DE2264123B2 - Verfahren zur rechner-unterstützten Erzeugung von Trickfolgen-Projektionsbildern mehrdimensionaler Objekte - Google Patents

Description

nur die Lage eines Punktes auf seiner Fläche, sondern auch die Projektion eines Punktes auf die Fläche codieren kann. Es wurde weiterhin gefunden, daß in Zusammenhang mit der Benutzung einer derartigen Tafel die Gegenwart nichtmetallischer Gegenstände keinen Einfluß auf die Codierung hat und daß selbst kleine metallische Gegenstände nur einen minimalen Einfluß ausüben. Weiterhin konnte gefunden werden, daß zusätzlich abgeschirmte Hochfrequenzkabel, die auf der Tafelfläche liegen, den Tafelstift nicht beeinflussen, wenn die Abschirmung dieser Leitungen geerdet ist und mit der Abschirmung des Stiftes verbunden ist. Zusätzlich kann, wenn der Innenleiter des abgeschirmten Kabels mit dem Schreibkopf des Stiftes kontaktiert wird und die Kabelabschirmung mit der Abschirmung des Stiftes in Kontakt gebracht wird, das frei liegende Ende des Innenleiters zur Codierung der Positionsdaten verwendet werden.

Bei Verwendung von zwei solcher Tafeln und rechtwinkliger Anordnung zueinander, können dreidimensionale Gegenstände codiert werden. Ein nichtmetallisches Modell eines solchen Gegenstandes kann abgefühlt und die Koordinaten der Abtastpunkte des Modells und die topologische Leitfähigkeit dieser Punkte kann automatisch durch eine Datenverarbeitungsanlage gespeichert werden, die ein dazu geeignetes Programm verwendet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens für die Codierung von Gegenständen und Apparaten in verschiedenen Positionen. Es sollen zwei- und dreidimensionale Objekte codiert werden können, wobei die Bewegungen dieser Objekte mit Hilfe mathematischer Techniken analysiert werden sollen, auch dann, wenn die Lagen der Objekte nicht in allen Einzelheiten abgetastet worden sind.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht bei dem eingangs genannten Verfahren kennzeichnenderweise vor, daß die abgetasteten Werte zur direkten Erstellung von auf dem Bildschirm anzeigbaren Projektionsbildern verwendet werden, daß Im wesentlichen nur charakteristische Posen und Lagen des Objektes abgetastet werden und daß die Zwischenstellungen durch Interpolationsrechnung mit Hilfe der codierten Koordinatenwerte und der sich daraus ergebenden Richtungswinkel ermittelt werden, um so eine lückenlose Folge von Einzeltrickbild-Projektionsbüdern zu erhalten und auf dem Bildschirm anzeigen zu können.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auf vorteilhafte Weise möglich, aus wenigen charakteristischen Koordinatenwerten einer Pose die für die Zwischenstellungen notwendigen Werte durch Interpolationsrechnung auf Grund der Werte und der sich daraus ergebenden Richtungswinkel zu erzeugen. Beispielsweise können auf Grund von nur wenigen Charakteristischen Lagen einer Puppe ganze Bewegungsabläufe erstellt werden und in einer Folge von Trickbildern auf dem Bildschirm angezeigt werden.

In geeigneter Form werden erfindungsgemäß die abgetasteten Koordination-Informationen einer Kombination aus einer graphischen Zwischeneinheit und einem Rechner zugeführt und in diesem gespeichert. Die gespeicherte Information wird im Computer zur Berechnung einer abbildbaren Projektion des Gegenstandes verwendet, wobei die abbildbare Projektion auf dem Bildschirm der graphischen Zwischeneinheit angezeigt wird. Der verwendete Gegenstand kann fest oder beweglich sein und sowohl ein Original als auch ein Modell sein. Beispielsweise kann an Stelle eines beweglichen Originalgegenstondes eine Nachbildung davon benutzt werden, wie beispielsweise eine Puppe,

die bewegliche Abschnitte hat, um die verschiedeneu Lagen und Posen darzustellen, die normalerweise der Gegenstand, oder die eine Person einnimmt, Gemäß dem Vorschlag der Erfindung werden die Koordinaten-Abtastpunkte in verschiedenen Positionen des

ίο Gegenstandes codiert. Zusätzlich können die Gegenstände in Posen codiert werden, die 90° zueinander gedreht sind oder in rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen, um X-, Y- und Z-Koordinateninformationen zu erhalten, um die Computerberechnuna der dreidimensionalen Projektionsbilder zu ermöglichen. Die Abfühlung der Abtastpunkte kann manuell oder automatisch vorgenommen werden, und die kartesische Koordinaten-Orientierung kann durch Projektion der Abfühlung dieser Punkte auf einer Vorrichtung, wie beispielsweise eine mit Hilfe von Kapazitäten arbeitende Tafel vorgenommen werden, um die kartesischen Koc.dinaten-Informationen zu erhalten, die dann der Kombination von graphischer Zwischeneinheit und Rechner für die Projektions-Werteberechnung zugeführt werden.

Im folgenden wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen Fig. 1 eine dreidimensionale Abbildung einer Puppe, die bewegliche Glieder hat und die geeignet ist für die Ausführung der Erfindung, wobei die Puppe über die Fläche einer Kapazitätstafel dargestellt ist, die mit einer graphischen Zwischeneinheit zusammenarbeitet,

Fig. 2 ist eine Ansicht ähnlich der in Fig. 1, bei der jedoch die Puppe in einer rechtwinklig zu der in F i g. 1 dargestellten Lage dargestellt ist;

F i g. 3 zeigt die Puppe aus den F^: g. 1 und 2 mit den Koordinaten-Abtastpunkten, die an verschiedenen Stellen angebracht sind;

F i g. 4 zeigt in ähnlicher Ansicht wie F i g. 3 die frei liegenden Enden der Innenleiter der Kabel, die mit den Koordinaten-Aufnahmtpunkten verbunder sind, wobei diese Kabel zur automatischen Abfühlung der Abtastpunkte zusammen mit einem Auswahlschalter benutzt werden;

F i g. 5 zeigt schematisch einen Auswahlschaltei für die Anschaltung der einzelnen Kabel, um das Abfühlen der Abtastpunkte auf der Puppe zu ermöglichen;

Fig. 6 ist ein ähnliches Bild wie in Fig. 5, jedoch mit einem motorgetriebenen Auswahlschalter;

Fig. 7 in schematischer Ansicht eine Anordnung mit einer auf kapazitiver Basis arbeitenden Tafel und dem Bildschirm einer graphischen Zwischencinheit. auf dem die berechneten Projektionsbilder angezeigt werden,

Fig. 8 eine schematische Widergabe der in drei Dimensionen in F i g. 1 und 2 dargestellten Puppe sowie die Orientierung des kartesischen Koordinatensystems,

F i g. 9 schematisch, wie die Informationen für die Berechnung der Richtungswinkel gemäß der Erfindung festgestellt werden und

Fig. 10a, 10b, deren gegenseitige Anordnung ir Fig. 10 dargestellt ist, ein Flußdiagramm eines geeigneten Programms für die Benutzung gemäß det

Erfindung, um anzeigbare Projektionen zu erzeugen. Die Codierung der Bewegungen eines beweglichen Gegenstandes oder Objektes, wie beispielsweise einer bewegten menschlichen Figur in drei Dimensionen, ist eine sehr komplexe Angelegenheit. Die Spezifizierung dieser Bewegungen in bezug auf die Winkeländerungen und die räumlichen Translationen dieser Bewegungen sind sehr schwierig, weil es für solche Bewegungen keine genauen mathematischen Gleichungen gibt. ίο

Gemäß der Erfindung wird ein manipulierbarer Gegenstand, wie beispielsweise eine einfache Puppe, verwendet, die für computerunterstützte Trickbilderzeugung manipuliert werden kann. In den F i g. 1 und 2 ist eine Puppe dargestellt, die über einer Fläche 8 einer Tafel angeordnet ist, die in Verbindung mit einer graphischen Zwischeneinheit und einem Computer verwendet werden kann. Die Puppe 10 enthält einen Kopfteil 12, drehbewegliche Abschnitte 14 und 16, die Unterschenkeln entsprechen, drehbewegliehe Abschnitte 18 und 20, die Oberschenkeln entsprechen, drehbewegliche Teile 22 und 24, die Unterarmen entsprechen, und drehbewegliche Teile 26 und 28, die Oberarmen entsprechen. Die Puppe 10 wird von einem Teil 30 getragen, das über ein Scharnier as 32 mit der Puppe verbunden ist und um das die Puppe um 90° gedreht werden kann. Vorzugsweise ist die Puppe aus nichtmetallischem Material hergestellt. Die Gelenke zwischen den verschiedenen Teilen, die Körpergliedern entsprechen, sind ebenfalls aus nichtmetallischem Materia! hergestellt. Die Lage der Puppe in F i g. 1 wird durch die Af-Z-Ebene bestimmt, in der F i g. 2 ist die Puppe aus F i g. 1 um 90° gedreht, und die Lage der Punkte wird nunmehr durch die y-Z-Ebene bestimmt. Die Fig. 3 zeigt die Koordinaten-Abtastpunkte auf der Puppe, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, wobei die Abtastpunkte von 1 bis 15 durchnumeriert sind.

Zur Herstellung von computerunterstützten Trickbildern kann die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Puppe manipuliert werden. Der vor dem Gerät sitzende Bediener kann die Puppe verändern und dann einen Tafelstift gegen eine der Koordinaten-A.btastpunkte halten, wie sie in F i g. 3 dargestellt sind, und somit die Aufzeichnung dieser Punkte veranlassen. In einem Durchgang kann der Bedienende alle Punkte in der Projektionsrichtung auf die ^T-Z-Ebene aufzeichnen lassen, wie dies der F i g. 1 entspricht, und nach Drehung der Puppe um 90° diese Punkte in Projektion auf die y-Z-Ebene codieren. Das in der graphisehen Zwisch°neinheit und dem Rechner residente Programm kann dann die codierten Punktwerte bearbeiten, berechnen und die Winkel der Teile, die Körperglieder darstellen, abspeichern, die tatsächliche Lage der Puppe abspeichern und daraufhin auf Grund dieser Berechnungen eine perspektivische Abbildung auf einem Bildschirm wiedergeben. Der Bedienende kann eine ganze Sammlung von verschiedenen Posen des »Mannequins« erarbeiten und abspeichern, wobei durch die Rechnerunterstützung zwisehen den einzelnen Posen interpoliert werden kann, um eine Trickfolge in dreidimensionaler Weise herstellen zu können. Obwohl bereits Programme für die Herstellung dreidimensionaler Filme und bewegter Bilder existieren, besteht der Vorteil bei der Benutzung einer Puppe darin, daß der Künstler oder der Bedienende unmittelbar die gewünschte Pose erhält und den abzuspeichernden Eindruck von der graphischen Zwischeneinheit auf deren Bildschirm unmittelbar zurückgemeldet bekommt.

Da die von Hand gesteuerte Berührung der Koordinaten-Abtastpunkte, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, nicht immer ganz sicher ist, kann nach einer weiteren Ausführungsform, die in F i g. 4 dargestellt ist, eine Anzahl von Verbindungskabeln an der Puppe angebracht sein, deren frei liegende Enden an den Teilen des Innenleiters angebracht sind, die die Lage der Glieder wiedergeben. Diese frei liegenden Enden der Verbindungskabel sind fast immer sicher zu finden und zu lokalisieren. In F i g. 4 ist der Verbindungsdraht 37 ein typisches Beispiel eines abgeschirmten Kabels, dessen Innenleiterende 34 frei liegt. Die Kabel sind in geeigneter Weise, beispielsweise durch ein Isolierband 36, an die verschiedenen Teile der Puppe angebracht. Die Kabel von den verschiedenen Punkten der Puppe laufen bei 38 zusammen und können dann in geeigneter Weise mit einem Auswahlschalter verbunden werden. In F i g. 5 ist schematisch ein solcher Auswahlschalter 40 dargestellt, bei dem die verschiedenen, in F i g. 4 dargestellten Punkte zusammenlaufen.

Wie in F i g. 5 bzw. F i g. 6 dargestellt, kann der Auswahlschalter 40 von Hand oder von einem Motor verstellt werden. Der bewegliche Arm 41 ist mit einer Tafelsteuerung 42 verbunden, in der die verschiedenen, von der Puppe durch Betätigung der einzelnen KaHlenden abgenommenen Signale bearbeitet werden und von dort zu einer graphischen Zwischeneinheit 44 übermittelt werden. Bei Verwendung des Auswahlschalters 40 braucht der Bedienende nur die Puppe in gewünschter Weise lagemäßig zu verändern und dann die ausgewählten Abtastpunkte anzuwählen, die codiert werden sollen.

Um eine Synchronisation zwischen einem motorangetriebenen Auswahlschalter 40, wie in F i g. 6 dargestellt, und dem angeschlossenen Rechner herzustellen, der seinerseits die graphische Zwischeneinheit steuert, kann der Motor 46 für den Antrieb des Auswahlschalters 40 vom Computer her durch Impulse angetrieben werden, die mit 48 schematisch gezeigt sind. Der Motor verschiebt den Abnahmearm 41 des Auswahlschalters 40. Die Signale dieses Abnahmearmes 41 werden einem Tafelverstärker 43 zugeführt, dessen Ausgang der Tafelsteuerung 42 zugeführt wird. Von dort gelangen die Signale zu der graphischen Zwischeneinheit 44, die im gegenseitigen Kommunikationsaustausch mit dem Rechner 52 steht. Die Information von der Tafelsteuerung 42 dient zut Unterbrechung, um zu X-, Y-, Z-Daten _tn gelangen.

Ein Vorteil bei der Verwendung einer Puppe zui Codierung einer dreidimensionalen Figur besteht darin, daß die Puppe keine genaue Kopie der Figui sein muß, mit deren Hilfe computerunterstützte Trickfolgen erzeugt werden sollen. Das heißt, die Puppe gibt Positionen der Figur vor, aber die darau: gemäß der Erfindung berechnete und gespeicherte Beschreibung der Figur kann detaillierter sein. Diese Details können durch Programme verändert werden Zusätzlich kann eine Puppe für die Entwicklung meh rerer verschiedener Trickcharaktere verwendet werden, d. h. mit anderen Worten, daß eine Puppe nich einen einzigen Charakter darstellen muß. Beispiels weise kann das Modell eines Reiters auf einen Pferderücken vorgesehen sein, ein Spitzentänzer mehrere Flugzeuge, die über einen Flugzeugträge; fliegen, und ähnliches mehr.

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Das erfindungsgemäße Konzept für das Prüfen und als Projektionsbild schematisch auf dem Bildschirm Abtasten der Koordinatenpunkte auf einer Puppe der Anzeigevorrichtung 60 bei 72 wiedergegeben und kann schließlich auch für das Aufzeichnen von Punk- in isometrischer Wiedergabe aufgezeichnet. Der ten auf einem bewegten Apparat gleich welcher Art Tafelstift 64 wird dazu benutzt, um die Aufnahmeverwendet werden. Dadurch ist es ganz leicht, ein 5 punkte auf dem zu codierenden Mechanismus zu bebilliges Modell eines Gerätes herzustellen. Durch An- rühren und die Abfühlung dieser Punkte auf die bringung von datencodierenden Drähten an jedem der Fläche der Tafel. 62 zu projizieren, und zwar dort, wo gewünschten Punkte auf einem solchen Modell, kön- der Auswahlschalter 40 und die Kabel verbunden nen dk momentanen Lagen dieser Punkte schnell auf- sind, wie dies in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist, gezeichnet werden, wenn das Modell manipuliert io woraufhin dann der Stift nicht benutzt wird und die wird. Wird ein Modell eines Apparates gebaut und Kabel in irgendeiner gewünschten Weise betätigt dieser Apparat durch einen Schrittmotor angetrieben werden können.

bei Codierung und Katalogisierung der Punkte mit Die F i g. 8 stellt eine Strichwiedergabe der Puppe einem Schrittindex als Parameter, dann kann zusatz- dar, um feste und veränderliche Scheitelpunkte zu lieh auf einer Zeitbasis eine Analyse der Punkte, die 15 verdeutlichen. Der mit 80 bezeichnete Scheitelpunkt aufgezeichnet worden sind, durchgeführt werden. Die ist ein fester Scheitelpunkt und ist durch feste me-Vektoränderungen in den Punktpositionen können chanische Verbindungen räumlich fixiert. Der mit 82 bei diesen Situationen als die an diesen Punkten bezeichnete Scheitelpunkt ist ein veränderlicher vorliegende Geschwindigkeit genommen werden. Scheitelpunkt. Die Wiedergabe des Koordinaten Eine solche Technik ist insbesondere dann wert- 20 systems + X, -\-Y und + Z zeigt die Beziehung zwivoll, wenn Mechanismen und Gerät analysiert wer- sehen der Puppe und den kartesischen Koordinatenden sollen, die schwer mathematisch wiederzugeben ebenen,
sind. Fig. 9 zeigt, wie die Richtungskosinusse A, B

Ganz allgemein ist für dreidimensionale Geräte die und C von den Codierungen der Bezugspunkte auf mathematische Analyse recht schwierig und die Pro- as der Puppe oder dem Modell im Rechner abgeleitet grammierung analytischer Probleme auch extrem werden. Die Strahlen X, Y und Z geben die kartekostspielig. Daher ist die erfindungsgemäß vorgeschla- sischen Koordinatenachsen an. Die Linie 90 in gene Aufzeichnung und Bearbeitung der Koordinaten- F i g. 9 gibt ein typisches Glied der Puppe wieder, punkte in Zeitabhängigkeit an Hand eines Modells Der Punkt 92 ist ein Scheitelpunkt. Der Pfeil 94 ist eines dreidimensionalen Gerätes sehr wertvoll und 30 der Bogen des Winkels U. Der Pfeil 96 ist der Bogen bei vielen Anwendungen sogar notwendig. Beispiels- des Winkels V, und der Pfeil 98 ist der Bogen des weise kann die Modelltcchnik gemäß der Erfindung Winkels W. Punkt 99 ist ebenfalls ein Scheitelpunkt, bei den folgenden verschiedensten Anwendungsgebie- Die Winkel U, V und W sind die Winkel mit ten Verwendung finden. So kann die Hubschrauber- den Koordinatenachsen. Die Richtungswinkel sind: blatt-Kippstellung untersucht werden, Beschläge, 35 A = Kosinus U, B = Kosinus V und C = Kosinus W. Klappenbetätigungen von Flugzeugen, verstellbare Die Fig. 10a und 10b, die zusammen die Fig. 10 Tragflächen von Flugzeugen, Fahrwerke, Setzmaschi- bilden, stellen ein Flußdiagramm eines Programms nen, Webmaschinen, mechanische Analogsteuerung dar, mit Hilfe dessen zwei- oder dreidimensionale wie ein Turbinenventil, Drahtwickelmaschinen für Objekte gemäß der Erfindung codiert werden können. Ringkörper, Erdbewegungsmaschinen usw. Zusätzlich 40 Es wird daher im folgenden nunmehr auf die allgesei bemerkt, daß Abfühlvorrichtungen, die die Bewe- meinen Verfahrensschritte bei der Verarbeitung ύη-gung solcher Mechanismen aufzeichnen, normaler- gegangen.

weise teuer und schwierig zu installieren sind, ohne Das in den Fig. 10a und 10b dargestellte Fluß-

daß sie mit der normalen Bewegung der Geräte diagramm eines Programms kann in günstiger Weise

durcheinander geraten. 45 bei der Codierung der Bewegung eines dreidimen-

In F i g. 7 ist eine allgemeine Anordnung darge- sionalen Gerätes verwendet werden, wie es insbesonstellt, mit Hilfe derer das erfindungsgemäße Verfah- dere als Puppe und Puppenmechanismus in den ren durchgeführt werden kann. Die Anordnung ent- F i g. 1 bis 6 dargestellt ist. Das Programm startet bei hält eine Bildschirmeinheit 60, eine Tafel 62, einen dem mit 100 bezeichneten Block, und setzt die gra-Tafelstift 64 und eine Tafelsteuerung 66, auf deren 50 phische Zwischeneinheit bzw. den Anzeige- und Einzelaufbau hier nicht näher eingegangen werden Unterbrechungs-Prozessor in Gang. Dadurch wird soll. Die Puppe und ihr Tragteil 68 ist von der Art, die Bildschirmgeräteeinheit eingeschaltet, um Bilder wie es bereits im Zusammenhang mit den F i g. 1 anzuzeigen und um Unterbrechungen entgegenzunehbis 6 beschrieben wurde. Eine alphanumerische men und um ebenfalls beispielsweise die in F i g. 7 Tastatur 70 ist als Eingabeeinheit für ein Datenver- 55 auf dem Bildschirm angesprochenen Leuchtschriftarbeitungssystem bekannt. Die Beschriftung »Pose 5« anzeigen zu betätigen. Bei Einschalten solcher auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes 60 gibt den Leuchtschriftangaben wird der Prozessor unterstand eines Rosenzählers wieder, dessen Aufgabe im brachen. Im nächsten Schritt 102 wird die Tafelweiteren noch beschrieben wird. Die Aufschrift steuerung gestartet. Dadurch kann die Tafel nunmehr »Punkt 15« gibt den Zählerstand eines Punktzählers 60 X-, y-Koordinateninformationen aufnehmen. Beim auf dem Schirm der Anzeigeeinheit wieder und wird nächsten Schritt 104 wird der Punktzähler auf Null im einzelnen auch später noch beschrieben. Die Be- gesetzt, der Posenzähler aus Eins gesetzt und die schriftung »Handlung«, »Wiederholen« und »Wieder- Ansichtsmarkierung auf »Front« gesetzt. Das heißt start« auf den Schirm der optischen Einheit 60 sind bei der Ansichtsmarkierung, daß die nunmehr aufBeispiele von Lichttasten, deren nähere Bedeutung 65 zunehmende Ansicht die Ansicht von vorne, von der auch noch erläutert wird. Im allgemeinen dienen diese Front ist. Der Zählerstand für die Punkte wird im Aufschriften zur Erleichterung der Arbeit für den Rechner als eine Programmvariable gespeichert und vor dem Gerät sitzenden Bedienenden. Die Puppe ist dient zur Verfolgung und Identifizierung der gespei-

cherten Koordinaten. t)er zweite Schritt innerhalb des Blocks 104, das Einsetzen des Posenzählers dient demselben Grund, nämlich dem Nachhalten und Identifizieren der Posenkoordinaten. Die Ansichtsmarkierung kann zwei Stellungen einnehmen, näm- S lieh Front- und Seitenansicht, was im Rechner durch den entgegengesetzten binären Status eines Bits abgespeichert werden kann.

Der Punktezähler wird jedesmal dann um einen Schritt weitergezählt, wenn ein weiterer Punkt auf dem dreidimensionalen Objekt abgespeichert ist. Ebenfalls wird der Posenzähler jedesmal dann um 1 weitergezählt, wenn die Pose des Gerätes wechselt. Die Koordinaten werden zweidimensional abgespeichert, wobei die eine Dimension der Punktzählstand ist und die andere Dimension der Posenzählstand. Ist die Ansichtsmarkierung auf Front gesetzt, dann zeichnet die Tafel die Y- und Z-Koordinaten der Punkte auf. Ist die Ansichtsmarkierung auf Seitenansicht gesetzt, dann werden die X- und Z-Koordi- ao naten codiert. Es sei jedoch betont, daß bei der Seitenansicht nur die ^-Koordinaten wesentlich sind, weil die Z-Koordinate bereits bei der Codierung der Frontansicht erhalten wurde.

Nach dieser Vorbereitung, die im Block 104 angesprachen ist, wird auf der Tafel die Puppe so angeordnet, daß die Frontpositionen aufgezeichnet werden können, d. h., daß Übereinstimmung mit der angezeigten Ansichtsmarkierung besteht. Danach wartet das Programm mit der Ausführung, bis eine Lichttaste angesprochen ist oder eine alphanumerische Taste durch den Bedienenden betätigt wird, um das Programm entlang verschiedener möglicher Wege zu leiten.

Die Schritte 106, 108, 110 und 112 sind Prüfschritte, um festzustellen, welche der Lichttasten angesprochen ist. Diese Lichttasten sind: alphanumerische Taste, Wiederholtaste, Wiederstarttaste, Handlungstaste. Beispielsweise wird im Schritt 106 eine Prüfung daraufhin gemacht, ob eine alphanumerische Taste bei der graphischen Zwischeneinheit gedrückt ist. Diese Prüfung zeigt an, daß der Bedienende des Programms den Tafelstift in Kontakt mit einem Abtastpunkt auf dem dreidimensionalen Gerät hält, und zwar auf denjenigen, der durch die Tafel codiert werden soll. In einer solchen Situation, wenn das Ergebnis im Schritt 106 »ja« lautet, verzweigt das Programm zu Schritt 114, woraufhin dann die X- und y-Tafel-Koordinatenwerte aufgezeichnet werden. Das Programm geht dann bei 116 weiter, um den Punktzähler um 1 zu vermehren, wodurch angezeigt wird, daß dieser Punkt nunmehr eingegeben wurde. Schritt 118 als nächster, zeigt den Punktestand auf dem Bildschirm an und dient dazu, daß sich der Bedienende davon überzeugen kann, daß der in 114 und 116 auszuführende Schritt auch tatsächlich ausgeführt wurde. Ebenfalls ist die Anzeige des Punktstandes eine Hilfe für den Programmausführenden, um ihm die Überprüfung zu ermöglichen, welche Punkte er codiert hat.

Das Programm geht dann zum Schritt 120 über, worin geprüft wird, ob die Ansichtsmarkierung auf Front steht oder nicht. In dieser anfänglich vorausgesetzten Situation ist dies selbstverständlich der Fall, und dies bedeutet, daß zu diesem Zeitpunkt die Z- und Y-Koordinateninformationen codiert werden. Daher verzweigt das Programm über die Ja-Leitung zum Schritt 122. In Schritt 122 wird die intern gespeicherte Variable Y, indexiert durch Punkt- um Posenzähler.nand, auf den Tafelwert der Koordi nate X eingestellt. Schritt 124 ist ähnlich dem Schrit 122, wobei jedoch die intern gespeicherte Variable 1 ist, die indexiert durch Punkt- und Posenzählerstani auf den Wert der Tafelkoordinate Y eingestellt wird Die Schritte 122 und 124 bewirken zusammen dii Speicherung der Projektion eines bestimmten Punk tes auf dem dreidimensionalen Gerät auf die Tafel Oberfläche. Nunmehr wird in Schritt 125 eine Prüfunj daraufhin gemacht, ob der Punktestand geringer is als die maximale Punktezahl auf der Puppe. De maximale Punkte-Zählerstand auf der Puppe ent spricht der Gesamtanzahl der darauf vorgesehener Punkte. Wenn dieser Test ergibt, daß der Punkte Zählerstand geringer als das Maximum ist, ist klar daß noch zu codierende Punkte in dieser besonderer Ansicht übrigbleiben, d. h. in der Situation, in der die Ansichtsmarkierung auf Front gesetzt ist. Selbstverständlich kann es sein, daß das Minimum davon abhängt, wie viele der Punkte auf dem dreidimensionalen Gerät bei der eingestellten Pose auftreten und sichtbar werden.

Wenn bei dieser Prüfung im Schritt 125 ein negatives Ergebnis herauskommt, geht das Programm übei die Nein-Leitung zum Schritt 126 über, bei dem dei Punktezähler auf 0 gesetzt wird. Das Einstellen des Punktezählers bei diesem Verbindungspunkt ändert das Programm dahingehend, daß nunmehr Punkte in Seitenansicht aufgezeichnet werden. Dementsprechend wird im Schritt 128 die Ansichtsmarkierung auf Seitenansicht gesetzt, worauf das Programm nunmehr zurückgeht zum Schritt 106. Es sei noch erwähnt, daß beim Test im Schritt 120 das Programm zum Schritt 130 verzweigt hätte, wenn die Ansichtsmarkierung auf Seitenansicht gestanden hätte und nicht auf Front.

Der erwähnte Schritt 130 ist ähnlich den Schritten 122 und 124, ausgenommen jedoch, daß die Variable X, die abgespeichert und durcl. Punkt- und Posenzählerstand indexiert ist, auf den Tafelwert X eingestellt wird, wenn die Ansichtsmarkierung auf Seite gesetzt ist. Vom Schritt 130 geht das Programm zum Testschritt 132 über, wobei hier ein Test ähnlich dem von Schritt 124 durchgeführt wird, d. h. es wird gefragt, ob der Punktestand geringer als das Maximum ist. Ist dies nicht der Fall, verzweigt das Programm über die Nein-Leitung zum Schritt 134, um eine isometrische Projektionsdarstellung der lautenden Pose der Puppe auf dem Bildschirm anzuzeigen.

Im nachfolgenden Schritt 136, der ähnlich dem icnntt 118 ist und eine reine Hilfe für den Bedienenden ist, um zu prüfen, ob die Punkte wie gewünscht codiert wurden, wird der Posenstand angezeigt. Das programm geht dann zum Schritt 138 über, der ähnlich dem Schritt 126 ist, d. h., daß nunmehr das Programm in die Lage versetzt wird, die Information über den Punktestand von der Frontansicht aufzunehmen. Dementsprechend wird im Schritt 150 die Ansichtsmarkierung auf Front gesetzt. Im nächsten schritt 142 wird der Posenstand um 1 vermehrt. Diese Vermehrung zeigt an, daß eine vollständige Pose eingegeben worden ist. Mit anderen Worten, bei diesem Kunkt ist nunmehr die Eingabe aller Punkte einer Position des dreidimensionalen Gerätes vervollständigt worden. Im Schritt 144 wird wiederum ein Test durchgerührt, ob der Posenstand das Maximum über-

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schreitet. Wenn nur eine Pose gewünscht ist, kann hin dann das Programm zum Schritt 108 übergeht, in in diesetn Programmabschnitt der Posenzähler das dem geprüft wird, ob die Lichttaste bzw. das Leucht-Maximum bereits überschreiten. Da jedoch im allge- band »Wiederholen« an ist oder nicht. Ist es an, dann meinen mehr als eine Posencodierung erwünscht sein kann das Programm teilweise oder ganz nochmals wird, geht das Programm zurück zum Schritt 106, und 5 durchgeführt werden, wenn ein Fehler entdeckt worzwar über die Nein-Leitung am Schritt 144. Zu dieser den ist. In diesem Falle wird bei 108 über die Ja-Zeit, wenn der Posenstand nicht komplettiert ist für leitung zum Schritt 156 verzweigt, bei dem der Posenalle Posen, wird das Programm erneut durchlaufen, zähler um 1 vermindert wird. Dieses Zurücksetzen und zwar in der Weise, wie es eben beschrieben bewirkt die Entfernung des vorhergehend codierten wurde, und zwar so lange, bis sämtliche gewünschte io Punktes, der falsch codiert wurde. Im nachf jlgenden Posen codiert wurden. Wenn andererseits beim Schritt 158 wird der Posenzähler auf 1 geseUi, falls Schritt 144 das Ergebnis Ja lautet, d. h., daß die Co- er vorher bei 0 stand. Das wesentliche dieses Schrittes dierung für alle Posen vollständig ist, verzweigt das besteht darin, daß wie beim Block 104 gezeigt, der Programm zum Schritt 146. Im Schritt 146 wird nun Posenzähler mit dem Wert 1 beginnt. Würde der veranlaßt, daß die Richtungskosinusse der Glieder der 15 Posenzähler bei 0 stehen, dann wäre das Programm Puppe tür die Posenlage berechnet werden. Diese nicht in der Lage, Punktinformationen zu speichern. Berechnung benutzt, wie in Fig. 9 dargestellt, die Zur Überprüfungshilfe für den Bedienenden wird im Richtungskonsinusse, die die Informationen über die Schritt 160, der ähnlich den Schritten 126 und 136 ist, Orientierung der Punkte auf dem dreidimensionalen der Stand des Posenzählers angezeigt.
Gerät relativ zueinander liefern. Danach geht das ao Würde die Prüfung bei 108 ein »nein« ergeben. Programm zum Schritt 148 über. dann verzweigt das Programm zum Schritt 110, wo

In d^;p.sem Status 148 werden die Positionen berech- geprüft wird, ob die Lichttaste »Wiederstart« an ist net und abgespeichert, und zwar welchen Abstand oder nicht. Dadurch kann der Bedienende mit der sie von festen Punkten haben für dazwischenliegende Ausführung des Programmes dort beginnen, wo die Zeiten. Bei diesem Schritt muß für die Durchführung as Unterbrechung lag. Dies kann in solchen Situationen bekannt sein, daß beide Ansichtsposen, jeweils um auszuführen wünschenswert sein, wo die Folge der 90° versetzt für die dreidimensionale Darstellung co- Posen gewechselt wird, die zu codieren sind, oder wo diert werden. Es werden jedoch nur einige typische er den Faden verloren hat oder auch aus anderen Posen der Puppe bzw. allgemein des Gerätes vom Be- Gründen. Ebenfalls kann es angewendet werden dort dienenden eingestellt weiden, und über das Programm 30 wo eine neue Folge codiert werden soll. Falls das die dazwischenliegenden Bewegungsabläufe, d. h. die Testergebnis in 110 positiv ist, verzweigt das Prozeitlichen Zwischenzustände, beispielsweise von Fuß- gramm über die Ja-Leitung zurück zum Block 100. heben bis Fußsenken vom Programm her berechnet Im Fall, daß die Prüfung bei 110 negativ ausfällt, und abgespeichert. Diese abgespeicherten und berech- geht das Programm zum Schritt 112 über und prüft, neten Werte können nachher in einer Trickfolge auf 35 ob die Handlungslichttaste angeschaltet ist. Dieser dem Bildschirm wiedergegeben und weiterverwendet Status setzt den Bediener in die Lage, die Inforwerden. mationen, die er bereits in aufeinanderfolgenden

Vom Schritt 148 geht das Programm zum Schritt Posen so weit aufgezeichnet hat, zu überprüfen. Bei 150 über, wobei durch lineare Interpolation der Rieh- dieser Sachlage grht er direkt zum Schritt 146, worin tungskosinusse die räumlichen Positionen ermittelt 40 dann die verschiedenen Werte gemäß den Schritten und abgespeichert werden, die die beweglichen Punkte 146 bis 152 berechnet werden und im Schritt 154 die für dazwischenliegende Zeitperioden einnehmen. Un- Anzeige erfolgt. Bei negativem Ergebnis in 112 geht ter dem Ausdruck lineare Interpolation werden das Programm zurück zum Schritt 106.
gleiche Änderungen der Richtungskosinusse verstan- Auf Grund des im Zusammenhang nit der Fig. 10 den, die für die isometrische Projektionen der Zwi- 45 beschriebenen Programmablauffolge wurde dargeschenposen berechnet werden, deren Werte dann ab- legt, wie gemäß der Erfindung der dreidimensionale gespeichert werden. Das ist so zu verstehen, daß diese Mechanismus und die Punkte darauf codiert werden Zwischenpositionswerte zu solchen Lagen und Posen können, um daraus eine ganze Serie aufeinanderfolgehören, die tatsächlich nicht codiert wurden, sondern gender Bewegungsabläufe in der gewünschten ^rilge in den Schritten 148 und 150 berechnet wurden. Im 50 zu produzieren, ohne daß es notwendig ist, jede ein-Schritt 152 werden die isometrischen Projektions- zelne lage und Pose zu codieren,
werte aller Zwischenposen berechnet und abgespei- Die codierten und abgefühlien Positionsdaten der chert. Danach geht das Programm zum Schritt 154 Puppe, die durch die beschriebene Methode aufgefiber, wo nunmehr auf dem Bildschirm der graphi- nommen wurden, kann über Datenfernverarbeitung sehen Zwischeneinheit alle codierten Posen in der 55 einem anderen Computer zur Verfügung gestellt wer-Reihenfolge angezeigt werden, in der sie aufgetreten den, der daraus die Zwischenpositionen in größeren sind, um eine Trickfolge im ganzen zu erhalten. Das Details und größerer Häufigkeit berechnen kann, um Programm geht dann wieder zum Schritt 106 zurück. eine qualitätsmäßig hoch stehende computerunter-Auf diese Weise werden die Bewegungsänderungen stützte Trickbilderzeugung zu ermöglichen. Die auf eines dreidimensionalen Gerätes teilweise tatsächlich 60 Grund der erfindungsgemäßen Methode codierten codiert aufgenommen und komplett berechnet, um Positionsangaben können auch auf einem von einem eine vollständige Trickfolge beweglicher Bilder an- Rechner adressierbaren Speicher abgespeichert werzeigen zu können. den, beispielsweise einer Platte oder einem Magnet-

Es soll nun noch einmal zum Schritt 106 zurück- band oder auch Aufzeichnungen auf Karten für die

gegangen werden und angenommen werden, daß die 65 spätere Wiederverwendung durch andere Rechner

Frage mit »nein* beantwortet worden wäre, worauf- und Programme.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur rechner-unterstützten Erzeugung von Trickbildfolgen-Projektjonsbildern zwei- oder dreidimensionaler Objekte, auf denen an geeigneten Stellen Abtastpunkte zur Lagefeststellung und -codierung angebracht sind, die in gerichteter Orientierung zur direkten Ermittlung von Koordinatenwerten, die den Abtast- bzw. Lagepunkten entsprechen, abgetastet werden, und bei dem diese abgetasteten Koordinatenwerte dem Rechner zugeführt werden, der mit Hilfe dieser Werte auf einem Bildschirm anzeigbare Projektionsbilder ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetasteten Werte zur direkten Erstellung von auf dem Bildschirm (60) anzeigbaren Projektionsbildern (72) verwendet werden, daß im wesentlichen nur charakteristische Posen und Lagen des Objektes (10) abgetastet werden und daß die Zwischenstellungen durch Interpolationsrechnung mit Hilfe der codierten Koordinatenwerte und der sich daraus ergebenden Richtungswinkel ermittelt werden, um so eine lückenlose Folge von Einzeltrickbild-Projektionsbildern zu erhalten und auf dem Bildschirm (60) anzeigen zu können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (10) in zwei verlchiedenen Orientierungsrichtungen (Λ', Ζ bzw. Y, Z) über eine Tafel (8, 26) angeordnet wird lind die jeweils in Projektionsrichtung sichtbaren Abtasipunktc [1 bis 15) auf die Tafel (8, 62) projiziert und die dabei in der Ebene der Tafel (8, i2) ermittelten kartesiichen Koordinatenwerte «lern Rechner (44, 52) zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Interpolationsrech-Hung Werte für die Projektionsbilder (72) ermittelt werden, die zwischen den Orientierungsrichlungen (X, Z bzw. Y, Z) liegen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Tafelstift (64) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Lage der Abtastpunkte (1 bis 15) auf die Tafel (8, 62) projiziert wird, um in der Ebene der Tafel (8, 62) iie kartesischen Koordinatenwerte festzustellen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abtastpunkten (I bis 15) frei liegende Enden (34) tier Innenleiter von Kabeln (37) angebracht sind, die selektiv aktivierbar sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Aktivierung der Kabel über einen Auswahlschalter (40) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Objekt (10) ein vereinfachtes Modell verwendet wird, dessen Teile (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28) beweglich und in verschiedenen Posen manipulierbar sind, und daß deren Lagekoordinaten codiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Projektionsbilder (72) isometrische Werte bestimmt werden, die auf dem Bildschirm (60) zur Erzeugung einer belebten Trickbildfolge anzeigbar sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnerunterstützten Erzeugung von Trickbildfolgen-Projektionsbildern zwei- oder dreidimensionaler Objekte, auf denen an geeigneten Stellen Abtastpunkte zur

Lagefeststellung und -codierung angebracht sind, die in gerichteter Orientierung zur direkten Ermittlung von Koordinatenwerten, die den Abtast- bzw. Lagepunkten entsprechen, abgetastet werden, und bei dem diese abgetasteten Koordinatenwerte dem Rechner

ίο zugeführt werden, der mit Hilfe dieser Werte auf einem Bildschirm anzeigbare ProjektionsbiUer ermittelt.

Ein solches Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen zur Codierung und Umsetzung zwei- -oder

dreidimensionaler Objekte in verschiedenen Lagen in digitale Werte und die daraus berechneten Ergebnisse sind für technische Analysen oder künstlerische Zwecke nützlich.

in der USA.-Patentschrift 3 510 210 ist eine Tech-

zo nik beschrieben, bei der ein lebender Ak'ctij· reflektierende oder leuchtende Elemente trägt, die an bestimmten Stellen seines Körpers angebracht sind und die durch eine Fernseh-Aufnahmeröhre aufgenommen werden. Die Lagen dieser Elemente werden in

einem Computer gespeichert in der Weise, wie der Akteur die verschiedenen Bewegungen ablaufen läßt, und diese Bewegungen, codiert durch den Computer, können mit einer abgespeicherten Darstellung einer Figur und deren Posen verglichen werden. Die Posen, die ausgewählt werden, können in einer Trickfolge zusammengefaßt werden.

Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift ί 449 633 eine Vorrichtung zum Abtasten von zwei- oder dreidimensionalen Objekten bekannt, um die Lage der Objekte festzustellen. Die Objekte werden dabei zur direkten Ermittlung von Koordinatenwerten, die den Abtast- bzw. Lagepunkten entsprechen, in gerichteter Orientierung abgetastet. Diese abgetasteten Koordinatenwerte werden direkt abgespeichert und anschließend in der gespeicherten Weise wieder verwendet.

In der Veröffentlichung mit dem Titel »The Lincoln Wand« in Proceedings of the Fall Joint Computer Conference, 1966, auf S. 223 bis 227, ist eine Vorrichtung beschrieben, die akustische Wellen zur Codierung der Positionsinformationen in zwei oder drei Dimensionen verwendet. In ähnlicher Weise ist in der Veröffentlichung mit dem Titel »A Sonic Pen: A Digital Stylus System« von A. E. Brenner und

P. de Pruyne auf den S. 346 bis 348 in IEEE Transactions On Computer, Juni 1970, ein Schallstift beschrieben, der ebenfalls Schallwellen zur Codierung der Lageinformationen in zwei oder drei Dimensionen verwendet. Weiterhin ist bekannt, Tafeln zur Codierung einer Stiftposition zu verwenden, die dazu die Kapazitätsmessung verwenden.

Es wurde herausgefunden, daß bei Benutzung einer Tafel der vorgenannten Art zusammen mit einer graphischen Zwischeneinheit die X-, y-Position eines Stiftes auch dann genau festgestellt wird, wenn der Kopf des Stiftes nicht die Fläche der Tafel kontaktiert. Der Stift kann von der Oberfläche der Tafel bis zu 20 cm abgehoben werden, und doch ist die Abbildung eines solchen codierten Punktes auf dem Bildschirm der graphischen Zwischeneinheit so stabil, als ob der Schreibkopf des Stiftes in Kontakt mit der Tafeloberfläche gestanden hätte. Daraus ist nun die Erkenntnis gezogen worden, daß eine Tafel nicht