RU2238579C2 - Device for displaying images to moving spectators - Google Patents
Device for displaying images to moving spectators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238579C2 RU2238579C2 RU2000111516A RU2000111516A RU2238579C2 RU 2238579 C2 RU2238579 C2 RU 2238579C2 RU 2000111516 A RU2000111516 A RU 2000111516A RU 2000111516 A RU2000111516 A RU 2000111516A RU 2238579 C2 RU2238579 C2 RU 2238579C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- panel
- image
- slit
- viewer
- images
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Уровень техникиState of the art
Это изобретение относится к отображению неподвижных изображений, которые кажутся анимационными зрителю, находящемуся в движении относительно этих неподвижных изображений. Более конкретно, это изобретение относится к отображению таких неподвижных изображений в пространственно-ограниченных условиях.This invention relates to the display of still images that appear to be animated to a viewer in motion relative to these still images. More specifically, this invention relates to the display of such still images in spatially limited conditions.
Устройства дисплеев, которые отображают неподвижные изображения, кажущиеся анимационными зрителю, находящемуся в движении, известны. Эти устройства включают ряд последовательных изображений (т.е., соседних изображений, которые слегка и постепенно отличаются каждое от следующего). Изображения располагаются в направлении движения зрителя (например, вдоль железной дороги) так, чтобы эти изображения просматривались последовательно. По мере того, как зритель перемещается мимо этих изображений, они кажутся анимационными. Эффект подобен эффекту книги с перебрасыванием страниц. Книга с перебрасыванием страниц имеет на каждой странице изображение, которое слегка отличается от находящегося перед ним и находящегося за ним, так что, когда страницы перебрасываются, зритель воспринимает анимацию.Display devices that display still images that seem animated to the viewer in motion are known. These devices include a series of consecutive images (i.e., adjacent images that slightly and gradually differ each from the next). Images are arranged in the direction of movement of the viewer (for example, along the railway) so that these images are viewed sequentially. As the viewer moves past these images, they seem animated. The effect is similar to the effect of the book with page-turning. The page-throwing book has an image on each page that is slightly different from the one in front of it and behind it, so that when the pages are redirected, the viewer perceives the animation.
Давней тенденцией в системах массовых перевозок было создание установок для обеспечения пассажиров в системах метрополитена анимационными движущимися картинками. Анимация этих подвижных картинок достигается движением зрителя относительно установки, которая прикреплена к стенкам туннеля метрополитена. Такие установки имеют очевидное значение: движущаяся картина видна через окна поезда, через которые в противном случае была бы видна только темнота. Возможными полезными объектами для движущихся картинок могли бы быть избранные произведения искусства или информационные сообщения от транспортной системы или от подателей рекламы.A long-standing trend in mass transportation systems was the creation of installations to provide passengers in the subway systems with animated moving pictures. Animation of these moving pictures is achieved by the movement of the viewer relative to the installation, which is attached to the walls of the subway tunnel. Such settings have obvious significance: the moving picture is visible through the train windows, through which otherwise only darkness would be visible. Possible useful objects for moving pictures could be selected works of art or informational messages from the transport system or from advertisers.
Каждая из известных установок предусматривает представление ряда постепенных изображений, или "кадров" зрителю/пассажиру таким образом, чтобы последовательные кадры наблюдались один за другим. Как хорошо известно, простое представление ряда неподвижных изображений движущемуся зрителю представляется ничем иным, кроме размытого пятна, если они отображаются слишком близко к зрителю на большой скорости. Наоборот, на большом расстоянии или малой скорости зритель видит ряд отдельных изображений без анимации. Для достижения эффекта движущейся картинки, известные приспособления представляют способы отображения каждого изображения в течение очень коротких интервалов времени. При времени отображения достаточно короткой длительности относительное движение между зрителем и изображением эффективно задерживается, и размывание изображения становится незначительным. Способы задержки движения были основаны на стробоскопическом освещении изображений. Эти способы требуют точной синхронизации между зрителем и установкой, для того чтобы каждое изображение освещалось в одном и том же положении относительно зрителя, даже когда он движется на большой скорости.Each of the known settings provides for the presentation of a series of gradual images, or "frames" to the viewer / passenger so that successive frames are observed one after another. As is well known, the simple presentation of a series of still images to a moving viewer seems to be nothing but a blurry spot if they are displayed too close to the viewer at high speed. On the contrary, at a large distance or low speed, the viewer sees a series of individual images without animation. To achieve the effect of a moving picture, known devices provide methods for displaying each image for very short time intervals. When the display time is sufficiently short, the relative motion between the viewer and the image is effectively delayed, and the blurring of the image becomes negligible. Motion delay methods were based on stroboscopic illumination of images. These methods require precise synchronization between the viewer and the installation, so that each image is illuminated in the same position relative to the viewer, even when he is moving at high speed.
Требования стробоскопического устройства многочисленны: вспышка должна быть в высшей степени короткой для быстро движущегося зрителя, и поэтому соответственно яркой, чтобы достаточное количество света достигло зрителя. Это требование, в свою очередь, требует в высшей степени точно синхронизированных вспышек. Эта точность требует очень точно согласующегося движения со стороны зрителя, с небольшим изменением скорости или без ее изменения. Все эти вышеупомянутые требования приводят к высокому уровню механической или электрической сложности и стоимости, или большей согласованности в движении поездов, чем существующая. Другие известные устройства преодолевают необходимость в высокой точности по времени путем обеспечения ретранслятора некоторого типа на транспортном средстве зрителя и приемника на установке для определения положения зрителя. Эти устройства требуют значительной механической и электрической сложности и стоимости.The requirements of a stroboscopic device are numerous: the flash should be extremely short for a fast moving viewer, and therefore accordingly bright, so that enough light reaches the viewer. This requirement, in turn, requires highly precisely synchronized flashes. This accuracy requires very precisely coordinated movement on the part of the viewer, with little or no change in speed. All of the above requirements lead to a high level of mechanical or electrical complexity and cost, or greater consistency in train movement than the existing one. Other known devices overcome the need for high accuracy in time by providing a repeater of some type on the vehicle of the viewer and the receiver on the installation to determine the position of the viewer. These devices require significant mechanical and electrical complexity and cost.
Вышеупомянутые известные устройства в общем требуют, чтобы зритель находился в транспортном средстве. Это требование может налагаться, потому что транспортное средство несет на себе оборудование для синхронизации, освещения или сигнализации; или потому, что надо поддерживать высокое постоянство скорости; или чтобы, например, повысить скорость зрителя. Использование транспортного средства требует высокого уровня сложности конструкции из-за множества механических элементов и потому, что часто приходится иметь дело с существующими системами, требующими модификации существующего оборудования. Жесткие условия установки на движущемся поезде метро могут ограничить механическую или электрическую точность, достижимую в любом блоке, который требует ее, или может потребовать частого обслуживания узлов, в которых должна достигаться высокая точность.The aforementioned known devices generally require the viewer to be in a vehicle. This requirement may be imposed because the vehicle carries equipment for synchronization, lighting or signaling; or because it is necessary to maintain a high constancy of speed; or to, for example, increase the speed of the viewer. The use of a vehicle requires a high level of design complexity due to the many mechanical elements and because it is often necessary to deal with existing systems that require modification of existing equipment. Severe installation conditions on a moving subway train may limit the mechanical or electrical accuracy achievable in any unit that requires it, or may require frequent maintenance of units where high accuracy is to be achieved.
Использование транспортного средства также налагает ограничения. На самом основном уровне, оно ограничивает диапазон возможных применений теми, где зрители находятся в транспортных средствах. Более конкретно, соображения физических размеров транспортного средства ограничивают применимость стробоскопического устройства. Конструкция должна учитывать такую информацию, как высота и ширина транспортного средства, размер и расположение его окна и положение зрителя в транспортном средстве. Например, близкое расположение окон на высокоскоростном поезде требует, чтобы стробоскопические вспышки предпочтительно имели высокую частоту и большое количество, чтобы отображение было видно всем пассажирам поезда. Размеры среды, например, физическое пространство, доступное для установки оборудования в туннеле метро, и доступные расстояния, на которые надо проецировать изображения, налагают дополнительные ограничения на размер элементов любого устройства, а также на качество и срок службы его различных частей.Use of the vehicle also imposes restrictions. At the most basic level, it limits the range of possible applications to those where viewers are in vehicles. More specifically, considerations of the physical dimensions of the vehicle limit the applicability of the stroboscopic device. The design should take into account information such as the height and width of the vehicle, the size and location of its window and the position of the viewer in the vehicle. For example, the proximity of windows on a high-speed train requires that strobe flashes preferably have a high frequency and a large number, so that the display is visible to all passengers of the train. The dimensions of the medium, for example, the physical space available for installing equipment in the subway tunnel, and the available distances over which images must be projected, impose additional restrictions on the size of elements of any device, as well as on the quality and service life of its various parts.
Хотя в принципе стробоскопическое устройство может действовать для медленно двигающихся зрителей, просто путем более близкого расположения проекторов, практически это трудновыполнимо. Во-первых, более близкое расположение увеличивает стоимость и сложность. Также, если устройство установлено с фиксированным расстоянием между проекторами, зрителю требуется минимальная скорость.Although, in principle, a stroboscopic device can act for slowly moving viewers, simply by a closer arrangement of projectors, this is practically difficult. Firstly, closer proximity increases cost and complexity. Also, if the device is installed with a fixed distance between the projectors, the viewer needs a minimum speed.
Существующий способ для отображения анимационных изображений, использующий относительное движение между зрителем и устройством, реализуют в зоотропе. Зоотроп представляет собой простое полое цилиндрическое устройство, которое выполняет анимацию путем геометрического расположения щелей, вырезанных в цилиндрических стенках, и ряда постепенных изображений, помещенных внутри цилиндра, по одному на каждую щель. Когда цилиндр вращается вокруг своей оси, анимация видна через (теперь быстро перемещающиеся) щели.The existing method for displaying animated images, using relative motion between the viewer and the device, is implemented in the zootrope. Zootrop is a simple hollow cylindrical device that performs animation by geometrically arranging slots cut in cylindrical walls and a series of gradual images placed inside the cylinder, one for each slit. When the cylinder rotates around its axis, the animation is visible through (now rapidly moving) slots.
Зоотроп, однако, фиксирован почти во всех его пропорциях, потому что его поперечное сечение должно быть круглым. Поскольку анимация требует минимальной частоты кадров, а частота кадров зависит от скорости вращения, при использовании зоотропа можно наблюдать только очень короткие анимации. Хотя имеется относительное перемещение между зрителем и устройством, практически зритель не может удобно двигаться по кругу вокруг зоотропа. Поэтому, с зоотропом практически возможна только одна конфигурация: та, в которой неподвижный зритель наблюдает короткую анимацию через вращающийся цилиндр.The zootrop, however, is fixed in almost all its proportions, because its cross-section must be round. Since animation requires a minimum frame rate, and the frame rate depends on the rotation speed, when using the zootrop, only very short animations can be observed. Although there is relative movement between the viewer and the device, in practice the viewer cannot conveniently move in a circle around the zootrope. Therefore, with the zootrope, only one configuration is practically possible: the one in which the stationary viewer observes a short animation through a rotating cylinder.
По причинам его неспособности к изменению формы, короткой длительности его анимации, и потому что он должен вращаться, зоотроп остается игрушкой или диковинкой без практического применения. Однако, по меньшей мере, одна известная система отображает изображения вдоль наружной трассы железной дороги, в устройстве, которое может быть названо "линейным зоотропом", в котором изображения установлены позади стены, в которой проделаны щели. Эта наружная среда по существу неограничена.For reasons of his inability to change shape, the short duration of his animation, and because he must spin, the zootrop remains a toy or curiosity without practical application. However, at least one known system displays images along an external railroad track in a device, which may be called a “linear zootropus,” in which images are mounted behind a wall in which gaps are made. This outdoor environment is essentially unlimited.
Ввиду вышеизложенного, было бы желательно иметь возможность разработать устройство для использования в пространственно-ограниченной среде, которая отображает неподвижные изображения, кажущиеся анимационными зрителю, находящемуся в движении.In view of the foregoing, it would be desirable to be able to develop a device for use in a spatially-limited environment that displays still images that seem animated to a viewer in motion.
Было бы также желательно иметь возможность разработать такое устройство для использования в пространственно-ограниченной среде, имеющей низкие уровни окружающего освещения.It would also be desirable to be able to develop such a device for use in a spatially-limited environment having low levels of ambient light.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей этого изобретения является попытка создания устройства для использования в пространственно-ограниченной среде, которое отображает неподвижные изображения, кажущиеся анимационными зрителю, находящемуся в движении.The objective of this invention is an attempt to create a device for use in a spatially-limited environment that displays still images that seem animated to the viewer in motion.
Задачей этого изобретения также является попытка создания такого устройства для использования в пространственно-ограниченной среде, имеющей низкие уровни окружающего освещения.The objective of this invention is also an attempt to create such a device for use in a spatially-limited environment having low levels of ambient lighting.
В соответствии с этим изобретением, создано устройство для отображения множества неподвижных изображений, формирующих анимационное отображение для зрителя, в основном движущегося с известной скоростью относительно упомянутых неподвижных изображений по существу вдоль известной траектории, по существу параллельной упомянутым неподвижным изображениям. Устройство включает заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль траектории. Неподвижные изображения установлены на поверхности задней панели, причем каждое из упомянутых неподвижных изображений имеет действительную ширину изображения и имеет центр изображения. Центры соседних изображений отстоят на расстояние между кадрами. Щелевая панель расположена по существу параллельно задней панели, обращена к ее поверхности и отделена от нее расстоянием между панелями. Щелевая панель установлена на расстоянии обзора от траектории. Расстояние между панелями и расстояние обзора вместе составляют расстояние до задней панели. Щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории, и имеет множество щелей, по существу перпендикулярных длине щелевой панели. Каждая щель соответствует одному из изображений и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, причем соответствующие центры соседних щелей отстоят на расстояние между кадрами. Для отображения каждого изображения с видимой шириной изображения, расстояние между панелями, расстояние обзора и действительная ширина изображения выбраны так, чтобы произведение (а) действительной ширины изображения и (b) частного от деления (i) расстояния обзора и (ii) расстояния между панелями по существу равнялось видимой ширине изображения. Для того чтобы спроецировать каждое изображение по существу без размывания, ширина щели выбрана равной примерно не более одной десятой действительной ширины изображения.In accordance with this invention, an apparatus is provided for displaying a plurality of still images forming an animation display for a viewer generally moving at a known speed relative to said still images essentially along a known path substantially parallel to said still images. The device includes a rear panel having a length of the rear panel along the path. Still images are mounted on the surface of the rear panel, each of said still images having an actual image width and an image center. The centers of adjacent images are separated by a distance between frames. The slotted panel is located essentially parallel to the rear panel, facing its surface and is separated from it by the distance between the panels. The slit panel is installed at a viewing distance from the path. The distance between the panels and the viewing distance together make up the distance to the rear panel. The slit panel has a length of the slit panel along the path, and has a plurality of slots substantially perpendicular to the length of the slit panel. Each slit corresponds to one of the images and has a slit width measured along the length of the slit panel and a center of the slit, with the corresponding centers of adjacent slots being spaced apart by frames. To display each image with a visible image width, the distance between the panels, the viewing distance and the actual image width are selected so that the product of (a) the actual image width and (b) the division of (i) the viewing distance and (ii) the distance between the panels the creature was equal to the visible width of the image. In order to project each image substantially without blurring, the slit width is selected to be approximately no more than one tenth of the actual image width.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Вышеописанные и другие задачи и преимущества этого изобретения будут ясными при рассмотрении последующего подробного описания, взятого совместно с сопровождающими чертежами, в которых одинаковые ссылочные символы относятся к одинаковым частям по всем чертежам, и на которых:The above and other objects and advantages of this invention will be apparent upon consideration of the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference characters refer to like parts throughout all of the drawings, and in which:
фиг.1 - вид в аксонометрии предпочтительного примера осуществления устройства согласно настоящему изобретению;figure 1 is a perspective view of a preferred embodiment of a device according to the present invention;
фиг.2 - расчлененный вид в аксонометрии устройства с фиг.1;figure 2 is a fragmentary view in perspective view of the device of figure 1;
фиг.2А - вид в аксонометрии альтернативного предпочтительного примера осуществления устройства с фиг.1 и 2;figa is a perspective view of an alternative preferred embodiment of the device of figures 1 and 2;
фиг.3 - схематическое изображение геометрии и оптики устройства с фиг.1 и 2;figure 3 is a schematic representation of the geometry and optics of the device of figures 1 and 2;
фиг.3А - схематическое изображение изогнутого примера осуществления изобретения;figa is a schematic representation of a curved example embodiment of the invention;
фиг.4А, 4В и 4С (в общем, фиг.4) - схематические представления одного изображения и щели со зрителем в трех разных положениях в три разных момента времени;4A, 4B and 4C (in general, FIG. 4) are schematic representations of one image and a slit with a viewer in three different positions at three different points in time;
фиг.5А, 5В и 5С (в общем, фиг.5) - схематические представления пары изображений и щелей со зрителем в трех разных положениях в три разных момента времени;5A, 5B and 5C (in general, FIG. 5) are schematic representations of a pair of images and slots with a viewer in three different positions at three different points in time;
фиг.6 - схематическое представление одного изображения, наблюдаемого зрителем с течением времени, иллюстрирующее эффект растяжения (изображения);6 is a schematic representation of one image observed by the viewer over time, illustrating the effect of stretching (image);
фиг.6А - схематическое представление, иллюстрирующее эффект растяжения, где задняя панель не параллельна направлению движения;6A is a schematic diagram illustrating a tensile effect, where the rear panel is not parallel to the direction of movement;
фиг.7 - схематический вид сверху второго предпочтительного примера осуществления изобретения, в котором изображения изогнуты;7 is a schematic top view of a second preferred embodiment of the invention in which the images are curved;
фиг.8 - схематический вид сверху третьего предпочтительного примера осуществления изобретения, в котором изображения наклонены относительно задней панели;FIG. 8 is a schematic plan view of a third preferred embodiment of the invention in which the images are tilted relative to the rear panel; FIG.
фиг.9 - схематический вид сверху четвертого предпочтительного примера осуществления изобретения, подобного примеру осуществления с фиг.8, но в котором щелевая панель включает ряд секций, параллельных изображениям и наклоненных относительно задней панели;Fig.9 is a schematic top view of a fourth preferred embodiment of the invention, similar to the embodiment of Fig.8, but in which the slit panel includes a number of sections parallel to the images and tilted relative to the rear panel;
фиг.10 - схематическое представление в аксонометрии пары комбинации щелевая панель/задняя панель из пятого предпочтительного примера осуществления изобретения, который является двухсторонним;figure 10 is a schematic representation in perspective of a pair of combinations of a slit panel / rear panel of a fifth preferred embodiment of the invention, which is two-sided;
фиг.11 - схематический вид сверху примера осуществления с фиг.10;11 is a schematic top view of the embodiment of FIG. 10;
фиг.12 - схематический вид сверху шестого примера осуществления, имеющего изогнутые изображения, такие как в примере осуществления с фиг.7, и являющегося двухсторонними, как в примере осуществления с фиг.10 и 11;12 is a schematic top view of a sixth embodiment having curved images, such as in the embodiment of FIG. 7, and being two-sided, as in the embodiment of FIGS. 10 and 11;
фиг.13 - вид в аксонометрии держателя изображения роликового типа для использования в седьмом предпочтительном примере осуществления изобретения;13 is a perspective view of a roller type image holder for use in a seventh preferred embodiment of the invention;
фиг.14 - вид в аксонометрии восьмого предпочтительного примера осуществления изобретения;FIG. 14 is a perspective view of an eighth preferred embodiment of the invention; FIG.
фиг.15 - вид вертикального поперечного сечения, взятого по линии 15-15 фиг.14 восьмого предпочтительного примера осуществления изобретения;FIG. 15 is a vertical cross-sectional view taken along line 15-15 of FIG. 14 of an eighth preferred embodiment of the invention; FIG.
фиг.16 - упрощенный вид в аксонометрии, показывающий установку множества модульных блоков согласно изобретению, в туннеле метро.FIG. 16 is a simplified perspective view showing the installation of a plurality of modular units according to the invention in a subway tunnel.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Задачей настоящего изобретения является создание простого устройства на принципах простой геометрической оптики, которое отображает анимацию зрителю, находящемуся в движении относительно нее. Устройство по существу требует только, чтобы зритель двигался по существу по предсказуемому пути по существу с предсказуемой скоростью. Имеется много обычных примеров, которые отвечают этим критериям, включая, но не ограничиваясь ими, пассажиров поездов метро, пешеходов на аллеях и тротуарах, пассажиров в железнодорожных поездах, пассажиров на автомобилях, пассажиров на подъемниках и т.д.An object of the present invention is to provide a simple device based on the principles of simple geometric optics, which displays animation to a viewer in motion relative to it. The device essentially only requires the viewer to move essentially along a predictable path, essentially at a predictable speed. There are many common examples that meet these criteria, including, but not limited to, passengers on subway trains, pedestrians on alleys and sidewalks, passengers on railway trains, passengers on cars, passengers on lifts, etc.
Для остальной части этого документа, для облегчения описания, ссылка будет даваться в первую очередь к конкретному примерному применению - установке в системе метро, видимой пассажирам поезда метро - но настоящее изобретение не ограничивается таким применением.For the rest of this document, for ease of description, reference will be given primarily to a specific exemplary application — installation in a metro system visible to passengers of a metro train — but the present invention is not limited to such an application.
Преимущества настоящего изобретения заключаются в следующем:The advantages of the present invention are as follows:
1. Оно предпочтительно не требует, чтобы зритель находился в транспортном средстве.1. It preferably does not require the viewer to be in a vehicle.
2. Оно предпочтительно устраняет необходимость сложного стробоскопического освещения.2. It preferably eliminates the need for complex strobe lighting.
3. Оно предпочтительно устраняет необходимость точной синхронизации или установки переключателей между устройством и наблюдателем.3. It preferably eliminates the need for precise synchronization or installation of switches between the device and the observer.
4. Оно предпочтительно устраняет необходимость в движущихся частях.4. It preferably eliminates the need for moving parts.
5. Оно предпочтительно не требует затвора.5. It preferably does not require a shutter.
6. Оно предпочтительно не требует установки специального оборудования на зрителе или транспортном средстве зрителя, если зритель находится в транспортном средстве.6. It preferably does not require the installation of special equipment on the viewer or on the vehicle of the viewer, if the viewer is in the vehicle.
7. Оно предпочтительно не требует передачи информации между устройством и зрителем, имеющей отношение к положению зрителя, скорости или направлению движения.7. It preferably does not require the transmission of information between the device and the viewer related to the position of the viewer, speed or direction of movement.
8. Оно предпочтительно предлагает очень большую глубину поля наблюдаемости.8. It preferably offers a very large depth of field of observation.
9. Оно предпочтительно действует, как предназначено, независимо от направления движения зрителя.9. It preferably acts as intended, regardless of the direction of movement of the viewer.
10. Оно предпочтительно эффективно для каждого члена группы близко располагающихся зрителей, независимо от расстояния между ними или их взаимного движения.10. It is preferably effective for each member of the group of closely spaced viewers, regardless of the distance between them or their mutual movement.
11. Оно предпочтительно не требует оптики более точной, чем простая щель (хотя может быть использована другая оптика).11. It preferably does not require optics more accurate than a simple slit (although other optics may be used).
12. Оно предпочтительно не требует корреляции между расстоянием между окнами транспортного средства и расстоянием между картинками.12. It preferably does not require a correlation between the distance between the windows of the vehicle and the distance between the pictures.
13. Оно предпочтительно предоставляет возможность эффективного увеличения изображения в направлении движения.13. It preferably provides the ability to effectively magnify the image in the direction of movement.
14. Оно предпочтительно требует очень малой минимальной скорости зрителя, благодаря тому что увеличение позволяет очень близкое расположение постепенных изображений.14. It preferably requires a very low minimum speed of the viewer, due to the fact that the increase allows a very close arrangement of gradual images.
15. Оно предпочтительно не требует конкретной геометрии, будь она круговой, линейной или любой другой геометрией.15. It preferably does not require a specific geometry, be it circular, linear or any other geometry.
16. Она предпочтительно не имеет максимальной скорости. Устройство предпочтительно включает ряд расположенных в последовательном порядке картинок ("изображений" или "кадров"), разнесенных на предпочтительно равные интервалы, и предпочтительно между картинками и зрителем, оптическое устройство, которое предпочтительно ограничивает обзор зрителя тонкой полосой каждой картинки. Это оптическое устройство предпочтительно является непрозрачным материалом с рядом тонких прозрачных щелей в нем - одна щель на каждую картинку - ориентированных длинным размером щели перпендикулярно к направлению движения зрителя. Ряд картинок будет в общем называться "задней панелью", а предпочтительное оптическое устройство будет в общем называться "щелевой панелью".16. It preferably does not have a maximum speed. The device preferably includes a series of sequentially arranged pictures (“images” or “frames”) spaced at preferably equal intervals, and preferably between the pictures and the viewer, an optical device that preferably limits the viewer's view to a thin strip of each picture. This optical device is preferably an opaque material with a series of thin transparent slits in it — one slit for each picture — oriented with a long slit size perpendicular to the viewer's direction of movement. A series of pictures will be generally referred to as a “back panel”, and a preferred optical device will be generally referred to as a “slit panel”.
Для изобретения не существенно, но часто желательно, иметь источник освещения, так, чтобы картинки были ярче, чем окружающая среда зрителя. Освещение может давать заднюю подсветку картинок или может быть помещено между щелевой панелью и задней панелью для освещения в основном картинки спереди без освещения окружающей среды зрителя. Когда используется освещение, оно предпочтительно должно быть постоянным по яркости. Может использоваться естественное или окружающее освещение. Если окружающее освещение достаточно, устройство может работать без какого-либо встроенного источника освещения.For the invention, it is not essential, but often desirable, to have a light source so that the pictures are brighter than the environment of the viewer. Lighting can provide backlighting for pictures or can be placed between the slit panel and the back panel to illuminate mainly the pictures in front without illuminating the viewer's environment. When lighting is used, it should preferably be constant in brightness. Natural or ambient lighting may be used. If ambient lighting is sufficient, the device can operate without any built-in light source.
Также не обязательно, но часто желательно, сделать сторону наблюдателя щелевой панели темной или не отражающей свет, или и той и другой, чтобы сделать максимальной контрастность между картинками, видимыми через щелевую панель, и самой щелевой панелью. Однако щелевая панель не обязательно должна быть темной или неотражающей. Например, сторона зрителя щелевой панели может иметь обычный рекламный щит, помещенный на нее со щелями, прорезанными в желаемых положениях. Эта конфигурация особенно целесообразна в местах, в которых некоторые зрители передвигаются относительно устройства, а другие неподвижны. Это может иметь место, например, на станциях метро, на которых поезда экспрессы проходят насквозь без остановки, а пассажиры ждут местных поездов, стоя на платформе. Движущиеся зрители преимущественно будут видеть анимацию через невоспринимаемое пятно обычного рекламного щита на передней части щелевой панели. Неподвижные зрители преимущественно будут видеть только обычный рекламный щит.It is also not necessary, but often desirable, to make the observer side of the slit panel dark or not reflecting light, or both, in order to maximize the contrast between the pictures visible through the slit panel and the slit panel itself. However, the crevice panel does not have to be dark or non-reflective. For example, the viewer side of the slit panel may have a conventional billboard placed on it with slots cut in the desired positions. This configuration is especially useful in places where some viewers move about the device and others are motionless. This may occur, for example, at metro stations where express trains pass through without stopping, and passengers wait for local trains while standing on the platform. Moving viewers will predominantly see the animation through the unimaginable spot of a regular billboard on the front of the slit panel. Fixed viewers will primarily see only a regular billboard.
Теперь изобретение будет описано со ссылками к фиг.1-16.Now the invention will be described with reference to figures 1-16.
Основная конструкция предпочтительного примера осуществления устройства отображения 10 согласно настоящему изобретению показана на фиг.1 и 2. В этом примере осуществления устройство 10 является по существу прямоугольным твердым телом, образованным корпусом 20 и крышкой 21. Передняя и задняя стороны устройства 10 предпочтительно образованы щелевой панелью 22 и задней панелью 23, которые более подробно описаны ниже. Щелевая панель 22 и задняя панель 23 предпочтительно вставлены в пазы 24 в корпусе 20, которые предусмотрены для этой цели. Рама освещения 25 предпочтительно вставлена между корпусом 20 и крышкой 21 и предпочтительно содержит источник света 26, который предпочтительно включает две люминисцентные лампы 27 для освещения изображения, или "кадры" 230, на задней панели 23. Щелевая панель 22 предпочтительно включает множество щелей 220, как более подробно описано ниже. Предпочтительно, для предотвращения попадания посторонних предметов в устройство 10, особенно, если оно должно использоваться в суровой или грязной среде, например в туннеле метро, каждая щель 220 покрыта светопропускающей, предпочтительно прозрачной крышкой 221 (показана только одна). Или же, каждая щель 220 может быть закрыта полу-цилиндрической линзой 222 (показана только одна), которая также улучшает разрешающую способность видимых изображений. Особенно, если фокусное расстояние линзы примерно равно расстоянию между щелевой панелью 22 и задней панелью 23, разрешающая способность изображения может быть увеличена. Это улучшение разрешающей способности достигается сужением ширины полоски действительного изображения, видимой в данный момент наблюдателем. Или же, использование линз может позволить увеличить ширину щели без уменьшения разрешающей способности.The basic construction of a preferred embodiment of the display device 10 according to the present invention is shown in FIGS. 1 and 2. In this embodiment, the device 10 is a substantially rectangular solid formed by a
В альтернативном примере осуществления 200, показанном на фиг.2А, корпус 201 подобен корпусу 20, за исключением того, что он включает светопропускающие, предпочтительно прозрачные, переднюю и заднюю стенки 202, 203, соответственно, образуя полностью закрытую структуру. По крайней мере, одна из стенок 202, 203 (как показано, это стенка 202) предпочтительно имеет петли 204, чтобы образовать дверь для обслуживания 205, которая может быть открыта, например, чтобы заменить заднюю панель 23 (изменить на ней изображения 230, или чтобы заменить лампы освещения 27). Как показано на фиг.2А, лампы освещения 27 установлены в блоке задней подсветки 206 вместо рамы освещения 25, делая необходимым, чтобы задняя панель 23 и изображения 230 были светопропускающими. Конечно, пример осуществления 200 может быть использован с рамой освещения 25 вместо блока задней подсветки 206. Подобным образом, устройство 10 может быть снабжено блоком задней подсветки 206 вместо рамы освещения 25, в таком случае задняя панель 23 и изображения 230 должны быть светопропускающими.In an
Фиг.3 представляет собой схематический вид сверху части устройства 10, наблюдаемой зрителем 30, двигающимся в основном с постоянной скоростью V вдоль маршрута 31, по существу параллельного устройству 10. Маршрут 31 нарисован как схематическое представление железнодорожного пути, но он может быть любой известной траекторией, например шоссе, или аллеей, или тротуаром, по которым зритель в основном двигается с известной, по существу постоянной скоростью.Figure 3 is a schematic top view of a part of the device 10 observed by the
Следующие переменные могут быть определены из фиг.3:The following variables can be determined from figure 3:
Ds - ширина щели;D s is the width of the slit;
Dff - расстояние между кадрами;D ff is the distance between frames;
Dbs - расстояние от задней панели до щелевой панели;D bs is the distance from the back panel to the slit panel;
Vw - скорость зрителя относительно устройства;V w is the speed of the viewer relative to the device;
Dsb - толщина щелевой панели;D sb is the thickness of the slit panel;
Вi - действительная ширина одного кадра изображения;In i is the actual width of one image frame;
Dvs - расстояние от зрителя до щелевой панели.D vs - distance from the viewer to the slit panel.
Другие параметры, которые не помечены, будут описаны ниже, включая В (яркость), с (контрастность) и Di (видимая или ощущаемая ширина одного кадра изображения).Other parameters that are not marked will be described below, including B (brightness), c (contrast), and D i (visible or perceived width of one image frame).
Альтернативная геометрия показана на фиг.3А, где маршрут 31' изогнут и щелевая панель 22' и задняя панель 23' соответственно изогнуты так, что все три по существу "параллельны" друг другу. Хотя они не помечены на фиг.3А, другие параметры такие же, как на фиг.3, за исключением того, что в зависимости от степени кривизны, возможна некоторая регулировка в величине растяжения или увеличения изображения, как будет обсуждаться ниже.An alternative geometry is shown in FIG. 3A, where the path 31 'is curved and the slot panel 22' and the rear panel 23 'are respectively curved so that all three are substantially “parallel” to each other. Although they are not labeled in FIG. 3A, other parameters are the same as in FIG. 3, except that depending on the degree of curvature, some adjustment is possible in the magnitude of the stretching or magnification of the image, as will be discussed below.
Одним из самых значительных отличий настоящего изобретения от ранее известного устройства, предназначенного для наблюдения из движущегося транспортного средства, является то, что не делается никаких попыток задержать видимое движение изображения. То есть в настоящем устройстве изобретение всегда находится в движении относительно зрителя, и некоторые части изображения всегда видимы зрителю. Это находится в противоречии с известными системами для движущихся зрителей, где стробоскопическая вспышка предназначена быть настолько близкой к мгновенной для достижения кажущейся остановки движения отдельного кадра изображения, несмотря на его действительное движение относительно зрителя.One of the most significant differences of the present invention from a previously known device for observing from a moving vehicle is that no attempt is made to delay the visible movement of the image. That is, in the present device, the invention is always in motion relative to the viewer, and some parts of the image are always visible to the viewer. This is in contradiction with the known systems for moving viewers, where the stroboscopic flash is designed to be so close to instantaneous to achieve the apparent stop of movement of a single image frame, despite its actual movement relative to the viewer.
Как и в случае всякой анимации, устройство согласно этому изобретению полагается на хорошо известный эффект инерции зрительного восприятия, благодаря которому зритель воспринимает непрерывно движущееся изображение, при показе ряда дискретных изображений. Действие этого изобретения использует два разных, но одновременных проявления инерции зрительного восприятия. Первое имеет место в глазу, восстанавливая полное когерентное изображение, явно полностью видимое сразу, когда в действительности показываются небольшие полоски изображения, которые проходят через все изображение. Второе является обычным эффектом книги с перебросом, с помощью которого ряд последовательно расположенных изображений воспринимается как непрерывная анимация.As with any animation, the device according to this invention relies on the well-known effect of inertia of visual perception, due to which the viewer perceives a continuously moving image when displaying a series of discrete images. The action of this invention uses two different, but simultaneous manifestations of the inertia of visual perception. The first takes place in the eye, restoring the full coherent image, clearly completely visible immediately, when in reality small strips of the image are shown that pass through the entire image. The second is the usual flip book effect, with which a series of sequentially arranged images are perceived as continuous animation.
Фиг.4 иллюстрирует первый эффект инерции зрительного восприятия. Она показывает положение зрителя 30 относительно одного изображения в последовательных точках (фиг.4А, 4В и 4С) по времени. На каждой из фиг.4А, 4В и 4С двойные стрелки 40 представляют общую действительную ширину изображения, Di, в то время как расстояние 41 представляет часть изображения, видимую в данное время. Эта схема показывает, что зритель 30, в короткий период времени, начинает видеть каждую часть изображения. Однако, в каждый данный момент видима только узкая полоска картинки, шириной 41. Поскольку период времени, в течение которого видна полоска, очень короток, и поэтому движение изображения, наблюдаемого через щель в это время, очень мало, зритель воспринимает изображение с очень малым размыванием или изображение совсем без размывания даже на очень высоких скоростях. Теоретически нет верхнего предела скорости, на которой работает устройство, чем быстрее движется зритель, тем меньше время, когда данная полоска видима. То есть эффект, который вызвал бы размывание изображения - возрастающая скорость зрителя - исключается действием, которое уменьшает размывание изображения периодом видимости данной полоски.Figure 4 illustrates the first effect of inertia of visual perception. It shows the position of the
На фиг.4 представление движения глаза зрителя чисто иллюстративное. На практике взгляд зрителя фиксирован на экране, который воспринимается неподвижным, и весь кадр может быть видим с помощью периферийного видения, как в случае обычного рекламного щита.4, the view of the movement of the eye of the viewer is purely illustrative. In practice, the viewer's gaze is fixed on the screen, which is perceived as stationary, and the entire frame can be seen using peripheral vision, as in the case of a conventional billboard.
Фиг.5 иллюстрирует второй эффект инерции зрительного восприятия. Она показывает зрителя 30, смотрящего в фиксированном направлении в трех последовательных точках по времени. На фиг.5А узкая полоска первого изображения n находится на прямой линии взгляда зрителя через щель 221. На фиг.5В прямой взгляд зрителя падает на закрывающую часть щелевой панели 22. В течение времени, когда непрозрачная часть щелевой панели 22 находится на линии прямого взгляда зрителя, зритель продолжает воспринимать полоску изображения n, только что увиденную через щель 221. На фиг.5С прямая линия взгляда зрителя падает на щель 222, соседнюю с щелью 221, и зритель 30 видит полоску соседнего изображения n+1. Поскольку каждая щель 221, 222 предпочтительно по существу совершенно выравнена с ее соответствующим изображением, полоски, видимые под данным углом в двух отдельных щелях, предпочтительно соответствуют по существу точно. То есть в положении, скажем, три дюйма от левого края картинки, эта полоска в трех дюймах от левого края картинки видна от одного кадра к следующему, и никогда не видна полоска от любой другой части изображения. Таким образом, выравнивание между щелью и изображением предотвращает искажение и размывание, воспринимаемые зрителем, которые в противном случае могли бы быть вызваны быстрым движением изображений. Поскольку последовательные кадры отличаются слегка, как это имеет место в случае последовательных изображений в обычной анимации, зритель воспринимает анимацию.Figure 5 illustrates the second effect of inertia of visual perception. It shows a
Два эффекта инерции зрительного восприятия действуют практически одновременно. На скорости выше минимального порога, зритель 30 не воспринимает ни дискретных изображений, ни дискретных полосок.Two effects of inertia of visual perception act almost simultaneously. At speeds above the minimum threshold, the
Очень полезный эффект устройства 10 заключается в видимом растяжении, или расширении, изображения в направлении движения. Фиг.6 иллюстрирует геометрические соображения, объясняющие этот эффект растяжения. Помеченные "Положение 1" и "Положение 2" являются двумя положениями данного кадра 230, где видны противоположные края кадра 230. Поскольку положение кадра 230 и щели 220 фиксированы относительно друг друга, они точно определяют угол, под которым зритель 30 должен смотреть, чтобы эта щель 220 была выравнена с краем изображения 230.A very useful effect of the device 10 is the visible stretching, or expansion, of the image in the direction of movement. 6 illustrates geometric considerations explaining this stretching effect. The marked "Position 1" and "Position 2" are two positions of this
В Положении 1, левый край изображения 230 выравнен с щелью 220 и глазом зрителя. В Положении 2, правый край изображения 230 выравнен с щелью 220 и глазом зрителя. Фактически, эти два положения имеют место в разные моменты времени, но, как объяснялось выше, это не наблюдается зрителем 30. Наблюдается лишь одно полное изображение.In Position 1, the left edge of the
Если х есть расстояние от центральной точки между двумя положениями щели 220 до любого из отдельных положений в Положении 1 или Положении 2, тогда воспринимаемая ширина изображения, Di' равна 2х. Из подобных треугольников,If x is the distance from the center point between the two positions of the
Таким образом, воспринимаемая ширина изображения Di увеличивается относительно действительной ширины изображения на коэффициент, равный отношению расстояния между зрителем и щелевой панелью к расстоянию между щелевой панелью и задней панелью.Thus, the perceived image width D i increases relative to the actual image width by a factor equal to the ratio of the distance between the viewer and the slit panel to the distance between the slit panel and the rear panel.
Фиг.6А показывает эффект увеличения, когда задняя панель 23' не совсем параллельна траектории движения зрителя. Усиление находится путем определения выражения f(x), где х - расстояние вдоль траектории движения зрителя, для формы задней панели - то есть, расстояние задней панели от оси, определенной траекторией движения наблюдателя - вокруг каждой щели (например, фиг.7 показывает заднюю панель 71, на которой каждое изображение 730 образует полуокружность вокруг его соответствующей щели 220). Для облегчения понимания, можно определить ось х вдоль направления движения зрителя, а ось у перпендикулярно оси х, и выбрать начальное положение зрителя 30.Fig. 6A shows the effect of magnification when the rear panel 23 'is not quite parallel to the path of the viewer. The gain is found by defining the expression f (x), where x is the distance along the path of the viewer, for the shape of the back panel - that is, the distance of the back panel from the axis defined by the path of the observer - around each slit (for example, Fig. 7 shows the back panel 71, in which each
Чтобы найти увеличение, определяется, как будет восприниматься зрителем 30 произвольный элемент картинки 230', находящейся на задней панели 23' на плоской задней панели 23" для проекции. На фиг.6А показана секция действительной задней панели 23' между щелевой панелью 22 и задней панелью 23" для проекции. Длина PR задней панели 23' определяет элемент картинки 230'. Эта секция 230' будет казаться зрителю 30 как если бы она находилась на плоской задней панели 23" для проекции, как показано.To find the magnification, it is determined how an arbitrary element of the
Для облегчения представления, показанная секция задней панели 23' представляет собой отрезок прямой линии, но эта прямолинейность не требуется. Также, форма задней панели не должна быть полностью описана выражением у=f(x). Практически, можно выполнить аппроксимацию истинной формы задней панели многими способами - например, рассматривая заднюю панель как ряд бесконечно малых элементов, каждый из которых может быть аппроксимирован линейным отрезком.To facilitate presentation, the rear panel section 23 'shown is a straight line segment, but this straightness is not required. Also, the shape of the rear panel does not have to be fully described by the expression y = f (x). In practice, you can approximate the true shape of the back panel in many ways - for example, considering the back panel as a series of infinitely small elements, each of which can be approximated by a linear segment.
Зритель 30 в положении А видит левый край Р элемента картинки 230', когда щель 220 находится в Q. Поскольку положения элемента картинки 230' и щели 220 фиксированы относительно друг друга, они точно определяют угол, под которым зритель 30 должен смотреть, чтобы эта щель 220 была выравнена с краем элемента 230'. Поэтому правый край R этого элемента картинки 230' будет виден, когда устройство движется относительно зрителя 30 к положению, где линия, параллельная QR, проходит через А.The
Левый край элемента картинки 230' будет казаться на задней панели 23" для проекции в положении В, на расстоянии Δ х от оси у. Правый край элемента картинки 230' будет казаться на задней панели 23" для проекции в положении С. Видимая ширина изображения Di - расстояние ВС.The left edge of the picture element 230 'will appear on the
Точка Р - пересечение задней панели 23' с линией, проходящей через А и В.Point P is the intersection of the rear panel 23 'with a line passing through A and B.
Точка Q - пересечение щелевой панели 22 с линией, проходящей через А и В.Point Q is the intersection of slotted
Точка R - пересечение задней панели 23' с линией, проходящей через Q и R.Point R is the intersection of the rear panel 23 'with a line through Q and R.
Расстояние Di - расстояние от Р до R.Distance Di - distance from P to R.
Координаты точки Р, (Рх/ Ру) - решение (х, у) для у=f(x), иThe coordinates of the point P, (P x / P y ) is the solution (x, y) for y = f (x), and
где последнее уравнение есть уравнение для линии, проходящей через А и В.where the last equation is the equation for the line passing through A and B.
Координаты точки Q, (Qx, Qy) - решение (х, у) для у=(Dvb/Δ x)x, иThe coordinates of the point Q, (Q x , Q y ) are the solution (x, y) for y = (D vb / Δ x) x, and
Координаты точки R, (Rx, Ry) - решение (х, у) для у=f(x) уThe coordinates of the point R, (R x , R y ) are the solution (x, y) for y = f (x) y
Наконец, размер Di, который должен иметь этот элемент картинки 230', для того чтобы растянуть его до размера Di, задается выражениемFinally, the size D i that this
где переменные в правой части все могут быть найдены из размеров устройства и Δ х.where the variables on the right-hand side can all be found from the dimensions of the device and Δ x.
Вышеприведенные выводы демонстрируют практические способы для определения эффекта растяжения, для того, чтобы предварительно сжать изображение как для по существу параллельных, так и для непараллельных задних панелей. Полезное правило просмотра, которое справедливо для любой конфигурации задней панели, вытекает из того факта, что угол ВАС равен углу BQC - угловой размер спроецированного изображения, видимый зрителем, является таким же, как угловой размер действительного изображения в положении щели 220.The above findings demonstrate practical methods for determining the effect of stretching, in order to pre-compress the image for both substantially parallel and non-parallel rear panels. A useful viewing rule that is valid for any rear panel configuration stems from the fact that the BAC angle is equal to the BQC angle - the angular size of the projected image, visible to the viewer, is the same as the angular size of the actual image in the
Для того чтобы предварительно сжать изображение, оно может быть разделено на много элементов, начинающихся в Δ х=0 и идущих последовательно в любом направлении, увеличиваясь на Δ х соответственно. Затем каждый элемент может быть предварительно сжат и помещен в соответствующее место на задней панели.In order to pre-compress the image, it can be divided into many elements starting at Δ x = 0 and going sequentially in any direction, increasing by Δ x, respectively. Then each element can be pre-compressed and placed in an appropriate place on the rear panel.
В случаях, когда траектория движения зрителя искривлена так, как геометрия, показанная на фиг.3А, ни щелевая панель, ни задняя панель не должны быть обязательно прямыми линиями. Подобный вывод может быть использован для непараллельных задних панелей, путем определения функции g(х) для маршрута щели относительно зрителя и замены отношения (В) на y=g(х).In cases where the trajectory of the viewer is curved such as the geometry shown in FIG. 3A, neither the slit panel nor the rear panel need to be straight lines. A similar conclusion can be used for non-parallel rear panels by determining the function g (x) for the slit route relative to the viewer and replacing the ratio (B) with y = g (x).
На практике, изображения могут быть сжаты в направлении движения до установки на задней панели, для того чтобы, будучи спроецированными, они были растянуты до их нормальных пропорций, позволяя представить большое изображение в относительно меньшем пространстве. Могут быть использованы искривленные или наклонные поверхности на задней панели для усиления эффекта. То есть, по мере того как неплоская задняя панель приближается к щелевой панели, увеличение значительно возрастает. Однако, для простоты, последующее описание будет предполагать плоскую заднюю панель, если не показано другое.In practice, images can be compressed in the direction of movement prior to installation on the rear panel so that, when projected, they are stretched to their normal proportions, allowing a large image to be represented in a relatively smaller space. Curved or sloping surfaces on the rear panel can be used to enhance the effect. That is, as the non-planar back panel approaches the slit panel, the increase increases significantly. However, for simplicity, the following description will assume a flat rear panel, unless otherwise indicated.
Как показано ниже, эффект растяжения, когда регулировка осуществляется через соответствующие переменные параметры устройства 10, может быть очень полезным. Также отношение между воспринимаемым размером изображения Di и расстоянием зрителя Dvs, линейно - изображение становится больше, по мере того как зритель отходит дальше. Это может дать полезный эффект в надлежащей окружающей среде.As shown below, the stretching effect, when adjusted through the corresponding variable parameters of the device 10, can be very useful. Also, the relationship between the perceived image size D i and the viewer distance D vs is linear - the image becomes larger as the viewer moves further. This can be beneficial in a proper environment.
Имеются некоторые ограничения и побочные эффекты. Оба эффекта инерции зрительного восприятия требуют минимальных скоростей, которые не обязательно равны. Слишком медленная скорость может привести к восприятию только дискретных вертикальных линий, или мерцания, или недостаточного наблюдаемого эффекта анимации. На практике, восприятие только дискретных вертикальных линий является основным ограничением. Возможный полезный эффект из эффекта растяжения возникает из-за того, что полоски множества кадров видны в одно и то же время. То есть если воспринимаемое изображение в десять раз больше, чем действительное изображение, полоски десяти разных изображений могут быть видны в любое заданное время. Поскольку каждый кадр представляет разные точки по времени в анимации, многие моменты изображения могут быть видны одновременно. Этот эффект может, например, быть использован для чередования (перемежения) изображений, при желании. Подобным образом, может быть отображено много копий одного кадра, способом, подобным тому, который используется в коммерческом проецировании движущихся картинок, или же, этот эффект может также привести к искажению или смазыванию, воспринимаемому зрителем 30. Однако на практике это искажение едва заметно и может быть уменьшено большей скоростью кадра или более медленным изменением объекта анимации.There are some limitations and side effects. Both effects of inertia of visual perception require minimum speeds, which are not necessarily equal. Too slow speed can lead to the perception of only discrete vertical lines, or flicker, or insufficient observed animation effect. In practice, the perception of only discrete vertical lines is a major limitation. A possible beneficial effect of the stretching effect arises from the fact that strips of multiple frames are visible at the same time. That is, if the perceived image is ten times larger than the actual image, strips of ten different images can be visible at any given time. Since each frame represents different time points in the animation, many moments of the image can be seen at the same time. This effect can, for example, be used to alternate (interleave) images, if desired. Likewise, many copies of a single frame can be displayed in a manner similar to that used in the commercial projection of moving pictures, or this effect can also lead to distortion or blurring perceived by the
Другой возможный полезный эффект возникает, когда изображение одного кадра 230 видимо через щель 220, соответствующую соседнему кадру 230. В этом случае зритель может видеть множество рядом расположенных анимаций. Эти изображения "второго порядка" могут быть использованы для графического эффекта, при желании. Или, если они нежелательны, они могут быть удалены увеличением толщины щелевой панели Dsb или отношения Dff/Di введением световой перегородки 32 между щелевой панелью 22 и задней панелью 23 или изменением геометрии задней панели 23. Все эти методики описаны ниже.Another possible beneficial effect occurs when the image of one
Еще один возможный полезный эффект возникает из-за того, что эффект растяжения искажает пропорции изображения 230. Можно устранить этот эффект, если он нежелателен, путем предварительного сжатия изображений 230 так, чтобы эффект растяжения восстановил действительные пропорции. Однако следует соблюдать осторожность в случае, когда разные зрители 30 рассматривают устройство 10, причем каждый с разного Dvs. В этом случае, точное восстановление правильных размеров происходит только на одном Dvs. На другом Dvs восстановление будет неточным. Однако, на практике для многих применяемых диапазонов параметров, неточные пропорции дают небольшой вредный эффект или вообще не дают его.Another possible useful effect is due to the fact that the stretching effect distorts the proportions of the
В общем, окружающая среда влияет на четыре параметра - Vw, Dbs, Dvs и Di, Vw, скорость зрителя, в общем зависит, например, от скорости транспортного средства, обычной пешей скорости зрителя, или скорости движущейся дорожки, эскалатора, и т.п. Dbs, расстояние от задней панели до щелевой панели, в общем ограничивается пространством между поездом и стенкой туннеля, или доступным пространством пешеходной дорожки, например Dvs, расстояние от зрителя до щелевой панели, зависит, например, от ширины вагона метро или ширины пешеходной дорожки. Наконец, Di, воспринимаемая ширина изображения, должна быть не больше, чем область, видимая зрителю 30, в данном случае, например, ширина окна поезда.In general, the environment affects four parameters - V w, D bs , D vs and D i , V w , the speed of the viewer, in general, depends, for example, on the speed of the vehicle, the usual walking speed of the viewer, or the speed of a moving walkway, escalator , etc. D bs , the distance from the rear panel to the slot panel is generally limited by the space between the train and the tunnel wall, or the available space of the pedestrian path, for example D vs , the distance from the viewer to the slot panel depends, for example, on the width of the subway car or the width of the pedestrian path . Finally, D i , the perceived image width, should be no more than the area visible to the
На успешное восприятие эффекта анимации в общем также влияет точно установленная минимальная частота кадров, а именно примерно 15-20 кадров в секунду. Частота кадров, расстояние между кадрами и скорость зрителя связаны отношением:The successful perception of the animation effect in general is also affected by the precisely set minimum frame rate, namely approximately 15-20 frames per second. The frame rate, the distance between frames and the speed of the viewer are related by:
частота кадра = Vw/Dff (2)frame rate = V w / D ff (2)
Поскольку частота кадра должна в общем случае быть больше, чем минимальный порог, а Vw в общем зависит от окружающей среды, это отношение устанавливает максимальное Dff.Since the frame rate should generally be greater than the minimum threshold, and V w generally depends on the environment, this ratio sets the maximum D ff .
Например, для поезда, движущегося со скоростью примерно 30 миль в час (около 48 километров в час), при данной минимальной частоте кадров примерно 20 кадров в секунду, вышеприведенное соотношение определяет, что Dff может быть как большой, так и около 2 футов (примерно 67 см).For example, for a train moving at a speed of about 30 miles per hour (about 48 kilometers per hour), for a given minimum frame rate of about 20 frames per second, the above ratio determines that D ff can be either large or about 2 feet ( approximately 67 cm).
Или же, минимальная Vw определяется минимальным Dff, позволительным для изображения, которое ограничивается тем, что Dff может быть не меньше, чем Di. Эффект растяжения теоретически позволяет, чтобы Di было произвольно уменьшено без уменьшения Di', поскольку Dbs может быть, в принципе, уменьшено произвольно. На практике, однако, Dbs не может быть уменьшено произвольно, поскольку очень маленькие размеры приведут к очень разной воспринимаемой ширине изображения для каждого зрителя 30, находящегося на разном Dvs. To есть, на слишком малом Dbs, зрители, находящиеся на противоположных сторонах вагона, могут видеть изображения с заметно отличающимися пропорциями. Более того, малые D, приводящие к большому увеличению, требуют соответственно высокого качества изображения или разрешающей способности печати.Alternatively, the minimum V w is determined by the minimum D ff allowed for the image, which is limited by the fact that D ff can be no less than D i . The stretching effect theoretically allows D i to be arbitrarily reduced without decreasing D i ', since D bs can, in principle, be arbitrarily reduced. In practice, however, D bs cannot be reduced arbitrarily, since very small sizes will result in very different perceived image widths for each
Если зрители будут рассматривать устройство 10 с разных расстояний Dvs, ближе расположенные из них (зрители с наименьшим Dvs) в общем определяют пределы для Dbs.If viewers view the device 10 from different distances D vs , the closer ones (viewers with the smallest D vs ) generally define limits for D bs .
Поскольку изображения не могут перекрываться,Since images cannot overlap,
Если Di=Dff и можно видеть изображения второго порядка, будет казаться, что они примыкают к изображениям первого порядка, слегка выходя из синхронизации. Результирующее изображение будет подобно изображению на множестве телевизионных приемников, установленных друг за другом, и начинающих свои программы в немного отличающееся время. Этот эффект может быть использован для графической цели, или, если это нежелательно, три изменения в параметрах могут удалить его.If D i = D ff and you can see second-order images, it will seem that they are adjacent to first-order images, slightly out of synchronization. The resulting image will be similar to the image on a set of television sets, installed one after another, and starting their programs at a slightly different time. This effect can be used for graphic purposes, or, if this is undesirable, three changes in the parameters can remove it.
Во-первых, можно уменьшить отношение Di/Dff, эффективно определяя расстояние между соседними изображениями. Это изменение отодвинет изображения второго порядка от первичных изображений.Firstly, the ratio D i / D ff can be reduced by effectively determining the distance between adjacent images. This change will move the second-order images from the primary images.
Во-вторых, можно увеличить толщину щелевой панели Dsb так, чтобы изображения второго порядка загораживались углом отсечки. То есть, для любой ненулевой толщины щелевой панели 22, будет существовать угол, через который, если смотреть, невозможно видеть через щели. По мере того как толщина щелевой панели 22 возрастает, этот угол становится меньше, и может быть видно, что он следует соотношениюSecondly, it is possible to increase the thickness of the slit panel D sb so that second-order images are blocked by a cutoff angle. That is, for any nonzero thickness of the
Это соотношение может быть альтернативно записаноThis ratio can be alternatively written
подстановкой для Di из соотношения (1). Это показывает предел, налагаемый на Dsb желаемой воспринимаемой шириной изображения.by substitution for D i from relation (1). This shows the limit imposed on D sb by the desired perceived image width.
Такой же эффект, как описанный выше, может быть достигнут установкой световой перегородки 32 между щелевой панелью 22 и задней панелью 23, таким образом загораживая видимость изображения 230 через щель 220 соседнего изображения 230.The same effect as described above can be achieved by installing a
В-третьих, можно изменить форму задней панели, как показано на фиг.7. В устройстве 70 задняя панель 71 поддерживает искривленные изображения 730, так что изображения второго порядка не наблюдаются. Изменение в форме задней панели приведет к слегка измененному эффекту растяжения. Как и до этого, этот эффект растяжения может быть устранен предварительным сжатием изображения в направлении движения.Thirdly, you can change the shape of the back panel, as shown in Fig.7. In the
Пример осуществления, иллюстрируемый на фиг.7, имеет потенциально полезное свойство не только в том, что не показывает изображения второго порядка, но также в произвольном по ширине изображения первого порядка. Этот эффект относится к эффекту растяжения, описанному выше, который предполагает плоскую геометрию задней панели, но отличается от него. Конечная наблюдаемая ширина изображения ограничена виньетированием щелевой панели - точное отношение может быть найдено решением соотношения (5) для . Из фиг.7 можно наблюдать, что поскольку угол зрения становится большим, зритель продолжает наблюдать через каждую данную щель 220 только изображение 730, соответствующее этой щели 220. В идеальном случае нулевой ширины щелевой панели, самая левая полоска изображения видима, когда зритель смотрит под 90° слева, а самая правая полоска видима, когда зритель смотрит под 90° справа. Полоски, находящиеся между ними, непрерывно видны под углами, находящимися между этими крайними углами. Другими словами, каждое изображение наблюдается как изображение неограниченной ширины. (На фиг.7 изогнутое изображение 730 не совсем достигает щелевой панели 22 для иллюстрации максимального угла зрения, позволяемого виньетированием щелевой панели ненулевой ширины. В принципе, кривая изображения 730 может достигать щелевой панели).The embodiment illustrated in FIG. 7 has a potentially useful property not only in that it does not show second-order images, but also in an arbitrary width of first-order image. This effect refers to the stretching effect described above, which assumes a flat geometry of the rear panel, but differs from it. The final observed image width is limited by slit panel vignetting - the exact ratio can be found by solving relation (5) for . From Fig. 7, it can be observed that as the angle of view becomes large, the viewer continues to observe through each given slit 220 only an
Дополнительное соотношение таково, что ширина должна изменяться обратно пропорционально яркости света, т.е. Ds∞ 1/В. В общем, устройство имеет тем большую разрешающую способность и меньшее размывание изображения, чем меньше ширина щели (аналогично тому, как камера с точечной диафрагмой имеет большую разрешающую способность при меньшей точечной щели). Поскольку более узкие щели пропускают меньше света, яркость должна возрастать при уменьшении ширины щели, для того чтобы одно и то же количество света достигало зрителя 30.An additional ratio is such that the width should be inversely proportional to the brightness of the light, i.e. D s ∞ 1 / B. In general, the device has a higher resolution and less blurring of the image, the smaller the width of the slit (similar to how a camera with a point aperture has a higher resolution with a smaller point gap). Since narrower slits allow less light to pass through, the brightness must increase with decreasing slit width so that the same amount of light reaches the
Отношение ширины щели 220 к ширине изображения определяет величину размывания изображения, воспринимаемое зрителем 30 в направлении движения. Более конкретно, размер щели 220, спроецированной от зрителя 30 на заднюю панель 23, определяет масштаб, выше которого настоящее устройство не уменьшит размывание. Эта длина установлена, потому что полоска изображения, которая может быть видна через щель 220 в каждый данный момент, находится в движении и поэтому размывается в восприятии зрителя. Размер щели 220 относительно ширины изображения должен быть таким образом настолько мал, насколько это практически возможно, если желательна наивысшая возможная разрешающая способность. В диапазонах параметров двух приведенных ниже примеров ширина щелей будет примерно ниже 0,03125 дюйма (меньше примерно 0,8 мм).The ratio of the width of the
Достижимая яркость и разрешающая способность, и их взаимосвязь могут быть выражены количественно.Achievable brightness and resolution, and their relationship can be expressed quantitatively.
Сначала определим следующие дополнительные параметры:First we define the following additional parameters:
Loкp - окружающая (фотометрическая) яркость окружающей среды зрителя;L ocp - ambient (photometric) brightness of the viewer's environment;
Lустр - яркость задней панели на устройстве;L device - brightness of the back panel on the device;
C - контрастность между изображением и окружающей средой в месте расположения зрителя;C is the contrast between the image and the environment at the location of the viewer;
Dvb=Dvs+Dbs - расстояние между зрителем и задней панелью;D vb = D vs + D bs - distance between the viewer and the rear panel;
Вскр - (субъективная) яркость окружающей среды в месте расположения зрителя;In scr - the (subjective) brightness of the environment at the location of the viewer;
Вустр - яркость изображения в месте расположения зрителя;In device - image brightness at the location of the viewer;
TF - доля передачи, или доля света, который проходит через щелевую панель;TF - the proportion of transmission, or the proportion of light that passes through the slit panel;
R - разрешающая способность изображения.R is the resolution of the image.
Loкp описывает фотометрическую яркость типового объекта в поле зрения зрителя при рассматривании изображения, спроецированного устройством. Этот типовой объект должен представлять общую яркость окружающей среды зрителя и должен характеризовать уровень фонового освещения. Например, в метро или поезде, это может быть стенка вагона, соседняя с окном, через которое видно устройство.L ocp describes the photometric brightness of a typical object in the viewer's field of view when viewing the image projected by the device. This typical object should represent the overall brightness of the viewer's environment and should characterize the level of background lighting. For example, in the subway or train, it may be the wall of the car, adjacent to the window through which the device is visible.
Вокр - яркость этого объекта, как он виден зрителем, иIn okr - the brightness of this object, as it is seen by the viewer, and
где Dокр - расстояние между зрителем и объектом окружающей среды. Иногда трудно выбрать конкретный объект в качестве представителя окружающей среды. Как говорилось выше, в примере осуществления, используемом в туннеле метро, объектом окружающей среды может быть стенка вагона метро, соседняя с окном, в этом случае Вокр - расстояние от зрителя до стенки. Для облегчения вычисления оно может быть приблизительно взято равным Dvs, потому что дополнительное расстояние от окна до устройства сравнительно мало.where D okr - the distance between the viewer and the object of the environment. It is sometimes difficult to choose a specific object as a representative of the environment. As mentioned above, in the embodiment used in the subway tunnel, the environmental object may be the wall of the subway car adjacent to the window, in this case, In okr , the distance from the viewer to the wall. To facilitate the calculation, it can be approximately taken equal to D vs , because the additional distance from the window to the device is relatively small.
Lустр описывает яркость изображений на задней панели устройства. Поскольку задняя панель всегда видна через щелевую панель, которая эффективно отфильтровывает свет, проходящий через нее, ее яркость в местоположении зрителя Вустр равнаL device describes the brightness of the images on the back of the device. The rear panel is always visible through the slitboard, which effectively filters the light passing through it, its brightness at the location of the viewer in the Device is
TF, доля передачи щелевой панели, есть отношение длины щелевой панели, передающей свет, к общей длине, т.е.TF, the transmission ratio of the slit panel, is the ratio of the length of the slit panel transmitting light to the total length, i.e.
где равенство во второй строке поддерживается, когда Dff=Di.where the equality in the second row is maintained when D ff = D i .
R, разрешающая способность изображения, есть отношение размера изображения к размеру щели, спроецированной на заднюю панель,R, the resolution of the image, is the ratio of the image size to the size of the slots projected onto the back panel,
Эта величина называется разрешающей способностью, потому что изображение имеет тенденцию размываться в направлении движения в масштабе ширины щели. Поскольку глаз может видеть одновременно всю область изображения, заключенную в ширине щели, а изображение движется во время его видения, глаз не может различать детали в изображении много мельче, чем проецируемая ширина щели. Поэтому Ds эффективно определяет размер элемента изображения в направлении движения. Другими словами, например, если ширина щели равна одной десятой ширины изображения, изображение в действительности содержит десять элементов изображения в направлении движения. Практически, глаз разрешает видеть изображение несколько лучше, чем R, но R определяет масштаб.This value is called resolution, because the image tends to blur in the direction of movement on the scale of the width of the slit. Since the eye can see simultaneously the entire area of the image, enclosed in the width of the slit, and the image moves during its vision, the eye cannot distinguish details in the image much smaller than the projected width of the slit. Therefore, D s effectively determines the size of the image element in the direction of movement. In other words, for example, if the slit width is equal to one tenth of the image width, the image actually contains ten image elements in the direction of movement. In practice, the eye allows you to see the image a little better than R, but R determines the scale.
Для того чтобы изображение выразительно проецировало неразмытое изображение, R предпочтительно должно быть больше 10, но это может зависеть от изображения, которое должно проецироваться. Следует также заметить, что R=1/TF, когда Di=Dff, так что увеличение разрешающей способности уменьшает количество передаваемого света.In order for the image to expressively project an unbroken image, R should preferably be greater than 10, but this may depend on the image to be projected. It should also be noted that R = 1 / TF when D i = D ff , so increasing the resolution decreases the amount of transmitted light.
с - контрастность между изображением устройства и окружающей средой в местоположении зрителя. Для того, чтобы изображение было видимым в окружающей среде зрителя, яркость устройства должна быть выше минимальной яркостиc - contrast between the image of the device and the environment at the location of the viewer. In order for the image to be visible in the environment of the viewer, the brightness of the device must be higher than the minimum brightness
Для того чтобы устройство было видимо вообще, с определяет минимальную яркость устройства, которая зависит от свойств человеческого глаза: если изображение устройства слишком тусклое по сравнению с окружающей его средой, оно будет невидимо. Яркость устройства всегда может быть больше, чем минимум, определенный с помощью с. Практически говоря, с следует быть равным, по меньшей мере, около 0,1. Для многих применений, например, коммерческая реклама, может быть желательно, чтобы с было больше 1.In order for the device to be visible at all, c determines the minimum brightness of the device, which depends on the properties of the human eye: if the image of the device is too dim compared to its environment, it will be invisible. The brightness of a device can always be greater than the minimum determined with. In practice, c should be equal to at least about 0.1. For many applications, such as commercial advertising, it may be desirable for c to be greater than 1.
Следующие параметры содержат наименьший набор параметров (которые могут быть названы "независимыми" параметрами), которые полностью описывают устройство согласно этому изобретению - Dvs, Dbs, Vw, Loкp, Doкp, c, Lycтp, Di, Ds и Dff. Другими параметрами, которые могут быть названы "зависимыми параметрами" являютсяThe following parameters contain the smallest set of parameters (which can be called "independent" parameters) that fully describe the device according to this invention - D vs , D bs , V w , L open , D open , c, L ystp , D i , D s and D ff . Other parameters that may be called "dependent parameters" are
Из независимых параметров первые пять по существу определяются окружающей средой, в которой установлено устройство. В системе метро, например, эти пять параметров определяются поперечными сечениями туннеля и поезда, скоростью поезда и освещением в поезде. На пешеходных дорожках или внутренних помещениях зданий, в качестве другого примера, эти параметры определяются размерами аллеи или коридора, пешеходной скоростью и условиями окружающего освещения.Of the independent parameters, the first five are essentially determined by the environment in which the device is installed. In a metro system, for example, these five parameters are determined by the cross sections of the tunnel and train, the speed of the train, and the lighting in the train. On pedestrian walkways or in the interior of buildings, as another example, these parameters are determined by the dimensions of the alley or corridor, pedestrian speed and ambient lighting conditions.
Контрастность с и зависимые параметры R и FR ограничены свойствами человеческого восприятия и тем, что изображение устройства должно быть выразительным и не сильно искажаться размыванием. ограничено либо окружающей средой (например, шириной окна поезда метро), либо требованиями к изображению, которое должно быть отображено устройством (например, эстетические соображения), или и тем и другим. Остальные зависимые параметры определяются независимыми параметрами.The contrast c and the dependent parameters R and FR are limited by the properties of human perception and the fact that the image of the device should be expressive and not distorted by blurring much. It is limited either by the environment (for example, the window width of the metro train), or by the requirements for the image to be displayed by the device (for example, aesthetic considerations), or both. The remaining dependent parameters are determined by independent parameters.
Когда эти параметры по существу не ограничены, позволена значительно большая свобода действий с остальными четырьмя независимыми параметрами, и особым соотношениям, приведенным ниже, следовать не обязательно. Такие менее строгие условия имеют место, например, в связи с железнодорожным поездом, движущимся в ровной среде, когда Dvs в высшей степени неограничено. Иногда по существу неограниченный параметр приводит к окружающей среде, в которой это устройство вообще не может быть установлено, такой как та, где уровень окружающего освещения сильно и произвольно изменяется или скорость зрителя совершенно не известна.When these parameters are essentially unlimited, significantly greater freedom of action with the remaining four independent parameters is allowed, and the special relationships below are not necessary. Such less stringent conditions occur, for example, in connection with a railway train moving in a level environment, when D vs is extremely unlimited. Sometimes, a substantially unlimited parameter leads to an environment in which this device cannot be installed at all, such as one where the level of ambient light changes dramatically and arbitrarily or the speed of the viewer is completely unknown.
Ограничения на остальные независимые параметры лучше всего выражены в виде ряда неравенств и приведены ниже.Restrictions on the remaining independent parameters are best expressed as a series of inequalities and are given below.
Комбинация соотношений (6), (7) и (10) дает минимальную ширину щели,The combination of relations (6), (7) and (10) gives the minimum gap width,
Решение соотношения (9) для Ds даетThe solution of relation (9) for D s gives
Комбинация соотношений (11) и (12) ограничивает ширину щели сверху и снизу:The combination of relations (11) and (12) limits the width of the gap above and below:
В этом выражении Lокр и все расстояния, кроме ширины щели, существенно ограничены окружающей средой, a R и с ограничены особенностями визуального восприятия человека. Как говорилось ранее, для облегчения вычислений, Doкp может быть аппроксимировано с помощью Dvs; заметим также, что (Dbs× )/Dvs=Di. Неравенство между крайней левой и дальней правой сторонами соотношения вводит минимальную яркость для устройства Lустр. То есть, если яркость устройства ниже минимального порога, изображение устройства будет слишком тусклым, чтобы его можно было видеть в яркости окружающей среды зрителя.In this expression, L okr and all distances except the width of the slit are significantly limited by the environment, a R and with limited features of the visual perception of a person. As mentioned earlier, to facilitate calculations, D ocp can be approximated using D vs ; note also that (D bs × ) / D vs = D i . The inequality between the far left and far right sides of the ratio introduces the minimum brightness for the device L device . That is, if the brightness of the device is below the minimum threshold, the image of the device will be too dim to be seen in the brightness of the environment of the viewer.
Когда яркость устройства достаточно велика, неравенства между Ds и крайней левой и крайней правой частями соотношения определяют допустимый диапазон ширины щели. Меньшая ширина щели дает более высокую разрешающую способность, но меньшую яркость, а большая ширина щели дает яркость за счет разрешающей способности. Большая яркость устройства расширяет нижний предел диапазона допустимой ширины щели.When the brightness of the device is large enough, the inequalities between D s and the leftmost and rightmost parts of the ratio determine the acceptable range of the width of the gap. A smaller slit width gives a higher resolution, but a lower brightness, and a larger slit width gives a brightness due to the resolution. The high brightness of the device extends the lower limit of the range of permissible slit widths.
Другое подобное соотношение для расстояния между кадрами может быть получено из вышеприведенных соотношений. Соотношение (3) может быть написаноAnother similar relationship for the distance between frames can be obtained from the above relationships. Relation (3) can be written
Соотношение (2), частота кадров = Vw/Dff, может быть переписаноRelation (2), frame rate = V w / D ff , can be rewritten
где FR обозначает частоту кадров, а равенство изменяется на неравенство, чтобы отразить, что FR есть минимальная частота кадров, необходимая для того, чтобы эффект анимации действовал.where FR stands for frame rate and equality changes to inequality to reflect that FR is the minimum frame rate necessary for the animation effect to work.
Комбинирование соотношений (14) и (15) даетThe combination of relations (14) and (15) gives
Vw и все расстояния, кроме Dff, существенно ограничены окружающей средой, а FR ограничено особенностями визуального восприятия человека. Поэтому, соотношение определяет допустимый диапазон для Dff. Оно также налагает условие на окружающую среду, в которой настоящее изобретение может быть применено, т.е., если неравенство не выдерживается между крайней левой и крайней правой частями соотношения, настоящее изобретение не может быть использовано.V w and all distances except D ff are significantly limited by the environment, and FR is limited by the visual perception of a person. Therefore, the ratio determines the allowable range for D ff . It also imposes a condition on the environment in which the present invention can be applied, i.e., if the inequality is not maintained between the extreme left and right extreme parts of the ratio, the present invention cannot be used.
Выбор меньшего Dff приводит кадры второго порядка ближе к кадрам первого порядка, в то же время повышая частоту кадров. Уменьшение Dff также увеличивает долю пропускания без уменьшения разрешающей способности. Выбор большего Dff перемещает изображения дальше друг от друга за счет уменьшения частоты кадров.Selecting a smaller D ff brings the second-order frames closer to the first-order frames, while increasing the frame rate. A decrease in D ff also increases the transmittance without decreasing the resolution. Choosing a larger D ff moves the images further apart by reducing the frame rate.
Хотя в принципе устройство 10 не требует включения источника света для своей работы, если окружающее освещение достаточно, как, например, на открытом воздухе (крышка 21 или задняя панель 23 должны быть светопропускающими), на практике использование очень узких щелей налагает такое требование. То есть, при работе в условиях слабого окружающего освещения и желательной средней разрешающей способности, предпочтительно яркое внутреннее освещение. Обозначение "внутреннее" показывает объем устройства 10 между задней панелью 23 и щелевой панелью 22, в противоположность "внешнему", которое находится повсюду, кроме этого места. Внутренность будет содержать видимые изображения 230, но может быть и пустой, или содержать поддерживающую конструкцию, источники освещения, оптические перегородки и т.п., как описано выше в связи с фиг.1, 2 и 2А.Although in principle the device 10 does not require the inclusion of a light source for its operation, if the ambient lighting is sufficient, such as in the open air (the
Более того, это освещение предпочтительно не должно освещать наружность устройства, или освещать окружающую среду зрителя, или прямо попадать на зрителя, потому что большая контрастность между темной наружностью и яркой внутренностью улучшает восприятие конечного изображения. Это требование освещения менее затруднительно, чем требование для стробоскопических приборов - в условиях туннеля метро это освещение не должно быть ярче того, которое достигается обычным освещением жилищного/коммерческого типа, таким как люминисцентные лампы. Освещение предпочтительно должно быть постоянным, так что не возникает сложностей с синхронизацией. Предпочтительно, внутренность устройства 10 должна быть физически изолирована, насколько это возможно, от внешней среды туннеля метро, как обсуждалось ранее, в то же время предпочтительно допуская рассеяние тепла от источника света, если это необходимо. Может быть также использован корпус, чтобы способствовать освещению внутренности путем отражения света, который в противном случае не был бы направлен к видимым изображениям 230.Moreover, this lighting should preferably not illuminate the exterior of the device, or illuminate the environment of the viewer, or directly hit the viewer, because the high contrast between the dark exterior and the bright interior improves the perception of the final image. This lighting requirement is less difficult than the requirement for stroboscopic devices - in a subway tunnel, this lighting should not be brighter than that achieved with conventional residential / commercial lighting, such as fluorescent lamps. Lighting should preferably be constant so that there is no difficulty with synchronization. Preferably, the inside of the device 10 should be physically isolated, as far as possible, from the external environment of the subway tunnel, as discussed earlier, while preferably allowing heat to be dissipated from the light source, if necessary. A housing may also be used to help illuminate the interior by reflecting light that would otherwise not be directed toward
Два примера более подробно показывают, как взаимосвязаны разные параметры.Two examples show in more detail how different parameters are interconnected.
Пример 1Example 1
Первый пример иллюстрирует, как все ограничения имеют тенденцию к ослаблению по мере возрастания Vw. Например, в типовой системе метро могут быть предложены следующие параметры:The first example illustrates how all restrictions tend to weaken as V w increases. For example, in a typical metro system, the following parameters may be suggested:
Vw = 30 миль/час (скорость поезда);V w = 30 mph (train speed);
Dbs = 6 дюймов (расстояние между поездом и стенкой);D bs = 6 inches (distance between train and wall);
Dvs = 6 футов (половина ширины поезда, для среднего местоположения зрителя 30 внутри вагона);D vs = 6 feet (half the width of the train, for the average location of the
= 3 фута (ширина окна поезда). = 3 feet (train window width).
Согласно соотношениям (3) и (1)According to relations (3) and (1)
Если изображения примыкают так, что Dff=Di, достигается максимальная частота кадров. Затем согласно соотношению (2)If the images are adjacent so that D ff = D i , the maximum frame rate is achieved. Then according to the relation (2)
При этой частоте параметры могут регулироваться в значительной степени, в то же время поддерживая высокое качество анимации. Эта частота кадров также достаточно высока, чтобы поддерживать перемежение изображений (см. выше), при желании, несмотря на снижение действительной частоты кадров, которое возникает при перемежении.At this frequency, the parameters can be adjusted to a large extent, while maintaining high quality animation. This frame rate is also high enough to support image interleaving (see above), if desired, despite the reduction in the actual frame rate that occurs during interleaving.
Пример 2Example 2
Второй пример иллюстрирует, как ужесточаются ограничения при частоте кадров вблизи минимальной. Чтобы найти минимально практически допустимую Vw, предположим следующие параметры:The second example illustrates how restrictions are tightened at a frame rate near the minimum. To find the minimum practically feasible V w , suppose the following parameters:
частота кадров = 20 кадр/сек;frame rate = 20 frames / sec;
Dbs = 6 дюймов;D bs = 6 inches;
Dvs = 6 футов;D vs = 6 feet;
= 2 фута. = 2 feet.
Согласно соотношению (1)According to the relation (1)
Di=(Dbs× )/Dvs=(0.5 фут × 2 фут)/6 фут = 2 дюйма.D i = (D bs × ) / D vs = (0.5 ft × 2 ft) / 6 ft = 2 inches.
Для примыкающих изображений, Dff=Di, иFor adjacent images, D ff = D i , and
Vw=Dff × частота кадра =V w = D ff × frame rate =
= 2 дюйма × 20 кадр/сек == 2 inches × 20 fps =
= 40 дюйм/сек,= 40 inch / sec
что примерно равно скорости пешехода.which is approximately equal to the speed of the pedestrian.
Смысл этого последнего результата - это то, что устройство может успешно отображать качественные анимации для пешеходов, что значительно расширяет потенциальную применимость этого устройства по сравнению с устройствами на основе стробоскопического эффекта.The meaning of this last result is that the device can successfully display high-quality animations for pedestrians, which greatly expands the potential applicability of this device compared to devices based on the stroboscopic effect.
Следующие альтернативные предпочтительные примеры осуществления находятся в пределах сущности и объема этого изобретения.The following alternative preferred embodiments are within the spirit and scope of this invention.
Фиг.8 иллюстрирует другой предпочтительный пример осуществления 80, отличающийся оптимальным углом зрения анимации. В устройстве 80, задняя панель 83 поддерживает изображения 830, которые наклонены под острым углом к задней панели 83, изменяя угол обзора от прямого угла до этого острого угла. Это изменение позволяет более естественный обзор для пешеходов, например, тем, что не требует от пешехода сильно поворачивать голову от направления движения. Этот пример осуществления может также исключить изображения второго порядка.Fig. 8 illustrates another
Фиг.9 иллюстрирует дополнительный предпочтительный пример осуществления 90, подобный устройству 80, но в котором щелевая панель 92 также расположена под углом. Это усовершенствование также обеспечивает более естественное положение обзора для пешехода. Асимметричная треугольная конструкция позволяет естественный обзор для зрителей, движущихся слева направо. Симметричная конструкция (не показана), в которой вид сверху щелевой панели может быть более похожим, например, на ряд равнобедренных треугольников, сможет удовлетворить зрителей, движущихся в обоих направлениях.FIG. 9 illustrates a further preferred
Фиг.10 иллюстрирует методику использования одной щелевой панели 101 в качестве задней панели для другой щелевой панели 102, в то же время одновременно используя эту щелевую панель 102 в качестве задней панели первоначальной щелевой панели 101. Эта конфигурация позволяет установку двух устройств бок-о-бок в одном пространстве. Это устройство 100 может быть усовершенствовано путем смещения одного набора щелей от другого на Di/2 или на некоторую часть Di.10 illustrates a methodology for using one
Фиг.11 показывает простой схематический вид сверху устройства 100. Щели 220 одной щелевой панели 101 центрированы между щелями 220 противоположной щелевой панели 102, которая действует как задняя панель предыдущей щелевой панели. То есть между щелями 220 одной щелевой панели находятся изображения 230, видимые через другую щелевую панель, и наоборот. Поскольку щели очень узкие, их присутствие в задней панели создает незначительное отвлечение внимания.11 shows a simple schematic top view of the
Фиг.12 показывает другой пример осуществления 120, подобный устройству 100, но содержащий набор искривленных изображений 1230 (как на фиг.7), противостоящих щелям 220 противоположных щелевой/задней панелей 101, 102. Устройство 120 таким образом совмещает характеристики и преимущества как устройства 70, так и устройства 100.12 shows another
Фиг.13 иллюстрирует механизм отображения изображений роликового типа 130, который может быть помещен в положении задней панели. Ролики могут содержать множество наборов изображений, которые могут быть изменены путем простого вращения от одного набора изображений к другому. Такой механизм позволяет значительно упростить замену изображений. Для того чтобы заменить одну анимацию на другую, вместо замены вручную каждого изображения, можно повернуть такие ролики к другому набору изображений. Это изменение может быть выполнено вручную или автоматически, например, с помощью таймера. Путем объединения щелей 220, механизм 130 может быть использован в устройстве 100 или устройстве 120.13 illustrates an image display mechanism of a
Еще один предпочтительный пример осуществления 140 показан на фиг.14 и 15. В устройстве 140 "задняя панель" 141 с ее изображениями 142 помещена между зрителем 30 и рядом зеркал 143. Каждое зеркало 143 предпочтительно имеет по существу тот же размер и ориентацию, как любые щели, которые были бы использованы в вышеприведенных примерах осуществления. Зеркала 143 предпочтительно установлены на панели 144, которая заменяет щелевую панель, но зеркала 143 могут быть установлены индивидуально или на любой другой подходящей опоре. Принципы действия устройства 140 по существу такие же, как для вышеприведенных примеров осуществления. Однако, поскольку "задняя панель" 141 будет заслонять обзор зеркал 143 зрителем 30, "задняя панель" 141 может быть расположена выше или ниже линии обзора зрителя 30. Как показано на фиг.14 и 15, "задняя панель" 141 расположена над линией обзора зрителя 30. Более того, как показано на фиг.14 и 15, как "задняя панель" 141, так и "панель зеркал" 144, наклонены. Однако при правильном расположении наклон панелей 141 и 144 может оказаться ненужным. Как и в случае с щелевой панелью, "панель зеркал" 144 будет действовать лучше всего, когда ее незеркальные части будут темными, чтобы увеличить контрастность с изображениями.Another
Полная анимация, отображаемая с использованием устройства настоящего изобретения для применения в системе метро, может иметь значительный размер, длиной в милю (или более). В соответствии с другим аспектом этого изобретения, такая анимация может быть исполнена путем разделения задней панели, несущей изображения для такой анимации, на меньшие участки, обеспечивая множество устройств согласно данному изобретению для согласования локальной конструкции структуры туннеля метро, где это возможно. Многие системы метро имеют повторяющиеся поддерживающие структуры вдоль длины туннеля, к которым такие модульные устройства могут быть прикреплены механически упрощенным способом.The full animation displayed using the device of the present invention for use in a metro system can be of a significant size, a mile (or more) in length. In accordance with another aspect of this invention, such an animation can be performed by dividing a back panel carrying images for such an animation into smaller sections, providing a plurality of devices according to the invention for matching the local structure of the subway tunnel structure where possible. Many metro systems have repeating supporting structures along the length of the tunnel to which such modular devices can be attached in a mechanically simplified manner.
В качестве примера, система нью-йоркского метро имеет по всей ее сети туннелей равномерно расположенные колонны, поддерживающие двутавровые балки между многими парами путей. Установка устройства согласно настоящему изобретению может быть значительно облегчена путем использования преимущества этих двутавровых балок, их равномерного расположения и определенностью их размещения вдоль пути поезда, но вне его. Однако этот один пример не должен рассматриваться как ограничивающий применимость только системой метро.As an example, the New York City subway system has evenly spaced columns throughout its tunnel network supporting I-beams between many pairs of tracks. The installation of the device according to the present invention can be greatly facilitated by taking advantage of these I-beams, their uniform location and the certainty of their placement along the train path, but outside it. However, this one example should not be construed as limiting applicability to the metro system alone.
Модульная техника имеет много других преимуществ. Это дает потенциальную возможность облегчить конструкцию и обслуживание путем использования преимущества структур, явно спроектированных с предположением применения в условиях туннелей метро. Конструкция двутавровых балок достаточно прочная и гарантирует, что устройство не попадет в пространство путей. Постоянный размер двутавровых балок надежно регулирует Dbs, облегчая соображения конструирования. Дополнительно, стоимость и технические сложности уменьшаются, поскольку устройство может быть легко присоединено к внешней части поддерживающего приспособления без сверления или возможных вредных изменений существующей структуры.Modular technology has many other advantages. This provides the potential to facilitate construction and maintenance by taking advantage of structures that are explicitly designed to be used in subway tunnels. The design of the I-beams is strong enough and ensures that the device does not fall into the path space. The constant size of the I-beams reliably adjusts D bs , facilitating design considerations. Additionally, the cost and technical difficulties are reduced, since the device can be easily attached to the external part of the supporting device without drilling or possible harmful changes to the existing structure.
Фиг.16 схематически показывает пример разделения на модули, возможного для двухстороннего устройства с фиг.10 и 11. Как показано, конструкция всей длины двух щелевых панелей, которые могут иметь длину в полмили или более, уменьшена для конструирования множества одинаковых щелевых панелей 160, каждая из которых имеет длину, примерно равную расстоянию между соседними двутавровыми балками 161 (например, около пяти футов). Каждая из щелевых панелей затем прикрепляется к паре существующих поддерживающих двутавровых балок, вместе с другими частями устройства, как описано выше.FIG. 16 schematically shows an example of module separation possible for the double-sided device of FIGS. 10 and 11. As shown, the entire length of two slit panels, which may be half a mile or more, is reduced to construct a plurality of
Таким образом видно, что разработаны устройства отображения для использования в пространственно-ограниченных условиях, которые отображают неподвижные изображения, кажущиеся анимационными для наблюдателей, находящихся в движении.Thus, it is seen that display devices have been developed for use in spatially limited conditions that display still images that seem animated for observers in motion.
Опытные специалисты поймут, что настоящее изобретение может быть практически применено в других примерах осуществления, кроме описанных, которые представлены для целей иллюстрации, а не ограничения, и настоящее изобретение ограничено лишь пунктами формулы изобретения.Experienced specialists will understand that the present invention can be practically applied in other embodiments other than those described, which are presented for purposes of illustration and not limitation, and the present invention is limited only by the claims.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9448498P | 1998-07-29 | 1998-07-29 | |
US60/094,484 | 1998-07-29 | ||
US12716499P | 1999-03-26 | 1999-03-26 | |
US60/127,164 | 1999-03-26 | ||
US60/134,747 | 1999-05-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000111516A RU2000111516A (en) | 2002-07-10 |
RU2238579C2 true RU2238579C2 (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=33543700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000111516A RU2238579C2 (en) | 1998-07-29 | 1999-07-28 | Device for displaying images to moving spectators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2238579C2 (en) |
-
1999
- 1999-07-28 RU RU2000111516A patent/RU2238579C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6564486B1 (en) | Apparatus for displaying images to viewers in motion | |
RU2248617C2 (en) | Device for displaying multiple rows of images for observers being in state of motion | |
US6718666B2 (en) | Display of still images that appear animated to viewers in motion | |
US7950805B2 (en) | Systems and methods for displaying images to viewers in motion or viewing from multiple perspectives | |
RU2238579C2 (en) | Device for displaying images to moving spectators | |
US6731370B1 (en) | Apparatus for displaying multiple series of images to viewers in motion | |
EP1686556A2 (en) | Display of still images that appear animated to viewers in motion | |
MXPA00002913A (en) | Apparatus for displaying images to viewers in motion | |
RU71465U1 (en) | SYSTEM FOR DEMONSTRATION OF IMAGES IN THE TRANSPORT HIGHWAY | |
RU62475U1 (en) | DEVICE FOR ADVERTISING ON THE RAILWAY | |
WO2013010025A2 (en) | Methods and apparatus for displaying images to viewers in motion | |
US20030024142A1 (en) | Lenticular device containing an integral shuttering method for displaying an image, a series of which form an animated display when moving relative to an observer | |
US20030015849A1 (en) | In-line skate with latitudinal aligned skate wheels | |
EA026222B1 (en) | Advertising animation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090729 |