DE19806556A1 - Vorrichtung zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung, die insbesondere zur Gestaltung einer Schallschutzwand eingesetzt werden kann.

Solche Vorrichtungen können zum Beispiel entlang einer Zugstrecke oder einer Autostraße in Verbindung mit einer speziell ausgelegten Schallschutzwand angebracht sein. Oft ist es aus ästhetischen Gründen wünschenswert, eine Schallschutzwand für den sich entlang der Wand bewegenden Betrachter optisch vorteilhafter zu gestalten. Eine solche Gestaltung kann z. B. durch Bepflanzungen oder Bemalen der Wand erfolgen. Bisher war es jedoch nicht möglich, für den sich entlang der Wand bewegenden Betrachter animierte Bilder, d. h. Bilder mit einer Bewegung im Bild selbst zu erzeugen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und preiswerte Vorrichtung zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung zu schaffen, mit der auf einfache Weise und ohne aufwendige technische Vorrichtungen für den sich entlang der Fahrbahn bewegenden Betrachter animierte Bilder auf der sich entlang der Fahrbahn erstreckenden Wand erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme der Zeichnung ausführlich beschrieben. Als Ausführungsbeispiel wurde eine entlang einer Bahnstrecke angeordnete Schallschutzwand gewählt.

Zur Erläuterung der in der Zeichnung angegebenen Figuren:

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht die prinzipielle Anordnung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung.

Fig. 2 zeigt in eine perspektive Darstellung der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

In der Fig. 1 ist eine Fahrbahn 1 dargestellt, auf der sich ein (nicht dargestellter) Betrachter in einem (einem ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeug) mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit v in der durch den links in der Fig. 1 dargestellten Pfeil markierten Richtung r1 bewegen möge. Zur Illustration sind als Fahrbahn 1 und 2 die Gleisstrecken eines Zuges gewählt worden, es kann sich jedoch auch um eine beliebige andere Fahrbahn handeln.

Rechts neben der Fahrbahn 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9 zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung dargestellt. Im Abstand d1 von der Fahrbahn 1 ist eine erste Wand 3 angeordnet, die sich entlang der Fahrbahn 1 erstreckt. Die Wand 3 weist eine Höhe H auf, die z. B. zwischen 5 und 10 Metern liegen kann. Die Wand 3 ist im allgemeinen nichttransparent (genauer gesagt: in den Bereichen 4) und weist senkrecht zur Fahrbahn angeordnete transparente schlitzförmige Bereiche 5 auf. Diese Bereiche 5 besitzen jeweils eine Breite d5 und sind in regelmäßigen Abständen d4 zueinander über die ganze Länge der Wand 3 angeordnet. Durch diese Schlitze kann ein sich entlang der Fahrbahn 1 bewegender Betrachter durch die Wand 3 entlang der Sichtlinien 12 und 13 hindurchsehen.

Damit störende Objekte wie Stromversorgungsmasten, die zum Beispiel entlang der Strecke angeordnet sein können, keinen Schlitz verdecken, muß ein Schlitzabstand gewählt werden, der einen natürlichen Teiler zu den Abständen der Masten bildet.

Um bei steileren Blickwinkeln auf diese Wand eine gleichbleibende Sicht durch die Schlitze zu gewährleisten, ist die Wand beidseitig rechts und links vom Schlitz angespitzt. Als mittlerer Blickwinkel kann bei einem sich entlang der Fahrbahn 1 bewegendem Betrachter von einem Blickwinkel von 45° (siehe den in der Fig. 1 dargestellten Winkel c) ausgegangen werden.

Hinter der ersten Wand 3 ist von der Fahrbahn 1 aus in einem gewissen Abstand d7 zur ersten Wand eine zweite Wand 6 angeordnet, die ebenfalls entlang der Fahrbahn 1 und parallel zu dieser angeordnet ist. Die zweite Wand 6 besteht aus einer zickzackförmigen Anordnung von Einzelelementen 7 und 8 in geschlossener oder offener Form (siehe hierzu die Fig. 2, in der sich die dort angegebenen Bezugszeichen sich auf die gleichen Elemente beziehen wie in der Fig. 1). Je nach Ausrichtung und Einsatzbereich der Vorrichtung würden einfache Haltesysteme ausreichen, wie sie z. B. für Ortsschilder eingesetzt werden (siehe hierzu die Fig. 2). Auf den Einzelelementen sind Bilder einer Bildfolge, die aus aufeinanderfolgenden Momentaufnahmen einer bewegten Bildszene besteht, angeordnet. Dabei ist jedem transparenten Bereich der ersten Wand genau ein Bild auf der zweiten Wand zugeordnet.

Die Zickzackform ist nur eine mögliche Ausführungsform der zweiten Wand (sie kann auch die gleiche Form wie die erste Wand aufweisen). Je nach Auslegung und Einsatzbereich der Vorrichtung zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung variiert die Form und Anordnung der zweiten Wand 6. Verschiedene Variationen sind denkbar. Wichtig ist, daß sich die Bildebenen 14 auf den Wandelementen 7 innerhalb des Sichtbereiches befinden, der bei einem zurückgelegten Weg d4+d5 auf Fahrbahn 1 in Richtung r1 durch die Schlitze vom Auge des Betrachters "abgescannt" wird. Verdeutlicht wird dies durch die Sichtlinien 12. Gleiches gilt für die Bildebenen 15 auf den Wandelementen 8 hinsichtlich eines zurückgelegten Weges d4+d5 auf Fahrbahn 2 in Richtung r2.

Die zweite Wand 6 weist abwechselnd für jeden in der ersten Wand angebrachten Schlitz 5 Wandelemente 7 und 8 auf, die die hinter dem Schlitz angeordnet sind und zusammen die Zickzackform bilden. Das Wandelement 8 ist dabei um einen Winkel a gegen die parallel zur Fahrbahn 1 verlaufende Wand 3 zum sich in der Richtung r1 bewegenden Betrachter hin gedreht. Gleiches gilt für den Winkel b hinsichtlich des Wandelementes 7. Vorzugsweise gilt a=b. Der Abstand zwischen dem Wandelement 7 und einem zugeordneten Schlitz 5 ist mit d11 bezeichnet, während der Abstand zwischen dem Wandelement 8 und einem zugeordneten Schlitz 5 mit d6 bezeichnet ist.

Auf den Wandelementen 7 sind jeweils gleich große Bilder 14 einer Bildfolge angebracht, die aus aufeinanderfolgenden Momentaufnahmen einer bewegten Bildszene (=Animationsfolge) besteht. Diese Bilder können von den Augen eines sich in der Bewegungsrichtung r1 entlang der Fahrbahn 1 bewegenden Betrachters durch die Schlitze 5 abgetastet werden.

Auf den Wandelementen 8 sind ebenfalls jeweils gleich große Bilder 15 einer anderen Bildfolge angebracht, die aus aufeinanderfolgenden Momentaufnahmen einer bewegten Bildszene (Animationsfolge) besteht. Diese Bilder können von den Augen eines sich in Bewegungsrichtung r2 entlang der Fahrbahn 2 bewegenden Betrachters durch die Schlitze 5 abgetastet werden.

Die im Beispiel der genannten Eisenbahnschallschutzwand genannte Zickzackform der Wand 6 ermöglicht es, daß durch zwei entgegengesetzte Ansichten zwei verschiedene Filme realisierbar sind. Für jede Bewegungsrichtung einer.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich nicht nur bei einer Bewegung des Betrachters entlang der Erdoberfläche realisieren, sondern auch bei einer senkrecht zur Bewegung der Erdoberfläche gerichteten Bewegung wie in einem Fahrstuhl (oder bei einer in einer beliebigen anderen Richtung verlaufenden Bewegung).

Für einen Fahrstuhl ist eine parallele Anordnung der Bildelemente vorzuziehen, da man dort eher gewillt ist, geradeaus zu sehen und nicht in einem 45° Winkel nach oben oder unten.

Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 9 erläutert. Diese funktioniert ähnlich wie das Zoetrop, ein optisches Instrument, das 1834 von dem Engländer William George Horner erfunden wurde und das z. B. in dem Buch "The Origins of the Motion Picture" von D.B. Thomas ("A Science Museum Booklet", London, Her Majesty's Stationary Office second impression 1968) auf Seite 12 beschrieben ist. Mit Hilfe des Zoetrops läßt sich das grundliegende Prinzip der Kinematographie wie der Nachbildeffekt auf der Netzhaut des Auges verstehen. Es handelt sich dabei um eine einfache, durch eine Drehlagerung gehaltene Trommel, die mit zwölf im gleichen Abstand befindlichen senkrechten Schlitzen versehen ist. Auf der Innenseite sind zwischen den Schlitzen zwölf gleich große Zeichnungen (oder Bilder anderer Art) angebracht, die eine Animationsfolge ergeben.

Im folgenden werden unter dem Begriff "Animationsfolge" (bzw. "animierte Bilder") Bilder mit einer Bewegung im Bild selbst verstanden (im Unterschied zu bewegten Bildern, worunter einzelne Bilder in räumlicher Bewegung verstanden werden.).

Wenn man nun das Zoetrop auf dem Halter schnell in eine beliebige Richtung dreht und durch die Schlitze sieht, nimmt man die Bilder auf der gegenüberliegenden Innenseite als Animation wahr. Allerdings sind hiermit keine langen Filme realisierbar. Wegen der geringen Anzahl von Einzelbildern sind nur kurze Animationszyklen möglich. Die Schlitze in der Trommel übernehmen die Funktion einer Umlaufblende eines heutigen Filmprojektors. Hält man die Trommel still und schaut durch die Schlitze, kann man nur eines der Bilder vollständig sehen. Man sieht von jedem Bild nur einen schmalen Ausschnitt. Dreht man sie langsam, wird nach und nach von links nach rechts, ein anderer Bildteil wahrgenommen. Bei der schnelleren Drehung aber rasen sie nur so am Auge des Betrachters vorbei, so daß die Bilder von den Schlitzen in hoher Geschwindigkeit "abgescannt" werden. Aufgrund der Trägheit des Auges meint man ein ganzes Bild für einen kurzen Moment sehen zu können. Weil ein Bild dem nächsten in Bruchteilen einer Sekunde folgt, entsteht der Anschein einer Animation.

Zwei weitere Aspekte der Schlitzen des Zoetrops unterscheiden sie vom Prinzip einer Umlaufblende. Sie bestimmen die Schärfe und Helligkeit der wahrzunehmenden Animation. Die Bilder wirken in Bewegung in jedem Fall dunkler als bei Stillstand. Der Grund dafür liegt in der Breite der Schlitze. Gibt ein Schlitz nur ein Fünftel eines Bildes frei, erscheint das animierte ganze Bild bei rotierender Trommel fünfmal so dunkel. Bei schmalen Schlitzen wirken die animierten Bilder allerdings sehr scharf, was leichter zu verstehen ist, wenn man sich wie folgt den umgekehrten Fall anschaut: Sind sie breiter, erscheint das animierte Bild dementsprechend heller. Bei breiteren Schlitzen allerdings nimmt die scheinbare Unschärfe eines animierten Bildes zu, weil in jedem Zeitmoment mehr von der Eigenbewegung der Einzelbilder auf der gegenüberliegenden Innenseite wahrgenommen werden kann. Die Trägheit des Auges führt hier also zu einem unerwünschten Nebeneffekt. Da sich die Schärfe und Helligkeit also zu zwei umgekehrt proportional zueinander verhaltenden Faktoren verbinden, galt es, beim Bau eines Zoetrops einen gesunden Kompromiß zu erzielen.

Ein letztes für die vorliegende Erfindung interessantes Phänomen des Zoetrops ist die scheinbare horizontale Bildstauchung. Dieser Eindruck kommt einer optischen Täuschung gleich, die unter anderem vom Abstand des Betrachters vom Gerät abhängig ist. Weil sich die Schlitze und Bilder bei der Drehung des Zoetrops aus seitlicher Sicht gegenläufig bewegen, kommt es dazu, daß der einzelne Schlitz nicht die gesamte Breite eines Bildes abfahren kann. Der Schlitz dreht sich in die eine Richtung, das gegenüberliegende Bild in die andere. Das heißt, der Schlitz kommt wegen der Eigenbewegung des Bildes früher am Bildende an, als wenn er ein stehendes Bild hätte "abscannen" müssen. Das animierte Bild scheint somit um die Hälfte schmaler als das echte Bild. Verstärkt wird diese Stauchung noch durch den Abstand des Betrachters. Nähert er sich dem Zoetrop, verstärkt sich die Stauchung weiter. Hat er einen genügend großen Abstand, bleibt es bei einer Stauchung um die Hälfte. Dies ist begründet durch die Brennweite des menschlichen Auges und damit durch perspektivische Gesetzmäßigkeiten. Um die Animationen beim Zoetrop verzerrungsfrei betrachten zu können, sollte daher bei der Erstellung der Einzelbilder eine entsprechende horizontale Streckung erfolgen, um diesem Phänomen entgegenzuwirken.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das oben im einzelnen dargestellte Prinzip des Zoetrops in der Weise variiert, daß nicht das Objekt im Kreis bewegt wird, sondern daß der Betrachter an einem länglichem Objekt, z. B. einer Wand vorbeibewegt wird. Hierbei könnte es sich zum Beispiel um eine Schallschutzwand handeln.

Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber dem Zoetrop ist die quasi unbegrenzte Filmdauer, die durch die Länge der benötigten Wand (Bsp.) begrenzt wird.

Bezogen auf das Beispiel der Eisenbahnschallschutzwand ermöglicht eine 1 Kilometer lange Wand bei einer mittleren Geschwindigkeit von 130 km/h einen 27 Sekunden langen Film. Da sich weder die Schlitze noch die Bilder bewegen, sorgt der sich im Zug befindliche aufgrund seiner eigenen Bewegung dafür, daß die Schlitze die Bilder wie beim Zoetrop "abscannen". Dieses ist möglich, da sich die Wand mit den Schlitzen näher am Betrachter befindet, als die Bildträgerelemente. Aus perspektivischen Gründen scheint es deshalb, als bewege sich die vordere Wand etwas schneller am Betrachter vorbei als die dahinter angeordneten Bildträgerelemente. Ein Schlitz überholt scheinbar sein dazugehöriges Bild und durch die hohe Fahrgeschwindigkeit meint der sich im Zug (Bsp.) befindliche und aus dessen Fenster durch die Schlitzwand blickende Betrachter, ein ganzes Bild sehen zu können. Durch die Aneinanderreihung der Momentaufnahmen entsteht wie beim Zoetrop eine Animation.

Ein wichtiger Unterschied zum Prinzip des Zoetrops ist noch zu erkennen. Weil sich die geschlitzte Wand aus Sicht des Betrachters nicht gegenläufig zu den dahinter liegenden Bildträgern bewegt, sondern mitläufig, mit aus perspektivischen Gründen zwei scheinbar unterschiedlichen Geschwindigkeiten, ergibt sich keine horizontale Bildstauchung wie beim Zoetrop, sondern eine Bildstreckung. Der Schlitz benötigt eine längere Zeit, um das Bild zu überqueren, als er benötigen würde, wenn sich das Bild relativ zum Betrachter nicht bewegen würde. Das animierte Bild 11 scheint in diesem Fall um mehr als das Dreifache breiter als das einzelne echte Bild. Die einzelnen Bilder müssen hier also entsprechend horizontal gestaucht werden, um diesem Phänomen entgegenzuwirken.

Die Schärfe-Helligkeit-Problematik entspricht der des Zoetrops. Weil die Animation nicht zu unscharf wirken soll, dürfen die Schlitze eine bestimmte Breite nicht überschreiten. Da aber eine geringe Schlitzbreite eine stärkere Abdunkelung zur Folge hat, muß unter Umständen, je nach Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, jedes einzelne Bild mit Hilfe einer Lichtanlage ausgeleuchtet werden. Hierdurch wäre ein Nachtbetrieb der Vorrichtung gewährleistet.

Die Ausleuchtung der Bilder kann aber auch dadurch verbessert werden, daß auf der Rückwand der ersten (geschlitzten Wand) und im Bodenbereich zwischen Schlitzwand und Bildträger spiegelnde Oberflächen angebracht werden.

Auch ist es denkbar, daß die einzelnen Bilder mit Hilfe von zentral gesteuerten Bildschirmen, Beamern, Projektionsvorrichtungen o. ä. erstellt werden und somit selber eine bestimmte Leuchtstärke aufweisen. Hierdurch wäre man in Bezug auf wechselnde Filme (z. B. Werbung) flexibler. Für den Nachtbetrieb wäre keine zusätzliche Lichtanlage erforderlich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich z. B. ohne größere Probleme in eine Schallschutzwand so integrieren, daß neben dem Erfordernis des Schallschutzes auch eine angenehme ästhetische Gestaltung oder die Übermittlung einer Werbebotschaft gelingt.

Das Prinzip der Erfindung kann natürlich auch für Schiffswege, Magnetschwebebahnen, Tunnel, Unterführungen, entsprechende Gebäudewände, Personenförderbänder oder Aufzüge eingesetzt werden.

Die Erfindung kann auch zur Vermittlung von Informationen an den sich bewegenden Betrachter oder für Werbezwecke eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Gestaltung einer wandartigen Fahrbahnumgebung mit einer Wand, die im allgemeinen nichttransparent ist, in einem bestimmten Abstand zur Fahrbahn und entlang der Fahrbahn angeordnet ist, und in der transparente Bereiche in bestimmten regelmäßigen Abständen zueinander angebracht sind, und hinter der Wand hintereinander angebrachten Bildern einer Bildfolge, die aus aufeinanderfolgenden Momentaufnahmen einer bewegten Bildszene besteht, wobei jedem transparenten Bereich ein Bild der Bildfolge zugeordnet ist, das hinter diesem so angeordnet ist, daß es von dem auf die Wand gerichteten Blick des sich in einer bestimmten Richtung entlang der Fahrbahn bewegenden Betrachters beim Passieren des Bereichs überstrichen werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bilder auf Wandelementen einer hinter der Wand (erste Wand) angeordneten zweiten Wand angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die transparenten Bereiche schlitzförmig sind und senkrecht zur Fahrbahn verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die zweite Wand eine Zickzackform aufweist, wobei jedem schlitzförmigen, transparenten Bereich jeweils zwei Wandelemente zugeordnet sind, von denen ein erstes gegen die erste Wand in Richtung auf einen sich in der bestimmten Richtung bewegenden und in Bewegungsrichtung blickenden Betrachter hin gedreht ist, während das zweite gegen die erste Wand in Richtung auf einen sich entgegen der bestimmten Richtung bewegenden und in diese Richtung blickenden Betrachter hin gedreht ist, und wobei auf den ersten Wandelementen eine erste Bildfolge und auf den zweiten eine zweite Bildfolge angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei die erste Wand in dem sich unmittelbar rechts und links der jeweiligen transparenten Bereiche befindlichen Wandbereich zu den transparenten Bereichen hin zunehmend dünner wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die einzelnen Bilder der Bildfolge die gleiche Größe besitzen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bilder auf den Wandelementen so gestaucht sind, daß sie für einen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit entlang der Fahrbahn bewegenden Betrachter unverzerrt erscheinen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Breite der schlitzförmigen transparenten Bereiche so gewählt ist, daß ein Optimum zwischen Schärfe und Helligkeit des Bildes erreicht wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der auf der Rückseite der ersten Wand und auf dem Bodenbereich zwischen den beiden Wänden spiegelnde Flächen angeordnet sind, um die Helligkeit des Bildes zu verbessern.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bilder durch künstliches Licht beleuchtet werden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bilder mittels einer Projektionsvorrichtung erzeugt werden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Bilder mittels Bildschirmsystemen hergestellt werden.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in eine Schallschutzwand integriert ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der sich der Betrachter entlang der Erdoberfläche bewegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der sich der Betrachter in einer senkrecht zur Erdoberfläche gerichteten Richtung bewegt.