DE4236091A1 - Projektionssystem für Unterhaltungs- und Spielgeräte - Google Patents

Projektionssystem für Unterhaltungs- und Spielgeräte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Projektionsvideosystem für Unter­ haltungs- und Spielgeräte.
Unterhaltungs- und Spielgeräte sind sämtlich mit Anzeige­ einheiten versehen, die möglichst attraktiv ausgestattet werden. Je ansprechender die optische und akustische Dar­ bietung des Spielgeschehens erfolgt, um so mehr wird ein solches Gerät von den Benutzern angenommen und benutzt. Dies ist insbesondere bei Videogeräten der Fall.
Um die Spielpräsentation optisch zu verbessern, sind ver­ schiedene Konzeptionen entwickelt worden. So wurde bei­ spielsweise ein Videosystem vorgeschlagen, bei dem zur Er­ zeugung eines räumlichen Eindrucks seitlich neben dem Haupt­ monitor zwei weitere Monitore angeordnet sind.
Es ist ferner ein als "virtual reality" bezeichnetes System entwickelt worden, dessen Anzeige räumlich wahrgenommen wer­ den soll. Um diesen Effekt zu realisieren, muß der Spieler jedoch einen Helm tragen. Dies beeinträchtigt die Akzeptanz, denn das Tragen von Helmen wird gewöhnlich als nicht ange­ nehm empfunden.
1992 wurde ein Gerät der Firma SEGA präsentiert, das mit einem Bildschirm versehen ist, der ein übliches zweidimen­ sionales Bild wiedergibt. Dieses Bild wird auf einem ge­ krümmten Spiegel wiedergegeben, um dem Betrachter eine drei­ dimensionale Darstellung zu liefern. Seitlich, d. h. auf dem Außenbereich des Spiegels, treten jedoch sehr starke Verzer­ rungen auf, wodurch die Abbildungsqualität erheblich beein­ trächtigt ist.
Insbesondere für Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen sind sogenannte Head-up-displays der Firma ASK A.S., N-1601 Fredrikstad bekannt geworden. Bei diesen werden Betriebs­ parameter die z. B. die Geschwindigkeit, Drehzahl, etc. holo­ graphisch auf die Windschutzscheibe geworfen. Auf diese Weise soll es dem Fahrer des Fahrzeugs erspart werden, sein Auge für eine Anzeigeablesung von weit auf nah umzufokussie­ ren. Zugleich soll er in die Lage versetzt werden, die An­ zeigen gleichzeitig mit dem Verkehrsgeschehen wahrnehmen zu können.
Zur Erweiterung der Anzeigemöglichkeit von Personalcomputern sind des weiteren LCD-Anzeigeprojektionssysteme entwickelt worden, bei denen die Bildschirmanzeige vergrößert wird. Zu diesem Zweck wird eine Projektionsplatte mit dem Personal­ computer verbunden und auf einem Overheadprojektor angeord­ net. Mittels des Overheadprojektors wird die Anzeige ver­ größert auf eine Leinwand geworfen. Auf diese Weise können Zuschauer in gewünschter Anzahl die Computer-Anzeige on-line verfolgen. Dieses LCD-Projektionssystem kann unter Verwen­ dung von Standard-VGA-Karten und herkömmlicher Software ver­ wendet werden.
Für die Verbesserung der optischen und akustischen Darstel­ lung von Personalcomputer-Ausgangssignalen sind sogenannte Multimedia-Einheiten der Firma ATI Technologies Inc., Ontario, Kanada bekannt geworden, die auf einer einzigen Karte eine Vielzahl von grafischen und Klangoptionen, ein­ schließlich Einheiten für Mouse, Joystick und Midi umfassen. Es ist auf dieser Karte ein Vielzahl von Treibern und kom­ patiblen Anschlüssen vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Videosystem zu schaffen, das einen möglichst naturgetreuen räumlichen Ein­ druck der Anzeige ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Videosystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen des erfindungsgemäßen Videosystems sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Videosystem für Unterhaltungs- und Spielgeräte umfaßt somit einen Datenträger, auf dem das Spiegeschehen gespeichert ist. Auf einer Anzeigeeinheit wer­ den auf dem Datenträger gespeicherte Bildinformationen (Bild) dargestellt. Es ist ferner ein Linsen- und Pro­ jektionssystem vorgesehen, mittels dessen das Bild auf einem gewölbt ausgebildeten, den Spieler zumindest teilweise umge­ benden Projektionsschirm abgebildet wird.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Videosystems ist fol­ gende: Auf dem Datenträger ist das Spielgeschehen elektro­ nisch gespeichert. Die gespeicherten Spieldaten werden zu der Anzeigeeinheit übermittelt, die die Spielinformationen in Bildinformationen umwandelt und als Bild darstellt. Die Anzeigeeinheit umfaßt vorteilhaft eine LCD-Matrix, wie sie bei Video-Diaprojektionen zunehmend eingesetzt wird.
Von der Anzeigeeinheit wird das Bild über ein Linsen- und Projektions­ system auf einem gewölbt ausgebildeten Projektionsschirm abgebildet. Zu diesem Zweck umfaßt die Optik eine Streulinse. Vorzugsweise ist der Projektionsschirm als Kugelausschnitt-, Halbkugel- oder Kugelmantelfläche ausgebildet, wodurch ein besonders guter räumlicher Eindruck erzielt wird. Der Spieler ist dabei zumindest teilweise von dem Projektionsschirm umgeben, so daß sich für ihn der Eindruck verstärkt, er nehme aktiv am Spielgeschehen, auch in räumlicher Hinsicht, teil. Bevorzugt entspricht hierbei die Fläche des Projektionsschirms in etwa dem natürlichen Blickfeldwinkel des menschlichen Auges.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Projektionsschirms ist, wenn dieser aus Leinwand- oder Textilmaterial ist.
Um einen realistischen Eindruck zu erzielen, muß die Projektionsabbildung möglichst realistisch sein. Somit müssen projektionsbedingte Verzerrungen möglichst kompensiert werden. Zu diesem Zweck zeichnet sich ein vorteil­ haftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Videosystems dadurch aus, daß die Bildinformationen auf dem Datenträger vorentzerrt gespei­ chert sind derart, daß das auf den Projektionsschirm projezierte Bild im wesentlichen verzerrungsfrei ist. Die gespeicherten Daten sind somit derart bearbeitet worden, daß die nachfolgende Projektionsverzerrung durch Rückführung des räumlich erzeugten Bildes auf ein flächengene­ riertes Bild bereits vorab berücksichtigt sind. Infolge der Verzerrung kann das zweidimensionale Bild der Anzeigeeinheit gegebenenfalls vom menschlichen Auge nicht als das gewünschte Bild identifiziert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Projektionsschirm nach halbtransparentem Material. Ähnlich die bei den Head-up-Displays ergibt sich so, daß die eigentlichen Brennpunkte hinter dem Projektions­ schirm liegen. Es wird hierbei von einem Brennweitenabstand von etwa 15 m ausgegangen. Dies kann es erforderlich machen, eine Lichtquelle vorzusehen, die kohärentes Licht erzeugt, beispielsweise Laserlicht.
Das erfindungsgemäße Videosystem liefert insbesondere deswe­ gen einen sehr naturgetreuen räumlichen Eindruck der Abbil­ dung, weil die Darstellung des Spielgeschehens weitgehend so erfolgt, wie sie der Spieler in der Realität erlebt. Der natürliche Augenhorizont wird in etwa benutzt, wobei eine Tiefenschärfe entsprechend im wesentlichen der üblichen zu­ standekommt. Auf diese Weise werden Spielszenen sehr reali­ tätsnah und fast miterlebt.
Zur Steigerung des natürlichen Eindrucks der Darstellung kann auch die Tondarstellung realitätsnäher ausgeführt wer­ den. Es wird vorzugsweise ein akustisches System mit ambio­ phonischen Mitteln eingesetzt, bei dem eine Tonsignalquelle vorteilhaft so zur Bildprojektion zugeschaltet werden kann, daß der Spieler gleichzeitig Bild- und Toninformationen auf­ nimmt. Außerdem umfaßt die Tonsignalquelle zweckmäßig räum­ lich verteilte Einheiten. Diese senden dann Tonsignale von verschiedenen Orten aus, die mit dadurch bedingten Laufzeit­ verzögerungen beim Spieler ankommen, wie dies auch in der Realität der Fall ist. Zusätzlich kann die Tonsignalquelle jedoch auch laufzeitverzögerte Tonsignale ausgeben derart, daß der Spieler die Toninformationen auch zeitlich im wesentlichen naturgetreu wahrnimmt.
Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels erläutert, das anhand der einzigen Fig. 1 den Aufbau eines Videosystems für Unterhaltungs- und Spielgeräte schematisch erläutert.
Ein Datenträger 10 enthält gespeicherte Spielinformationen. Mit dem Datenträger 10 ist eine Anzeigeeinheit 12 über eine Leitung 14 verbunden. Ein Linsen- und Projektionssystem 16, 18 ist lediglich schematisch dargestellt und dient zur Pro­ jektion der Bilddarstellung der Anzeigeeinheit 12 auf einem gewölbt ausgebildeten Projektionsschirm 20. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Projektionsschirm 20 aus Lein­ wandmaterial.
Auf dem Datenträger 10 ist das Spielgeschehen für die spä­ tere Projektion vorentzerrt gespeichert, d. h. die auf die Anzeigeeinheit 12 gegebenen Bilddaten bewirken auf dieser eine Anzeige, die nicht als naturgetreu wahrgenommen werden kann. Es sind sind nämlich die mit der Projektion auf dem Projektionsschirm 20 verbundenen Verzerrungen berücksich­ tigt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Datenträger 10 mit einem Personalcomputer 22 über eine Leitung 24 verbunden. Mittels des Personalcomputers kann das jeweils gewünschte Spiel ausgewählt werden. Ferner können die Parameter einge­ stellt und das Spielgeschehen beeinflußt werden.
Zur Steigerung der Realitätsnähe des Spielgeschehens ist die Anzeigeeinheit 12 über dem Personalcomputer 22 mit einer Tonsignalquelle gekoppelt. Die Tonsignalquelle umfaßt zwei Lautsprecher 26, 28, die über Leitungen 30, 32, 34 mit dem Personalcomputer bzw. der Tonsignalquelle verbunden sind. Die Lautsprecher sind räumlich verteilt angeordnet, so daß sich für den Spieler außer dem räumlichen optischen auch ein räumlicher akustischer Eindruck der Spielwiedergabe ergibt.
Die Position des Spielers ist in Fig. 1 rein schematisch durch das Bezugszeichen 36 veranschaulicht. Der Spieler be­ findet sich somit zumindest teilweise umgeben vom Pro­ jektionsschirm 20, wodurch der räumliche Eindruck verstärkt ist. Die Lautsprecher 26, 28 sind räumlich verteilt angeord­ net. Selbstverständlich können mehr als zwei Lautsprecher vorgesehen sein, wobei ferner zu berücksichtigen ist, daß sich die räumliche Erstreckung der Ton- und Bilddarstellung (20, 26, 28) zusätzlich zur vertikalen in der horizontalen Orientierung um den Spieler erstreckt.
Vorstehend ist die Erfindung lediglich schematisch und zu Erläuterungszwecken dargestellt worden. Es sind jedoch im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche weitere Ausführungen möglich.

Claims (11)

1. Videosystem für Unterhaltungs- und Spielgeräte, umfassend
  • - einen Datenträger (10), auf dem das Spielgeschehen gespeichert ist,
  • - eine Anzeigeeinheit (12), auf der auf dem Datenträger (10) gespeicherte Bildinformationen (Bild) dargestellt werden,
  • - ein Linsen- und Projektionssystem (16, 18) und
  • - einen gewölbt ausgebildeten Projektionsschirm (20), der den Spieler (36) zumindest teilweise umgibt und auf dem das Bild über das Linsensystem (18) ausgebildet wird.
2. Videosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildinformationen auf dem Datenträger (10) vorentzerrt gespeichert sind derart, daß das auf den Projektionsschirm (20) projizierte Bild im wesentlichen entzerrungsfrei ist.
3. Videosystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit eine LCD-Matrix umfaßt.
4. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Projektionsschirm (20) als Kugelausschnitt-, Halbkugel- oder Kugelmantelfläche ausgebildet ist.
5. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fläche des Projektionsschirms (20) in etwa dem natürlichen Blickfeldwinkel des menschlichen Auges entspricht.
6. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Projektionsschirm (20) aus Leinwand- oder Textilma­ terial ist.
7. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Projektionsschirm (20) aus halbtransparentem Material ist.
8. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lichtquelle des Projektionssystems kohärentes Licht erzeugt.
9. Videosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Tonsignalquelle zuschaltbar zur Bildprojektion ist derart, daß der Spieler gleichzeitig Bild- und Toninformationen aufnimmt.
10. Videosystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonsignalquelle räumlich verteilte Einheiten (26, 28) umfaßt.
11. Videosystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonsignalquelle laufzeitverzögerte Tonsignale ausgibt derart, daß der Spieler die Toninformationen im wesentlichen naturgetreu wahrnimmt.
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