DE10300527A1 - Display system for virtual three-dimensional scenes, adjusts spatial angles of camera model when trackball is rotated, so that view of virtual three-dimensional scene varies accordingly - Google Patents

Display system for virtual three-dimensional scenes, adjusts spatial angles of camera model when trackball is rotated, so that view of virtual three-dimensional scene varies accordingly Download PDF

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Abstract

The position of a camera (1) is rotatably about a rotation center (3) at two independently settable spatial angles. The separation of the camera position from the rotation center depends o the spatial angles, so that the camera is movable on a three-dimensional surface in space. The virtual three-dimensional scene is arranged at the rotation center. By rotating a trackball (12), the two spatial angles of the camera model are adjustable so that the view in the virtual three-dimensional scene varies accordingly. An Independent claim is included for a method of displaying virtual three-dimensional scenes.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zur Darstellung von virtuellen Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit und insbesondere ein System und ein Verfahren, bei dem eine Ansicht auf die virtuelle Szene von einem Benutzer interaktiv veränderbar ist.The invention relates generally Systems and methods for displaying virtual scenes on a Image display unit and in particular a system and a method, where a view of the virtual scene by a user interactively changeable is.

In der Virtuellen Realität (VR) werden mit Hilfe von Methoden der Computergraphik in Echtzeit dreidimensionale (3D) Szenen visualisiert, die vom Betrachter interaktiv manipuliert werden können und ihm einen realitätsnahen Eindruck von der dargestellten Szene vermitteln. Spätestens seit viele VR-Anwendungen nicht mehr den teuren Graphik-Hochleistungsrechnersystemen vorenthalten sind und auch relativ kostengünstige Desktop Workstation Systeme und PCs (Personal Computers) in der Lage sind, auch komplexe 3D-Szenen in Echtzeit darzustellen, ist die Virtuelle Realität nicht mehr nur ein wissenschaftliches Forschungsgebiet, sondern auch Gegenstand zahlreicher konkreter anwendungsnaher industriellen Entwicklungen in den verschiedensten Bereichen, wie beispielsweise der Medizin, Architektur oder Automobilbranche, geworden. Der Mensch-Maschine-Schnittstelle dieser Anwendungen kommt dabei besondere Bedeutung zu.Be in virtual reality (VR) with the help of methods of computer graphics in real time three-dimensional (3D) scenes visualized, manipulated interactively by the viewer can be and give him a realistic one Give an impression of the scene depicted. No later than since many VR applications no longer the expensive graphics high-performance computer systems are withheld and also relatively inexpensive desktop workstation Systems and PCs (Personal Computers) are able to handle even complex ones Displaying 3D scenes in real time is not virtual reality more just a scientific research area, but also an object numerous concrete application-related industrial developments in various areas, such as medicine, Architecture or automotive industry. The human-machine interface these applications are of particular importance.

Der Trend der letzten Jahre ging dabei dahin, dem Benutzer beim Navigieren durch die dreidimensionalen Szenerien, wie etwa durch virtuelle Museen, beim Flug durch virtuelle Blutgefäße oder bei einer virtuellen Probefahrt eines noch nicht erschienenen Fahrzeugmodells, möglichst viel Flexibilität und Interaktionsmöglichkeiten zur Verfügung zu stellen. Zeugen dieser Entwicklungen sind beispielsweise Datenhelme (HDM, Head Mounted Displays), mit denen durch Bewegung des Kopfes die Darstellung beispielsweise von dreidimensionalen Innenansichten gesteuert wird, oder Datenhandschuhe, mit denen durch komplexe Fingergestiken der Benutzer verschiedenste Interaktionsereignisse auslösen kann. Für viele praktische Anwendungen ist der Benutzer jedoch überfordert, da die Eingabegeräte zu schwierig zu bedienen sind. Außerdem kommt ein Datenhelm schon aus hygienischen Gründen für eine Vielzahl von Anwendungen nicht in Frage.The trend of the last few years went the user navigating through the three-dimensional Scenes, such as through virtual museums, when flying through virtual ones Blood vessels or in a virtual test drive of a vehicle model that has not yet appeared, preferably a lot of flexibility and opportunities for interaction to disposal to deliver. Data helmets are examples of these developments (HDM, Head Mounted Displays) with which by moving the head the display is controlled, for example, by three-dimensional interior views or data gloves that are used with complex finger gestures the user can trigger a wide variety of interaction events. For many practical applications, however, the user is overwhelmed because the input devices are too difficult are to be used. Moreover a data helmet comes for a variety of applications for hygienic reasons out of the question.

VR-Systeme werden auch erfolgreich im Bereich des Marketing eingesetzt, beispielsweise um Kunden komplexe Produkte etwa aus der Automobil- oder Luftfahrtbranche nahezubringen. Solche Systeme erlauben dabei die dreidimensionale realitätsnahe Darstellung von Produkten, die sich erst in einem Prototypenstadium befinden oder erst auf spezielle Kundenwünsche hin entwickelt oder zusammengestellt werden. So kann etwa das Produkt hinsichtlich zahlreicher Produktoptionen, Parameter oder Alternativen entsprechend den Kundenwünschen konfiguriert und räumlich interaktiv betrachtet werden. Beispielsweise soll an einem sog. Point of Sales (PoS), also z.B. einem Vertriebszentrum, der Kunde an einem virtuellen Fahrzeug-Produktdemonstrator sein persönliches Fahrzeug nach seinen Wünschen, etwa hinsichtlich Farbe, Design und Sonderausstattungen, zusammenstellen können und einen möglichst photorealistischen Eindruck des individuell konfigurierten Fahrzeugs erhalten, indem er die Möglichkeit hat, das Fahrzeug virtuell und interaktiv zu besichtigen, d.h. zum Beispiel im oder um das virtuelle Fahrzeug zu navigieren.VR systems are also successful used in the field of marketing, for example to complex customers To bring products from the automotive or aviation industry closer. Such systems allow three-dimensional, realistic representation of products that are only in a prototype stage or only on special customer requests be developed or put together. For example, the product regarding numerous product options, parameters or alternatives according to customer requirements configured and spatial be viewed interactively. For example, a so-called Point of Sales (PoS), e.g. a distribution center, the customer a virtual vehicle product demonstrator Vehicle according to his wishes, for example with regard to color, design and special equipment can and one if possible photorealistic impression of the individually configured vehicle get by giving the opportunity has to view the vehicle virtually and interactively, i.e. to the Example in or to navigate the virtual vehicle.

Da solche Systeme in der Regel von unerfahrenen Anwendern und Kunden bedient werden, spielt die einfache Bedienbarkeit der dreidimensionalen Navigation durch die VR-Szenerie eine wichtige Rolle.Since such systems are usually from inexperienced users and customers are served, the simple plays Usability of the three-dimensional navigation through the VR scenery an important role.

Übliche bekannte Bedienelemente, wie eine Computermaus oder ein Joystick erfordern vom Benutzer ein hohes Geschick, um die in der realen Welt mit der Hand ausgeführten Bewegungen der Computermaus auf Navigationsbewegungen, wie das Schwenken des Blickfeldes in der virtuellen Szenerie, zu übertra gen und gedanklich zu antizipieren. Um diesen gedanklichen Übertragungsschritt bei der Steuerung der Navigation für den Benutzer zu vereinfachen, wurden bereits sog. Metaphern eingesetzt, bei denen die in der virtuellen Szenerie zur Navigation zur Verfügung stehenden Bewegungsfreiheitsgrade auf vereinfachte Bedienelemente zurückgeführt werden. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, den Blick auf die Außenansicht eines Fahrzeugs in der künstlichen 3D-Szene dadurch zu steuern, daß der Benutzer ein handgroßes vereinfachtes Modell eines Autos in der realen Welt mit der Hand bewegt. Solche Lösungen sind jedoch nur sehr speziell auf einige wenige Einsatzgebiete beschränkt.usual well-known controls, such as a computer mouse or a joystick require a high level of skill from the user to perform in the real world World executed by hand Computer mouse movements on navigation movements, such as panning of the field of vision in the virtual scenery, to be transferred and thought anticipate. About this mental transfer step in the control the navigation for So-called metaphors have already been used to simplify the user which are available for navigation in the virtual scenery Degrees of freedom of movement can be traced back to simplified controls. For example, it was suggested to look at the outside view of a vehicle in the artificial Control the 3D scene by the User a hand-sized simplified model of a car in the real world by hand emotional. Such solutions are, however, only very specifically restricted to a few areas of application.

Die Erfindung stellt gemäß einem ersten Aspekt ein System zur Darstellung von virtuellen 3D-Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit bereit, bei dem eine Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene von einem Benutzer interaktiv mittels eines Trackballs veränderbar ist. Die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene ist durch ein virtuelles 3D-Kameramodell definiert ist, bei dem die Position der Kamera mit zwei unabhängig einstellbaren Raumwinkeln α und β um ein Rotationszentrum drehbar ist. Der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum hängt von den beiden Raumwinkeln α und β ab, so daß die Kamera auf einer 3D-Oberfläche im Raum bewegbar ist. Die virtuelle 3D-Szene ist im Rotationszentrum angeordnet und die Kamera ist unabhängig von ihrer Position stets zum Rotationszentrum hin gerichtet. Durch Drehung des Trackballs um dessen zwei Raumwinkel sind die zwei entsprechenden Raumwinkel α und β des 3D-Kameramodells einstellbar, so daß sich die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene entsprechend verändert.The invention provides according to one first aspect, a system for displaying virtual 3D scenes ready on an image display unit, in which a view on the virtual 3D scene of a user interactively using a Trackballs changeable is. The view of the virtual 3D scene is through a virtual one 3D camera model is defined, in which the position of the camera with two independently adjustable solid angles α and β around a center of rotation is rotatable. The distance of the camera position from the center of rotation depends on the two solid angles α and β, so that the camera is on a 3D surface in space is movable. The virtual 3D scene is arranged in the rotation center and the camera is independent always directed from their position towards the center of rotation. By Rotation of the trackball by its two solid angles are the two corresponding ones Solid angle α and β of the 3D camera model adjustable, so that the view of the virtual 3D scene changed accordingly.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Darstellung von virtuellen 3D-Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit gerichtet, bei dem ein Benutzer eine Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene interaktiv mittels eines Trackballs verändern kann. Die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene ist durch ein virtuelles 3D-Kameramodell definiert ist, bei dem die Position der Kamera mit zwei unabhängig einstellbaren Raumwinkeln α und β um ein Rotationszentrum gedreht wird. Der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum hängt von den beiden Raumwinkeln α und β ab, so daß die Kamera auf einer 3D-Oberfläche im Raum bewegt wird. Die virtuelle 3D-Szene ist im Rotationszentrum angeordnet und die Kamera ist unabhängig von ihrer Position stets zum Rotationszentrum hin gerichtet. Durch Drehung des Trackballs um dessen zwei Raumwinkel werden die zwei entsprechenden Raumwinkel α und β des 3D-Kameramodells eingestellt, so daß sich die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene entsprechend verändert.According to a further aspect, the invention is directed to a method for displaying virtual 3D scenes on an image display unit, in which a user changes a view of the virtual 3D scene interactively by means of a trackball who can. The view of the virtual 3D scene is defined by a virtual 3D camera model, in which the position of the camera is rotated around a center of rotation with two independently adjustable solid angles α and β. The distance of the camera position from the center of rotation depends on the two solid angles α and β, so that the camera is moved on a 3D surface in space. The virtual 3D scene is arranged in the rotation center and the camera is always directed towards the rotation center regardless of its position. By rotating the trackball by its two solid angles, the two corresponding solid angles α and β of the 3D camera model are set, so that the view of the virtual 3D scene changes accordingly.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten, beispielhaften Ausführungsformen und der angeführten beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is now based on preferred exemplary embodiments and the listed exemplary drawings closer explained. The drawings show:

1 eine schematische Darstellung eines virtuellen Kameramodells; 1 a schematic representation of a virtual camera model;

2 eine schematische Darstellung der Komponenten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems. 2 is a schematic representation of the components of a preferred embodiment of the system according to the invention.

Ein System der virtuellen Realität (VR-System) ist ein System zur Darstellung von virtuellen 3D-Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit. Unter virtuellen 3D-Szenen versteht man in dem hier vorliegenden Zusammenhang künstliche, im Computer erstellte Modelle und Szenen, die einen Bereich der realen Welt wiedergeben. Solche Modelle können beispielsweise durch aufwendiges manuelles Modellieren entstehen oder sie basieren auf CAD-Modellen (Computer Animated Design), die aus elektronisch erstellten Konstruktionszeichnungen mit Hilfe spezieller Computerprogramme berechnet werden. Insbesondere werden hier als virtuelle 3D-Szenen Konstruktionsmodelle aus dem Bereich des Maschinenbaus und insbesondere Fahrzeugmodelle der Automobilindustrie, Flugzeugmodelle der Luftfahrtindustrie oder andere komplexe Industrieprodukte betrachtet. Es sind jedoch eine Vielzahl anderer Anwendungsgebiete beispielsweise aus dem Bereich der Medizin, Architektur, dem Bereich der Computerspiele oder dem Vertrieb von Produkten per Internet möglich, bei denen einem Benutzer eine interaktive Ansicht von virtuellen 3D-Szenen (z.B. Objekten oder Modellen) zur Verfügung gestellt werden soll.A system of virtual reality (VR system) is a system for displaying virtual 3D scenes on a Image display unit. Virtual 3D scenes are understood in the present one Connection artificial, models and scenes created in the computer that cover a range of play real world. Such models can be complex, for example manual modeling or they are based on CAD models (computers Animated Design), made from electronically generated design drawings can be calculated using special computer programs. In particular construction models are created as virtual 3D scenes from the Area of mechanical engineering and in particular vehicle models of the automotive industry, Aircraft models of the aviation industry or other complex industrial products considered. However, there are a variety of other areas of application for example from the field of medicine, architecture, the field computer games or the distribution of products via the Internet possible, where a user has an interactive view of virtual 3D scenes (e.g. objects or models) should be made available.

Zur Generierung der virtuellen 3D-Szenen werden üblicherweise die etwa bei der Herstellung eines Fahrzeugmodells entstandenen CAD-Daten mittels be kannten Computerverfahren in ein übliches Graphik-3D-Darstellungsformat umgewandelt. Dieser Schritt wird auch Triangulierung genannt, da bei diesem Konvertierungsvorgang aus den CAD-Daten ein Oberflächenmodell des Fahrzeugs generiert wird, das in der Regel aus einer Vielzahl von Dreiecken besteht. Ein gängiger Standard zur Darstellung von Oberflächenmodellen ist der Open-GL-Standard.To generate the virtual 3D scenes are usually those that came about during the manufacture of a vehicle model CAD data using known computer methods in a common graphic 3D display format converted. This step is also called triangulation, because with this conversion process from the CAD data a surface model of the vehicle that is usually generated from a variety consists of triangles. A common one The standard for displaying surface models is the Open-GL standard.

Diese auch mit Drahtgittermodell bezeichneten Oberflächenmodelle werden dann gegebenenfalls noch manuell oder halbautomatisch nachbearbeitet, um dem Fahrzeugmodell ein photorealistisches Aussehen zu verleihen. Dabei werden insbesondere Oberflächeneigenschaften wie Textur oder Reflektionsverhalten modelliert, um das Fahrzeugmodell etwa mit Hilfe des Metalleffekts des Lacks, der Textur der Ledersitze oder auch der Überlagerung von Schatten möglichst realitätsnah wiederzugeben.This also with wireframe model designated surface models are then optionally reworked manually or semi-automatically, to give the vehicle model a photorealistic look. In particular, surface properties like texture or reflection behavior modeled to the vehicle model with the help of the metallic effect of the paint, the texture of the leather seats or the overlay of Shade if possible realistically play.

Da der Benutzer selbst über die Art und die Blickrichtung der Ansicht entscheidet und diese interaktiv manipulieren will, können die Ansichten nicht im Rechner vorberechnet werden. Die Graphikleistung des Rechnersystems muß also in der Lage sein, eine Ansicht des Oberflächenmodells in Echtzeit zu berechnen und darzustellen. Ein Oberflächenmodell eines Fahrzeuges kann beispielsweise aus 1,5 Millionen solcher Dreiecke bestehen, die mit Hilfe von leistungsfähigen Graphik-PCs, die mit entsprechend leistungsfähigen Graphikkarten ausgerüstet sind, wie zum Beispiel einer Open-GL-Graphikkarte, visualisiert werden können. Um die zur Verfügung stehende Graphikleistung möglichst optimal zu nutzen, wird mit bekannten Verfahren während der Visualisierung der Detaillierungsgrad, d.h. die Anzahl der zur Modellierung der Oberfläche verwendeten Dreiekke, im Nahbereich des Betrachters erhöht, um eine möglichst detaillierte und naturgetreue Abbildung zu erzielen, während im Fernbereich, in dem ein hoher Detaillierungsgrad für ein realitätsnahes Aussehen nicht notwendig ist, die Anzahl der dargestellten Dreiecke reduziert wird, um Rechenaufwand zugunsten des Nahbereichs einzusparen.Since the user himself about the The type and direction of the view decides and this interactively want to manipulate the views are not pre-calculated in the computer. The graphics performance of the Computer system must be able to view the surface model in real time calculate and display. A surface model of a vehicle can consist of 1.5 million such triangles, with the help of powerful Graphics PCs equipped with correspondingly powerful graphics cards such as an Open-GL graphics card can. To the available standing graphics performance if possible optimal use is made with known methods during the Visualization of the level of detail, i.e. the number of for modeling the surface used triangles, increased to a near range of the viewer as detailed as possible and to achieve true-to-life imaging while in the far range, in the a high level of detail for a realistic one Appearance is not necessary, the number of triangles shown is reduced in order to save computing effort in favor of the close range.

Unter einer Bilddarstellungseinheit wird hier insbesondere ein zweidimensionaler Bildschirm verstanden, der etwa als Plasmabildschirm oder als üblicher Röhrenbildschirm ausgebildet sein kann. Es können dabei die unterschiedlichsten Größen von Großbildschirmen bis zu kleinen Displays zum Einsatz kommen. Auch sind mit dem Begriff Bilddarstellungseinheit Projektoren umfaßt, mit denen die darzustellenden Ansichten der virtuellen 3D-Szenen beispielsweise auf eine Leinwand projiziert werden. Besonders bevorzugt werden die Ansichten von der Bilddarstellungseinheit stereoskopisch oder autostereoskopisch dargestellt. Dies kann beispielsweise Schließlich sollen unter Bilddarstellungseinheit auch alle anderen Visualisierungsgeräte fallen, wie etwa Datenbrillen, Displays in Datenhelmen (Head Mounted Displays), Bildschirme tragbarer und nichttragbarer Computer, Displays von Mobiltelefonen oder Handcomputern (PDA) oder sogar Geräte, mit denen die Bildansichten direkt auf die Netzhaut eines menschlichen Benutzers projiziert werden können.Under an image display unit a two-dimensional screen is understood here in particular, which is designed as a plasma screen or as a conventional tube screen can be. It can the different sizes of large screens up to small displays are used. Are also familiar with the term Image display unit includes projectors with which to be displayed Views of the virtual 3D scenes, for example on a screen be projected. The views of the image display unit stereoscopically or autostereoscopically shown. This can, for example, finally be done under image display unit all other visualization devices also fall, such as data glasses, Displays in data helmets (head mounted displays), screens portable and non-portable computers, cell phone displays or handheld computers (PDA) or even devices, with which the image views directly onto the retina of a human User can be projected.

Besonders bevorzugt werden die Ansichten von der Bilddarstellungseinheit stereoskopisch oder autostereoskopisch dargestellt. Diese Effekte werden beispielsweise dadurch erzielt, daß auf dem Bildschirm zwei unterschiedlich farbgefilterte oder unterschiedlich polarisierte Ansichten der virtuellen 3D-Szene überlagert werden und der Benutzer diese dann durch Brillen mit entsprechenden Farb- bzw. Polarisationfiltern betrachtet. In Datenbrillen oder Datenhelmen können diese Stereoeffekte direkt generiert werden, indem auf den Displays für jedes Auge eine entsprechend stereoskopisch versetzte Ansicht der virtuellen 3D-Szene dargestellt wird.The views are particularly preferably displayed stereoscopically or autostereoscopically by the image display unit. These effects are achieved, for example, by having two different color filters on the screen or under differently polarized views of the virtual 3D scene are overlaid and the user then views them through glasses with appropriate color or polarization filters. These stereo effects can be generated directly in data glasses or data helmets by displaying a stereoscopically offset view of the virtual 3D scene for each eye on the displays.

Unter Trackball versteht man bekannte Benutzereingabegeräte, bei denen eine Kugel in einer Halterung derart gelagert ist, daß sie sich beliebig um ihren Mittelpunkt drehen kann. Üblicherweise – aber hier nicht notwendigerweise – ist dabei ein Teil der Kugel, etwa eine Halbkugel, in der Halterung versenkt. Der Benutzer kann nun mit der Hand den freiliegenden Teil der Kugel zu Drehbewegungen veranlassen, die mit Hilfe von Bewegungssensoren an der Oberfläche des versenkten Teils der Kugel abgenommen werden. Aus diesen Bewegungsdaten läßt sich dann die Drehbewegung der Kugel errechnen. Bevorzugt nehmen die Bewegungssensoren Bewegungsdaten auf, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Drehungen um eine bezüglich der Halterung des Trackballs horizontalen und vertikalen Achse des Trackballs beschreiben. D.h. die zwei von den Bewegungssensoren ausgegebenen Winkelparameter entsprechen Drehwinkel um eine bezüglich der Halterung des Trackballs horizontalen bzw. vertikalen Achse.Trackball means well-known User input devices, in which a ball is mounted in a holder such that it can rotate freely around its center. Usually - but here not necessarily - is part of the ball, such as a hemisphere, in the holder sunk. The user can now move the exposed part by hand cause the ball to rotate with the help of motion sensors on the surface of the recessed part of the ball can be removed. From this movement data can then calculate the rotational movement of the ball. The motion sensors preferably take Movement data, which are characterized in that they are rotations to one regarding the holder of the trackball horizontal and vertical axis of the trackball describe. That the two output by the motion sensors Angle parameters correspond to an angle of rotation with respect to the Holder of the trackball horizontal or vertical axis.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist nun der Benutzer in der Lage, die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene interaktiv mittels eines Trackballs zu verändern. Dabei führt die vom Benutzer ausgeführte Drehung des Trackballs unmittelbar auch zu einer entsprechenden Drehung der Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene. Wie sich die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene verändert, wird durch ein virtuelles Kameramodell definiert. Im Allgemeinen simuliert ein solches virtuelles Kameramodell die Ansicht, die ein Betrachter von der virtuellen 3D-Szene hätte, wenn er tatsächlich durch die Kamera auf die virtuelle 3D-Szene blicken würde. Diese Ansicht hängt – bei festgelegter Brennweite – in erster Linie von der Blickrichtung der Kamera auf die virtuelle 3D-Szene und vom Abstand der Kamera von der virtuellen 3D-Szene ab.In the preferred embodiments the user is now able to view the virtual To change the 3D scene interactively using a trackball. there leads the rotation performed by the user the trackball immediately to a corresponding rotation the view of the virtual 3D scene. How the view of the virtual 3D scene changes defined by a virtual camera model. Generally simulated such a virtual camera model the view that a viewer of the virtual 3D scene, if he actually would look through the camera at the virtual 3D scene. This View hangs - when set Focal length - in primarily from the direction the camera is looking at the virtual one 3D scene and the distance of the camera from the virtual 3D scene from.

Die Kamerapositionen sind dabei Positionen in der virtuellen 3D-Szene, von denen aus die virtuelle Kamera, also das "Auge des Betrachters", auf den interessierenden Bereich der VR-Szene, d.h. beispielsweise das Produkt bzw. das Fahrzeug oder einzelne Teile des Produktes bzw. Fahrzeugs, blickt.The camera positions are positions in the virtual 3D scene from which the virtual camera, so the "eye of the beholder" on the interested Area of the VR scene, i.e. for example the product or the vehicle or individual parts of the product or vehicle.

In den bevorzugten Ausführungsformen wird nun ein virtuelles Kameramodell definiert, bei dem die Position der Kamera mit zwei unabhängig einstellbaren Raumwinkeln α und β um ein Rotationszentrum drehbar ist. Der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum hängt dabei von den beiden Raumwinkeln α und β ab, so daß sich die Kamera auf einer 3D-Oberfläche im Raum bewegt, also auf einer Fläche im Raum, die sich als Funktion von zwei Parametern, nämlich den beiden Raumwinkeln α und β, mathematisch parametrisieren läßt. Die virtuelle 3D-Szene ist dabei im Rotationszentrum angeordnet, auf das die Kamera unabhängig von ihrer Position stets hin gerichtet ist. Durch Drehung des Trackballs um dessen zwei Raumwinkel sind die zwei entsprechenden Raumwinkel α und β des 3D-Kameramodells einstellbar, so daß sich die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene entsprechend verändert.In the preferred embodiments a virtual camera model is now defined in which the position the camera with two independently adjustable solid angles α and β around a center of rotation is rotatable. The distance of the camera position from the center of rotation depends on it from the two solid angles α and β, so that the Camera on a 3D surface moved in space, i.e. on a surface in space that functions as a function of two parameters, namely the two solid angles α and β, mathematically can be parameterized. The virtual 3D scene is arranged in the center of rotation on that the camera is independent is always directed from their position. By turning the trackball around its two solid angles are the two corresponding solid angles α and β of the 3D camera model adjustable so that the view of the virtual 3D scene changed accordingly.

Bevorzugt ist der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum konstant, d.h. unabhängig von den beiden Raumwinkeln α und β. Die Kamera wird dann auf einer Kugeloberfläche um das Rotationszentrum gedreht. Eine Drehung des Trackballs durch den Benutzer bewirkt dann unmittelbar eine entsprechende Drehung der Kameraposition auf der Kugeloberfläche und folglich eine entsprechende Änderung der Ansicht der virtuellen 3D-Szene.The distance of the camera position is preferred constant from the center of rotation, i.e. regardless of the two solid angles α and β. The camera will then on a spherical surface rotated around the center of rotation. A rotation of the trackball the user then immediately makes a corresponding rotation the camera position on the surface of the sphere and consequently a corresponding change the view of the virtual 3D scene.

Anstelle der Kugeloberfläche sind auch ellipsoidartige Flächen oder quaderförmige Flächen im Raum vorteilhaft. Besonders vorteilhaft ist die Form der Fläche, auf der sich die Kamera bei Drehung des Trackballs bewegt, abhängig von der geometrischen Form des betrachteten virtuellen 3D-Objektes. So könnte sich beispielsweise bei besonders interessanten Merkmalen des virtuellen 3D-Objektes der Abstand der Kamera vom Rotationszentrum und damit dem virtuellen 3D-Objekt verringern, so daß der Betrachter mehr Details wahrnehmen kann.Instead of the spherical surface are also ellipsoidal surfaces or cuboid surfaces advantageous in space. The shape of the surface on is particularly advantageous that the camera moves when the trackball is rotated, depending on the geometric shape of the virtual 3D object under consideration. So could for example with particularly interesting features of the virtual 3D object of the Distance of the camera from the center of rotation and thus the virtual one Reduce the 3D object so that the Viewer can perceive more details.

Die Form der Fläche kann auch davon abhängen, von welcher Seite der Benutzer gerade auf das betrachtete virtuelle 3D-Objekt schaut. So kann es etwa vorteilhaft sein, bei der interaktiven Darstellung einer Seite eines Fahrzeugmodells dem Benutzer ein anderes Kameramodell anzubieten oder vorzuschreiben als bei der Präsentation der Rückseite, zum Beispiel um die Präsentation durch die resultierenden verschiedenen Ansichten abwechslungsreicher zu gestalten oder um den Benutzer auf bestimmte Merkmale und Besonderheiten des Fahrzeugmodells automatisch aufmerksam zu machen.The shape of the area can also depend on which side the user is currently viewing the virtual 3D object looks. For example, it can be advantageous for interactive Representation of one side of a vehicle model to the user another To offer or prescribe a camera model than in the presentation the back to Example of the presentation more varied due to the resulting different views to design or to draw the user to certain features and particularities to automatically draw attention to the vehicle model.

Systeme gemäß den bevorzugten Ausführungsformen werden je nach Anwendungsfeld von unterschiedlichen Benutzerkreisen bedient, wobei von unbedarften und unertahrenen Anwendern auszugehen ist. Die bevorzugten Ausführungsformen liefern dabei einen optimalen Kompromiß zwischen – einerseits – einer Einschränkung der Freiheitsgrade, mit denen der Benutzer die Ansichten interaktiv manipulieren kann, und damit dem Anspruch der einfachen Bedienbarkeit des Systems, und – andererseits – dem Gewähren von ausreichend Freiraum und Flexibilität, so daß der Benutzer den gewünschten umfassenden Eindruck von der betrachteten virtuellen 3D-Szene erhält. Eine Besonderheit der bevorzugten Ausführungsformen liegt somit in der gezielten und dosierten Einschränkung der Bewegungsmöglichkeiten der Kamera im Rahmen des virtuellen Kameramodells und damit einer Einschränkung auf die sinnvollen und für die hier relevanten Anwendungen wesentlichen Interaktionsmöglichkeiten für den Benutzer.Systems according to the preferred embodiments are operated by different user groups, depending on the field of application, it being assumed that inexperienced and inexperienced users. The preferred embodiments provide an optimal compromise between - on the one hand - a restriction of the degrees of freedom with which the user can interactively manipulate the views, and thus the claim of ease of use of the system, and - on the other hand - the provision of sufficient freedom and flexibility, so that the user receives the desired comprehensive impression of the viewed virtual 3D scene. A special feature of the preferred embodiments is thus the targeted and metered restriction of the movement possibilities of the camera in the context of the virtual camera model and thus a restriction to the meaning full interaction options for the user, which are essential for the relevant applications.

Die Kombination aus dem speziell definierten virtuellen Kameramodell in Verbindung mit dem Trackball führt zu einer intuitiven Mensch-Maschine-Schnittstelle. Zunächst zeichnen sich die bevorzugten Ausführungsformen durch eine allgemeine Einfachheit des Bedienelements, d.h. des Trackball, für den Benutzer aus. Der Trackball ist insbesondere deshalb für den Benutzer intuitiv, da die Geometrie der Bewegung des Bedienelements, also die Kugel des Trackballs, zumindest im Prinzip der Bewegung der Kamera auf einer Kugeloberfläche bzw. ellipsoidartigen Fläche oder einer ähnlichen 3D-Oberfläche im Raum nachempfunden ist. Dem Benutzer wird somit eine schlüssige Metapher zur Übertragung einer Bewegung aus der Realität in den virtuellen Raum an die Hand gegeben. Er kann sich damit leicht in dem für einen unerfahrenen Benutzer komplexen Bewegungsraum von zwei Freiheitsgraden der Rotation im dreidimensionalen Raum zurecht finden. Den bevorzugten Ausführungsformen liegen somit die Erkenntnisse zugrunde, daß einerseits die zwei Freiheitsgrade der Rotation um ein festes Rotationszentrum im dreidimensionalen Raum ausreichen, um dem Benutzer bei den hier relevanten Anwendungen genügend Freiraum zu lassen, damit er einen umfassenden und für ihn zufriedenstellenden Eindruck des betrachteten 3D-Modells erhalten kann, und andererseits, diese Freiheitsgrade so auf ein Eingabemittel abzubilden, daß dessen Bedienung für den Benutzer intuitiv sowie leicht und schnell erlernbar ist, da die Bewegungsart des Eingabemittels im wesentlichen direkt auf die Bewegung der Ansichten im virtuellen Raum abgebildet wird.The combination of the special defined virtual camera model in connection with the trackball leads to an intuitive human-machine interface. First the preferred embodiments are characterized by a general simplicity of the control element, i.e. of the trackball, for the user. The trackball is therefore especially for the user intuitively because the geometry of the movement of the control element, So the ball of the trackball, at least in principle of the movement of the Camera on a spherical surface or ellipsoidal surface or something similar 3D surface in Room is modeled. The user thus becomes a coherent metaphor for transmission a movement from reality in the virtual room. He can do it easily in the for an inexperienced user complex range of motion of two degrees of freedom the rotation in three-dimensional space. The preferred embodiments the findings are therefore based on the one hand that the two degrees of freedom the rotation around a fixed center of rotation in the three-dimensional Sufficient space to provide the user with the relevant applications enough To leave space, so that he a comprehensive and satisfactory for him Can get an impression of the 3D model under consideration, and on the other hand, map these degrees of freedom to an input means that its Operation for the user is intuitive, easy and quick to learn because the type of movement of the input means essentially directly on the Movement of the views is mapped in virtual space.

Außerdem lassen sich die bevorzugten Ausführungsformen durch Verwendung eines Trackballs robust gegenüber Umgebungseinflüssen gestalten und bieten eine relativ hohe Sicherheit vor Vandalismus, was insbesondere bei Verwendung der bevorzugten Ausführungsformen in Anwendungen, die öffentlich oder quasi öffentlich zugänglich sind, wie ggf. bei Point-of-Sales-Systemen, eine wichtige Rolle spielt. Ferner stellen die bevorzugten Ausführungsformen mit dem Trackball eine kostengünstige Realisierungsmöglichkeit für die Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Verfügung.You can also choose the preferred ones embodiments by using a trackball to make it robust against environmental influences and offer a relatively high level of security against vandalism, which in particular when using the preferred embodiments in applications, the public or quasi public accessible are important, as is the case with point-of-sales systems. Furthermore, the preferred embodiments with the trackball an inexpensive implementation option for the Human-machine interface to disposal.

Je nach Geometrie der virtuellen 3D-Szene können auch Visualisierungssituationen auftreten, wie etwa im Innenraum eines Fahrzeugmodells, bei denen eine Orientierung der Kamera weg vom Rotationszentrum günstiger ist. Deshalb ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform das virtuelle Kameramodell derart veränderbar, daß die Kamera in entgegengesetzte Richtung vom Rotationszentrum weg gerichtet ist und dabei die virtuelle 3D-Szene außerhalb der Kugeloberfläche liegt. Besonders bevorzugt kann zwischen diesen beiden virtuellen Kameramodellen interaktiv vom Benutzer umgeschaltet werden. Alternativ dazu kann auch das System dem Benutzer für bestimmte vordefinierte Visualisierungssituationen vorgeben, welches der beiden virtuellen Kameramodelle eingesetzt wird, etwa abhängig von der speziellen Geometrie des zu betrachtenden 3D-Modells.Depending on the geometry of the virtual 3D scene can visualization situations also occur, such as in the interior of a vehicle model in which an orientation of the camera away cheaper from the rotation center is. Therefore, in a particularly preferred embodiment the virtual camera model can be changed so that the camera is in opposite Direction away from the center of rotation and the virtual 3D scene outside the spherical surface lies. It is particularly preferred to be able to use these two virtual ones Camera models can be switched interactively by the user. alternative the system can also provide the user with certain predefined visualization situations specify which of the two virtual camera models is used becomes about dependent from the special geometry of the 3D model to be considered.

Im Prinzip kann eine Drehung um eine beliebig orientierte Drehachse des Trackballs auf eine Drehung um eine gegebenenfalls abweichend orientierte Drehachse des Kameramodells übertragen werden, ohne daß dadurch die intuitive Bedienbarkeit des Systems verlorengeht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform jedoch wird durch Drehung des Trackballs um eine bezüglich dessen Halterung horizontale Achse die Kameraposition ebenfalls um eine korrespondierende horizontale Achse des Kameramodells gedreht und entsprechend durch Drehung des Trackballs um eine bezüglich dessen Halterung vertikale Achse wird die Kameraposition um eine korrespondierende vertikale Achse des Kameramodells gedreht. Das heißt, eine horizontale Drehung der Trackballkugel wird übertragen in eine horizontale Drehbewegung der virtuellen Kamera und damit der Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene und entsprechend wird eine vertikale Drehung der Trackballkugel übertragen in eine vertikale Drehbwegung der virtuellen Kamera. Durch diese Übereinstimmung der Drehachsen wird es dem Benutzer noch einfacher gemacht, die gedankliche Übertragung der Bedienbewegung des Trackballs auf die virtuelle Welt vorzunehmen.In principle, a rotation by one arbitrarily oriented axis of rotation of the trackball to a rotation by a possibly oriented axis of rotation of the camera model is transmitted, without this the intuitive usability of the system is lost. In one particularly preferred embodiment however, by rotating the trackball one by one Bracket horizontal axis also the camera position by one corresponding horizontal axis of the camera model rotated and correspondingly by rotating the trackball one by one Bracket vertical axis, the camera position around a corresponding one vertical axis of the camera model rotated. That is, one Horizontal rotation of the trackball ball is transferred to a horizontal one Rotation of the virtual camera and thus the view of the virtual 3D scene and accordingly a vertical rotation the trackball ball transmitted into a vertical rotation of the virtual camera. By this match The rotary axes make it even easier for the user mental transference the operating movement of the trackball on the virtual world.

Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, dem Benutzer zusätzlich noch die Freiheit zu lassen, die Größe der betrachteten virtuellen 3D-Szene zu variieren, sich also durch Verwendung einer Zoomfunktion eine Nahansicht bzw. eine Überblicksansicht zu verschaffen. Deshalb sind bei den besonders bevorzugten Ausführungsformen Eingabemittel vorgesehen, mit denen der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum bzw. von der virtuellen 3D-Szene. vom Benutzer interaktiv verändert werden kann, so daß sich die Ansicht der virtuellen 3D-Szene entsprechend vergrößert oder verkleinert. Der Benutzer kann damit den Bildausschnitt steuern, je nachdem ob er sich für ein Detail der betrachteten 3D-Szene oder für eine Übersichtsansicht interessiert.For many applications, it is desirable the user additionally still the freedom to let the size of the viewed virtual 3D scene to vary, i.e. by using a zoom function Close-up view or an overview view To provide. Therefore, in the particularly preferred embodiments Input means are provided with which the distance of the camera position from the rotation center or from the virtual 3D scene. from the user can be changed interactively can, so that the view of the virtual 3D scene is enlarged accordingly reduced. The user can control the image section, depending after whether he is for interested in a detail of the viewed 3D scene or for an overview view.

Bevorzugt wird dieses Eingabemittel mit zwei Tasten realisiert, die beispielsweise in der Nähe des Trackballs angeordnet sind und entweder mit der den Trackball bedienenden Hand oder mit der anderen Hand des Benutzers betätigt werden können. Eine der Tasten steuert dabei die Vergrößerung des Abstands vom Rotationszentrum und die andere die Verkleinerung des Abstands vom Rotationszentrum. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen solcher Eingabemittel etwa als Hebel oder Schieber möglich.This input means is preferred realized with two buttons, for example near the trackball are arranged and either with the hand operating the trackball or can be operated with the other hand of the user. A the buttons control the increase in distance from the center of rotation and the other the decrease in the distance from the center of rotation. Of course other configurations of such input means, for example as levers or slide possible.

Besonders bevorzugt ist auch vorgesehen, daß die Drehung der Kameraposition um das Rotationszentrum und der Abstand der Kameraposition von der virtuellen 3D-Szene vom Benutzer gleichzeitig gesteuert werden können, so daß er im Prinzip in der Lage ist, einfach Flugbahnen im dreidimensionalen Raum zu steuern.It is also particularly preferred that the rotation of the camera position around the rotati onszentrum and the distance of the camera position from the virtual 3D scene can be controlled by the user at the same time, so that he is in principle able to easily control trajectories in three-dimensional space.

Bevorzugt handelt es sich bei der Kamerabewegung auf der 3D-Oberfläche im Raum nicht um eine mathematisch exakte Bewegung, sondern um eine in erster Linie "runde" Bewegung um ein Drehzentrum. Aber auch Kameramodelle mit "Ecken" und "Kanten", wie bei einer quaderförmigen Oberfläche, können für bestimmte Visualisierungsaufgaben vorteilhaft sein. Jedenfalls sind auch Schwankungen der Drehbewegung beispielsweise aufgrund technischer Ungenauigkeiten und Fluktuationen mit erfaßt. Insbesondere sind auch ellipsoidartige Bewegungen der Kameraposition vorteilhaft, bei denen sich der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum während der Drehung innerhalb gewisser Grenzen ändert. Dies ist dann von Interesse, wenn etwa bei einem länglichen Objekt zur Drehung um dieses Objekt in der Ebene seiner Längsrichtung eine ellipsoidförmige Bewegung gewählt wird, bei der die lange Halbachse der Ellipse in Richtung des länglichen Objekts ausgerichtet ist, so daß sich bei der Drehung zu dieser Halbachse hin der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum vergrößert und dadurch eine Kollision mit dem länglichen Objekt vermieden werden kann.It is preferably the Camera movement on the 3D surface in space not about a mathematically exact movement, but about one primarily "round" movement around a Turning center. But also camera models with "corners" and "edges", like a cuboid surface, can be used for certain Visualization tasks can be beneficial. In any case, there are also fluctuations the rotational movement, for example due to technical inaccuracies and fluctuations recorded. In particular, ellipsoidal movements of the camera position are also advantageous, where the distance of the camera position from the center of rotation during the Rotation changes within certain limits. This is of interest if with an elongated one Object for rotation around this object in the plane of its longitudinal direction an ellipsoidal Movement chosen with the long semi-axis of the ellipse towards the elongated Object is aligned so that when rotating towards this semiaxis, the distance of the camera position enlarged from the center of rotation and thereby a collision with the elongated Object can be avoided.

In 1 ist für eine besonders bevorzugte Ausführungsform ein virtuelles Kameramodell schematisch dargestellt. Die Position der Kamera 1 bewegt sich dabei auf einer Kugeloberfläche, die durch die beiden Kreise 2 und die gestrichelten Linien 4 angedeutet ist. Der Mittelpunkt der Kugel, das Rotationszentrum, ist mit 3 bezeichnet. Dort befindet sich das Zentrum der betrachteten virtuellen 3D-Szene. Wie durch den Pfeil 6 angedeutet, ist die Kamera bei ihrer Bewegung auf der Kugeloberfläche stets auf das Rotationszentrum 3 ausgerichtet, so daß der Benutzer stets auf das Zentrum der virtuellen 3D-Szene blickt, jedoch von unterschiedlichen Richtungen her, abhängig von der jeweiligen Position der Kamera 1 auf der Kugeloberfläche 2. Diese Position 1 ist definiert durch den Azimutwinkel α und den Polarwinkel β. α bestimmt dabei die horizontale Ablenkung und β die vertikale Ablenkung der Kamera 1. Die Entfernung der Kamera 1 zum Rotationszentrum 3 ist mit s angegeben.In 1 a virtual camera model is shown schematically for a particularly preferred embodiment. The position of the camera 1 moves on a spherical surface through the two circles 2 and the dashed lines 4 is indicated. The center of the sphere, the center of rotation, is with 3 designated. The center of the viewed virtual 3D scene is located there. Like the arrow 6 indicated, the camera is always on the center of rotation when it moves on the surface of the sphere 3 aligned so that the user always looks at the center of the virtual 3D scene, but from different directions, depending on the respective position of the camera 1 on the spherical surface 2 , This position 1 is defined by the azimuth angle α and the polar angle β. α determines the horizontal deflection and β the vertical deflection of the camera 1 , The distance of the camera 1 to the center of rotation 3 is indicated with s.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, auf ein anderes virtuelles Kameramodell umzuschalten, bei dem die Kamera 1 vom Rotationszentrum 3 nach außen weg gerichtet ist, so daß sich die Richtung des Pfeils 6 der 1 umdrehen würde. In diesem Fall ist selbstverständlich auch die betrachtete virtuelle 3D-Szene außerhalb der Kugeloberfläche 2 angeordnet. Durch Drehen der Kugel des Trackballs bzw. durch Betätigen der Eingabetasten für die Zoomfunktion werden die Parameter α, β und s des Kameramodells gesteuert.In a preferred embodiment, it is possible to switch to another virtual camera model in which the camera 1 is from the center of rotation 3 is directed outwards, so that the direction of the arrow 6 the 1 would turn around. In this case, the virtual 3D scene under consideration is of course also outside the spherical surface 2 arranged. The parameters α, β and s of the camera model are controlled by rotating the ball of the trackball or by pressing the input keys for the zoom function.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Achsen des Trackballs eine feste räumliche Lage relativ zur Bilddarstellungseinheit einnehmen, d.h., daß deren Lage im Raum vom Benutzer nicht verschoben, verdreht oder verstellt werden kann oder zumindest nur innerhalb gewisser geringer Grenzen. Beispielsweise ist der Trackball fest auf einem Tisch montiert, mit dem auch die Bilddarstellungseinheit fest verbunden ist. Dadurch wird gewährleistet, daß sich die relative Lage zueinander der Achsen des virtuellen Kameramodells und des Trackballs während der Benutzung des Systems nicht ungewollt verändert und damit für den Benutzer die einfache gedankliche Übertragbarkeit der Bewegung des Trackballs auf das Kameramodell sichergestellt ist.It is particularly advantageous here if the axes of the trackball have a fixed spatial position relative to the image display unit take, i.e. that their Position in the room not shifted, twisted or adjusted by the user can be, or at least only within certain small limits. For example, the trackball is fixed on a table, with which the image display unit is also permanently connected. Thereby is guaranteed that itself the relative position of the axes of the virtual camera model and the trackball during the Use of the system is not changed unintentionally and therefore for the user the simple transferability of ideas ensures the movement of the trackball on the camera model is.

Kollisionen der Kamera mit Objekten der virtuellen 3D-Szene sind üblicherweise nicht erwünscht, da sie eine nicht-realistische Ansicht der 3D-Szene vermitteln, insbesondere da in der Realität ein Durchdringen von Objekten in der Regel ausgeschlossen ist, dies aber in der virtuellen Welt im Prinzip ohne weiteres möglich ist. Ein derart für den Benutzer unrealistischer Effekt soll demnach vermieden werden. Deshalb wird bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Abstand der Kameraposition vom Rotationszentrum und damit die Entfernung der Kamera vom betrachteten 3D-Objekt auf einen Bereich zwischen einem Maximal- und Minimalwert begrenzt. Der Benutzer kann sich damit also nur bis zu einem bestimmten vorher festgelegten Abstand dem betrachteten 3D-Objekt nähern und sich auch nicht weiter als vorgegeben von ihm entfernen. Bevorzugt hängen diese Maximal- und Minimalwerte von den beiden Raumwinkeln α und β ab. Dadurch können sog. "Schutzzonen" beliebiger Form definiert werden, die beispielsweise an die spezielle geometrische Form der betrachteten virtuellen 3D-Objekte angeschmiegt sind.Collisions of the camera with objects the virtual 3D scene are common not wanted, because they give a non-realistic view of the 3D scene, especially since in reality Penetration of objects is usually ruled out but is in principle easily possible in the virtual world. Such a for the user unrealistic effect should therefore be avoided. Therefore, in particularly preferred embodiments, the distance of the Camera position from the center of rotation and thus the distance of the camera from the viewed 3D object to an area between a maximum and minimum value limited. So the user can only up to a certain predetermined distance from the one under consideration Approach 3D object and do not move further away from it than specified. These preferably hang Maximum and minimum values from the two solid angles α and β. Thereby can have so-called "protection zones" of any shape be defined, for example, to the special geometric shape of the virtual 3D objects under consideration are nestled.

Im Nahbereich wird neben der Vermeidung von Kollisionen auch verhindert, daß die photorealistische Ansicht verlorengeht, wenn die Feinheit bzw. der Detaillierungsgrad der Modellierung aufgrund der Nähe nicht mehr ausreicht und deshalb der Betrachter die diskrete Approximierung der Realität wahrnehmen kann. Auch im Fernbereich führt das Überschreiten bestimmter Grenzen zu unrealistischen Ansichten. So entspricht etwa das Betrachten eines Fahrzeuges aus einer Entfernung, die z.B. dem Blick aus einem Flugzeug entspricht, nicht mehr einer realistischen Situation bei einer wirklichen Fahrzeugpräsentation.In addition to avoiding Collisions also prevent the photorealistic view is lost when the delicacy or The degree of detail of the modeling is not due to the proximity is sufficient and therefore the viewer does the discrete approximation the reality can perceive. Even in the long-distance area, certain limits are exceeded to unrealistic views. Looking at it corresponds roughly a vehicle from a distance, e.g. the view from one Airplane no longer corresponds to a realistic situation a real vehicle presentation.

Analog werden bevorzugt auch die Winkelbereiche eingeschränkt, d.h. die Drehung der Kameraposition ist auf einen bestimmten Bereich der Kugeloberfläche bzw. jeweils auf einen bestimmten Drehwinkelbereich der horizontalen und vertikalen Achsen begrenzt. Damit werden einerseits ebenfalls Kollisionen mit Objekten der virtuellen 3D-Szene verhindert und andererseits unrealistische Blickwinkel ausgeschlossen, wie etwa der Blick auf ein Fahrzeug von unten bzw. von Höhe des Bodens aus, oder ein sehr schräg einfallender Blickwinkel auf ein Fahrzeugteil. Mathematisch bedeutet dies, daß die freie Navigation des Benutzers dadurch eingeschränkt wird, daß sich die Parameter des Kameramodells nur zwischen bestimmten Grenzwerten bewegen können, nämlich zwischen αmin und αmax, zwischen βmin und βmax und zwischen smin und smax.Similarly, the angular ranges are preferably also restricted, ie the rotation of the camera position is limited to a specific region of the spherical surface or in each case to a specific rotational angle range of the horizontal and vertical axes. On the one hand, this prevents collisions with objects in the virtual 3D scene and on the other hand excludes unrealistic viewing angles, such as a view of a vehicle from below or from the height of the floor, or a very oblique view of a vehicle part. Mathematically, this means that the user's free navigation is restricted in that the parameters of the camera model can only move between certain limit values, namely between α min and α max , between β min and β max and between s min and s max .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Benutzer zum Betrachten interaktiv ein Objekt oder einen Teilausschnitt aus einer komplexen virtuellen 3D-Szene auswählen. Beispiele für globale Teilansichten einer komplexen virtuellen 3D-Szene eines Fahrzeugmodells sind seine Frontansicht, Seitenansicht, Aufsicht oder die Fahrerposition, während bei Detailansichten bzw. einzelnen Objekten z.B. die Felge, Blinker, Scheinwerter, Lenkrad, Schalthebel oder die Mittelkonsole in Frage kommen. Bevorzugt kann er dabei interaktiv aus einem vorbestimmten Angebot von mehreren Kameramodellen auswählen, wobei die Kameramodelle jeweils durch ein bestimmtes Rotationszentrum und eine bestimmte Abhängigkeit des Abstandes der Kameraposition vom Rotationszentrum definiert sind. Hierzu werden als Bedienschnittstelle beispielsweise entsprechende Piktogramme auf einer graphischen Benutzeroberfläche angeboten, die etwa als Touchscreen oder mittels eines elektromechanischen Tasters ausgebildet sein kann.In a particularly preferred embodiment the user can interactively view an object or a Select a partial section from a complex virtual 3D scene. Examples of global Partial views of a complex virtual 3D scene of a vehicle model are its front view, side view, top view or the driver position, while for detailed views or individual objects e.g. the rim, turn signals, Headlights, steering wheel, gear lever or the center console in question come. Preferably, he can interactively from a predetermined Choose from several camera models, with the camera models each by a certain center of rotation and a certain one dependence the distance of the camera position from the center of rotation are. For this purpose, corresponding user interfaces are used, for example Pictograms offered on a graphical user interface, such as Touchscreen or trained by an electromechanical button can be.

Bevorzugt ist die Drehgeschwindigkeit der Kameraposition proportional zur Drehgeschwindigkeit des Trackballs. In einer besonderen Ausführungsform ist diese Proportionalität derart gestaltet, daß dieser erste Proportionalitätsfaktor von der Drehgeschwindigkeit des Trackballs abhängt, so daß die Werteübergabe vom Trackball an das Kameramodell mit einer Dynamik versehen wird. Bevorzugt führen dabei niedrige Drehgeschwindigkeiten des Trackballs zu überproportional niedrigen Drehgeschwindigkeiten der Kameraposition und hohe Drehgeschwindigkeit des Trackballs zu überproportional hohen Drehgeschwindigkeiten der Kameraposition, so daß langsame Trackballbewegungen überproportional langsame Kamerabewegungsänderungen zur Folge haben und schnelle Trackballbewegungen überproportional schnelle Kamerabewegungsänderungen.The rotational speed is preferred the camera position proportional to the speed of rotation of the trackball. In a special embodiment is this proportionality designed so that this first proportionality factor depends on the speed of rotation of the trackball, so that the transfer of values from the trackball to the Camera model is provided with a dynamic. Preferably lead low speed of the trackball too disproportionate low camera position rotation speed and high rotation speed of the trackball too disproportionate high rotational speed of the camera position, so slow Trackball movements disproportionately slow camera movement changes result and disproportionately fast trackball movements quick camera movement changes.

Damit wird dem Bedürfnis des Benutzers genüge geleistet, daß er üblicherweise bei nur kleinen Änderungen der Ansicht eine hohe Genauigkeit der Einstellung der Blickrichtung wünscht und diese durch längere Drehbewegungen der Kugel des Trackballs einfacher durchführen kann, während er in der Regel bei schnellen Bewegungen offensichtlich kein Interesse an den gerade dargestellten Blickrichtungen bzw. Ansichten hat und es ihm daher entgegenkommt, daß diese auch schneller vorbeibewegt werden.This meets the need of the User is enough accomplished that he usually with only small changes the view a high accuracy of setting the viewing direction wishes and this through longer Rotation of the ball of the trackball can be carried out more easily, while He is obviously not interested in fast movements has the viewing directions or views just shown and it therefore suits him that this can also be moved past faster.

Auch ist die Drehung der Kameraposition selbst, also nicht wie oben die Drehgeschwindigkeit, bevorzugt proportional zur Drehung des Trackballs. In bestimmten Anwendungssituationen kann es vorteilhaft sein, daß dieser zweite Proportionalitätsfaktor von der Drehwinkelstellung der Kameraposition abhängt. Beispielsweise ist es denkbar, daß bei zentralen Blickwinkeln auf ein Objekt, bei denen sich durch Drehung der Kameraposition nur wenig in der dargestellten Ansicht ändert, dieser zweite Proportionalitätsfaktor größer gewählt wird als bei schräg einfallenden Blick auf Objekten, bei denen sich durch kleine Drehwinkeländerungen des Trackballs und damit der Kameraposition bereits große Änderungen in der dargestellten Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene ergeben können.Also, the rotation of the camera position itself not the rotational speed as above, preferably proportional to rotate the trackball. In certain application situations it may be advantageous that this second proportionality factor of depends on the angle of rotation of the camera position. For example it is conceivable that at central angles of view on an object that are rotated by the camera position changes little in the view shown, this one second proportionality factor is chosen larger than at oblique incidental view of objects in which there are small changes in the angle of rotation of the trackball and thus the camera position already major changes result in the view shown on the virtual 3D scene can.

In 2 sind für eine besonders bevorzugte Ausführungsform die Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems schematisch dargestellt. Die einzelnen Komponenten sind mit entsprechenden Datenverbindungsleitungen miteinander verbunden. Mit dem Trackball 12 steuert der Benutzer die Drehbewegung der Kameraposition um das Rotationszentrum. Die Bewegungssensoren des Trackballs tasten die Bewegung der Kugel des Trackballs typischerweise im Zeitintervall einer 1/100 Sekunde ab und übertragen diese Werte zu einer Graphik-Workstation oder einem leistungsfähigen Graphik-PC 10, in dem diese Werte in eine Bewegung der Kameraposition des virtuellen Kameramodells umgerechnet werden. Die dabei berechneten Ansichten der virtuellen 3D-Szene werden an die Bilddarstellungseinheit 8 weitergegeben und dort visualisiert.In 2 the components of a system according to the invention are shown schematically for a particularly preferred embodiment. The individual components are connected to one another with corresponding data connection lines. With the trackball 12 the user controls the rotation of the camera position around the center of rotation. The movement sensors of the trackball typically scan the movement of the ball of the trackball in a time interval of 1/100 second and transmit these values to a graphics workstation or a powerful graphics PC 10 in which these values are converted into a movement of the camera position of the virtual camera model. The views of the virtual 3D scene calculated here are sent to the image display unit 8th passed on and visualized there.

Besonders bevorzugt besteht die Bilddarstellungseinheit aus einem zweidimensionalen Plasmabildschirm oder einem anderen Großbildschirm. Typischerweise weist die Bilddarstellungseinheit eine Auflösung von 1280 × 1024 Pixel auf. Besonders bevorzugt ist der Durchmesser des Trackballs in der Größenordnung von 5 cm oder größer, d.h. in der Größenordnung einer Handinnenfläche, um dem Benutzer das Gefühl zu vermitteln, eine Drehbewegung entlang einer Kugeloberfläche zu steuern, so daß ihm die Navigation intuitiv erscheint.The image display unit is particularly preferably from a two-dimensional plasma screen or another Big screen. The image display unit typically has a resolution of 1280 x 1024 Pixels on. The diameter of the trackball is particularly preferred in the order of magnitude of 5 cm or larger, i.e. in the order of magnitude a palm, to make the user feel to convey to control a rotational movement along a spherical surface, so that the Navigation appears intuitive.

Zur Auswahl bestimmter Teilansichten bzw. Detailansichten etwa einzelner Objekte steht dem Benutzer ein Touchscreen 16 zur Verfügung, mit dem er über die Auswahl entsprechender Piktogramme solche vordefinierte Ansichten auswählen kann. Mit den Tastern 14, die ganz in der Nähe des Trackballs angeordnet sind, um mit derselben Hand wie der Trackball bedient werden zu können, wird die Zoomfunktion gesteuert. Der Trackball 12, die Taster 14 und der Touchscreen 16 sind fest auf einem Tisch montiert, bezüglich dessen auch die Bilddarstellungseinheit 8 eine feste Lage im Raum einnimmt, etwa indem die Bilddarstellungseinheit 8 stets direkt gegenüber des Tisches angeordnet ist. Damit wird sichergestellt, daß die Lage der Achsen des Trackballs mit denen des Kameramodells übereinstimmt.The user has a touchscreen to select certain partial views or detailed views of individual objects, for example 16 with which he can select such predefined views by selecting appropriate pictograms. With the buttons 14 The zoom function is controlled, which are arranged very close to the trackball so that they can be operated with the same hand as the trackball. The trackball 12 who have favourited Push buttons 14 and the touchscreen 16 are firmly mounted on a table, with respect to which the image display unit 8th assumes a fixed position in space, for example by the image display unit 8th is always placed directly opposite the table. This ensures that the position of the axes of the trackball matches that of the camera model.

Claims (28)

System zur Darstellung von virtuellen 3D-Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit (8), bei dem eine Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene von einem Benutzer interaktiv mittels eines Trackballs (12) veränderbar ist, wobei die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene durch ein virtuelles 3D-Kameramodell definiert ist, bei dem – die Position der Kamera (1) mit zwei unabhängig einstellbaren Raumwinkeln α und β um ein Rotationszentrum (3) drehbar ist, – der Abstand (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) von den beiden Raumwinkeln α und β abhängt, so daß die Kamera (1) auf einer 3D-Oberfläche im Raum bewegbar ist, – die virtuelle 3D-Szene im Rotationszentrum (3) angeordnet ist, – die Kamera (1) unabhängig von ihrer Position stets zum Rotationszentrum (3) hin gerichtet ist, und wobei durch Drehung des Trackballs (12) um dessen zwei Raumwinkel die zwei entsprechenden Raumwinkel α und β des 3D-Kameramodells einstellbar sind, so daß sich die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene entsprechend verändert.System for displaying virtual 3D scenes on an image display unit ( 8th ), in which a view of the virtual 3D scene by a user interactively using a trackball ( 12 ) can be changed, the view of the virtual 3D scene being defined by a virtual 3D camera model, in which - the position of the camera ( 1 ) with two independently adjustable solid angles α and β around a center of rotation ( 3 ) is rotatable, - the distance (s) of the camera position from the center of rotation ( 3 ) depends on the two solid angles α and β, so that the camera ( 1 ) can be moved in space on a 3D surface, - the virtual 3D scene in the rotation center ( 3 ) is arranged - the camera ( 1 ) regardless of their position to the center of rotation ( 3 ) is directed towards it, and by rotating the trackball ( 12 ) around its two solid angles, the two corresponding solid angles α and β of the 3D camera model can be set, so that the view of the virtual 3D scene changes accordingly. System nach Anspruch 1, bei dem der Abstand (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) unabhängig von den beiden Raumwinkeln α und β konstant ist, so daß die Kamera (1) auf einer Kugeloberfläche bewegbar ist.The system of claim 1, wherein the distance (s) of the camera position from the center of rotation ( 3 ) is constant regardless of the two solid angles α and β, so that the camera ( 1 ) is movable on a spherical surface. System nach Anspruch 1, bei dem der Abstand (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) derart abhängt, daß die Kamera (1) auf einer ellipsoidartigen 3D-Oberfläche im Raum bewegbar ist.The system of claim 1, wherein the distance (s) of the camera position from the center of rotation ( 3 ) depends on the camera ( 1 ) is movable in space on an ellipsoid-like 3D surface. System nach Anspruch 1, bei dem der Abstand (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) derart abhängt, daß die Kamera (1) auf einer quaderförmigen 3D-Oberfläche im Raum bewegbar ist.The system of claim 1, wherein the distance (s) of the camera position from the center of rotation ( 3 ) depends on the camera ( 1 ) is movable in space on a cuboid 3D surface. System nach Anspruch 1, bei dem die Abhängigkeit des Abstandes (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) durch die geometrische Form der dargestellten virtuellen 3D-Szene bestimmt ist.System according to Claim 1, in which the dependence of the distance (s) of the camera position on the center of rotation ( 3 ) is determined by the geometric shape of the virtual 3D scene shown. System nach Anspruch 1, bei dem die virtuelle 3D-Szene mehrere Seiten aufweist und die Abhängigkeit des Abstandes (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) davon abhängt, auf welche Seite die Kamera (1) gerade gerichtet ist.System according to Claim 1, in which the virtual 3D scene has several sides and the dependence of the distance (s) of the camera position on the rotation center ( 3 ) depends on which side the camera ( 1 ) is directed straight. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das virtuelle Kameramodell zusätzlich durch interaktive Auswahl derart veränderbar ist, daß die Kamera (1) in entgegengesetzte Richtung vom Rotationszentrum (3) weg gerichtet ist und die virtuelle 3D-Szene außerhalb der 3D-Oberfläche im Raum liegt.System according to one of the preceding claims, in which the virtual camera model can additionally be changed by interactive selection such that the camera ( 1 ) in the opposite direction from the center of rotation ( 3 ) is directed away and the virtual 3D scene lies outside the 3D surface in the room. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch Drehung des Trackballs (12) um eine bezüglich dessen Halterung horizontale Achse die Kameraposition (1) um eine korrespondierende horizontale Achse des Kameramodells gedreht wird und durch Drehung des Trackballs (12) um eine bezüglich dessen Halterung vertikale Achse die Kameraposition (1) um eine korrespondierende vertikale Achse des Kameramodells gedreht wird.System according to one of the preceding claims, in which by rotating the trackball ( 12 ) around a horizontal axis with respect to its holder, the camera position ( 1 ) is rotated around a corresponding horizontal axis of the camera model and by rotating the trackball ( 12 ) around a vertical axis with respect to its holder, the camera position ( 1 ) is rotated around a corresponding vertical axis of the camera model. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Eingabemittel (14) vorgesehen ist, mit dem der Abstand (s) der Kameraposition (1) vom Rotationszentrum (3) bzw. von der virtuellen 3D-Szene vom Benutzer interaktiv veränderbar ist, so daß sich die Ansicht der virtuellen 3D-Szene entsprechend vergrößert oder verkleinert.System according to one of the preceding claims, in which an input means ( 14 ) is provided with which the distance (s) of the camera position ( 1 ) from the rotation center ( 3 ) or can be changed interactively by the user from the virtual 3D scene, so that the view of the virtual 3D scene is enlarged or reduced accordingly. System nach Anspruch 9, bei dem das Eingabemittel zwei Tasten (14) umfaßt, von denen die eine die Vergrößerung des Abstandes (s) vom Rotationszentrum (3) und die andere die Verkleinerung des Abstandes (s) vom Rotationszentrum (3) steuert.System according to Claim 9, in which the input means comprises two keys ( 14 ), one of which involves increasing the distance (s) from the center of rotation ( 3 ) and the other the reduction in the distance (s) from the center of rotation ( 3 ) controls. System nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Drehung der Kameraposition (1) um das Rotationszentrum (3) und der Abstand (s) der Kameraposition (1) von der virtuellen 3D-Szene vom Benutzer gleichzeitig steuerbar sind.A system according to claim 9 or 10, wherein the rotation of the camera position ( 1 ) around the center of rotation ( 3 ) and the distance (s) of the camera position ( 1 ) can be controlled simultaneously by the user from the virtual 3D scene. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die interaktive Veränderung des Abstandes (s) der Kameraposition (1) vom Rotationszentrum (3) auf einen Bereich zwischen einem Maximal- und Minimalwert begrenzt ist.System according to one of Claims 9 to 11, in which the interactive change in the distance (s) of the camera position ( 1 ) from the rotation center ( 3 ) is limited to a range between a maximum and minimum value. System nach Anspruch 12, bei dem der Maximal- und Minimalwert von den beiden Raumwinkeln α und β abhängt.The system of claim 12, wherein the maximum and Minimum value depends on the two solid angles α and β. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Drehung der Kameraposition (1) auf einen bestimmten Raumwinkelbereich der beiden Raumwinkel α und β und damit auf einen bestimmten Bereich der 3D-Oberfläche im Raum, bzw. jeweils auf einen bestimmten Drehwinkelbereich der horizontalen und vertikalen Achsen begrenzt ist.System according to one of the preceding claims, in which the rotation of the camera position ( 1 ) is limited to a certain solid angle range of the two solid angles α and β and thus to a certain area of the 3D surface in space, or respectively to a certain rotation angle range of the horizontal and vertical axes. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die virtuelle 3D-Szene ein vom Benutzer interaktiv wählbares Objekt oder ein interaktiv wählbarer Teilausschnitt aus einer komplexen virtuellen 3D-Szene ist.System according to one of the preceding claims, which the virtual 3D scene can be selected interactively by the user Object or an interactively selectable Part of a complex virtual 3D scene. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Benutzer interaktiv aus einem vorbestimmten Angebot von mehreren Kameramodellen auswählen kann, wobei die Kameramodelle jeweils durch ein bestimmtes Rotationszentrum (3) und eine bestimmte Abhängigkeit des Abstandes (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) definiert sind.System according to one of the preceding claims, in which the user can interactively select from a predetermined range of several camera models, the camera models each being determined by a specific rotation center ( 3 ) and a certain dependence of the distance (s) the camera position from the center of rotation ( 3 ) are defined. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Drehgeschwindigkeit der Kameraposition (1) proportional zur Drehgeschwindigkeit des Trackballs (12) ist.System according to one of the preceding claims, in which the rotational speed of the camera position ( 1 ) proportional to the speed of rotation of the trackball ( 12 ) is. System nach Anspruch 10, bei dem dieser erste Proportionalitätsfaktor von der Drehgeschwindigkeit des Trackballs (12) abhängt.The system of claim 10, wherein said first proportionality factor depends on the speed of rotation of the trackball ( 12 ) depends. System nach Anspruch 11, bei dem niedrige Drehgeschwindigkeiten des Trackballs (12) zu überproportional niedrigen Drehgeschwindigkeiten der Kameraposition (1) führen und hohe Drehgeschwindigkeiten des Trackballs (12) zu überproportional hohen Drehgeschwindigkeiten der Kameraposition (1) führen.The system of claim 11, wherein the trackball has low rotational speeds ( 12 ) to disproportionately low speeds of rotation of the camera position ( 1 ) lead and high rotation speeds of the trackball ( 12 ) to disproportionately high speeds of rotation of the camera position ( 1 ) to lead. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Drehung der Kameraposition (1) proportional zur Drehung des Trackballs (12) ist.System according to one of the preceding claims, in which the rotation of the camera position ( 1 ) proportional to the rotation of the trackball ( 12 ) is. System nach Anspruch 13, bei dem dieser zweite Proportionalitätsfaktor von der Drehwinkelstellung der Kameraposition (1) abhängt.The system of claim 13, wherein said second proportionality factor depends on the angular position of the camera position ( 1 ) depends. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Achsen des Trackballs (12) eine feste räumliche Lage relativ zur Bilddarstellungseinheit (8) einnehmen.System according to one of the preceding claims, in which the axes of the trackball ( 12 ) a fixed spatial position relative to the image display unit ( 8th ) take in. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Durchmesser des Trackball (12) in der Größenordnung von 5 cm oder größer liegt.System according to one of the preceding claims, in which the diameter of the trackball ( 12 ) is on the order of 5 cm or larger. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bilddarstellungseinheit (8) ein zweidimensionaler Bildschirm ist.System according to one of the preceding claims, in which the image display unit ( 8th ) is a two-dimensional screen. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ansichten von der Bilddarstellungseinheit (8) stereoskopisch oder autostereoskopisch dargestellt werden.System according to one of the preceding claims, in which the views from the image display unit ( 8th ) can be displayed stereoscopically or autostereoscopically. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die virtuellen 3D-Szenen künstlich erzeugte Konstruktionsmodelle aus dem Bereich des Maschinenbau und insbesondere Fahrzeugmodelle oder Flugzeugmodelle sind.System according to one of the preceding claims, who created the virtual 3D scenes artificially Construction models from the field of mechanical engineering and in particular Vehicle models or airplane models are. Verfahren zur Darstellung von virtuellen 3D-Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit (8), bei dem ein Benutzer die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene interaktiv mittels eines Trackballs (12) verändern kann, wobei die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene durch ein virtuelles Kameramodell definiert ist, bei dem – die Position der Kamera (1) mit zwei unabhängig einstellbaren Raumwinkeln α und β um ein Rotationszentrum (3) gedreht wird, – der Abstand (s) der Kameraposition vom Rotationszentrum (3) von den beiden Raumwinkeln α und β abhängt, so daß die Kamera (1) sich auf einer 3D-Oberfläche im Raum bewegt, – die virtuelle 3D-Szene im Rotationszentrum (3) angeordnet ist, – die Kamera (1) unabhängig von ihrer Position stets zum Rotationszentrum (3) hin gerichtet ist, und durch Drehen des Trackballs (12) um dessen zwei Raumwinkel die zwei entsprechenden Raumwinkel α und β des 3D-Kameramodells eingestellt werden, so daß sich die Ansicht auf die virtuelle 3D-Szene entsprechend verändert.Method for displaying virtual 3D scenes on an image display unit ( 8th ), in which a user views the virtual 3D scene interactively using a trackball ( 12 ), whereby the view of the virtual 3D scene is defined by a virtual camera model, in which - the position of the camera ( 1 ) with two independently adjustable solid angles α and β around a center of rotation ( 3 ) is rotated, - the distance (s) of the camera position from the center of rotation ( 3 ) depends on the two solid angles α and β, so that the camera ( 1 ) moves on a 3D surface in space, - the virtual 3D scene in the rotation center ( 3 ) is arranged - the camera ( 1 ) regardless of their position to the center of rotation ( 3 ) and by turning the trackball ( 12 ) by its two solid angles, the two corresponding solid angles α and β of the 3D camera model are set, so that the view of the virtual 3D scene changes accordingly. Verfahren nach Anspruch 27 mit einem oder mehreren Merkmalen der Ansprüche 2 bis 26.The method of claim 27 with one or more Features of the claims 2 to 26.
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