DE102019108999A1 - Verfahren zur immersiven Anzeige von stereoskopischen Bildern und Bildfolgen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei welchem einem Betrachter ein Stereobild oder eine Stereobildfolge mit mindestens 2 Perspektiven auf zumindest einer Anzeigevorrichtung so angezeigt wird, dass der Betrachter den Eindruck hat, er befinde sich in diesem Stereobild bzw. der Stereobildfolge. Dies wird dadurch erreicht, dass ein virtuelles Kino-Modell erzeugt wird und permanent an die Position des Betrachters im Kino-Modell angepasst wird. Der Betrachter kann sich in alle Richtungen des Kino-Modells umschauen und frei bewegen. Eine Rekonstruktion der angezeigten Szene ist nicht erforderlich.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei welchem einem Betrachter ein Stereobild oder eine Stereobildfolge mit mindestens 2 Perspektiven stereoskopisch so angezeigt wird, dass der Betrachter den Eindruck hat, er befinde sich in diesem Stereobild bzw. der Stereobildfolge
• Stand der Technik
• Am Kopf befestige Anzeigevorrichtungen, im Folgenden kurz HMDs genannt, sind seit Jahrzehnten in der Literatur bekannt (Susan Rahn: „WorldToolKit Release 8, Technical Overview“, Sense8 Corp., Feb 1998). Ihre Anfänge gehen bis ins Jahr 1994 zurück (D. Greschler: „Virtual-Reality Positioning Input and Display System“, Pat.-No. US 5515078 , März 1994). Ihr Anwendungsbereich lag bisher vornehmlich im Bereich der Medizin (Westenskow, Dwayneliu et al: „Monitoring with Head-Mounted Displays in General Anesthesia: A Clinical Evaluation in the Operating Room", Anesthesia & Analgesia, April 2010 -Vol. 110 - Issue 4, pp. 1032 - 1038), des Trainings, der Forschung und z.B. im Bereich der Visualisierung von Simulationen (Jason I. Thomson: „A Three Dimensional Heimet Mounted Primary Flight Reference for Paratroopers", Dissertation 2005, Air Force Institute of Technology, AFIT/GCS/ENG/05-18, 2015). In der jüngsten Vergangenheit werden diese HMDs nun auch im Bereich der Computerspiele und der Unterhaltung immer mehr eingesetzt. Diverse Entwicklungssysteme für solche Computerspiele erleichtern dort die Entwicklung von Anwendungen sehr (Unity Technologies, www.unity3d.com, Stand: 1.2.2019).
• Für die Anzeige von 3D-Videos, d. h. Stereobildern oder insbesondere Stereobildfolgen wird dabei so vorgegangen, dass eine virtuelle Welt entworfen wird, die aus einem Kinosaal besteht. Dort sitzt der Betrachter/Zuschauer in einer bestimmten Reihe des Kinos. Zum Betrachten des 3D-Videos sieht der Betrachter dann vor sich eine Kinoleinwand, auf der das 3D-Video angezeigt wird wie im realen Kino. Er kann sich dort durch Kopfbewegungen umsehen und sieht dann die Stühle rechts und links neben sich. Er hat daher dort nicht das Gefühl er befinde sich im Video, sondern er befinde sich in einem Kinosaal. Dies soll durch das hier beschriebene Verfahren geändert werden. Die Anzeige ist immersive. Der Betrachter hat das Gefühl, er befinde sich im Video.
• Wenn als Anzeigevorrichtung ein Display verwendet wird, so wird das 3D-Video stereoskopisch oder autostereoskopisch angezeigt wie auf einer Kinoleinwand. Ist das Display groß genug, hat er auch in seinem Wohnzimmer das Gefühl, er befinde sich in einem Kinosaal. Dies soll hier in der Weise erweitert werden, dass er virtuell näher an das Video herantreten kann. Dies geschieht, indem in das Video hineingezoomt wird. Er kann sich dann auch durch das Bewegen der Mouse nach links oder rechts im Video umschauen.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.
• Die Erfindung betrifft z.B. ein Verfahren, bei welchem einem Betrachter ein Stereobild oder eine Stereobildfolge mit mindestens 2 Perspektiven stereoskopisch so angezeigt wird, dass er die Ränder des Stereobildes oder der Stereobildfolge nicht sehen kann und er den Eindruck hat, er befinde sich in diesem Stereobild bzw. der Stereobildfolge. Diese Situation wird als „immersive“ bezeichnet. Stereoskopische 360 Grad-Bilder bzw. -Bildfolgen seien hier explizit ausgeschlossen. Dort wird dieser Effekt auf natürliche Weise durch die Verwendung einer besonderen 360Grad-Kamera erreicht.
• In der hier vorliegenden Anmeldung soll von stereoskopischen Bildern bzw. Bildfolgen ausgegangen werden, welche mit einem Aufnahmewinkel von weniger als 180 Grad aufgenommen wurden, also insbesondere ältere Stereobilder und Stereobildfolgen. Der Betrachter kann sich dabei auch in solchen Aufnahmen umschauen, ohne dass die Ränder in sein Blickfeld gelangen oder sich geometrische Verzerrungen ergeben. Dies Umschauen geschieht hier zum Beispiel in einer am Kopf befestigten Anzeigevorrichtung („Head-Mounted Display“, kurz HMD genannt) dadurch, dass die Kopfbewegungen umgesetzt werden in Änderungen der Blickrichtungen. Auf einem Display hat der Betrachter die Möglichkeit durch Vor- oder Zurückbewegen der Mouse sich ins Bild hinein oder hinaus zu bewegen oder durch Verschieben der Mouse nach rechts oder links, sich nach rechts oder links umzuschauen.
• Das Besondere dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass keine Rekonstruktion der dargestellten Szene erzeugt wird. Dies ist eine beträchtliche Erleichterung der bisher bekannten Verfahren und reduziert die erforderliche Rechenkapazität signifikant.
• Es wird ein virtuelles Kino-Modell erzeugt, dass permanent an die Position des Betrachters im Kino-Modell angepasst wird. Der Betrachter kann sich in alle Richtungen des Kino-Modells umschauen und frei bewegen. Eine Rekonstruktion der angezeigten Szene ist nicht erforderlich. Dies ist eine Erleichterung der bisher bekannten Verfahren und reduziert die erforderliche Rechenkapazität signifikant.
• Figurenliste
• Die Figuren zeigen:
• 1: Darstellung der Größenverhältnisse eines Betrachtungsfensters B (entspricht dem Sehfeld eines Zuschauers in Bezug auf einen normierten Abstand, dieser ist in Bezug auf den Zuschauer konstant) und eines Präsentationsfensters P (entspricht der Leinwand im Kino). Die Betrachtungsrichtung ist horizontal.
• 2: Darstellung der Größenverhältnisse eines Betrachtungsfensters B und eines Präsentationsfensters P. Die Betrachtungsrichtung ist von oben. D ist der Betrachtungsabstand des Zuschauers Z vom Präsentationsfenster P. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers.
• 3: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Die Ränder des Präsentationsfensters P' sind für ihn nicht mehr sichtbar, wenn er weiterhin geradeaus auf das Präsentationsfenster P' schaut. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers. Der neue Betrachtungsabstand ist D'.
• 4: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Der Betrachtungsabstand D'_R ist zu den Rändern _R des Präsentationsfensters P' größer als der Betrachtungsabstand D' in der Mitte des Präsentationsfensters. P_x' ist die horizontale Ausdehnung des Präsentationsfensters.
• 5: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand gekrümmt. Der Betrachtungsabstand D' des Zuschauers Z ist in alle Richtungen konstant. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers.
• 6a: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand stark gekrümmt. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers.
• 6b: Darstellung eines Kino-Modells von oben, in welchem sich der Zuschauer Z vom Präsentationsfenster P' wegbewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand weniger gekrümmt. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers.
• 6c: Perspektivische Darstellung eines Kino-Modells horizontal, in welchem sich der Zuschauer Z auf das Präsentationsfenster P' zu bewegt hat. Das Präsentationsfenster P' ist durch die Projektion auf eine Zylinderwand gekrümmt. B ist das Betrachtungsfenster des Zuschauers.
• 6d: Darstellung eines stereoskopischen Kino-Modells horizontal, Die Präsentationsfenster PL' und PR' sind durch die Projektion auf die Zylinderwand nur leicht gekrümmt. BL und BR ist das linke und das rechte Betrachtungsfenster des Zuschauers.
• 7: Flussdiagramm zur permanenten Anpassung des Kino-Modells an den Betrachtungsabstand des Zuschauers Z.
  1. 1 D' := D (D' wird mit D gleichgesetzt)
  2. 2 Kino-Modell berechnen
  3. 3 Stereobild anzeigen
  4. 4 Ende?
  5. 5 Faktor a einlesen oder nach einer zweiten Alternative D' einlesen
  6. 6 D' neu berechnen oder nach einer zweiten Alternative a berechnen
  7. 7 Faktor a geändert oder nach einer zweiten Alternative D geändert
• Bezugszeichenliste

HMD

Head-Mounted Display, am Kopf des Betrachters befestigte Anzeigevorrichtung.

a

Skalierungsfaktor des Abstandes eines Zuschauers, Betrachters zum Präsentationsfenster, a < 0.

D, D'

Betrachtungsabstand des Betrachters zum Präsentationsfenster P

D'_R

Betrachtungsabstand zu den Rändern _R

P, P'

Präsentationsfenster auf den Zylinder, bzw. der Kugel im Kino-Modell projiziert (Fläche)

Z

Zuschauer, Betrachter

B_x

Ausdehnung des Betrachtungsfensters B (Sehfeld) in horizontaler Richtung

B_y

Ausdehnung des Betrachtungsfensters B (Sehfeld) in vertikaler Richtung

BL

Linkes Betrachtungsfensters B (Sehfeld)

BR

Rechtes Betrachtungsfensters B (Sehfeld)

P_x

Ausdehnung des Präsentationsfenster P in horizontaler Richtung

P_y

Ausdehnung des Präsentationsfenster P in vertikaler Richtung (Breite, Dimension: Länge).

I_x

Anzahl Bildpunkte des zugeführten Bildes in der Horizontalen

I_y

Anzahl Bildpunkte des zugeführten Bildes in der Vertikalen

PL'

Linkes Projektionsfensters P auf dem Zylinder bzw. der Kugel im Kinomodell (Höhe, Dimension: Länge)

PR'

Rechtes Projektionsfensters P auf dem Zylinder bzw. der Kugel im Kinomodell

W_x

Betrachtungswinkel des Zylindersegmentes, auf dem sich das Präsentationsfenster P bzw. P' befindet, in horizontaler Richtung

W_y

Betrachtungswinkel des Zylindersegmentes, auf dem sich das Präsentationsfenster P bzw. P' befindet, in vertikaler Richtung

t

Zeitraum, nachdem der Betrachtungsabstand D neu gemessen wird und dann eine Neuberechnung des Zylinders, wenn erforderlich erfolgt, wenn sich D verändert hat,

• Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Zur Vereinfachung der Darstellung, jedoch ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit, sei ein Betrachtungsfenster B definiert, welches das Sehfeld des Betrachters bezeichnet und ein Präsentationsfenster P, in dem das stereoskopische Bild bzw. die stereoskopische Bildfolge angezeigt wird. Die Begriffe Bildfolge und Video seien im Folgenden synonym verwendet. Ein stereoskopisches Bild bzw. eine stereoskopische Bildfolge seien Bilder bzw. eine Bildfolge mit mindestens 2 Perspektiven, die aus verschiedenen Kamerapositionen aufgenommen wurden, z.B. einer Stereo-Kamera. Das Bild bzw. die Bildfolge habe eine Auflösung von horizontal I_x und vertikal I_y Bildpunkten.
• Das Betrachtungsfenster B hat die Ausdehnung B_x Bildpunkte in horizontaler Richtung und B_y Bildpunkte in vertikaler Richtung. Entsprechend hat das Präsentationsfenster P die Ausdehnung P_x Bildpunkte in horizontaler Richtung und P_y Bildpunkte in vertikaler Richtung. Das heißt, die Größe des Betrachtungsfensters ist B_{x ·} B_y Bildpunkte und entsprechend für das Präsentationsfenster P sind es P_{x ·} P_y Bildpunkte.
• In einem Kino betrachtet der Zuschauer Z durch das Betrachtungsfenster, sein Sehfeld, das Präsentationsfenster P, die Kinoleinwand. Die Begriffe Zuschauer und Betrachter seien im Folgenden ebenfalls synonym verstanden, d.h. haben dieselbe Bedeutung. Im Kino ist das Betrachtungsfenster B wesentlich größer als das Präsentationsfenster P, d.h. dass B_x > P_x und B_y > P_y (1). Man sieht mehr als nur die Kinoleinwand. Zusätzlich ist das Präsentationsfenster P im Kino planar. Das ist auch bei der Betrachtung eines Videos durch eine am Kopf befestigte Anzeigevorrichtung, im folgenden Head-Mounted Display oder HMD genannt, bisher der Fall (2). Die virtuelle Welt, im Folgenden Kino-Modell genannt, in welcher das Video gezeigt wird, ist so aufgebaut als würde der Zuschauer Z in einer bestimmten Reihe eines realen Kinos sitzen. Sein Betrachtungsabstand D zur Leinwand, d.h. zum Präsentationsfenster P, ist in den bisherigen Kino-Modellen als konstant gegeben, wobei sich der Betrachtungsabstand D im HMD als virtuelle Größe in Abhängigkeit vom definierten Kino-Modell und den dort gegebenen Maßeinheiten definiert.
• Das Kino-Modell besteht in der hier vorliegenden Patentanmeldung in einer ersten Ausführungsform aus einem Zylinder, auf den das Präsentationsfenster P auf der Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet oder in einer zweiten Ausführungsform aus einer Kugel, auf die das Präsentationsfenster P ebenfalls auf die Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieser Kugel befindet. Der Radius des Zylinders in der ersten Ausführungsform ist D und der Radius der Kugel in der zweiten Ausführungsform sei ebenfalls mit D bezeichnet.
• Bewegt sich der Betrachter/Zuschauer Z um einen Skalierungsfaktor a > 0 auf das Präsentationsfenster P zu, d.h. sein neuer Betrachtungsabstand $$\text{D' = a}\cdot \text{D}$$

  

  wird kleiner, so tritt der Fall ein, dass er die Ränder des Präsentationsfenster P nicht mehr sieht, wenn er weiterhin geradeaus auf das Präsentationsfenster P schaut (3).
• Wenn er sich also um den Faktor a auf das Präsentationsfenster P zubewegt, so kann das mathematisch so beschrieben werden, dass sich das Präsentationsfenster um den Faktor 1/a vergrößert, d.h. das neue Präsentationsfenster P' hat die Größe $${\text{P'}}_{\text{x}}=\left(1\text{/a}\right)\cdot {\text{P}}_{\text{x}}{\text{ und P'}}_{\text{y}}=\left(1\text{/a}\right)\cdot {\text{P}}_{\text{y}}.$$

  
• Halbiert der Betrachter Z zum Beispiel den Betrachtungsabstand D, d.h. a = 1/2 , so ist D' = D/2 und somit P'_x = 2·P_x sowie P'_y = 2·P_y. Der Effekt, dass der Betrachter nicht mehr die Ränder des Präsentationsfenster P' sieht, führt jedoch nicht dazu, dass sich der Betrachter in das Video bzw. Bild hinein versetzt fühlt. Schaut er nach rechts oder links, so ist der Betrachtungsabstand dorthin nicht konstant, sondern wird größer je weiter er zur Seite schaut. Die Szene des Videos bzw. des Bildes wird verzerrt, da sich unterschiedliche Betrachtungsabstände zu den Rändern D'_R und in der Mitte ergeben.
• Der Betrachtungsabstand D'_R zu den Rändern des Präsentationsfenster P' lässt sich unter der Annahme, dass sich der Betrachter Z in der Mitte vor dem Präsentationsfenster befindet (4) wie folgt berechnen (sqrt = Wurzel) : $$\begin{array}{l}{\text{D'}}_{\text{R}}=\text{sqrt}\left({\left({\text{P'}}_{\text{x}}\text{/2}\right)}^2+{\text{D'}}^{\text{2}}\right)\\ =\text{sqrt}\left({\left({\text{P}}_{\text{x}}\text{/2a}\right)}^2+{\left(\text{aD}\right)}^2\right)\\ =\text{sqrt}\left({\text{P}}_{\text{x}}{}^2\text{/}\left(4{\text{a}}^{\text{2}}\right)+{\text{a}}^{\text{2}}{\text{D}}^{\text{2}}\right)\end{array}$$

  
• In einer ersten Ausführungsform wird wie folgt vorgegangen:
• Damit der Betrachter Z sich in das Video hineinversetzt fühlt, ist der Betrachtungsabstand D bzw. D' zu allen Bereichen des Präsentationsfenster P bzw. P' konstant. Das heißt, das Präsentationsfenster muss gekrümmt sein. Es muss das Segment eines Zylinders mit dem Radius D bzw. D' sein. So hat der Betrachter den Eindruck, er befinde sich im Bild bzw. im Video. 5 ist eine Darstellung des Kino-Modells von oben.
• Für unterschiedliche Betrachtungsabstände D bzw. D' ergeben sich unterschiedliche Zylindersegmente. Der Betrachter kann interaktiv entscheiden wie tief er in das Video bzw. Bild eindringen will oder sich wieder hinausbewegen will. 6a und 6b enthalten eine Darstellung in der Draufsicht. In 6c ist eine horizontale Sicht dargestellt.
• Der horizontale Betrachtungswinkel W_x des Zylindersegmentes, auf dem sich das Präsentationsfenster P bzw. P' befindet, lässt sich wie folgt berechnen. Es ist: $${\text{P}}_{\text{x}}\text{'}=\left(1\text{/a}\right)\cdot {\text{P}}_{\text{x}}$$

  

  wie bisher. Daraus ergibt sich $$360{\text{/W}}_{\text{x}}=2\mathrm{\pi }{\text{D'/P'}}_{\text{x}}$$

  

  also $$\begin{array}{l}{\text{W}}_{\text{x}}=360{\text{P}}_{\text{x}}\text{'}\text{/2}\mathrm{\pi }\text{D'}\\ \text{=}\left(360{\text{ P}}_{\text{x}}\right)\text{/ }\text{a})\text{/}\left(2\mathrm{\pi }\text{aD}\right)\\ \text{=}\left(360\text{/ 2}\mathrm{\pi }\right)\cdot \left(1{\text{/a}}^{\text{2}}\right)\cdot \left({\text{P}}_{\text{x}}\text{/ D}\right)\end{array}$$

  
• Die Höhe des Präsentationsfensters P'_y ergibt sich wie vorher beschrieben mit $${\text{P'}}_{\text{y}}=\left(1\text{/a}\right)\cdot {\text{P}}_{\text{y}}.$$

  

  Verfahrenstechnisch wird dabei so vorgegangen, dass das Kino-Modell zunächst aus einem Zylinder mit dem Radius D besteht. Auf diesem Zylinder wird das Präsentationsfenster P abgebildet und der Betrachter Z kann sich z.B. im HMD umschauen. Bewegt sich der Betrachter Z vor oder zurück, so bedeutet dies, dass der Skalierungsfaktor a bzw. der Betrachtungsabstand D nach einer gewissen Zeit t > 0 wieder neu eingelesen werden muss und sich der Zylinderradius auf D' ändert. Das Kino-Modell muss also dynamisch in Abhängigkeit von der Betrachterposition verändert werden. Das heißt, bei jeder Bewegung des Betrachters vor oder zurück muss ein neuer Zylinder berechnet werden, um dem Betrachter immer denselben Betrachtungsabstand zu allen Bereichen des betrachteten Videos bzw. Bildes zu gewährleisten und so einen perfekten immersiven Betrachtungseindruck zu erzeugen. Bewegt sich der Betrachter vor, so muss der Radius des Zylinders mit a < 1 verkleinert werden (6a). Bewegt sich der Betrachter zurück, so muss der Radius des Zylinders mit a > 1 vergrößert werden (6b).
• Das Besondere dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass keine Rekonstruktion der dargestellten Szene erzeugt werden muss. Dies ist eine signifikante Erleichterung der bisher bekannten Verfahren und reduziert die erforderliche Rechenkapazität beträchtlich.
• In einer zweiten Ausführungsform wird wie folgt vorgegangen:
• Für eine vollständige Immersion muss der Betrachter nicht nur in horizontaler Richtung, sondern auch in vertikaler Richtung immer den gleichen Abstand erhalten.
• Dies bedeutet mit P_y' = (1/a)·P_y einen vertikalen Betrachtungswinkel W_y $${\text{W}}_{\text{y}}=\left(360\text{/2}\mathrm{\pi }\right)\cdot \left(1{\text{/a}}^{\text{2}}\right)\cdot \left({\text{P}}_{\text{y}}\text{/D}\right)$$

  
• In diesem Fall muss das Kino-Modell aus einer Kugel bestehen, auf deren Innenseite das Präsentationsfenster P projiziert wird und deren Größe in Abhängigkeit vom Abstand des Betrachters Z variiert werden muss.
  Bei den heute gegebenen Seitenverhältnissen von 16:9 oder 2:1 ist die vertikale Anpassung jedoch untergeordnet und wird nur bei sehr kleinen Betrachtungsabständen relevant, kann jedoch in diesem Fall sehr beeindruckend sein.
• Ein Ablaufdiagramm, welches für beide Ausführungsformen gilt, ist in 7 dargestellt.
• Wie aus der Beschreibung dieser Ausführungsform zu ersehen ist, muss auch hier keine Rekonstruktion der dargestellten Szene erzeugt werden. Es hat daher die gleichen positiven Auswirkungen auf die erforderliche Rechenkapazität.
• In einer dritten Ausführungsform wird als Anzeigevorrichtung ein Display verwendet.
• Das Vor- und Zurückbewegen wird als hinein- oder hinaus-zoomen auf dem Display angezeigt. Auch hier hat der Betrachter subjektiv den Eindruck, er bewege sich in das Video hinein. Das Umschauen nach rechts und links bzw. das Vor- und Zurückbewegen wird durch die Bewegung einer Bewegungsvorrichtung, im Folgenden kurz „Mouse“ genannt, ermöglicht. Diese Bewegungsvorrichtung kann ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit eine Computer-Mouse, eine „Space-Mouse“ oder z.B. ein Sensorfeld auf dem Display oder eine Tastatur sein.
• Er kann sich auch dort wie bei den vorherigen Ausführungsformen durch Bewegen der Mouse nach rechts und links schauen. Auch hier hat der Betrachter den Eindruck, er schaue sich im Video um. Auch hier ist es wichtig, dass der Betrachtungsabstand zu den Rändern konstant ist, um einen „Kinosaal“-Effekt zu vermeiden.
• Das Kino-Modell besteht in dieser Ausführungsform ebenfalls aus einem Zylinder, auf den das Präsentationsfenster P auf der Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet, oder aus einer Kugel, auf die das Präsentationsfenster P ebenfalls auf der Innenseite projiziert wird und der Zuschauer Z sich im Mittelpunkt dieser Kugel befindet. Der Radius des Zylinders ist wieder D und der Radius der Kugel sei ebenfalls mit D bezeichnet.
• Das Betrachtungsfenster ist in diesem Fall mit dem Display identisch. Als Startwerte wird hier im Allgemeinen von einem Betrachtungsabstand D mit B = P ausgegangen. Das heißt, das Bild bzw. Video überdeckt das gesamte Display.
• Zoomt der Betrachter/Zuschauer Z um einen Skalierungsfaktor a < 1 gemäß (1) in das Video hinein, d.h. sein neuer Betrachtungsabstand D' = a·D wird kleiner, so tritt auch hier der Fall ein, dass er die Ränder des Präsentationsfenster P nicht mehr sieht, wenn er weiterhin geradeaus auf das Präsentationsfenster P schaut. Halbiert der Betrachter Z zum Beispiel den Betrachtungsabstand D, d.h. a = 1/2, so ist auch hier D' = D/2 und somit P'_x = 2·P_x sowie P'_y = 2·P_y. Das Display zeigt in horizontaler und vertikaler Richtung nur noch das halbe Videobild.
• Alle Formeln und Darstellungen gelten für diese Ausführungsform in gleicher Weise wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform.
• Eine stereoskopische Visualisierung mit unterschiedlichen Perspektiven für das linke und rechte Auge des Betrachters Z wird in der ersten Ausführungsform dadurch erreicht, dass die linke Perspektive, welche auf dem linke Auge des Betrachters angezeigt werden soll, z.B. in einen oberen Bereich des Zylinders abgebildet wird und die rechte Perspektive in einen unteren Bereich des Zylinders abgebildet wird. Dabei ist darauf zu achten, dass sich die oberen und unteren Bereiche des Zylinders nicht überschneiden (6d). Alternativen können die rechte Perspektive auch oben und die linke Perspektive unten abgebildet werden oder beiden Perspektiven auf zwei verschiedene, aber von der Form und Größe identische Zylinder abgebildet werden. Wichtig ist nur, dass die linke Perspektive dem linken Auge zugeführt wird und die rechte Perspektive dem rechten Auge.
• Für eine Visualisierung gemäß Ausführungsform zwei kann man zwei identische Kugel verwenden und in beide Kugeln die unterschiedlichen Perspektiven abbilden und von dort dem linken und rechten Auge des Betrachters Z getrennt zuführen.
• Beide stereoskopischen Visualisierungen werden sinngemäß auch auf Ausführungsform drei angewendet.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 5515078 [0002]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• Westenskow, Dwayneliu et al: „Monitoring with Head-Mounted Displays in General Anesthesia: A Clinical Evaluation in the Operating Room“, Anesthesia & Analgesia, April 2010 -Vol. 110 - Issue 4, pp. 1032 - 1038 [0002]
• Jason I. Thomson: „A Three Dimensional Heimet Mounted Primary Flight Reference for Paratroopers“, Dissertation 2005, Air Force Institute of Technology, AFIT/GCS/ENG/05-18, 2015 [0002]

Claims (14)

1. Verfahren zum Anzeige eines zugeführten stereoskopischen Bildes mit mindestens 2 Perspektiven und einer Auflösung von horizontal I_x und vertikal I_y Bildpunkten auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Bildinhalt des zugeführten Bildes in einem Kino-Modell, welches aus einem Zylinder mit einem Radius D besteht und mit eine Auflösung von horizontal P_x und vertikal P_y Bildpunkten angezeigt wird, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt dieses Zylinders befindet und sich nach links und rechts umschauen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - ein Skalierungsfaktor a > 0, welcher den Grad festlegt, um welchen sich der Betrachter dem Zylinder genähert bzw. entfernt hat, wird zugeführt und ein Betrachtungsabstand D' mit D' = a·D wird berechnet oder, der Betrachtungsabstand D und D' werden bestimmt und ein Skalierungsfaktor mit a > 0 wird berechnet mit a = D' / D; - in einem Kino-Modell wird ein Zylinder mit dem Radius D' erzeugt, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt des Zylinders befindet; - der zugeführte Bildinhalt wird auf eine Größe von horizontal P_x' mit P_x' = (1/a)·P_x und vertikal P_y' mit P_y' = (1/a)·P_y Bildpunkten und den Bedingungen P_x' > I_x und P_y' > I_y zum Erhalt eines skalierte Bildinhalt skaliert; - der skalierte Bildinhalt wird auf den Zylinder mit der horizontalen Ausdehnung von P_x' Bildpunkten und der vertikalen Ausdehnung von P_y' Bildpunkten projiziert, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt des Zylinders befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte 1 bis 5 nach einem Zeitraum t > 0 wiederholt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schritte 1 bis 5 nach jedem Bild der Bildfolge wiederholt werden.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung ein am Kopf des Betrachters befestigte Anzeigevorrichtung ist.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung eine stereoskopische Anzeigevorrichtung ist.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung ist.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeige eine immersive Anzeige ist und der Betrachter links den linksten Bildpunkt oder rechts den rechtesten Bildpunkt nicht erkennt.
8. Verfahren zur Anzeige einer zugeführten stereoskopischen Bildfolge mit mindestens 2 Perspektiven und einer Auflösung von horizontal I_x und vertikal I_y Bildpunkten auf einer Anzeigevorrichtung, wobei der Bildinhalt der zugeführten Bildfolge in einem Kino-Modell, welches aus einer Kugel mit einem Radius D besteht, mit eine Auflösung von horizontal P_x und vertikal P_y Bildpunkten angezeigt wird, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt dieser Kugel befindet und sich nach links, rechts, oben oder unten umschauen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - ein Skalierungsfaktor a > 0, welcher den Grad festlegt, um welchen sich der Betrachter der Kugel genähert bzw. entfernt hat, wird zugeführt und ein Betrachtungsabstand D' mit D' = a·D wird berechnet, oder der Betrachtungsabstand D und D' werden bestimmt und ein Skalierungsfaktor mit a > 0 wird berechnet mit a = D' / D; - in einem Kino-Modell wird eine Kugel mit dem Radius D' erzeugt, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt der Kugel befindet; - der zugeführte Bildinhalt wird auf eine Größe von horizontal P_x' mit P_x' = (1/a)·P_x und vertikal P_y' mit P_y' = (1/a)·P_y Bildpunkten und den Bedingungen P_x' > I_x und P_y' > I_y zum Erhalt eines skalierte Bildinhalt skaliert; - der skalierte Bildinhalt wird auf die Kugel mit der horizontalen Ausdehnung von P_x' Bildpunkten und der vertikalen Ausdehnung von P_y' Bildpunkten projiziert, wobei sich der Betrachter im Mittelpunkt der Kugel befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte nach einem Zeitraum t > 0 wiederholt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schritte nach jedem Bild der Bildfolge wiederholt werden.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Anzeigevorrichtung ein am Kopf des Betrachters befestigte Anzeigevorrichtung ist.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei die Anzeigevorrichtung eine stereoskopische Anzeigevorrichtung ist.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei die Anzeigevorrichtung eine autostereoskopische Anzeigevorrichtung ist.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, wobei die Anzeige eine immersive Anzeige ist und der Betrachter links den linksten Bildpunkt, rechts den rechtesten Bildpunkt oben den obersten Bildpunkt und unten den untersten Bildpunkt nicht erkennt.

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