DE3245251A1 - Dreidimensionales videospiel - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein Videospiele und ist insbesondere auf ein Videospiel mit einem Gerät zum Bereichern des Videospielbilds gerichtet.

Das erfindungsgemäße Gerät zum Bereichern eines,Videospielbilds weist ein Gehäuse mit einem Sichtfenster auf. Eine

IQ Einrichtung zum Sichtbarmachen eines Videobilds ist vorgesehen, zu der eine in dem Gehäuse angebrachte Bildröhre gehört. In dem Gehäuse sind mehrere dreidimensionale Objekte in Abständen voneinander beweglich montiert. Ein gekrümmter, halbdurchlässiger Spiegel, der in dem Gehäuse angebracht ist, ist im allgemeinen zwischen den dreidimensionalen Objekten und der Bildröhre derart angeordnet, daß er die übereinander liegenden Bilder der Objekte und der Bildröhre durch das Sichtfenster wirft. Ein Mechanismus zum Bewegen eines dreidimensionalen Objekts oder mehrerer solcher Objekte macht es möglich, die reflektierten Bilder auf dem Spiegel zu verändern. Außerdem ist in dem Gehäuse mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten der dreidimensionalen Objekte enthalten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Videospielgehäuses;

Fig. 2 eine vergrößerte fragmentarische Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie 3-3 der

Fig. 2;

Fig. 4 eine horizontale Schnittansicht etwa nach der Linie 4-4 in Fig. 2;
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Fig. 5 eine Darstellung des Bilds, das von der in Fig^ 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird; und

Fig. 6 ein Schaltschema zur Vervollständigung der in

Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren sind durchgehend für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern verwendet. In Fig. 1 ist ein Videospiel 10 (Arcade) gezeigt, das ein Gehäuse 12, ein Sichtfenster 14, einen transparenten Schirm 16 und eine Schalttafel 18 umfaßt. Ein vor dem Gerät 10 stehender Spieler kann in üblicher Weise die Steuerelemente der Schalttafel 18 bedienen, um das Spiel, das auf dem Schirm 16 sichtbar ist und von durch einen Lautsprecher 19 erzeugten Geräuschen begleitet wird, nach einem Plan durchzuführen.

Wie in dem Vertikalschnitt der Fig."3 gezeigt, ist in dem Gehäuse 12 eine Fernsehbildröhre 20» d. i. eine Kathodenstrahlröhre, angebracht, die mit einer herkömmlichen, weiter unten beschriebenen Schaltung zum Erzeugen eines Videobilds verbunden ist. Die Röhre ist unter einem Winkel zur Vertikalebene, die das Sichtfenster 14 enthalt, angeordnet. Gewöhnlich beträgt der Winkel zwischen der Frontscheibe 21-der Bildröhre 20 und der das Sichtfenster 14 enthaltenden Vertikalebene zwischen etwa 45 und 85°. Die Röhre 20 ist günstigerweise unter dem transparenten Schirm 16 angebracht, um die Röhre 20 und die zugehörigen Bestandteile gegen Staub oder Beschädigung zu schützen. Zwischen dem Schirm 16 und der Bildröhre 20 liegt ein konkaver halb-

durchlässiger Spiegel 22, der mit dem Sichtfenster 14 gefluchtet gehalten ist, aber gegenüber der horizontalen Blickrichtung des Spielers, die in Fig. 3 durch ein schematisches Auge 24 angedeutet ist, geringfügig nach unten geneigt ist. Der Spiegel 22 ist mit seiner konkaven Fläche dem Sichtfenster 14 zugekehrt. Unter und vor dem halbdurchlässigen Spiegel 22 ist ein bewegbares dreidimensionales Modell 26 angebracht, das auf einem Fußgestell montiert ist. Das Bild des Modells 26 wird von dem halbdurchlässigen Spiegel 22 dem von der Bildröhre 20 erzeugten Bild überlagert. Durch die von der Krümmung des Spiegels 22 herrührönde Verzerrung und Manipulation des Bilds der Bildröhre 20 und des dreidimensionalen Modells 26 wird zudem eine Illusion oder ein unheimlicher Effekt einer weit offenen Tiefe im Raum hervorgerufen. Das Fußgestell 28, das zweckmäßigerweise schwarz gestrichen ist, erscheint nicht in dem resultierenden Bild, das der Spieler sieht.

An der Innenwand des Gehäuses 12 sind zwischen dem Spiegel 22 und der Bildröhre 20 zwei lichtdurchlässige Platten 30 befestigt. Die Platten 30 tragen zweckmäßigerweise geeignete Zeichen 33, beispielsweise das in Fig. 2 dargestellte Schneegänse-Strichmuster, und sind aus Acetat oder einem anderen lichtdurchlässigen Material, so daß, wenn die Platten von einer im Oberende des Gehäuses angebrachten und auf die Platten 30 gerichteten Glühlampe 32- beleuchtet werden, die Zeichen 33 auf den Platten 30 dem von der Bildröhre 20 erzeugten Bild überlagert werden. In der in Fig. gezeigten Ausführungsform vereinigt sich das Bild auf der einen Platte 30 mit dem Bild auf der anderen Platte 30 und es wird ein zusammengesetztes überlagertes Bild erzeugt.

Auf der Frontscheibe 21 ist entlang ihrem Vorderrand 3 5 ein stationäres dreidimensionales Modell 34 befestigt. Zweckmäßigerweise ist das Modell 34 eine Darstellung der

Frontseite eines Raumschiffs oder dergleichen und fügt sich dem von dem Gerät 10 erzeugten zusammengesetzten Bild ein.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das bewegliche dreidimensionale Modell 26 das Modell einer Raumstation, es kann jedoch nach Wunsch auch ein anderes dreidimensionales Modell verwendet werden. Das Bild, das von dem Modell 26 durch seine Beleuchtung mit einer Glühlampe 42 erzeugt wird, wird von mehreren LED 36, verstärkt, die entlang den Seiten des Modells 26 angeordnet sind, Zusätzlich sind noch andere dreidimensionale Objekte, beispielsweise ein Planet 38 oder andere sich bewegende astronomische Körper, angebracht, etwa mit Hilfe eines Fußgestells 40, das wie das Fußgestell 28 schwarz gefärbt ist, damit es in dem resultierenden Bild nicht sichtbar ist. Das Bild des Planeten 38, der von der Glühlampe 42 beleuchtet wird, wird ebenfalls auf den Spiegel 22 geworfen. Weitere Hintergrundobjekte werden von einer lichtdurchlässigen Platte 4 4 vorgesehen, die zweckmäßigerweise mit mehreren nicht dargestellten aufgedruckten Zeichen, etwa Hintergrundsterne oder dergleichen versehen ist. Die Platte 44 überdeckt eine Leuchtstofflampe 48, die die auf der Platte 44 enthaltenen Zeichen auf das zusammengesetzte, am Spiegel 22 sichtbare Bild wirft. In ähnlicher Weise liefert eine graphische Platte 46 Vordergrundobjekte mit Hilfe ihrer Beschriftung 49, die das Armaturenbrett eines Raumschiffs oder dergleichen simuliert/ wie in Fig. 2 und 4 gezeigt. Die Platte 46, die in der Blickrichtung des Spielers zum Spiegel 22 angeordnet ist, schirmt das dreidimensionale Modell 26 gegen eine unmittelbare Sicht durch den Spieler ab.

Das Gehäuse 12 ist mit vom Spieler bedienbaren Steuerelementen 50 versehen, zu denen ein Spielhebel 50a und ein Druckknopf 5 0b gehören. Diese Steuerelemente können dazu

benutzt werden, das im Sichtfenster 14 gesehene Bild zu manipulieren, indem der Ausgang der Bildröhre 20 und die Bewegung des dreidimensionalen Modells 26 gesteuert werden. Im einzelnen wird das dreidimensionale Modell 26 von einem Motor 52 angetrieben, der mit dem Fußgestell 28 verbunden ist und das Modell 26 um eine vertikale Achse dreht. Das Modell 26 kann im Verlauf des Spiels in eine pendelnde Bewegung auf einem immer größer werdenden Bogen versetzt werden.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich,, enthält das zusammengesetzte Bild, das der durch das Sichtfenster 14 blickende Spieler sieht, das Bild des dreidimensionalen Modells 26' etwa in der Mitte des Bildschirms 16 und das Bild des Planeten 38' in dessen Nähe. (Das virtuelle Bild des realen Objekts ist mit der Bezugsziffer des realen Objekts mit Strichindex bezeichnet.) Da der Spiegel 22 konkav und folglich etwas sphärisch ist anstelle eines einfach zylindrischen Spiegels, ändert sich das empfangene Bild bei einer Bewegung des Spielers von einer Seite zur anderen oder von oben nach unten in realistischer Weise. Im unteren Teil des Bildschirms ist das Bild des stationären dreidimensionalen Modells 34 sichtbar, das unmittelbar auf der Bildröhre 20 angebracht ist. Über den Schirm sind die Bilder von mehreren Sternen oder anderen sich bewegenden Objekten 54 verteilt als Folge der Beschriftung auf der Platte 44. Am Umfang des Bildschirms 16 sind mehrere nach außen vorspringende Formen 56 vorgesehen, die verschiedene Objekte darstellen, welche an einem Raumschiff durch eines seiner Fenster sichtbar sind. Sie rühren von der Gestalt des Bildschirms 16 her, wie sie in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist. Der durch das Sichtfenster 14 blickende Spieler gewinnt also den visuellen Eindruck, daß er durch ein Fenster eines Raumschiffs in den Weltraum hinausblickt,

Beim Spiel mit dem Gerät 10 können noch mehr visuelle Effekte zusätzlich vorgesehen werden. Das Bild des dreidimensionalen Modells 26' kann, wie durch die Pfeile 58 in Fig. 5 angedeutet, in pendelnde Drehbewegung versetzt werden. Weiter können während des Spiels mehrere Videobilder erzeugt werden, beispielsweise ein Explosionsbild 60', wozu auf der Bildröhre 20 eine entsprechende Abbildung erzeugt wird. Durch einen entsprechenden Satz von Öffnungen 62 im dreidimensionalen Objekt 34 kann der Punktestand des Spiels sichtbar gemacht werden, wozu passende Ziffern auf der Bildröhre 20 in einer mit den Öffnungen 62 gefluchteten Position sichtbar gemacht werden. Die auf den lichtdurchlässigen Platten 30 enthaltenen Zeichen 33 sind nur sichtbar, wenn die Glühlampe 32 eingeschaltet ist. Die Glühlampe 32 kann also im Spielverlauf stroboskopisch betrieben werden, um die Zeichen 3 3 auf dem zusammengesetzten Bild flackern zu lassen. Die Lampe 42 kann ebenfalls stroboskopisch betrieben werden, um das Bild des Modells 26 flackern zu lassen.

Mit dem Spielgerät 10 kann eine breite Vielfalt von vergnüglichen Spielen gespielt werden. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nunmehr ein Beispiel für ein solches Spiel beschrieben, das jedoch keine Einschränkung darstellen soll. Der Fachmann kann in Anwendung der Erfindung eine große Zahl weiterer Spiele ersinnen.

Auf dem Bildschirm 16, der anfänglich das in Fig. 5 gezeigte Bild trägt, bewegen sich die Bilder mehrerer nicht dargestellter Kämpfer, die in einer Weise auftauchen, daß sie den Eindruck vermitteln, aus dem Modell 26 abgeschossen worden zu sein. Eventuell kann das Bild einer sich öffnenden Türe (nicht gezeigt) von der Bildröhre 20 nächst' dem Bild des Modells 26' erzeugt werden und sich zusammen mit dem Modellbild 26' bewegen. Das Bild eines Kämpfers

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kann dann so sichtbar gemacht werden, wie wenn der Kämpfer durch die Tür herauskommt.

Wenn die Kämpfer in Erscheinung treten, wird von der BiIdröhre 20 ein Video-Peilzeiger (nicht dargestellt) erzeugt, der auf dem Schirm erscheint. Der Peilzeiger deutet die Zielscheibe für Kanonen 66 an, die in Fig. 5 gezeigt sind und von der Röhre 20 nächst dem Modell 34 erzeugt werden, so daß die Kanonen ein Teil des Raumschiffs des Spielers zu sein scheinen. Der Spieler stellt die Position des Peilzeigers durch Bedienen des Spielhebels 50a ein. Wenn der Zeiger die gewünschte Position hat, in der er hoffentlich einem sich bewegenden Kämpfer den Weg abschneidet, drückt der Spieler den "Feuer"-Knopf 50b, was bewirkt, daß ein Bild eines Laserstrahls aus den Kanonen 66 austritt und zur Stelle des Zeigerbilds vorwärts läuft. Wenn der Strahl richtig zielt, so daß er mit der Stelle des Kämpfers zusammentrifft, wird der Kämpfer vernichtet. Alternativ kann der Spieler die Richtung des Feuers aus den Kanonen 66 unmittelbar ohne Verwendung des Peilzeigers steuern, indem er den Spielhebel 50a um seine vertikale Achse dreht. Wenn der Spieler im Abweisen des Kämpfers keinen Erfolg hat, kann er in der letzten Minute einen Kraftschild aktivieren, der verhindert, daß der Kämpfer das Raumschiff des Spielers zerstört. Die Anzahl der Möglichkeiten, diesen Schild zu aktivieren, ist jedoch für den Spieler beschränkt. Jedesmal, wenn ein feindlicher Kämpfer gegen das Raumschiff des Spielers stößt, wird eine der Kanonen 66 zerstört.

Während der Spieler mit dem feindlichen Kämpfer kämpft, können die Bilder kleiner Weltraumlebewesen (nicht gezeigt) aus einer Öffnung am dreidimensionalen Modell 26 herauskommen. Wenn diese Kreaturen sich zur vollen Angriffstärke gesammelt haben, attackieren sie den Spieler

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in voller Formation. Die Angriffsformation kann von einem Angriff geradeaus zu einer stark abweichenden Anordnung auf Umwegen wechseln, je nach der vorher vom Spieler gezeigten Fertigkeit. Diese Kreaturen, die von der Bildröhre erzeugt werden, bekommen es mit Raumminen zu tun, die der Spieler gelegt hat, wozu er das Bild des Peilzeigers in der gleichen Weise benützt, wie beim Richten der Kanonen 6 6 auf ein Ziel; während des Angriffs der Weltraumlebewesen entspricht jedoch die Lageeinstellung des Peil-Zeigers der Lage einer Mine. Wenn der Spieler nicht in der Lage ist, diese Kreaturen zu zerstören, scheinen sie das Raumschiff des Spielers, das durch das Modell 34 simuliert ist, wie Blutegel zu erklimmen und wenn es fünf von ihnen gelingt, eine der Kanonen 66 zu bedecken, wird diese Kanone zerstört.

Mit fortschreitendem Spielverlauf nimmt der Pendelwinkel des Modells 26 zu und es können verschiedene zusätzliche Waffen freigelegt werden. So kann beispielsweise eine Todeskanone (nicht gezeigt) nach einer gewissen Zeit beginnen, Salven von Dreifachlenkwaffen abzuschießen. Wenn eine solche Dreifachrakete auftrifft, wird eine Rakete zerstört, während die beiden anderen abdrehen Und gesondert angreifen.

Wenn das Spiel weiter fortschreitet, beginnen sich Energieringe (nicht gezeigt) zwischen den beiden Scheiben 69 des Modellbilds 26' zu formen. Diese können mit Hilfe der Kanonen 66 weggeblasen werden; wenn sich aber acht solche Ringe formen, wird die Energie gebündelt und ein Strahl schießt hervor und zerstört das Raumschiff des Spielers, womit das Spiel endigt. Die Spieldauer hängt von der Fähigkeitdes Spielers ab, die Angreifer zu zerstören, die Geschütze 66 zu bewahren, die Bildung von Energieringen zu verhindern und die Weltraumlebewesen zu überwachen.

In Pig. 6 ist ein Schaltungsbeispiel für das erfindungsgemäße Spiel dargestellt. Die Schaltung umfaßt die vom Spieler bedienbaren Steuerelemente 70, 72, 74 und 76, die an die Schalttafel 80 angeschlossen sind. Die Feuersteuerung 70, die zweckmäßigerweise mit dem Druckknopf 50b verbunden ist, steuert das Feuer aus den Kanonen 66 des Spielers. Die Drehsteuerung 72 und die X-Y-Steuerungen 74, sind mit dem Spielhebel 50a verbunden, wobei die Steuerung 7 2 lediglich das Videobild der Kanonen 66 dreht und die Steuerungen 74, 76 die Lage des Peilzeigers und die Bewegung der Kanonen 66 synchron mit dem Peilzeiger steuern. Die von den Steuerungen 70 bis 76 empfangenen Eingänge werden von einer Zentraleinheit 78, zweckmäßigerweise einem Mikrocomputer, in üblicher Weise in Übereinstimmung mit programmierten Instruktionen verarbeitet, die von einer Platteneinheit 80 abgerufen werden, um das auf der Bildröhre 20 erscheinende Bild zu steuern. Zudem können von der Zentraleinheit 78 entsprechend den programmierten Instruktionen mit Hilfe von Lautsprechern 84 und 86, Ver-0 stärkern 88 und 90 und Resonanzböden 92 und 94 Geräusche und Töne erzeugt werden. Eine solche Steuerung der Videobilder ist bereits bekannt; Beispiele für Geräte zum Manipulieren von Videobildern in Verbindung mit Videospielen sind in den ÜS-Patentschriften 3 793 483 und 4 169 272 beschrieben, auf die hiermit verwiesen wird.

Die Zentraleinheit 78 steuert auch noch eine Strobeeinheit 96 und den Motor 52. Der Motor 52 ist für die Steuerung der Pendelbewegung des dreidimensionalen Modells 26 gemäß den vorprogrammierten Instruktionen verantwortlich. Ein gebräuchlicher Winkelpositionsfühler/Codierer 9 8 nimmt den Rotationsbogen des Modells 26 wahr und liefert eine sofortige codierte Digitalanzeige der Position des Modells 26 an die Zentraleinheit 78. Auf diese Weise wird trotz der Tatsache, daß sich das Modell 26 bewegt, ein Stellungs-

synchronismus zwischen dem Modellbild 26' und den von der Bildröhre 20 erzeugten Videobildern gewährleistet. Auf diese Weise können z. B. Videobilder, die den Anschein erwecken, aus dem sich bewegenden Modellbild 26' herauszukommen, und Videotüren, die scheinbar an dem Modellbild 26' angefügt sind, auf der Bildröhre 20 erzeugt werden, die ihren Synchronlauf mit dem Modellbild 26' beibehalten. In Spielen, die dem Spieler erlauben, die Drehung des Modells 26 zu steuern, ist auch noch eine Rückführung der Winkelstellung vom Modell 26 besonders erforderlich.

Die Strobeeinheit 96 steuert die Funktion der Glühlampe 32 so, daß die lichtdurchlassxgen Platten 30 selektiv beleuchtet werden, wodurch ein spannender visueller Effekt ähnlich dem Aussenden von Blitzen hervorgerufen wird. Die Lampe 42 kann gleichzeitig stroboskopisch betrieben werden, um das Bild des Modells 26 in Verbindung mit dem von den Platten 30 erzeugten Effekt flackern zu lassen.

Gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind im Rahmen der Erfindung weitere Abänderungen möglich.

Claims (14)

1. Patentansprüche

   j' 1.· Gerät zum Bereichern des Bildes eines Videospiels, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12) mit einem Sichtfenster (14), eine Einrichtung zum Erzeugen eines Videobilds, zu der eine in dem Gehäuse angebrachte Bildröhre (20) gehört, ein in dem Gehäuse beweglich gehaltertes dreidimensionales Modell (26), einen halbdurchlässigen Spiegel (22), der in dem Gehäuse etwa zwischen dem Modell (26) und der Bildröhre (20) liegt und derart angeordnet ist, daß er das Bild (26¹) des dreidimensionalen Modells (26) und das Bild der Bildröhre (20) für die Sicht durch das Sichtfenster (14) überlagert, ferner durch einen Mechanismus (28, 52) zum Bewegen des dreidimensionalen Modells (26), um dessen reflektiertes Bild (26¹) auf dem Spiegel (22) zu variieren, und

   BAD ORfGfNAL

   durch eine Lichtquelle (42) zum Beleuchten des Modells (26) .
2. 2. Gerät nach Anspruch 1/ gekennzeichnet durch mehrere lichtdurchlässige Platten (30), die projizierbare Zeichen tragen, und durch eine Lichtquelle (32) zum Beleuchten der Platten, wobei die Platten (30) derart angeordnet sind, daß, wenn sie von der Lichtquelle beleuchtet werden, von ihnen Bilder erzeugt werden, die sich auf dem Spiegel (22) überlagern.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Strobeeinrichtung, die das Licht Von der die Platten erleuchtenden Lichtquelle stroboskopisch flackern laßt.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Bewegungsmechanismus derart ausgebildet ist, daß er das dreidimensionale Modell (26) in eine pendelnde Drehbewegung durch einen vorgegebenen Bogenwinkel versetzt.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der von dem pendelnden Modell durchlaufene Bogenwinkel im Verlauf des Spiels veränderbar ist.
6. 6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Programmsteuerung für die Änderung des Bogenwinkels des Modells während des Spiels.
7. 7. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weiteres dreidimensionales Modell (34), das an einem Teil des Schirms (21) der Bildröhre (20) starr befestigt ist.

   BAD ORIGINAL
8. 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet ,daß das weitere Modell (34) ein Fenster (62) hat, durch das ein Teil des Bildes auf dem darunterliegenden Teil der Bildröhre sichtbar ist.
9. 9. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (22) ein Konkavspiegel ist.
10. 10. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dreidimensionalen Modell (26) Licht aussendende Elemente (36) angebracht sind.
11. 11. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum automatischen Synchronisieren des von der Bildröhre erzeugten Bilds mit dem Bild des beweglichen Modells (26) .
12. 12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch g e kennz eichnet , daß die Mittel zum Synchronisieren einen Computer (78) und einen Positionsfühler (98) umfassen, der derart angeordnet ist, daß er die Position des Modells (26) wahrnimmt und sie dem Computer mitteilt, der das von der Bildröhre erzeugte Bild entsprechend dieser Information steuert.
13. 13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Spie- gel (22) gekrümmt ist.
14. 14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Spiegel sphärisch ist.