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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 entsprechenden 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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GB 2 337 173 A beschreibt eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Bühnenbeleuchtung und/oder Fernsehkameras auf ein Ziel, welches mit Übertragungsmitteln ausgestattet ist. Die Übertragungsmittel senden ein Signal, welches von mehreren in der Nähe des Ziels angeordneten Empfangsmitteln empfangen wird.
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US 4 067 015 A beschreibt ein System zum Verfolgen von bewegten Signalquellen, welches einen Sender und eine Vielzahl von Empfängern aufweist.
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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; und
eine Blende mit einer kreisförmigen Öffnung, welche an dem Beleuchtungsmittel oder an der optischen Aufnahmevorrichtung angeordnet ist, wobei die einzelnen Empfänger der Vielzahl von Empfängern so angeordnet sind, dass sich die Blende zwischen dem Sender und der Vielzahl von Empfängern befindet.
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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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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 unter Verwendung einer Blende mit einer kreisförmigen Öffnung, wobei die Blende an dem Beleuchtungsmittel oder an der optischen Aufnahmevorrichtung angeordnet ist und die einzelnen Empfänger der Vielzahl von Empfängern so angeordnet sind, dass sich die Blende zwischen dem Sender und der Vielzahl von Empfängern befindet;
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 beispielhaften Systems;
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Detailansicht eines Teils des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Systems, welches selbst nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, jedoch einige auf ein erfindungsgemäßes System übertragbare Merkmale aufweist. Abgebildet ist eine Person bzw. Künstler 18, welcher) 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.
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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 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 22 zu dem Scheinwerfer 21 zwischen dem Sender 22 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 Zylinders 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 weiteren 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,vom 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.
