen Aufnahmevorrichtung auf eine Person, welche ihre
Position verändert,
gelöst,
wobei das Verfahren aufweist:
Aussenden eines Signals mittels
eines am Körper
der Person angeordneten Senders; Empfangen des von dem Sender ausgesendeten
Signals mittels einer Vielzahl von Empfängern;
Ermitteln einer
Position der Person aus einer Verteilung von an einzelnen Empfängern der
Vielzahl von Empfängern
empfangenen Signalstärken
des von dem Sender ausgesandten Signals;
Ausrichten des Beleuchtungsmittels
oder der optischen Aufnahmevorrichtung auf die ermittelte Position
der Person.
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Zweckmäßigerweise
weist das Verfahren ferner ein Ermitteln von Steuersignalen aus
der ermittelten Position der Person auf, wobei die Steuersignale
das Ausrichten des Beleuchtungsmittels oder der optischen Aufnahmevorrichtung
auf die ermittelte Position der Person steuern.
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Vorteilhafterweise
weist das Verfahren ferner ein Empfangen von Signalen auf einer
aus einer Vielzahl verschiedener empfangbarer Frequenzen wählbaren
Frequenz auf.
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Vorteilhafterweise
weist das Verfahren ferner ein Senden weiterer Signale mittels eines
weiteren Senders auf, wobei der weitere Sender auf einer anderen
Frequenz Signale sendet als der Sender.
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Vorteilhafterweise
weist das Verfahren ferner ein Empfangen der weiteren Signale mittels
einer weiteren Vielzahl von Empfängern
auf.
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Das
vorliegende System zum automatischen Ausrichten eines Beleuchtungsmittels
oder einer optischen Aufnahmevorrichtung auf eine Person, welche
ihre Position verändert,
wird anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in den nachfolgenden
Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
schematische Detailansicht eines Teils des in 2 gezeigten
zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Abgebildet ist eine Person bzw. Künstler 18, welche(r)
sich innerhalb eines Bereichs 19, bspw. eine Bühne, bewegt
und von einem beweglichen Scheinwerfer 11 angestrahlt werden
soll. Der Scheinwerfer 11, in Fachkreisen auch als „Moving
Head" bezeichnet,
ist auf zwei Achsen drehbar gelagert, so dass der Künstler an
jeder Stelle der Bühne
angestrahlt werden kann. Üblicherweise
ist ein sogenannter Moving Head auf einem Ständer montiert, bzw. an der
Decke oder einer Wand befestigt.
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Der
Künstler 18 ist
mit einem Sender 12 ausgestattet, um Bewegungen d.h. Positionsänderungen des
Künstlers
mittels außerhalb
der Bühne
angeordneter Empfänger 14a, 14b, 14c, 14d zu
detektieren. Die Empfänger 14a, 14b, 14c, 14d sind
zweckmäßigerweise
symmetrisch um die Bühne
herum angeordnet. Für
eine bspw. rechteckige Bühne
ist eine Anordnung jeweils eines Empfänger in der Mitte jeder Rechteckseite,
wie in 1 dargestellt, zweckmäßig.
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Da
die vom Sender 12 ausgesendeten Signale elektromagnetische
Wellen sind, deren elektromagnetisches Feld mit dem Quadrat des
Abstands abnimmt (unter der idealisierten Annahme einer über den
Raumwinkel homogenen Abstrahlung einer punktförmigen Strahlungsquelle), detektieren
die Empfänger 14a, 14b, 14c, 14d eine
von der Position des Senders bzw. des Künstlers abhängige Signalstärke. Aus
dieser Intensitätsverteilung
wird mit einer geeigneten Elektronik, bspw. ein Mikroprozessor,
die Position des Künstlers
ermittelt. Für
die Positionsbestimmung sind zwei Empfänger grundsätzlich ausreichend. Bevorzugt werden
jedoch vier Empfänger 14a, 14b, 14c, 14d (wie
in 1 abgebildet) verwendet, um die Empfindlichkeit
des Systems gegenüber Störungen zu
minimieren.
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Die
ermittelte Position wird von der Elektronik in für die Steuerung des Scheinwerfers
geeignete Steuersignale umgewandelt und der Scheinwerfer mittels
der Steuerung auf die ermittelte Position des Künstlers ausgerichtet.
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Die
Empfänger 14a, 14b, 14c, 14d sind
vorteilhafterweise drahtlos mit der Elektronik verbunden, welche
wiederum mit der Steuerung des Scheinwerfers verbunden ist. Zweckmäßigerweise
ist die Elektronik am Scheinwerfer 11 angeordnet, bspw.
in der Steuerung integriert.
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Soll
gleichzeitig ein weiterer Künstler
auf der Bühne
von einem weiteren, ihm zugeordneten Scheinwerfer angestrahlt werden,
wird der weitere Künstler
mit einem weiteren Sender ausgestattet, welcher auf einer von der
Frequenz des (ersten) Senders 12 verschiedenen Frequenz
sendet. Ebenso wird ein weiterer Satz an Empfängern, welche die Signale des
weiteren Senders empfangen, bereitgestellt. Die Bestimmung der Position
des weiteren Künstlers
und die Steuerung des weiteren Scheinwerfers wird analog zu der
oben beschriebenen Vorgehensweise vorgenommen.
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Des
Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Empfänger zu
einem wiederum weiteren Sender, welcher auf einer von der Frequenz
des (ersten) Senders 12 verschiedenen Frequenz sendet,
zugeordnet werden können,
d.h. die empfangbare Frequenz verändert werden kann. Dies ist
insbesondere vorteilhaft für
ein zeitlich aufeinanderfolgendes Auftreten einzelner Künstler,
da ein einziger beweglicher Scheinwerfer oder Moving Head für die jeweils
einzeln auftretenden Künstler
verwendet werden kann und nur die Zuordnung zu den verschiedenen
Sendern der jeweiligen Künstler
geändert
wird, d.h. die von den Empfängern 14a, 14b, 14c, 14d zu empfangenden
Frequenzen geändert
werden.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung, in welchem eine alternative Vorgehensweise zur Positionsbestimmung
mittels einer Blende 25 mit einer kreisförmigen Öffnung umgesetzt ist.
Ansonsten können die
obigen Ausführungen
zu 1 auf das Ausführungsbeispiel
von 2 übertragen
werden.
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Bei
dem in 2 gezeigten System sind die Empfänger 24 und
die Blende 25 so an dem Scheinwerfer 21 angeordnet,
dass sich die Blende 25 auf einer gedachten Verbindungslinie
von der Person mit dem Sender 23 zu dem Scheinwerfer 21 zwischen dem
Sender 23 und den Empfängern 24 befindet.
Die Blende 25 ist im Wesentlichen parallel zum Scheinwerfer 21 ausgerichtet,
d.h. die Blendenfläche
ist im Wesentlichen parallel zu der Licht aussendenden Oberfläche des
Scheinwerfers. Des Weiteren sind die Blende 25 und die
Empfänger 24 seitlich
von einer Abschirmung (aus Gründen
der Übersichtlichkeit nicht
dargestellt) umschlossen. Die Abschirmung kann bspw. zylinderförmig ausgebildet
sein, wobei bspw. die Deckfläche
des Zylinder von der Blende 25 gebildet wird und die Empfänger 24 an
der Grundfläche
des Zylinders angeordnet sind.
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3 zeigt
eine Detailansicht aus 2 mit der Blende 25 (im
Querschnitt) und den Empfängern 24.
Die „Positionsbestimmung" erfolgt in diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung relativ, d.h. es wird keine absolute Position des
Senders 22 berechnet, sondern ermittelt, ob der Scheinwerfer 21 korrekt
auf die Person 28 mit dem Sender 22 gerichtet
ist.
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Ist
nun der Scheinwerfer 21 korrekt ausgerichtet (Strahlengang
senkrecht zur Blende), empfängt
der „mittlere" Empfänger 24b eine
maximale Signalstärke. Ändert sich
nun die Position des Senders 22 ist der Einfall der Funksignale
nicht mehr senkrecht („verkippter” Strahlengang)
und die am Empfänger 24b empfangene
Signalstärke
sinkt.
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Um
zu ermitteln, in welche Richtung nachkorrigiert werden muss, sind
zwei weitere Empfänger 24a und 24c benachbart
zu dem Empfänger 24b,
jedoch auf gegenüberliegenden
Seiten (wie in 3 abgebildet) angeordnet. Ändert sich
nun die Position des Senders 22, nimmt die empfangene Signalstärke an einem
(in 2 bspw. Empfänger 24c)
der weiteren Empfänger
zu, während
sie an dem anderen (in 2 bspw. Empfänger 24a) der weitern
Empfänger abnimmt.
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Folglich
kann aus der Änderung
der Signalstärke
an den Empfängern 24a, 24b, 24c ermittelt werden
ob die Ausrichtung des Scheinwerfers 21 nachkorrigiert
werden muss, und wenn ja, in welche Richtung.
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Es
ist anzumerken, dass die oben beschriebene Korrektur der Ausrichtung
des Scheinwerfers 21 nur entlang einer Achse oder Koordinate
durchgeführt
wird.
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Um
eine Korrektur entlang einer zweiten Achse oder Koordinate durchzuführen, ist
zusätzlich ein „zweites" weiteres Empfängerpaar
zu der in 3 abgebildeten Anordnung hinzuzufügen. Auch diese
sind benachbart zu dem Empfänger 24b,
auf gegenüberliegenden
Seiten angeordnet, jedoch entlang einer anderen Achse bzw. Koordinate.
Zweckmäßig ist
eine kreuzförmige
Anordnung aller Empfänger,
wobei die beiden Achsen, entlang welcher die Korrektur durchgeführt wird,
einen rechten Winkel einschließen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Ausrichtung des Scheinwerfers 21 nur
entlang einer Koordinate oder Achse durchgeführt, wie oben in Bezug auf 3 beschrieben.
Dies hat den Vorteil einer deutlich vereinfachten Steuerung der
Ausrichtung des beweglichen Scheinwerfers 21: Von den zwei
Achsen, auf denen der Scheinwerfer 21 drehbar gelagert
ist, wird gewissermaßen
nur eine Achse benutzt, was einem Freiheitsgrad oder einer Koordinate
entspricht. Entlang dieser Koordinate wird auch die Korrektur vorgenommen,
so dass ein Ermitteln von Steuersignalen für die Steuerung der Ausrichtung
des Scheinwerfers 21 entfällt, da die ermittelten Korrekturen
gewissermaßen „eins zu
eins" für die Steuerung übernommen werden
können.
Jedoch bewirkt diese Einschränkung
auf einen Freiheitsgrad auch eine Einschränkung des „erlaubten Aktionsradius" des Künstlers 28. Streng
genommen dürfte
dieser sich nur entlang einer festgelegten Geraden bewegen, um nicht
den Lichtkegel des Scheinwerfers 21 zu verlassen. Da dieser
Lichtkegel jedoch im Allgemeinen eine relativ große Ausdehnung
aufweist, ist der „erlaubte
Aktionsbereich" ein
Streifen mit einer gewissen, von den Strahlungskegel des Scheinwerfers
abhängigen Breite.
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Ferner
ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die automatische Steuerung
der Ausrichtung des Moving Heads bei Bedarf auch manuell durchgeführt werden
kann, d.h. der Moving Head mit der Hand ausgerichtet werden kann.
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Abschließend ist
noch anzumerken, dass, obwohl die Figuren und die dazugehörige Figurenbeschreibung
sich auf Ausführungsbeispiele
beziehen, in welcher ein oder mehrere Scheinwerfer automatisch auf
eine sich bewegende Person ausgerichtet werden, der Gegenstand der
vorliegenden Erfindung auch eine automatische Ausrichtung optischer
Aufnahmevorrichtungen einschließt.