ES2365086A1 - Sistema de visualización escénica. - Google Patents
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Abstract
Sistema de visualización escénica.El sistema está constituido a partir de un dispositivo de visualización (l), asociado a un ordenador o elemento similar (2), con su correspondiente base de datos (6), y un sistema de captación-computación (4) que permite a dicho ordenador determinar la identidad y posición espacial de los elementos presentes en el foro o región del espacio a la que se aplica el dispositivo de visualización, de manera que dicho dispositivo de visualización (1) se materializa en una especie de pantalla, en la que se establecen superficialmente una pluralidad de fuentes lumínicas (8), materializadas en diodos láser, LED o cualquier otra fuente lumínica de alta directividad, estando asociada a cada fuente lumínica a un sistema de control electrónico que permite controlar el apagado y encendido de dichas fuentes, así como modificar el promedio temporal de la potencia lumínica emitida por cada una de ellas y la dirección hacia la que se envía la luz, de manera que es posible la visualización de contenidos personalizada por parte de cada observador, pudiendo dicho dispositivo ser aplicado para evocar escenas u obtener imágenes en tres dimensiones, para el control virtual de procesos, envío de pares estereoscópicos, tele-presencia, y un sinfín de aplicaciones.
Description
Sistema de visualización escénica.
La presente invención se refiere a un sistema de
visualización escénica, que utiliza técnicas de localización
electrónica para determinar las coordenadas espaciales de los
observadores escénicos presentes en el foro y así poder enviarles
información personalizada a cada uno de ellos mediante el control de
un elemento hardware consistente en una especie de pantalla obtenida
a base de una pluralidad de emisores lumínicos direccionales
distribuidos sobre la superficie de la misma.
Así pues, el objeto de la invención es
proporcionar un dispositivo de visualización escénica que permita la
visualización de contenidos personalizada por parte de cada
observador, pudiendo ser aplicado para obtener imágenes en tres
dimensiones, para el control virtual de procesos, envío de pares
estereoscópicos, tele-presencia, y un sinfín de
aplicaciones.
Dentro del campo de aplicación práctica de la
invención, existen multitud de sistemas de visualización, los cuales
se pueden agrupar básicamente en tres grupos: Sistemas
estereoscópicos, sistemas volumétricos y sistemas holográficos.
En el caso de los sistemas estereoscópicos,
éstos presentan como problema fundamental el hecho de que es
necesario el empleo por parte del usuario o usuarios del sistema de
visores con óptica de integración, tales como cascos o gafas de
"realidad virtual", sistemas con gafas de separación por
polarización, color (anaglifos) o intervalo de tiempo (gafas
LCD).
Además de la molestia para los usuarios que
supone el tener que utilizar dichos cascos o gafas, este tipo de
sistemas son insensibles a la posición del observador escénico, a lo
que hay que añadir que sufren distorsión de perspectiva.
Tratando de obviar esta problemática es conocida
la Patente Europea con número de solicitud 9709201, en el que si
bien se soluciona el problema relativo a la posición del observador
escénico, es decir mediante dicha invención es posible visualizar
imágenes distintas sobre un mismo dispositivo por parte de
diferentes observadores, dicha invención sigue presentando el
problema anteriormente citado de la necesidad de utilización de
gafas de obturación sincronizadas con las imágenes por parte de cada
uno de los usuarios.
Pasando ahora a analizar los sistemas
volumétricos, ya sean de esfera o cilindro rotatorio, estos sistemas
son sumamente complejos y consecuentemente caros, requieren de
elementos móviles, y con los mismos únicamente se pueden obtener
renderizaciones de pequeño tamaño y con un difícil acceso a efectos
de control. Igualmente no permiten modelar opacidades.
Por último cabe mencionar los sistemas
holográficos, los cuales requieren de unas condiciones de
iluminación muy estrictas, así como un ancho de banda muy elevado,
resultando sumamente compleja la integración de la policromía en las
imágenes obtenidas, a lo que hay que añadir igualmente la
incapacidad de modelar opacidades.
El sistema de visualización escénica que la
invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la
problemática anteriormente expuesta, permitiendo una visualización
personalizada para cada usuario, que puede ser tridimensional, en
cualquier caso sin necesidad de empleo de ningún tipo de gafas o
dispositivo por parte de su usuario o usuarios, pudiendo constituir
un elemento de gran ayuda en multitud de aplicaciones.
Para ello el sistema que se preconiza está
constituido a partir de un dispositivo de visualización, con una
especial estructuración que más adelante se detallara, asociado a un
ordenador o elemento similar, y un sistema de captación/computación
que permite a dicho ordenador determinar la identidad y posición
espacial de los elementos presentes en el foro o región del espacio
a la que se aplica el dispositivo de visualización.
De forma más concreta, el dispositivo de
visualización se materializa en una especie de pantalla, la cual
presenta como particularidad el hecho de que los píxeles
constitutivos de la misma se materializan en un diodo láser, LED o
cualquier otra fuente lumínica de alta directividad asistida por un
sistema de control electrónico que permite realizar las siguientes
operaciones:
- \sqbullet
- Apagar y encender la fuente lumínica.
- \sqbullet
- Modificar el promedio temporal de la potencia lumínica emitida por dicha fuente.
- \sqbullet
- Modificar la dirección hacia la que se envía dicha luz o láser, dentro de un rango de direcciones en el cual se encuentran situados los observadores escénicos.
Dicho control de dirección podrá lograrse por
diversos medios, bien mediante la utilización de
micro-espejos controlados electromecánicamente,
mediante lentes constituidas por materiales cuyo índice de
refracción es modificable electrónicamente (efecto Kerr o Pockels)
así como por otros medios.
Para obtener imágenes en color, las citadas
fuentes lumínicas se dispondrán en agrupaciones de distintos
colores, preferentemente 3, como es convencional (rojo, verde y
azul), formando a su vez una matriz que determine la superficie de
la pantalla de visualización.
Así pues, y mediante el correspondiente software
de programación asociado al ordenador o sistema de computación al
que se conecta el dispositivo de visualización, es posible enviar
imágenes diferentes hacia distintos usuarios, en función de su
posición espacial, imágenes que estarán almacenadas en la
correspondiente base de datos de modelos escénicos.
Para determinar dicha posición espacial, y como
anteriormente se ha comentado, el sistema de la invención incluye un
sub-sistema de captación/computación asociado al
ordenador o sistema de computación, en el que participarán al menos
dos videocámaras cuyas imágenes captadas permitirán mediante el
correspondiente software determinar la posición exacta de cada
observador, así como identificar, por medio de técnicas de
reconocimiento de patrones el posicionamiento de cada uno de los
ojos de cada observador, para que por medio del control de la
dirección y la potencia lumínica de cada fuente lumínica o diodo
láser, enviar la correspondiente imagen a los ojos de cada
observador, pudiendo ser, como anteriormente se ha dicho, dichas
imágenes distintas, tanto para cada observador como para cada ojo
del observador, en orden a que éste visualice imágenes en tres
dimensiones.
El sistema de captación, podrá incorporar no
obstante otros medios de detección además del lumínico, como pueden
ser de naturaleza radiactiva, ecográfica, termográfica,
electromagnética o de otra índole, en función de la aplicación a la
que esté destinado el mismo o para facilitar la labor de detección
de los observadores.
El hecho de que con el sistema de la invención
puedan observarse imágenes en tres dimensiones, hace posible que el
mismo pueda ser implementado en múltiples aplicaciones y redes, como
puede ser, entre muchas otras, su aplicación en la microcirugía,
control de sistemas externos, tele-presencia, etc,
pudiéndose igualmente aprovechar la tecnología utilizada para la
detección de las pupilas para detectar igualmente la posición de los
dedos de la mano del usuario, o de ciertos útiles adecuados a la
aplicación que se pretende implementar para constituir sistemas
interactivos con múltiples aplicaciones.
Por último cabe destacar el hecho de que la
superficie del dispositivo emisor determinada por las agrupaciones
de fuentes lumínicas podrá ser plana, así como adoptar diferentes
configuraciones, tales como cilíndrica, esférica, elipsoidal,
poliédrica, o cualquier otra forma que se estime conveniente,
pudiendo estar dichas superficies configuradas como paneles
móviles.
Se consigue de esta manera un dispositivo
sumamente versátil, que minimiza la potencia consumida, enviando
únicamente la energía necesaria para excitar al ojo del receptor,
con una reducida frecuencia de refresco.
El sistema no obstante podrá ser empleado
únicamente de forma similar a como lo hace un sistema de
visualización tradicional, pero con la ventaja de que merced a la
especial estructuración del mismo, como acaba de decirse, se reduce
drásticamente la potencia consumida.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de
dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra, según una representación
esquemática los distintos elementos básicos que participan en un
sistema de visualización escénica realizado de acuerdo con el objeto
de la invención.
La figura 2.- Muestra un detalle de la
estructura interna del dispositivo visualizador que participa en el
sistema de la invención.
A la vista de las figuras reseñadas, y en
especial de la figura 1, puede observarse como el sistema que se
preconiza está constituido a partir de un dispositivo de
visualización (1), situado frente a un foro o región espacial (2) en
el que se establecen una serie de observadores (3), (3'), (3''),
...., así como un sub-sistema de
captación/computación (4) que permite identificar y determinar la
posición espacial de los elementos presente en el foro, estando
ambos elementos (1) y (4) asociados a un sistema de computación u
ordenador (5) dotado de la correspondiente base de datos (6) con los
correspondientes modelos escénicos (7),
(7'), (7'') ...
(7'), (7'') ...
El citado dispositivo de visualización se
materializa en una especie de pantalla, que puede presentar una
superficie plana así como otras configuraciones acordes a diferentes
líneas de diseño, superficie sobre la que se establecen una
pluralidad de diminutas fuentes lumínicas (8), como la mostrada en
detalle en la figura 1, materializadas en diodos láser, LED o
cualquier otra fuente lumínica de alta directividad. Cada fuente
lumínica está asociada a un sistema de control electrónico que
permite controlar el apagado y encendido de dichas fuentes, así como
modificar el promedio temporal de la potencia lumínica emitida por
cada una de ellas y la dirección hacia la que se envía la luz,
dentro de un rango de direcciones en el cual se encuentran situados
los observadores escénicos.
De forma más concreta, en la zona anterior a
cada fuente de iluminación (8) o diodo láser de estado sólido con
una lente de colimación, se establecen lentes de deflexión
electrónica (9) que utilizan electrodos transparentes, y medios
refractivos dependientes del campo eléctrico aplicado entre los
electrodos.
Cada elemento emisor se maneja mediante la
aplicación de tres potenciales de control: VH, VV y VL, que
respectivamente manejan la deflexión horizontal del haz, la
deflexión vertical del mismo y la potencia óptica emitida.
En el caso de ser necesario podría disponerse
adicionalmente una lente convencional (no incluida en la figura),
con el objeto de, mejorar la colimación del haz.
Otras implementaciones podrían utilizar
micro-espejos controlados electrónicamente, lentes
de materiales magneto-ópticos, u otros medios para conseguir la
deflexión del haz óptico.
Las fuentes de luz (8) se dispondrán
matricialmente en agrupaciones de diferentes colores,
preferentemente tres, (verde, azul y rojo), como es convencional, en
orden a evocar los rangos colorimétricos que se deseen en los
observadores escénicos.
El sub-sistema de
captación/computación (4) permitirá identificar y determinar la
posición espacial de los elementos presente en el foro a través de
al menos una pareja de videocámaras, si bien, y como se ha dicho con
anterioridad, podrá incorporar otra serie de dispositivos de
detección, como pueden ser de naturaleza radioactiva, ecográfica,
termográfica, electromagnética o de otra índole, en función de la
aplicación a la que esté destinado o para facilitar la labor de
detección.
En cualquier caso, y a través del
correspondiente software, el sistema podrá identificar los
diferentes observadores, así como en su caso discriminarlos,
determinando las coordenadas espaciales de cada observador
(3-3'-3''), así como la posición
exacta de cada uno de sus ojos.
A partir de esta estructuración, el ordenador o
sistema de computación (5) podrá a partir de las imágenes
registradas en su base de datos (6) y mediante el correspondiente
software, enviar a cada observador detectado (3, 3', 3''...) una
imagen distinta (7, 7', 7'', ...) o una pareja de imágenes, una a
cada uno de sus ojos, imágenes con distinto paralelaje, en orden a
que dichos observadores visualicen la imagen en tres dimensiones,
todo ello merced al control del encendido, direccionamiento y
control de potencia lumínica de las fuentes (8) o diodos láser del
dispositivo de visualización, consiguiéndose un ahorro energético
muy elevado, al dirigirse la potencia luminosa exclusivamente hacia
los ojos de los observa-
dores.
dores.
Para ello, el ordenador (5) o sistema de
computación cuenta con software de renderización que permite
calcular, a partir de un modelo tridimensional de una escena
virtual, y las coordenadas de varios puntos de observación, el valor
de la potencia lumínica media que debe emitir cada fuente (8) en la
dirección de cada observador escénico, de manera que de lugar, desde
la situación de cada uno de los observadores escénicos a la misma
toma fotográfica que generaría la escena si esta fuera real.
Igualmente el citado software permitirá
secuenciar en el tiempo los valores de focalización y renderización
que debe expresar cada fuente luminosa (8) de manera que se recorra
sucesivamente cada observador escénico (3, 3', 3'', ...).
Tal y como se ha comentado con anterioridad, el
sistema podrá ser implementado en múltiples aplicaciones, formando
parte de redes de comunicaciones, pudiendo constituir aplicaciones
interactivas, mediante la incorporación de sistemas de detección
adicionales al destinado a localizar la posición de los ojos,
detección que podrá ser visual, radiactiva, ecográfica,
termográfica, electromagnética o de otra índole.
Claims (4)
1. Sistema de visualización escénica, que
estando especialmente concebido para permitir la visualización de
contenidos personalizada por parte de diferentes observadores,
pudiendo ser aplicado igualmente para obtener imágenes en tres
dimensiones, para el control virtual de procesos,
tele-presencia, así como otras múltiples
aplicaciones, se caracteriza porque está constituido a partir
de un dispositivo de visualización (1), dispuesto sobre una región
espacial (2) en la que se establecen una serie de observadores (3),
(3'), (3''), ..., y un sub-sistema de
captación/computación (4) que permite identificar y determinar la
posición espacial de los elementos presente en dicha región (2),
estando ambos elementos (1) y (4) asociados a un sistema de
computación u ordenador (5) dotado de la correspondiente base de
datos (6) con los correspondientes modelos escénicos (7), (7'),
(7'') a proyectar hacia los distintos observadores (3), (3'),
(3''), ..., con la particularidad de que el dispositivo de visualización se materializa en una especie de pantalla, de cualquier configuración geométrica, en la que se establecen superficialmente una pluralidad de fuentes lumínicas (8), materializadas en diodos láser, LED o cualquier otra fuente lumínica de alta directividad, estando asociada a cada fuente lumínica a un sistema de control electrónico que permite controlar el apagado y encendido de dichas fuentes, así como modificar el promedio temporal de la potencia lumínica emitida por cada una de ellas y la dirección hacia la que se envía la luz.
(3''), ..., con la particularidad de que el dispositivo de visualización se materializa en una especie de pantalla, de cualquier configuración geométrica, en la que se establecen superficialmente una pluralidad de fuentes lumínicas (8), materializadas en diodos láser, LED o cualquier otra fuente lumínica de alta directividad, estando asociada a cada fuente lumínica a un sistema de control electrónico que permite controlar el apagado y encendido de dichas fuentes, así como modificar el promedio temporal de la potencia lumínica emitida por cada una de ellas y la dirección hacia la que se envía la luz.
2. Sistema de visualización escénica, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque las fuentes lumínicas
(8) se establecen matricialmente en agrupaciones de fuentes de
diferentes colores, preferentemente en agrupaciones de tres,
correspondientes a los colores verde, rojo y azul.
3. Sistema de visualización escénica, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque el
sub-sistema de captación/computación (4) incluye al
menos una pareja de videocámaras, pudiendo incorporar adicionalmente
otra serie de dispositivos de detección, de naturaleza radiactiva,
ecográfica, termográfica, electromagnética o similares.
4. Sistema de visualización escénica, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque en la zona anterior a
cada fuente de iluminación (8) se establecen lentes de deflexión
electrónica (9) que utilizan electrodos transparentes, y medios
refractivos dependientes del campo eléctrico aplicado entre los
electrodos, micro-espejos controlados
electrónicamente o cualquier dispositivo equivalente.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/ES2007/000517 WO2009034196A1 (es) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Sistema de visualización escénica |
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| ES2365086B1 ES2365086B1 (es) | 2012-08-08 |
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|---|---|
| ES (1) | ES2365086B1 (es) |
| WO (1) | WO2009034196A1 (es) |
Citations (4)
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-
2007
- 2007-09-14 WO PCT/ES2007/000517 patent/WO2009034196A1/es active Application Filing
- 2007-09-14 ES ES201090007A patent/ES2365086B1/es not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009034196A1 (es) | 2009-03-19 |
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|---|---|---|---|
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
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