DE69521155T2 - Bildanzeigeverfahren und -gerät - Google Patents

Bildanzeigeverfahren und -gerät

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DE69521155T2 DE69521155T DE69521155T DE69521155T2 DE 69521155 T2 DE69521155 T2 DE 69521155T2 DE 69521155 T DE69521155 T DE 69521155T DE 69521155 T DE69521155 T DE 69521155T DE 69521155 T2 DE69521155 T2 DE 69521155T2
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Shinji Uchiyama
Hiroyuki Yamamoto
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildanzeigeverfahren und -gerät, und insbesondere ein Echtzeit-Anzeigeverfahren und - gerät zum Übersetzen geometrischer graphischer Daten, wie Buchstaben, Planabbildungen, räumliche Abbildungen, Eigenschaftsdaten, die sich auf Farben oder Muster beziehen, und Szenenbeschreibungsdaten bezüglich Belichtung, Projektion und dergleichen und zur Errechnung und Erstellung neuer Bilder in kurzen Zeitintervallen, die größer sind als mehrere Bilder pro Sekunde, um Anzeigebilder sequentiell zu aktualisieren.
  • Bislang sind auf einem Bildschirm anzuzeigende über die ganze Fläche des Bildschirms erstellt worden mit der Verwendung ein und desselben Erstellalgorithmus, obwohl Echtzeitbilderstellung und Wählprozeß zur Anzeige dynamischer Bilder oder dergleichen attraktiv vermerkt werden.
  • Die Echtzeit-Bilderstellung und -anzeige hat die Neigung, daß die Echtzeitfähigkeit im allgemeinen eine Priorität für die Qualität des anzuzeigenden Bildes hat, und folglich ist es erforderlich, den Bilderstellalgorithmus zu vereinfachen, um eine Entlastung zu schaffen, wobei die Last das Errechnen ist, um der Echtzeitfähigkeit folgen zu können.
  • Der zuvor beschriebene herkömmliche Prozeß hat jedoch einen Defekt geboten, daß die Bedienperson eine verringerte Qualität eines Bildes genau wahrnimmt, da die Bildqualität einheitlich über die gesamte Fläche des Bildschirms verschlechtert ist, weil im zuvor genannten herkömmlichen Prozeß der Bilderstellungsalgorithmus vereinfacht ist.
  • In Hinsicht auf einen derartigen Defekt, der dem herkömmlichen Prozeß innewohnt, ist ein teurer Hochgeschwindigkeitscomputer, der ausschließlich zur Erstellung eines Bildes verwendet wird, in Gebrauch gekommen, um der befriedigenden Bildqualität zu folgen, während die Echtzeitfähigkeit beibehalten wird. Trotzdem konnte eine hinreichende Bildqualität nicht immer erzielt werden.
  • Das Dokument WO-A-88/02156 offenbart ein digitales Simulationssystem zum Erzeugen realistischer Szenen, in denen ein Strahlspuralgorithmus und eine Hierarchie von Voxeln verwendet wird, um nur die sichtbaren Oberflächen eines Blickfeldes zu verarbeiten. Mehrere Ebenen von Terrainauflösungen werden beibehalten, und Auflösungserfordernisse werden außerhalb der Terrainkorridore reduziert, die von großem Interessen sind, wodurch Datenbankspeicher, Zugriffs- und Übertragungserfordernisse und auch Hardware-Erfordernisse reduziert werden.
  • Hinsichtlich der menschlichen Sehfähigkeit ist es bekannt, daß die Auflösung am höchsten an einem bestimmten Punkt ist, aber bemerkenswert niedrig an einem Punkt, der geringfügig von dem bestimmten Punkt entfern ist. Beispielsweise ist die Auflösung in einer Richtung mit einem Winkel von 30º von der Sehrichtung etwa 1/5 der Auflösung an dem besonderen Punkt ("BIODATA ENGINEERING", verfasst von Okewatari, veröffentlicht 1971 von CORONA). Bilder in einer Zone um einen besonderen Punkt, das heißt, im sogenannten zentralen Sehbereich, sind besonders wichtig für die visuelle Information für die Bedienperson unter angezeigten Bildern. Mittlerweile hat eine Zone an der Peripherie des Mittensehbereichs, das heißt, eine periphere Sehfläche, nur eine assistierende Rolle für den Mittensehbereich.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Anzeige von Bildern in Echtzeit für eine Bedienperson auf einer Anzeige vorgesehen, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist. Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren des Erzeugens von Bilddaten für Anzeige eines Bildes für eine Bedienperson auf einer Anzeige vor, wie es im Patentanspruch 3 angegeben ist.
  • Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Gerät zur Anzeige von Bildern in Echtzeit für eine Bedienperson auf einer Anzeige vor, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist.
  • Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Gerät zum Erzeugen von Bilddaten für die Anzeige eines Bildes für eine Bedienperson auf einer Anzeige vor, wie es im Patentanspruch 11 angegeben ist.
  • Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Computerprogrammprodukt vor, wie es im Patentanspruch 17 angegeben ist.
  • In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können Bilder erstellt werden durch unterschiedliche Bilderstellungsalgorithmen zwischen der Mitte und peripheren Sehbereichen. Es wird nämlich die zuvor genannte menschliche visuelle Eigenschaft verwendet, das heißt, Bilder im Mittensehbereich werden erstellt unter Verwendung eines hochwertigen Algorithmus, während Bilder im peripheren Sehbereich erstellt werden unter Verwendung eines Algorithmus mit einer relativ geringen Belastung, so daß die Belastung bezüglich der Rechnung des gesamten Bildes verringert werden kann, während die Echtzeitfähigkeit beibehalten werden kann, wodurch es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein befriedigendes Bild für die Bedienperson bereitzustellen.
  • Des weiteren beseitigen Ausführungsbeispiele die zuvor genannten Nachteile, um so ein Echtzeit-Anzeigeverfahren und ein Gerät hierfür bereitzustellen, welches ein Bild mit einer befriedigenden Bildqualität erstellen kann, welches die Echtzeitfähigkeit beibehält.
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine grundlegende Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die Positionen von Detektoren im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf eines Prozesses im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Lagebeziehung unter einem Augenpunkt, einer Augensicht und einer Bildanzeigeebene im ersten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Tabelle für räumliche Daten im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Sehauflösungskurve im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Inhalts der Auswahl für einen Bilderstellungsalgorithmus im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 8 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Auswahl für Bilderstellungsparameter im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 9 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Auswahl von Zeichnungsfigurdaten gemäß einer Detailbesonderheit von Abbildungsdaten;
  • Fig. 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Steuerung einer Anzahl von Polygonen zum Zeichnen gemäß einer Detailbesonderheit von Abbildungsdaten;
  • Fig. 11 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Steuerung einer Texturauflösung gemäß einer Detailbesonderheit von Abbildungsdaten;
  • Fig. 12 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Auswahl für einen Bilderstellungsalgorithmus im vierten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 13 ist eine Ansicht, die einen Befestigungshalter für Detektoren im siebenten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beleuchtet;
  • Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung in einem achten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 15 ist eine Ansicht zur Erläuterung schematischer Positionen für Detektoren im achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Prozesses im achten Ausführungsbeispiel darstellt.
  • Nachstehend erläutert sind Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • In einem Echtzeit-Bildanzeigegerät im ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung werden eine Position und eine Positur des Kopfes einer Bedienperson und eine Richtung der Augensicht gemessen unter Verwendung eines Positions- und Positurdetektors und eines Augenbewegungsdetektors, welche die Bedienperson auf seinem Kopf befestigt hat, und werden als Daten eingegeben. Des weiteren werden ein Augenpunkt und eine Augensicht unter Verwendung eines Bildschirms in einem Anzeigegerät als ein Bezug aus diesen Daten errechnet.
  • Als nächstes wird eine Position, bei der jede der Abbildungseinheiten auf dem Bildschirm auf die Retina der Bedienperson fällt, gemäß dem Winkel zwischen einer Richtung vom Augenpunkt zu jedem der Abbildungseinheiten und der Richtung der Augensicht identifiziert.
  • Des weiteren fällt ein Algorithmus zum Erstellen eines Bildes einer jeden der Abbildungseinheiten auf die Position, und Steuerparameter werden ausgewählt für jede der Abbildungseinheiten gemäß einem Grad der Sehauflösung. Nach Auswahl des Bilderstellungsalgorithmus und der Bestimmung der Steuerparameter wird die Qualität eines Bildes, das auf eine Position fällt, bei der die Sehauflösung hoch ist, hoch eingestellt, und die Belastung der Richtung eines Bildes, das auf eine Position fällt, bei der die Sehauflösung beschränkt ist, wird auf einen geringen Wert eingestellt. Folglich ist es möglich, die Belastung der Rechnung über das gesamte Bild zu reduzieren, während die Qualität des Bildes beibehalten wird, die die Bedienperson als hoch wahrnimmt.
  • Des weiteren werden Abbildungseinheiten mit der Verwendung des Bilderstellungsalgorithmus und der Parameter erstellt, die hierfür bestimmt werden.
  • Nachstehend detailliert erläutert ist die Arbeitsweise des Bildanzeigegerätes im ersten Ausführungsbeispiel.
  • Bezüglich Fig. 1, die ein Blockdiagramm ist, das die grundlegende Anordnung eines Echtzeit-Bildanzeigegerätes darstellt zur Darstellung eines Bildes für die Bedienperson im ersten Ausführungsbeispiel, setzt sich das Echtzeit- Bildanzeigegerät zusammen aus einer Kathodenstrahlröhren- Anzeigeeinheit, einer LCD-Anzeigeeinheit oder dergleichen. Ein Vollbildpuffer 102 speichert Abbildungsdaten, die auf dem Bildanzeigegerät 101 anzuzeigen sind, eine CPU 103 führt einen Prozeß gemäß einer in einer Speichereinrichtung 104 gespeicherten Prozedur aus, um so Bilddaten zu erstellen, und steuert verschiedene Einrichtungen. Von der CPU 103 geschaffene Bilddaten werden im Vollbildpuffer 102 gespeichert.
  • Die Speichereinrichtung 104 zum Speichern der Prozedur für die CPU 103 und für die Verarbeitung erforderliche Daten wird auch verwendet als Arbeitsbereich für die CPU 103.
  • Die Speichereinrichtung 104 speichert ein Steuerprogramm, das im Ablaufdiagramm aufgezeigt ist, das später anhand Fig. 3 beschrieben wird, wobei Daten bezüglich einer Abbildung zu zeichnen sind, und Daten, die für die Verarbeitung erforderlich sind.
  • Der Kopfpositionsmesser 105 analysiert ein Signal aus dem Positions- und Positurdetektor 107 und gibt Daten bezüglich einer Position und Positur vom Kopf der Bedienperson auf der Grundlage eines Bezugssignalgenerators 106 an die CPU 103 ab. Der Bezugssignalgenerator 106 liefert ein Signal, das als Bezug für den Positions- und Positurdetektor 107 dient, um den Kopf und die Positur der Bedienperson festzustellen.
  • Eine Augenschrichtungs-Meßeinrichtung 108 analysiert ein Signal aus dem Augenbewegungsdetektor 109 und liefert Daten bezüglich einer Augenschrichtung auf der Grundlage des Kopfes der Bedienperson an die CPU 103.
  • Der Augenbewegungsdetektor 109 stellt eine Richtung fest, in die das Auge der Bedienperson gerichtet ist.
  • Bezüglich Fig. 2, die eine Ansicht ist, die schematische Positionen von Detektoren darstellt, die das Echtzeit- Bildanzeigegerät im ersten Ausführungsbeispiel bilden, ist der Bezugssignalgenerator 102 am oberen Teil des Bildanzeigegerätes 101 befestigt. Der Positions- und Positurdetektor 107 und der Augenbewegungsdetektor 109 sind am Kopf der Bedienperson befestigt, wobei der Augenbewegungsdetektor 109 des weiteren vor dem Auge der Bedienperson angebracht ist. Die anderen Einrichtungen können an beliebigen Positionen angeordnet sein.
  • Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Bildanzeigeprozesses im ersten Ausführungsbeispiel darstellt. Einzelheiten der Verarbeitung eines jeden der Schritte werden nacheinander erläutert.
  • In Schritt 302 werden Daten für eine Abbildungseinheit, die zu zeichnen sind, ausgewählt aus der Stirn einer Abbildungsdatenliste, die in der Speichereinrichtung in einer in Fig. 5 gezeigten Form gespeichert ist. Die Punkte von Abbildungsdaten in der Datenliste sind eine Identifikationsnummer von Abbildungsdaten, eine Art einer Abbildung, ein Bilddatenkörper und dergleichen.
  • In Schritt 303 werden ein Winkel 0 zwischen der Richtung 403 von einer Augenposition 402, die in Fig. 4 gezeigt ist, zu einer Position 404, bei der eine Abbildungseinheit auf dem Bildschirm gezeichnet und die Richtung der in Schritt 301 gewonnenen Augensicht errechnet wird.
  • In Schritt 304 wird eine Sehauflösung α in einer Sehposition gewonnen, die den Winkel von A von der Augenschrichtung 405 ausmacht. Der Wert der Sehauflösung α ist so festgelegt, daß er am höchsten innerhalb eines geringen Winkels von der Mitte der Retina aus festgelegt ist, wie in Fig. 6 gezeigt, und exponentiell mit ansteigendem Winkel absinkt. Die Sehauflösung, die den höchsten Wert bei einem Winkel von 0 hat, das heißt, in der Mitte der Retina, wird als ein Bezug verwendet, und die Auflösung wird dargestellt durch Normieren mit diesem Bezug. In diesem Ausführungsbeispiel wird der höchste Wert der Auflösung auf 1 gesetzt, und die Sehauflösung wird festgelegt als eine Funktion einer Datentabelle bezüglich des Winkels θ.
  • In Schritt 305 werden ein Bilderstellungsalgorithmus und Parameter hierfür gemäß dem Wert der Sehauflösung ausgewählt. Nach der Auswahl wird einem Teil des Bildes gemäß der Mitte der Retina Aufmerksamkeit gezollt und präzise erstellt, und je weiter der Abstand von der Mitte der Retina ist, je niedriger ist die relative Belastung durch die Errechnungen. In diesem Ausführungsbeispiel wird als der Bilderstellungsalgorithmus ein Abtastzeilenprozeß verwendet, wenn die Sehauflösung unter einem voreingestellten Schwellwert liegt, aber der Strahlspurprozeß wird verwendet, wenn die Sehauflösung höher als der Schwellwert ist. In diesem Ausführungsbeispiel variiert des weiteren die Detailbesonderheit der Abbildungsdaten als Parameter gemäß einer Sehauflösung, wie in Fig. 8 gezeigt.
  • Der Strahlspurprozeß, bei dem die Belastung durch die Rechnung schwer ist, aber bei dem eine präzise Darstellung erfolgen kann, ist anwendbar zum Zeichnen des Mittensehteils. Mittlerweile ist der Abtastzeilenprozeß mit der Funktion der Darstellung im Vergleich mit dem Strahlspurprozeß beschränkt. Jedoch ist die Belastung der Errechnung gering, um so für das Zeichnen des peripheren Sehteils anwendbar zu sein.
  • Die Detailbesonderheit in diesem Ausführungsbeispiel der Abbildungsdaten, die ein variierender Parameter gemäß einer Sehauflösung sind, ist diejenige des Steuerns der Dichte der zu zeichnenden Abbildungsdaten. Mit der Verwendung dieser Detailbesonderheit können eine Anzahl von Abbildungselementen, wie Polygonteilflächen und Liniensegmente, die eine Figur bilden, bei einem Bilderstellungsschritt schrittweise umgeändert werden, der später zu erläutern ist.
  • In Schritt 306 wird ein Bild für eine Abbildungseinheit mit der Verwendung des Algorithmus und den Parametern erstellt, die in Schritt 305 bestimmt wurden, und wird im Vollbildpuffer 102 akkumuliert. In diesem Ausführungsbeispiel werden die folgenden Punkte, wie in Fig. 9 gezeigt, unter Verwendung der Detailbesonderheit von den Abbildungsdaten als Steuerparameter gesteuert.
  • Bezüglich Fig. 9 wird die Anzahl von Polygonen, die zu zeichnen sind, eine Anzahl von Polygonteilflächen, die eine zu zeichnende Figur bilden. Wenn die Detailbesonderheit hoch ist, wird die Figur präzise (fein) dargestellt durch Zeichnen der Figur unter Verwendung einer größeren Anzahl von Polygonteilflächen.
  • Eine Gestalt 1002, die in Fig. 10 gezeigt ist, gibt ein Beispiel, bei dem eine Kugel genau durch mehrere Polygone angenähert ist. Wenn im Gegensatz dazu die Detailbesonderheit gering ist, wird die Zeichnung mit einer geringeren Anzahl von Polygonteilflächen realisiert, um so die Belastung der Berechnung für die Zeichnung zu verringern. Eine Gestalt 1001, die in Fig. 10 gezeigt ist, gibt ein Beispiel, bei dem eine Kugel kurz dargestellt ist mit einer geringen Anzahl von Polygonen. Es werden zwei Fälle betrachtet, das heißt, der Fall geeigneter Umänderung von Polygondaten, die während des Zeichnens schrittweise vorbereitet worden sind, und der Fall des Änderns der Größe der Teilung, wenn die Oberfläche einer derartigen beliebigen gekrümmten Oberfläche, die festgelegt ist in einer nichtpolygonen Gruppenform, in Polygone während des Zeichnens geliefert wird.
  • Eine in Fig. 9 gezeigte Texturauflösung gibt eine Dichte von Pixeln in Bilddaten an, die ein Muster einer Figur darstellen, und je höher die Detailbesonderheit ist, um so größer wird die Anzahl von Pixel angegebenen, um so das Muster genau darzustellen.
  • Eine in Fig. 11 gezeigte Textur 1102 gibt ein Beispiel von Texturdaten mit einer hohen Auflösung von 1024 Pixeln · 1024 Pixeln. Wenn andererseits die Detailbesonderheit gering ist, wird die Anzahl von Pixeln verringert, um so die Belastung durch Errechnen der Zeichnung zu reduzieren. Eine in Fig. 11 gezeigte Textur 110 gibt ein Beispiel von Texturdaten mit geringer Auflösung von 16 Pixeln und 16 Pixeln. Wenn in Schritt 307 festgestellt wird, ob Bilder für alle Abbildungseinheiten, die zu zeichnen sind, erstellt sind, wenn irgendeine der Abbildungseinheiten, die zu zeichnen sind, in der Datenlisten in Schritt 308 übrigbleiben, wird eine Abbildungseinheit, die beim nächsten Mal zu zeichnen ist, aus der Datenliste ausgewählt, und die Prozedur wird in derselben Weise von Schritt 303 an wiederholt. Wenn es jedoch bestimmt ist, daß der Bilderstellungsprozeß für alle Abbildungseinheiten in Schritt 307 abgeschlossen ist, wird ein Bildanzeigeprozeß in Schritt 309 ausgeführt, und folglich werden im Bildpuffer akkumulierte Bilder auf dem Bildanzeigegerät dargestellt.
  • In Schritt 310 wird bestimmt, ob die Bedienperson anweist, den Bildanzeigeprozeß zu beenden, und wenn dann kein Befehl vorhanden ist, wird die Prozedur von Schritt 303 an wiederholt.
  • Wenn alternativ ein Befehl zum Beenden des Prozesses vorliegt, wird der Prozeß abgeschlossen.
  • (Andere Ausführungsbeispiele)
  • Nachstehend ist eine Erläuterung anderer Ausführungsbeispiele gegeben.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend erläutert ist ein zweites Ausführungsbeispiel.
  • Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiels kann Fig. 1 entnommen werden, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Die Positionen von Detektoren in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 gezeigt, die dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Ein Ablaufdiagramm zum Aufzeigen eines Ablaufs einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur in diesem Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht, und die Einzelheiten aller Prozeßschritte in diesem Ausführungsbeispiel sind dieselben wie jene im ersten Ausführungsbeispiel erläuterten, mit Ausnahme von Schritt 305.
  • Der Prozeß in Schritt 305 im Ausführungsbeispiel gleicht im wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch unterscheidet es sich genaugenommen von diesem.
  • Wenn im Schritt 305 im zweiten Ausführungsbeispiel die Sehauflösung geringer als ein voreingestellter Schwellwert ist, wird ein Drahtmodell-Darstellprozeß gewählt; wenn sie aber höher ist als der Schwellwert, wird ein Oberflächen-Darstellprozeß gewählt.
  • Der Drahtmodell-Darstellprozeß hat eine minderwertiger Funktion der Darstellung, aber hat eine geringere Belastung der Berechnung, da eine Polygongestalt durch seine Kontur gezeichnet werden kann, und ist folglich anwendbar zum Darstellen im peripheren Sehteil. Mittlerweile hat der Oberflächen- Darstellprozeß eine Belastung der Rechnung, die größer ist als diejenige des Drahtmodell-Darstellprozesses, kann aber präzise eine Polygongestalt darstellen, und ist folglich anwendbar zum Darstellen im mittleren Sehteil.
  • Des weiteren kann der zuvor genannte Schwellwert willkürlich geändert werden.
  • Somit wird der Darstellprozeß geändert in Hinsicht auf den Schwellwert für die Sehauflösung, und folglich kann der Prozeß vereinfacht werden. Des weiteren kann durch willkürliches Ändern des Schwellwertes eine anzuzeigende Figur auf fein oder grob eingestellt werden, das heißt, die Darstellung kann passend zum Zweck gewählt werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 dargestellt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Die Positionen von Detektoren in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Ein Ablaufdiagramm zum Aufzeigen eines Ablaufs einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur in diesem Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht, und die Einzelheiten aller Prozeßschritte in·diesem Ausführungsbeispiel sind dieselben wie die anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläuterten, mit Ausnahme von Schritt 305.
  • Der Prozeß in Schritt 305 in diesem Ausführungsbeispiel gleicht im wesentlichen demjenigen vom ersten Ausführungsbeispiel, jedoch genauer gesehen unterscheidet er sich von diesen.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wird in Schritt 305 ein Zeichenprozeß in der Weise ausgewählt, daß, wenn die Sehauflösung unter dem voreingestellten Schwellwert ist, eine Texturabbildung fortgelassen wird, aber wenn sie den Schwellwert übersteigt, wird die Texturabbildung ausgeführt.
  • Die Texturabbildung bringt eine große Belastung durch die erforderliche Rechnung zum Erstellen eines Bildes, kann aber die Qualität eines Bildes verbessern. Folglich ist es passend für die Darstellung im Mittensebteil. Des weiteren ist die Texturabbildung im peripheren Sehteil fortgelassen, wodurch es möglich ist, die Belastung durch die Rechnung insgesamt zu verringern.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel wird nachstehend erläutert. Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht. Die Positionen von Detektoren in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 dargestellt, ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel.
  • Ein Ablaufdiagramm zum Aufzeigen eines Ablaufs einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur in diesem Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht, und die Einzelheiten aller Prozeßschritte in diesem Ausführungsbeispiel sind dieselben wie die zum ersten Ausführungsbeispiel erläuterten, mit Ausnahme von Schritt 305.
  • Der Prozeß in Schritt 305 in diesem Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gleich, ist jedoch genau genommen unterschiedlich von diesem.
  • Im vierten Ausführungsbeispiel wird in Schritt 305 ein Glättungsschattierungsprozeß, der während des Zeichnens angewandt wird, umgeändert. Der Glättungsschattierungsprozeß ist ein Prozeß, der eine Glättung benachbarter Teile von Polygonen darstellen kann, wenn eine gekrümmte Oberfläche durch ein Polygon dargestellt wird und durch Annäherung gezeichnet wird. Wenn, wie in Fig. 12 gezeigt, die Sehauflösung unter einem ersten Schwellwert liegt, wird ein flacher Schattierungsprozeß gewählt, und ein Gouraud-Schattierungsprozeß wird ausgewählt, wenn er zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, aber ein Phong-Schattierungsprozeß wird ausgewählt, wenn der zweite Schwellwert überschritten wird.
  • Obwohl im Phong-Schattierungsprozeß die Belastung durch Rechnen relativ groß ist, kann die Darstellung durch gekrümmte Oberflächenannäherung mit Verwendung von Polygonen in effektiver Weise ausgeführt werden. Folglich wird der Phong- Schattierungsprozeß zum Zeichnen eines Teiles angewandt, bei dem die Sehauflösung hoch ist. Zwischenzeitlich ist der flache Schattierungsprozeß ein Prozeß, bei dem keine Glättungsschattierung ausgeführt wird. Mit diesem Prozeß wird eine gekrümmte Oberfläche durch eine Polygonannäherung gewonnen, dargestellt auf quadratischem Wege, um visuell minderwertig zu sein, aber die Belastung durch Rechnung ist gering. Folglich wird dieser Prozeß zum Zeichnen eines Teiles angewandt, bei dem die Sehauflösung gering ist. Des weiteren wird der Gouraud- Schattierungsprozeß zwischen den zuvor genannten Phong- Schattierungsprozeß und den Flachschattierungsprozeß in Hinsicht auf die Belastung durch Rechnung und die Qualität des erstellten Bildes gesetzt, und ist folglich anwendbar zum Zeichnen eines Teiles, bei dem die Sehauflösung mittelmäßig ist.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend erläutert ist ein fünftes Ausführungsbeispiel.
  • Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiels ist in Fig. 1 gezeigt, wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die Positionen von Detektoren in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur aufzeigt, ist in Fig. 3 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht, in dem die Details aller Prozeßschritte gleich jenen sind, die im ersten Ausführungsbeispiel erläutert sind, mit Ausnahme des Schrittes 305.
  • Der Prozeß in Schritt 305 in diesem Ausführungsbeispiel gleicht im wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch genau genommen unterscheidet er sich von diesem.
  • Bei der Auswahl von Parametern in Schritt 305 im fünften Ausführungsbeispiel wird die maximale Anzahl von Reflexionen eines Lichtstrahls im Falle des Ausführens der Strahlspurrechnung auf einen großen Wert gesetzt, wenn die Sehauflösung hoch ist, aber auf einen kleinen Wert, wenn die Sehauflösung gering ist.
  • Wenn ein Bild durch Strahlspur erstellt wird, kann die Qualität des Bildes durch Einstellen der Anzahl von Reflexionen eines Lichtstrahls auf einen großen Wert erhöht werden, und folglich ist die Strahlspurführung anwendbar zum Zeichnen im Mittensehteil. Mittlerweile wird die Belastung der Rechnung reduziert im peripheren Sehteil durch Reduzieren der Reflexionszahl.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend erläutert ist ein sechstes Ausführungsbeispiel.
  • Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Die Positionen von Detektoren in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur aufzeigt, ist in Fig. 3 gezeigt, und gleicht dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem Details aller Prozeßschritte den im ersten Ausführungsbeispiel gleichen, mit Ausnahme von Schritt 305.
  • Der Prozeß in Schritt 305 in diesem Ausführungsbeispiel gleicht im wesentlichen demjenigen vom ersten Ausführungsbeispiel, jedoch genaugenommen unterscheidet er sich von diesem.
  • Wenn im Schritt 305 im sechsten Ausführungsbeispiel die Sehauflösung über einem voreingestellten Schwellwert liegt, wird ein Modus, bei dem eine zu zeichnende Figur halbdurchsichtig gezeichnet wird, ausgewählt, und wenn und wenn zwischenzeitlich die Sehauflösung unter dem Schwellwert liegt, wird ein Modus ausgewählt, bei dem ein opakes Muster opak gezeichnet wird.
  • Wenn eine Körpergestalt mit einer komplizierten Innenstruktur halbdurchsichtig gezeichnet wird, wird die Belastung durch Errechnen erhöht, obwohl die innere Struktur leicht zu verstehen ist. Eine halbdurchsichtige Darstellung erfolgt im Mittensehbereich, aber normales Zeichnen wird im peripheren Sehteil ausgeführt, um so die Belastung durch Rechnen zu reduzieren.
  • (Siebentes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend erläutert ist ein siebentes Ausführungsbeispiel.
  • Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Die Positionen von Detektoren in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 2 gezeigt, das dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht.
  • Ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur aufzeigt, ist in Fig. 3 gezeigt, und gleicht dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Weitere Details in allen Prozeßschritten in diesem Ausführungsbeispiel gleichen jenen, die in einem des ersten bis siebenten Ausführungsbeispiels erläutert worden sind.
  • Die Positionen von Detektoren unterscheiden sich von jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Detektorhalter 203 der eine, der auf den Kopf der Bedienperson gesetzt wird. Im Gegensatz dazu hat in diesem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, ein Detektorhalter einen Rahmen, der glasrahmenartig ist, auf dem ein Positions- und Positurdetektor und ein Augenbewegungsdetektor auf der Seite des effektiven Auges befestigt sind.
  • Angemerkt sei, daß die Seite des wirksamen Auges von der Bedienperson bestimmt werden kann, die erkennt, welches von seinen Augen wirksam ist, und der Augenbewegungsdetektor wird auf der Seite des Rahmens des wirksamen Auges befestigt.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend erläutert ist ein achtes Ausführungsbeispiel.
  • Die grundlegende Anordnung des achten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 14 gezeigt. Die grundlegende Anordnung dieses Ausführungsbeispiels hat eine interaktive Eingabeeinrichtung 1401 zusätzlich zur grundlegenden Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels. Die interaktive Eingabeeinrichtung 1401 ist eine Einrichtung, die eingerichtet ist, eine Bewegung der Bedienperson im Inhalt eines Prozesses wiederzugeben, wie einer Maus, einer Tastatur, einer Wählbox, einem dreidimensionalen Sensor oder einer Augensichteingabeeinrichtung. Die Positionen der Einrichtung in diesem Ausführungsbeispiel sind in Fig. 15 gezeigt. Die Anordnung der Einrichtungen in dieser Darstellung hat eine interaktive Eingabeeinrichtung 1401 zusätzlich zu der Anordnung der Einrichtungen im ersten Ausführungsbeispiel. Ein Detektorhalter kann gleichermaßen wie der des siebenten Ausführungsbeispiels sein.
  • Fig. 16 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Bilderstellungs- und -anzeigeprozedur dieses Ausführungsbeispiels aufzeigt. Im Ablaufdiagramm dieses Ausführungsbeispiels ist Schritt 1601 dem Ablaufdiagramm im ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt. Die Einzelheiten der Prozedur in diesem Ausführungsbeispiel gleichen den im ersten Ausführungsbeispiel erläuterten oder einem des zweiten bis siebenten Ausführungsbeispiels, mit Ausnahme des zusätzlichen Schrittes 1601.
  • Nachstehend detailliert erläutert ist der Prozeß in Schritt 1601.
  • In Schritt 1601 wird der Wert der Sehauflösung, der im vorherigen Schritt 304 bestimmt worden ist, in Hinsicht auf eine andere Tatsache eingestellt, die weitestgehend die Seheigenschaften der Bedienperson betrifft. Der zuvor genannte andere Faktor unter Berücksichtigung ist zunächst ein solcher Fall, daß der relative Winkel zwischen der Richtung der Augensicht und der Richtung von der Augenposition zu einer Figur variiert. Die Verringerung der Augensicht, die in diesem Falle verursacht wird, ist allgemein bekannt als "Bewegungskörper- Augensicht". Diese Situation wird verursacht durch die Bewegung der Figur, die Drehung der Figur oder die Variation der Augenschrichtung.
  • In Schritt 1601 erfolgt eine Einstellung in der Weise, daß der Wert der Sehauflösung mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der größer als 0, aber kleiner als 1 ist, um so die Belastung durch Rechnen durch Vereinfachen der Erstellung des Bildes reduziert wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, die Echtzeitfähigkeit zu verbessern, während die Qualität eines Bildes beibehalten wird, die die Bedienperson mit hohem Pegel wahrnimmt.
  • Des weiteren wird eine Situation berücksichtigt, zusätzlich zu der Bewegungskörper-Augensicht, welches ein Fall ist, daß die Ansprechfähigkeit der interaktiven Operation gelegentlich erforderlich ist, mehr als die Bildqualität, nur während interaktiver Operation mit der Eingabeeinrichtung 1401 durch die Bedienperson. In diesem Falle wird zusätzlich zu der Berücksichtigung der Bewegungskörperaugensicht der Wert der Sehauflösung geringer eingestellt in Schritt 1601 während der interaktiven Operation, wodurch es möglich wird, eine Verbesserung der Ansprechfähigkeit durch Vereinfachen der Erstellung des Bildes zu erzielen.
  • In den Ausführungsbeispielen nach der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben worden sind, wird die menschliche Augensichteigenschaft verwendet, bei der die Augensicht im Mittelteil des Sehfeldes hoch ist, aber im peripheren Teil desselben gering ist, und folglich kann ein solcher Vorteil geboten werden, daß die Belastung durch Rechnung für ein Bild als ganzes reduziert wird, und ein befriedigenderes Bild kann der Bedienperson geboten werden.

Claims (18)

1. Verfahren zum Anzeigen von Bildern in Echtzeit für einen Anwender auf einer Anzeige, mit den Verfahrensschritten:
(a) Feststellen der Augenposition und Blickrichtung des Anwenders;
(b) für jede im Bild anzuzeigende Abbildung: Errechnen des Winkels (A) zwischen der festgestellten Blickrichtung und der durch die Augenposition vorgegebenen Richtung und der Stelle auf der Anzeige, auf der die Abbildung anzuzeigen ist;
Bestimmen des Wertes eines Sehauflösungsparameters (α) für das Merkmal in Abhängigkeit vom errechneten Winkel (θ), wobei der Sehauflösungsparameter (α) den höchsten Wert hat, wenn der Wert des Winkels (θ) null ist und Werte mit ansteigendem Winkel (θ) abfallen; und
Erzeugen von Bilddaten zur Anzeige auf der Grundlage des bestimmten Wertes vom Sehauflösungsparameter (α); und
(c) Anzeigen des Bildes mit der Abbildung für den Anwender.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Feststellen der Augenposition und der Blickrichtung des Anwenders auf der Grundlage des einsatzbereiten Auges vom Anwender erfolgt.
3. Verfahren zum Anzeigen von Bildern für einen Anwender auf einer Anzeige, mit den Verfahrensschritten:
(α) Empfangen von Informationen, die die Augenposition und die Blickrichtung des Anwenders festlegen;
(b) für jede im Bild anzuzeigende Abbildung: Errechnen des Winkels (θ) zwischen der Blickrichtung und der Richtung, die durch die Augenposition vorgegeben ist, und der Stelle auf der Anzeige, auf der die Abbildung anzuzeigen ist;
Bestimmen des Wertes eines Sehauflösungsparameters (α) für das Merkmal in Abhängigkeit vom errechneten Winkel (8), des Sehauflösungsparameters (α) mit dem größten Wert, wenn der Wert des Winkels (θ) null ist und Werte mit ansteigendem Winkel (θ) abfallen; und
Erzeugen von Bilddaten zur Anzeige auf der Grundlage des bestimmten Wertes vom Sehauflösungsparameter (α).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Wert des Sehauflösungsparameters (α) exponentiell mit dem Anstieg des Winkels (θ) abfällt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Verfahrensschritt des Erzeugens der Bilddaten zum Anzeigen umfaßt:
Bestimmen eines vom bestimmten Wert des Sehauflösungsparameters (α) abhängigen Prozesses zum Bilddatenerzeugen zum Anzeigen der Abbildung; und
Erzeugen von Bilddaten zum Anzeigen gemäß dem bestimmten Prozeß.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem im Verfahrensschritt des Bestimmens vom Prozeß zum Bilddatenerzeugen das Steuern der Anzahl von die Abbildung zusammensetzenden Elementen abhängig vom Wert des Sehauflösungsparameters (α) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem im Verfahrensschritt des Bestimmens vom Prozeß zum Bliddatenerzeugen bei unter einem vorbestimmten Wert liegenden Wert des Sehauflösungsparameters (α) ein Prozeß zur Auswahl gelangt, bei dem Texturumsetzen verboten ist, aber bei einem den vorbestimmten Wert übersteigenden Wert des Sehauflösungsparameters (α) ein Prozeß zur Auswahl gelangt, bei dem Texturumsetzen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Wert des Sehauflösungsparameters (α) bei variierendem Winkel (θ) eine Bereinigung erfährt und das Bestimmen des Prozesses zum Bilddatenerzeugen abhängig vom bereinigten Wert erfolgt.
9. Gerät zum Bildanzeigen in Echtzeit für einen Anwender auf einer Anzeige, mit:
(α) einem Mittel (105-109) zum Feststellen der Augenposition und Blickrichtung des Anwenders;
(b) einem Verarbeitungsmittel (103, 104) zum Erzeugen von Bilddaten für jede im Bild anzuzeigende Abbildung, mit:
einem Mittel zum Errechnen des Winkels (θ) zwischen der festgestellten Blickrichtung und der durch die festgestellte Augenposition vorgegebene Richtung und der Stelle auf der Anzeige, bei der die Abbildung anzuzeigen ist;
einem Mittel zum Bestimmen des Wertes eines Sehauflösungsparameters (α) für das Merkmal in Abhängigkeit vom errechneten Winkel (θ), wobei der Sehauflösungsparameter (α) den höchsten Wert hat, wenn der Wert des Winkels (θ) null ist und Werte mit ansteigendem Winkel (θ) abfallen; und
einem Mittel zum Erzeugen von Bilddaten zur Anzeige auf der Grundlage des bestimmten Wertes vom Sehauflösungsparameter (α); und mit
(c) einem Anzeigemittel (101, 102) zur Anzeige des Bildes, das die Abbildung enthält, für den Anwender.
10. Gerät nach Anspruch 9, bei dem das Mittel (105-109) zum Feststellen der Augenposition und Blickrichtung eingerichtet ist zur Feststellung der Augenposition und Blickrichtung des Anwenders auf der Grundlage des einsatzbereiten Auges vom Anwender.
11. Bildanzeigegerät (103, 104) zum Anzeigen eines Bildes für einen Anwender auf einer Anzeige, mit:
(a) einem Mittel zum Empfangen von Informationen, die die Augenposition und Blickrichtung des Anwenders festlegen;
(b) einem Verarbeitungsmittel zum Erzeugen von Bilddaten für jede im Bild anzuzeigende Abbildung, mit:
einem Mittel zum Errechnen des Winkels (θ) zwischen der Blickrichtung und der durch die Augenposition vorgegebenen Richtung und der Stelle auf der Anzeige, auf der die Abbildung anzuzeigen ist;
einem Mittel zum Bestimmen des Wertes eines Sehauflösungsparameters (α) für das Merkmal abhängig vom errechneten Winkel (θ), des Sehauflösungsparameters (α) mit dem höchsten Wert, wenn der Wert des Winkels (θ) null ist und mit ansteigendem Winkel (A) die Werte absinken;
einem Mittel zum Erzeugen von Bilddaten zur Anzeige auf der Grundlage des bestimmten Wertes vom Sehauflösungsparameters (α).
12. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Wert des Sehauflösungsparameters (α) mit ansteigendem Winkel (6) exponentiell absinkt.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem das Mittel zum Erzeugen der Bilddaten zur Anzeige ausgestattet ist mit:
einem Mittel zum Bestimmen eines Prozesses zum Erzeugen von Bilddaten zum Anzeigen der Abbildung abhängig vom bestimmten Wert vom Sehauflösungsparameter (α); und
einem Mittel zum Erzeugen von Bilddaten zur Anzeige gemäß dem bestimmten Prozeß.
14. Gerät nach Anspruch 13, bei dem das Mittel zum Bestimmen des Prozesses zum Erzeugen von Bilddaten eingerichtet ist, die die Abbildung zusammensetzende Anzahl von Elementen abhängig vom Wert des Sehauflösungsparameters (α) zu steuern.
15. Gerät nach Anspruch 13, bei dem das Mittel zum Bestimmen des Prozesses zum Erzeugen von Bilddaten eingerichtet ist, einen Prozeß auszuwählen, bei dem Texturumsetzen verboten ist, wenn der Wert des Sehauflösungsparameters (α) unter einem vorbestimmten Wert liegt, und eingerichtet ist, einen Prozeß auszuwählen, bei dem Texturumsetzen ausgeführt wird, wenn der Wert des Sehauflösungsparameters (α) den vorbestimmten Wert übersteigt.
16. Gerät nach Anspruch 13, das des weiteren ausgestattet ist mit einem Mittel zum Einstellen des Wertes vom Sehauflösungsparameter (α), wenn der Winkel (θ) variiert, und wobei das Mittel zum Bestimmen des Prozesses zum Erzeugen der Bilddaten eingerichtet ist, den Prozeß abhängig vom eingestellten Wert zu bestimmen.
17. Computerprogrammprodukt, mit Befehlen zum Veranlassen eines programmierbaren Verarbeitungsgerätes, betriebsbereit zu werden, um ein Verfahren auszuführen, wie es wenigstens in einem der Ansprüche 3 und den Ansprüchen 4 bis 6 angegeben, sofern von Anspruch 3 abhängig.
18. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, realisiert als eine Speichereinrichtung, die die Befehle speichert.
DE69521155T 1994-02-02 1995-02-01 Bildanzeigeverfahren und -gerät Expired - Lifetime DE69521155T2 (de)

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