DE69428849T2 - Verfahren und Gerät zur Wiedergabe von Objekten auf einem Anzeigegerät mit mehr Realität - Google Patents

Description

1. Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Computergraphik, zu dem die graphischen Benutzeroberflächen gehören. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Wiedergeben von Objekten auf einer Computeranzeige mit zusätzlichem Realismus.
2. Hintergrund:
• In einem dreidimensionalen bzw. 3D-Graphikcomputersystem mit einer 2D-Rasteranzeige werden realistische 3D-Effekte üblicherweise dadurch erzielt, daß Objekte mit Hilfe von perspektivischen Algorithmen auf der 2D-Rasteranzeige wiedergegeben werden. Ein im Stand der Technik bekannter perspektivischer Algorithmus ist der "z-Dividier"-Algorithmus. Bei diesem Verfahren gehört zu jedem Punkt jedes wiederzugebenden Objekts ein Koordinaten-Tripel (x, y, z). Bevor die Objekte wiedergegeben werden, werden, werden die x- und y- Koordinaten aller Punkte aller Objekte durch ihre zugehörigen z-Werte geteilt. Die Objekte werden dann dadurch wiedergegeben, daß alle Punkte den berechneten x/z- und y/z-Werten entsprechend wiedergegeben werden. Ein Beispiel für ein derartiges 3D-Graphik-Computersystem ist die von Sun Microsystems, Inc. aus Mountain View, Californien, hergestellte Sparcstation®, die das hierarchische interaktive Programiergraphiksystem (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System - PHIGS) enthält (Sparcstation ist eine eingetragene Marke von Sun Microsystems). Die 3D-Effekte erscheinen realistisch, da die z-Divisionen für alle Punkte aller wiederzugebenden Objekte ausgeführt werden. Der erforderliche Rechenaufwand und dementsprechend die benötigten Ressourcen in Form von CPU-Zeit und Speicher sind beträchtlich. Infolgedessen sind 3D-Graphik-Computersysteme tendenziell kostspieliger als andere nicht dreidimensionale Anzeigesysteme.
• Bei 2-D Graphik-Computersysteme werden Objekte mit Hilfe von parallelen Projektionen auf der 2-D Rasteranzeige wiedergegeben. Das Auge des Benutzers wird auf unendlich eingestellt. Bei diesem Verfahren gehört zu jedem wiederzugebenden Objekt ein Koordinatenpaar (x, y). Zusätzlich zu den x- und y-Koordinaten wird lediglich eine "Tiefen"-Ordnung bereitgestellt, um zu bestimmen, welche Objekte angezeigt werden, wenn sich zwei Objekte überlappen. Spezielle Beispiele für derartige 2D-Graphik-Computersysteme sind die von Apple Computer, Inc. aus Cupertino, Californien, hergestellten Macintosh®-Computersysteme und verschiedene von IBM aus Armonk, New York und anderen Anbietern hergestellte Personalcomputer, die auf dem Microprozessor X'86 von Intel Inc. aus Santa Clara, Californien, basieren und mit dem WindowTM-System von Microsoft, Inc. aus Redmond, Washington, ausgestattet sind (Macintosh ist eine eingetragene Marke von Apple Computer und Window ist eine Marke von Microsoft). Da keine z-Divisionen für jeden Punkt jedes wiederzugebenden Objekts durchgeführt werden müssen, ist der Rechenaufwand deutlich kleiner und dementsprechend werden deutlich weniger Ressourcen benötigt. Infolgedessen sind 2D-Graphik-Computersysteme tendenziell vergleichsweise günstiger als ihre dreidimensionalen Pendants.
• Jedoch lassen sich mit diesen 2D-Graphik-Computersystemen keine realistischen 3D-Effekte erzielen. Wenn sich beispielsweise der Betrachtungspunkt (die Position) des Benutzers ändert, bewegen sich Objekte in verschiedenen Tiefen um die gleiche Entfernung. Dies passiert in der Wirklichkeit nicht, in welcher der Benutzer Parallaxe-Effekte sehen wird. D. h., näher bei dem Benutzer liegende Objekte scheinen sich um eine geringere Entfernung zu bewegen, während weiter vom Benutzer entfernt liegende Objekte sich, wenn überhaupt, nur ein wenig bewegen.
• Weitere Beispiele für bekannte Anordnungen werden beschrieben in dem Artikel mit dem Titel "Device for Creating 3-D Video Effect by Parallaxe", Bantz D.F. et al. IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 20, Nr. 5, Oktober 1997, New York, Seiten 2051 bis 2056 und auch in dem Artikel mit dem Titel "Parallel image generation for a 3-D Display" von T.A. Theoharis et al. Databases, Parallel Architectures and Their Applications, PARABASE-90, 1990, Seiten 457 bis 459.
• Daher ist es wünschenswert, Objekte auf einer 2D-Rasteranzeige eines 2D-Graphik-Computersystems mit zusätzlichem Realismus wiedergeben zu können, ohne den Rechenaufwand und die Ressourcen eines 3D-Graphik-Computersystems zu benötigen. Insbesondere ist es wünschenswert, den Parallaxe-Effekt bei wiedergegebenen Objekten kostengünstig implementieren zu können. Wie beschrieben wird, stellt die vorliegende Erfindung ein derartiges Verfahren und eine derartige Einrichtung zur Verfügung, die die gewünschten Ergebnisse auf vorteilhafte Weise erzielen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die gewünschten Ergebnisse vorteilhafterweise dadurch erzielt, daß die Graphikanwendungen eines 2D-Graphik-Computersystems für jedes auf einer 2D-Rasteranzeige des Computersystems wiederzugebende Objekt ein Paar von Wiedergabereferenzkoordinaten (x und y) und einen Wert (z) der relativen Tiefe bereitstellen. Die x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und der Wert der relativen Tiefe z eines Objekts beschreiben die geometrische Lage des Objekts in bezug auf das an einem vorgegebenem Ort eingestellte Auge eines Benutzers.
• Außerdem erhält das 2D-Graphik-Computersystem eine Bibliothek von vorgegebenen 2D-Bildern und einer Anzahl von Graphik-Programmierwerkzeugroutinen. Die Bibliothek enthält für jedes auf der 2D-Rasteranzeige wiederzugebende Objekt wenigstens ein vorgegebenes 2D-Bild. Bei jedem vorgegebenen 2D-Bild handelt es sich um das Bild des Objekts, das in einem Anzeigesektor der 2D-Rasteranzeige wiedergegeben werden soll. Jedes vorgegebene 2D-Bild hat einen ersten und einen zweiten Wiedergabesteuerwert zum Steuern der Wiedergabe des speziellen vorgegebenen 2D-Bildes in dem zugehörigen Anzeigesektor. Die Graphik-Programmierwerkzeugroutinen arbeiten mit den Graphikanwendungen und der Bibliothek zusammen, um die wiedergegebenen Objekte mit dem Parallaxe-Effekt zu versehen.
• Wenn sich der Benutzer in bezug auf die wiedergegebenen Objekte "bewegt", berechnen die Graphik-Programmierwerkzeugroutinen die x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und den Wert der relativen Tiefe für die Objekte neu. Dann dividieren die Graphik-Programmierwerkzeugroutinen die x- und y- Wiedergabereferenzkoordinaten jedes Objekts durch dessen Wert der relativen Tiefe z. Als nächstes wählen die Graphik- Programmierwerkzeugroutinen mit Hilfe der x/z- und y/z-Werte des Objekts für jedes Objekt ein vorgegebenes 2D-Bild aus den vorgegebenen 2D-Bildern für das Objekt aus. Schließlich veranlassen die Graphik-Programmierwerkzeugroutinen, daß die ausgewählten vorgegebenen 2D-Bilder der wiederzugebenden Objekte unter Verwendung der x/z- und y/z-Werte als Wiedergabesteuerwerte wiedergegeben werden.
• Infolgedessen scheint es, daß sich die von dem Benutzer weiter entfernten Objekte langsamer als die näher bei dem Benutzer angeordneten Objekte bewegen, wodurch der Parallaxe-Effekt und zusätzlicher Realismus in das 2D-Graphik- Computersystem eingebracht werden. Da die Graphik-Programmierwerkzeugroutinen die z-Divisionen nur einmal pro Objekt durchführen und nicht so oft wie es Punkte in dem wiederzugebenden Objekt gibt, werden jedoch wesentlich wenigere Rechenvorgänge und dementsprechend weniger Ressourcen benötigt als bei einem 3D-Graphik-Computersystem. Infolgedessen kann ein zusätzlicher Realismus bei deutlich geringeren Kosten erzielt werden.
• Bei dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das 2D-Graphik-Computersystem außerdem ein Paar Stereolautsprecher. Die Bibliothek enthält ferner für eine Untermenge der Objekte vorgegebene Klänge. Jedes dieser Objekte ist mit wenigstens einem vorgegebenen Stereoklang-Paar versehen. Das wenigstens eine vorgegebene Stereoklangpaar beschreibt jeweils die Charakteristika des mit den Lautsprechern wiederzugebenden Klangs und enthält paarweise einen linken und rechten Wiedergabesteuerwert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 zeigt eine Systemdarstellung eines beispielhaften 2-D Graphik-Computersystems, in dem die Lehre der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
• Fig. 2 zeigt eine logische Darstellung des relevanten Inhalts des Speichers gemäß Fig. 1 detaillierter.
• Fig. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines beispielhaften Bildschirms mit auf der Anzeige gemäß Fig. 1 wiedergegebenen Objekten und veranschaulicht die in den Graphikanwendungen gemäß Fig. 2 enthaltene erfindungsgemäße Lehre.
• Fig. 4 bis 6 veranschaulichen den relevanten Inhalt der Bibliothek der vorgegebenen 2D-Bilder und Klänge gemäß Fig. 2 detaillierter.
• Fig. 7 zeigt den Operationsfluß der relevanten Graphik- Programmierwerkzeugroutinen gemäß Fig. 2, um Objekte mit dem Parallaxe-Effekt zu versehen.
• Fig. 8a bis 8d zeigen die von der vorliegenden Erfindung mit dem Parallaxe-Effekte versehenen Objekte.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• In der folgenden Beschreibung sind zur Erläuterung spezielle Zahlen, Materialien und Konfigurationen angegeben, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für den Fachmann ist es jedoch klar, daß die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Details realisiert werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Systeme schematisch oder als Blockschaltbild dargestellt, um die vorliegende Erfindung nicht mit unnötigen Einzelheiten zu belasten.
• Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Systemansicht eines beispielhaften 2D-Graphik-Computersystems dargestellt ist, in dem die Lehre der vorliegenden Erfindung implementiert ist. Das beispielhafte 2D-Graphik-Computersystem 10 enthält eine CPU 12 und einen Speicher 14, die mit einem Bus 20 gekoppelt sind. Das beispielhafte 2D-Graphik- Computersystem 10 enthält ferner verschiedene Eingabeeinrichtungen 18, beispielsweise eine Tastatur und eine Cursorsteuereinrichtung, eine 2D-Rasteranzeige 30 und ein Paar von Lautsprechern 34. Die Eingabeeinrichtungen 18 sind über eine I/O-Schnittstelle 16 mit dem Bus 20 gekoppelt, während die 2D-Rasteranzeige 30 und die Lautsprecher 34 mit dem Bus 20 über ihre zugehörigen Steuereinrichtungen, die Anzeigesteuereinrichtung 22 und die Tonsteuereinrichtung 32 gekoppelt sind. Die Anzeigesteuereinrichtung 22 enthält eine Einzelbildpuffersteuerung 24, einen Video-RAM 26 und eine Anzeigeanpassungssteuerung 28. Bis auf die darin implementierte Lehre der vorliegenden Erfindung sollen diese Elemente 12 bis 34 ein breites Spektrum von CPUs, Speichereinheiten, Eingabeeinrichtungen, Steuereinrichtungen, Anzeigen und Lautsprechern repräsentieren, die in vielen Universalrechnern und 2D-Spezial-Graphik-Computersystemen zu finden sind. Diese sind bekannt und werden nicht weiter beschrieben.
• Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine logische Darstellung des relevanten Inhalts des Speichers gemäß Fig. 1 zeigt. Dargestellt sind ein Betriebssystem 36, eine Graphikwiedergabebibliothek 38, ein Graphikanwendungsentwicklungsprogrammierwerkzeug 40 und eine Reihe von Graphikanwendungen 42. Das Graphikanwendungsentwicklungsprogrammierwerkzeug 40 und die Graphikanwendungen 42 sind gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung realisiert. Ferner ist eine erfindungsgemäße kooperative Multimediadatenbibliothek 44 dargestellt, die vorgegebene Bilder 45 und Klänge 47 enthält. Die in dem Graphikanwendungsentwicklungsprogrammierwerkzeug 40 und den Graphikanwendungen 42 und der kooperativen Multimediadatenbibliothek 44 realisierte Lehre der vorliegenden Erfindung wird weiter unten unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren detaillierter beschrieben. Ansonsten sind die Elemente 36 bis 42 bekannt und werden nicht weiter beschrieben.
• Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine Explosionsdarstellung eines beispielhaften Bildschirms von auf der Rasteranzeige gemäß Fig. 1 wiedergegebenen Objekten zeigt und die die in den Graphikanwendungen gemäß Fig. 2 enthaltene Lehre der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Graphikanwendungen liefern und halten ein Paar Wiedergabereferenz-Koordinaten (x, y) und einen Wert der relativen Tiefe (z) für jedes wiederzugebende Objekt 48. Die x- und y-Wiedergabereferenz-Koordinaten und die Werte z der relativen Tiefe der Objekte beschreiben die geometrische Lage der Objekte 48 in bezug auf das Auge des Benutzers, welches an einem vorgegebenen Ort eingestellt ist, beispielsweise bei {(x,y) = (0,0) und z = -10}. Bei dem dargestellten beispielhaften Bildschirm mit Objekten sind die erste und zweite Sternengruppe und der Nebel 10X, 100X und 1000X weiter von dem Raumschiff und dem Astronauten entfernt als die Erde. Im folgenden wird detaillierter beschrieben, wie die x- und y- Wiedergabereferenzkoordinaten und die Werte z der relativen Tiefe der Objekte von den Graphikanwendungsentwicklungsprogrammierwerkzeugroutinen verwendet werden, um den Parallaxe- Effekt einzuführen.
• Es wird nun auf die Fig. 4 bis 6 Bezug genommen, die 3 Darstellungen zeigen, die den relevanten Inhalt der Multimediadatenbibliothek gemäß Fig. 2 detaillierter zeigen. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, enthält die Multimediadaten-Bibliothek für jedes Objekt 48 vorgegebene 2D-Bilder 50. Bei jedem vorgegebenen 2D-Bild 50 handelt es sich um das 2D-Bild eines Objekts, das in einem Anzeigesektor der Rasteranzeige wiederzugeben ist. Jedes vorgegebene 2D-Bild 50 ist definiert durch einen ersten und einen zweiten Wiedergabesteuerwert.
• Wie Fig. 5 zeigt, stellt die Multimediadaten-Bibliothek beispielsweise 8 vorgegebene 2D-Bilder 50 für ein beispielhaftes "Buch"-Objekt zur Verfügung. Bei jedem vorgegebenen 2D-Bild 50 handelt es sich um das 2D-Bild des "Buch"-Objekts, das in einem Anzeigesektor der Rasteranzeige wiedergegeben werden soll. Das zweite vorgegebene 2D-Bild 50a (n = 1) soll in dem Anzeigesektor wiedergegeben werden, der von den den Winkel α1 bildenden Liniensegmenten begrenzt wird, während das sechste vorgegebene 2D-Bild 50a (n = 5) in dem Anzeigesektor wiedergegeben werden soll, der von den den Winkel α2 bildenden Liniensegmenten begrenzt wird. Jedes vorgegebene 2D-Bild 50a wird durch die geometrische Lage seiner oberen linken Ecke des vorgegebenen 2D-Bildes definiert, d. h. die x- und y-Koordinate der oberen linken Ecke.
• Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des beispielhaften "Buch"-Objekts dargestellt wird, für das es acht vorgegebene 2D-Bilder für acht Anzeigesektoren gibt, die von von der Mitte der Anzeige ausgehenden Liniensegmenten begrenzt werden, und wobei jedes vorgegebene 2D-Bild durch die geometrische Lage seiner oberen linken Ecke definiert ist, ist es klar, daß die vorliegende Erfindung mit Objekten realisiert werden kann, für die ein oder mehrere vorgegebene 2D-Bilder bereitgestellt werden, die einem oder mehreren Anzeigesektoren entsprechen, welche beliebig aufgeteilt sind, und wobei jedes vorgegebene 2D-Bild mit einer beliebigen Anzahl von Steuerreferenzwerten definiert sein kann.
• Wie in Fig. 4 dargestellt ist, enthält die Multimediadaten-Bibliothek vorzugsweise außerdem wenigstens einen vorgegebenen Klang 52 für eine Untermenge von Objekten 48. Jedes vorgegebene Stereoklangpaar 52 eines Objekts 48 beschreibt die Charakteristika des mit den Lautsprechern wiederzugebenden vorgegebenen Klangs und hat einen linken und einen rechten Wiedergabesteuerwert.
• Wie beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist, stellt die Multimediadaten-Bibliothek für ein beispielhaftes "Bienen"- Objekt ein vorgegebenes "Summ"-Klangpaar zur Verfügung. Das vorgegebene "Summ"-Klangpaar beschreibt die Amplitude des mit den Lautsprechern wiederzugebenden "Summtons" und die Amplitude des "Summtons" ist definiert durch:
• RA (-x, z) = LA (x, z)
• wobei x die x-Koordinate eines Referenzpunktes des "Bienen"-Objekts ist,
• z der Tiefenwert des "Bienen"-Objekts ist,
• w die Bildschirmbreite der Anzeige ist, und
• zd der tiefste Tiefenwert aller aktuell auf dem Anzeigebildschirm wiedergegebenen Objekte ist.
• Die Amplitude des "Summtons" wird maximal, wenn das beispielhafte "Bienen"-Objekt dem Benutzer am nächsten kommt, entweder in der linken oder rechten Ecke des Anzeigebildschirms. Die Amplitude des "Summtons" nimmt ab, wenn das beispielhafte "Bienen"-Objekt sich vom Benutzer entfernt und/oder von einer der beiden Ecken des Anzeigebildschirms.
• Die maximale Amplitude des Bienenobjekts ist graphisch als Schnittpunkt der Kurven 53 und 55 dargestellt.
• Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des beispielhaften "Bienen"-Objekts dargestellt wurde, wobei ein vorgegebenes Klangpaar die Amplitude des "Summtons" beschreibt und die Amplitude des "Summtons" durch die x-Koordinate eines Referenzpunktes, den Tiefenwert des "Bienen"-Objekts, die Bildschirmbreite der Anzeige und den Tiefenwert des tiefsten Objekts definiert ist, ist es klar, daß die vorliegende Erfindung mit Objekten realisiert werden kann, die mit einem oder mehreren vorgegebenen Klangpaaren versehen sind, die ein oder mehrere Klangcharakteristika beschreiben, und wobei jedes vorgegebene Klangpaar mit Hilfe einer beliebigen Anzahl von Wiedergabesteuerwerten definiert sein kann.
• Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen, in der eine Blockdarstellung gezeigt ist, die den Operationsfluß der relevanten Graphikanwendungsentwicklungsprogrammierwerkzeugroutinen veranschaulicht. Wenn sich der Benutzer in bezug auf die wiedergegebenen Objekte "bewegt", berechnen die relevanten Graphikanwendungsentwicklungsprogrammierwerkzeugroutinen die x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und die Werte z der relativen Tiefe für alle Objekte neu, Block 57. Dann dividieren die Routinen die x- und y-Wiedergabereferenz-Koordinaten jedes Objekts durch dessen Wert der relativen Tiefe z, Block 59. Vorzugsweise werden die x/z- und y/z- Werte dann mit einem Skalierungsfaktor multipliziert, Block 59. Der Skalierungsfaktor wird zur Minimierung oder zur Verstärkung der Unterschiede in der relativen Tiefe der Objekte verwendet. Als nächstes wählen die Routinen für jedes Objekt ein vorgegebenes 2D-Bild und ggf. ein vorgegebenes Klangpaar aus, Block 61. Das vorgegebene 2D-Bild wird auf der Basis der unskalierten oder skalierten x/z- und y/z-Werte ausgewählt und das vorgegebene Klangpaar wird je nach Anwendung in einer vorgegebenen Weise ausgewählt. Schließlich veranlassen die Routinen, daß die ausgewählten Bilder und Klangpaare wiedergegeben werden, Block 63. Die vorgegebenen 2D- Bilder werden in den entsprechenden Anzeigesektoren mit den skalierten oder unskalierten x/z- und y/z-Werten als deren Wiedergabesteuerwerte wiedergegeben, und die ausgewählten Klangpaare werden von den Lautsprechern je nach Anwendung in einer vorgegebenen Weise wiedergegeben.
• Da die ausgewählten Bilder unter Verwendung der skalierten oder der unskalierten x/z- und y/z-Werte als deren Wiedergabesteuerwerte wiedergegeben werden, bewegen sich die weiter vom Benutzer entfernten Objekte langsamer als die näher beim Benutzer liegenden Objekte, wie in den Fig. 8a bis 8d dargestellt ist, wodurch die wiedergegebenen Objekte mit dem Parallaxe-Effekt versehen werden. Die Fig. 8a und 8b veranschaulichen den Parallaxe-Effekt für eine horizontale Bewegung, während die Fig. 8c-8d den Parallaxe-Effekt für eine vertikale Bewegung zeigen. In beiden Fällen scheint es, daß das Raumschiff und der Astronaut, am nächsten bei dem Benutzer liegen, sich am meisten bewegt haben, während die Erde, die verschiedenen Sterne und der Nebel, die weiter vom Benutzer entfernt sind, sich scheinbar zunehmend weniger bewegt haben. Die Skalierung wird eingesetzt, damit es für den Benutzer so aussieht, als ob sich der Nebel eine bißchen bewegt hat, wodurch der dramatische Effekt der Graphik erhöht wird. Da der Nebel so weit entfernt ist, wird der Benutzer in der Realität keine Bewegung wahrnehmen. Da die z-Divisionen nur einmal pro Objekt durchgeführt werden und nicht für jeden Punkt jedes Objekt, sind der Rechenaufwand und dementsprechend die in dem beispielhaften 2D-Graphik-Computersystem benötigten Ressourcen deutlich geringer. Infolgedessen kann der Parallaxe-Effekt und der zusätzliche Realismus mit deutlich geringeren Kosten erzielt werden.
• Obwohl die Fig. 8a bis 8d den Parallaxe-Effekt unter Verwendung einer Raumschiffbezogenen Graphikanbindung darstellen, ist es klar, daß die vorliegende Erfindung mit jeder beliebigen Benutzeroberfläche realisiert werden kann, beispielweise mit einer Benutzeroberfläche, bei der die Objekte verschiedene Zeiteinheiten repräsentieren, wobei die kleineren Einheiten beispielsweise Nanosekunden und Sekunden näher zum Benutzer liegen und wobei die größeren Zeiteinheiten beispielsweise Jahre, Jahrhunderte und Jahrtausende weiter vom Benutzer entfernt liegen oder mit einer Benutzerschnittstelle, bei der die Objekte die Elemente eines hierarchischen Systems repräsentieren, wobei die jüngeren Nachkommen näher beim Benutzer liegen und die älteren Vorfahren weiter vom Benutzer entfernt sind, oder mit einer Benutzerschnittstelle, bei der die Objekte Elemente eines Buchs repräsentieren, wobei die Paragraphen und Abschnitte näher beim Benutzer liegen und die Kapitel und Teile weiter vom Benutzer entfernt liegen.
• Während die vorliegende Erfindung anhand des derzeit bevorzugten und einiger alternativer Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Claims (20)

1. Ein Verfahren zum Erzeugen und Anzeigen wenigstens zweier Objekte in verschiedenen Tiefen mit zusätzlichem Realismus auf einer Rasteranzeige (30) in einem Computersystem (10), wobei die Rasteranzeige (30) eine Mehrzahl von Anzeigesektoren enthält, wobei das Verfahren die Schritte aufweist,

daß für jedes Objekt in einer Bildbibliothek eine Mehrzahl von vorgegebenen 2D-Bildern des jeweiligen Objektes gespeichert wird und für jeden Anzeigesektor wenigstens ein Bild der vorgegebenen 2D-Bilder vorgesehen wird, bei dem es sich um eine Ansicht des jeweiligen Objektes handelt, die in dem zugehörigen Anzeigesektor der Rasteranzeige wiedergegeben werden soll, wobei alle Bilder der Mehrzahl der vorgegebenen 2D-Bilder des Objektes auf der Basis eines ersten und eines zweiten Bildwiedergabesteuerwertes definiert sind; wobei die Wiedergabesteuerwerte von einem Betrachtungspunkt abhängen;

daß für jedes Objekt ein Paar von x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und ein Wert (z) der relativen Tiefe berechnet werden, wobei die x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und die Werte der relativen Tiefe der Objekte die geometrische Lage der Objekte in Bezug auf das an einem vorgegebenen Ort eingestellte Auge eines Benutzers beschreiben; dadurch gekennzeichnet, daß

ein transformierter Satz von Koordinaten berechnet wird, indem das Paar von x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten durch eine Funktion (f(z)) der Werte der relativen Tiefe dividiert wird, um einen Parallaxeneffekt zwischen den wenigstens zwei Objekten zu erzeugen;

daß der transformierte Koordinatensatz zum Verstärken des Parallaxeneffektes mit einem Skalierungsfaktor multipliziert wird;

daß für jedes der Objekte auf der Basis des transformierten Koordinatensatzes des Objektes ein vorgegebenes 2D- Bild aus der Bildbibliothek ausgesucht wird; und

daß die Objekte auf der Rasteranzeige (30) mit Hilfe der ausgewählten 2D-Bilder wiedergegeben werden, wobei die ersten und zweiten Bildwiedergabesteuerwerte der ausgewählten 2D-Bilder mit Hilfe des transformierten Koordinatensatzes bestimmt werden.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei für ein erstes der Objekte acht vorgegebene 2D-Bilder, welche acht Anzeigesektoren entsprechen, gespeichert werden, eines für jeden der acht Anzeigesektoren, wobei jeder Anzeigesektor von einem ersten und von einem zweiten Liniensegment begrenzt wird, welche von einer Mitte der Rasteranzeige ausgehen und einen Winkel einer vorgegebenen Größe einschließen; und

wobei die Auswahl eines vorgegebenen 2D-Bildes für das erste Objekt in dem Schritt des Auswählens eines vorgegebenen Bildes beinhaltet, daß eines der acht vorgegebenen 2D- Bilder ausgewählt wird.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funktion im Schritt der Berechnung eines transformierten Koordinatensatzes lautet: f(z) = z.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei

jedes der vorgegebenen 2D-Bilder einen Wiedergabesteuerpunkt aufweist;

wobei die ersten und zweiten Bildwiedergabesteuerwerte der vorgegebenen 2D-Bilder die x- und y-Koordinaten der Wiedergabesteuerpunkte der ausgewählten 2D-Bilder sind und auf den transformierten Koordinatensatz gesetzt sind.

5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Wiedergabesteuerpunkte der vorgegebenen 2D-Bilder geometrisch die oberen linken Ecken der vorgegebenen 2D-Bilder sind.

6. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei

das Computersystem ferner wenigstens einen Lautsprecher aufweist;

wobei der Schritt der Speicherung vorgegebener 2D-Bilder ferner beinhaltet, daß wenigstens ein vorgegebener Klang für jedes Mitglied einer Untermenge der Objekte gespeichert wird, wobei der wenigstens eine vorgegebene Klang des Mitglied-Objektes jeweils die Frequenz des wiederzugebenden Klangs beschreibt, und eine vorgegebene Art der Wiedergabe hat;

wobei der Schritt der Auswahl eines vorgegebenen 2D-Bildes ferner beinhaltet, daß ein vorgegebener Klang für jedes der Mitglied-Objekte in einer vorgegebenen Weise ausgewählt wird; und

daß der Schritt der Wiedergabe der Objekte auf der Rasteranzeige ferner beinhaltet, daß der wenigstens eine Lautsprecher mit Hilfe der ausgewählten Klänge betätigt wird, wobei die ausgewählten Klänge ihrer vorgegebenen Art der Wiedergabe entsprechend wiedergegeben werden.

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei,

das Computersystem zwei Lautsprecher enthält, einen linken und einen rechten Lautsprecher;

wobei für ein zweites Objekt der Objekte ein vorgegebener Klang gespeichert wird, der eine Amplitudencharakteristik des Klangs beschreibt, wobei der vorgegebene Klang einen linken und einen rechten Wiedergabesteuerwert (LA und RA) hat, die durch eine erste und eine zweite Gleichung definiert sind, wobei die erste und die zweite Gleichung lauten:

RA (-x, z) = LA (x, z)

wobei x die x-Koordinate eines Referenzpunktes des zweiten Objektes ist,

z der Tiefenwert des zweiten Objektes ist,

w eine Bildschirmbreite der Anzeige ist, und

zd der tiefste Tiefenwert aller aktuell auf der Anzeige wiedergegebenen Objekte ist.

8. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Objekte Elemente der Benutzerschnittstelle einer Anwendung sind und Entitäten repräsentieren, welche ein Benutzer des Computersystems sieht und über die Benutzerschnittstelle der Anwendung bearbeitet.

9. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die von den Objekten repräsentierten Entitäten Mitglieder eines hierarchischen Systems mit mehreren Ebenen sind, das eine Mehrzahl von Vorfahren (ancestors) und von Nachkommen (offsprings) enthält, wobei die Nachkommen von Objekten repräsentiert werden, die näher bei dem Auge des Benutzers liegen, und wobei die Vorfahren von Objekten repräsentiert werden, die weiter von dem Auge des Benutzers entfernt sind.

10. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die von den Objekten repräsentierten Entitäten Teile, Kapitel, Abschnitte und Absätze eines Buches sind, wobei die Absätze und die Abschnitte von Objekten repräsentiert werden, die näher bei dem Auge des Benutzers liegen, und wobei die Teile und Kapitel von Objekten repräsentiert werden, die weiter von dem Auge des Benutzers entfernt sind.

11. Eine Einrichtung zum Erzeugen und Anzeigen von wenigstens zwei Objekten in verschiedenen Tiefen mit zusätzlichem Realismus auf einer Rasteranzeige (30) in einem Computersystem (10), wobei die Rasteranzeige eine Mehrzahl von Anzeigesektoren enthält, wobei die Einrichtung aufweist:

ein Speichermittel (14) zum Speichern einer Mehrzahl von vorgegebenen 2D-Bildern der jeweiligen Objekte und zum Liefern wenigstens eines der vorgegebenen 2D-Bilder für jeden Anzeigesektor, welches jeweils eine Ansicht des in dem zugehörigen Anzeigesektor der Rasteranzeige wiederzugebenden Objektes ist, wobei jedes Bild der Mehrzahl der vorgegebenen 2D-Bilder der Objekte auf der Basis eines ersten und eines zweiten Bildwiedergabesteuerwertes definiert ist, wobei die Wiedergabesteuerwerte von einem Betrachtungspunkt abhängen;

ein Rechenmittel (12) zum Berechnen eines Paars von x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und eines Wertes (z) der relativen Tiefe für jedes der Objekte, wobei die x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten und die Werte der relativen Tiefe der Objekte die geometrische Lage der Objekte in Bezug auf das an einem vorgegebenen Ort eingestellte Auge eines Benutzers beschreiben, gekennzeichnet durch

ein mit dem Rechenmittel (12) gekoppeltes Transformationsmittel zum Berechnen eines transformierten Koordinatensatzes, indem das Paar von x- und y-Wiedergabereferenzkoordinaten durch eine Funktion (f(z)) der Werte der relativen Tiefe dividiert wird, um einen Parallaxeneffekt zwischen den beiden Objekten zu erzeugen;

ein Mittel zum Modifizieren des transformierten Koordinatensatzes mit einem Skalierungsfaktor zur Verstärkung des Parallaxeneffektes;

ein mit dem Speichermittel und dem Einstellungsmittel gekoppeltes Auswahlmittel zum Auswählen eines vorgegebenen 2D-Bildes für jedes der Objekte auf der Basis des transformierten Koordinatensatzes; und

ein mit dem Auswahlmittel gekoppeltes Wiedergabemittel zum Wiedergeben der Objekte auf der Rasteranzeige mit Hilfe der ausgewählten 2D-Bilder, wobei die ersten und zweiten Bildwiedergabesteuerwerte der ausgewählten 2D-Bilder mit Hilfe des transformierten Koordinatensatzes bestimmt werden.

12. Die Einrichtung nach Anspruch 11, wobei

das Speichermittel (14) für ein erstes der Objekte acht vorgegebene 2D-Bilder speichert, die acht Anzeigesektoren entsprechen, eines für jeden der acht Anzeigesektoren, wobei jeder Anzeigesektor von einem ersten und einem zweiten Liniensegment begrenzt wird, die von einer Mitte ausgehen und einen Winkel einer vorgegebenen Größe einschließen; und

das Auswahlmittel ein Bild von den acht vorgegebenen 2D- Bildern als das für das erste Objekt wiederzugebende vorgegebene 2D-Bild auswählt.

13. Die Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Funktion lautet f(z) = z.

14. Die Einrichtung nach Anspruch 13, wobei jedes vorgegebene 2D-Bild einen Wiedergabesteuerpunkt hat;

wobei die ersten und zweiten Bildwiedergabesteuerwerte der vorgegebenen 2D-Bilder die x- und y-Anzeigekoordinaten der Wiedergabesteuerpunkte der vorgegebenen 2D-Bilder sind; und

wobei das Bestimmungsmittel die ersten und zweiten Bildwiedergabesteuerwerte der ausgewählten 2D-Bilder dadurch bestimmt, daß die x- und y-Anzeigekoordinaten der Wiedergabesteuerpunkte der ausgewählten 2D-Bilder auf den transformierten Koordinatensatz gesetzt werden.

15. Die Einrichtung nach Anspruch 14, wobei die Wiedergabesteuerpunkte der vorgegebenen 2D-Bilder geometrisch die oberen linken Ecken des wenigstens einen vorgegebenen 2D- Bildes sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 11, wobei

das Computersystem (10) wenigstens einen Lautsprecher (34) aufweist;

das Speichermittel (14) für jedes Mitglied eine Untermenge von Objekten ferner wenigstens einen vorgegebenen Klang speichert, wobei der wenigstens eine vorgegebene Klang des Mitglied-Objekts die Frequenz des wiederzugebenden Klangs beschreibt und eine vorgegebene Art der Wiedergabe hat;

wobei das Auswahlmittel ferner für jedes Mitglied-Objekt in einer vorgegebenen Weise einen vorgegebenen Klang auswählt; und

das Wiedergabemittel ferner den wenigstens einen Lautsprecher unter Verwendung der ausgewählten Klänge betätigt, wobei die ausgewählten Klänge ihrer vorgegebenen Art der Wiedergabe entsprechend wiedergegeben werden.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, wobei

das Computersystem (10) zwei Lautsprecher (34) aufweist, einen linken und einen rechten Lautsprecher;

wobei ein eine Amplitudencharakteristik des Klangs beschreibender vorgegebener Klang für ein zweites der Objekte gespeichert wird, wobei der vorgegebene Klang einen linken und einen rechten Wiedergabesteuerwert (LA und RA) hat, die durch eine erste und eine zweite Gleichung bestimmt werden, wobei die erste und die zweite Gleichung lauten:

RA (-x, z) = LA (x, z)

wobei x die x-Koordinate eines Referenzpunktes des zweiten Objektes ist,

z ist der Tiefenwert des zweiten Objektes,

w ist eine Bildschirmbreite der Anzeige, und

zd ist der tiefste Tiefenwert aller aktuell auf der Anzeige wiedergegebenen Objekte.

18. Die Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Objekte Elemente der Benutzerschnittstelle einer Anwendung sind und Entitäten repräsentieren, die der Benutzer eines Computersystems sieht und mit Hilfe der Benutzerschnittstelle der Anwendung bearbeitet.

19. Die Einrichtung nach Anspruch 18, wobei die von den Objekten repräsentierten Entitäten Mitglieder eines hierarchischen Systems mit mehreren Ebenen sind, das eine Mehrzahl von Vorfahren (ancestors) und Nachkommen (offsprings) enthält, wobei die Nachkommen von näher bei dem Auge des Benutzers gelegenen Objekten repräsentiert werden, und die Vorfahren von weiter von dem Auge des Benutzers entfernten Objekten repräsentiert werden.

20. Die Einrichtung nach Anspruch 18, wobei die von den Objekten repräsentierten Entitäten Teile, Kapitel, Abschnitte und Absätze eines Buches sind, wobei die Absätze und Abschnitte von näher bei dem Auge des Benutzers angeordneten Objekten repräsentiert werden, und die Teile und Kapitel von weiter von dem Auge des Benutzers entfernten Objekten repräsentiert werden.