WO2015067697A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung einer künstlichen kopplung zwischen einer eingangsgrösse und einer ausgangsgrösse - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung einer künstlichen kopplung zwischen einer eingangsgrösse und einer ausgangsgrösse Download PDF

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WO2015067697A1
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camera
actuator
sensor
actuators
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PCT/EP2014/073933
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Thomas Sommer
Benedikt Edgar HUGENDUBEL
Sascha POLLACK
Till STRAUSS
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Sommer-Hugendubel-Pollack-Strauss Gbr
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for generating an artificial coupling between an input variable and an output variable according to the preamble of claim 1, an apparatus for carrying out such a method according to the preamble of claim 9 and a corresponding computer program product according to the preamble of claim 15.
  • the present invention has for its object to provide a method for generating an artificial coupling between an input variable and an output variable, wherein this coupling of the natural physics contradicts.
  • Such a method for generating an artificial coupling between an input variable and an output variable initially comprises the step of detecting an input variable with at least one sensor for generating an actuating signal. Subsequently, at least one actuator is controlled by means of the actuating signal. Subsequently there is a detection of properties of an object and / or a subject by at least one detection device for generating an output variable.
  • the presently claimed method is characterized in that at least one of the actuators acts on the detection device such that at least one property of the detection device is changed by the actuator, so that the output variable has different properties than would be the case if the actuator were not would have acted on the detection device.
  • an action of the actuator on the detection device causes altered detection properties, by which an output variable is created, which differs from an output variable, which was created by means of unchanged detection properties of the detection device. Since the action of the actuator on the detection device takes place on the basis of the actuating signal, this actuating signal, which results directly from the detected input variable, causes an altered detection of the object or of the subject and thus a changed output variable.
  • the output generated by the detection means no longer depends solely on the detected object or subject, but rather is artificially coupled to the detected input. In this way, it is possible to break through natural physical couplings and to generate a perception of the object and / or subject to be detected which has been changed for the detection device.
  • the detection device is a camera and the output quantity is a resulting film.
  • At least one of the actuators is a clock of the camera, which provides triggering times of the camera and acts on the camera such that a rate of acquisition of the camera is changed by the clock, so that there is a dependence of the resulting film on the input.
  • the designed as a clock actuator will replace the clock commonly used in a camera, which dictates a constant recording speed of 25 frames per second in classic film applications.
  • Particularly suitable as a camera are all externally triggerable cameras. Particularly preferred are high-speed cameras to the available in the film area full exploit cinematic spectrum. Those skilled in such high-speed cameras are well known; they are offered, for example, under the trade names "Phantom Flex”, “Phantom Miro” and “Weisscam HS 2.” If the output is a human-perceivable quantity or is converted into a human, then a human takes the detected properties of the object or of the Subject in a way that contradicts his or her natural physics experience, the way in which the output differs from the output detected under normal circumstances can be influenced by the choice of sensors and actuators is a sequence of pictures, that is a movie.
  • the sensors serve as sources, while the actuators serve as sinks.
  • the properties of the detection device to be changed can be selected in any desired manner.
  • the properties of the detection device to be changed are the detection properties of the detection device, not the operating state of the detection device.
  • the recording frequency of the detection device and the focal planes of the detection device can be influenced by the actuators used as properties of the detection device to be changed.
  • the object whose properties are to be detected can be any object.
  • the subject whose characteristics are to be detected in additional or alternative ways may be, for example, a human or an animal.
  • "properties" of the object or of the subject for example, the visually detectable shape of the object or the subject, their movements or non-visually detectable properties, such as a particular composition, the presence of particular substances or structural properties (such as the tertiary or secondary structure of Proteins).
  • the input quantity to be detected may depend directly or indirectly on the object or subject whose characteristics are to be detected. However, it is also possible that the input quantity is independent of the object or the subject. This depends on what effect on the output is desired.
  • the input variable is continuously detected so that control signals are generated continuously.
  • these actuating signals are also continuously forwarded or channeled to the at least one actuator. It is possible to adjust the control signal or the control signals via differential functions, so as to achieve, for example, a conversion from relative to absolute values.
  • the coupling between the input variable and the output variable achieves a dependence of the output variable on the input variable, which replaces a usually existing (linear) dependence of the output variable on the time.
  • the term "customary" is to be understood in such a way that it describes the dependence of the output variable in such a case in which there is no change in the properties of the detection device by the actuator, ie the detection device is in its unchanged initial state.
  • the senor used is a sensor for generating binary data. Suitable sensors are, for example, light barriers which can detect yes / no events.
  • the sensor is a sensor for acquiring relative data. Here, sensors giving away are a suitable example.
  • the sensor is a sensor for acquiring absolute data. These may be, for example, sensors with fixed measuring ranges or upper and lower limits, such as temperature sensors or pressure sensors with fixed measuring ranges or minimum or maximum functions.
  • sensors are location-sensing sensors, such as GPS sensors, sensors, a Tracking location (tracking sensors), motion sensing sensors, acceleration sensors, distance sensors, strain sensors, torque sensors, speed sensors, angle sensors, flow sensors, color sensors, speed sensors, weight sensors, height sensors, biosensors, gas sensors, electromagnetic wave sensing sensors, optical sensors such as light sensing Sensors, magnetic sensors, temperature sensors, density sensors, pressure sensors, acoustic sensors, vibration sensors and humidity sensors.
  • any combination of the aforementioned sensors can be used in the present method.
  • the binary data, the relative data and / or the absolute data may, for example, be binary scalar data, relative scalar data and / or absolute scalar data.
  • Examples of motion-detecting sensors are optical or magnetic encoders that can detect, for example, a rotational movement or a linear movement.
  • An inertial navigation system is also an example of motion-detecting sensors.
  • Location-tracking sensors can be designed, for example, as optical or acoustic sensors. Particularly suitable are optical sensors operating by means of infrared light and acoustic sensors operating by means of ultrasound.
  • the light-detecting sensors include, for example, sensors that can detect the brightness.
  • Suitable photodetective sensors are phototransistors, photodiodes, color sensors, spectrometers, CMOS chips and cameras.
  • sensors to be used there are no fundamental restrictions with regard to the sensors to be used.
  • particularly suitable are motion-detecting sensors and in particular sensors which can detect a rotational movement or a linear movement of an object or a subject.
  • acceleration and speed sensors are among the most preferred sensors to be used.
  • the actuator is an actuator, which is controlled by means of scalar data.
  • actuators are buttons or switches.
  • the actuator is an actuator which is actuated by means of relative data, in particular by means of relative scalar data.
  • An example of such an actuator are wegstellende actuators.
  • it is in the Actuator to an actuator, which is controlled by absolute data, in particular by means of absolute scalar data.
  • a suitable example is an actuator with fixed limits of motion, such as model-making servomotors.
  • the actuator is a motor, an acoustic actuator, a clock generator, an optical actuator or a thermal actuator. In principle, any combination of the aforementioned actuators can be used in the present method.
  • Examples of motors are a DC motor, a servomotor, a stepper and a linear cylinder.
  • An example of an acoustic actuator is a loudspeaker.
  • Such a loudspeaker can be used, for example, to synchronize the rhythm of a piece of music with an image that was recorded as a function of the input quantity, but not in a linearly time-dependent manner. In this case, the loudspeaker would also play the piece of music in question in response to the input, but not in a linearly time dependent manner. In this way, the piece of music would be synchronized with the associated image.
  • the aforementioned actuators can be used in different modules.
  • a servomotor can be used in a winch, so that a control of a servomotor as an actuator results in a movement of a winch.
  • such an assembly may be equipped with more than one actuator.
  • a sensor is located, which in turn detects an input variable that can be used to control a further actuator.
  • an actuator is a device that translates electronically defined instructions into mechanical motions or other physical quantities such as light, pressure, or temperature. This general definition is applicable to the presently described actuators.
  • the detection device is equipped with a sensor which is selected from the sensors explained above.
  • more than one sensor can be provided in the detection device, wherein the individual sensors can detect the same or different physical phenomena.
  • Particularly preferred are sensors for detecting electromagnetic waves, in particular light-detecting sensors.
  • the detectable with these sensors properties of the object or the subject is, for example, the externa ßere manifestation of the object or subject.
  • a corresponding camera for carrying out the method can be mounted on a motion control system. Suitable for this purpose are all commercially available motion control systems.
  • the detection device is a camera and the actuators are motors that can set the sharpness and / or the aperture of the camera. It is possible to use these actuators in addition to an actuator designed as a clock. In this variant, therefore, a dependency of the recording clock, the sharpness and the aperture of the recorded images on the detected input variable can be generated and utilized.
  • the input variable is used to control more than one actuator.
  • more than one input variable can be used to control the at least one actuator.
  • a large number of input variables can be used to control the actuator.
  • a dependence of the actuator of different input variables can be generated, with an optional offsetting of the different input variables is possible with each other.
  • the actuating signal is adjusted after the acquisition of the input variable by predefinable operations or functions, wherein the adapted actuating signal is then used to control the at least one actuator.
  • a scaling of the control signal or an offsetting of the control signal with another control signal occur before a control of one or more actuators with the adjusted control signal.
  • the predefinable operations or functions can also be considered as virtual modulation options or virtual sources or virtual sinks.
  • internal filters can be used to effect a conversion of the control signal into the adjusted control signal.
  • a feedback of a control signal to the input variable or another input variable is provided.
  • an actuator is influenced by the control signal, the actuator itself serves as an input to a new control signal.
  • a circulating light, an acoustic signal or the zoom of a camera can be influenced as an actuator, the corresponding movement, the corresponding noise or the corresponding light serve as inputs to be detected, based on which new control signals are generated.
  • These control signals then again result in the control of the same or another actuator, so that closed control or control circuits can be provided within the system, which can be used to generate special cinematic effects.
  • the subject of the present invention is also an apparatus for carrying out a method according to the previous explanations.
  • Such a device has at least one sensor for detecting an input quantity and generating an actuating signal on the basis of the input variable. Furthermore, such a device has at least one actuator, which is controlled by means of the actuating signal. Further, a signal processor is provided which is provided and arranged to receive the control signal from the sensor and to send to the actuator. Finally, such a device is also equipped with at least one detection device, which serves for detecting properties of an object and / or a subject and for generating an output variable on the basis of the properties of the object and / or the subject.
  • the claimed device is characterized in that at least one of the actuators is provided and arranged to act on the detection device, the at least one property of the detection device is changed by the action of the actuator, so that the output variable is changed, whereby the output variable is different Characteristics as it would do in the case where the actuator would not act on the detection device.
  • the detection device is a camera
  • the output quantity is a resulting film
  • at least one of the actuators is a clock generator of the camera, which determines triggering times of the camera and which acts on the camera in such a way that a take-up rate of the camera Camera is changed by the clock, so that there is a dependence of the resulting film on the input.
  • the signal processor may also be referred to as a signal processing device. It can be used to modify or adjust the actuating signal in order then to forward the adapted actuating signal to the actuator.
  • the output signal of the sensor and the input signal of the actuator are configured identically.
  • the output current of the sensor may be similar to the input current of the actuator. In this way, a sensor can be connected directly to an actuator, in which case the control module would merely be used to make this connection.
  • the operation of the signal processor can be compared with the operation of a synthesizer.
  • the signal processor can read out the nature and function of the individual sensors and actuators used and, if necessary, change them by sending corresponding control commands.
  • the signal processor is preferably designed as a digital signal processor. Communication between the signal processor and the sensors and actuators may be in a wired or wireless manner. For example, a connection can be made by means of a radio module and a microcontroller.
  • the radio module may be provided and configured to transmit data at a frequency of 2.4 GHz.
  • user interface elements are provided to access the signal processor.
  • the at least one sensor, the at least one actuator, the at least one detection device and the signal processor are each housed in a separate module.
  • the individual modules of the interacting components are provided and set up to be operatively coupled with each other. This can be wireless or wired.
  • the device has a data memory, which is provided and configured to record the control signal received by the sensor.
  • the control signal or a series of control signals can then be called later from the data memory in order, for example, to use a previous sequence of movements and the resulting control signals for later control of the actuator. In this way Once recorded motion sequences or other input variables can be used several times and also at a later time to control the actuator.
  • the data memory is accommodated in a module which is provided and arranged to be operatively coupled to other modules having interacting components.
  • a corresponding data storage module can be coupled to a sensor module, an actuator module, a detector module and / or a signal processor module.
  • the device additionally has at least one control module with which the signal processor can be influenced.
  • the control module can also be provided, for example, to control functional states and data streams of the signal processor. It may be the only user interface for accessing the signal processor or may be used in addition to another user interface.
  • control module is used with which the signal processor can not be influenced, but which can be used to read out the signal processor.
  • the control module can be designed, for example, in the form of a tablet computer on which a control application is installed with which the signal processor can be accessed.
  • control application control software
  • the control application may be arranged to provide virtual components such as predefined or self-made operators or filters that may be linked to the components connected to the system.
  • control and monitoring modules wherein different users can be equipped with different rights to allow a user-group-specific operation of the device.
  • the number of control and / or control modules can be adapted to the number of desired users.
  • the control and / or control modules can act as clients while the signal processor serves as a server.
  • a user-group-specific rights distribution can be configured, for example, such that a cameraman uses a client designed in the form of a smartphone to start his camera and display the current recording frequency.
  • a lighting technician can use a client configured in the form of a tablet PC to adapt scaling values for controlling lamps, etc.
  • a director and a dramaturge can design an interconnection network that includes the interconnection of the individual sensors used with the actuators to be controlled and the optional scaling functions or other operators. It is possible that several clients can simultaneously receive data from the signal processor and send to him. For example, the client of the cameraman may, on the one hand, display status information of the signal processor and, on the other hand, a small operating unit for operating elements, such as "playback", "start / stop” or "pause” included.
  • the invention also relates to a computer program product with machine-readable data of a computer program which performs a method according to the above explanations when executed on a computer.
  • a computer program thus serves the central control, data acquisition and data output and can facilitate the operation of the individual components used in the context of the method. All of the above-explained alternatives or preferred embodiments of the claimed method are analogously applicable to the claimed device, and vice versa.
  • the claimed computer program product may refer to any of the above-discussed alternatives or preferred embodiments of the method or apparatus.
  • 1 is a schematic representation of an embodiment of a device for generating an artificial coupling between an input variable and an output variable
  • Fig. 2 is a schematic representation of another embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a method for generating an artificial coupling between an input variable and an output variable.
  • Fig. 8 shows the setting options in a further embodiment of a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a film application of a method for producing an artificial coupling between an input variable and an output variable in the form of a film module.
  • the film module consists of a first sensor 1, a second sensor 2 and a third sensor 3, which are each operatively connected to a signal processor 4.
  • a first actuator 5, a second actuator 6 and a third actuator 7 are also operatively connected.
  • the first sensor 1, the second sensor 2 and the third sensor 3 are provided and arranged for detecting any input quantities, such as the movement of a certain object.
  • control signals are generated and forwarded to the signal processor 4.
  • the signal processor 4 can adapt the control signals forwarded to it or forward them in unchanged form to the first actuator 5, the second actuator 6 and the third actuator 7.
  • the third actuator 7 is a clock generator of a camera 8 acting as a detection device, which replaces the internal clock of this camera 8. If a movement of an object, such as the camera 8, is detected, for example, with the first sensor 1, the actuating signals generated on the basis of this detected movement serve to control the clock generator 7 and are therefore responsible for presetting the recording cycle of the camera 8.
  • the camera 8 is directed to a subject 9 as a subject who can perform any movements.
  • the images to be taken to form a movie would be recorded at a constant rate of 25 frames per second.
  • the film produced by the camera 8 would reflect the movements of the person 9 on a standard time scale, so that a linear dependence of the images taken by the camera 8, which represent an output quantity 10, would result from the time.
  • the clock 7 specifies the clock in which the camera takes 8 pictures. As a result, more images can be taken in an irregular clock within a first time window and fewer images per unit time within a second time window. This results in a dependency of the resulting film, which is played back at a constant image reproduction rate, on the input variable detected by the first sensor 1, but no longer a dependence of the generated images on time.
  • the second sensor 2 and the third sensor 3 are provided to detect further input variables for generating corresponding actuating signals. These actuating signals are in turn provided to drive the first actuator 5 and the second actuator 6, wherein the first actuator 5 is an optical actuator in the form of a lamp and the second actuator 6 is an acoustic actuator in the form of a loudspeaker.
  • the lamp 5 and the speaker 6 can thus provide for different illuminations and different tones during the recording of the film by the camera 8. They could also be controlled by the same control signal as the clock 7.
  • At least one of the three actuators 5, 6, 7 (namely, the clock generator 7) is connected to the camera 8 in such a way that it alters the recording properties of the camera.
  • the first actuator 5 and the second actuator 6 would be dispensed with, whereby only the third actuator 7 would remain, so that in any case influence on the camera 8 can be taken.
  • the film module shown in Figure 1 can be very compact design and is equally suitable for professionals and amateurs, small and large productions, high studio comfort and difficult shooting conditions. This makes this movie module accessible to a broad audience.
  • the film module shown in FIG. 1 can be transformed into a device that can undergo a versatile application in science and technology.
  • the camera 8 is used as a detection device. Even in the scientific or technical field, many phenomena can be captured on the basis of visual detection by means of a camera.
  • FIG. 2 The structure of an embodiment referred to as a "music box" is shown in Figure 2.
  • a camera 8 is mounted on a camera carriage 10 mounted on a circular rail 11 around a dancer 9.
  • Numerous motion sensors 1, which can detect the movement of the camera dolly 10, are arranged on the rail 11 at identical distances from each other For better clarity, only a few of the motion sensors 1 are provided with the corresponding reference numerals.
  • the camera 8 is guided on the camera carriage 10 but not at a uniform speed around the dancer 9 around. Rather, the speed is fluidly changed from about 1 km / h to about 10 km / h, with the sequence of fast camera shots and slow camera shots is arbitrary.
  • the camera clock By coupling the camera clock to the movement of the camera around the dancer 9 around no longer determines the elapsed time, but the speed of the camera 8, the camera clock. This creates an artificial coupling between the speed of the camera movement as an input quantity and the clock rate of the recorded images as the output variable. If the camera 8 moves quickly around the dancer 9, many pictures are taken per unit of time. If the camera 8 moves slowly around the dancer 9, only a few pictures are taken per unit of time.
  • an irregular camera movement can be converted into a seemingly perfectly smooth camera movement, while natural dance moves of the dancer 9 are transferred into seemingly completely unnatural movements, the cause of which can not be explained and seems to contradict the known basic physical principles.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the setting possibilities in a control software for the construction shown in FIG.
  • sensors are each characterized by hatching running from bottom left to top right, actuators by hatching running from bottom right to top left, and virtually executable operations or functions by horizontal hatching.
  • a movement 12 of the camera carriage 10 and thus the camera 8 is detected.
  • This movement 12 can be scaled by means of an arbitrary scaling factor 13 in order to be able to record different numbers of images per distance covered by the camera dolly 10.
  • the scaling factor 13 can be adjusted during a movie recording. Such an adaptation results in an interruption of the seemingly even travel of the camera 8 around the dancer 9. This can be used for generating additional effects that are difficult for the viewer to classify.
  • the control signal generated by the optional scaling factor 13 based on the camera movement 12 is forwarded to the clock 7 and serves to drive this clock 7.
  • FIG. 4 shows the construction of an embodiment which is termed a "turntable.”
  • a camera 8 mounted on a camera carriage 10 provided with a motor 14 and equipped with a servo zoom 15 is directed onto a turntable 16.
  • the rails 1 are here 1 and thus the camera 8 is aligned perpendicular to an axis of rotation 17.
  • a rotary encoder 18 is connected to the rotary disk 16, the signals generated by this rotary encoder 18 being detected by means of an optical sensor 19 become.
  • the rotary encoder 18 and the optical sensor 19 thus act together as a motion sensor 1.
  • the still empty turntable 16 is filmed by the camera 8. Subsequently, a person jumps on the turntable 16 and starts to turn them by their running in rotation.
  • the camera 8 is initially further triggered by a corresponding clock with a constant frequency.
  • the hub 16 is slowly faster, whereby the control signal generated by the optical sensor 19 fluently takes control of the clock of the camera 8 and acts as the sole clock of the camera 8, after a synchronism between the rotational movement of the hub 16 and the previously used clock camera 8 was achieved.
  • the motor 14 of the camera dolly 10 is activated via a switch and the servo zoom 15 of the camera is activated.
  • the motor 14 of the camera dolly 10 is activated via a switch and the servo zoom 15 of the camera is activated.
  • the camera dolly 10 On the one hand accelerates the camera dolly 10 on the rails 1 1 now in the direction of the turntable 16.
  • the turntable 16 and the person moving on it is zoomed away by the servo zoom 15 of the camera 8, so that the captured image section remains the same.
  • This results in a total Vertigo- effect ie a zoom depending on the movement, in which the shear of perspective wanders
  • This Vertigo effect causes a perception in the camera 8 recorded footage, as would the Camera be wound up by a rope that winds up.
  • FIG. 5 shows a schematic structure of the sensors, functions / operations and actuators used for the exemplary embodiment of FIG.
  • the rotational movement of the rotary disk 16 detected by the optical sensor 19 is converted into a control signal which can be scaled by means of a scaling function 20 and, as soon as a minimum value has been exceeded in a comparator 21, serves as clock 7 for the camera 8.
  • the comparator 21, the signal of an internal clock generator 22 is also supplied, which serves as a clock for the camera 8, as long as the resulting from the rotational movement of the turntable 16 control signal has not yet reached the desired frequency.
  • a switch 23 can be activated, which in turn emits actuating signals.
  • the activation of the switch 23 can take place on the basis of the emitted from the optical sensor control signal.
  • the actuating signal of the switch 23 can in turn be scaled via scaling functions 24, 25. It is used in a scaled or unscaled manner to activate the motor 14 of the camera dolly 10 so that the camera 8 moves toward the turntable 16.
  • the control signal emitted by the switch 23 is used to activate the servo zoom 15 of the camera 8 in scaled or unscaled form. In this case, a zoom takes place away from the turntable 16 (ie a change in the focal length of the camera 8 from a telephoto setting to a wide-angle setting).
  • the control signal provided by the switch 23 is also offset by an exponential function 26 after its optional scaling by the scaling function 25. In this way, a correction of the transmission ratio.
  • the resulting Vertigo effect of the images taken by the camera 8 gives a viewer the impression that the camera 8 would be pulled by a cable to the turntable 16, which is wound up as a result of the rotation of the turntable 16.
  • FIG. 6 shows a further example for interconnecting sensors and actuators for producing a further visual effect in a camera-based system.
  • This example is referred to as the "drunkard.”
  • a film shoot depicts a scene from the point of view of a drunk who sees his girlfriend at the other end of a dancing-filled room and wants to run to her Halfway through, his girlfriend notices him and comes to meet him
  • a motion-dependent control of a clock camera 7 Camera control, as based on the motion two persons are to be controlled, a first motion sensor 1 and a second motion sensor 2 are required
  • the collinear vectors of the control signals of the first motion sensor 1 and the second motion sensor 2 are added in an adder 27.
  • the control signal for the clock 7 of the camera to be used is provided. So that the optical and acoustic impressions are tailored to the movements of the persons walking through the room, the control signal generated by the first motion sensor 1 is forwarded via an optional scaling function 29 to different actuators that trigger light and sound effects. These are three actuators 30, 31 and 32 which are responsible for the rotation of light and sirens. Furthermore, three actuators 33, 34 and 35 used for the pivoting of lamps are used. The input signals of these actuators are adjusted by a calculation 36, 37, 38 with a sine function.
  • the light and sound effects are no longer dependent on the objectively elapsed time, but on the subjective sense of time of the drunk, which manifests itself in his movements through the room.
  • the viewer floats alike with the drunk through the room to the girlfriend of the drunk.
  • the swaying and swaying of an actor as well as sudden stumbling of the drunk in the normal time is represented by the present process cinematically soft and straightforward. Since all the light from the perspective of the drunk (and thus the audience) behaves completely normal, the dancing people in the area but completely unreal move (similar to the dancer in the embodiment "music box"), the other dancing people appear ghostly and unreal a noise impression to be generated is significantly enhanced for the viewer of the corresponding film.
  • Figure 7 shows the structure for a further embodiment, which is referred to as "downhill" ,
  • a camera 8 is guided on a steel cable 39, which is stretched between a first post 40 and a second post 41. From the camera 8, a runway 42 that drives down a cyclist 43 can be easily seen.
  • the advancement of the camera 8 is reduced so as not to lose the cyclist 43 from the picture.
  • the runway 42 is also interrupted by a cut 44 over which the cyclist 43 has to jump on his downhill.
  • a further sensor is provided, which detects the cyclist 43 when it reaches the notch notch 44 and attaches to the jump.
  • another control signal is sent to the camera 8, which now massively accelerates their feed. This results in a reproduction of the recorded by the camera 8 film a significant slow motion effect by which the cyclist 43 seems to be in the air.
  • the clock of the camera 8 is not triggered by the time, but by the feed of the camera 8 on the steel cable 39. In this way one finally obtains a dependence of the recording frequency of the individual images taken by the camera 8 on the movement of the cyclist 43 along the runway 42, taking into account the distance of the cyclist 43 from the steel cable 39 and taking into account possible interruptions of the runway 42, such as the incision 44.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the interconnection of a sensor with two actuators for recording a music video.
  • a camera mounted on a camera dolly is used again, which drives steadily along a path with sudden accelerations and decelerations.
  • a group of musicians runs after the camera and plays a music.
  • This music has a clock speed of 75 beats per minute.
  • 60 x 25 1500 pictures are played in one minute. Dividing this number by the number of beats per minute, you get a number of 20 images per beat, which must be respected during playback, so that the sound fits the image.
  • the motion of the camera is detected by means of a motion sensor 1, scaled by a scaling function 45 as needed, and then sent to a clock 7 of a motion picture camera as an input.
  • a further scaling function 46 a further scaling of the input signal, which has previously been scaled by the scaling function 45 as an option, is performed by dividing it by 20.
  • the thus adapted signal is used to control a beeper 47, which acts as an acoustic actuator and the musicians is used to specify the virtual clock of the music.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße, mit den folgenden Schritten: Erfassen einer Eingangsgröße mit mindestens einem Sensor (1, 2, 3) zum Erzeugen eines Stellsignals; Steuern mindestens eines Aktors (5, 6, 7) mittels des Stellsignals und Detektieren von Eigenschaften eines Objektes und/oder eines Subjektes (9, 16, 43) durch mindestens eine Detektionseinrichtung (8) zum Erzeugen einer Ausgangsgröße. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Detektionseinrichtung eine Kamera (8) ist, dass die Ausgangsgröße ein resultierender Film ist und dass mindestens einer der Aktoren (5, 6, 7) ein Taktgeber (7) der Kamera (8) ist, der Auslösezeitpunkte der Kamera vorgibt und der derart auf die Kamera (8) wirkt, dass eine Aufnahmerate der Kamera (8) durch den Taktgeber verändert wird, so dass sich eine Abhängigkeit des resultierenden Films von der Eingangsgröße ergibt. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Umsetzung dieses Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren bekannt, mit denen mittels eines Sensors ein bestimmtes Ereignis erfasst, ein Signal generiert und ein Aktor angesteuert wird. Regelmäßig dient dabei das Ereignis, das vom Sensor erfasst wird, als Auslöser zur Steuerung eines weiteren Gerätes. Die Eigenschaften dieses Gerätes werden dabei jedoch nicht verändert. Aus dem Stand der Technik sind - in Bezug auf Anwendungen im Filmbereich - Techniken bekannt, bei denen eine aufgenommene Bildsequenz mit einer anderen Frequenz wiedergegeben wird, als sie aufgenommen wurde. Ist die Wiedergabefrequenz größer als die Aufnahmefrequenz, kommt es zu einem Beschleunigungseffekt, der sich auf alle in der Bildsequenz enthaltenen Elemente gleichermaßen bezieht. Man spricht hier auch von Zeitraffer. Ist die Wiedergabefrequenz hingegen kleiner als die Aufnahmefrequenz, kommt es zu einem Entschleunigungseffekt, der sich wiederum auf alle in der Bildsequenz enthaltenen Elemente bezieht. Dieses Verfahren ist allgemein auch unter dem Begriff Zeitlupe bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße anzugeben, wobei diese Kopplung der natürlichen Physik widerspricht.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiges Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße weist zunächst den Schritt des Erfassens einer Eingangsgröße mit mindestens einem Sensor zum Erzeugen eines Stellsignals auf. Anschließend wird mittels des Stellsignals mindestens ein Aktor gesteuert. Anschließend erfolgt eine Detektion von Eigenschaften eines Objektes und/oder eines Subjektes durch mindestens eine Detektionseinrichtung zum Erzeugen einer Ausgangsgröße.
Das vorliegend beanspruchte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der Aktoren derart auf die Detektionseinrichtung wirkt, dass zumindest eine Eigenschaft der Detektionseinrichtung durch den Aktor verändert wird, so dass die Ausgangsgröße andere Eigenschaften aufweist, als dies der Fall wäre, wenn der Aktor nicht auf die Detektionseinrichtung eingewirkt hätte. Mit anderen Worten ausgedrückt, bewirkt eine Einwirkung des Aktors auf die Detektionseinrichtung veränderte Detektionseigenschaften, durch die eine Ausgangsgröße geschaffen wird, die sich von einer Ausgangsgröße unterscheidet, welche mittels unveränderter Detektionseigenschaften der Detektionseinrichtung erstellt wurde. Da die Einwirkung des Aktors auf die Detektionseinrichtung auf der Grundlage des Stellsignals erfolgt, bewirkt dieses Stellsignal, das sich unmittelbar aus der erfassten Eingangsgröße ergibt, eine veränderte Detektion des Objektes bzw. des Subjektes und damit eine veränderte Ausgangsgröße. Folglich hängt die von der Detektionseinrichtung erzeugte Ausgangsgröße nicht mehr alleine von dem detektierten Objekt oder Subjekt ab, sondern wird vielmehr einer künstlichen Kopplung mit der erfassten Eingangsgröße unterzogen. Auf diese Weise lassen sich natürliche physikalische Kopplungen durchbrechen und eine für die Detektionseinrichtung veränderte Wahrnehmung des zu detektierenden Objektes und/oder Subjektes erzeugen.
Noch konkreter formuliert, handelt es sich erfindungsgemäß bei der Detektionseinrichtung um eine Kamera und bei der Ausgangsgröße um einen resultierenden Film. Mindestens einer der Aktoren ist ein Taktgeber der Kamera, der Auslösezeitpunkte der Kamera vorgibt und der derart auf die Kamera wirkt, dass eine Aufnahmerate der Kamera durch den Taktgeber verändert wird, so dass sich eine Abhängigkeit des resultierenden Films von der Eingangsgröße ergibt.
So kann besonders einfach eine Abhängigkeit der Ausgangsgröße (Aufnahmetakt der aufgenommenen Bilder) von der Eingangsgröße (beispielsweise die unregelmäßige Bewegung eines Objektes) erzeugt werden. Der als Taktgeber ausgestaltete Aktor wird dabei den üblicherweise in einer Kamera eingesetzten Taktgeber ersetzen, welcher bei klassischen Filmanwendungen eine konstante Aufnahmegeschwindigkeit von 25 Bildern pro Sekunde vorgibt.
Als Kamera besonders geeignet sind alle extern triggerfähigen Kameras. Besonders bevorzugt werden Hochgeschwindigkeitskameras, um das im Filmbereich zur Verfügung stehende volle filmische Spektrum ausnutzen zu können. Dem Fachmann sind derartige Hochgeschwindigkeitskameras hinlänglich bekannt; sie werden beispielsweise unter dem Handelsnamen„Phantom Flex",„Phantom Miro" und„Weisscam HS 2" angeboten. Sofern die Ausgangsgröße eine für einen Menschen wahrnehmbare Größe ist oder in eine solche umgewandelt wird, nimmt ein Mensch die detektierten Eigenschaften des Objektes oder des Subjektes in einer Weise wahr, die seinen auf der natürlichen Physik beruhenden Erfahrungen widersprechen. Auf welche Art und Weise die Ausgangsgröße dabei von einer unter normalen Umständen detektierten Ausgangsgröße abweicht, lässt sich über die Wahl der Sensoren und der Aktoren beeinflussen bzw. bestimmen. Die Ausgangsgröße ist eine Sequenz von Bildern, das heißt ein Film.
Im einfachsten Fall sind genau ein Sensor und ein Aktor vorgesehen. Gleichermaßen ist es denkbar, mehrere Sensoren, aber nur einen Aktor zu verwenden. Ebenso ist es denkbar, nur einen Sensor, aber mehrere Aktoren zu verwenden. Schließlich ist es möglich, mehrere Sensoren und mehrere Aktoren zu verwenden.
Unter steuerungstechnischen Gesichtspunkten dienen die Sensoren als Quellen, während die Aktoren als Senken dienen. Die zu verändernden Eigenschaften der Detektionseinrichtung sind in beliebiger Weise auswählbar. Insbesondere handelt es sich bei den zu verändernden Eigenschaften der Detektionseinrichtung um die Detektionseigenschaften der Detektionseinrichtung, nicht um den Betriebszustand der Detektionseinrichtung. In besonders vorteilhafter Weise lassen sich beispielsweise die Aufnahmefrequenz der Detektionseinrichtung und die Fokusebenen der Detektionseinrichtung als zu verändernde Eigenschaften der Detektionseinrichtung durch die eingesetzten Aktoren beeinflussen.
Bei dem Objekt, dessen Eigenschaften zu detektieren sind, kann es sich um einen beliebigen Gegenstand handeln. Bei dem Subjekt, dessen Eigenschaften in zusätzlicher oder alternativer Weise zu detektieren sind, kann es sich beispielsweise um einen Menschen oder ein Tier handeln. Als„Eigenschaften" des Objektes oder des Subjektes können beispielsweise die visuell erfassbare Gestalt des Objektes oder des Subjektes, deren Bewegungen oder aber nicht visuell erfassbare Eigenschaften, wie etwa eine bestimmte Zusammensetzung, das Vorhandensein bestimmter Substanzen oder strukturelle Eigenschaften (wie etwa die Tertiäroder Sekundärstruktur von Proteinen) sein.
Die zu erfassende Eingangsgröße kann mittelbar oder unmittelbar von dem Objekt oder dem Subjekt, dessen Eigenschaften zu detektieren sind, abhängen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Eingangsgröße unabhängig von dem Objekt oder dem Subjekt ist. Dies hängt davon ab, welcher Effekt auf die Ausgangsgröße gewünscht wird.
In einer Variante erfolgt eine kontinuierliche Erfassung der Eingangsgröße, so dass kontinuierlich Stellsignale erzeugt werden. In einer weiteren Variante werden diese Stellsignale ebenfalls kontinuierlich zu dem mindestens einen Aktor weitergeleitet bzw. kanalisiert. Dabei ist es möglich, das Stellsignal oder die Stellsignale über Differentialfunktionen anzupassen, um so beispielsweise eine Umrechnung von relativen in absolute Werte zu erreichen.
In einer Variante wird durch die Kopplung zwischen der Eingangsgröße und der Ausgangsgröße eine Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der Eingangsgröße erreicht, die eine üblicherweise existierende (lineare) Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der Zeit ersetzt. Der Begriff„üblicherweise" ist dabei derart zu verstehen, dass er die Abhängigkeit der Ausgangsgröße in einem solchen Fall beschreibt, in dem keine Veränderung der Eigenschaften der Detektionseinrichtung durch den Aktor erfolgt, die Detektionseinrichtung also in ihrem unveränderten Ausgangszustand vorliegt.
Dies lässt sich am anschaulichsten illustrieren, wenn man als zu detektierende Eigenschaften die Bewegung des Objektes oder des Subjektes annimmt, die üblicherweise von der Zeit abhängen. Wird die Detektionseinrichtung durch die Eingangsgröße nun derart beeinflusst, dass sie einzelne Detektionsereignisse nicht mehr in zeitabhängiger Weise durchführt, sondern in Abhängigkeit der Eingangsgröße, erfolgt eine Entkopplung der Ausgangsgröße von der Zeit und eine gleichzeitige Kopplung der Ausgangsgröße von der Eingangsgröße. Insbesondere bei einer visuell wahrnehmbaren Ausgangsgröße oder einer Umrechnung der Ausgangsgröße in ein visuell wahrnehmbares Ergebnis lassen sich auf diese Weise besonders überraschende Effekte erzielen.
In einer Variante handelt es sich bei dem eingesetzten Sensor um einen Sensor zur Erzeugung binärer Daten. Geeignete Sensoren sind beispielsweise Lichtschranken, die Ja-/Nein- Ereignisse erfassen können. In einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Sensor um einen Sensor zur Erfassung relativer Daten. Hier sind weggebende Sensoren ein geeignetes Beispiel. In einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Sensor um einen Sensor zur Erfassung absoluter Daten. Dies können beispielsweise Sensoren mit festen Messbereichen oder Ober- und Untergrenzen sein, wie etwa Temperatursensoren oder Drucksensoren mit festen Messbereichen oder Minimum- bzw. Maximum-Funktionen. Weitere geeignete Sensoren sind standorterfassende Sensoren, wie etwa GPS-Sensoren, Sensoren, die einen Standort nachverfolgen können (Tracking-Sensoren), bewegungserfassende Sensoren, Beschleunigungssensoren, Abstandssensoren, Dehnungssensoren, Drehmomentsensoren, Drehzahlsensoren, winkelmessende Sensoren, Durchflusssensoren, Farbsensoren, Geschwindigkeitssensoren, Gewichtssensoren, Höhensensoren, Biosensoren, Gassensoren, elektromagnetische Wellen erfassende Sensoren, optische Sensoren, wie etwa lichterfasssende Sensoren, Magnetsensoren, Temperatursensoren, Dichtesensoren, Drucksensoren, akustische Sensoren, Vibrationssensoren und Feuchtigkeitssensoren. Grundsätzlich kann eine beliebige Kombination der zuvor genannten Sensoren in dem vorliegenden Verfahren eingesetzt werden.
Bei den binären Daten, den relativen Daten und/oder den absoluten Daten kann es sich beispielsweise um binäre skalare Daten, um relative skalare Daten und/oder um absolute skalare Daten handeln. Beispiele für bewegungserfassende Sensoren sind optische oder magnetische Encoder, die beispielsweise eine Rotationsbewegung oder eine Linearbewegung erfassen können. Auch ein Trägheitsnavigationssystem ist ein Beispiel für bewegungserfassende Sensoren. Standortnachverfolgende Sensoren (Tracking-Sensoren) können beispielsweise als optische oder akustische Sensoren ausgestaltet sein. Besonders geeignet sind mittels Infrarotlicht arbeitende optische Sensoren und mittels Ultraschall arbeitende akustische Sensoren.
Zu den lichterfassenden Sensoren zählen beispielsweise Sensoren, die die Helligkeit erfassen können. Geeignete lichterfassende Sensoren sind Fototransistoren, Fotodioden, Farbsensoren, Spektrometer, CMOS-Chips und Kameras.
Wie aus der vorstehenden Aufzählung ersichtlich ist, gibt es hinsichtlich der einzusetzenden Sensoren keine grundsätzliche Beschränkung. Besonders geeignet sind jedoch bewegungserfassende Sensoren und hierbei insbesondere Sensoren, die eine Rotationsbewegung oder eine Linearbewegung eines Objektes oder eines Subjektes erfassen können. Aber auch Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssensoren zählen zu den besonders bevorzugt einzusetzenden Sensoren.
In einer Variante handelt es sich bei dem Aktor um einen Aktor, der mittels skalarer Daten angesteuert wird. Beispiele für derartige Aktoren sind Knöpfe oder Schalter. In einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Aktor um einen Aktor, der mittels relativer Daten, insbesondere mittels relativer skalarer Daten, angesteuert wird. Ein Beispiel für einen derartigen Aktor sind wegstellende Aktoren. In einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Aktor um einen Aktor, der mittels absoluter Daten, insbesondere mittels absoluter skalarer Daten, angesteuert wird. Ein geeignetes Beispiel ist ein Aktor mit festen Bewegungsgrenzen, wie etwa Modellbau-Servomotoren. Bei einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Aktor um einen Motor, um einen akustischen Aktor, um einen Taktgeber, um einen optischen Aktor oder um einen thermischen Aktor. Grundsätzlich kann eine beliebige Kombination der zuvor genannten Aktoren in dem vorliegenden Verfahren eingesetzt werden.
Beispiele für Motoren sind ein Gleichstrommotor, ein Servomotor, ein Stepper und ein Linearzylinder. Ein Beispiel für einen akustischen Aktor ist ein Lautsprecher. Ein solcher Lautsprecher kann beispielsweise eingesetzt werden, um den Rhythmus eines Musikstückes mit einem Bild zu synchronisieren, das in Abhängigkeit von der Eingangsgröße, nicht jedoch in linear zeitabhängiger Weise, aufgenommen wurde. In diesem Fall würde der Lautsprecher das betreffende Musikstück ebenfalls in Abhängigkeit von der Eingangsgröße, nicht jedoch in linear von der Zeit abhängiger Weise wiedergeben. Auf diese Weise wäre das Musikstück mit dem dazugehörigen Bild synchronisiert.
Die vorgenannten Aktoren können in unterschiedlichen Baugruppen eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Servomotor in einer Seilwinde eingesetzt werden, so dass eine Ansteuerung eines Servomotors als Aktor in einer Bewegung einer Seilwinde resultiert. Dabei kann eine derartige Baugruppe mit mehr als einem Aktor ausgestattet sein. Ferner ist es denkbar, dass sich in einer solchen Baugruppe auch ein Sensor befindet, der wiederum eine Eingangsgröße erfasst, die zur Ansteuerung eines weiteren Aktors eingesetzt werden kann.
Gemäß einer allgemeinen Definition handelt es sich bei einem Aktor um eine Vorrichtung, die elektronisch definierte Befehle in mechanische Bewegungen oder andere physikalische Größen, wie etwa Licht, Druck oder Temperatur, übersetzt. Diese allgemeine Definition ist auf die vorliegend beschriebenen Aktoren anwendbar.
In einer Variante ist die Detektionseinrichtung mit einem Sensor ausgestattet, der aus den oben erläuterten Sensoren ausgewählt ist. Dabei kann mehr als ein Sensor in der Detektionseinrichtung vorgesehen sein, wobei die einzelnen Sensoren gleiche oder unterschiedliche physikalische Phänomene detektieren können. Besonders bevorzugt sind Sensoren zur Erfassung elektromagnetischer Wellen, insbesondere lichterfassende Sensoren. Bei den mit diesen Sensoren erfassbaren Eigenschaften des Objektes bzw. des Subjektes handelt es sich beispielsweise um die äu ßere Erscheinungsform des Objektes oder Subjektes. Um möglichst vielfältige Bewegungen einer entsprechenden Kamera in unterschiedliche Richtungen zu ermöglichen, kann eine entsprechende Kamera zur Durchführung des Verfahrens auf ein Bewegungssteuersystem montiert sein. Hierfür geeignet sind alle kommerziell erhältlichen Bewegungssteuersysteme.
In einer weiteren Variante handelt es sich bei der Detektionseinrichtung um eine Kamera und bei den Aktoren um Motoren, die die Schärfe und/oder die Blende der Kamera einstellen können. Dabei ist es möglich, diese Aktoren zusätzlich zu einem als Taktgeber ausgestalteten Aktor einzusetzen. In dieser Variante kann also eine Abhängigkeit des Aufnahmetakts, der Schärfe und der Blende der aufgenommenen Bilder von der erfassten Eingangsgröße erzeugt und ausgenutzt werden.
In einer weiteren Verfahrensvariante wird die Eingangsgröße dazu verwendet, mehr als einen Aktor anzusteuern. Dadurch kann eine gleichgestaltete Abhängigkeit verschiedener Eigenschaften der Detektionseinrichtung von derselben Eingangsgröße erzeugt werden.
In einer weiteren Variante kann mehr als eine Eingangsgröße dazu verwendet werden, den mindestens einen Aktor anzusteuern. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Eingangsgrößen zur Ansteuerung des Aktors eingesetzt werden. In dieser Variante kann also eine Abhängigkeit des Aktors von unterschiedlichen Eingangsgrößen erzeugt werden, wobei eine optionale Verrechnung der unterschiedlichen Eingangsgrößen miteinander möglich ist.
In einer weiteren Variante wird das Stellsignal nach dem Erfassen der Eingangsgröße durch vorgebbare Operationen oder Funktionen angepasst, wobei das angepasste Stellsignal anschließend dazu verwendet wird, den mindestens einen Aktor anzusteuern. Beispielsweise kann eine Skalierung des Stellsignals oder eine Verrechnung des Stellsignals mit einem anderen Stellsignal erfolgen, bevor eine Ansteuerung eines oder mehrerer Aktoren mit dem angepassten Stellsignal erfolgt. Die vorgebbaren Operationen oder Funktionen können auch als virtuelle Modulationsmöglichkeiten bzw. virtuelle Quellen oder virtuelle Senken betrachtet werden. Beispielsweise können interne Filter eingesetzt werden, um eine Umrechnung des Stellsignals in das angepasste Stellsignal zu bewirken. Ferner ist es beispielsweise möglich, durch einen internen Taktgeber dem erfassten Stellsignal einen (weiteren) Takt aufzuprägen, der zu einer Veränderung des Stellsignals führt. Auf diese Weise ist es folglich möglich, neben einer direkten Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der Eingangsgröße eine indirekte Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der Eingangsgröße zu erzeugen, indem eine Modulation des auf der Grundlage der Eingangsgröße erzeugten Stellsignals erfolgt. Auf diese Weise wird die Vielfältigkeit der letztlich erzeugbaren Effekte im Hinblick auf eine Darstellung der Ausgangsgröße signifikant vergrößert.
In einer Variante ist eine Rückkopplung eines Stellsignals an die Eingangsgröße oder eine andere Eingangsgröße vorgesehen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein Aktor durch das Stellsignal beeinflusst wird, wobei der Aktor selbst als Eingangsgröße für ein neues Stellsignal dient. Beispielsweise kann so ein umlaufendes Licht, ein akustisches Signal oder der Zoom einer Kamera als Aktor beeinflusst werden, wobei die entsprechende Bewegung, das entsprechende Geräusch oder das entsprechende Licht als zu erfassende Eingangsgrößen dienen, auf deren Grundlage neue Stellsignale erzeugt werden. Diese Stellsignale haben dann wieder die Steuerung desselben oder eines anderen Aktors zur Folge, so dass innerhalb des Systems geschlossene Regel- bzw. Steuerkreisläufe bereitgestellt werden können, die sich zur Erzeugung besonderer filmischer Effekte nutzen lassen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend den vorherigen Erläuterungen. Eine derartige Vorrichtung weist mindestens einen Sensor zum Erfassen einer Eingangsgröße und zum Erzeugen eines Stellsignals auf der Grundlage der Eingangsgröße auf. Ferner weist solch eine Vorrichtung mindestens einen Aktor auf, der mittels des Stellsignals angesteuert wird. Ferner ist ein Signalprozessor vorhanden, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, das Stellsignal vom Sensor zu empfangen und an den Aktor zu senden. Schließlich ist eine solche Vorrichtung auch mit mindestens einer Detektionseinrichtung ausgestattet, die zum Detektieren von Eigenschaften eines Objektes und/oder eines Subjektes und zum Erzeugen einer Ausgangsgröße auf der Grundlage der Eigenschaften des Objektes und/oder des Subjektes dient.
Die beanspruchte Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der Aktoren dazu vorgesehen und eingerichtet ist, derart auf die Detektionseinrichtung zu wirken, das zumindest eine Eigenschaft der Detektionseinrichtung durch die Einwirkung des Aktors verändert wird, sodass die Ausgangsgröße verändert wird, wodurch die Ausgangsgröße andere Eigenschaften aufweist, als sie dies in dem Fall tun würde, in dem der Aktor nicht auf die Detektionseinrichtung einwirken würde. Sie zeichnet sich konkret dadurch aus, dass die Detektionseinrichtung eine Kamera ist, dass die Ausgangsgröße ein resultierender Film ist und dass mindestens einer der Aktoren ein Taktgeber der Kamera ist, der Auslösezeitpunkte der Kamera vorgibt und der derart auf die Kamera wirkt, dass eine Aufnahmerate der Kamera durch den Taktgeber verändert wird, so dass sich eine Abhängigkeit des resultierenden Films von der Eingangsgröße ergibt. Der Signalprozessor kann auch als signalverarbeitende Einrichtung bezeichnet werden. Er kann dazu verwendet werden, das Stellsignal zu modifizieren bzw. anzupassen, um dann das angepasste Stellsignal an den Aktor weiterzuleiten.
In einer Variante sind das Ausgangssignal des Sensors und das Eingangssignal des Aktors gleichartig ausgestaltet. Beispielsweise kann der Ausgangsstrom des Sensors gleichartig zu dem Eingangsstrom des Aktors sein. Auf diese Weise kann ein Sensor direkt mit einem Aktor verbunden werden, wobei das Steuerungsmodul in diesem Fall lediglich zur Herstellung dieser Verbindung eingesetzt würde.
Die Funktionsweise des Signalprozessors kann mit der Funktionsweise eines Synthesizers verglichen werden. So kann der Signalprozessor in einer Variante die Beschaffenheit und die Funktion der einzelnen eingesetzten Sensoren und Aktoren auslesen und ggf. durch Senden entsprechender Steuerungsbefehle verändern. Ferner ist es in einer Variante denkbar, neue Funktionen des Signalprozessors zu bilden, indem mindestens zwei separate Funktionen des Signalprozessors miteinander gruppiert werden.
Der Signalprozessor ist vorzugsweise als digitaler Signalprozessor ausgestaltet. Eine Kommunikation zwischen dem Signalprozessor und den Sensoren und Aktoren kann in kabelgebundener Weise oder kabellos erfolgen. Beispielsweise kann eine Verbindung mittels eines Funkmoduls und eines MikroControllers erfolgen. Das Funkmodul kann beispielsweise dazu vorgesehen und eingerichtet sein, mit einer Frequenz von 2,4 GHz Daten zu übertragen. Vorzugsweise sind Benutzerschnittstellenelemente vorgesehen, um auf den Signalprozessor zugreifen zu können.
In einer Variante sind der mindestens eine Sensor, der mindestens eine Aktor, die mindestens eine Detektionseinrichtung und der Signalprozessor in jeweils einem eigenen Modul untergebracht. Dabei sind die einzelnen Module der miteinander wechselwirkenden Komponenten dazu vorgesehen und eingerichtet, operativ miteinander gekoppelt zu werden. Dies kann kabellos oder kabelgebunden erfolgen.
In einer Variante weist die Vorrichtung einen Datenspeicher aufweist, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, das vom Sensor empfangene Stellsignal aufzuzeichnen. Das Stellsignal bzw. eine Folge von Stellsignalen kann dann später aus dem Datenspeicher aufgerufen werden, um beispielsweise einen zuvor erfolgten einen Bewegungsablauf und daraus resultierende Stellsignale zur späteren Steuerung des Aktors zu verwenden. Auf diese Weise lassen sich einmal erfasste Bewegungsabläufe oder andere erfasste Eingangsgrößen mehrmals und auch zu einem späteren Zeitpunkt zur Steuerung des Aktors verwenden.
In einer weiteren Variante ist der Datenspeicher in einem Modul untergebracht, das dazu vorgesehen und eingerichtet ist, mit anderen Modulen, die miteinander wechselwirkende Komponenten aufweisen, operativ gekoppelt zu werden. So kann ein entsprechendes Datenspeichermodul beispielsweise mit einem Sensormodul, einem Aktormodul, einem Detektormodul und/oder einem Signalprozessormodul gekoppelt werden. In einer Variante weist die Vorrichtung zusätzlich mindestens ein Steuerungsmodul auf, mit dem der Signalprozessor beeinflusst werden kann. Das Steuerungsmodul kann beispielsweise auch dazu vorgesehen werden, Funktionszustände und Datenströme des Signalprozessors zu kontrollieren. Es kann die einzige Benutzerschnittstelle zum Zugriff auf den Signalprozessor darstellen oder aber zusätzlich zu einer weiteren Benutzerschnittstelle eingesetzt werden.
Ferner ist es denkbar, dass alternativ oder zusätzlich zum Steuerungsmodul ein Kontrollmodul eingesetzt wird, mit dem der Signalprozessor zwar nicht beeinflusst werden kann, das jedoch zum Auslesen des Signalprozessors eingesetzt werden kann. Das Steuerungsmodul kann beispielsweise in Form eines Tablet-Rechners ausgestaltet sein, auf dem eine Steuerungsanwendung installiert ist, mit der auf den Signalprozessor zugegriffen werden kann. Beispielsweise ist es möglich, dass alle an die Vorrichtung angeschlossenen Komponenten von einer entsprechenden Steuerungsanwendung (Steuerungssoftware) automatisch erkannt werden und als Piktogramm dargestellt und zueinander in Beziehung gesetzt werden können. Dies kann beispielsweise über Drag-and-Drop-Funktionen erfolgen. Ferner kann die Steuerungsanwendung dazu vorgesehen sein, virtuelle Komponenten wie vordefinierte oder selbsterstellte Operatoren oder Filter bereitzustellen, die mit den an das System angeschlossenen Komponenten verknüpft werden können.
Es ist möglich und vorgesehen, eine Vielzahl von Steuerungs- und Kontrollmodulen einzusetzen, wobei unterschiedliche Benutzer mit unterschiedlichen Rechten ausgestattet werden können, um eine benutzergruppenspezifische Bedienung der Vorrichtung zu ermöglichen. Die Anzahl der Steuerungs- und/oder Kontrollmodule kann dabei an die Anzahl der gewünschten Benutzer angepasst werden. Letztlich können die Steuerungs- und/oder Kontrollmodule als Clients fungieren, während der Signalprozessor als Server dient. Eine benutzergruppenspezifische Rechteverteilung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass ein Kameramann einen in Form eines Smartphones ausgestalteten Client verwendet, um seine Kamera zu starten und die aktuelle Aufnahmefrequenz anzuzeigen. Ein Beleuchter kann beispielsweise einen in Form eines Tablet-PCs ausgestalteten Client verwenden, um Skalierungswerte zur Ansteuerung von Lampen etc. anpassen. Ein Regisseur und ein Dramaturg können ein Verschaltungsnetz entwerfen, das die Verschaltung der einzelnen eingesetzten Sensoren mit den anzusteuernden Aktoren und den optionalen Skalierungsfunktionen oder weiteren Operatoren enthält. Dabei ist es möglich, dass mehrere Clients gleichzeitig Daten von dem Signalprozessor empfangen können und an ihn senden können. Beispielsweise kann der Client des Kameramanns einerseits Statusinformationen des Signalprozessors anzeigen und andererseits eine kleine Bedieneinheit für Bedienelemente, wie„Wiedergabe",„Start/Stopp" oder„Pause", enthalten.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Daten eines Computerprogramms, das ein Verfahren entsprechend den obigen Erläuterungen durchführt, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Ein solches Computerprogramm dient also der zentralen Steuerung, Datenerfassung und Datenausgabe und kann die Bedienung der einzelnen, im Rahmen des Verfahrens eingesetzten Komponenten erleichtern. Sämtliche der vorstehend erläuterten Alternativen oder bevorzugten Ausgestaltungen des beanspruchten Verfahrens sind in analoger Weise auf die beanspruchte Vorrichtung übertragbar, und umgekehrt. Ebenso kann sich das beanspruchte Computerprogrammprodukt auf sämtliche der oben erläuterten Alternativen oder bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung beziehen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
Verfahrens zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße, eine schematische Darstellung der Einstellmöglichkeiten bei der Durchführung des in der Fig. 2 dargestellten Verfahrens, ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße, eine schematische Darstellung der Einstellmöglichkeiten für das in der Fig. 4 dargestellte Verfahren, eine schematische Darstellung der Einstellmöglichkeiten bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße, Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße und
Fig. 8 die Einstellmöglichkeiten bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines
Verfahrens zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Filmanwendung eines Verfahrens zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße in Gestalt eines Filmmoduls. Das Filmmodul besteht aus einem ersten Sensor 1 , einem zweiten Sensor 2 und einem dritten Sensor 3, die jeweils mit einem Signalprozessor 4 operativ verbunden sind. An den Signalprozessor 4 sind zudem ein erster Aktor 5, ein zweiter Aktor 6 und ein dritter Aktor 7 operativ angeschlossen. Der erste Sensor 1 , der zweite Sensor 2 und der dritte Sensor 3 sind zur Erfassung beliebiger Eingangsgrößen, wie etwa der Bewegung eines bestimmten Objektes, vorgesehen und eingerichtet. Bei der Erfassung der Bewegung eines solchen Objektes werden Stellsignale erzeugt und an den Signalprozessor 4 weitergeleitet. Der Signalprozessor 4 kann die an ihn weitergeleiteten Stellsignale anpassen oder in unveränderter Form an den ersten Aktor 5, den zweiten Aktor 6 und den dritten Aktor 7 weiterleiten. Bei dem dritten Aktor 7 handelt es sich um einen Taktgeber einer als Detektionseinrichtung fungierenden Kamera 8, der den internen Taktgeber dieser Kamera 8 ersetzt. Wird nun beispielsweise mit dem ersten Sensor 1 eine Bewegung eines Objektes, wie etwa der Kamera 8, erfasst, dienen die auf der Grundlage dieser erfassten Bewegung erzeugten Stellsignale zur Ansteuerung des Taktgebers 7 und sind damit zur Vorgabe des Aufnahmetaktes der Kamera 8 verantwortlich. Die Kamera 8 ist auf eine Person 9 als Subjekt gerichtet, die beliebige Bewegungen ausführen kann.
Üblicherweise - also unter Verwendung eines internen Taktgebers für die Kamera 8 - würden die zur Erzeugung eines Films aufzunehmenden Bilder mit einer konstanten Aufnahmerate von 25 Bildern pro Sekunde aufgenommen werden. Dadurch würde der von der Kamera 8 erzeugte Film die Bewegungen der Person 9 auf einer üblichen Zeitskala wiedergeben, sodass sich eine lineare Abhängigkeit der von der Kamera 8 aufgenommenen Bilder, welche eine Ausgangsgröße 10 darstellen, von der Zeit ergeben würde.
Durch den Taktgeber 7 wird diese Zeitabhängigkeit nun jedoch durchbrochen. So gibt der Taktgeber 7 den Takt vor, in dem die Kamera 8 Bilder aufnimmt. Dadurch können bei einem unregelmäßigen Takt innerhalb eines ersten Zeitfensters mehr Bilder und innerhalb eines zweiten Zeitfensters weniger Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen werden. Dadurch ergibt sich eine Abhängigkeit des resultierenden Films, der mit einer konstanten Bildwiedergaberate abgespielt wird, von der mit dem ersten Sensor 1 erfassten Eingangsgröße, nicht mehr jedoch eine Abhängigkeit der erzeugten Bilder von der Zeit.
Der zweite Sensor 2 und der dritte Sensor 3 sind dazu vorgesehen, weitere Eingangsgrößen zur Erzeugung entsprechende Stellsignale zu erfassen. Diese Stellsignale sind wiederum dazu vorgesehen, den ersten Aktor 5 und den zweiten Aktor 6 anzusteuern, wobei es sich beim ersten Aktor 5 um einen optischen Aktor in Form einer Lampe und beim zweiten Aktor 6 um einen akustischen Aktor in Form eines Lautsprechers handelt. Die Lampe 5 und der Lautsprecher 6 können somit für unterschiedliche Beleuchtungen und unterschiedliche Töne während der Aufnahme des Films durch die Kamera 8 sorgen. Dabei könnten sie auch vom selben Stellsignal angesteuert werden wie der Taktgeber 7.
Wie in der Figur 1 dargestellt, ist zumindest einer der drei Aktoren 5, 6, 7 (nämlich der Taktgeber 7) derart mit der Kamera 8 verbunden, dass er die Aufnahmeeigenschaften der Kamera verändert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem nur ein einziger Aktor vorgesehen ist, würde auf den ersten Aktor 5 und auf den zweiten Aktor 6 verzichtet werden, wodurch nur der dritte Aktor 7 übrig bliebe, sodass in jedem Fall Einfluss auf die Kamera 8 genommen werden kann.
Das in der Figur 1 dargestellte Filmmodul lässt sich sehr kompakt designen und eignet sich gleichermaßen für Profis und Amateure, kleine und große Produktionen, hohen Studiokomfort und schwierigste Drehbedingungen. Dadurch ist dieses Filmmodul für eine breite Zielgruppe zugänglich. Insbesondere dann, wenn die Kamera 8 durch eine andere Detektionseinrichtung ersetzt wird, lässt sich das in der Figur 1 dargestellte Filmmodul in eine Vorrichtung verwandeln, die eine vielseitige Anwendung in Wissenschaft und Technik erfahren kann. Dies ist allerdings auch dann möglich, wenn die Kamera 8 als Detektionseinrichtung verwendet wird. Denn auch im wissenschaftlichen oder technischen Bereich lassen sich viele Phänomene auf der Basis visueller Detektion mittels einer Kamera erfassen.
Mit dem in der Figur 1 dargestellten Filmmodul lassen sich filmische Effekte erzeugen, die sich mittels gewöhnlicher Kamerasysteme und einer entsprechenden Nachbearbeitung nicht erzeugen lassen. Denn mit dem vorliegenden Filmmodel ist es möglich, einen Effekt zu erzeugen, der es erscheinen lässt, dass sich die einzelnen in einem Film aufgenommenen Objekte und Subjekte unterschiedlich schnell bewegen. Dies wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Effektentstehung ist allgemein anzumerken, dass der Betrachter eines Filmes die Inhalte des Filmes ausschließlich aus Sicht der Kamera sieht und eine illusorische Abbildung der Wirklichkeit erhält. Die Wahrnehmung des Zuschauers kann durch eine kontrollierte Verzerrung von Zeit und Raum mit der vorliegend beschriebenen Erfindung und den entsprechenden Ausführungsbeispielen auf besondere Art und Weise beeinflusst werden. So treten bekannte Erfahrungsmuster ständig in neuen Kombinationen auf, wodurch eine scheinbare Wirklichkeit generiert wird. Durch die Verwendung ungewöhnlicher Ursachen zur Erzeugung bestimmter Bewegungsabläufe lassen sich Spannungen in einem Film generieren. Ein Zuschauer kann die Ursachen aufgrund seiner Erfahrungen nicht direkt verstehen, sodass ein entsprechender Film eine besondere Wirkung auf ihn hat.
Durch entsprechend inszenierte Spannungen lässt sich ein bislang ungesehenes Effektspektrum mit neuen künstlerischen Möglichkeiten erschließen. Eine Imitation dieses Effektspektrums durch aus dem Stand der Technik bekannte Technologien oder durch eine entsprechende Postproduktion ist indes nicht möglich. In der Figur 2 ist der Aufbau eines als„Spieluhr" bezeichneten Ausführungsbeispiels zu sehen. Bei diesem und allen anderen Ausführungsbeispielen werden gleichartige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Kamera 8 ist auf einem Kamerawagen 10 montiert, der sich auf einer kreisförmigen Schiene 1 1 um eine Tänzerin 9 herum bewegen kann. An der Schiene 1 1 sind jeweils in identischen Abständen zueinander zahlreiche Bewegungssensoren 1 angeordnet, die die Bewegung des Kamerawagens 10 erfassen können. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind nur einige wenige der Bewegungssensoren 1 mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Wenn sich der Kamerawagen 10 auf den Schienen 1 1 bewegt, werden durch die entsprechenden Bewegungssensoren 1 zahlreiche Stellsignale erzeugt, die zur Ansteuerung eines Taktgebers der Kamera 8 dienen. Dieser Taktgeber ersetzt den sonst üblichen Taktgeber der Kamera 8, der einen zeitbasierten Takt vorgibt. Bei einer gleichmäßigen Bewegung des Kamerawagens 10 um die Tänzerin 9 herum würde sich dennoch ein gleichmäßiger Aufnahmetakt der Kamera 8 ergeben.
Für eine entsprechende Filmaufnahme wird die Kamera 8 auf dem Kamerawagen 10 jedoch nicht in gleichmäßiger Geschwindigkeit um die Tänzerin 9 herum geführt. Vielmehr wird die Geschwindigkeit flüssig von ca. 1 km/h bis ca. 10 km/h verändert, wobei die Abfolge schneller Kamerafahrten und langsamer Kamerafahrten beliebig wählbar ist. Durch eine Kopplung des Kamerataktes an die Bewegung der Kamera um die Tänzerin 9 herum bestimmt nicht mehr die verstreichende Zeit, sondern die Geschwindigkeit der Kamera 8 den Kameratakt. Damit wird eine künstliche Kopplung zwischen der Geschwindigkeit der Kamerabewegung als Eingangsgröße und der Taktrate der aufgenommenen Bilder als Ausgangsgröße hergestellt. Bewegt sich die Kamera 8 schnell um die Tänzerin 9 herum, werden viele Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen. Bewegt sich die Kamera 8 nur langsam um die Tänzerin 9 herum, werden nur wenige Bilder pro Zeiteinheit aufgenommen.
Im filmischen Ergebnis sind bei einer gleichmäßigen Bildwiedergaberate nun rasante Tempowechsel der Tänzerin 9 zu sehen. Bei einem Wechsel von zeitrafferartigen Aufnahmen und Aufnahmen unter Zeitlupe ist nun ein besonderer Ausdruckstanz der Tänzerin 9 zu sehen, der nicht den üblichen Sehgewohnheiten eines Menschen entspricht. Vielmehr wechseln sich Phasen extrem langsamer Bewegungen mit Phasen schneller ruckartiger Bewegungen ab. Gleichzeitig dreht sich die aus Häusern und andern Bauwerken bestehende Umgebung der Tänzerin 9 vollkommen gleichmäßig um die Tänzerin 9. Denn die unterschiedlich schnelle Fahrt der Kamera 8 erscheint im aufgenommenen Film durch die an die Geschwindigkeit der Kamera 8 angepasste Taktrate des aufgenommenen Filmes als vollkommen gleichmäßige Bewegung. Dadurch wird ein bislang ungesehener und verstörender Effekt ausgelöst, der sich insbesondere in der Filmbranche vielfältig einsetzen lässt.
Mit dem vorliegend beanspruchten Verfahren lässt sich also eine unregelmäßige Kamerafahrt in eine scheinbar vollkommen gleichmäßige Kamerafahrt umwandeln, während natürliche Tanzbewegungen der Tänzerin 9 in scheinbar vollkommen unnatürliche Bewegungen transferiert werden, deren Ursache sich nicht erklären lässt und den bekannten physikalischen Grundprinzipien zu widersprechen scheint.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Einstellmöglichkeiten in einer Steuerungssoftware für den in der Figur 2 gezeigten Aufbau. In dieser Figur sind - wie auch in den nachfolgenden vergleichbaren Figuren - Sensoren jeweils durch eine von links unten nach rechts oben verlaufende Schraffur, Aktoren durch eine von rechts unten nach links oben verlaufende Schraffur und virtuell durchführbare Operationen oder Funktionen durch eine horizontal verlaufende Schraffur gekennzeichnet.
Mit den in der Figur 2 dargestellten Bewegungssensoren 1 wird eine Bewegung 12 des Kamerawagens 10 und damit der Kamera 8 detektiert. Diese Bewegung 12 kann mittels eines beliebigen Skalierungsfaktors 13 skaliert werden, um unterschiedlich viele Bilder pro zurückgelegter Strecke des Kamerawagens 10 aufnehmen zu können. Der Skalierungsfaktor 13 kann dabei während einer Filmaufnahme angepasst werden. Durch eine derartige Anpassung kommt es zu einer Durchbrechung der scheinbar gleichmäßigen Fahrt der Kamera 8 um die Tänzerin 9. Dies kann für die Erzeugung zusätzlicher für den Zuschauer schwer einzuordnender Effekte eingesetzt werden. Das durch den optionalen Skalierungsfaktor 13 auf der Grundlage der Kamerabewegung 12 erzeugte Stellsignal wird an den Taktgeber 7 weitergegeben und dient zur Ansteuerung dieses Taktgebers 7.
Die Figur 4 zeigt den Aufbau eines als„Drehscheibe" bezeichneten Ausführungsbeispiels. Eine auf einem mit einem Motor 14 versehenen Kamerawagen 10 montierte Kamera 8, die mit einem Servo-Zoom 15 ausgestattet ist, ist auf eine Drehscheibe 16 gerichtet. Dabei sind die Schienen 1 1 und damit die Kamera 8 senkrecht zu einer Rotationsachse 17 der Drehscheibe ausgerichtet. An die Drehscheibe 16 wird ein Rotationsencoder 18 angeschlossen, wobei die von diesem Rotationsencoder 18 erzeugten Signale mittels eines optischen Sensors 19 erfasst werden. Der Rotationsencoder 18 und der optische Sensor 19 wirken somit als Bewegungssensor 1 zusammen. Zunächst wird die noch leere Drehscheibe 16 durch die Kamera 8 gefilmt. Anschließend springt eine Person auf die Drehscheibe 16 und fängt an, diese durch ihr Laufen in Drehung zu versetzen. Die Kamera 8 wird zunächst weiterhin durch einen entsprechenden Taktgeber mit konstanter Frequenz getriggert. Durch die Bewegungen der Person wird die Drehscheibe 16 langsam schneller, wodurch das vom optischen Sensor 19 erzeugte Stellsignal fließend die Kontrolle über den Taktgeber der Kamera 8 übernimmt und als alleiniger Taktgeber der Kamera 8 wirkt, nachdem eine Synchronität zwischen der Rotationsbewegung der Drehscheibe 16 und dem zuvor verwendeten Taktgeber der Kamera 8 erzielt wurde.
Eine weitere Beschleunigung der realen Drehscheibe 16 bewirkt nun im aufgenommenen Filmmaterial keine weitere Beschleunigung der dort gezeigten Bewegung der Drehscheibe 16. Da die Person auf der Drehscheibe 16 die Drehscheibe 16 aber noch weiter beschleunigt, werden die Bewegungen der Person immer abrupter und unnatürlicher, während die Drehscheibe 16 im gefilmten Material scheinbar keine Geschwindigkeitsänderung mehr erfährt.
Zu einem vorgebbaren Zeitpunkt wird über einen Schalter der Motor 14 des Kamerawagens 10 aktiviert und der Servo-Zoom 15 der Kamera aktiviert. Einerseits beschleunigt der Kamerawagen 10 auf den Schienen 1 1 nun in Richtung auf die Drehscheibe 16. Gleichzeitig wird die Drehscheibe 16 und die sich auf ihr bewegende Person durch den Servo-Zoom 15 von der Kamera 8 weggezoomt, so dass der aufgenommene Bildausschnitt gleich bleibt. Dadurch ergibt sich insgesamt ein Vertigo- Effekt (also ein Zoom in Abhängigkeit der Bewegung, bei dem die Scherung der Perspektive wandert) synchron zur Bewegung der Drehscheibe 16. Dieser Vertigo- Effekt bewirkt eine Wahrnehmung im von der Kamera 8 aufgenommenen Filmmaterial, als würde die Kamera durch ein Seil, das sich aufwickelt, aufgezogen werden. Die Figur 5 zeigt einen schematischen Aufbau der für das Ausführungsbeispiel der Figur 4 verwendeten Sensoren, Funktionen/Operationen und Aktoren. Die vom optischen Sensor 19 erfasste Rotationsbewegung der Drehscheibe 16 wird in ein Stellsignal umgewandelt, das über eine Skalierungsfunktion 20 skaliert werden kann und, sobald in einem Vergleicher 21 ein Minimumwert überschritten wurde, als Taktgeber 7 für die Kamera 8 dient. Dem Vergleicher 21 wird zudem das Signal eines internen Taktgebers 22 zugeführt, der als Taktgeber für die Kamera 8 dient, solange das aus der Rotationsbewegung der Drehscheibe 16 sich ergebende Stellsignal noch nicht die gewünschte Frequenz erreicht hat. Zu einem beliebigen oder vorgebbaren Zeitpunkt kann ein Schalter 23 aktiviert werden, der seinerseits wiederum Stellsignale aussendet. Die Aktivierung des Schalters 23 kann dabei auf der Grundlage des von dem optischen Sensor ausgesandten Stellsignals erfolgen. Das Stellsignal des Schalters 23 kann über Skalierungsfunktionen 24, 25 wiederum skaliert werden. Es wird in skalierter oder unskalierter Weise dazu verwendet, den Motor 14 des Kamerawagens 10 zu aktivieren, so dass die Kamera 8 auf die Drehscheibe 16 zufährt. Gleichermaßen wird das vom Schalter 23 ausgesandte Stellsignal dazu verwendet, in skalierter oder unskalierter Form den Servo-Zoom 15 der Kamera 8 zu aktivieren. Dabei erfolgt ein Zoom weg von der Drehscheibe 16 (also eine Änderung der Brennweite der Kamera 8 von einer Teleeinstellung hin zu einer Weitwinkeleinstellung). Zur Synchronisation der Kamerabewegung mit der Bewegung des Servo-Zooms 15 wird das von dem Schalter 23 bereitgestellte Stellsignal nach seiner optionalen Skalierung durch die Skalierungsfunktion 25 zudem mit einer Exponentialfunktion 26 verrechnet. Auf diese Weise erfolgt eine Korrektur des Übersetzungsverhältnisses.
Der sich einstellende Vertigo-Effekt der von der Kamera 8 aufgenommenen Bilder vermittelt einem Betrachter den Eindruck, dass die Kamera 8 durch ein Seil zur Drehscheibe 16 gezogen würde, das infolge der Drehung der Drehscheibe 16 aufgewickelt wird.
Die Figur 6 zeigt ein weiteres Beispiel zur Verschaltung von Sensoren und Aktoren zur Erzeugung eines weiteren visuellen Effekts bei einem kamerabasierten System. Dieses Ausführungsbeispiel wird als„Trinker" bezeichnet. In einer Filmaufnahme soll eine Szene aus der Sicht eines Betrunkenen dargestellt werden, der am anderen Ende eines mit tanzenden Menschen erfüllten Raumes seine Freundin erblickt und zu ihr laufen möchte. Auf seinem Weg muss er an mehreren tanzenden Leuten vorbei. Auf halber Strecke bemerkt ihn seine Freundin und kommt ihm entgegen. Um in einer derartigen Filmaufnahme die unterschiedlichen zeitlichen Komponenten in möglichst subjektiver Art und Weise darzustellen, erfolgt eine bewegungsabhängige Steuerung eines Taktgebers 7 einer Filmkamera. Da die Kamerasteuerung auf der Grundlage der Bewegung zweier Personen gesteuert werden soll, sind ein erster Bewegungssensor 1 und ein zweiter Bewegungssensor 2 erforderlich. Die kollinearen Vektoren der Stellsignale des ersten Bewegungssensors 1 und des zweiten Bewegungssensors 2 werden in einem Addierer 27 addiert. Nach einer optionalen Skalierung mit einer Skalierungsfunktion 28 wird dann das Steuersignal für den Taktgeber 7 der einzusetzenden Kamera bereitgestellt. Damit auch die optischen und akustischen Eindrücke auf die Bewegungen der durch den Raum wandelnden Personen zugeschnitten sind, wird das von dem ersten Bewegungssensor 1 erzeugte Stellsignal über eine optionale Skalierungsfunktion 29 an unterschiedliche Aktoren, die Licht- und Toneffekte auslösen, weitergeleitet. Hierbei handelt es sich um drei für die Rotation von Licht und Sirenen zuständige Aktoren 30, 31 und 32. Ferner werden drei zum Schwenken von Lampen eingesetzte Aktoren 33, 34 und 35 verwendet. Die Eingangssignale dieser Aktoren werden durch eine Verrechnung 36, 37, 38 mit einer Sinusfunktion angepasst. Im Ergebnis sind die Licht- und Toneffekte damit nicht mehr von der objektiv verstreichenden Zeit, sondern vom subjektiven Zeitgefühl des Betrunkenen abhängig, das sich in seinen Bewegungen durch den Raum manifestiert. Der Zuschauer schwebt gleichermaßen zusammen mit dem Betrunkenen durch den Raum zu der Freundin des Betrunkenen. Das von einem Schauspieler dargestellte Hin- und Herschwanken sowie plötzliche Stolpern des Betrunkenen in der Normalzeit wird durch das vorliegende Verfahren filmisch weich und geradlinig dargestellt. Da sich sämtliches Licht aus Sicht des Betrunkenen (und damit des Zuschauers) völlig normal verhält, die tanzenden Leute in der Umgebung sich aber völlig irreal bewegen (ähnlich der Tänzerin im Ausführungsbeispiel„Spieluhr"), erscheinen die übrigen tanzenden Leute geisterhaft und unwirklich. Dadurch wird ein zu erzeugender Rauscheindruck für den Betrachter des entsprechenden Filmes signifikant verstärkt.
In dem Moment, in dem die Freundin des Betrunkenen ihn bemerkt und ihm entgegenkommt, wird die Umgebung des Betrunkenen (und damit die scheinbare Umgebung des Zuschauers) nochmals ruhiger. Denn wenn der Abstand zwischen den beiden Personen abnimmt, läuft die Kamera schneller, so dass es zu einem Zeitlupeneffekt bei einer gleichmäßigen Wiedergabe des Filmes kommt. Dadurch erhält der erwünschte Moment des Zusammentreffens der beiden Personen in der filmischen Wiedergabe nochmals mehr„eigene Zeit". Auf diese Weise wird dieser spezifische filmische Moment besonders hervorgehoben. Die Figur 7 zeigt den Aufbau für ein weiteres Ausführungsbeispiel, das als„Bergabfahrt" bezeichnet wird. Zu diesem Zweck wird eine Kamera 8 an einem Stahlseil 39, das zwischen einem ersten Pfosten 40 und einem zweiten Pfosten 41 gespannt ist, geführt. Von der Kamera 8 aus kann eine Piste 42, die ein Radfahrer 43 hinunterfährt, gut eingesehen werden. Wenn der Radfahrer 43 aufgrund des Verlaufs der Piste 42 eine größere Schleife fahren muss, wird der Vorschub der Kamera 8 verringert, um den Radfahrer 43 nicht aus dem Bild zu verlieren. Dazu wird die Vorschubbewegung der Kamera 8 mit der Entfernung des Radfahrers 43 vom Stahlseil 39 und seiner Bergabbewegung synchronisiert. Durch eine Verringerung der Vorschubbewegung der Kamera 8 entsteht ein Zeitraffereffekt.
Die Piste 42 ist zudem durch einen Einschnitt 44 unterbrochen, über den der Radfahrer 43 bei seiner Bergabfahrt springen muss. Am Beginn des Einschnitts 44 ist ein weiterer Sensor vorgesehen, der den Radfahrer 43 detektiert, wenn dieser den Einschnitt Kerbe 44 erreicht und zum Sprung ansetzt. In diesem Moment wird ein weiteres Steuersignal an die Kamera 8 gesandt, die nun ihren Vorschub massiv beschleunigt. Dadurch entsteht bei einer Wiedergabe des von der Kamera 8 aufgenommenen Filmes ein signifikanter Zeitlupeneffekt, durch den der Radfahrer 43 in der Luft zu stehen scheint.
Bei alledem wir der Taktgeber der Kamera 8 nicht durch die Zeit, sondern durch den Vorschub der Kamera 8 auf dem Stahlseil 39 getriggert. Auf diese Weise erhält man letztlich eine Abhängigkeit der Aufnahmefrequenz der durch die Kamera 8 aufgenommenen einzelnen Bilder von der Bewegung des Radfahrers 43 entlang der Piste 42 unter Berücksichtigung des Abstandes des Radfahrers 43 vom Stahlseil 39 und unter weiterer Berücksichtigung möglicher Unterbrechungen der Piste 42, wie etwa den Einschnitt 44.
Die Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung der Verschaltung eines Sensors mit zwei Aktoren zur Aufnahme eines Musikvideos. Zur Durchführung dieses Ausführungsbeispiels wird wieder eine auf einem Kamerawagen montierte Kamera verwendet, die stetig mit plötzlichen Beschleunigungen und Verlangsamungen einen Pfad entlang fährt. Eine Musikgruppe läuft der Kamera hinterher und spielt dabei eine Musik. Diese Musik hat eine Taktfrequenz von 75 Beats pro Minute. Bei einer Wiedergabefrequenz von 25 Hertz (also 25 Bildern pro Sekunde) werden in einer Minute 60 x 25 = 1500 Bilder wiedergegeben. Dividiert man diese Anzahl durch die Anzahl der Beats pro Minute, erhält man eine Anzahl von 20 Bildern pro Beat, die bei der Wiedergabe eingehalten werden muss, damit der Ton zum Bild passt.
Bei der Aufnahme, die mit deutlich verringerter Aufnahmefrequenz durchgeführt werden kann (beispielsweise etwa 8 Hertz), um einen Zeitraffereffekt zu erzeugen, muss nun dafür gesorgt werden, dass der Takt der Musik trotz der veränderten Wiedergabegeschwindigkeit des Filmes scheinbar eingehalten wird. Während die Musik auf der Grundlage des gewählten Taktgebers der Kamera an die Wiedergabefrequenz des Filmes nachträglich moduliert wird, ist dies bei den eigentlichen Filmaufnahmen verständlicherweise nicht möglich. Es ist jedoch möglich, alle 20 Bilder einen Ton zu erzeugen, der den virtuellen Takt der Musik, der bei der Wiedergabe des Filmes vorliegen muss, vorzugeben. Die Musiker können dann bei der Filmaufnahme auf den eingeblendeten Ton reagieren und eine den Takt wiedergebende Bewegung (wie beispielsweise einen Schritt nach vorn) durchführen. Bei der Wiedergabe des Filmes ergibt sich in visueller Hinsicht zunächst ein ähnlicher Effekt, wie dies beim Ausführungsbeispiel„Spieluhr" der Fall ist: Schnelle Bewegungen wechseln sich mit langsamen Bewegungen der Musiker ab, während umgebende Gebäude gleichmäßig an den Musikern und der Kamera vorbeiziehen. Durch die von den Musikern während der Aufnahme durchgeführte Bewegung im virtuellen Takt der Musik erscheint die den üblichen Sehgewohnheiten widersprechende Bewegung der Musiker in der Wiedergabe des Filmes vollkommen im Takt der dem Film unterliegenden Musik zu sein.
Um diesen Effekt zu erzeugen, wird die Bewegung der Kamera mittels eines Bewegungssensors 1 erfasst, bei Bedarf durch eine Skalierungsfunktion 45 skaliert und dann an einen Taktgeber 7 einer Filmkamera als Eingangsgröße gesandt. Gleichzeitig erfolgt mittels einer weiteren Skalierungsfunktion 46 eine weitere Skalierung des bereits zuvor optional durch die Skalierungsfunktion 45 skalierten Eingangssignals, indem es durch 20 dividiert wird. Das derart angepasste Signal dient zur Ansteuerung eines Piepsers 47, der als akustischer Aktor fungiert und den Musikern zur Vorgabe des virtuellen Takts der Musik dient.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen Kopplung zwischen einer Eingangsgröße und einer Ausgangsgröße, mit den folgenden Schritten:
• Erfassen einer Eingangsgröße mit mindestens einem Sensor (1 , 2, 3) zum Erzeugen eines Stellsignals,
• Steuern mindestens eines Aktors (5, 6, 7) mittels des Stellsignals und
· Detektieren von Eigenschaften eines Objektes und/oder eines Subjektes (9, 16, 43) durch mindestens eine Detektionseinrichtung (8) zum Erzeugen einer Ausgangsgröße, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine Kamera (8) ist, dass die Ausgangsgröße ein resultierender Film ist und dass mindestens einer der Aktoren (5, 6, 7) ein Taktgeber (7) der Kamera (8) ist, der Auslösezeitpunkte der Kamera vorgibt und der derart auf die Kamera (8) wirkt, dass eine Aufnahmerate der Kamera (8) durch den Taktgeber verändert wird, so dass sich eine Abhängigkeit des resultierenden Films von der Eingangsgröße ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kopplung zwischen der Eingangsgröße und dem resultierenden Film eine Abhängigkeit des resultierenden Films von der Eingangsgröße eine üblicherweise existierende Abhängigkeit des resultierenden Films von der Zeit ersetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (1 , 2, 3) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sensoren zur Erzeugung binärer Daten, Sensoren zur Erzeugung relativer Daten, Sensoren zur Erzeugung absoluter Daten, standorterfassende Sensoren, bewegungserfassende Sensoren, Beschleunigungssensoren, Abstandssensoren, Dehnungssensoren,
Drehmomentsensoren, Drehzahlsensoren, winkelmessende Sensoren, Durchflusssensoren, Farbsensoren, Geschwindigkeitssensoren, Gewichtssensoren, Höhensensoren, Biosensoren, Gassensoren, elektromagnetische Wellen erfassende Sensoren, lichterfassende Sensoren, Magnetsensoren, Temperatursensoren,
Dichtesensoren, Drucksensoren, akustische Sensoren, Vibrationssensoren und Feuchtigkeitssensoren. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aktor (5, 6,), soweit es sich nicht um den Taktgeber (7) der Kamera (8) handelt, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus mittels binärer Daten angesteuerten Aktoren, mittels relativer Daten angesteuerten Aktoren, mittels absoluter Daten angesteuerter Aktoren, Motoren, akustischen Aktoren, Taktgebern, optischen Aktoren und thermischen Aktoren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (8) einen Sensor aufweist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den in Anspruch 3 genannten Sensoren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgröße dazu verwendet wird, mehr als einen Aktor (5, 6, 7) zu steuern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Eingangsgröße dazu verwendet wird, den mindestens einen Aktor (5, 6, 7) zu steuern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellsignal durch vorgebbare Operationen oder Funktionen (13, 20, 21 , 22, 24-29, 36, 37, 38) angepasst wird und dass das angepasste Stellsignal dazu verwendet wird, den mindestens einen Aktor (5, 6, 7) zu steuern.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
• mindestens einem Sensor (1 , 2, 3) zum Erfassen einer Eingangsgröße und zum Erzeugen eines Stellsignals auf der Grundlage der Eingangsgröße,
• mindestens einem Aktor (5, 6, 7), der mittels des Stellsignals gesteuert wird,
• einem Signalprozessor (4), der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, das Stellsignal vom Sensor (1 , 2, 3) zu empfangen und an den Aktor (5, 6, 7) zu senden und
• mindestens eine Detektionseinrichtung (8) zum Detektieren von Eigenschaften eines Objektes und/oder eines Subjektes (9, 16, 43) und zum Erzeugen einer Ausgangsgröße auf der Grundlage der Eigenschaften des Objektes und/oder des Subjektes (9, 16, 43), dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine Kamera (8) ist, dass die Ausgangsgröße ein resultierender Film ist und dass mindestens einer der Aktoren (5, 6, 7) ein Taktgeber (7) der Kamera (8) ist, der Auslösezeitpunkte der Kamera (8) vorgibt und der derart auf die
Kamera (8) wirkt, dass eine Aufnahmerate der Kamera (8) durch den Taktgeber (7) verändert wird, so dass sich eine Abhängigkeit des resultierenden Films von der Eingangsgröße ergibt. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (1 , 2, 3) gleichartig zu einem Eingangssignal des mindestens eines Aktors (5, 6, 7) ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (1 , 2, 3), der mindestens eine Aktor (5, 6, 7), die Kamera (8) und der
Signalprozessor (4) in jeweils einem Modul untergebracht sind, wobei die Module der miteinander wechselwirkenden Komponenten dazu vorgesehen und eingerichtet sind, operativ miteinander gekoppelt zu werden. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Datenspeicher aufweist, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, das vom Sensor empfangene Stellsignal aufzuzeichnen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher in einem Modul untergebracht ist, das dazu vorgesehen und eingerichtet ist, mit anderen
Modulen, die miteinander wechselwirkende Komponenten aufweisen, operativ gekoppelt zu werden.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein Steuerungsmodul aufweist, mit dem der Signalprozessor (4) beeinflusst werden kann.
15. Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Daten eines Computerprogramms, das ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.
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