DE69129066T2 - Method and device for a dodecahedral imaging system - Google Patents
Method and device for a dodecahedral imaging systemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein Bildwiedergabesystem, das eine Konstruktion einer zusammengesetzten Kamera und eines zusammengesetzten Projektors, die aufeinander abgestimmt sind, umfaßt, und insbesondere die geometrische Anordnung der Elenente sowohl des Kamerasystems als auch des Projektionssystems gemäß dem zwölfseitigen Dodekaeders, die die Projektion von scheinbar stetigen Bildern über das Innere einer Kuppel oder eines sphärischen Filmtheaters ermöglichen. Sie betrifft auch Panorama-Fernsehkamera- und -Projektionssysteme.The invention relates generally to an image display system comprising a composite camera and projector construction in coordination with one another, and more particularly to the geometric arrangement of the elements of both the camera system and the projection system according to the twelve-sided dodecahedron which enables the projection of apparently continuous images over the interior of a dome or spherical movie theater. It also relates to panoramic television camera and projection systems.
Planetarien führen gewöhnlich die Ehrfurcht auslösende Illusion vor, daß sie die Zuschauer in eine völlig neue Umgebung versetzen, nämlich in eine Sternennacht ins Freie, wobei der Himmel das gesamte gekrümmte Sichtfeld einnimmt. Lasershows wie das Lasenum von Laser Jmages Inc. verwenden ebenfalls diese kuppelförmigen Filmtheater, um farbige, den Betrachter umgebende Konstruktionen vorzuführen. Aber diese Shows in Kuppelfilmtheatern schließen keine Filme mit ein, die sich über die gekrümmte Innenfläche erstrecken, und zwar weil eine wirksame Einrichtung fehlt, die mit hoher Auflösung und minimaler Verzerrung ein stetiges Bild über ein solches extrem weites Sichtfeld aufnimmt und projiziert, so daß eine vollständige Umgebung aufgenommen und projiziert wird.Planetariums typically present the awe-inducing illusion of transporting viewers to an entirely new environment, a starry night outdoors, with the sky occupying the entire curved field of view. Laser shows such as Laser Jmages Inc.'s Lasenum also use these dome-shaped theaters to display colorful structures surrounding the viewer. But these dome-shaped theater shows do not include films that extend across the curved interior surface, because of the lack of an effective device that captures and projects a continuous image over such an extremely wide field of view with high resolution and minimal distortion, so that a complete environment is captured and projected.
Das optimale, durch eine normale Aufnahmelinse erzeugte Bild hat eine runde Form, weil erhöhte Verzerrung und Auflösungsverlust typischerweise vom Abstand zum optischen Zentrum abhängt. Dieses Linsenbild wird gewöhnlich auf eine rechteckige Form abge- bzw. beschnitten, die traditionell möglicherweise von der Form von Gemälden, Zeichnungen und Theaterbühnen abgeleitet ist. Jedoch wird dadurch ein großer Teil der verwendbaren Linsenbildfläche vergeudet. Ein rechteckiges Bild mit einem Bildformat von 1:1,85, das gewöhnlich für Kinofilme verwendet wird, kann nur 53 % dieser runden Fläche umfassen. Breitwand- Filmformate, wie Cinemascope, Vistavision und Panavision, die Bildformate von 1:2,2 haben, nützen sogar noch weniger von dieser optimalen Bildfläche aus. Daher wird die durchschnittliche Bildqualität um so schlechter, je weiter ein Bildformat von einem Kreis entfernt ist.The optimum image produced by a normal taking lens is circular in shape because increased distortion and loss of resolution typically depend on the distance from the optical center. This lens image is usually cropped to a rectangular shape, which may traditionally be derived from the shape of paintings, drawings and theater stages. However, this wastes a large portion of the usable lens image area. A rectangular image with an aspect ratio of 1:1.85, which is commonly used for motion pictures, can only cover 53% of this circular area. Widescreen Film formats such as Cinemascope, Vistavision and Panavision, which have aspect ratios of 1:2.2, use even less of this optimal image area. Therefore, the further an aspect ratio is from a circle, the worse the average image quality becomes.
Um ein größeres Bild vorzuführen, das mehr von dem Sichtfeld der Zuschauer ausfüllt, und gleichzeitig ein annehmbares Auflösungsniveau aufrechterzuhalten, sind große Filmformate, wie 70mm- und IMAX -Film, eingeführt worden. Aber die Kinofilmaufnahmen, die diesen Film verwenden, sind für die Vorführung aufflachen Leinwänden bzw. Schirmen produziert worden und für ein Kuppeltheater ungeeignet, weil nämlich durch eine Aufnahme, die für einen flachen Schirm produziert wurde und auf einer gekrümmten Fläche, wie einer Kuppel, gezeigt wird, das Bild unangenehm verzerrt wird. Um die Illusion eines stetigen Bilds zu erzeugen, das das Innere einer Hemisphäre ausfüllt, wird eine spezielle Aufnahmetechnik benötigt, damit ein Bild für einen solchen Schirm geeignet wird.In order to present a larger image that fills more of the audience's field of view while maintaining an acceptable level of resolution, large film formats such as 70mm and IMAX film have been introduced. But the motion picture footage that uses this film is produced for projection on flat screens and is unsuitable for a dome theater because a shot produced for a flat screen and shown on a curved surface such as a dome will distort the image unpleasantly. To create the illusion of a continuous image filling the interior of a hemisphere, a special shooting technique is required to make an image suitable for such a screen.
Ein Bild, das sich über die ganze Hemisphäre erstreckt, kann mittels eines Fischaugenobjektivs aufgenommen und dann durch denselben Objektivtyp zurück auf einen kuppelförmigen Schirm projiziert werden, wobei praktisch das ganze runde Objektivbild verwendet wird. Ein derartiges System für eine aufblasbare Kuppel wurde in den frühen 70er Jahren für Hitachi entwickelt. Ein anderes Teilbeispiel dafür ist das OMNIMAX - System von Imax Systems Corp., Toronto, Kanada, das, wie IMAX , ein horizontales 70mm-Filmbild mit einer Breite von 15 Perforationen verwendet, um ein elliptisches Bild mit 180º Breite, 100º über dem Horizont und 20 darunter zu projizieren. Aber die Ränder des Bilds sind noch sichtbar und erzeugen so eher die Wirkung einer Filmprojektion als eine wirkliche Umgebung. Das durch die Fischaugen-Aufnahme extrem verzerrte Bild ist schwer zu entschlüsseln, außer es wird projiziert, und weil dieser Betrag an Tonnenverzeichnung nicht mit der normalen Film- und Fernsehaufnahme kompatibel ist, sind jegliche Ergänzungen oder Anderungen des Bilds, wie Betitelung oder Spezialeffekte, schwer durchzuführen. Auch weil ein einzelnes Bild während der Projektion über eine so große Fläche gestreckt werden muß, leiden typischerweise Helligkeit und Auflösung, insbesondere an der Peripherie. Wegen des erforderlichen Filmformats und der erforderlichen mechanischen Transportiereinrichtung tendiert die Kamera auch dazu, sehr unhandlich und schwer zu sein.An image spanning the entire hemisphere can be captured by means of a fisheye lens and then projected back through the same type of lens onto a dome-shaped screen, using virtually the entire circular lens image. One such system for an inflatable dome was developed for Hitachi in the early 1970s. Another partial example is the OMNIMAX system of Imax Systems Corp., Toronto, Canada, which, like IMAX, uses a horizontal 70mm film image 15 perforations wide to project an elliptical image 180º wide, 100º above the horizon and 20 below. But the edges of the image are still visible, creating the effect of a film projection rather than a real environment. The extremely distorted image caused by the fisheye shot is difficult to decipher unless it is projected, and because this amount of barrel distortion is incompatible with normal film and television shooting, any additions or changes to the image, such as titling or special effects, are difficult to make. Also, because a single image can be distorted during the Because projection has to be stretched over such a large area, brightness and resolution typically suffer, especially at the periphery. Because of the film format and mechanical transport required, the camera also tends to be very bulky and heavy.
Zwei ringförmige Aufnahme- und Projektionssysteme, die eine einzelne Kamera zur Erzeugung von ringförmigen, den Horizont abdeckenden Bildern verwenden, sind im US-Patent US-A-3 209 073 beschrieben, das eine Panorama-Fernsehaufnahme unter Verwendung eines spiralförmigen Abtastsystems veranschaulicht, und US- Patent US-A-4 100 571 beschreibt ein Laserabbildungssystem, welches in einem Flugsimulator verwendet wird. Jedoch dienen solche Systeme nur für die Betrachtung um den Horizont herum und vernachlässigen den Raum oberhalb und unterhalb des Betrachters. Auch verwenden beide Systeme Abtast- und projektionsverfahren mit niedriger Auflösung, die Bilder mit geringer Gesamtqualität erzeugen würden.Two annular imaging and projection systems that use a single camera to produce annular images covering the horizon are described in US Patent US-A-3 209 073, which illustrates a panoramic television image using a spiral scanning system, and US Patent US-A-4 100 571 describes a laser imaging system used in a flight simulator. However, such systems are only for viewing around the horizon and neglect the space above and below the viewer. Also, both systems use low resolution scanning and projection techniques that would produce images of poor overall quality.
Panorama-Filmkameras sind auch zum Abtasten eines weiten Sichtfelds mit hoher Auflösung entwickelt worden, gewöhnlich, indem die Kamera um eine gekrümmte Filmebene gedreht wird, um sequentiell ein Panorama durch einen schmalen, sich bewegenden Schlitz auf dem Film zu belichten. Dies ergibt Bilder hoher Qualität. Jedoch liegen diese Ansichten generell um den Horizont herum, vernachlässigen die Fläche oberhalb und unterhalb des Betrachters und erfordern eine trommelförmige Projektionsfläche, die der Zylinderebene des Filmbilds entspricht. Der Betrag an mechanischer Bewegung, die mit jeder Belichtung verbunden ist, macht die Aufnahme eines Films sehr schwierig, und die Menge des damit verbundenen Films läßt das System schwerfällig werden, und das extrem breite Bildformat des Filmbilds macht es für die Projektion mittels Standard-Projektionslinsen ungeeignet.Panoramic film cameras have also been designed to scan a wide field of view at high resolution, usually by rotating the camera around a curved film plane to sequentially expose a panorama through a narrow, moving slit on the film. This produces high quality images. However, these views generally lie around the horizon, neglect the area above and below the viewer, and require a drum-shaped projection surface that corresponds to the cylindrical plane of the film image. The amount of mechanical movement involved in each exposure makes film shooting very difficult, and the amount of film involved makes the system cumbersome, and the extremely wide aspect ratio of the film image makes it unsuitable for projection using standard projection lenses.
Um bei gleichzeitigem Arbeiten mit erkennbaren Einzelbildem eine bessere Auflösung und Helligkeit zur Verfügung zu stellen, sind Mehrfach-Bildsysteme entwickelt worden, mit denen ein weites Sichtfeld abgedeckt werden kann. Die Verwendung von Mehrfachbildern ermöglicht auch die Wahl entweder zwischen unterschiedlichen Bildern auf den verschiedenen Schirmen oder einer stetigen Panoramaszene. Diese Mehrfach-Bildsysteme umfassen gewöhnlich mehrere rechteckige Schirme, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind. Beispiele sind Cinerama mit drei Schirmen und Circlevision mit neun Schirmen, die einen vollständigen Kreis um den Betrachter bilden. Jedoch läßt diese horizontale Schimreihe typischerweise die Fläche über dem Betrachter leer, und die Linsenverzerrung und das mechanische Wackeln an den Rändern jedes rechteckigen Bilds lassen zu oft die Grenzen zwischen einem Schirm und dem anderen deutlich werden.In order to provide better resolution and brightness while working with recognizable individual images, multiple image systems have been developed that can cover a wide field of view. The use of multiple images also allows the choice between either different images on the different screens or a continuous panoramic scene. These multiple image systems usually comprise several rectangular screens arranged in a horizontal row. Examples are Cinerama with three screens and Circlevision with nine screens that form a complete circle around the viewer. However, this horizontal row of screens typically leaves the area above the viewer blank, and lens distortion and mechanical wobble at the edges of each rectangular image too often make the boundaries between one screen and another clear.
Um ein ganzes hemisphärisches Sichtfeld abzudecken, muß eine zusammengesetzte Kamera mehrere Kameras aufweisen, die alle nach außen gerichtet sind. Durch Gewicht, Größe und unruhiges Bild von typischen Kinofilmkameras sind diese für die Verwendung bei einem solchen System ungeeignet. Die zusammengesetzte Filmkamera, die im US-Patent US-A-3 698 803 beschrieben ist, macht deutlich, wie beschwerlich eine solche Kamera wäre.To cover an entire hemispherical field of view, a compound camera must have several cameras, all facing outward. The weight, size and jittery image of typical motion picture cameras make them unsuitable for use in such a system. The compound motion picture camera described in US Patent US-A-3 698 803 clearly shows how cumbersome such a camera would be.
Andererseits erzeugen Fernsehkameras ein ruhiges Bild, und sie sind klein genug geworden, um aufgrund der Entwicklung der Charge-Coupled-Device (CCD)-Technik und Faseroptikleistung gebündelt zu werden. Weitsicht-Aufnahme und Projektion unter Verwendung von horizontalen Reihen rechteckiger Fernsehbilder ist für Militär- und Überwachungszwecke entwickelt worden, wie das US-Patent US-A-4 772 942, das ein Vier-Kamera-Binokular- Anzeigesystem für Panzer umfaßt. Dieses System hängt jedoch von der wohldurchdachten Vorverzerrung des Bildes für das Anzeigesystem ab, weil die Kameras Teile eines gekrümmten Sichtfelds vom Inneren der nach außen zeigenden Krümmung aufnehmen, die Bilder aber vom Außeren der Krümmung nach innen schauend gezeigt werden.On the other hand, television cameras produce a steady image, and they have become small enough to be bundled due to the development of charge-coupled-device (CCD) technology and fiber optic power. Wide-angle recording and projection using horizontal rows of rectangular television images has been developed for military and surveillance purposes, such as U.S. Patent US-A-4,772,942, which covers a four-camera binocular display system for tanks. This system, however, depends on well-designed pre-distortion of the image for the display system, because the cameras record parts of a curved field of view from the inside of the outward-facing curve, but the images are shown from the outside of the curve looking inward.
Es wird die Projektion des Kamerabilds vom Zentrum einer Sphäre nach außen benötigt, die der Ausrichtung der Kamera zu dem umgebenden sphärischen Sichtfeld entspricht. Die Projektion von Femsehbildern auf breite Schirme mit einer Helligkeit, die der einer Kinofilmprojektion nahekommt, wurde unterstützt durch die Entwicklung von Laser-Videoprojektionssystemen, wie sie im US-Patent US-A-4 796 961 beschrieben ist, und aktiven Phosphorschirmen, die auf polarisierte Lichtbündel ansprechen, wie sie im US-Patent US-A-4 798 448 beschrieben sind. Weil aber eine sphärische Oberfläche nicht völlig in Rechtecke unterteilt werden kann, muß das Bild für die Projektion neu geformt oder beschnitten werden, um ein Mosaik zu erzeugen, das sich über eine. Hemisphäre erstreckt. Ein solches Verfahren des Beschneidens ist im US-Patent US-A-3 687 530 beschrieben, bei welchem fünf Projektoren dreieckige Abschnitte rundherum aus der Peripherie einer Kuppel projizieren. Jedoch bedeutet die Verwendung eines Dreiecks als Standardform, daß weniger als 41 % des verfügbaren Linsenbilds verwendet werden könnten.The projection of the camera image from the center of a sphere outwards is required, which corresponds to the orientation of the camera to the surrounding spherical field of view. The projection of television images onto wide screens with a brightness that is close to that of a cinema film projection was supported by the development of laser video projection systems, as used in US-A-4,796,961 and active phosphor screens responsive to polarized light beams as described in US-A-4,798,448. However, because a spherical surface cannot be completely divided into rectangles, the image must be reshaped or cropped for projection to produce a mosaic extending over one hemisphere. One such method of cropping is described in US-A-3,687,530 in which five projectors project triangular sections all the way around the periphery of a dome. However, the use of a triangle as the standard shape means that less than 41% of the available lens image could be used.
Im Patent Abstracts of Japan, Bd. 8, Nr. 29 (E-226) (1466), 7. Februar 1984, offenbart Kurokawa ein Verfahren zum Aufbauen eines zusammengesetzten projizierten Bilds in einer Kuppel aus Fünfecken und Sechsecken, und zwar in einer solchen Art und Weise, wie sie auch in der Ummantelung eines Fußballs gefunden wird. Das erfordert eine sehr große Zahl Projektoren, ihm fehlt die einfache Verwendung einer Standardform, und das offenbarte Verfahren zur Herstellung dieser Formen durch das Abschneiden der vier Ecken eines quadratischen Schirms kann in Wirklichkeit weder eine richtige Sechseckform noch Fünfeckform erzeugen.In Patent Abstracts of Japan, Vol. 8, No. 29 (E-226) (1466), February 7, 1984, Kurokawa discloses a method of constructing a composite projected image in a dome of pentagons and hexagons in a manner similar to that found in the casing of a soccer ball. This requires a very large number of projectors, lacks the ease of using a standard shape, and the disclosed method of producing these shapes by cutting off the four corners of a square screen cannot, in reality, produce either a true hexagonal or pentagonal shape.
Das optimale Beschneiden wurde eine kleine Zahl von Bildern gleicher Form erzeugen, die dann zum Abdecken einer ganzen sphärischen Fläche verwendet werden könnten. Normale oder platonische Polyeder sind die einzigen geometrischen Formen, die dieses Merkmal gleicher Facetten aufweisen. Es gibt nur fünf: das Tetraeder, das Hexaeder oder der Würfel, das Oktaeder, das Ikosaeder und das Dodekaeder, eine zwölfseitige Form aus Fünfecken. Eine Umgebungsaufnahme, die auf normalen Polyedern basiert, ist im US-Patent US-A-4 214 821 beschrieben, in welchem einzelne Standaufnahmen unter Verwendung einer polyedrischen Kamerahalterung belichtet und die Kopien miteinander zu einem Polyederkörper verbunden werden. Dies betrifft jedoch nur das Zusammensetzen von Kopien, die mittels Standaufnahme erzeugt wurden und von außen als flache Facetten gesehen werden, und bezieht sich nicht auf die gleichzeitige Aufnahme eines sich bewegenden Bilds und seine Projektion und den Blick auf das Innere eines sphärischen Schirms.The optimal cropping would produce a small number of images of the same shape, which could then be used to cover an entire spherical surface. Normal or Platonic polyhedra are the only geometric shapes that have this feature of equal facets. There are only five: the tetrahedron, the hexahedron or cube, the octahedron, the icosahedron, and the dodecahedron, a twelve-sided shape made of pentagons. An environmental photograph based on normal polyhedra is described in US Patent US-A-4 214 821, in which individual still photographs are exposed using a polyhedral camera mount and the copies are joined together to form a polyhedral solid. However, this only concerns the assembling of copies produced by still photography and seen from the outside as flat facets, and does not refer to the simultaneous recording of a moving moving image and its projection and the view of the interior of a spherical screen.
Vorhandene Aufnahmelinsen erzeugen ein Bild mit nur einem optischen Zentrum. Dies gestattet es nicht, daß mehr als ein Bild für ein zusammengesetztes Kamera- oder Projektionssystem aus dem von einer einzigen Linse erzeugten Bild herausgenommen wird.Existing pickup lenses produce an image with only one optical center. This does not allow more than one image for a composite camera or projection system to be extracted from the image produced by a single lens.
Bestehende Einzelprojektoren für Film oder Video basieren auf einem statischen Bildformat oder "harten Maske" zum Beschneiden des Kamera- oder Projektorbilds. Das läßt keine Flexibilität bei der Form des projizierten Bilds oder kein zusammengesetztes Projektionssystem zu, bei welchem Voll- oder Teilbilder sich zu einer Vielfalt von Gesamtbildformen und -formaten summieren.Existing standalone projectors for film or video rely on a static image format or "hard mask" to crop the camera or projector image. This does not allow for flexibility in the shape of the projected image or a composite projection system in which full or partial images add up to a variety of overall image shapes and formats.
Es wird daher deutlich, daß der Stand der Technik mehrere Nachteile hat, umfassend:It is therefore clear that the state of the art has several disadvantages, including:
(a) Einzelkamerasysteme sind auf die Auflösung jener einzelnen Kamera beschränkt.(a) Single camera systems are limited to the resolution of that single camera.
(b) Ein rechteckiges Bildformat für die Aufnahme ist für die gleichmäßige Unterteilung einer sphärischen Fläche ungeeignet und verschwendet das verfügbare Linsenbild.(b) A rectangular image format for the recording is unsuitable for the uniform subdivision of a spherical surface and wastes the available lens image.
(c) Gängige Kameras sind nicht so geformt, daß sie modular zusammenpassen, so daß die Ränder ihrer jeweiligen Bilder automatisch ausgerichtet sind.(c) Current cameras are not designed to fit together in a modular manner so that the edges of their respective images are automatically aligned.
(d) Zusammengesetzte Filmkameras sind sperrig und schwer, ihre Aufnahmezeit ist begrenzt und sie müssen in sich abgeschlossen sein, weil Licht von der Linse direkt auf das Filmaufzeichnungsmedium auftreffen muß. Die mechanische Bewegung läßt auch das Bild wackeln, und das Filmaufzeichnungsmedium selbst kann nicht in seiner Form ausgedehnt oder verändert werden.(d) Compound motion picture cameras are bulky and heavy, have a limited recording time, and must be self-contained because light from the lens must strike the film recording medium directly. The mechanical movement also causes the image to shake, and the film recording medium itself cannot be expanded or changed in shape.
(e) Gängige zusammengesetzte Bildprojektoren verwenden keine einzige Standardform, die einem Kreis für den Aufbau eines zusammengesetzten Kuppelschirmbilds ähnelt.(e) Current composite image projectors do not use a single standard shape resembling a circle for constructing a composite dome screen image.
(f) Harte, physische Masken, die als Lichtsperren bei bestehenden Filmkameras verwendet werden, bedeuten, daß die Kamera- oder Projektorbildform nicht mit gesteuerter Fluidität geändert werden kann.(f) Hard physical masks used as light barriers in existing film cameras mean that the camera or projector image shape cannot be controlled Fluidity can be changed.
(g) Wegen der Beschränkungen durch die sphärische Linsenherstellung haben bestehende Linsen nur eine optische Achse.(g) Due to limitations of spherical lens manufacturing, existing lenses have only one optical axis.
Eine Kombination dieser Nachteile verhindert die Entwicklung eines praktischen Verfahrens und einer praktischen Einrichtung zum Aufnehmen und Projizieren einer vollständigen Umgebung auf das Innere eines sphärischen Filmtheaters.A combination of these disadvantages prevents the development of a practical method and device for recording and projecting a complete environment onto the interior of a spherical movie theater.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung für ein Umgebungsabbildungssystem zu beschreiben, umfassend eine modulare Kamera und ein dazu passendes Projektionssystem, das auf dem zwölfseitigen Dodekaeder basiert, und zwar für die Aufnahme und Projektion von hochauflösenden pentagonalen Bildern, welche sich scheinbar stetig über das Innere einer Fläche fortsetzen, die eine Hemisphäre oder mehr abdeckt, wodurch der Eindruck einer totalen Umgebung in einer Kuppel oder einem sphärischen Filmtheater gewonnen und erzeugt wird.It is therefore the object of the present invention to describe a method and device for an environment imaging system comprising a modular camera and a matching projection system based on the twelve-sided dodecahedron for the recording and projection of high-resolution pentagonal images which appear to continue continuously over the interior of a surface covering a hemisphere or more, thereby obtaining and creating the impression of a total environment in a dome or a spherical movie theater.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Beschreibung der wesentlichen geometrischen Ausrichtung dieser modularen Elemente sowohl der Kamera als auch des Projektors gemäß dem Dodekaeder, die dies ermöglichen.Another object of the present invention is to describe the essential geometric alignment of these modular elements of both the camera and the projector according to the dodecahedron which make this possible.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Standard- Pentagonal-Bildform zu beschreiben, die eine effizientere Verwendung des durch eine Linse erzeugten Bilds als gewöhnliche rechteckige Bilder darstellt und so vervielfältigt werden kann, daß sie sich über eine Hemisphäre oder sogar eine ganze Sphäre vollständig erstreckt, wobei die Auflösung sowohl oberhalb als auch unterhalb des Horizonts gleich ist.Another object of the invention is to describe a standard pentagonal image shape which represents a more efficient use of the image formed by a lens than ordinary rectangular images and can be duplicated to extend completely over a hemisphere or even an entire sphere, with the resolution being equal both above and below the horizon.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Beschreibung der Elemente eines Videosystems, bezogen auf bestehende Hardware.A further object of the invention is to describe the elements of a video system in relation to existing hardware.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Beschreibung eines Maskierungsprozessors zur weiteren Steuerung der Form einzelner Facetten, die ausreichen, um ein scheinbares Gesamtbild unendlicher Größe und Form zu erzeugen.Another object of the invention is to describe a masking processor for further controlling the shape of individual facets sufficient to produce an apparent overall image of infinite size and shape.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein modulares Kamerasystem untereinander austauschbarer Teile zu beschreiben, bei welchem eine Ausrüstung, die ausreicht, um ein ganzes hemisphärisches Sichtfeld oder mehr aufzunehmen, von einem einzigen Kameramann getragen werden kann.A further object of the invention is to provide a modular To describe a camera system of interchangeable parts in which equipment sufficient to record an entire hemispherical field of view or more can be carried by a single cameraman.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Beschreibung einer elektrooptischen Linse, die ein Verfahren zum Krümmen des Videobilds umfaßt, das von einer Kameramodullinse in einer solchen Weise erzeugt wird, daß der Effekt einer Linse mit zwei oder drei optischen Zentren geschaffen wird, wodurch von einem Kameramodul zwei oder drei pentagonale Bilder erzeugt werden.Another object of the invention is to describe an electro-optical lens comprising a method of curving the video image produced by a camera module lens in such a way as to create the effect of a lens with two or three optical centers, thereby producing two or three pentagonal images from a camera module.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Beschreibung eines alternativen virtuellen Betrachtungssystems, das ein bewegliches relevantes Fenster innerhalb eines zusammengesetzten pentagonalen Bilds einer Hemisphäre berücksichtigt.Another object of the invention is to describe an alternative virtual viewing system that takes into account a movable window of interest within a composite pentagonal image of a hemisphere.
Erfindungsgemäße Einrichtungen und Verfahren sind in den Ansprüchen 1 bis 39 angegeben.Devices and methods according to the invention are specified in claims 1 to 39.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet gegenüber dem Stand der Technik viele Vorteile, umfassend:The present invention has many advantages over the prior art, including:
(a) Eine zusammengesetzte Kamera ermöglicht eine höhere Auflösung und Gesamtleistung als ein Ein-Kamera- System.(a) A composite camera enables higher resolution and overall performance than a single-camera system.
(b) Die Verwendung eines Fünfecks als Standardform ermöglicht es, daß eine sphärische Fläche gleichmäßig und genau unterteilt wird&sub1; und bewirkt die effizientere Verwendung des verfügbaren Linsenbilds gegenüber den bestehenden rechteckigen Formaten, indem eine durchschnittliche Bildqualität pro Linse erzeugt wird, die um 42 % höher als das übliche Kinobildformat von 1:1,85 ist.(b) The use of a pentagon as a standard shape enables a spherical surface to be evenly and accurately divided and results in more efficient use of the available lens image than the existing rectangular formats, producing an average image quality per lens that is 42% higher than the usual cinema image format of 1:1.85.
(c) Die Verwendung einer Standardausrichtungstopologie gemäß dem Dodekaeder schafft ein Kamerasystem modularer, untereinander austauschbarer Teile und ein Projektionssystem, welches modular und auch untereinander austauschbar ist, wobei beide pentagonale Bilder, die immer entlang jedem Rand zusammenpassen, erzeugen.(c) Using a standard alignment topology according to the dodecahedron creates a camera system of modular, interchangeable parts and a projection system that is modular and also interchangeable, both producing pentagonal images that always match along every edge.
(d) Ein zusammengesetztes Videokamerasystem ist leicht und tragbar im Vergleich zu einer zusammengesetzten Filmkamera, weil die zusammengesetzte Videokamera von ihrem Aufzeichnungsmedium separiert werden kann. Die Verwendung von Video ermöglicht eine längere Aufzeichnungszeit, ein stabileres Bild als die Filmaufnahme und -projektion und die Möglichkeit der Bildmanipulation, weil die elektrischen Signale, die dieses Bild darstellen, zugänglich sind, bevor es zu dem Aufzeichnungsmedium gelangt und wenn es von dem Aufzeichnungsmedium abgespielt wird und in den Videoprojektor gelangt.(d) A composite video camera system is lightweight and portable compared to a composite motion picture camera because the composite video camera is its recording medium. The use of video allows for longer recording times, a more stable image than film recording and projection, and the ability to manipulate the image because the electrical signals representing that image are accessible before it reaches the recording medium and when it is played back from the recording medium and enters the video projector.
(e) Die elektronische Steuerung, die bei einem elektronischen Bild wie einem Video möglich ist, bedeutet, daß das Bildformat des projizierten Bilds fluid durch die Anwendung von Steuerspannungen oder Algorithmen gesteuert werden kann, was zur Erzeugung eines projizierten Gesamtbilds unendlicher Form führt.(e) The electronic control possible with an electronic image such as a video means that the aspect ratio of the projected image can be controlled fluidly by the application of control voltages or algorithms, resulting in the production of a total projected image of infinite shape.
(f) Es ist auch möglich, das das Kamerabild repräsentierende Signal zur Erzeugung eines Bilds, das die Wirkung einer Linse mit mehr als einem optischen Zentrum zeigt, zu manipulieren.(f) It is also possible to manipulate the signal representing the camera image to produce an image showing the effect of a lens with more than one optical center.
(g) Digital gespeicherte zusammengesetzte Mehrfach- Kamerabilder können zusammengesetzt werden und durch ein bewegliches relevantes Fenster in einem virtuellen Bildspeicher betrachtet werden.(g) Digitally stored composite multiple camera images can be assembled and viewed through a movable relevant window in a virtual image store.
Durch die Kombination dieser und anderer Faktoren wird die vorliegende Erfindung zu einem praktischen Verfahren für Weitwinkelvideoaufnahme und -projektion auf eine sphärische Fläche, bis hin zur Aufzeichnung und Darstellung von scheinbar stetigen Umgebungen, die eine vollständige sphärische Betrachtung umfassen.The combination of these and other factors makes the present invention a practical method for wide-angle video capture and projection onto a spherical surface, up to and including the recording and display of apparently continuous environments that encompass a full spherical view.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.Further objects, advantages and novel features of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines dodekaedrischen Festkörpers, bei dem einer seiner Abschnitte entfernt wurde, die Grenzen zwischen benachbarten Abschnitten gezeigt sind und Linien von einem zentralen Punkt zu den Ecken der äußeren pentagonalen Fläche des fehlenden Abschnitts gehen.Fig. 1 is a perspective view of a dodecahedral solid with one of its sections removed, the boundaries between adjacent sections shown, and lines going from a central point to the corners of the outer pentagonal face of the missing section.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der dodekaedrischen Anordnung der optischen Achsen in der Linsenhalterung sowohl vom Projektions- als auch vom Kamerasystem und des beiden gemeinsamen pentagonalen Bilds.Fig. 2 is a perspective view of the dodecahedral arrangement of the optical axes in the lens holder of both the projection and camera systems and the common pentagonal image of both.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt durch das Sichtfeld zeigt, welches durch ein solches zusammengesetztes Kamera- und Projektorsystem abgedeckt ist.Fig. 3 is a schematic diagram showing a cross-section of the field of view covered by such a composite camera and projector system.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine sphärische Fläche zeigt, welche in pentagonale Abschnitte unterteilt ist, die den Modulen eines solchen Kamera- und Projektionssystems entsprechen.Fig. 4 is a perspective view showing a spherical surface divided into pentagonal sections corresponding to the modules of such a camera and projection system.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt durch ein Modul des Kamerasystems zeigt.Fig. 5 is a schematic diagram showing a cross-section through a module of the camera system.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorderansicht eines Moduls des Kamerasystens zeigt.Fig. 6 is a schematic diagram showing a front view of a module of the camera system.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines Moduls des Kamerasystems.Fig. 7 is a block diagram of a module of the camera system.
Fig. 8 ist eine Darstellung der typischen pentagonalen Bildform und -ausrichtung für die über-dem-Horizont-Aufnahme.Fig. 8 is an illustration of the typical pentagonal image shape and orientation for above-the-horizon imaging.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild eines Moduls in dem Projektionssystem.Fig. 9 is a block diagram of a module in the projection system.
Fig. 10 ist eine Darstellung der durch den Maskierungsprozessor bewirkten Arten des Bildbeschneidens.Fig. 10 is an illustration of the types of image cropping performed by the masking processor.
Fig. 11 ist eine Darstellung, die ein pentagonales Bild mit anderen Filmformaten im Hinblick auf das optimale runde Linsenbild vergleicht.Fig. 11 is a diagram comparing a pentagonal image with other film formats in terms of the optimal round lens image.
Fig. 12 ist eine Darstellung der Herausnahme eines pentagonalen Bilds aus der Originalaufnahme in verschiedenen Filmund Videoformaten, und der Beziehung ihrer Abmessungen untereinander.Fig. 12 is an illustration of the extraction of a pentagonal image from the original recording in various film and video formats, and the relationship of their dimensions to each other.
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung von innerhalb einer Dodekaederhälfte, die die Beziehung zwischen projizierten Videoabtastlinien und ihren pentagonalen Abschnitten zeigt.Fig. 13 is a schematic representation from inside a half dodecahedron showing the relationship between projected video scan lines and their pentagonal sections.
Fig. 14 ist eine Darstellung eines alternativen Verfahrens zum Unterteilen des Film- oder Videobilds in zwei Fünfekke, die durch eine elektrooptische Linse ermöglicht wurde.Fig. 14 is an illustration of an alternative method of dividing the film or video image into two pentagons made possible by an electro-optical lens.
Fig. 15 ist eine schematische Darstellung eines Tonnenverzeichnungsmusters in einer optischen Linse.Fig. 15 is a schematic representation of a barrel distortion pattern in an optical lens.
Fig. 16 ist eine schematische Darstellung einer dualen Gegenverzerrung der Videorasterabtastung in einer elektrooptischen Linse.Fig. 16 is a schematic representation of dual counterdistortion of video raster scanning in an electro-optical lens.
Fig. 17 ist eine schematische Darstellung des endgültigen durch die elektrooptische Linse erzeugten Verzerrungsmusters mit der Wirkung einer Linse mit mehr als einem optischen Zentrum, hier gleich den Zentren der zwei Fünfecke von Fig. 14.Fig. 17 is a schematic representation of the final distortion pattern produced by the electro-optical lens, with the effect of a lens with more than one optical center, here equal to the centers of the two pentagons of Fig. 14.
Fig. 18 zeigt einen Abriß der vorliegenden Erfindung, eine Darstellung der Aufnahme eines Teils einer sphärischen Betrachtung im HDTV-Format durch eine modulare Kamera mit dodekaedrischer Linsenhalterung, Videoverzerrung mit einer elektrooptischen Linse, die mehr als eine optische Achse produziert, und entsprechenden symmetrischen pentagonalen Flächen optischer Kongruenz, einschließlich des Ausschneidens auf die Ränder dieser Flächen durch einen Maskierungsprozessor, umfassend die Funktion eines weiteren Ausschneidens auf das Bild je nach Bedarf, dann Projektion des resultierenden Videobilds auf eine entsprechende Sphäre von einem modularen Laser-HDTV- Videoprojektor mit Linsen in einer äquivalenten dodekaedrischen Halterung, wodurch der Teil eines sphärischen Sichtfelds wiedererschaffen wird.Figure 18 shows an outline of the present invention, an illustration of capturing a portion of a spherical view in HDTV format by a modular camera with a dodecahedral lens mount, video distortion with an electro-optical lens producing more than one optical axis, and corresponding symmetrical pentagonal surfaces of optical congruence, including cropping to the edges of these surfaces by a masking processor, including the function of further cropping to the image as needed, then projecting the resulting video image onto a corresponding sphere from a modular laser HDTV video projector with lenses in an equivalent dodecahedral mount, thereby recreating the portion of a spherical field of view.
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht einer tragbaren zusammengesetzten Videokamera mit Konturgriff, die fast ein sphärisches Sichtfeld abdecken kann.Fig. 19 is a perspective view of a portable composite video camera with contour grip that can cover almost a spherical field of view.
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht einer Hand, die diese tragbare zusammengesetzte Videokamera hält.Fig. 20 is a perspective view of a hand holding this portable composite video camera.
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren zusammengesetzten Videokamerahelms, die ein hemisphärisches Sichtfeld abdecken kann.Fig. 21 is a perspective view of a wearable composite video camera helmet capable of covering a hemispherical field of view.
Fig. 22 ist eine Darstellung einer Kamera oder eines Projektors mit drei Linsen, die auf die Ränder des Dodekaeders ausgerichtet sind, wobei jede Linse zwei Schirme abdecken kann, so daß ein gesamtes hemisphärisches Sichtfeld mit Einzelauflösung abgedeckt wird.Fig. 22 is an illustration of a camera or projector with three lenses aligned with the edges of the dodecahedron, where each lens can cover two screens, thus covering an entire hemispherical field of view with single resolution.
Fig. 23 ist eine Darstellung einer Aufsicht auf diese randorientierte Kamera oder eines solchen Projektors, die die Anordnung dualer Schirme zur Abdeckung eines hemisphärischen Sichtfelds zeigt.Fig. 23 is a top view of this edge-oriented camera or projector showing the arrangement of dual screens to cover a hemispherical field of view.
Fig. 24 ist eine Darstellung der Herausnahme von drei Schirmen aus dem optimalen Linsenbild durch eine elektrooptische Linse.Fig. 24 is an illustration of the removal of three screens from the optimal lens image by an electro-optical lens.
Fig. 25 ist eine Darstellung einer Aufsicht auf eine dodekaedrische Vertex-gestützte zusammengesetzte Kamera oder einen solchen Projektor für eine hemisphärische Ansicht.Fig. 25 is a top view illustration of a dodecahedral vertex-based compound camera or projector for a hemispherical view.
Fig. 26 ist eine perspektivische Ansicht eines Vertexgestützten Kamera- oder Projektorsystens, welche die drei Schirme, die durch eine Kamera- oder Projektorfacette abgedeckt werden, zeigt.Fig. 26 is a perspective view of a vertex-based camera or projector system showing the three screens covered by a camera or projector facet.
Fig. 27 ist ein Schaltbild einer Anordnung von Fünfecken zum Planen von Bildmaterial und Bildern für die hemisphärische Aufnahme und Projektion.Fig. 27 is a circuit diagram of an arrangement of pentagons for planning footage and images for hemispherical recording and projection.
Fig. 28 ist ein Schaltbild einer alternativen Anordnung von Fünfecken zum Planen von Bildmaterial, das ein geodätisches Gitternetz zeigt.Fig. 28 is a schematic of an alternative arrangement of pentagons for planning imagery showing a geodesic grid .
Fig. 29 ist ein Schaltbild, das alle Schirme angrenzend durch leichte polare Verzerrung und auch eine überlappende Anordnung von dualen Schirmen zeigt.Fig. 29 is a circuit diagram showing all screens adjacent by slight polar distortion and also an overlapping arrangement of dual screens.
Fig. 30 ist ein Schaltbild eines virtuellen Bilds von sechs Schirmen, die zu einer Scheibe geformt sind und in einem rotierenden elektronischen Suchersystem verwendet werden, das eine hemisphärische Ansicht abdecken kann.Fig. 30 is a circuit diagram of a virtual image of six screens formed into a disk and used in a rotating electronic viewfinder system capable of covering a hemispherical view.
Fig. 31 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt durch ein Filmtheaterprojektionssystem mittels Laservideoprojektion zeigt.Fig. 31 is a schematic diagram showing a cross-section of a motion picture theater projection system using laser video projection.
Fig. 32 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt durch einen zusammengesetzten Projektor zeigt, der Flüssigkristallanzeigetafeln, eine Filmtheaterlichtquelle und zwei Kühlsystemarten verwendet.Fig. 32 is a diagram showing a cross section of a composite projector using liquid crystal display panels, a motion picture theater light source, and two types of cooling systems.
Fig. 33 ist ein Viertelschnitt, der die charakteristischen Winkel und Proportionen des Dodekaeders zeigt.Fig. 33 is a quarter section showing the characteristic angles and proportions of the dodecahedron.
In der Zeichnung aufgelistete Teile:Parts listed in the drawing:
41. angezeigtes Modul41. displayed module
42. benachbartes Modul42. adjacent module
43. Linie vom Zentrum zur Ecke #143. Line from center to corner #1
44. Linie vom Zentrum zur Ecke #244. Line from center to corner #2
45. Linie von Zentrum zur Ecke #345. Line from center to corner #3
46. Linie vom Zentrum zur Ecke #446. Line from center to corner #4
47. Linie vom Zentrum zur Ecke #547. Line from center to corner #5
48. Zentrum von Dodekaeder und System48. Centre of dodecahedron and system
49. Pentagonale Fläche des Dodekaeders (flach)49. Pentagonal surface of the dodecahedron (flat)
50. Dodekaedrische Linsenhalterung50. Dodecahedral lens mount
51. Angezeigtes demontiertes Modul51. Disassembled module shown
52. Pentagonales Bild vom Modul, das auf die Sphäre projiziert ist52. Pentagonal image of the module projected onto the sphere
53. Linsenachse für dieses pentagonale Bild53. Lens axis for this pentagonal image
54. Vertikale Achse für oberes Modul54. Vertical axis for upper module
55. Dodekaeder55. Dodecahedron
56. Sphäre56. Sphere
57. Querschnittswinkel der Sicht des Schirms (69,0948490)57. Cross-sectional angle of view of the screen (69.0948490)
57a. Winkel zwischen den auf das Zentrum gerichteten optischen Achsen (63,4349460)57a. Angle between the optical axes directed towards the center (63.4349460)
58. hemisphärisches Sichtfeld (1800)58. hemispherical field of view (1800)
59. Standard-Optikachse für Über-den-Horizont-Aufnahme59. Standard optical axis for over-the-horizon imaging
60. Horizontlinie60. Horizon line
61. Standard-Aufrißansicht über der Horizontlinie (26,5650540)61. Standard elevation above horizon line (26.5650540)
62. Standardachse für Aufnahme unter dem Horizont62. Standard axis for below-horizon shooting
63. Negativer Aufriß für unterhalb der Horizontlinie (26,5650540)63. Negative elevation for below horizon line (26.5650540)
64. Winkel des Linsen-Sichtfelds (74,7547520)64. Angle of lens field of view (74.7547520)
65. Kreisförmiges Linsenbild um das Fünfeck herum65. Circular lens image around the pentagon
66. Hart ausgeschnittene Fünfeck-Bildgrenze66. Hard-cut pentagon image border
67. Fünfeck-Bildform67. Pentagon image form
68. Teil des Fünfecks68. Part of the pentagon
69. Fläche außerhalb des Fünfecks69. Area outside the pentagon
70. Zu zeigendes Teil, einem anderen Schirm hinzugefügt70. Part to be shown, added to another screen
71. Hinzugefügter Schirm (vollständiger Schirm)71. Added Screen (Full Screen)
72. Angrenzender Teil #272. Adjacent Part #2
73. Angrenzender Teil #373. Adjacent Part #3
74. Außerer Einfassungsring74. Outer bezel ring
75. Innerer Einfassungsring75. Inner surround ring
76. äußerer Konus76. outer cone
77. Innerer Konus77. Inner cone
78. Linsenhalterung für einzelne Linsen78. Lens holder for single lenses
79. Automatischer Brennpunktsensor79. Automatic focus sensor
80. Automatischer Belichtungssensor80. Automatic exposure sensor
81. Kabel, das Brennpunkt- und Belichtungsanzeigen nach außen leitet81. Cable that carries focus and exposure indicators to the outside
82. Kabel, das Brennpunkt- und Belichtungssteuerung nach innen leitet82. Cable that routes focus and exposure control inside
83. Kanal in der Ringpunktfläche für leitende Kabel83. Channel in the ring point area for conductive cables
84. Brennpunkt-Steuermotor84. Focus control motor
85. Belichtungs-Steuermotor85. Exposure control motor
86. Charge Coupled Device (CCD) in Kamera86. Charge Coupled Device (CCD) in camera
87. CCD-Steuerung in Kamera87. CCD control in camera
88. Steuerkabel zu Synchronisationsquelle88. Control cable to synchronization source
89. Stronkabel89. Stronkabel
90. Verstärker und elektrooptischer Wandler90. Amplifier and electro-optical converter
91. Faseroptisches nach außen führendes Kamerakabel91. Fiber optic external camera cable
92. Verschlußende des Moduls92. Closure end of the module
93. äußerer Flächenanschluß #193. outer surface connection #1
94. äußerer Flächenanschluß #294. outer surface connection #2
95. Außenfläche des Moduls95. External surface of the module
96. Klauenstecker96. Claw plug
97. Klauenaufnahme97. Claw recording
98. Schraubloch zum Herausnehmen98. Screw hole for removal
99. Linsen-Vorderseite99. Lens front
100. Oberer Rand auf Modul (Ring)100. Upper edge on module (ring)
101. Unterer Punkt auf Modul (Ring)101. Lower point on module (ring)
102. Stellschraube #1 für Ring102. Adjusting screw #1 for ring
103. Stellschraube #2 für Ring103. Adjusting screw #2 for ring
104. Grenze des Kameramoduls104. Camera module boundary
105. Linsensymbol für Kamera105. Lens symbol for camera
106. Belichtungs- und Brennpunktsteuersensoren106. Exposure and focus control sensors
107. Belichtungs- und Brennpunkt-Auswertungsprozessor107. Exposure and focus evaluation processor
108. Belichtungs- und Brennpunktsteuerlinie108. Exposure and focus control line
109. Motorgetriebene Brennpunkt- und Belichtungssteuerung109. Motor-driven focus and exposure control
110. Externe Synchronisationsquelle110. External synchronization source
111. Synchronisationsverbindung zu anderen Modulen111. Synchronization connection to other modules
112. Rekorder112. Recorder
113. Bildspeicher113. Image storage
114. Oberer Fünfecksrand (für Aufnahme oberhalb des Horizonts)114. Upper pentagonal edge (for shooting above the horizon)
115. Unterer Fünfeckspunkt (für Aufnahme oberhalb des Horizonts)115. Lower pentagon point (for shooting above the horizon)
116. Horizontlinie auf dem Schirm116. Horizon line on the screen
117. Grenze des Projektionsmoduls117. Limit of the projection module
118. Videoquelle, entweder Kamera oder Rekorder118. Video source, either camera or recorder
119. Maskierungsprozessor119. Masking processor
120. Maskenquelle120. Mask Source
121. zusammengesetztes Videosignal121. composite video signal
122. rotes Lichtventil122. red light valve
123. grünes Lichtventil123. green light valve
124. blaues Lichtventil124. blue light valve
125. roter Lichtstrahlgenerator125. red light beam generator
126. grüner Lichtstrahlgenerator126. green light beam generator
127. blauer Lichtstrahlgenerator127. blue light beam generator
128. rotes Faseroptik-Kabel128. red fiber optic cable
129. grünes Faseroptik-Kabel129. green fiber optic cable
130. blaues Faseroptik-Kabel130. blue fiber optic cable
131. flacher Spiegel131. flat mirror
132. rotierendes Spiegelrad132. rotating mirror wheel
133. Projektionlinse133. Projection lens
134. Projektionsschirmfläche134. Projection screen area
135. Grenze der ursprünglichen Rasterabtastung135. Limit of the original raster scan
136. Innerste Linie des Ausschneidens für weichen Rand136. Innermost line of cutting for soft edge
137. Außerste Linie des Ausschneidens für weichen Rand137. Outermost line of cutting for soft edge
138. Optimales rundes Linsenbild138. Optimal round lens image
139. Bildformat 1:1,33139. Image format 1:1.33
140. Bildformat 1:1,85140. Image format 1:1.85
141. Optisches Zentrum der Linse und der Originalaufnahme141. Optical center of the lens and the original image
142. Bildformat 1:1,37142. Image format 1:1.37
143. Bildformat 1:1,77 (9:16)143. Image format 1:1.77 (9:16)
144. Videoabtastlinie des angezeigten Moduls144. Video scan line of the displayed module
145. Videoabtastlinie des benachbarten Moduls145. Video scanning line of the adjacent module
146. Zenitschirm Z146. Zenith Umbrella Z
147. Oberer benachbarter Schirm bei 12:00 A147. Upper adjacent screen at 12:00 A
148. Nächster Schirm im Uhrzeigersinn bei 2:24 B148. Next screen clockwise at 2:24 B
149. Nächster Schirm im Uhrzeigersinn bei 4:48 C149. Next screen clockwise at 4:48 C
150. Nächster Schirm im Uhrzeigersinn bei 7:12 D150. Next screen clockwise at 7:12 D
151. Nächster Schirm im Uhrzeigersinn bei 9:36 E151. Next screen clockwise at 9:36 E
152. Ausrichtungspfeilanzeiger152. Alignment arrow indicator
153. Linkes duales Fünfeck153. Left dual pentagon
154. Rechtes duales Fünfeck154. Right dual pentagon
155. HDTV-Videogrenze155. HDTV video limit
156. Seitliche Fünfeckspitze156. Lateral pentagonal tip
157. Gitterlinienbild157. Grid line image
158. Tonnenverzeichnung158. Tonnage
159. Gegenverzerrung der Rasterabtastung in einer elektrooptischen Linse159. Raster scanning counterdistortion in an electro-optical lens
160. Endsummengitterlinienbild von der elektrooptischen Linse160. Final sum grating line image from the electro-optical lens
161. Linkes duales optisches Zentrum161. Left dual optical center
162. Rechtes duales optisches Zentrum162. Right dual optical center
163. Verzerrungsmuster des linken dualen Fünfecks163. Distortion pattern of the left dual pentagon
164. Verzerrungsmuster des rechten dualen Fünfecks164. Distortion pattern of the right dual pentagon
165. Videoabtastlinienbeispiel165. Video scan line example
166. Linke duale optische Achse166. Left dual optical axis
167. Rechte duale optische Achse167. Right dual optical axis
168. HDTV-Bild auf der Sphäre168. HDTV image on the sphere
169. Sphärisches Sichtfeld169. Spherical field of view
170. Dodekaedrische Kamera oder Projektor170. Dodecahedral camera or projector
171. Zusammengebaute Kamera aus elf Modulen171. Assembled camera from eleven modules
172. Konturgriff172. Contour grip
173. Belichtungs- und Brennnpunkt-Anzeige173. Exposure and focus point display
174. Auslöser174. Trigger
175. Stativgewinde175. Tripod thread
176. Kabelbündel von der Kamera176. Cable bundle from the camera
177. Hand, die eine Kamera an einem Konturgriff hält177. Hand holding a camera on a contour grip
178. zusammengebaute Kamera aus sechs Modulen178. assembled camera from six modules
179. Halterung in Form eines Helms179. Holder in the form of a helmet
180. Anzeigen im Mützenschirm180. Ads in the cap peak
181. Kabel von der Außenfläche181. Cable from the outside surface
182. Kabel vom Punktkanal182. Cable from point channel
183. Aus der Kamera austretende Kabel183. Cables coming out of the camera
184. Randgestützte Kamera für Einzelabdeckung184. Edge-based camera for single coverage
185. Elektrooptische Linse185. Electro-optical lens
186. Seitenrand-ausgerichtete Achse186. Page edge-aligned axis
187. Linke Seite des dualen Schirm-Sichtfelds187. Left side of the dual screen field of view
188. Rechte Seite des dualen Schirm-Sichtfelds188. Right side of the dual screen field of view
189. Aufsicht auf die Kamera189. Top view of the camera
190. Oberes Randziel zur Ausrichtung190. Upper edge target for alignment
191. Linker Seitenrand zur Ausrichtung191. Left margin for alignment
192. Rechter Seitenrand zur Ausrichtung192. Right margin for alignment
193. Zenitschirm der Dreifach-Schirm-Extraktion193. Zenith screen of triple screen extraction
194. Linker Schirm194. Left screen
195. Rechter Schirm195. Right umbrella
196. Konzentrisches durch andere Module angezeigtes Gebiet196. Concentric area indicated by other modules
197. Beispiel für den Rand des angezeigten Gebiets197. Example of the edge of the displayed area
198. Fläche reduzierter Helligkeit198. Area of reduced brightness
199. Vertex-gestützte zusammengesetzte Kamera199. Vertex-based composite camera
200. Vertex-gestütztes Kameramodul oder -facette200. Vertex-based camera module or facet
201. Elektrooptische Linse für Vertex-Kameramodul201. Electro-optical lens for vertex camera module
202. Perspektivische Ansicht einer Vertex-Kamera202. Perspective view of a vertex camera
203. Ausrichtungsachse zu Dodekaeder-Vertex203. Alignment axis to dodecahedron vertex
204. Achse zum Zenit204. Axis to the Zenith
205. Flacher Schirmumriß205. Flat umbrella outline
206. Horizontlinie auf Schirm206. Horizon line on screen
207. Geodätisches Gitter auf Schirm207. Geodesic grid on screen
208. Schaltbild der zusammengeschlossenen Schirme208. Circuit diagram of the interconnected shields
209. Individueller Umriß des Außenschirms mit polarer Verzerrung209. Individual outline of the outer screen with polar distortion
210. Virtuelles Bild von zwölf Schirmen als Scheibe210. Virtual image of twelve screens as a disk
211. Zusammengedrückter Umriß des äußeren Schirms211. Compressed outline of the outer screen
212. Sucherfenster212. Viewfinder window
213. Bewegungsachsen213. Axes of movement
214. Gruppe von drei Lasern214. Group of three lasers
215. Gruppe von drei Lichtventilen215. Group of three light valves
216. Faseroptisches Laserkabel216. Fiber optic laser cable
217. Anschluß zum Modul am Projektionskopf217. Connection to the module on the projection head
218. Weißer Laserstrahl218. White laser beam
219. Synchronisier-Verteilerverstärker219. Synchronizing distribution amplifier
220. Ablenkplatte zwischen Projektionsmodulen220. Deflection plate between projection modules
221. Kinoprojektionsglühbirne221. Cinema projection bulb
222. Flüssigkristallanzeigen-Transparenz222. Liquid crystal display transparency
223. Glasummantelte Wasserkühlbarriere223. Glass-coated water cooling barrier
224. Gas-unterkühlte Kühlrohre224. Gas-subcooled cooling tubes
225. Radius der pentagonalen Fläche (1,000)225. Radius of the pentagonal surface (1,000)
226. Höhe der pentagonalen Fläche (0,809017)226. Height of the pentagonal surface (0.809017)
227. Hälfte eines dodekaedrischen Rands (0,587785)227. Half of a dodecahedral edge (0.587785)
228. Radius der Außensphäre (1,6472779)228. Radius of the outer sphere (1.6472779)
229. Radius der Mittelsphäre (1,5388416)229. Radius of the central sphere (1.5388416)
230. Radius der Innensphäre (1,3090167)230. Radius of the inner sphere (1.3090167)
231. Hälfte des diedrischen Winkels zwischen den Flächen231. Half of the dihedral angle between the surfaces
232. Innenwinkel zwischen Randzentrum und pentagonalem Punkt232. Interior angle between edge center and pentagonal point
233. Innenwinkel zwischen pentagonalem Punkt und Zentrum233. Interior angle between pentagonal point and center
234. Innenwinkel zwischen pentagonalem Zentrum und Basis234. Interior angle between pentagonal center and base
Optimale Helligkeit und Auflösung für ein Bild, das sich über das Innere eines Kuppeltheaters erstreckt, entsteht auf natürliche Weise, wenn mehr als eine Kamera und ein Projektor verwendet werden. Die Herausforderung besteht darin, ein einfaches Standardformat für jedes Teil dieses mehrteiligen Bilds zu finden, eines, das sicherstellt, daß das Mosaik zusammenpassen wird, um bei maximaler Auflösung und minimaler Verzerrung ein stetiges Bild auf dem sphärischen Schirm zu erzeugen.Optimum brightness and resolution for an image that spans the interior of a dome theater arises naturally when more than one camera and projector are used. The challenge is to find a simple standard format for each part of this multi-part image, one that ensures that the mosaic will fit together to produce a continuous image on the spherical screen with maximum resolution and minimum distortion.
Der Bereich der besten Bildwiedergabe durch eine Linse ist typischerweise ein Kreis mit der optischen Achse im Zentrum, weil Leistungsverlust typischerweise proportional zu der Entfernung von der optischen Achse ist. Der Radius dieses Kreises definiert den Radius der besten Bildqualität Das optimale Format käme daher dieser runden Form nahe und könnte eine Hemisphäre oder eine Sphäre in eine vernünftige Zahl gleicher Abschnitte unterteilen.The area of best image reproduction through a lens is typically a circle with the optical axis at the center, because power loss is typically proportional to the distance from the optical axis. The radius of this circle defines the radius of best image quality The optimal format would therefore be close to this round shape and could divide a hemisphere or a sphere into a reasonable number of equal sections.
Das typische rechteckige Format verschwendet viel runde Fläche des optimalen Linsenbilds. Ein rechteckiges Bild mit einem Bildformat von 1:1,33 kann nur 61 % des Kreises umfassen. Darüber hinaus kann ein Kreis nicht gleichmäßig in Rechtecke unterteilt werden.The typical rectangular format wastes a lot of round area of the optimal lens image. A rectangular image with an aspect ratio of 1:1.33 can only encompass 61% of the circle. In addition, a circle cannot be evenly divided into rectangles.
Die rechteckigen Polyeder oder platonischen Festkörper haben den Vorteil, daß sie eine Sphäre in gleiche Abschnitte unterteilen. Sie verwenden dreieckige, quadratische und pentagonale Facetten. Von ihnen kann ein Dreieck nur 41 % des optimalen Kreises umfassen. Ein Quadrat, die Basis eines Würfels, kann fast 64 % umfassen, aber eine Hemisphäre eignet sich nicht für eine gleichmäßige Unterteilung in Quadrate. Das Fünfeck, die Basis des zwölfseitigen Dodekaeders, umfaßt von allen am meisten, nämlich 75,71 % des optimalen Kreises, und nur sechs Fünfecke sind erforderlich, um die Hälfte einer Sphäre abzudekken. Daher ist ein pentagonales Bild, das gemäß dem Dodekaeder angeordnet ist, eindeutig die beste Wahl.The rectangular polyhedra or Platonic solids have the advantage of dividing a sphere into equal sections. They use triangular, square and pentagonal facets. Of them, a triangle can only cover 41% of the optimal circle. A square, the base of a cube, can cover almost 64%, but a hemisphere does not lend itself to equal division into squares. The pentagon, the base of the twelve-sided dodecahedron, covers the most of all, namely 75.71% of the optimal circle, and only six pentagons are required to cover half of a sphere. Therefore, a pentagonal image arranged according to the dodecahedron is clearly the best choice.
Die vorliegende Erfindung könnte für Standbildprojektion wie für Dias, oder für Aufnahme und Projektion mit kleinformatigem Kinofilm wie 8 oder 16 mm verwendet werden. Video hat jedoch viele Vorteile. Videokameras werden immer kleiner, und die Videoauflösung wird mit der Einführung von High Definition Television (HDTV) zunehmend besser. Die vorliegende Erfindung wird anhand eines tragbaren zusammengesetzten Videokamerasystems und einem kompatiblem Laser-Video- Filmtheaterprojektions system beschrieben, umfassend Einrichtungen zum Aufnehmen und Zeigen eines scheinbar stetigen Bilds über die Fläche einer Hemisphäre oder mehr hinweg. Unter weiterer Verwendung der Vorteile, die Video bietet, wird ein Maskierungsprozessor zum Erzeugen von vollständigen Schirmen variabler Form und Größe und eine elektrooptische Linse, die entweder zur Verdopplung der Abdeckung oder Auflösung verwendet werden kann, beschrieben.The present invention could be used for still image projection such as for slides, or for recording and projection with small format motion picture film such as 8 or 16 mm. However, video has many advantages. Video cameras are becoming smaller and video resolution is becoming increasingly better with the advent of high definition television (HDTV). The present invention will be described in terms of a portable composite video camera system and a compatible laser video motion picture theater projection system comprising means for recording and displaying an apparently continuous image over the area of a hemisphere or more. Continuing to utilize the advantages offered by video, a masking processor for producing complete screens of variable shape and size and an electro-optical lens that can be used to double either the coverage or resolution.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dodekaedrischen Festkörpers bei dem einer seiner Abschnitte entfernt ist, wobei ein angezeigtes Modul bei 41 und ein dazu benachbartes Modul bei 42 liegt und beide Module des zusammengesetzten Kamerasystems darstellen. Bei 43, 44, 45, 46 und 47 befinden sich Linien, die von einem zentral Punkt 48 zu Ecken der äußeren pentagonalen Fläche 49 des fehlenden Abschnitts gehen und die Projektion eines Bilds von einem zentralen Projektionssystem auf einen pentagonalen Schirm darstellen. Dies definiert die grundlegende dodekaedrische Topologie der Module sowohl des Kamerasystems als auch des Projektionssystems der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 shows a perspective view of a dodecahedral solid with one of its sections removed, with an indicated module at 41 and an adjacent module at 42, both representing modules of the composite camera system. At 43, 44, 45, 46 and 47 are lines going from a central point 48 to corners of the outer pentagonal face 49 of the missing section and representing the projection of an image from a central projection system onto a pentagonal screen. This defines the basic dodecahedral topology of the modules of both the camera system and the projection system of the present invention.
Fig. 2 zeigt die dodekaedrische Linsenhalterungscharakteristik sowohl von der zusammengesetzten Kamera als auch dem zusammengesetzten Projektor bei 50, wobei 51 ein einzelnes in einer Explosionsdarstellung auseinandergenommenes Modul ist. Das pentagonale Sichtfeld, das durch jedes Moduls erzeugt wird, ist, wenn es auf eine Sphäre projiziert wird, bei 52 dargestellt, wobei 53 die Linsenachse der Linse in diesem Modul ist.Fig. 2 shows the dodecahedral lens mount characteristics of both the compound camera and the compound projector at 50, where 51 is a single module disassembled in an exploded view. The pentagonal field of view produced by each module when projected onto a sphere is shown at 52, where 53 is the lens axis of the lens in that module.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die das gesamte sphärische Sichtfeld dieses Systems zeigt, und wird als Querschnitt gezeigt, der durch die Ebene ABCD der Fig. 1 dargestellt ist. Zu beachten ist die Asymmetrie von Querschnitten des Dodekaeders. Die optische Achse 54 des obersten Moduls zeigt in der hier beschriebenen Ausführungsform gerade nach oben. Ihr Vorteil besteht darin, daß das Kamerasystem mit nur fünf Sechsecken ein vollständiges hemisphärisches Sichtfeld bis hinunter zum Horizont in allen Richtungen aufnehmen und das Projektionssystem dieses reproduzieren kann. Aus diesem Grund wird diese Anordnung aus sechs Modulen als Über-dem-Horizont- Aufnahme beschrieben.Fig. 3 is a schematic showing the entire spherical field of view of this system and is shown as a cross section taken through the plane ABCD of Fig. 1. Note the asymmetry of cross sections of the dodecahedron. The optical axis 54 of the top module points straight up in the embodiment described here. Its advantage is that with only five hexagons the camera system can capture a complete hemispherical field of view down to the horizon in all directions and the projection system can reproduce this. For this reason this six module arrangement is described as above-the-horizon capture.
Es versteht sich jedoch, daß andere Ausrichtungen der tragbaren Kamera möglich sind. Die Projektorausrichtung könnte auch anders sein, wie in einer Kuppel, die geneigt ist, um konventionelle Kinobestuhlung für Zuschauer zu ermöglichen, wie im Fall des OMNIMAX -Kinos.However, it is understood that other orientations of the portable camera are possible. The projector orientation could also be different, such as in a dome that is tilted to allow conventional cinema seating for spectators, as in the case of the OMNIMAX cinema.
Die Grenzen der pentagonalen Schirme des Projektionssystems sind durch ein Dodekaeder 55 definiert, das auf einen Schirm 56 projiziert wird. Der Blickwinkel eines einzelnen Schirms 52 ist, von oben bis unten, bei 57 gleich 69 5' 41,4564" (69,094849). Bei 58 wird das gesamte Sichtfeld, das gleich 180 ist, durch insgesamt sechs Module abgedeckt, von denen drei in diesem Querschnitt gezeigt sind. Bei 59 befindet sich eine optische Standardachse für die Aufnahme und Projektion von Bildem über der Horizontlinie 60, mit Ausnahme des Moduls, das direkt nach oben zeigt. Diese optische Achse hat eine Höhe 61 über der Horizontlinie von 26 33' 54,1944" (26,565054). Für die Aufnahme unterhalb des Horizonts haben die optischen Achsen 62 eine negative Höhe 63 von -26º 33' 54,1944" (-26,565054).The boundaries of the pentagonal screens of the projection system are defined by a dodecahedron 55 projected onto a screen 56. The angle of view of a single screen 52, from top to bottom, at 57 is 69 5' 41.4564" (69.094849). At 58, the entire field of view, which is 180, is covered by a total of six modules, three of which are shown in this cross section. At 59, a standard optical axis for taking and projecting images is located above the horizon line 60, except for the module which points directly upward. This optical axis has a height 61 above the horizon line of 26 33' 54.1944" (26.565054). For images taken below the horizon, the optical axes 62 have a negative elevation 63 of -26º 33' 54.1944" (-26.565054).
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Sphäre zeigt, welche in Fünfecke unterteilt ist, die gemäß einem Dodekaeder ins Innere projiziert wird. Dies zeigt die Grenzen zwischen benachbarten Teilen des Sichtfelds im Kamera- und Projektionssystem. Die optische Achse des obersten Moduls 54 zeigt in dieser Ausführung gerade nach oben.Fig. 4 is a perspective view showing a sphere divided into pentagons projected inward according to a dodecahedron. This shows the boundaries between adjacent parts of the field of view in the camera and projection system. The optical axis of the top module 54 points straight up in this embodiment.
In dem Kamerasystem ist die Breite des Sichtfelds für die Linse für ein pentagonales Bild bei 64 gezeigt, die einen Kreis 65 definiert, welcher die Punkte eines projizierten Fünfecks 52 berührt. Die optische Achse AO für ein einzelnes Kameramodul wird um einen Winkel 61 vergrößert, der gleich 26 33' 54,1944" (26,565054) ist.In the camera system, the width of the field of view for the lens for a pentagonal image is shown at 64, which defines a circle 65 that touches the points of a projected pentagon 52. The optical axis AO for a single camera module is magnified by an angle 61 equal to 26 33' 54.1944" (26.565054).
Bei dem Videoprojektionssystem beschneidet ein Video- Maskierungsprozessor für die einzelnen Projektionsmodule das projizierte Kamerabild, indem es ein Löschungssignal in der Art eines Videoumschalters an eine pentagonale Grenze 66 abgibt, die eine zentrale pentagonale Form 67 definiert, wie in Fig. 11 und Fig. 12 gezeigt, wenn alle Projektionsmodule aktiv sind. Zusätzlich zu diesem pentagonalen Beschneiden kann der Maskierungsprozessor auch zum Umgestalten des Schirms gemäß zusätzlichen Löschungssignalen von einer Videomaskenquelle verwendet werden, wie auch in Fig. 10 und Fig. 18 gezeigt ist. Dies kann eine oder mehrere Teile eines Fünfecks 68 zeigen, oder Teile des Kamerabilds 69 außerhalb eines Fünfecks, wenn die Originalaufnahme dies umfaßt und das benachbarte Modul 43 inaktiv ist. Dies kann auch einen Teil eines Fünfecks 70 zeigen, das zu einem anderen Fünfeck 71 hinzugefügt wird, oder mehrere angrenzende Teile 70, 72 und 73. Solange benachbarte Schirme ihre pentagonalen, dodekaedrischen Grenzen respektieren, wird das Ergebnis ein scheinbar stetiges Gesamtbild auf einen Schirm unendlicher Form oder Größe sein.In the video projection system, a video masking processor for each projection module crops the projected camera image by providing a video switcher-type cancellation signal to a pentagonal boundary 66 defining a central pentagonal shape 67 as shown in Fig. 11 and Fig. 12 when all projection modules are active. In addition to this pentagonal cropping, the masking processor may also be used to reshape the screen in accordance with additional cancellation signals from a video mask source. as also shown in Fig. 10 and Fig. 18. This may show one or more parts of a pentagon 68, or parts of the camera image 69 outside a pentagon if the original image includes it and the adjacent module 43 is inactive. This may also show a part of a pentagon 70 added to another pentagon 71, or several adjacent parts 70, 72 and 73. As long as adjacent screens respect their pentagonal, dodecahedral boundaries, the result will be an apparently continuous overall image on a screen of infinite shape or size.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines Moduls des Kamerasystems. Zur klareren Darstellung sind die Halterungen für die Linsenelemente und die inneren elektronischen Anschlußteile weggelassen worden. Dieser Querschnitt zeigt eine idealisierte Ansicht, wobei alle Bauteile entlang der Querschnittsebene ausgerichtet sind. In der Praxis wären diese Teile um den Umfang eines jeden Moduls herum verteilt.Fig. 5 shows a cross-section of a module of the camera system. For clarity, the mounts for the lens elements and the internal electronic connectors have been omitted. This cross-section shows an idealized view with all components aligned along the cross-sectional plane. In practice, these parts would be distributed around the perimeter of each module.
Der Grundaufbau des Moduls ist ein Konus mit zwei angebrachten pentagonalen Einfassungsringen. Der äußere Einfassungsring befindet sich bei 74, und der innere Einfassungsring befindet sich bei 75. Der Konus hat einen äußeren Abschnitt 76 und einen inneren Abschnitt 77, der auch die Linsenhalterung 78 aufweist, möglicherweise eine Standard-Canon B-4- oder Fujinon- B-Halterung. Die optische Achse der Linse und des Moduls ist bei 69 gezeigt.The basic construction of the module is a cone with two pentagonal bezel rings attached. The outer bezel ring is at 74 and the inner bezel ring is at 75. The cone has an outer section 76 and an inner section 77 which also includes the lens mount 78, possibly a standard Canon B-4 or Fujinon B mount. The optical axis of the lens and module is shown at 69.
Sensoren für automatischen Brennpunkt und Belichtung sind bei 79 und 80 gezeigt. Ein Kabel das Anzeigen von den Sensoren für Belichtung und Brennpunkt weiterleitet, befindet sich bei 81, und ein Kabel zum Weiterleiten von Steuersignalen zurück zu den Motoren, um die Einstellungen tatsächlich durchzuführen, befindet sich bei 82. Diese Kabel sind verbunden mit der Seite des inneren Konus gezeigt, und zwar unter Verwendung eines Kanals 83 im inneren Einfassungsring, der durch die größere Entfernung von den Konuswänden an den pentagonalen Punkten ermöglicht wird. Der Motor zum Steuern des Brennpunkts auf der Linse mittels dualer Zahnräder ist bei 84 gezeigt und der zum Steuern der Belichtung bei 85.Sensors for automatic focus and exposure are shown at 79 and 80. A cable for relaying readings from the sensors for exposure and focus is at 81, and a cable for relaying control signals back to the motors to actually make the adjustments is at 82. These cables are shown connected to the side of the inner cone using a channel 83 in the inner bezel ring, made possible by the greater distance from the cone walls at the pentagonal points. The motor for controlling the focus on the lens by means of dual gears is shown at 84 and that for controlling the exposure at 85.
Die Brennweite der Linse wird gemäß der FormelThe focal length of the lens is determined according to the formula
F= DxA/0F= DxA/0
errechnet, worin O die Größe des Objekts vor der Kamera ist, D die Distanz von dem aufgenommenen Objekt zur Linse; A ist die Größe des durch die Linse geformten Bilds und F die Brennweite der Linse.where O is the size of the object in front of the camera, D is the distance from the object being photographed to the lens, A is the size of the image formed by the lens, and F is the focal length of the lens.
Ein Charge Coupled Device (CCD), auf welchem das Bild gebildet ist, ist bei 86 gezeigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein rundes Bild von 16 mm (0,63 Zoll) Durchmesser auf dem CCD geformt wird, das dieselbe Höhe wie der gängige 35mm-Film hat und ungefähr die gleiche diagonale Länge wie der gängige 16mm-Film, hätte diese Linse eine Brennweite von 10,479 mm und einen Bildwinkel von mindestens 74,754752, gezeigt bei 64, die gewöhnlich als gemäßigtes Weitwinkelobjektiv umschrieben ist. Die hier gezeigte Linse basiert auf dem Leitz Elmarit -M f.28 Objektiv mit einem Sichtfeld von 760.A charge coupled device (CCD) on which the image is formed is shown at 86. In the preferred embodiment of the invention, in which a 16 mm (0.63 inch) diameter circular image is formed on the CCD, having the same height as standard 35 mm film and approximately the same diagonal length as standard 16 mm film, this lens would have a focal length of 10.479 mm and an angle of view of at least 74.754752, shown at 64, which is usually described as a moderate wide angle lens. The lens shown here is based on the Leitz Elmarit -M f.28 lens with a field of view of 760.
Eine geringere Brennweite hat den Vorteil einer viel größeren Schärfentiefe, so daß das Bild über einen viel größeren Abstandsbereich im Brennpunkt gehalten wird. Der Nah-Fernpunkt einer 10,5mm-Linse beträgt etwa 30,48 cm (1 Fuß) bei f16, wodurch alles jenseits dieser Entfernung bis zur Unendlichkeit innerhalb eines akzeptablen Streukreises von 0,001" im Brennpunkt ist, was für die 35mm-Filmaufnahme gängig ist. Die extreme Schärfentiefe bedeutet, daß das oben beschriebene automatische Fokussiersystem nach Wunsch eingerichtet werden könnte.A shorter focal length has the advantage of a much greater depth of field, so that the image is held in focus over a much greater range of distances. The near-far point of a 10.5mm lens is about 1 foot (30.48 cm) at f16, making everything beyond that distance to infinity within an acceptable 0.001" circle of focus, which is common for 35mm film shooting. The extreme depth of field means that the automatic focusing system described above could be set up as desired.
Der elektronische Steuerschalter für das CCD befindet sich bei 87; er untersteht über das Steuerkabel 88 einer äußeren Synchronisierquelle. Diese externe Synchronisierquelle wird dazu verwendet, alle Module des Kamerasystens zusammenzuschließen. Strom für die Modulmotoren und die Elektronik wird über das Stronkabel 89 zur Verfügung gestellt.The electronic control switch for the CCD is located at 87; it is connected to an external synchronization source via control cable 88. This external synchronization source is used to connect all modules of the camera system together. Power for the module motors and electronics is provided via power cable 89.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein hochauflösendes Fernsehsignal durch das CCD erzeugt. Eine Anordnung aus drei CCDS mit einem Retrofokus- Objektiv und einem dichroitischen Prisma kann erforderlichenfalls dazu verwendet werden, um die Teile eines Farbbilds herauszunehmen oder die Auflösung zu erhöhen. Ein Beispiel für eine kleine, qualitativ hochwertige Dreifach-CCD-Kamera ist die Sony DXC-750. Gemäß NHK Labs wäre ein HCTV-CCD ein 25,4mm-(1 Zoll) -Abbildungssystem mit 80 dB Dynamikbereich und 25 MHz Horizontalauflösung. Da es gegenwärtig viele konkurrierende Vorschläge für HDTV-Standards gibt, wird zum Zwecke dieser Erörterung auf die Ausrüstung für das Sony HDTV-Standard, das als HDVS oder MUSE bekannt ist, zurückgegriffen. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung leicht an andere Fernsehstandards angepaßt werden könnte, einschließlich PAL und NTSC-Video.In the preferred embodiment of the present invention, a high definition television signal is generated by the CCD. An array of three CCDS with a retrofocus lens and a dichroic prism can be used if required. used to extract parts of a color image or to increase resolution. An example of a small, high quality triple CCD camera is the Sony DXC-750. According to NHK Labs, an HCTV CCD would be a 25.4mm (1 inch) imaging system with 80 dB dynamic range and 25 MHz horizontal resolution. Since there are currently many competing proposals for HDTV standards, for the purposes of this discussion we will use equipment for the Sony HDTV standard known as HDVS or MUSE. It is to be understood, however, that the invention could easily be adapted to other television standards, including PAL and NTSC video.
Ein Verstärker und elektrooptischer Wandler zum Konvertieren der Videomformation vom CCD in Lichtimpulse befindet sich bei 90. Dieser Wandler erfüllt die gleiche Funktion wie der Sony HDFT-100 HD Optical Fiber Transmitter. Die so erzeugten Lichtimpulse gehen in das faseroptische Kabel 91. Dieses Kabel könnte ein Kamerakabel für eine Sony HDFC Optical Fiber Camera von geeigneter Länge sein. Für ein dünneres Kabel, das über weite Entfernungen übertragen kann, könnte dies ein einzelnes faseroptisches Kabel sein, auf der Grundlage der Verfahren, die in dem Referat "Transmission of HDTV and Audio Signals Over One Single-Mode Fiber" im SMPTE Journal, Sep. 1989, Seite 651-657, beschrieben sind.An amplifier and electro-optical converter for converting the video information from the CCD into light pulses is located at 90. This converter performs the same function as the Sony HDFT-100 HD Optical Fiber Transmitter. The light pulses thus generated go into the fiber optic cable 91. This cable could be a camera cable for a Sony HDFC Optical Fiber Camera of suitable length. For a thinner cable capable of transmitting over long distances, this could be a single fiber optic cable, based on the techniques described in the paper "Transmission of HDTV and Audio Signals Over One Single-Mode Fiber" in the SMPTE Journal, Sep. 1989, pages 651-657.
Im Zusammenhang mit den Kabeln zum und vom Modul ist hier gezeigt, wie diese aus dem inneren Verschlußende 92 kommen. Dies hat den Vorteil, daß die Kabel automatisch zu einem zentralen Strang gebündelt werden, welcher nach unten die Buchse der zusammengesetzten Kamera verläßt. Dies hängt jedoch davon ab, daß die Kabeln klein genug sind und genügend Flexibilität haben, um in diesen inneren Buchsenraum zu passen. Eine praktikable Alternative besteht darin, diese Kabel von einem oder mehreren Anschlüssen 93 und 94 auf die Außenfläche 95 des Moduls austreten zu lassen, und zwar an Stellen, an denen sie für die Linse noch unsichtbar wären. Die innere Linsenklaue 75 könnte dann massiv sein, und sich in das Zentrum 48 erstrecken, was eine schnellere und präzisere Ausrichtung von benachbarten Modulen von mehr Kontaktflächen zwischen ihnen ermöglicht.In connection with the cables to and from the module, they are shown here coming out of the inner closure end 92. This has the advantage that the cables are automatically bundled into a central strand which exits downwards from the socket of the assembled camera. However, this depends on the cables being small enough and having enough flexibility to fit into this inner socket space. A practical alternative is to have these cables exit from one or more of the connectors 93 and 94 onto the outer surface 95 of the module at locations where they would still be invisible to the lens. The inner lens claw 75 could then be solid, extending into the center 48, allowing faster and more precise alignment of adjacent modules from more contact surfaces between them.
Module sind an ihren Punkten zusammengeschlossen. Dies wird mittels eines Klauensteckers 96 in Verbindung mit einer Klauenaufnahme 97 bewirkt. Jeder Klauenstecker hat drei sich verjüngende Klauen, jede davon einen Schwalbenschwanzdorn in einem homologen Anschlag, wie Abgleichbohlen in einer Laschung. Die Auslösung oder -kopplung wird mittels eines Schraubenlochs 98 für ein Herausnahmewerkzeug bewirkt.Modules are connected together at their points. This is accomplished by means of a claw connector 96 in conjunction with a claw receiver 97. Each claw connector has three tapered claws, each of which has a dovetail mandrel in a homologous stop, like leveling planks in a lashing. The release or coupling is accomplished by means of a screw hole 98 for a removal tool.
Die bevorzugte Ausführungsform für die Originalaufnahme in jedem Kameramodul ist ein rechteckiges Bild, weil es eine extra Fläche außerhalb des Fünfecks, das zur Anzeigeauswahl zur Verfügung steht, aufweist und weil rechteckige CCDs und Rasterabtastungen bereits gängig sind. Ein pentagonaler CCD in der Kamera würde jedoch weniger Video-Bandbreite in seinem Rekorder und Transmitter erfordern.The preferred embodiment for the original image in each camera module is a rectangular image because it provides extra area outside the pentagon available for display selection and because rectangular CCDs and raster scanning are already common. However, a pentagonal CCD in the camera would require less video bandwidth in its recorder and transmitter.
Fig. 6 zeigt eine Vorderansicht des Kameramoduls. Das Frontelement der Linse befindet sich bei 99, und der äußere Einfassungsring befindet sich bei 74. Diese Klaue weist einen Klauenaufnahmeschlitz 97 an jeder Ecke auf. Sie werden verwendet für einen Klauenstecker 96, der aus drei Schwalbenschwanzanschlüssen zusammengesetzt ist, die in einem gleichseitigen Dreieck ausgerichtet sind, mit einem Gewindeloch im Zentrum 98 für ein Herausnahmewerkzeug. Dieser Anschluß wird zwischen die Punkte benachbarter Module geschoben, um sie in geeigneter Ausrichtung zusammenzuschließen.Fig. 6 shows a front view of the camera module. The front element of the lens is located at 99 and the outer bezel ring is located at 74. This claw has a claw receiving slot 97 at each corner. They are used for a claw connector 96 composed of three dovetail terminals aligned in an equilateral triangle with a threaded hole in the center 98 for a removal tool. This terminal is slid between the points of adjacent modules to lock them together in the appropriate alignment.
Sensoren für automatischen Brennpunkt und Belichtung sind bei 79 und 80 gezeigt, und wahlweise Anschlüsse auf der Vorderseite für Kabel sind bei 93 und 94 gezeigt.Sensors for autofocus and exposure are shown at 79 and 80, and optional front panel connectors for cables are shown at 93 and 94.
Für die Aufnahme oberhalb des Horizonts, mit Ausnahme des dem Zenit zugewandten Moduls, ist der horizontale Rand 100 sowohl auf dem inneren wie auch äußeren Einfassungsring immer ganz oben. Für die Aufnahme unterhalb des Horizonts müssen die inneren und äußeren Klauen um 180º zum inneren Konus gedreht werden, so daß der Punkt 101 ganz oben ist. Zwei Stellschrauben in horizontaler Linie, die bei 102 und 103 für die äußere Klaue gezeigt sind, werden dazu verwendet, die Klauen an ihrem Platz für jede Ausrichtung zu verriegeln. Der Raum, der von einem Kameramodul, das gerade nach unten zeigt, eingenommen würde, ist für Kabel zu und von der Buchse der zusammengesetzten Kamera reserviert. Bis zu 11 Module können auf diese Weise zusammengeschlossen werden, um fast eine vollständige sphärische Sicht abzudecken. Wenn die Kamerakabel an die Außenseiten der Module, wie oben beschrieben, angebracht sind, können bis zu 12 Module zusammengeschlossen werden, um eine vollständige sphärische Subjektive aufzunehmen.For above-horizon shooting, except for the zenith-facing module, the horizontal edge 100 on both the inner and outer bezel rings is always at the top. For below-horizon shooting, the inner and outer jaws must be rotated 180º to the inner cone so that point 101 is at the top. Two set screws in a horizontal line, shown at 102 and 103 for the outer jaw, are used to lock the jaws in place for any orientation. The space that would be occupied by a camera module pointing straight down is reserved for cables to and from the composite camera socket. Up to 11 modules can be connected together in this way to cover almost a complete spherical view. With the camera cables attached to the outside of the modules as described above, up to 12 modules can be connected together to cover a complete spherical subjective.
Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild des Kameramoduls, das die Teile sowohl innen als auch außen von der Grenze 104 des Moduls selbst zeigt. Die optische Achse des Moduls liegt bei 53, und der Blickwinkel von 74,7548 ist bei 64 gezeigt. Für eine elektrooptische Linse, die zwei oder drei Schirme erzeugt, wie unten beschrieben, würde dieser Winkel bis zu 150 sein. Die Linse befindet sich bei 105. Ein Sensor zur Belichtungs- und Brennpunktsteuerung ist bei 106 gezeigt, wobei seine Anzeigen zu einer zentralen Verarbeitungseinheit 107 gehen. Der Prozessor bewertet die Belichtungs- und Brennpunktanzeigen für die verschiedenen Module gewünschtenfalls unter Verwendung der Wichtung zu einem Modul oder einer Zone, und stellt dann die gesamte Belichtung und den Brennpunkt für alle Module entlang der Linie 108 ein, was durch eine motorbetriebene Belichtungs- und Brennpunktsteuerung 109 ausgeführt wird. Die Verwendung der gleichen Einstellung für alle Module verhindert offensichtliche Diskontinuitäten zwischen unterschiedlichen Schirmen entweder aufgrund von Belichtungs- oder Brennpunktsunterschieden. Mit digitaler Steuerung der Bildelemente auf dem CCD kann man aber auch eine Belichtungseinstellung haben, die über die Fläche eines einzelnen Schirms variiert. Toshiba und Hitachi gehören zu den Firmen, die gegenwärtig digitale Irisblenden erforschen.Fig. 7 shows a block diagram of the camera module, showing the parts both inside and outside of the boundary 104 of the module itself. The optical axis of the module is at 53, and the angle of view of 74.7548 is shown at 64. For an electro-optical lens producing two or three screens as described below, this angle would be as high as 150. The lens is located at 105. A sensor for exposure and focus control is shown at 106, with its readings going to a central processing unit 107. The processor evaluates the exposure and focus readings for the various modules, using weighting to a module or zone if desired, and then adjusts the overall exposure and focus for all modules along line 108, which is accomplished by a motorized exposure and focus control 109. Using the same setting for all modules prevents obvious discontinuities between different screens due to either exposure or focus differences. However, with digital control of the pixels on the CCD, one can also have an exposure setting that varies across the area of a single screen. Toshiba and Hitachi are among the companies currently researching digital irises.
Eine externe Synchronisierungsquelle 110, die auch mit den anderen Modulen entlang der Linie 111 verbunden ist, steuert eine CCD-Steuereinheit 87, die die einzelnen Bildelement- Lichtanzeigen von dem Bild, das auf der Oberfläche des CCD 86 gebildet wird, abtastet. Diese Abtastfunktion kann durch die unten beschriebene elektrooptische Linse verzerrt werden, und Teile der Bildinformation können durch den zu beschreibenden Maskierungsprozessor gelöscht werden. Die elektrischen Impulse, die von dieser Abtastung der Bildelemente erzeugt werden, die ein Videobild darstellen, gehen zu einen Verstärker und elektrooptischen Wandler 89, welcher die elektrischen Impulse in Licht umwandelt, das durch ein faseroptisches Kabel 91 geleitet wird, und zwar direkt zu dem Projektionssystern in eine Ruhestrornanlage oder in einen Rekorder 112. Wenn die Verzerrung der elektrooptischen Linse und das Beschneiden des Videobilds durch den Maskierungsprozessor nicht während der Abtastung der Bildelemente auf dem CCD ausgeführt werden, werden sie in einem Bildspeicher 113 auf halbem Wege zwischen der Kamera und dem Projektionssystem entweder vor oder nach einem Rekorder bewirkt.An external synchronization source 110, which is also connected to the other modules along line 111, controls a CCD controller 87 which scans the individual pixel light displays from the image formed on the surface of the CCD 86. This scanning function can be distorted by the electro-optical lens described below, and portions of the image information can be erased by the masking processor to be described. The electrical pulses, generated by this scanning of the pixels constituting a video image go to an amplifier and electro-optical converter 89 which converts the electrical pulses into light which is conducted through a fiber optic cable 91 directly to the projection system into a quiescent current device or into a recorder 112. When the distortion of the electro-optical lens and the cropping of the video image by the masking processor are not carried out during the scanning of the pixels on the CCD, they are effected in an image store 113 midway between the camera and the projection system either before or after a recorder.
Die Lichtimpulse von jedem Kameramodul könnten durch ein Gerät, wie einem HDFR-100 Optical Fiber Receiver, wieder in Elektrizität umgewandelt werden, und durch einen Prozessor, wie einem HDT-1000 HD TBC/Signal Processor, gehen, um maximale Klarheit zu erreichen, bevor sie zu dem Rekorder gelangen. Für optimale Bandbreite bei minimaler mittlerer Aufzeichnungsgröße würde dieser Rekorder ein digitaler HDTV (High Definition Television)-Videodisk-Rekorder sein. Ein Sony HDV-1000 Video Tape Recorder könnte aber auch verwendet werden.The light pulses from each camera module could be converted back to electricity by a device such as an HDFR-100 Optical Fiber Receiver and passed through a processor such as an HDT-1000 HD TBC/Signal Processor to achieve maximum clarity before reaching the recorder. For optimal bandwidth with minimal average recording size, this recorder would be a HDTV (High Definition Television) digital video disk recorder. However, a Sony HDV-1000 Video Tape Recorder could also be used.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung des typischen pentagonalen Bilds 67, wie es durch das Projektionssystem projiziert wird. Die Ausrichtung des gezeigten pentagonalen Bilds mit dem Rand 114 oben und dem Punkt 115 unten ist charakteristisch für jedes Modul, außer dem Zenit in einem Karnerasystem mit sechs Modulen, das eine vollständige hemisphärische Ansicht in jeder Richtung bis hinunter zum Horizont aufnehmen kann. Aus diesem Grund wird die Ausrichtung des Kameramoduls und sein pentagonales Bild als Über-dem-Horizont-Ausrichtung beschrieben. Das Niveau des Horizonts ist auf dem Schirm bei 116 gezeigt.Fig. 8 shows a representation of the typical pentagonal image 67 as projected by the projection system. The orientation of the pentagonal image shown with edge 114 at the top and point 115 at the bottom is characteristic of each module, except the zenith in a six module camera system, which can capture a complete hemispherical view in any direction down to the horizon. For this reason, the orientation of the camera module and its pentagonal image is described as an above-the-horizon orientation. The level of the horizon is shown on the screen at 116.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild eines Moduls des Projektionssysterns, das die Teile sowohl im Inneren wie auch außerhalb der Grenze 117 des Moduls selbst zeigt. Für die besten optischen Ergebnisse sollte die Größe des Projektionsmoduls so genau wie möglich der Größe des Kameramoduls entsprechen. Die Quelle des Videobilds, entweder das Kameramodul in einer Ruhestromanlage oder ein Videorekorder, befindet sich bei 118.Fig. 9 shows a block diagram of a module of the projection system, showing the parts both inside and outside the boundary 117 of the module itself. For the best optical results, the size of the projection module should match the size of the camera module as closely as possible. The source of the video image, either the camera module in a closed circuit system or a video recorder, is located at 118.
Der Maskierungsprozessor 119 beschneidet dieses Videosignal in der Art eines Videoumschalters gemäß den Schablonen, die durch eine Videomaskenquelle 120 zur Verfügung gestellt werden. Diese Schablonen weisen die Haupt-Pentagonalrnaske auf sowie zusätzliche Masken, um Teile des Bilds zusammen mit anderen Bildem zu zeigen, damit Gesantbilder variabler Form und Größe erzeugt werden können.The masking processor 119 crops this video signal in the manner of a video switcher according to the templates provided by a video mask source 120. These templates include the main pentagonal mask and additional masks to show parts of the image together with other images so that overall images of variable shape and size can be created.
Der Maskierungsprozessor gibt dann das zu zeigende Videobild in der Form eines roten, grünen und blauen zusammengesetzten Videosignals 121 an seinen jeweiligen Wiedergabegenerator in dem Projektionssystem ab. In diesem Anzeigegenerator werden die Signale, die die roten, grünen und blauen Teile des Videobilds darstellen, zur Steuerung von drei Lichtventilen verwendet, die bei 122, 123 bzw. 124 gezeigt sind, wie variable Dichtefilter, variable elektrische Widerstände oder variable Reflexionsspiegel. Diese Lichtventile variieren die Lichtintensität von drei Lichtstrahlengeneratoren für rot, grün und blau, die bei 125, 126 bzw. 127 gezeigt sind.The masking processor then outputs the video image to be displayed in the form of a red, green and blue composite video signal 121 to its respective display generator in the projection system. In this display generator, the signals representing the red, green and blue portions of the video image are used to control three light valves shown at 122, 123 and 124, respectively, such as variable density filters, variable electrical resistors or variable reflection mirrors. These light valves vary the light intensity of three light beam generators for red, green and blue, shown at 125, 126 and 127, respectively.
Bei der bevorzugten Ausführungsform für die Projektion und dem hier beschriebenen System, sind die Lichtgeneratoren für das Projektionssystern große Bildionenlaser, ein Kryptonlaser für rot und ein anderer Argonlaser für blau und grün, wodurch ein weißer Strahl erzeugt wird. Ein Beispiel ist die Groß- Laservideoprojektion, die durch Laser Creations of London, England, durchgeführt wird, die kürzlich eine großangelegte Sony HCTV-Projektion in Paris gezeigt haben. Ihr Laser Video Projektor (LVP) kann sogar ein rastererzeugtes Videobild mit einem vektorerzeugten Lasereffekt kombinieren. Sie können mit großen Bildlasern für eine maximale diagonale Bildgröße 9 Watt Weißlichtspitze erzeugen, was 8800 wahrgenommenen Lumens entspricht, und zwar mit null Raumlicht und mit einem Einheitsverstärkungsschirm von 36,58 m (120') mit unendlicher Schärfentiefe. Sie verwenden Spectra Physics 2040 Modell Großbildlaser in einer verbesserten Ausführung des Cavendish-Systems, einen 5 Watt Kryptonlaser für rot und einen 15-20 Watt Argonlaser für blau und grün, mit einer weiteren Steuerung für Echtfarben, die durch Kleinbild-Krypton- und -Argonlaser zur Verfügung gestellt werden, welche einstellbare Farblaser pumpen. Der Vorteil eines Laserprojektionssystems liegt darin, daß das Laserlicht das reinste und am besten steuerbare verfügbare Farblicht ist. Es würde theoretisch das intensivste Bild ergeben. Der Nachteil besteht darin, daß große Bildlaser gegenwärtig teuer sind (ungefähr jeweils 60.000,-- US-Dollar), ein ausgedehntes Wasserkühlsystem erfordern (54 Liter/min. bei 480 kpa (70 psi) für jeden Großbildlaser) und eine große Strommenge benötigen (Drehstrom, 208 V, 80 KW pro Laser). Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß gegenwärtig Laserprojektoren nicht so hell wie Videoprojektoren sind, die helleuchtende Filmtheater- Lichtquellen verwenden. Es besteht auch die Tendenz zu einem "Funkel"-Effekt im Bild, das durch den Laser hervorgerufen wird, der die geringeren Unregelmäßigkeiten in dem Projektionsschirm erzeugt. Wie berichtet hat Visulux, San Jose, Kalifornien, einen verbesserten Projektor, der dieses Problem nicht aufweist.In the preferred embodiment for projection and the system described here, the light generators for the projection system are large image ion lasers, one krypton laser for red and another argon laser for blue and green, producing a white beam. One example is the large-scale laser video projection done by Laser Creations of London, England, who recently demonstrated a large-scale Sony HCTV projection in Paris. Their Laser Video Projector (LVP) can even combine a raster generated video image with a vector generated laser effect. They can produce 9 watts of peak white light, equivalent to 8800 perceived lumens, with large image lasers for a maximum diagonal image size, with zero room light and with a 120' unit gain screen with infinite depth of field. They use Spectra Physics 2040 model large image lasers in an improved version of the Cavendish system, a 5 watt krypton laser for red and a 15-20 watt argon laser for blue and green, with an additional control for true colors, the by small-format krypton and argon lasers pumping tunable color lasers. The advantage of a laser projection system is that the laser light is the purest and most controllable color light available. It would theoretically produce the most intense image. The disadvantage is that large image lasers are currently expensive (about $60,000 each), require an extensive water cooling system (54 liters/min. at 480 kPa (70 psi) for each large-format laser), and require a large amount of power (three-phase, 208 volts, 80 KW per laser). Another disadvantage is that present laser projectors are not as bright as video projectors using bright movie theater light sources. There is also a tendency for a "sparkle" effect in the image caused by the laser creating the smaller irregularities in the projection screen. As reported, Visulux, San Jose, California, has an improved projector that does not have this problem.
Aus Gründen der klareren Darstellung sind hier die Strahlen, die durch diese Laser erzeugt werden, getrennt, wobei sie erst durch die faseroptischen Kabeln für rot, grün und blau, die bei 128, 129 bzw. 130 gezeigt sind, zu dem Projektionskopf, der die Linsen enthält, geleitet werden. So kann die Größe des Projektionskopfs ganz klein gehalten werden und sich der Größe des Kamerakopfs annähert.For the sake of clarity, the beams produced by these lasers are separated here, being first guided to the projection head containing the lenses by the red, green and blue fiber optic cables shown at 128, 129 and 130 respectively. In this way, the size of the projection head can be kept quite small and approach the size of the camera head.
Im Projektionskopf werden die Strahlen durch einen Spiegel 131, der die vertikale Abtastung steuert, und ein rotierendes oktagonales Spiegelrad 132, das die horizontale Abtastung steuert, reflektiert, wodurch eine Rasterabtastung erzeugt wird. Diese Spiegel werden von einem externen Synchronisationsgenerator 110 gesteuert, der mit allen Modulen des Systems entlang der Linie 111 verbunden ist. Die reflektierten Laserstrahlen gehen dann durch eine Projektorlinse 133 und treffen auf eine sphärische Bildfläche 134 auf, die ein Videobild erzeugt. In Kombination mit den Bildern, die durch die anderen Projektormodule gebildet werden, wird ein scheinbar stetiges Bild über das Innere des Hemisphäre oder mehr erzeugt.In the projection head, the beams are reflected by a mirror 131 which controls the vertical scan and a rotating octagonal mirror wheel 132 which controls the horizontal scan, producing a raster scan. These mirrors are controlled by an external synchronization generator 110 which is connected to all modules of the system along line 111. The reflected laser beams then pass through a projector lens 133 and strike a spherical image surface 134 which produces a video image. In combination with the images formed by the other projector modules, an apparently continuous image is produced over the interior of the hemisphere or more.
Bei der einfachsten und unkompliziertesten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung gibt es eine Eins-zu-eins- Entsprechung zwischen Kamera und Projektionsmodulen, wobei beide eine optische Achse 53, die identisch senkrecht zu dem Zentrum einer Dodekaederfläche ausgerichtet ist, sowie ein passendes Sichtfeld 57 haben. Wenn elektrooptische Linsen beteiligt sind, kann jedoch jedes Karnerarnodul mehr als einen pentagonalen Abschnitt abdecken. Diese unterschiedlichen Abschnitte können ihren jeweiligen Projektionsmodulen für die Einzelabdeckung zugeordnet sein oder, wenn die Projektionsmodule auch mehr als einen Abschnitt abdecken können, können pentagonale Bilder zwecks erhöhter Auflösung zum Überlappen gebracht werden.In the simplest and most straightforward embodiment of the present invention, there is a one-to-one correspondence between camera and projection modules, with both having an optical axis 53 identically aligned perpendicular to the center of a dodecahedral face and a matching field of view 57. However, when electro-optical lenses are involved, each camera module can cover more than one pentagonal section. These different sections can be assigned to their respective projection modules for individual coverage, or, if the projection modules can also cover more than one section, pentagonal images can be made to overlap for increased resolution.
Fig. 10 zeigt die Arten des Bildausschneidens, das durch den Maskierungsprozessor durchgeführt wird, bevor ein Videobild projiziert wird. Dieses Ausschneiden kann in dem Kameramodulsystem vor der Bildaufnahme durchgeführt werden, aber in der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist es als Teil des Projektions systems beschrieben.Figure 10 shows the types of image cropping that is performed by the masking processor before a video image is projected. This cropping may be performed in the camera module system prior to image capture, but in the preferred embodiment described here it is described as part of the projection system.
Bei 135 liegt die Grenze der Rasterabtastung, die durch das Kameramodul erzeugt wird. Wenn das hier beschriebene Ausschneiden nicht als Funktion der CCD-Aufnahmesteuerung geschieht, dann geht die Information, die diese Rasterabtastung repräsentiert, in einen Bildspeicher 113, wo sie sowohl für den hier beschriebenen Maskierungsprozessor als auch die unten beschriebene Verzerrung einer elektrooptischen Linse verfügbar ist.At 135 is the boundary of the raster scan produced by the camera module. If the clipping described here is not done as a function of the CCD capture control, then the information representing this raster scan goes into an image memory 113 where it is available both to the masking processor described here and to the distortion of an electro-optical lens described below.
Die primäre Aufgabe des Maskierungsprozessors besteht darin, eine pentagonale, dodekaedrische Grenze 66 zwischen benachbarten Schirmen durchzusetzen. Er schneidet das Bild an einer Grenze aus, das durch seinen zentralen pentagonalen Teil 67 definiert ist, wenn das Projektionsmodul benachbart dieser Grenze 42 aktiv ist, und das Projektionsmodul ein Bild zeigt, das sich zu dieser Grenze erstreckt. Wenn also alle Projektionsmodule aktiv sind und ihre größten Schirme zeigen, wären all diese Schirme Fünfecke.The primary task of the masking processor is to enforce a pentagonal dodecahedral boundary 66 between adjacent screens. It cuts out the image at a boundary defined by its central pentagonal part 67 if the projection module adjacent to that boundary 42 is active and the projection module is showing an image extending to that boundary. Thus, if all projection modules are active and showing their largest screens, all of those screens would be pentagons.
Der Maskierungsprozessor vollführt alle seine Ausschneidefunktionen durch die Anwendung von Löschungssignalen zum Videoraster in der Art eines Videoumschalters. Ausschneiden mit einem weichen Rand ist bevorzugt, wobei eine lineare Progression von einer innersten Linie 136 zu einer äußersten Linie 137 geht, wo das IRE-Niveau für alle gelöschten Bereiche bei 0 gehalten wird, anders als das gewöhnliche projizierte "Video schwarz" von IRE 7. Dies dient dazu, Doppelbelichtungen zu verhindern und die Grenzen des Originalbilds zu löschen, wobei ein scheinbar stetiges zusammengesetztes projiziertes Bild übrig bleibt.The masking processor performs all its cutting functions by applying erasure signals to the video raster in the manner of a video switcher. Cutting with a soft edge is preferred, with a linear progression from an innermost line 136 to an outermost line 137 where the IRE level is maintained at 0 for all erased areas, unlike the ordinary projected "video black" of IRE 7. This serves to prevent double exposures and to erase the boundaries of the original image, leaving an apparently continuous composite projected image.
Zusätzlich zum Definieren der pentagonalen Grenze kann dieser Maskierungsprozessor auch dazu verwendet werden, einen Schirm unendlicher Form zu erzeugen, indem er verschiedene Bereiche der Originalaufnahme durchläßt, gemäß zusätzlicher Löschungssignale, die durch Schablonen, welche durch eine Videomaskenquelle 120 zur Verfügung gestellt werden, erzeugt werden. Teile, die kleiner als das Fünfeck 68 sind, sowie gegenüber den Bildern von anderen Modulen als abgegrenzt zu zeigende Abschnitte 70 können dargestellt werden, wodurch nichtpentagonale gesamtprojizierte Bilder erzeugt werden. Teile von außerhalb des Fünfecks eines einzelnen Moduls 69 können gezeigt werden, die sich in eine benachbarte Fläche hinein erstrecken, solange die Originalkameraaufnahme jene Bildteil aufwies und das Projektionsmodul für jene benachbarte Fläche inaktiv ist. Solange benachbarte Bilder durch ihre pentagonalen Grenzen unterteilt bleiben, werden sich als Wirkung unterm Strich scheinbar stetige Schirme jeder Größe oder Form ergeben.In addition to defining the pentagonal boundary, this masking processor can also be used to create a screen of infinite shape by passing through different regions of the original image, according to additional cancellation signals generated by templates provided by a video mask source 120. Portions smaller than the pentagon 68, as well as portions 70 to be shown as distinct from images from other modules, can be displayed, thereby producing non-pentagonal overall projected images. Portions from outside the pentagon of a single module 69 can be shown extending into an adjacent area, so long as the original camera image included that portion of the image and the projection module for that adjacent area is inactive. As long as adjacent images remain divided by their pentagonal boundaries, the net effect will be to produce apparently continuous screens of any size or shape.
Fig. 11 zeigt eine Veranschaulichung einer Unterteilung des optimalen Linsenbilds 138 in das Fünfeck 67, im Vergleich zu der rechteckigen Unterteilung in das beim Fernsehen übliche Bildformat 139 von 1:1,33 und das beim Film übliche Bildformation 140 von 1:1,85. Ein Fünfeck umfaßt 75,71 % des runden Linsenbilds, 23,9 % mehr als mit einem Bildformat von 1:1,33 erreicht werden kann, und 42 % mehr als ein Bildformat von 1:1,85. Bei Verwendung der gleichen Linse erzeugt daher ein pentagonales Bild eine verbesserte durchschnittliche Auflösung von bis zu 42 %.Fig. 11 shows an illustration of a division of the optimal lens image 138 into the pentagon 67, compared to the rectangular division into the usual television picture format 139 of 1:1.33 and the usual film picture formation 140 of 1:1.85. A pentagon comprises 75.71% of the round lens image, 23.9% more than can be achieved with a picture format of 1:1.33 and 42% more than a picture format of 1:1.85. Therefore, using the same lens, a pentagonal image produces an improved average resolution of up to 42%.
Fig. 12 zeigt die Herausnahme eines pentagonalen Bilds von dem rechteckigen rasterabgetasteten Bild eines Kameramoduls in einem der gängigen Film- oder Fernsehformate, das das Verhältnis der Abmessungen zwischen diesem projizierten Fünfeck und den verschiedenen Formaten zeigt. Das Zentrum des Fünfecks paßt mit dem optischen Zentrum 141 des ursprünglichen rechteckigen Bilds zusammen. Der Rand des Fünfecks liegt bei 66, und der Punkt 115 stützt sich auf den Bodenrand. Jede Bildinformation außerhalb der Grenze des pentagonalen Bilds bei 66 wird nicht durch das Projektionsmodul gezeigt, außer benachbarte Projektionsmodule sind inaktiv. Wenn aber dieses äußere Bild durch die Kamera aufgezeichnet wird, kann es als Referenz zur Verfügung stehen, wenn es durch einen anderen Projektortyp oder Playback- Bildschirm gezeigt wird.Fig. 12 shows the extraction of a pentagonal image from the rectangular raster scanned image of a camera module in one of the common film or television formats showing the relationship of dimensions between this projected pentagon and the various formats. The center of the pentagon matches the optical center 141 of the original rectangular image. The edge of the pentagon is at 66 and the point 115 rests on the floor edge. Any image information outside the boundary of the pentagonal image at 66 is not shown by the projection module unless adjacent projection modules are inactive. However, if this external image is recorded by the camera, it can be available as a reference when shown by another type of projector or playback screen.
Die Breiten von verschiedenen populären Formaten sind in Beziehung zu dem pentagonalen Bild gezeigt. Bei 139 liegt die Grenze eines Bildformats von 1:1,33, das für NTSC-Video verwendet wird, während 142 den Rand des Bildformats von 1:1,37 für nichtanamorphe 35mm-Spielfilme zeigt. Bei 143 ist die Grenze eines Bildformats von 1:1,77 oder 9:16 gezeigt, das in den meisten gängigen Standards von HDTV-Video verwendet wird, einschließlich des Sony MUSE-Standards. Bei 140 wird die Grenze eines Bildformats von 1:1,85 veranschaulicht, das für die meisten 35mm-Spielfilme üblich ist. Andere Filmformate, wie Super Panavision und 70 mm, können 1:2,2 oder sogar breiter sein. Mit einem Bildformat von 1:1,33 umfaßt ein pentagonales Bild 44,7 % des Bildbereichs mit einem Rand bei 66.The widths of several popular formats are shown in relation to the pentagonal image. At 139 is the limit of an aspect ratio of 1:1.33 used for NTSC video, while 142 shows the edge of the aspect ratio of 1:1.37 for nonanamorphic 35mm feature film. At 143 is shown the limit of an aspect ratio of 1:1.77 or 9:16 used in most common standards of HDTV video, including the Sony MUSE standard. At 140 is illustrated the limit of an aspect ratio of 1:1.85, common for most 35mm feature film. Other film formats, such as Super Panavision and 70mm, may be 1:2.2 or even wider. With an aspect ratio of 1:1.33, a pentagonal image covers 44.7% of the image area with a border at 66.
Wenn mehr als sechs Kameramodule zusammengruppiert sind, kann man diese zusätzlichen Module dahingehend beschreiben, daß sie Aufnahmen unterhalb des Horizonts anfertigen. Für die Unter-dem-Horizont-Module ist das Fünfeck umgekehrt, sein Punkt 115 ist oben anstatt unten. Dies kann in dem Maskierungsprozessor des Projektors bewerkstelligt werden.When more than six camera modules are grouped together, these additional modules can be described as taking pictures below the horizon. For the below-the-horizon modules, the pentagon is inverted, its point 115 is at the top instead of the bottom. This can be done in the projector's masking processor.
Fig. 13 zeigt die Ausrichtung der Videoabtastlinien 144 und 145 für die benachbarten Schirme einer hemisphärischen Projektion die über dem Horizont liegt. Die Sicht erfolgt hier vom Projektor gerade nach oben, wobei die Schirme als flache Facetten gezeigt sind. Wenn sie auf eine gekrümmte Fläche projiziert würden, würden die Linien von den peripheren Schirmen auch gekrümmt werden, und scheinbar stetig sein. Die Schirme können benannt werden, ausgehend von dem Zenitschirm bei 146 als Z. Der Schirm benachbart seinem oberen Rand bei 147 ist A' dann werden die anderen im Uhrzeigersinn bei 148 als B bezeichnet, bei 149 als C, bei 150 als D und bei 151 als E. Die Ausrichtung des durch jedes Kameramodul geformten Bilds ist durch einen Pfeil 152 innerhalb jedes Schirmes gezeigt und deutet zum oberen Rand des Bilds hin. Es ist zu beachten, daß die "oberen Enden" der Bilder Z und A einander gegenüberliegen. Die Videoabtastlinien innerhalb jedes Schirms gehen von oben nach unten. Für einen 1000-Linien HDTV-Videoprojektor würde dies Bildinfornationen von Linie 1 bis Linie 904 bedeuten. Wenn die optischen Achsen sowohl von der Kamera als auch dem Projektor angemessen auf die Flächen eines Dodekaeders ausgerichtet werden, dann sollten diese Abtastlinien von einer Seite zur anderen zusammenpassen und ein scheinbar stetiges Bild ergeben. Hat man eine Kuppel mit einem Durchmesser von 30 m (97,5') und einem Radius von 15 m (45,75'), würde jeder Schirm eine Höhe von 15,96 m (48,678') erzielen, was für jede Abtastlinie auf dem Schirme eine vertikale Höhe von 1,765 cm (0,695") ergibt.Fig. 13 shows the alignment of the video scan lines 144 and 145 for the adjacent screens of a hemispherical projection that is above the horizon. The view here is straight up from the projector, with the screens shown as flat facets. If projected onto a curved surface, the lines from the peripheral screens would also be curved, and be apparently continuous. The screens may be named starting from the zenith screen at 146 as Z. The screen adjacent its upper edge at 147 is A' then the others clockwise are designated at 148 as B, at 149 as C, at 150 as D and at 151 as E. The orientation of the image formed by each camera module is shown by an arrow 152 within each screen and points toward the top of the image. Note that the "tops" of the Z and A images are opposite each other. The video scan lines within each screen go from top to bottom. For a 1000-line HDTV video projector this would mean image information from line 1 to line 904. If the optical axes of both the camera and projector are properly aligned with the faces of a dodecahedron then these scan lines should match from side to side and give an apparently continuous image. If you have a dome with a diameter of 30 m (97.5') and a radius of 15 m (45.75'), each screen would have a height of 15.96 m (48.678'), giving each scan line on the screen a vertical height of 1.765 cm (0.695").
Die Gesamtauflösung eines solchen Systems kann eingeschätzt werden, indem es mit bestehenden Filmformaten verglichen wird. Von einem HDTV-1000-Linienbild heißt es gewöhnlich, daß es bei scheinbarer Auflösung mit 35mm-Kinofilmen ungefähr vergleichbar ist. Daher würde ein Sechs-Kamera-sechs-Projektor-System zur Abdeckung einer Hemisphäre eine photographische Auflösung haben, die gleich einem 70mm-Film mit 7 Perforationen mit einer Projektionsöffnung von 48,565 mm (1,912") x 30,963 mm (1,219") ist, was besser als Filmtheatersysteme mit 70 mm ist, die nur 5 Perforationen verwenden.The overall resolution of such a system can be estimated by comparing it to existing film formats. An HDTV 1000 line image is usually said to be roughly comparable in apparent resolution to 35mm motion picture film. Therefore, a six-camera, six-projector system covering one hemisphere would have a photographic resolution equal to 70mm film with 7 perforations with a projection aperture of 48.565 mm (1.912") x 30.963 mm (1.219"), which is better than 70mm motion picture theater systems that use only 5 perforations.
Fig. 14 ist eine Veranschaulichung eines alternativen Verfahrens zum Unterteilen eines Film- oder Videobilds in Fünfekke, das durch eine elektrooptische Linse ermöglicht wird, bei dem für jedes Kameramodul außer dem Zenit zwei Fünfecke 153 und 154 von der Originalaufnahme mit einem Bildformat von 1:1,77 oder breiter herausgenommen werden kann. Das gezeigte Format 155 ist gleich dem Bildformat von HDTV; es ist zu beachten, daß es exakt weit genug ist, daß zwei Fünfecke hineinpassen, wobei die pentagonale Seitenspitze 156 den rechteckigen Seitenrand teilt.Fig. 14 is an illustration of an alternative method of dividing a film or video image into pentagons, made possible by an electro-optical lens, in which for each camera module except the zenith, two pentagons 153 and 154 can be taken out of the original image with an aspect ratio of 1:1.77 or wider. The format 155 shown is the same as the aspect ratio of HDTV; it should be noted that it is exactly wide enough for two pentagons to fit into it, with the pentagonal side tip 156 dividing the rectangular side edge.
Die Herausforderung dieses Verfahrens zum Herausnehmen von pentagonalen Bildern besteht jedoch in der Aufgabe, die beiden Seiten optisch aneinander anzupassen. Das damit verbundene Sichtfeld für die Kameralinse würde sehr breite 140º umfassen. In diesem Fall sollte die Vertiefung für die Linse in jeder Modulfläche breit und flach gemacht werden, um diesem Winkel angepaßt zu sein. Bei einem solchen weiten Sichtfeld ergibt sich gewöhnlich eine Verzerrung, die konzentrisch vom optischen Zentrum aus zunimmt. Und wenn es zu einer konzentrischen Verzerrung kommt, dann wurde eine Sicht zur Rechten des optischen Zentrums von einen Kamerarnodul nicht mit einer Sicht zur Linken des optischen Zentrums von einem benachbarten Kameramodul zusammenpassen. Die Beschränkungen der Linsenherstellung bedeuten, daß optische Einrichtungen allein nicht die radikale Transformation der Verzerrung gemäß scharfer Grenzen, die benötigt würden, erzeugen. Die Lösung besteht in einer neuen Form elektronischer Unterstützung des optischen Linsenbilds unter Verwendung der Verzerrung der Videorasterabtastung, hier elektrooptische Linse genannt.The challenge of this method of extracting pentagonal images, however, is the task of optically matching the two sides. The associated field of view for the camera lens would be a very wide 140º. In this case, the recess for the lens in each module face should be made wide and shallow to match this angle. With such a wide field of view, distortion usually results that increases concentrically from the optical center. And if concentric distortion occurs, then a view to the right of the optical center from one camera module would not match a view to the left of the optical center from an adjacent camera module. The limitations of lens manufacturing mean that optics alone do not produce the radical transformation of distortion to sharp boundaries that would be needed. The solution is a new form of electronic support of the optical lens image using the distortion of the video raster scan, here called an electro-optical lens.
Fig. 15 ist eine schematische Darstellung eines Gitters 157, das ein Tonnenverzeichnungsmuster 158 zeigt, welches durch eine optische Linse hervorgerufen ist.Fig. 15 is a schematic representation of a grating 157 showing a barrel distortion pattern 158 induced by an optical lens.
Fig. 16 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine spezielle elektronische Gegenverzerrung einer elektrooptischen Linse der Videorasterabtastung 159.Fig. 16 is a schematic representation of an example of a special electronic counterdistortion of an electro-optical lens of the video raster scan 159.
Die spezielle Verzerrung könnte durch die Anwendung einer Sequenz analoger Treiberspannungen in einem Bildspeicher ausgeführt sein, welcher die Videobildinformation hält, die das optische Linsenbild darstellt, und zwar unter Verwendung eines Lese-gegen-Schreib-Systems, wie es zum Beispiel im Quantel MIRAGE-Videoeffektprozessor gefunden wird, worin ein Bildspeicher dazu verwendet wird, das Informationsmuster für ein Videobild zu speichern; dieses Informationsmuster ist verzerrt und das verzerrte Muster wird dann wieder abgetastet und unter Verwendung einer normalen mittendurchgeführten Rasterabtastung ausgegeben. Diese spezielle Verzerrung könnte auch direkt in dem Kameramodul durch die Anwendung dieses Musters von Treiberspannungen für die CCD-Pixel-Abtaststeuereinheit 87 bewerkstelligt werden, die Verzerrung in der Reihenfolge der Anzeige diese Bildeinheiten erzeugt. Mit dieser elektrooptischen Linse würden die rechte und linke Hälfte dadurch optisch kongruent gemacht werden.The special distortion could be carried out by applying a sequence of analog drive voltages to a frame store which holds the video image information representing the optical lens image, using a read-versus-write system such as that found in the Quantel MIRAGE video effects processor, wherein a frame store is used to store the information pattern for a video image; this information pattern is distorted and the distorted pattern is then re-sampled and re-evaluated using of a normal center-pass raster scan. This particular distortion could also be accomplished directly in the camera module by applying this pattern of drive voltages to the CCD pixel scan controller 87, which creates distortion in the order of display of these image units. With this electro-optical lens, the right and left halves would thereby be made optically congruent.
Fig. 17 ist eine schematische Darstellung des Endverzerrungsmusters 160, das durch die elektrooptische Linse erzeugt und durch die Anwendung der obigen speziellen elektronischen Verzerrung für das optische Bild geschaffen wird, was die Wirkung einer Linse mit zwei optischen Zentren bei 161 und 162, die gleich den Zentren der linken und rechten dualen Fünfecke der Fig. 14 sind, und Verzerrungsmuster 163 und 164, die kongruent sind, hervorruft.Fig. 17 is a schematic representation of the final distortion pattern 160 produced by the electro-optical lens and created by the application of the above special electronic distortion to the optical image, producing the effect of a lens with two optical centers at 161 and 162 which are equal to the centers of the left and right dual pentagons of Fig. 14, and distortion patterns 163 and 164 which are congruent.
Ein Vorteil der Verwendung einer elektrooptischen Linse zur Erzeugung von dualen pentagonalen Bildern von der Originalaufnahme besteht darin, daß ein Kameramodul zwei Bilder erzeugen könnte, so daß die Gesamtzahl von Kameramodulen, die für die vollständige Abdeckung benötigt werden, halbiert werden könnte. Die Zahl von Videorekordern würde auch halbiert, da jeder zwei Bilder nebeneinander aufnimmt.An advantage of using an electro-optical lens to produce dual pentagonal images from the original recording is that one camera module could produce two images, so the total number of camera modules needed for full coverage could be halved. The number of video recorders would also be halved, since each would record two images side by side.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der gleichen Zahl von Kameramodulen wie zuvor und bei Projektionsmodulen, die jeweils ein so weites Sichtfeld darstellen können wie das ihrer jeweiligen Kameramodule, pentagonale Bilder zum Überlappen gebracht werden könnten, so daß jeder pentagonale Schirm wegen der doppelten Abdeckung die zweifache Auflösung hätte. Die überlappenden Bilder würden wegen der kongruenten Optik zusammenpassen, die durch die elektrooptische Linse geschaffen wird. Eine Anordnung dieser überlappenden Bilder ist in Fig. 29 gezeigt. Diese erhöhte Auflösung würde diesem Videosystem die Aquivalenz eines 70 mm-Films mit 12,6 Perforationen verleihen, die der Auflösung des größten Filmformats 70 mm IMAX und OMNIMAX mit 15 Perforationen, nahekommt.Another advantage is that with the same number of camera modules as before, and with projection modules each capable of displaying a field of view as wide as that of their respective camera modules, pentagonal images could be made to overlap so that each pentagonal screen would have twice the resolution because of double coverage. The overlapping images would match because of the congruent optics created by the electro-optical lens. An arrangement of these overlapping images is shown in Fig. 29. This increased resolution would give this video system the equivalent of 70 mm film with 12.6 perforations, which is close to the resolution of the largest film format, 70 mm IMAX and OMNIMAX with 15 perforations.
Die zwei überlappenden Bilder für jeden Schirm könnten auch für die 3D-Effekte verwendet werden, wie zum Beispiel bei unterschiedlicher Filtration oder Polarisation zwischen den Kameramodulen oder für einen 3D-Effekt ohne Brillen, wobei eine Version des Bilds etwas kleiner und unscharf in bezug auf das andere gezeigt wird. Die räumliche Trennung wird dadurch erreicht, daß jeder überlappende Schirm von einem unterschiedlichen Kameramodul und somit einem leicht unterschiedlichen Standpunkt aus aufgenommen wird. Die Zahl der Projektionsmodule würde die gleiche bleiben wie die Zahl der Kameramodule, denn jedes Projektionsmodul würde die zwei nebeneinanderliegenden Bilder, die durch die elektrooptische Linse erzeugt würden, projizieren.The two overlapping images for each screen could also used for the 3D effects, such as different filtration or polarization between the camera modules, or for a 3D effect without glasses, where one version of the image is shown slightly smaller and blurred in relation to the other. The spatial separation is achieved by having each overlapping screen be recorded from a different camera module and thus a slightly different viewpoint. The number of projection modules would remain the same as the number of camera modules, because each projection module would project the two adjacent images produced by the electro-optical lens.
Es ist zu bemerken, daß die Videoabtastlinien, deren Richtung durch die Probelinie bei 165 angezeigt ist, parallel zu dem oberen und unteren Rand der Originalaufnahme und hier nicht parallel zu dem oberen Rand des Fünfecks sind, wie in Fig. 12 gezeigt. Dies bedeutet, daß die Videoabtastlinien von zwei übereinanderliegenden Bildern mit einem Winkel von 36º zueinander geneigt würden. Diese versetzten Abtastlinien könnten auch dazu verwendet werden, die übereinandergelagerten Bilder für die 3D-Effekte zu trennen, wie bei der Verwendung von zwei Schirmniveaus, von denen jedes nur auf einen Abtastlinienwinkel reagiert.It should be noted that the video scan lines, the direction of which is indicated by the sample line at 165, are parallel to the top and bottom edges of the original image and not parallel to the top edge of the pentagon as shown in Fig. 12. This means that the video scan lines of two superimposed images would be inclined at an angle of 36º to each other. These offset scan lines could also be used to separate the superimposed images for 3D effects, as in the use of two screen levels, each of which responds to only one scan line angle.
Fig. 18 ist eine zusammenfassende Darstellung der vorhegenden Erfindung, eine Veranschaulichung von dualen HDTV- Pentagonal-Bildern von einer elektrooptischen Linse in einer dodekaedrischen Halterung, die nach zusätzlichem Ausschneiden durch einen Maskierungsprozessor projiziert wird. Die optische Achse des linken dualen Fünfecks ist bei 166 gezeigt und für das rechte duale Fünfeck bei 167. Bei 168 ist ein Bild mit einem Bildformat gleich dem von HDTV gezeigt, wie es auf ein sphärisches Sichtfeld 169 projiziert wird und durch eine dodekaedrische Kamera oder einen solchen Projektor 170 aufgenommen oder projiziert wird. Es ist zu bemerken, daß bei einer elektrooptischen Linse das optische Zentrum der Originalaufnahme 141 senkrecht zu einem dodekaedrischen Rand ist, mitten zwischen den dualen Fünfecken anstatt senkrecht zu dem Zentrum der dodekaedrischen pentagonalen Fläche 49.Fig. 18 is a summary of the present invention, an illustration of HDTV dual pentagonal images from an electro-optic lens in a dodecahedral mount projected after additional cropping by a masking processor. The optical axis of the left dual pentagon is shown at 166 and for the right dual pentagon at 167. At 168 an image having an aspect ratio equal to that of HDTV is shown as projected onto a spherical field of view 169 and captured or projected by a dodecahedral camera or projector 170. Note that with an electro-optic lens the optical center of the original capture 141 is perpendicular to a dodecahedral edge, midway between the dual pentagons, rather than perpendicular to the center of the dodecahedral pentagonal surface 49.
Pentagonale Grenzen, die durch den Maskierungsprozessor gesetzt werden, sind bei 66 gezeigt. Weitere Maskierung ist auch für die Erzeugung von nichtpentagonalen Gesamtschirmen gezeigt, einschließlich der Anzeige von einem oder mehreren Teilen eines Fünfecks bei 68, der Anzeige einer Fläche außerhalb des Fünfecks bei 69 zur Verwendung, wenn die benachbarte Schirmfläche inaktiv ist, und der Anzeige eines Teils, das an eine Grenze 70 angrenzt, und zwar entweder allein oder in Verbindung mit einem anderen pentagonalen Schirm 71, um ein nichtpentagonales zusammengesetztes Gesamtbild zu erzeugen.Pentagonal boundaries set by the masking processor are shown at 66. Further masking is also shown for producing non-pentagonal composite screens, including displaying one or more portions of a pentagon at 68, displaying an area outside the pentagon at 69 for use when the adjacent screen area is inactive, and displaying a portion adjacent to a boundary 70 either alone or in conjunction with another pentagonal screen 71 to produce a non-pentagonal composite image.
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht einer tragbaren zusammengesetzten Videokamera mit elf Modulen und einem Konturgriff, der nahezu ein sphärisches Sichtfeld abdeckt.Fig. 19 is a perspective view of a portable composite video camera with eleven modules and a contoured grip that covers a nearly spherical field of view.
Wenn jedes Modul aufgrund der Verwendung von elektrooptischen Linsen duale Ansichten erzeugt, dann ist jedes Modul außer dem Zenit tatsächlich auf einen dodekaedrischen Rand ausgerichtet, anstatt auf das Zentrum einer Fläche. Dies ist das Äquivalent einer einfachen polaren Drehung dieses inneren Kamera-Dodekaeders um 360 bezogen auf den äußeren Schirm/Sichtfeld- Dodekaeder. Der Höhenwinkel der optischen Achsen sollte ebenfalls von 26,565054 auf 31,717473 erhöht werden.If each module produces dual views due to the use of electro-optical lenses, then each module except the zenith is actually aligned with a dodecahedral edge rather than the center of a face. This is the equivalent of a simple polar rotation of this inner camera dodecahedron by 360 with respect to the outer screen/field of view dodecahedron. The elevation angle of the optical axes should also be increased from 26.565054 to 31.717473.
Die Kabel, die aus den zusammengesetzten Kameramodulen 171 herausführen, sind in einem Konturgriff 172 für den Kameramann enthalten und umfassen einen Belichtungsniveauanzeiger 173 und den Auslöser 174. Eine Kamerastativhalterung 175 kann an dem Boden dieses Griffs angebracht sein, und die Kabel treten bei 176 seitlich davon heraus. Die Kameramodule sind mittels Klauensteckeranschlüssen 96 zusmmengeschlossen. Maximal elf Module können auf diese Weise zusammengruppiert werden und decken dabei 91,6 % des gesamten sphirischen Sichtfelds ab.The cables leading out of the assembled camera modules 171 are contained in a contoured handle 172 for the camera operator and includes an exposure level indicator 173 and the shutter release 174. A camera tripod mount 175 may be attached to the bottom of this handle and the cables exit from the side at 176. The camera modules are connected together by means of claw plug connectors 96. A maximum of eleven modules can be grouped together in this way, covering 91.6% of the total spherical field of view.
Bei einer Brennweite von 10,5 mm und einem Kameramodulaufbau, wie oben in Fig. 5 und Fig. 6 beschrieben, würde jedes Kameramodul ungefähr 6 cm (2,36") Tiefe haben, und zwölf Kameramodule würden zusammen eine Kugel von 15,5 cm (6") Durchmesser haben, die Kamerahalterung nicht eingeschlossen, die mit einer solchen Abmessung von einem einzigen Kameramann leicht getragen werden kann.With a focal length of 10.5 mm and a camera module structure as described above in Fig. 5 and Fig. 6, each camera module would have a depth of approximately 6 cm (2.36") and twelve camera modules together would have a sphere of 15.5 cm (6") diameter, not including the camera mount, which with such a dimension could easily be carried by a single cameraman. can be.
Die Entfernung zwischen den Linsenachsen in einer solchen Kamera würde auch ungefähr 6 cm betragen, was dem durchschnittlichen Abstand zwischen den Pupillen des menschlichen Auges entspricht. Dieser intraokulare Abstand zwischen den Linsen bedeutet, daß durch diese Kamera erzeugte Stereobilder eine natürliche dreidimensionale Qualität hätten. Wenn jede Linse elektrooptisch ist und dazu verwendet wird, überlappende Bilder zu produzieren, könnte eine solche Kamera daher realistische, in fast alle Richtungen gehende, stereoskope Aufnahmen erzeugen.The distance between the lens axes in such a camera would also be approximately 6 cm, which is the average distance between the pupils of the human eye. This intraocular distance between the lenses means that stereo images produced by this camera would have a natural three-dimensional quality. If each lens is electro-optic and used to produce overlapping images, such a camera could therefore produce realistic stereoscopic images in almost all directions.
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht einer Hand 177, die diese tragbare zusammengesetzte Videokamera an ihrem Konturgriff hält. Der Raum, zu dem das gerade nach unten zeigende Modul gelangen würde, ist für die Kamerahalterung und für die Kabel reserviert, die in die und aus der zusammengesetzten Kamera führen. Wenn aber die Kabel zu und von den Modulen mit den Vorderseiten der Module verbunden sind, können bis zu zwölf Module miteinander zusammengeschlossen werden und dabei ein ganzes sphärisches Sichtfeld abdecken. Jedoch kann wegen der Notwendigkeit einer Projektorhalterung keine gesamte Sphäre gezeigt werden. Es kann auch wünschenswert sein, daß der Kameramann aus dem Bild heraus bleibt, so daß eine kleinere Zahl Module für ein kleineres Gesamtbild verwendet werden könnten.Fig. 20 is a perspective view of a hand 177 holding this portable composite video camera by its contour grip. The space that the module pointing straight down would reach is reserved for the camera mount and for the cables leading into and out of the composite camera. However, if the cables to and from the modules are connected to the fronts of the modules, up to twelve modules can be connected together, covering an entire spherical field of view. However, because of the need for a projector mount, an entire sphere cannot be shown. It may also be desirable for the cameraman to remain out of the picture so that a smaller number of modules could be used for a smaller overall picture.
Fig. 21 zeigt eine perspektivische Ansicht einer tragbaren zusammengesetzten Videokamera, die auf einen Helm montiert ist, wodurch die Abdeckung eines hemisphärischen Sichtfelds ermöglicht wird. Gezeigt wird die übliche Zahl von sechs zusammengebauten Kameramodulen 178 zur Abdeckung einer vollständigen Hemisphäre. Ein Helm 179 trägt diese Anordnung und enthält einen Raum für die unterstützende Elektronik. Dies hat auch den Vorteil, daß sich der Kameramann darunter und somit außerhalb des Panoramabilds befindet, und die Kameraanordnung bequem über längere Zeit getragen werden kann, wobei Anzeigen für Belichtung, Brennpunkt und abgelaufene Zeit auf der Innenseite des Mützenschirms 180 angeordnet sind. Die Kabel von den Kameramodulen sind beim Austreten aus den Anschlüssen auf ihren Außenflächen 181 und aus den Kanälen zur Innenseite an den pentagonalen Punkten 182 gezeigt (wobei eine Einrichtung zum Zusammenschließen der Module an anderen Stellen als den Ecken vorausgesetzt wird). Diese Kabel, die die Videosignale von der Kamera 183 übertragen, führen nach außen zu einer Aufnahmeeinrichtung, entweder getrennt oder durch die Bedienungsperson getragen, oder direkt zu dem Projektionssystem.Fig. 21 shows a perspective view of a portable composite video camera mounted on a helmet, enabling coverage of a hemispherical field of view. The usual number of six camera modules 178 are shown assembled to cover a complete hemisphere. A helmet 179 supports this arrangement and contains a space for the supporting electronics. This also has the advantage that the cameraman is underneath and thus out of the panoramic image, and the camera arrangement can be worn comfortably for long periods, with exposure, focus and elapsed time indicators located on the inside of the cap visor 180. The cables from the camera modules are on their outer surfaces as they exit from the connectors. 181 and from the channels to the inside at the pentagonal points 182 (assuming means for connecting the modules together at locations other than the corners). These cables, which carry the video signals from the camera 183, lead out to a pickup device, either separate or carried by the operator, or directly to the projection system.
Fig. 22 ist eine Veranschaulichung einer Kamera 184 mit drei elektrooptischen Linsen, wobei jede Linse 185 eine Achse 186 hat, die auf das Zentrum eines Dodekaederrands ausgerichtet ist und jede zwei Schirme 187 und 188 abdecken kann, wobei ein gesamtes hemisphärisches Sichtfeld von sechs Schirmen mit einer einzigen Auflösung abgedeckt wird. Nur drei Rekorder sind nötig, weil jeder zwei Schirme aufzeichnen kann. Es ist zu beachten, daß das zum oberen Ende hin ausgerichtete Modul sich in seiner Form von den zur Seite hin ausgerichteten Kameramodulen unterscheidet.Fig. 22 is an illustration of a camera 184 with three electro-optical lenses, each lens 185 having an axis 186 aligned with the center of a dodecahedron edge and each capable of covering two screens 187 and 188, covering a total hemispherical field of view of six screens at a single resolution. Only three recorders are necessary because each can record two screens. Note that the top-facing module is different in shape from the side-facing camera modules.
Fig. 23 ist eine Veranschaulichung einer Aufsicht 189 auf diese zum Rand hin ausgerichtete Kamera; sie zeigt ihre Anordnung dualer Schirme zum Abdecken eines hemisphärischen Sichtfelds und das obere Randtarget zur Ausrichtung 190 sowie das linke Randtarget 191 und das rechte Randtarget 192. Der Höhenwinkel für die seitlichen Randtargets ist 31 43' 2,9028" (31,717473) und für das obere Randtarget ist er 58 16' 57,0972" (58,282527).Fig. 23 is an illustration of a top view 189 of this edge-facing camera, showing its arrangement of dual screens to cover a hemispherical field of view and the top edge target for alignment 190 as well as the left edge target 191 and the right edge target 192. The elevation angle for the side edge targets is 31 43' 2.9028" (31.717473) and for the top edge target is 58 16' 57.0972" (58.282527).
Fig. 24 ist eine Veranschaulichung der Herausnahme von drei Schirmen aus dem optimalen Linsenbild durch eine elektrooptische Linse. Die drei Schirme sind hier mit leichter polarer Verzerrung gezeigt, um ihre Ränder aneinander angrenzen zu lassen. Anstatt daß sich das optische Zentrum der Originalaufnahme auf einem dodekaedrischen Rand mitten zwischen den dualen pentagonalen Schirmen, wie in Fig. 14, und den zum Rand hin ausgerichteten, oben beschriebenen Dual-Schirm-Kamerasystem befindet, richtet dieses Unterteilungsverfahren das optische Zentrum so auf einen dodekaedrischen Vertex aus, daß drei Schirme herausgenommen werden, nämlich der Zenitschirm 193, der linke Seitenschirm 194 und der rechte Seitenschirm 195. Jeder einzelne Schirm wird optisch mit den anderen kongruent gemacht, wie in Fig. 17 für duale Schirme gezeigt.Fig. 24 is an illustration of the removal of three screens from the optimal lens image by an electro-optical lens. The three screens are shown here with slight polar distortion to make their edges contiguous. Instead of having the optical center of the original image on a dodecahedral edge midway between the dual pentagonal screens as in Fig. 14 and the edge-aligned dual screen camera system described above, this subdivision method aligns the optical center on a dodecahedral vertex so that three screens are removed, namely the zenith screen 193, the left side screen 194 and the right side screen 195. Each individual Screen is made optically congruent with the others, as shown in Fig. 17 for dual screens.
Durch die Verwendung eines auf einem Vertex basierenden hemisphärischen Kamerasystems, bei dem jede von fünf Kameras drei Schirme erzeugt, würden alle seitlichen Fünfecke doppelte Abdeckung erhalten, und das Zenit-Fünfeck würde von fünf überlappenden Schirmen abgedeckt. Weil aber die Vertikalhöhe der Videorasterabtastung, die gleich der Höhe des optimalen Linsenbildkreises ist, in zwei Fünfeckniveaus anstatt einem unterteilt ist, wie in Fig. 14 gezeigt, würde jedes Fünfeck in einem dreifachen System nur die Hälfte der Auflösung eines dualen Systems haben, so daß die doppelte Abdeckung der Seitenschirme, während sie getrennte Bildschichten erzeugen, die für dreidimensionale Effekte verwendet werden könnten, nur die gleich Auflösung wie reguläre Aufnahmen hätte. Andererseits hätte der Zenitschirrn aufgrund seiner fünf überlappenden Schirme das Zweieinhalbfache der normalen Auflösung. Die Projektion aller drei Fünfecke in eine überlappende Anordnung hängt auch von einem Projektionsmodul ab, welches auch dieses weite Sichtfeld hat und ist auch auf den Vertex ausgerichtet, was bedeutet, daß sie die gleiche pyramidale Struktur wie die Kamera haben müßte.By using a vertex-based hemispherical camera system, with each of five cameras producing three screens, all the side pentagons would receive double coverage, and the zenith pentagon would be covered by five overlapping screens. However, because the vertical height of the video raster scan, which is equal to the height of the optimal lens image circle, is divided into two pentagon levels instead of one, as shown in Fig. 14, each pentagon in a triple system would have only half the resolution of a dual system, so that the double coverage of the side screens, while producing separate image layers that could be used for three-dimensional effects, would only have the same resolution as regular recordings. On the other hand, the zenith pentagon would have two and a half times the normal resolution due to its five overlapping screens. The projection of all three pentagons into an overlapping arrangement also depends on a projection module that also has this wide field of view and is also aligned with the vertex, meaning that it would have to have the same pyramidal structure as the camera.
Die überlappenden Zenitschirme könnten durch die Verwendung des Maskierungsprozessors als konzentrische Scheiben von zunehmend kleinerer Größe 196 mit weichen Rändern gezeigt werden, um allmählich die Auflösung gegen das Zentrum zu aufzübauen. Innerhalb der Grenze eines gezeigten Bilds 197 würde es eine oder mehrere Gebiete 198 reduzierter Helligkeit geben, wo das Lichtniveau der Bilder angepaßt wäre, um Luminanzstau aufgrund nachfolgender überlappender Bilder zu verhindern. Dieses Verfahren der erhöhten Auflösung im Zentrum stimmt mit der erhöhten Auflösung, die im Zentrum menschlichen Sehvermögens gefunden wird, überein und würde dazu dienen, die Qualität der gesamten Darbietung zu verbessern.The overlapping zenith screens could be shown as concentric disks of progressively smaller size 196 with soft edges through the use of the masking processor to gradually build up the resolution towards the center. Within the boundary of a displayed image 197 there would be one or more areas 198 of reduced brightness where the light level of the images would be adjusted to prevent luminance jamming due to subsequent overlapping images. This method of increased resolution at the center is consistent with the increased resolution found at the center of human vision and would serve to improve the quality of the overall presentation.
Fig. 25 ist eine Veranschaulichung einer Aufsicht auf ein dodekaedrische auf den Vertex ausgerichtete zusammengesetzte Kamera 199 für eine hemisphärische Sicht. Sie hat die Form einer flachen Pyramide von fünf Modulen oder Facetten, wobei jede Facette 200 eine elektrooptische Linse 201 mit einem Sichtfeld von mindestens 1520 trägt. Die Fläche jeder Facette hat eine Neigung von 37 22' 38,5536" (37,377376) und einen Höhenwinkel für die Zentralachse der Linse von 52 371 21,4464F1 (52,622624).Fig. 25 is an illustration of a top view of a dodecahedral vertex-aligned compound camera 199 for a hemispherical view. It has the shape of a flat pyramid of five modules or facets, each Facet 200 carries an electro-optical lens 201 having a field of view of at least 1520. The surface of each facet has an inclination of 37 22'38.5536" (37.377376) and an elevation angle for the central axis of the lens of 52 371 21.4464F1 (52.622624).
Fig. 26 ist eine perspektivische Ansicht einer auf den Vertex ausgerichteten Kamera 202, die die drei Schirme zeigt, welche durch eine Kamerafacette abgedeckt sind. Bei 203 liegt die Zentralachse der Facette, die auf einen dodekaedrischen Vertex ausgerichtet ist, und bei 204, 166 und 167 befinden sich die drei optischen Achsen der drei getrennten Schirne mit kongruenter Optik, die durch die elektrooptische Linse erzeugt wird.Fig. 26 is a perspective view of a vertex-aligned camera 202 showing the three screens covered by a camera facet. At 203 is the central axis of the facet aligned with a dodecahedral vertex, and at 204, 166 and 167 are the three optical axes of the three separate screens with congruent optics created by the electro-optic lens.
Fig. 27 zeigt eine Veranschaulichung einer Führung zur Planung einer Aufnahme von Bildmaterial für ein dodekaedrisches Mosaik. Der Umriß eines einzelnen flachen Schirms ist bei 205 gezeigt, wobei die Horizontlinie bei 206 veranschaulicht ist. Diese Führung ist zum freien Ziehen über Abschnitte entlang des Horizonts nützlich, wobei sichergestellt ist, daß die pentagonalen Schirme zusammenpassen werden. Wenn diese Führung für Animations-Bildmaterial verwendet wird, könnte es mit einer Bewegungssteuer-Animationskamera aufgenommen werden, die sich drehen und bewegen kann, um jeden Abschnitt in Folge aufzunehmen. Die Kamera sollte sich vorzugsweise bewegen, um durchgehend dieselbe Ausrichtung des Lichts auf das Bildmaterial aufrechtzuerhalten. Dies würde einen Filmstreifen erzeugen, in dem die sechs Schirme in Folge für jedes Bild der Bewegung gezeigt werden würden. Die Übertragung dieses Films auf sechs getrennte Aufnahmen, die gleichzeitiges Zeigen der sechs Schirme zu ermöglichen, würde durch den stufenweisen Ausdruck auf entweder einen optischen Drucker oder eine Film-auf-Band- Übertragungsmaschine stattfinden.Figure 27 shows an illustration of a guide for planning a shot of footage for a dodecahedral mosaic. The outline of a single flat screen is shown at 205, with the horizon line illustrated at 206. This guide is useful for freely dragging across sections along the horizon, ensuring that the pentagonal screens will match. If this guide is used for animation footage, it could be shot with a motion control animation camera that can rotate and move to capture each section in sequence. The camera should preferably move to maintain the same alignment of light on the footage throughout. This would produce a filmstrip in which the six screens would be shown in sequence for each frame of motion. The transfer of this film into six separate exposures, allowing simultaneous showing of the six screens, would be accomplished by step-by-step printing on either an optical printer or a film-to-tape transfer machine.
Fig. 28 zeigt eine Veranschaulichung einer anderen Art von Führung für die Planung von Bildmaterial für ein dodekaedrisches Mosaik, das ein geodätisches Gitter auf jedem Schirm bei 207 zeigt. Diese Führungsart ist genauer, weil sie korrekte Proportionen und die Linien angibt, die große Kreisstrecken in jeder Richtung definieren. Jedoch kann es sein, daß man sich wegen ihrer ungewöhnlichen Geometrie erst einige Zeit daran gewöhnen muß, und es ist Sorge zu tragen, daß die Abschnitte getrennt sind, um sicherzustellen, daß das Bildmaterial entlang der Ränder zusammenpaßt.Fig. 28 shows an illustration of another type of guide for planning images for a dodecahedral mosaic showing a geodesic grid on each screen at 207. This type of guide is more accurate because it gives correct proportions and the lines that define large circular segments in each direction. However, because of its unusual geometry, it may take some time to get used to. and care must be taken to separate the sections to ensure that the artwork fits together along the edges.
Fig. 29 ist ein Schaltbild, das alle Schirme zusammen und angrenzend, und zwar durch leichte polare Verzerrung, sowie eine überlappende Anordnung von Schirmen von einer dualen elektrooptischen Linse zeigt. Diese Anordnung der Schirme 208 kann durch ein lineares Fortschreiten von polarer Verzerrung bis zu 16,666 % vom Boden bis zur Spitze jedes äußeren Fünfecks bewerkstelligt werden, wodurch eine äußere Fünfeckform geschaffen wird, die bei 209 gezeigt ist. Trotz ihres leichten Mißverhältnisses kann diese Führung sehr nützlich sein, weil sie die Höhe der äußeren Schirme aufrechterhält und zeigt, daß alle ihre Ränder zusammenpassen. Daher ist dies proportional die korrekteste Art, das Bild, das durch die sechs pentagonalen Schirme als flaches Bild erzeugt wurde, zu zeigen, und es ist auch die beste Art, ein existierendes flaches Bild zu unterteilen, so daß es auf sechs Schirmen gezeigt werden kann. Auf diese Weise kann eine große Gesamtform für die Übertragung auf die einzelnen Maskierungsprozessoren für jeden Schirm unterteilt werden.Fig. 29 is a circuit diagram showing all the screens together and adjacent by slight polar distortion, as well as an overlapping array of screens from a dual electro-optical lens. This array of screens 208 can be accomplished by a linear progression of polar distortion up to 16.666% from the bottom to the tip of each outer pentagon, creating an outer pentagon shape shown at 209. Despite its slight disproportion, this guide can be very useful because it maintains the height of the outer screens and shows that all of their edges match up. Therefore, this is proportionally the most correct way to show the image produced by the six pentagonal screens as a flat image, and it is also the best way to divide an existing flat image so that it can be shown on six screens. In this way, a large overall shape can be subdivided for transmission to the individual masking processors for each screen.
In dieser Figur ist auch die Anordnung von überlappenden Schirmen von einer dualen elektrooptischen Linse gezeigt, wobei der linke und rechte Schirm von jedem Modul erzeugt werden. Es ist zu bemerken, daß die Zentralachse jedes Moduls in einem Dual-Schirm-System gegenüber einem dodekaedrischen Rand liegt. Es ist auch zu beachten, daß das Zenit-Fünfeck wegen der Struktur des Dodekaeders in einem Dual-Schirm-System nicht doppelt abgedeckt werden kann, ausgenommen durch eine gesonderte einzelne Kamera.Also shown in this figure is the arrangement of overlapping screens from a dual electro-optical lens, with the left and right screens produced by each module. Note that the central axis of each module in a dual screen system is opposite a dodecahedral edge. Note also that because of the structure of the dodecahedron, the zenith pentagon cannot be double-covered in a dual screen system, except by a separate single camera.
Fig. 30 ist ein Schaltbild eines virtuellen Bilds 210 von sechs Schirmen, die zu einer Scheibe geformt sind, und wird in einem rotierenden elektronischen Suchersystern verwendet, das eine hernisphärische Sicht abdecken kann. Es verwendet das Schirmverhältnis von Fig. 28 mit weiterer Verdichtung um 79,2 % der äußeren Fünfecke von ihren Zentren zu ihren Außenspitzen, um den Umriß bei 211 sichtbar zu machen. Obwohl dadurch die Horizontlinie auf jedem Schirm eine nach oben gerichtete Krümmung in der Mitte erfährt, macht es die Anordnung der Schirme für einen gesamten drehenden elektronischen Sucher geeigneter. Die Bildinformation in den Schirmen wird in einem virtuellen Speicher aufbewahrt, vorzugsweise mit niedriger Auflösung in einem Computer, um Echtzeitbetrieb zu ermöglichen, mit einzelnen Segmenten von angeschlossenen Playbackmaschinen oder von den Kameramodulen selbst. Das Fenster des Suchers 212 ist ein Bildspeicher, der je nach Bedarf Bildinformation von dem virtuellen Speicher abruft. Die Bewegungsrichtungen dieses Fensters 213 werden durch einen Joystick gesteuert, dessen Vertikalbewegung das Fenster zum Zenit bringt und dessen Horizontalbewegung die Drehung um den zentralen Punkt bewirkt, so daß die Szene entlang der Horizontlinie schwenkt. Wenn möglich, können weitere Steuereinrichtungen die Größe dieses Fensters je nach Bedarf ausdehnen und verkleinern.Fig. 30 is a circuit diagram of a virtual image 210 of six screens formed into a disk and used in a rotating electronic viewfinder system capable of covering a herniated sphere. It uses the screen ratio of Fig. 28 with further compression by 79.2% of the outer pentagons from their centers to their outer tips to reveal the outline at 211. Although this causes the horizon line on each screen to curve upwards, in the center, it makes the arrangement of the screens more suitable for an entire rotating electronic viewfinder. The image information in the screens is stored in a virtual memory, preferably at low resolution in a computer to enable real-time operation, with individual segments from attached playback machines or from the camera modules themselves. The window of the viewfinder 212 is an image memory which retrieves image information from the virtual memory as required. The directions of movement of this window 213 are controlled by a joystick, the vertical movement of which brings the window to the zenith and the horizontal movement of which causes rotation about the central point so that the scene pans along the horizon line. If possible, other control means can expand and contract the size of this window as required.
Fig. 31 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines Filmheaterprojektionssystems unter Verwendung einer Laser-Videoprojektion zeigt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind Querschnitte eines Dodekaeders asymmetrisch. Aus Gründen der klareren Darstellung sind hier die Teile in dieser Aussicht entlang der Querschnittsebene angeordnet worden, als ob es sechs Projektoren anstatt fünf um die Peripherie herum gäbe. Es werden sechs Module gezeigt, aber insgesamt können elf in dem Projektionssystem verwendet werden, wobei die hinzugefügten Module mit einem gestrichelten Umriß gezeigt sind, um die maximale Flächenabdeckung zu erreichen.Fig. 31 is a schematic showing a cross section of a motion picture theater projection system using laser video projection. As can be seen from Fig. 3, cross sections of a dodecahedron are asymmetrical. For clarity, the parts in this view have been arranged along the cross-sectional plane as if there were six projectors around the periphery instead of five. Six modules are shown, but a total of eleven can be used in the projection system, with the added modules shown in dashed outline to achieve maximum area coverage.
Die Videoquelle, entweder ein Videorekorder oder ein Kameramodul, befindet sich bei 118. Um alle außer dem zentralen pentagonalen Bildteil auszublenden, geht das Videosignal durch einen Maskierungsprozessor 119 oder durch andere Teile des Bilds, wie oben beschrieben. Durch die Verwendung dieses Prozessors in Verbindung mit den Prozessoren anderer Projektormodule können nichtpentagonale Gesamtschirme in einer Vielzahl von Formen und Größen gezeigt werden.The video source, either a VCR or a camera module, is located at 118. To mask out all but the central pentagonal portion of the image, the video signal passes through a masking processor 119 or through other portions of the image as described above. By using this processor in conjunction with the processors of other projector modules, non-pentagonal full screens in a variety of shapes and sizes can be shown.
Drei Lichtstrahlen werden in rot, grün und blau emittiert. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Lichtstrahlen Laserstrahlen. Andere Lichtquellen können verwendet werden, wie sie bei anderen Videoprojektorarten gefunden werden. Für diese Beschreibung wird aber von Laserstrahlen ausgegangen. Eine Gruppe von drei Lasern sendet bei 214 rote, grüne und blaue Laserstrahlen aus. Die Signale, die die rote, grüne und blaue Farbinformation des Videosignals repräsentieren, werden dazu verwendet, bei 215 eine Gruppe von drei Lichtventilen für diese Laserstrahlen zu steuern, wobei die Menge an rotem, grünem und blauem Licht, die in der bevorzugten Ausführungsform zu einem weißen Lichtstrahl kombiniert wird, der durch ein faseroptisches Kabel 216 geht, das bei 217 mit der Außenfläche eines Projektormoduls in dem Projektionskopf verbunden ist, reguliert wird. Dort wird der weiße Laserstrahl 218 von einem Spiegel 127 für das vertikale Abtasten und einem kreisenden Spiegelrad 132 für die Horizontalabtastung reflektiert, wodurch eine Videorasterabtastung erfolgt. Diese und die anderen Spiegel für die anderen Module für den Projektor werden durch einen Haus-Video- Synchronisations-Generator 110, der mit den verschiedenen Modulen über einen Verteilungsverstärker 219 verbunden ist, synchron gehalten. Der reflektierte Laserstrahl geht durch eine Projektionslinse 133 auf eine Projektionsfläche 134 mit einer sphärischen Krümmung. Wegen der unendlichen Fokustiefe eines Lasers könnte diese Projektonsfläche eiförmig sein oder eine andere Biegung haben, aber ein solches projiziertes Bild wäre keine unverzerrte Reproduktion der Kamerasicht.Three light beams are emitted in red, green and blue. In a preferred embodiment, these light beams are laser beams. Other light sources can be used, such as found in other types of video projectors, but for this description we will assume laser beams. A group of three lasers emit red, green and blue laser beams at 214. The signals representing the red, green and blue color information of the video signal are used to control a group of three light valves for these laser beams at 215, regulating the amount of red, green and blue light which in the preferred embodiment is combined into a white light beam which passes through a fiber optic cable 216 which is connected at 217 to the outer surface of a projector module in the projection head. There the white laser beam 218 is reflected by a mirror 127 for vertical scanning and a rotating mirror wheel 132 for horizontal scanning, thereby producing a video raster scan. These and the other mirrors for the other modules for the projector are kept in sync by a house video synchronization generator 110 connected to the various modules through a distribution amplifier 219. The reflected laser beam passes through a projection lens 133 onto a projection surface 134 having a spherical curvature. Because of the infinite depth of focus of a laser, this projection surface could be egg-shaped or have some other curvature, but such a projected image would not be an undistorted reproduction of the camera view.
Die optische Achse 53 von jedem Projektionsmodul befindet sich senkrecht zu einer der Flächen eines Dodekaeders, wenn ein einzelner Schirm projiziert wird, oder ist auf einen dodekaedrischen Rand für eine überlappende doppelte Schirmprojektion oder auf einen Vertex für eine überlappende dreifache Schirmprojektion ausgerichtet. Der Blickwinkel jeder Projektionslinse paßt mit seiner jeweiligen Linse in dem Kamerasystem zusammen.The optical axis 53 of each projection module is perpendicular to one of the faces of a dodecahedron when projecting a single screen, or is aligned with a dodecahedral edge for an overlapping double screen projection, or with a vertex for an overlapping triple screen projection. The angle of view of each projection lens matches its respective lens in the camera system.
Jedes Modul des Projektors ist in einer Ablenkplatte 200 eingeschlossen, um Lichtleckage von einem Modul zum anderen einzuschränken. Zusätzliche Module, bis zu insgesamt elf, können für die Aufnahme unterhalb des Horizonts für ein maximales Sichtfeld von 91,6 % einer Sphäre dazugenommen werden, was hier in punktierten Linien gezeigt ist, wie vorher für das Kamerasystem beschrieben. Die einzigen Beschränkungen bestehen in der Notwendigkeit, einen Raum für die Projektorhalterung und für den Zuschauerraum innerhalb der Sphäre einzuplanen, wo die laserprojizierten Bilder aus Gründen der Sicherheit nicht auftreffen. Dies soll einen Augenschaden bei Zuschauern vermeiden, die in den vom Projektor kommenden Laserstrahl schauen.Each module of the projector is enclosed in a baffle 200 to limit light leakage from one module to another. Additional modules, up to a total of eleven, can be added for below-horizon imaging for a maximum field of view of 91.6% of a sphere, which is shown here shown in dotted lines as previously described for the camera system. The only limitations are the need to provide space for the projector mount and for the audience area within the sphere where the laser projected images will not land for safety reasons. This is to avoid eye damage to spectators looking into the laser beam coming from the projector.
Eine Projektionsfläche sollte die Winkelreflexion ninimieren, die dazu neigen würde, benachbarte Bilder auszulöschen Eine graue Oberfläche oder eine poröse weiße mit Löchern könnte dazu benutzt werden, es zu ermöglichen, daß Klang von den Lautsprechern hinter dem Schirm durchdringt. Das Schirmmaterial sollte in geodätischen Abschnitten Verwendung finden. Ein linsenförmiges Projektionsschirmmaterial wäre auch dazu nützlich, die Streuung von projiziertem Licht einzuschränken. Allerdings würde, je richtungsreflektiver der Schirm ist, das Bild um so mehr verschwinden, wenn es mit zunehmendem Winkel von der optischen Achse weg betrachtet würde.A projection surface should minimize angular reflection, which would tend to erase adjacent images. A gray surface or a porous white one with holes could be used to allow sound from the speakers to pass through behind the screen. The screen material should be used in geodesic sections. A lenticular projection screen material would also be useful to limit the scattering of projected light. However, the more directionally reflective the screen, the more the image would disappear when viewed at increasing angles away from the optical axis.
Wenn die Zentren jeder Fläche eines Dodekaeders verbunden sind, wird ein Ikosaeder gebildet, welches die Grundlage für das geodätische Kuppelaufbausystem von R. Buckminster Fuller ist. Dieses dodekaedrische Projektionssystem harmoniert daher mit dem geodätischen Kuppelaufbau, und die Schirmgrenzen, Bauteile zum Aufhängen einer Projektionsfläche und Stützen für die Plazierung von Lautsprechern stimmen alle mit den Bauelementen einer typischen geodätischen Kuppel überein.When the centers of each face of a dodecahedron are connected, an icosahedron is formed, which is the basis for R. Buckminster Fuller's geodesic dome construction system. This dodecahedral projection system is therefore consistent with the geodesic dome construction, and the screen boundaries, components for hanging a projection screen, and supports for placing speakers all match the structural elements of a typical geodesic dome.
Wenn ein poröser Projektionsschirm verwendet wird, kann Klang durch ihn hindurchdringen, und die Verstrebungen und Teile der geodätischen Kuppelaufbaus würden als akustische Fallen agieren, um interne Klangreflexion innerhalb der Kuppel zu minimieren.If a porous projection screen is used, sound can pass through it, and the struts and parts of the geodesic dome structure would act as acoustic traps to minimize internal sound reflection within the dome.
Wenn sich die Zuschauer außerhalb der sphärischen Projektionsfläche 134 befinden und auf ein von hinten projiziertes Bild auf einen durchscheinenden Schirm schauen, ist der Blick auf den Projektor kein Problem, weil sich der Schirm zwischen ihnen und dem Projektor befindet. Das Bild könnte dann sehr hell sein, je nach der Lichtdurchlässigkeit des Schirms, und es kann eine vollständige Sphäre gezeigt werden. Jedoch könnte ein Zuschauer nicht jede Ansicht auf einmal sehen, wie es im Inneren durch das Drehen des Kopfs der Fall wäre, und die Sichtperspektive würde verzerrt erscheinen. Eine Projektion, bei der sich die Zuschauer außerhalb befinden, würde für spezielle Zwecke am besten sein, wie etwa das Zeigen eines vollständigen Bilds der Erde.If the viewers are outside the spherical projection surface 134 and look at an image projected from behind onto a translucent screen, seeing the projector is not a problem because the screen is between them and the projector. The image could then be very bright, depending on the light transmission of the screen, and it may a complete sphere could be shown. However, a viewer could not see every view at once, as would be the case inside by turning the head, and the viewing perspective would appear distorted. A projection with the viewers outside would be best for special purposes, such as showing a complete picture of the Earth.
Fig. 32 ist eine Veranschaulichung, die einen Querschnitt eines zusammengesetzten Projektors zeigt, der Flüssigkristallanzeige(LCD)-Tafeln, eine Filmtheaterlichtquelle und zwei Kühlsystemarten verwendet.Fig. 32 is an illustration showing a cross section of a composite projector using liquid crystal display (LCD) panels, a motion picture light source, and two types of cooling systems.
LCD-Projektion beinhaltet die Verwendung einer Filmtheaterprojektionslampe 221, wie einer Hochleistungs-Xenon-, -kryptonoder -Wolframhalogenleuchte, um eine starkes weißes Licht zu erzeugen. Eine LCD-Tafel 222 in jedem Projektionsmodul zeigt das Farbvideosignal und wirkt als eine aktive Transparenz, die das Licht nach Bedarf abblockt oder durchläßt, um ein Bild zu erzeugen, wodurch die Lichtmenge, die durch die strategisch plazierten blauen, grünen und roten Streifen oder Filter auf der Oberfläche der LCD-Tafel hindurchgeht, mit den Farben, die durch die Projektionslinse 133 hindurchgehen und sich am Schirm verbinden, gesteuert werden. JVC und Panasonic entwickeln gerade solche Projektoren, und Sharp hat den XV-100-LCD- Videoprojektor vorgestellt, der ein 100-Zoll (2,54m)-Bild projizieren kann.LCD projection involves the use of a motion picture theater projection lamp 221, such as a high power xenon, krypton or tungsten halogen lamp, to produce a strong white light. An LCD panel 222 in each projection module displays the color video signal and acts as an active transparency, blocking or passing the light as needed to produce an image, thereby controlling the amount of light passing through the strategically placed blue, green and red stripes or filters on the surface of the LCD panel with the colors passing through the projection lens 133 and combining on the screen. JVC and Panasonic are developing such projectors, and Sharp has introduced the XV-100 LCD video projector, which can project a 100-inch (2.54 m) image.
Ein LCD-Projektor für die vorliegende Erfindung darf nur eine kleine Anzahl Projektionslampen erfordern, vielleicht nur eine, die sich hinter den LCD-Tafeln befinden soll, und erfordert keine LCDS mit außergewöhnlicher Größe, solange sie eine gute Auflösung haben. Aufgrund des einfachen Aufbaus, der geringen benötigten Strommenge und weil sie heller als ein Laserprojektor sein würde, steht die LCD-Projektion bei der Wahl als bevorzugte Ausführungsform an zweite Stelle. Die Hauptnachteile dieses Systems sind die Beschränkungen bezüglich der Auflösung in einer solchen LCD-Tafel, die Lichtstreuung zwischen den Modulen aufgrund von inneren Reflexionen von den LCD-Tafel- Facetten her, und der Wärme, die durch eine starke Projektions lampe erzeugt wird, insbesondere als sie das oberste Projektionsmodul und die Ausrichtung der anderen beeinflußt. Dichtere LCDs mit mehr Pixel oder Kombinationen von Mehrfach-LCDs würden die Auflösung verbessern, lichtundurchlässige Wände zwischen den Projektionsmodulen würden Lichtstreuung verhindern, und zum Kühlen könnte eine transparente, glasummantelte Barriere eingesetzt werden, die zwischen dem Licht und der LCD mit zirkulierendem Wasser 223 gefüllt ist, wie gegenwärtig zum Schutz des Films bei bestimmten optischen Filmdruckern Anwendung findet, und, wenn nötig, außerhalb der projizierten Bildfläche durch Kühlrohre für ein unterkühltes Gas 224, wie flüssigen Stickstoff, gesteigert werden könnte.An LCD projector for the present invention may require only a small number of projection lamps, perhaps only one to be located behind the LCD panels, and does not require LCDs of exceptional size as long as they have good resolution. Because of its simple construction, low amount of power required, and because it would be brighter than a laser projector, LCD projection is a second choice as the preferred embodiment. The main disadvantages of this system are the limitations on resolution in such an LCD panel, the scattering of light between modules due to internal reflections from the LCD panel facets, and the heat generated by a strong projection lamp, particularly as it affects the top projection module and the alignment of the others. Denser LCDs with more pixels or combinations of multiple LCDs would improve resolution, opaque walls between the projection modules would prevent light scattering, and cooling could be provided by a transparent glass-encased barrier filled with circulating water 223 between the light and the LCD, as is currently used to protect the film in certain optical film printers, and could be augmented if necessary outside the projected image area by cooling tubes for a supercooled gas 224 such as liquid nitrogen.
Fig. 33 zeigt einen Viertelausschnitt eines Dodekaeders, gezeichnet gemäß einer Ebene, die zwischen D, E und F der Fig. 1 verläuft. Die Figur zeigt die charakteristischen Winkel und Proportionen des Dodekaeders. Die Proportionen der äußeren und inneren Messungen werden gezeigt, und zwar gemäß der Tatsache, daß 1,00 der Radius der pentagonale Fläche ist. Dieser Radius wird bei 225 gezeigt. Die Höhe des pentagonalen Abschnitts von der Mitte eines Rands zum Zentrum ist 0,809017, gezeigt bei 226, und die Hälfte eines Dodekaederrands ist 0,587785, gezeigt bei 227. Die Länge des Radius der Außensphäre des Dodekaeders, welche alle äußersten Punkte berührt, ist 1,6472779, gezeigt bei 228. Die Mittelsphäre, die ihre Ränder schneidet, ist 1,5388416 und bei 229 gezeigt; und die Innnensphäre, die die Zentren ihrer Fläche berührt, ist 1,3090167 und bei 230 gezeigt. Eine Hälfte des diedrischen Winkels 116,565054 zwischen dodekaedrischen Flächen ist bei 231 veranschaulicht. Die Innenwinkel sind auch dargestellt; der zwischen dem Zentrum eines Rands und eines pentagonalen Punkts, 20,905151, wird bei 232 gezeigt, der zwischen einem Punkt und einem pentagonalen Zentrum, 37,377376, wird bei 233 gezeigt, und der zwischen einem pentagonalen Zentrum und einer pentagonalen Basis, 31,717473, wird bei 234 veranschaulicht.Fig. 33 shows a quarter section of a dodecahedron, drawn according to a plane passing between D, E and F of Fig. 1. The figure shows the characteristic angles and proportions of the dodecahedron. The proportions of the external and internal measurements are shown, according to the fact that 1.00 is the radius of the pentagonal face. This radius is shown at 225. The height of the pentagonal section from the middle of an edge to the center is 0.809017, shown at 226, and one-half of a dodecahedron edge is 0.587785, shown at 227. The length of the radius of the outer sphere of the dodecahedron, touching all the outermost points, is 1.6472779, shown at 228. The middle sphere intersecting its edges is 1.5388416 and shown at 229; and the inner sphere touching the centers of its faces is 1.3090167 and shown at 230. One-half of the dihedral angle 116.565054 between dodecahedral faces is illustrated at 231. The interior angles are also shown; that between the center of an edge and a pentagonal point, 20.905151, is shown at 232, that between a point and a pentagonal center, 37.377376, is shown at 233, and that between a pentagonal center and a pentagonal base, 31.717473, is illustrated at 234.
Damit ist die grundlegende Beschreibung der Erfindung als Videosystem vollständig.This completes the basic description of the invention as a video system.
Unter Verwendung des Prinzips von pentagonalen Bildern in einer dodekaedrischen Anordnung sind auch andere Variationen möglich. Zum Beispiel kann die Geometrie des Dodekaeders variiert werden, und unterschiedliche Arten von Bildaufzeichnungsund -projektionsvorrichtungen können im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. Dementsprechend sollte der Umfang der Erfindung nicht durch die dargestellten Ausführungsformen bestimmt sein, sondern durch die beigefügten Ansprüche und ihre gesetzlichen Äquivalente.Using the principle of pentagonal images in a dodecahedral arrangement, other variations are also possible. For example, the geometry of the dodecahedron can be varied, and different types of image recording and projection devices can be used within the scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be determined by the illustrated embodiments, but by the appended claims and their legal equivalents.
Wenn zwei grundlegende pentagonale Bildformen anstatt nur eine vorausgesetzt werden, dann wird, wenn der Zenit und die Basis der Fünfecke vergrößert werden, die Standardform für die Schirme sowohl oberhalb wie auch unterhalb des Horizonts zu einern abgeflachten Fünfeck, das in seiner Form mehr an die den üblichen rechteckigen Schirme heranreicht.If two basic pentagonal image shapes are assumed rather than just one, then as the zenith and base of the pentagons are enlarged, the standard shape for the screens both above and below the horizon becomes a flattened pentagon, more similar in shape to the usual rectangular screens.
Weitere Unterteilungen des Dodekaeders und der anderen Polyeder eröffnen hunderte von Variationen der Polyedergeometrie. Durch die Verwendung von Maskierungsprozessoren könnten viele interessante neue Formen gezeigt werden, wie zum Beispiel das Rhombicosadodekaeder, das Flächen hat, die Fünfecke, Quadrate und gleichseitige Dreiecke sind. Weitere räumliche Videoprozessoren wie der Quantel-ADO-Videoeffekte-Prozessor und der Quantel-MIRAGE-Videoeffekte-Prozessor könnten auch dazu verwendet werden, diese einzelnen Facetten vor der Projektion zu manipulieren.Further subdivisions of the dodecahedron and the other polyhedra open up hundreds of variations of polyhedral geometry. By using masking processors, many interesting new shapes could be shown, such as the rhombicosadodecahedron, which has faces that are pentagons, squares, and equilateral triangles. Other spatial video processors such as the Quantel ADO Video Effects Processor and the Quantel MIRAGE Video Effects Processor could also be used to manipulate these individual facets prior to projection.
Andere reguläre Polyeder sind beschrieben worden, einschließlich der Deltaeder, eine Art Dodekaeder, das aus gleichseitigen Dreiecken besteht, die stemförmigen Formen und selbst die Kepler-Poinsot-Polyeder. Jedoch benötigen sie alle für die Aufzeichnung eines vollständigen sphärischen Bilds mehr Facetten als das Dodekaeder. Wenn aber die Signalbandbreite und Modulaufbaugröße es zulassen, bieten sich andere Arten von polyedrischen, untereinander austauschbaren modularen Filmkameraund Projektionssystemen zur Ansicht an.Other regular polyhedra have been described, including the deltahedra, a type of dodecahedron made up of equilateral triangles, the stem-shaped forms, and even the Kepler-Poinsot polyhedra. However, they all require more facets than the dodecahedron to record a complete spherical image. However, if signal bandwidth and module size allow, other types of polyhedral interchangeable modular movie camera and projection systems may be considered.
Wenn neue Bildaufzeichnungs- und -projektionstechnologien auftauchen, kann jede auf das hier beschriebene Prinzip der Aufzeichnung und Projektion angewandt werden, solange sie der wesentlichen dodekaedrischen Geometrie folgt.As new image recording and projection technologies emerge, any can be applied to the recording and projection principle described here, as long as it follows the essential dodecahedral geometry.
Die vorliegende Erfindung ist, weil sie das ganze Bild in handhabbare pentagonale Abschnitte unterteilt, auch zur Verwendung bei Spezialeffekten geeignet. Weil jeder Abschnitt mit einer Standardlinse mit einem Sichtfeld von ungefähr 75º aufgenommen ist, kann die Aufnahme von unterschiedlichen Quellen leicht übereinstimmend gemacht werden, insbesondere wenn die beschriebenen Bildmaterial-Führungen verwendet werden. Wenn die vorliegende Erfindung als Videosystem eingesetzt wird, dann wird die Zusammensetzung verschiedener Bilder sogar noch einfacher, insbesondere wenn digitales Video verwendet wird. Daher kann die Kombination für ein Kuppeltheater regulärer Aufnahme und Spezialeffekte wie eine Zeitrafferaufnahme einfacher ausgeführt werden, um lebhafte Eindrücke zu erzeugen, wie etwa einen Dinosaurier, der in einem Bild des brasilianischen Regenwalds hinter einem Baum hervorkommt.The present invention is also suitable for use in special effects because it divides the entire image into manageable pentagonal sections. Because each section is captured with a standard lens with a field of view of approximately 75º, the capture from different sources can easily be made consistent, particularly when using the image guides described. When the present invention is used as a video system, the composition of different images becomes even easier, particularly when using digital video. Therefore, the combination of regular capture for a dome theater and special effects such as time lapse capture can be more easily accomplished to create vivid impressions such as a dinosaur emerging from behind a tree in an image of the Brazilian rainforest.
Ein alternatives Verfahren hängt nicht von einem geodätischen Gitter zur Erzeugung von Bildmaterial für pentagonale Schirme ab. Für Filmanimation oberhalb des Horizonts kann Bildmaterial für jeden Teil des Kuppelschirms ausgenommen des Zenits geschaffen werden, und zwar unter Verwendung eines herkömmlichen rechteckigen Feldaufzeichnungsgitters, um dann pentagonale Bildabschnitte zu erzeugen, die zusammenpassen, wobei jeder Abschnitt in Folge durch eine pentagonale Maske in der Kamera aufgenommen wird, mit dem Bildmaterial auf einem Tricktisch, dessen oberer Teil von der Filmebene um 260, 34 Minuten weg gekippt ist. Die rechten und linken Ränder des Bildmaterials sind so aufgebaut, daß sie zusammenpassen. Die Animation für den Zenit sollte gemäß einem konzentrischen Gitter mit von einem Punkt ausgehenden Linien geplant werden, die auf mehreren Fünfergruppen basieren und auf einem flachen Tisch aufgenommen werden, so daß sie mit den oberen Rändern der anderen Abschnitte zusammenpaßt. Wenn diese Abschnitte auf Video übertragen und mittels des Projektionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt werden, sollten sie so etwas wie eine stetige Panoramaumgebung einer Animation erzeugen. Ich habe solche Trickaufnahmen auf 35 mm 5247 Farbnegativfilm erzeugt, und zwar unter Verwendung einer 5369 Weichrand-Zweischichten-Maske auf einem Mechanical Concepts Tricktisch bei Lumeni Productions in Hollywood, Kalifornien.An alternative method does not depend on a geodesic grid for generating imagery for pentagonal screens. For motion picture animation above the horizon, imagery can be created for every part of the dome screen except the zenith using a conventional rectangular field recording grid to then generate pentagonal image sections that match up, each section being recorded in sequence through a pentagonal mask in the camera, with the imagery on a animation table with the top of the table tilted away from the film plane by 260.34 minutes. The right and left edges of the imagery are constructed to match up. The animation for the zenith should be planned according to a concentric grid with lines emanating from a point based on several groups of five and recorded on a flat table so that it matches up with the top edges of the other sections. These sections, when transferred to video and shown by means of the projection system according to the present invention, should produce something like a continuous panoramic environment of animation. I created such trick shots on 35 mm 5247 color negative film using a 5369 soft-edge two-layer mask on a Mechanical Concepts animation table at Lumeni Productions in Hollywood, California.
Die kleine Abmessung der hier beschriebenen Videokamera empfiehlt sich für den Betrieb aus der Hand wie auch für Actionszenen, die für eine größere Kamera undurchführbar wären. Nötigenfalls würden jedoch größere Kameras eine verbesserte Bildqualität erbringen.The small size of the video camera described here is recommended for handheld use as well as for action scenes that would be impossible with a larger camera. If necessary, however, larger cameras would provide improved image quality.
Viele verbesserte Techniken der Videoaufzeichnung werden gegenwärtig entwickelt, und Videorekorder werden kleiner. Sony hat kürzlich einen optischen HDTV-Video-Disk-Rekorder mit optischer Zweikanal-Aufnahme angekündigt. Die digitale Aufzeichnung und Übertragung von Videoaufzeichnungen wird neuer Standard. Magnetooptische-Disk (MOD) -Aufzeichnungen, die einen Polarisierungslaser verwenden, wie den von Thomson, Frankreich, und Canon, Japan, vorgestellten, können zur bevorzugten Einrichtung der Videospeicherung werden, weil sie den willkürlichen Zugriff ermöglichen und bemerkenswert klein und tragbar werden können, da sie keine Bandwickelspulen und Registriertrommel erfordern. Es ist auch das von dem NEXT-Computer verwendete Aufzeichnungsmedium und kann der Standard für die Multimedia-Software der Zukunft werden. Festkörper-Speicherkarten werden zur Zeit ebenfalls für die Speicherung von digitaler Videoinformation entwickelt.Many improved video recording techniques are currently being developed, and video recorders are becoming smaller. Sony recently announced an HDTV optical video disk recorder with two-channel optical recording. Digital recording and transmission of video recordings is becoming the new standard. Magneto-optical disk (MOD) recordings using a polarizing laser, such as those introduced by Thomson of France and Canon of Japan, may become the preferred means of video storage because they allow random access and can become remarkably small and portable, since they do not require tape reels and recording drums. It is also the recording medium used by the NEXT computer and may become the standard for multimedia software of the future. Solid-state memory cards are also currently being developed for storing digital video information.
Die Grenzen der Aufzeichnung sind durch die vorgeschlagene Erforschung der dreidimensionalen Kristallmatrix-Rekorder vorgegeben. Das Phänomen des Photonenechos, bei welchem Photonen an bestimmten Stellen in einem Kristall durch zwei Laser gespeichert, dann freigesetzt und unter Verwendung eines dritten detektiert werden können, kann dreidimensionale Aufzeichnung möglich machen. Ein Vorschlag von Mark A. Friedlander an die US-Marine beschreibt eine quadratische Anordnung von 10.000 winzigen Halbleiterlasern, die in 1 um, großen Datenzellen in einem 4" (100.000 um) Würfel gekühlter, mit Seltene Erde dotierten Lanthantrifluorid fokussiert werden können. Wenn Ultraviolett-Laser dazu verwendet werden könnten, die Datenzellengröße auf 0,1 um zu verringern, dann läge die Kapazität eines solchen Rekorders bei einer vorgeschlagenen NEC-Standard- Bandbreite für digitales Video (mit CD-Klangqualität) von 42 Millionen Bits pro Sekunde bei 754 Jahren!The limits of recording are dictated by proposed research into three-dimensional crystal matrix recorders. The phenomenon of photon echo, in which photons can be stored at specific locations in a crystal by two lasers, then released and detected using a third, may make three-dimensional recording possible. A proposal by Mark A. Friedlander to the U.S. Navy describes a square array of 10,000 tiny semiconductor lasers that can be focused into 1 um data cells in a 4" (100,000 um) cube of cooled rare earth doped lanthanum trifluoride. If ultraviolet lasers could be used to reduce the data cell size to 0.1 um, the capacity of such a recorder would be a proposed NEC standard Bandwidth for digital video (with CD sound quality) of 42 million bits per second at 754 years!
Das US-Patent US-A-3 832 565 mit dem Titel "Holographic Memory with Dodecahedron Deteor Matrix" von P. Graf und M. Lang, das auf Siemens AG übertragen wurde, beschreibt ein Gerät zum Wiedergewinnen von Information, die in Form von Unterhologrammen gespeichert ist, und zwar durch die Verwendung einer Detektionsmatrix, die die Form eines Dodekaeders hat. Anders ausgedrückt, umgeben die Detektoren ein Aufzeichnungsmedium in der Form eines Dodekaeders, das nach innen schaut. Bei der vorliegenden Erfindung zeichnen Kameras ein äußeres Bild auf, welches Projektoren reproduzieren. Vor allem aus Gründen der Symmetrie wäre dies anscheinend das angemessenste Mittel zur Speicherung und Wiedergabe der Bilddaten der vorliegenden Erfindung, insbesondere wenn jede Fläche als Speicher und Wiederauffindungseinheit dienen könnte, die einem der Module der vorliegenden Erfindung entspricht, und wenn gleichzeitige Mehrfachaufzeichnung und Playback möglich wären, dann wäre es die bevorzugte Aufzeichnungsausführungsform der vorliegenden Erfindung.US Patent US-A-3 832 565 entitled "Holographic Memory with Dodecahedron Deteor Matrix" by P. Graf and M. Lang, assigned to Siemens AG, describes an apparatus for retrieving information stored in the form of sub-holograms by using a detection matrix having the shape of a dodecahedron. In other words, the detectors surround a recording medium in the shape of a dodecahedron that faces inward. In the present invention, cameras record an external image which projectors reproduce. Mainly for reasons of symmetry, this would appear to be the most appropriate means of storing and reproducing the image data of the present invention, particularly if each area could serve as a storage and retrieval unit corresponding to one of the modules of the present invention, and if simultaneous multiple recording and playback were possible, then it would be the preferred recording embodiment of the present invention.
Neben der beschriebenen Ausführungsform der Laser-Videoprojektion, gibt es mehrere mögliche alternative Verfahren für das erfindungsgemäße Projektionssystem. Das Gebiet der großangelegten Videoprojektion ist gegenwärtig im Wandel begriffen, und weitere Entwicklungen können auftauchen, um die Funktion der Bildwiedergabe von dem Maskierungsprozessor jedes Projektionsmoduls aus auf einer sphärischen Fläche zu leisten. Es gibt zwei grundlegende Annäherungsweisen, die Videoprojektion oder Videowiedergabe auf einem Direkt-Sicht-Schirm. Die Projektion reproduziert das Bild vom Kamerasysten auf einem pentagonalen Schirm vom Inneren einer Kuppel nach außen, während die Direkt- Sicht-Schirme das Bild auf dem pentagonalen Schirm von außen nach innen reproduzieren. Neben der vorher beschriebenen Laserund LCD-Projektion weisen Videoprojektoren auqh Kathodenstrahlröhren(CRT)-Projektoren auf. Beispiele für Direkt-Sicht-Schirme sind Fernsehgeräte, Leuchtdioden(LED)-Schirme und massive faseroptische Kuppeln.In addition to the described embodiment of laser video projection, there are several possible alternative methods for the inventive projection system. The field of large-scale video projection is currently evolving, and further developments may emerge to provide the function of displaying images from the masking processor of each projection module onto a spherical surface. There are two basic approaches, video projection or video display on a direct-view screen. Projection reproduces the image from the camera system on a pentagonal screen from the inside of a dome outward, while direct-view screens reproduce the image on the pentagonal screen from the outside inward. In addition to the previously described laser and LCD projection, video projectors also include cathode ray tube (CRT) projectors. Examples of direct-view screens include televisions, light-emitting diode (LED) screens, and massive fiber optic domes.
Bei der CRT-Projektion, das am zweithäufigsten bevorzugte Projektionsmittel, steuern die verschiedenen Videosignale für rot, grün und blau die Intensität der Elektronenströme in den Kathodenstrahlen. Bei der gebräuchlicheren Variante werden sie zur Reproduktion von hellen Monochrom-Phosphorbildern auf der Fläche von drei Kathodenstrahlröhren(CRT)-Schirmen verwendet. Das Licht von diesen Schirmen geht durch das geeignete Filter und eine Fokussierlinse und fällt auf den Schirm, wobei ein Farb-Videobild erzeugt wird. Dies ist heute die gebräuchlichste Art der Videoprojektion. Ihr projiziertes Bild hat jedoch die Tendenz, relativ schwach und undeutlich zu sein, wenn es auf große Schirme geworfen wird. Eine erfolgreiche Variation dieses Typs ist der Eidophor von Gretag, Schweiz, die die Kathodenstrahlen dazu verwenden, dünne Schichten aus heißem Öl auf einem Konkavspiegel zu deformieren, und so veränderbare Reflexionsfähigkeit zu erzeugen, um das Licht von einer leistungsstarken Projektionslampe durch Spiegelstäbe und Farbfilter abzulenken, wodurch ein großes, helles Bild mit guter Auflösung erzeugt wird. Vor kurzen hat diese Firma das Modell 5177 angekündigt, das HDTV-Projektion bis zu 12 m (40') Breite leistet. Jedoch tendieren diese Projektortypen dazu, groß und schwer zu sein, Zeit zum Aufheizen zu benötigen und schwer in Ausrichtung zu bleiben, weil die Schwerkraft die verschiedenen Ölschichtwinkel auf unterschiedliche Weise deformiert. Dies macht sie gegenwärtig für das hier beschriebene zusammengesetzte Projektionssystem ungeeignet.In CRT projection, the second most preferred Projection means, the various red, green and blue video signals control the intensity of the electron currents in the cathode rays. In the more common variety, they are used to reproduce bright monochrome phosphor images on the surface of three cathode ray tube (CRT) screens. The light from these screens passes through the appropriate filter and a focusing lens and falls on the screen, producing a color video image. This is the most common type of video projection today. However, their projected image tends to be relatively faint and indistinct when thrown onto large screens. A successful variation of this type is the Eidophor of Gretag, Switzerland, which uses the cathode rays to deform thin layers of hot oil on a concave mirror, thus creating variable reflectivity to deflect the light from a powerful projection lamp through mirror rods and color filters, producing a large, bright image with good resolution. Recently, this company announced the Model 5177, which provides HDTV projection up to 12 m (40') wide. However, these types of projectors tend to be large and heavy, take time to warm up, and are difficult to maintain alignment because gravity deforms the various oil layer angles in different ways. This makes them currently unsuitable for the composite projection system described here.
Direktsicht-Verfahren zum Zeigen der Bilder von den Projektionsmodulen aus würde bedeuten, daß kein zentraler Projektor für das Filrntheater nötig wäre. Statt dessen würden die Bilder von außerhalb des Projektionsschirms nach innen projiziert. Verfahren mit Direktsicht-Projektionssysternen weisen Großbildschirm-Fernsehgeräte, LED-Schirme und massive faseroptische Kuppeln auf. Großschirm-Fernsehgeräte, insbesondere von Hitachi und Mitsubishi, haben jetzt größere Schirme als je zuvor, und liefern gute Qualitätsbilder. Aber diese Geräte sind noch auf eine Diagonale von ungefähr 1,83 m (72") beschränkt. Darüber hinaus werden sie nicht mit pentagonalförmigen Bildschirmen hergestellt, und die Notwendigkeit eines schwarzen Randbereichs zur Eingrenzung des Bildröhrenausschnitts schließt sie von einer Verwendung in einem zusammengesetzten System angrenzender Schirme aus.Direct view methods of showing the images from the projection modules would mean that no central projector would be needed for the movie theater. Instead, the images would be projected from outside the projection screen to inside. Direct view projection systems include large screen TVs, LED screens, and massive fiber optic domes. Large screen TVs, particularly from Hitachi and Mitsubishi, now have larger screens than ever before, and provide good quality images. But these sets are still limited to a diagonal of about 1.83 m (72"). In addition, they are not manufactured with pentagonal-shaped screens, and the need for a black border to limit the picture tube section, it excludes use in a composite system of adjacent screens.
Ein großer, stetiger Videowiedergabeschirm, der aus LED- Elementen hergestellt ist, wird seit kurzem häufiger in der Praxis eingesetzt, da die Zugabe der blauen LED-Elemente zu den bestehenden roten und grünen LEDs vervollkommnet wurde. Der L330RGB von Ledtronics, Torrace, Kalifornien, ist eine Beispiel für ein integriertes Rot-, Grün- und Blau-LED-Paket, das jede Farbe erzeugen kann und daher als einzelnes Pixel eines großen Schirms dient. Es ist geplant, diese Pixel so klein wie die T1- Größe herzustellen, die nur 3 mm im Durchmesser mißt. Die Gesamthelligkeit eines solchen Schirms ist durch die Helligkeit der blauen LED-Elemente beschränkt, die typischerweise viel dunkler als die roten und grünen LEDs sind. Andere Nachteile der großen LED-Schirme resultieren aus der Wärme, dem schlechten Zusammenpassen der Farbe aufgrund von Schwankungen bei der Herstellung und der begrenzten Lebensdauer der einzelnen Pixel.A large, steady video display screen made of LED elements has recently become more widely used in practice as the addition of blue LED elements to the existing red and green LEDs has been perfected. The L330RGB from Ledtronics, Torrace, California, is an example of an integrated red, green and blue LED package that can produce any color and therefore serves as a single pixel of a large screen. It is planned to make these pixels as small as the T1 size, which measures only 3 mm in diameter. The overall brightness of such a screen is limited by the brightness of the blue LED elements, which are typically much dimmer than the red and green LEDs. Other disadvantages of large LED screens result from heat, poor color matching due to manufacturing variations, and the limited life of the individual pixels.
Schirme, die aus Faseroptik hergestellt sind, stellen eine weitere Alternative für ein Direktsichtsystem dar. Advance Display Technologies, Golden, Colorado, bietet gegenwärtig Direktsichtschirme für Flughäfen und Stadien an, die aus massiven Reyonfaserbündeln hergestellt sind. Die Bündel werden um so dicker, je näher sie der Sichtoberfläche kommen, und enden mit einem Winkel, um ein 15,24 cm x 15,24 cm (6" x 6") "Schild" zu machen. Diese Bündel oder Schilder sind so aufgebaut, daß sie einen großen Sichtschirm für ein Videobild ergeben, das in ihr anderes Ende projiziert wird. Exzellente Helligkeit und Klarheit können zusammen mit einem sehr weiten Sichtwinkel erreicht werden, und die Auflösung ist nur durch die Größe der Fasern beschränkt. Jedoch sind diese Schirme gegenwärtig auf schwere flache rechteckige Schirme begrenzt, die eine Größe von 2,74 m x 3,65 m (9' x 12') haben, und es wäre eine schwierige Aufgabe, konkave Schirme so groß zu machen, daß sie ein Kuppeltheater abdecken, und sie mit passender Ausrichtung zusammenzubauen. Darüber hinaus wäre, sollte dies bewerkstelligt werden können, die gesamte Innenfläche der Kuppel im wesentlichen eine massive Masse aus Faseroptik, und somit wäre eine Reparatur fast unmöglich, falls eines der Bündel ersetzt werden müßte. Wenn die Hauptfasern, die das Bild weiterleiten, dazu gebracht werden könnten, daß sie sich vervielfältigen und verzweigen, um das Bild in wirksamer Weise in einer separaten Faser-Unterstruktur, die nahe dem Schirm ist, auszudehnen, dann könnten einzelne Gebiete leichter erzeugt und repariert werden.Screens made from fiber optics are another alternative for a direct view system. Advance Display Technologies, Golden, Colorado, currently offers direct view screens for airports and stadiums made from solid rayon fiber bundles. The bundles get thicker the closer they get to the viewing surface and end at an angle to make a 6" x 6" (15.24 cm x 15.24 cm) "sign." These bundles or signs are constructed to form a large viewing screen for a video image projected into their other end. Excellent brightness and clarity can be achieved along with a very wide viewing angle, and resolution is limited only by the size of the fibers. However, these screens are currently limited to heavy flat rectangular screens measuring 9' x 12' (2.74 m x 3.65 m), and it would be a difficult task to make concave screens large enough to cover a dome theater and assemble them with proper alignment. Moreover, if this could be accomplished, the entire interior surface of the dome would essentially be a solid mass of fiber optics, and thus repair would be almost impossible if one of the bundles had to be replaced. If the main fibers carrying the image could be made to multiply and branch out to effectively expand the image into a separate fiber substructure close to the screen, then individual areas could be more easily created and repaired.
Wie auch immer das Projektionssystem der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird, sein großes, stetiges Bild wird den Zuschauern den völlig neuen Eindruck vermitteln, nicht nur "einen Film anzuschauen", sondern tatsächlich "dabei zu sein", während die erhöhte Auflösung und dreidimensionalen Effekte, die durch die Verwendung einer elektrooptischen Linse ermöglicht werden, die Glaubwürdigkeit des projizierten Bilds verstärken. Zusätzlich dazu stellt sie die flexible Form des zusammengesetzten Gesamtbilds, das durch die Verwendung von Maskierungsprozessoren ermöglicht wird, als kreative Variation in den Dienst des Ausdrucks neuer Ideen.However the projection system of the present invention is designed, its large, steady image will give viewers the entirely new impression of not just "watching a movie" but actually "being there," while the increased resolution and three-dimensional effects made possible by the use of an electro-optical lens enhance the credibility of the projected image. In addition, the flexible shape of the composite image made possible by the use of masking processors provides creative variation in the expression of new ideas.
Es versteht sich, daß aufgrund der kleinen leichtgewichtigen tragbaren Natur die Position der Kamera äußerst flexibel ist. Die Übertragung von einem Modulniveau auf die Aufnahme über oder unter dem Horizont dient der bequemeren Beschreibung und ist keine Regel für die Praxis.It is understood that due to the small, lightweight, portable nature, the position of the camera is extremely flexible. The translation from a module level to shooting above or below the horizon is for convenience of description and is not a rule for practice.
Gleichermaßen ist ein sphärisches Theater auch zur unendlichen Manipulation der Ausrichtung fähig. Anders als herkömmliche Bauten, hat eine Sphäre keine Ecken, die die freie Drehung des gesamten Baus verhindern, insbesondere wenn sie als starre Sphäre mit Schienenführungen gebaut ist.Likewise, a spherical theater is also capable of infinite manipulation of orientation. Unlike conventional structures, a sphere has no corners that prevent the free rotation of the entire structure, especially when built as a rigid sphere with rail guides.
Wegen der kleinen, kompakten Abmessung des Projektionskopfs, die durch die erfindungsgemäße Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform ermöglicht wird, ist der Projektionskopf auf seinem faseroptischen Stiel leicht genug, um in der Bewegung gesteuert und auch unabhängig von der Sitzebene zu werden; das Theater kann er frei durchwandern. Wegen seines unendlichen Brennpunkts würde ein Laserstrahl immer ein scharfes Bild erzeugen, ungeachtet von seinem Abstand zum Schirm, und der Maskierungsprozessor ermöglicht es, daß Bildflecken und -fragmente projiziert werden, vorausgesetzt, es wird immer verhindert, daß die Zuschauer dem Laserlicht direkt ausgesetzt sind. Die Drehung der Spiegelräder in den Projektionsköpfen könnte als Gyroskop wirken, um automatisch Stabilität bei der Bewegung und einen äußerst genauen Maßstab für die Ausrichtung des Kopfs zu liefern.Because of the small, compact size of the projection head made possible by the use of the invention in the preferred embodiment, the projection head on its fiber optic shaft is light enough to be controlled in movement and also independent of the seating plane; it can freely roam the theater. Because of its infinite focal point, a laser beam would always produce a sharp image regardless of its distance from the screen, and the masking processor allows image spots and fragments to be provided that the audience is always prevented from being directly exposed to the laser light. The rotation of the mirror wheels in the projection heads could act as a gyroscope to automatically provide stability in movement and a highly accurate scale for the orientation of the head.
Der Klang sollte natürlich der Präsentation angepaßt sein. Tonaufzeichnung als Teil der Kamera in Form existierender Camcorder, wird als digitaler Klang oder Ton für die Zukunft vorausgesetzt. Neuere Fortschritte auf dem Gebiet des Filmtheatertons umfassen jetzt die praktischen, hochausgerichteten Stereo- Q-Klangs, der von Archer Communications, Toronto, Kanada, entwickelt wurde.The sound should of course be adapted to the presentation. Sound recording as part of the camera in the form of existing camcorders, is expected to be digital sound or sound for the future. Recent advances in the field of motion picture sound now include the practical, highly directional stereo Q sound developed by Archer Communications, Toronto, Canada.
Aufgrund der Symmetrie ist das Dodekaeder auch für Lautsprecher verwendet worden, und zwar im US-Patent US-A-4 673 057 mit dem Titel "Geometric Transducer Arrangements", das den Aufbau eines dodekaedrischen Lautsprechers beschreibt. Wenn es für die Verwendung als klangerzeugender Aufbau genauso geeignet ist, wie die vorliegende Erfindung als bilderzeugende Struktur, und der dodekaedrische Rekorder von Graf und Lang verwendet wird, dann kann das Dodekaeder den Schlüssel für den Aufbau des Theaters der Zukunft liefern.Because of its symmetry, the dodecahedron has also been used for loudspeakers, namely in US Patent US-A-4 673 057 entitled "Geometric Transducer Arrangements" which describes the construction of a dodecahedral loudspeaker. If it is as suitable for use as a sound-producing structure as the present invention is as an image-producing structure, and the Graf and Lang dodecahedral recorder is used, then the dodecahedron may provide the key to the construction of the theater of the future.
Die Erfindung kann zur Unterhaltung eingesetzt werden, um eine spektakuläre Show zu liefern. Wenn jedoch so ein großer Schirm verwendet wird, gelten andere Regeln als die für den Entwurf gängiger Fernsehsendungen und Filme, und es sollte große Sorgfalt darauf verwendet werden, damit tatsächliche unangenehme körperliche Nebenwirkungen bei den Zuschauern vermieden werden. Der Maßstab sollte eher durch Finesse und nicht durch Schock gesetzt werden, und extreme Bewegung oder schnelle Schnitte sind zu vermeiden.The invention can be used for entertainment to provide a spectacular show. However, when such a large screen is used, different rules apply to those for the design of common television shows and films, and great care should be taken to avoid actual unpleasant physical side effects for the audience. The standard should be set by finesse rather than shock, and extreme movement or fast cuts should be avoided.
Die vorliegende Erfindung könnte auch für gewerbliche Simulationen, Überwachung und Flugsimulatoren verwendet werden. Wie bei Kinofilmen allgemein sind die Anwendungen eines solchen leistungsfähigen Verfahrens zur Erzeugung und Präsentation einer lebendigen Illusion nur durch das Talent der Benutzer und die Kapazität der Zuschauer beschränkt.The present invention could also be used for commercial simulations, surveillance and flight simulators. As with motion pictures in general, the applications of such a powerful method for creating and presenting a living illusion are limited only by the talent of the users and the capacity of the audience.
Es ist deshalb ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufnehmen und Projizieren von pentagonalen Bildern, die auf ein Dodekaeder ausgerichtet sind, mit einer elektrooptischen Linse und einem Maskierungsprozessor beschrieben worden.A method and apparatus for capturing and projecting pentagonal images aligned with a dodecahedron using an electro-optical lens and a masking processor has therefore been described.
86 CCD86 CCD
87 CCD-Steuerung87 CCD control
89 Verstärker89 Amplifiers
105 Linse105 Lens
106 Sensor106 Sensor
107 Vergleichen107 Compare
109 Anpassen109 Customize
110 Synchronisator110 Synchronizer
111 Aufzeichnen oder Projizieren111 Recording or Projecting
113 Bildspeicher113 Image storage
110 Synchronisator110 Synchronizer
118 Videoquelle118 Video source
119 Maskierungsprozessor119 Masking processor
120 Maske120 Mask
120 Maskenquelle120 Mask Source
110 Synchronisator110 Synchronizer
118 Videoquelle118 Video source
119 Maskierungsprozessor119 Masking processor
120 Maske120 Mask
214 Laser214 Laser
215 Lichtventile215 light valves
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DE69129066D1 DE69129066D1 (en) | 1998-04-16 |
DE69129066T2 true DE69129066T2 (en) | 1998-10-15 |
Family
ID=8207704
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019108835A1 (en) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Jt-Elektronik Gmbh | Inspection camera for sewer pipe inspection with improved image resolution and several camera and lighting modules |
-
1991
- 1991-06-07 DE DE1991629066 patent/DE69129066T2/en not_active Expired - Lifetime
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DE102019108835A1 (en) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Jt-Elektronik Gmbh | Inspection camera for sewer pipe inspection with improved image resolution and several camera and lighting modules |
Also Published As
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DE69129066D1 (en) | 1998-04-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: IMMERSIVE MEDIA CO., PORTLAND, OREG., US |
|
8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: MCCUTCHEN, DAVID, HOLLYWOOD, CALIF., US |