DE102007038817A1

DE102007038817A1 - Method and device for projecting virtual stationary or moving images and / or spatial objects onto a real projection surface

Info

Publication number: DE102007038817A1
Application number: DE102007038817A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Eckart Müller
Original assignee: Wisag Service Holding & C GmbH; Wisag Service Holding & Co KG GmbH
Current assignee: Wisag Service Holding & C GmbH; Wisag Service Holding & Co KG GmbH
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2009-02-19
Also published as: WO2009021871A2; WO2009021871A3

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Verfahren angegeben, bei dem virtuell erzeugte Bilder auch dann unter jedenfalls weitgehendem Verzicht auf bekannte Warping-Einheiten mittels Projektoren auf großflächige Projektionsflächen geworfen werden können, wenn eine orthogonale Ausrichtung der optischen Achsen der Projektoren zu der Projektionsfläche nicht möglich oder nicht gegeben ist. Dieses Verfahren zur Projektion virtueller stehender oder bewegter Bilder auf eine reale Projektionsfläche mit Hilfe wenigstens eines mit seiner optischen Achse zu der Projektionsfläche um einen von 90° verschiedenen Winkel geneigten Projektors zeichnet sich dadurch aus, dass die virtuellen Bilder in einem virtuellen Raum (1) erzeugt und dort mit einer virtuellen Kamera (7) aufgenommen werden, deren optische Achse gegenüber einer Bildebene (5) in derselben Weise geneigt ist wie die optische Achse des Projektors gegenüber der realen Projektionsfläche. Ferner werden eine Einrichtung zum Projizieren virtuell erzeugter Bilder auf eine Projektionsfläche und ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für wenigstens einen Projektor angegeben.The invention provides a method in which virtually generated images can be thrown onto large-area projection surfaces by omitting any known warping units even if an orthogonal alignment of the optical axes of the projectors to the projection surface is not possible or impossible is. This method for projecting virtual still or moving images onto a real projection surface by means of at least one projector tilted with its optical axis to the projection surface at an angle other than 90 ° is characterized in that the virtual images are generated in a virtual space (1) and are recorded there with a virtual camera (7) whose optical axis is inclined with respect to an image plane (5) in the same way as the optical axis of the projector with respect to the real projection surface. Furthermore, a device for projecting virtually generated images onto a projection surface and a method for generating control data for at least one projector are specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Projektion virtueller stehender oder bewegter zwei- oder dreidimensionaler Bilder und Raumobjekte auf eine reale Projektionsfläche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner eine Einrichtung zur Projektion virtueller stehender oder bewegter zwei- oder dreidimensionaler Bilder und Raumobjekte auf eine reale Projektionsfläche mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 7. Schließlich ist auch noch ein Verfahren zur Erzeugung von Ansteuerdaten für einen Projektor einer Projektionseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13 Gegenstand der Erfindung.The The invention relates to a method for the projection of virtual standing or moving two- or three-dimensional images and spatial objects on a real projection surface according to the The preamble of claim 1. It further relates to a device for the projection of virtual standing or moving two- or three-dimensional Pictures and room objects on a real projection screen with the features of the preamble of claim 7. Finally is also a method for generating drive data for a projector of a projection device according to the The preamble of claim 13 Subject of the invention.

Es ist seit langem bekannt, Bilder mit Hilfe von Projektoren auf Projektionsflächen zu werfen, um auf diese Weise große, flächenfüllende Bildeindrücke entstehen zu lassen. Dabei ist es auch bekannt, Abbildungen auf besonders großen Bildflächen mittels mehrerer Projektoren zu erzeugen, indem die Projektionsbilder der einzelnen Projektoren überlappend nebeneinander und/oder auch übereinander angeordnet und so zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden.It has long been known images using projectors on projection screens to throw, so in this way large, area-filling To let image impressions arise. It is also known Illustrations on particularly large screens using create multiple projectors by the projection images of the individual projectors overlapping next to each other and / or also arranged one above the other and so to a total picture be joined together.

Bei einfachen geometrischen Anordnungen kann dies so erfolgen, dass sich jeder der Projektoren mit seiner optischen Achse in einer zu der Projektionsfläche lotrechten Position befindet, so dass sich allein aus der lotrechten Position heraus ein Abbild ohne optische Verzerrungen ergibt.at simple geometrical arrangements, this can be done so that each of the projectors with its optical axis in one too the projection is vertical position, so that only from the vertical position an image without gives optical distortions.

Neuerdings sind aber auch Projektionsanwendungen gefragt, bei denen kompliziertere Geometrien mit projizierten Bildern versehen werden sollen, die eine lotrechte Anordnung der Projektoren nicht mehr ermöglichen. Als Beispiel sei diesbezüglich auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2005 055 990 A1 verwiesen. In dieser Offenlegungsschrift ist ganz allgemein beschrieben, wie die gesamte Decke eines Einkaufszentrums großflächig mit einer Projektion virtuell errechneter Bilder versehen werden soll. Diese Lösung erfordert gemäß der genannten Druckschrift in einem Ausführungsbeispiel 24 Projektoren, die Einzelbilder an die Decke des Einkaufszentrums projizieren sollen, aus denen sich dann das zusammengesetzte Gesamtbild ergibt.Recently, however, projection applications are required in which complicated geometries are to be provided with projected images, which no longer allow a vertical arrangement of the projectors. As an example in this regard, the German patent application DE 10 2005 055 990 A1 directed. In this publication, it is generally described how the entire ceiling of a shopping center should be provided over a large area with a projection of virtually calculated images. This solution requires according to the cited document in one embodiment, 24 projectors that will project frames to the ceiling of the shopping center, which then gives the composite picture.

Es dürfte allgemein einleuchten, dass bei einem solchen Projekt die Projektoren nicht mehr so ausgerichtet werden können, dass ihre optischen Achsen lotrecht auf die Projektionsfläche, also in diesem Beispiel die Decke des Einkaufszentrums, treffen. Bereits aus den Abbildungen der genannten Druckschrift lassen sich hier Winkel entnehmen, die von der Lotrechten abweichen.It It is generally clear that in such a project the projectors can no longer be aligned that their optical axes are perpendicular to the projection surface, So in this example the ceiling of the mall, meet. Already from the figures of the cited document can be Here you can find angles that deviate from the vertical.

Wird aber das Bild eines Projektors nicht lotrecht, sondern mit einem oder mehreren zur Lotrechten abweichenden Winkel(n), d. h. „schräg", auf eine Projektionsfläche geworfen, so ergeben sich zwangsläufig optische Verzerrungen. Durch die Winkelverschiebung der Projektionsparallaxen werden abzubildende Quadrate oder Rechtecke zu gleichschenkligen Trapezen verzerrt, solange die Abweichung von der Lotrechten nur eine einzige Raumachse betrifft. Bei einer mehrachsigen Abweichung entstehen schiefwinklige Trapeze als Projektionsabbild eines in Wahrheit abzubildenden Rechteckes oder Quadrates.Becomes but the image of a projector is not perpendicular, but with a or more than the perpendicular deviating angle (s), d. H. "aslant", thrown on a projection surface, so inevitably arise optical distortions. Due to the angular displacement of the projection parallaxes become isosceles squares or rectangles to be imaged Trapezoids distorted, as long as the deviation from the perpendicular only concerns a single space axis. With a multi-axial deviation Inclined crooked trapezoids appear as a projection image of an in Truthful rectangles or squares.

Da aber eine verzerrte Abbildung nicht gewünscht, sondern vielmehr eine Abbildung mit „normalen", d. h. parallelen und rechtwinklig zueinander verlaufenden Parallaxen angestrebt ist, müssen entsprechende Gegenmaßnahmen unternommen werden. Hierfür ist es bekannt, sog. „Warping"-Einheiten einzusetzen. Diese sind in entsprechend ausgerüstete Projektoren heutzutage teilweise integriert, teilweise können sie separat erworben und zusätzlich in die Projektoransteuerung verschaltet werden. Unter „Warping" versteht man dabei ein künstliches Korrigieren der Parallaxen sowie ggf. ein Stauchen oder Dehnen des Bildfeldes in einer Richtung, um die durch eine Verkippung entstehenden auseinanderlaufenden Entfernungsmuster zu korrigieren. Weiterhin können durch „Warping-Einheiten" Einflüsse ausgeglichen werden, die dadurch entstehen, dass Projektionsflächen nicht planeben sind, sondern eine von der planebenen Fläche abweichende Struktur aufweisen.There but a distorted figure not desired, but rather a picture with "normal", ie parallel and perpendicular to each other parallaxes is sought must take appropriate countermeasures become. For this it is known to use so-called "warping" units. These are in appropriately equipped projectors nowadays partially integrated, some can be purchased separately and additionally connected to the projector control become. By "warping" we mean an artificial one Correcting the parallax and possibly compressing or stretching the Image field in one direction to the resulting by tilting to correct divergent distance patterns. Farther can by "warping units" influences be compensated by the fact that projection surfaces are not even, but one of the flat surface have different structure.

Zwangsläufig werden bei modernen CCD-, DLP oder D-ILA-Chip basierten Projektoren durch die Warping-Einheiten bestimmte Bereiche des Chips gleichermaßen ausgeschaltet. Das geschieht dergestalt, dass eine zu der beschriebenen Verzerrung des Projektionsbildes genau entgegengesetzt wirkende (verzerrte) Abbildung auf dem Chip generiert werden muß, um im Ergebnis trotz der schrägwinkligen Projektion ein unver zerrtes d. h. dem Original entsprechendes Projektionsbild zu erhalten. Teile des rechtwinkligen Chips (Seitenverhältnis in der Regel 4:3) bleiben insofern zwangsläufig ungenutzt, da das auf dem Chip zu generierende, der Projektionsgeometrie genau entgegengesetzt verzerrte Bild nicht mehr rechteckig ist, sondern trapezförmig oder schiefwinklig trapezförmig und dadurch dreieckige Bereiche der Chipfläche zwangsläufig ungenutzt bleiben müssen. Das Projektionsbild verliert dabei erheblich an Helligkeit, da das auf die ungenutzten (dreieckigen) Bereiche der Chipoberfläche einfallende Licht der Projektorlampe absorbiert werden muß, d. h. als wirksame Projektionslichtstärke nicht mehr zur Verfügung steht. Moderne Projektoren besitzen dazu in ihrer optischen Einheit eine sogenannte Lichtfalle, um negative Streulichteinflüsse der zu absorbierenden Flächenanteile der Chipoberfläche auf solche, die genutzt und projiziert werden, weitestgehend zu vermeiden. Ferner erfordert das richtige Einstellen der Parallaxen mittels der genannten Warping-Einheiten bei installiertem Projektor vor Ort einen hohen Arbeitsaufwand. Schließlich sind Projektoren mit integrierten Warping-Einheiten deutlich kostspieliger als solche ohne derartige Einheiten, auch separate Warping-Einheiten sind in ihrer Anschaffung mit hohen Kosten verbunden.Inevitably, with modern CCD, DLP or D-ILA chip based projectors, warp units disable certain areas of the chip equally. This is done in such a way that an exactly opposite (distorted) image to the described distortion of the projection image must be generated on the chip in order, in effect, to obtain an undistorted ie projection corresponding to the original despite the oblique projection. Parts of the rectangular chip (aspect ratio usually 4: 3) remain so far inevitably unused, because the on the chip to be generated, the projection geometry exactly opposite distorted image is no longer rectangular, but trapezoidal or skewed trapezoidal and thus triangular areas of the chip area inevitably unused have to stay. In this case, the projection image loses considerable brightness, since the light incident on the unused (triangular) areas of the chip surface of the projector lamp must be absorbed, that is, as effective projection light intensity is no longer available. Modern projectors have in their optical unit a so-called light trap to negative stray light effects of the surface areas of the chip surface to be absorbed on those ge used and projected to avoid as far as possible. Furthermore, the correct setting of the parallax by means of said warping units with installed projector requires a lot of work on site. Finally, projectors with integrated warping units are significantly more expensive than those without such units, and separate warping units are associated with high costs in their purchase.

Ziel der Erfindung ist es dementsprechend, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung anzugeben, bei dem bzw. der virtuell erzeugte Bilder, seien sie stehend oder bewegt („Filme, Animationen, Standbilder, etc. "), unter jedenfalls weitgehendem Verzicht auf bekannte Warping-Einheiten mittels Projektoren auf großflächige Projektionsflächen geworfen werden können, wenn eine orthogonale Ausrichtung der optischen Achsen der Projektoren zu der Projektionsfläche nicht möglich oder nicht gegeben ist. Schließlich soll auch ein Verfahren angegeben werden, mit dem Ansteuerdaten zur Ansteuerung ei ner entsprechend weitgehend ohne bekannte Warping-Einheiten auskommenden Projektionsanlage erzeugt werden können.aim Accordingly, the invention is a method and a device indicate where or the virtual images are, they are standing or moving ("Movies, animations, still images, etc. "), under any circumstances largely renouncing known warping units using projectors on large projection surfaces can be thrown if an orthogonal orientation the optical axes of the projectors to the projection surface not possible or not given. Finally, should also a method can be specified, with the control data for driving egg ner accordingly largely without known warping units auskommenden Projection system can be generated.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Projektionsverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Eine Lösung hinsichtlich der Einrichtung ist in Anspruch 7 charakterisiert. In Anspruch 13 schließlich ist eine Lösung hinsichtlich der erfindungsgemäßen Erzeugung von Ansteuerdaten angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der jeweiligen Lösungen sind in Bezug auf das Verfahren in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6, hinsichtlich der Vorrichtung in den abhängigen Ansprüchen 8 bis 12 angegeben. In Anspruch 14 ist schließlich eine Weiterbildung des Verfahrens zum Erzeugen von Ansteuerdaten genannt.Solved This object is achieved by a projection method according to the Features of claim 1. A solution in terms of Device is characterized in claim 7. In claim 13 finally is a solution in terms of the invention Generation of drive data specified. Advantageous developments the respective solutions are in relation to the procedure in the dependent claims 2 to 6, in terms the device in the dependent claims 8 to 12 indicated. In claim 14 is finally a development of the method for generating drive data called.

Die grundlegende Idee, die mit der vorliegenden Erfindung zur Umsetzung gelangt, besteht darin, durch eine gleichermaßen entgegengesetzt verzerrte virtuelle Aufnahmeposition bereits bei der Erzeugung der Bilddaten, die von einem „schräg", also nicht mit orthogonaler Ausrichtung seiner optischen Achse zu der realen Projektionsfläche ausgerichteten Projektor auf diese reale Projektionsfläche projiziert werden, eine gegenläufige Parallaxenverschiebung zu erzeugen, die bei der Projektion dann trotz bzw. gerade wegen der gegenläufig „schrägen" Position des Projektors zu der realen Projektionsfläche wiederum zu einem Projektionsergebnis mit korrekten bzw. orthogonal stimmigen Parallaxen führen.The basic idea to implement with the present invention passes, is through an equally opposite distorted virtual recording position already in the generation of Image data by an "oblique", so not with orthogonal alignment of its optical axis to the real one Projection screen oriented projector to this real Projection surface be projected, an opposite one Parallax shift, which then at the projection despite or because of the opposite "oblique" Position of the projector to the real screen turn to a projection result with correct or orthogonal lead to consistent parallax.

In einer einfachsten Variante kann dies z. B. durch eine gegenüber einer Bildebene um einen an eine entsprechende Verkippung des zugehörigen Projektors gegenüber der Projektionsfläche angepasst verkippte virtuelle Orthogonalkamera geschaffen werden. Mit „Bildebene" ist hierbei eine zweidimensionale Ebene gemeint, innerhalb derer das aufzunehmende Bild liegt, bzw. auf die es projiziert wird.In a simplest variant, this z. B. by one opposite an image plane to one to a corresponding tilting of the associated projector Tipped over the projection surface adapted virtual orthogonal camera are created. With "image plane" is here meant a two-dimensional plane within which the picture to be taken lies or onto which it is projected.

Über eine solche Vorgehensweise können insbesondere Abstandsverzerrungen auf der realen Projektionsfläche kompensiert werden, die sich dadurch ergeben, dass ein Projektor in Richtung einer Achse zur Projektionsfläche nicht lotrecht angeordnet ist, so dass lediglich noch ein Geradestellen der in Richtung der zweiten Achse verschobenen (auseinanderdriftenden) Parallaxen mittels einer Warping-Einheit erforderlich ist.about such an approach may in particular distance distortions be compensated on the real screen, the arising from the fact that a projector in the direction of an axis to the projection surface is not arranged vertically, so that only one straight line in the direction of the second Axis shifted (diverging) parallax by means of a Warping unit is required.

Ferner können durch diese einfache Variante Seitenverhältnisse des Projektionsbildes auf der Projektionsfläche abgebildet werden, die nicht mehr zwingend denen des Projektorchips entsprechen müssen und dennoch ein unverzerrtes Projektionsbild ergeben. Die weiter oben beschriebenen Verlustflächen auf dem Projektorchip werden dabei bereits deutlich minimiert, mit dem Ergebnis einer deutlich verbesserten Helligkeit des projizierten Bildes.Further can use this simple variant aspect ratios of the projection image on the projection screen that do not necessarily have to match those of the projector chip and still give an undistorted projection image. The next above described loss areas on the projector chip are already significantly minimized, with the result of a significantly improved brightness of the projected image.

Im Sinne der Erfindung ist ein Projektor gegenüber einer Projektionsfläche auch dann um einen von 90° verschiedenen Winkel geneigt, wenn die Projektionsfläche nicht eben, also jedenfalls in Teilbereichen gekrümmt oder geneigt ist. Selbst wenn in einigen Bereichen hier die Projektionsstrahlen wie bei lotrechter Ausrichtung des Projektors auf die Projektionsfläche fallen, ist anderen, gekrümmten oder geneigten Bereichen dieses nicht der Fall. Für solche Bereiche kann mittels der Erfindung ein ansonsten erforderliches Justieren mittels herkömmlicher Warping-Einheiten jedenfalls weitgehend entfallen.in the According to the invention, a projector is opposite to a projection surface even at an angle different from 90 °, if the projection surface is not flat, so anyway curved or inclined in partial areas. Even if in some areas here the projection beams as in vertical Orientation of the projector on the screen, is this other, curved or inclined areas not the case. For such areas can by means of the invention an otherwise required adjustment by means of conventional Warping units accounted for in any case largely.

Eine weiter verbesserte Lösung, die in den abhängigen Ansprüchen 2 hinsichtlich des Projektionsverfahrens, 8 hinsichtlich der Einrichtung bzw. 14 hinsichtlich des Verfahrens zur Erzeugung von Ansteuerdaten benannt ist, besteht darin, in dem virtuellen Raum die reale Projektionsfläche durch eine virtuelle Projektionsfläche nachzubilden und im virtuellen Raum in geometrischer Position dort, wo im realen Raum der wenigstens eine Projektor angeordnet ist, die virtuelle Kamera vorzusehen, die dann zu dem Projektor identische optische Eigenschaften aufweist. Unter optischen Eigenschaften werden hier insbesondere verstanden die Abbildungseigenschaften der zugehörigen Linsensysteme (Brennweite und dgl.) sowie die Kantenlängenverhältnisse der möglichen Abbildungsfläche (bei CCD-, DLP- oder D-ILA-Chip Projektoren insbesondere die Kantenlängenverhältnisse des wirksamen CCD, DLP- oder D-ILA-Chips). Zu den optischen Eigenschaften zählt dabei natürlich auch, dass es sich bei dieser virtuellen Kamera um eine perspektivische Kamera handelt, d. h. um eine solche mit fluchtpunktperspektivischer Aufnahmecharakteristik, da ja auch der reale Projektor perspektivisch abbildet, allerdings nicht fluchtpunktperspektivisch, sondern im Gegenteil mit zwangsläufig auseinanderdriftenden Perspektivlinien.A further improved solution, which is designated in the dependent claims 2 with respect to the projection method, 8 with respect to the device and 14 with regard to the method for generating control data, is to simulate the virtual projection screen in the virtual space by a virtual projection screen and in the virtual Space in geometric position where, in real space, the at least one projector is arranged to provide the virtual camera, which then has identical optical properties to the projector. Optical properties are understood here in particular as the imaging properties of the associated lens systems (focal length and the like) and the edge length ratios of the possible imaging surface (in the case of CCD, DLP or D-ILA chip projectors, in particular the edge length ratios of the effective CCD, DLP or D). ILA chips). Of course, the optical properties also include the fact that this virtual camera is a perspective camera, ie a camera with a pick-up point characteristic for the flash point point, since the real one too Projector perspectives depicts, but not flechtpunkt Perspektivisch, but on the contrary with inevitably diverging perspective lines.

Anders als in dem oben geschilderten Ausgestaltungsfall erzeugt die hier geschilderte virtuelle Kamera bei der Aufnahme des virtuellen Bildes nicht nur eine Verzerrung der Abstandslinien, sondern auch eine Verschiebung der Parallaxen in einer Weise, die sozusagen konträr zu dem „Abbildungsfehler" des „schräg" aufgestellten Projektors ist, so dass sich bei einer Wiedergabe der so verzerrt aufgenommenen Bilder durch den Projektor ein orthogonal richtig aufgebautes Projektionsbild ergibt. Mit anderen Worten werden mit einer virtuellen Perspektivkamera, deren geometrische Position und deren optische Eigenschaften genau denjenigen des realen Projektors entsprechen, Parallaxenabweichungen virtuell erzeugt, die denen des realen schiefwinkligen Projektionsabbildes genau entgegengesetzt sind. Dabei ist es auch denkbar, dass die erforderliche Angleichung der Eigenschaften des virtuellen Raumes an die des realen Raumes auf rechen- bzw. datentechnische Weise erfolgt.Different as in the above-described design case, this one generates here portrayed virtual camera when taking the virtual image not just a distortion of the distance lines, but also a Shifting the parallax in a way that is contrary to speak to the "aberration" of the "oblique" set up projector, so that when playing the distorted images taken by the projector an orthogonal correctly constructed projection image results. In other words with a virtual perspective camera whose geometric position and whose optical properties are exactly the same as those of the real projector, Parallax deviations virtually generated, those of the real oblique Projection image are exactly opposite. And that's it conceivable that the required approximation of the properties of virtual space to that of the real space in a computing or data-technical way he follows.

Durch Projektion des in dieser Weise erfassten Bildes mittels des im realen Raum entsprechend positionierten Projektors erfolgt zwangsläufig eine rechnerische Addition (Überlagerung) der gegenläufigen Parallaxenabweichungen von virtuellem Bild und realem Projektor, mit dem durchgängigen Ergebnis 0 (Null), was nichts anderes bedeutet, als eine unverzerrte Projektionsabbildung.By Projection of the image captured in this way by means of the image in the real Room correspondingly positioned projector inevitably takes place a computational addition (superposition) of the opposite Parallax deviations of virtual image and real projector, with the consistent result 0 (zero), which is nothing else means, as an undistorted projection image.

Das Verfahren greift auch dann, wenn die reale Projektionsfläche nicht planeben ist, sondern eine von der planebenen abweichende beliebige andere Oberflächenstruktur aufweist. In diesem Fall genügt die Nachbildung der realen Projektionsfläche im virtuellen Raum als Abbildungsoberfläche des Bildes der virtuellen Kamera(s). Sämtliche Verzerrungen, die aufgrund der von der planebenen Ausführung der Projektionsfläche abweichenden Struktur der Projektionsoberfläche entstehen, werden bereits im Zuge der Aufnahme durch die virtuelle(n) Kamera(s) im virtuellen Raum erfaßt und führen bei Projektion der im realen Raum identisch angeordneten Projektoren auf der realen, von der planebenen Struktur abweichenden Oberfläche zu unverzerrten Abbildungsergebnissen.The Method also works when the real projection screen is not even, but one of the flat deviating has any other surface structure. In this Case suffices the replica of the real screen in virtual space as an image picture 's picture surface virtual camera (s). All distortions due to that of the plane execution of the projection surface deviate structure of the projection surface, are already in the course of recording by the virtual (s) camera (s) captured in virtual space, guiding at projection the identically arranged projectors in real space on the real, from the plane-like structure deviating surface too undistorted imaging results.

Mit dieser Variante ist es also möglich, bereits im virtuellen Raum, d. h. im Zuge der innerhalb eines Computersystems rechnerisch und datentechnisch räumlichen Erfassung des zu projizierenden Bildes Verhältnisse zu schaffen, die der realen und weiter oben beschriebenen schiefwinkligen Projektionsverzerrung genau entgegenwirken, um ein unverzerrtes, den realen Gegebenheiten des abzubildenden Projektionsgegenstands entsprechendes Abbildungsergebnis zu erhalten.With This variant is therefore possible already in the virtual Space, d. H. in the course of within a computer system mathematically and spatial data acquisition of the image to be projected To create conditions that are real and higher up accurately counteract the skew projection distortion described above, to an undistorted, the realities of the image Projection object to obtain corresponding imaging result.

Natürlich können – und dies ist von besonderem Vorteil – bei einem großflächigeren Projektionsbild, für dessen Erstellung mehrere Projektoren eingesetzt werden, in einer der Anzahl der Projektoren entsprechenden Zahl virtuelle Kameras mit zu den optischen Eigenschaften des jeweils zugeordneten Projektors identischen optischen Eigenschaften in dem virtuellen Raum in Position(en) gebracht werden, die den Positionen der realen Projektoren im realen Raum entsprechen, um das Aufnahmeergebnis einer jeden virtuellen Kamera dem jeweils zugeordneten Projektor als Projektionsgrundlage zuzuleiten (vergleiche Ansprüche 5 und 11).Naturally can - and this is of particular advantage - at a larger screen projection image, for whose creation several projectors are used in one the number of projectors corresponding number of virtual cameras with the optical properties of the associated projector identical optical properties in the virtual space in position (s) be brought to the positions of the real projectors in real Space correspond to the recording result of each virtual Camera to the respectively assigned projector as a projection basis zuzuleiten (compare claims 5 and 11).

Es ist sicherlich einleuchtend, dass für die Bereitstellung des virtuellen Raumes und die Positionierung virtueller Kameras darin eine entsprechende Software benötigt wird. Solche Software ist aber ohne weiteres bekannt und zu haben, die Darstellung virtueller Räume und auch die Anordnung virtueller Kameras ist heute z. B. in üblichen CAD- oder Animationssystemen ein gängiges Ausstattungsmerkmal. Dabei ist es grundsätzlich möglich, einzelne Komponenten in unterschiedlichen Softwaremodulen und darin angelegten virtuellen Räumen darzustellen und diese dann gleichermaßen „übereinanderzulegen". So kann z. B. die Erzeugung der virtuellen Bilder, z. B. eine Anordnung mit in einem dreidimensionalen virtuellen Raum sich bewegenden virtuellen Objekten in einer ersten Software in einem dort gebildeten virtuellen Raum geschehen, während die Positionierung der Kameras und die Nachbildung der realen Projektionsfläche in Form der virtuellen Projektionsfläche in einer zweiten Software in einem darin generierten virtuellen Raum geschieht. Wichtig ist dann nur, dass durch geschicktes programmtechnisches oder sonstiges In- oder Übereinanderfügen dieser mit zwei verschiedenen Softwaresystemen generierten virtuellen Räume das virtuelle Bild und die virtuelle Projektionsfläche folgerichtig über einander gelegt werden. Ebenso gut ist es aber auch denkbar, wegen der Flexibilität der sich daraus ergebenden Möglichkeiten sogar vorzuziehen, sämtliche in einem virtuellem Raum durchzuführenden Schritte und Aktionen in einer einzigen Software und damit in einem einzigen, in dieser Software generierten virtuellen Raum ablaufen zu lassen. Hier entfällt dann das Erfordernis, virtuelle Räume aus zwei getrennten Softwaresystemen übereinander legen und aneinander anpassen zu müssen. Darüber hinaus entfallen Beschränkungen, die durch eine nur bedingte Übertragbarkeit von einem virtuellen Raum aus einer Software in einen anderen virtuellem Raum einer anderen Software gegeben sind.It is certainly plausible that for the provision of virtual space and the positioning of virtual cameras in it a suitable software is needed. Such However, software is readily known and to have the representation of virtual Rooms and also the arrangement of virtual cameras is today z. B. in common CAD or animation systems a common Equipment feature. It is basically possible individual components in different software modules and therein represented virtual spaces and then this equally "superimposed" can z. B. the generation of virtual images, z. B. an arrangement with virtual moving in a three-dimensional virtual space Objects in a first software in a virtual formed there Space happen while positioning the cameras and the replica of the real screen in shape the virtual projection screen in a second software happens in a virtual space generated in it. Important is then only that by clever programmtechnisches or other In or superimposing this with two different ones Software systems generated virtual spaces the virtual Picture and the virtual screen logically about each other be placed. But it is also possible, because of the flexibility even prefer the resulting opportunities all in a virtual space to be performed Steps and actions in a single software and thus in one single virtual space generated in this software allow. Here then eliminates the need virtual Spaces of two separate software systems on top of each other to lay and adapt to each other. About that In addition, restrictions resulting from conditional transferability no longer apply from a virtual space from one software to another virtual space Space of another software are given.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens in der Variante gemäß Anspruch 2 bzw. der Einrichtung in der Variante gemäß Anspruch 8 ergibt sich, wenn im virtuellem Raum die Darstellung des virtuellen Bildes beschränkt auf die virtuelle Projektionsfläche geschieht. Auf diese Weise nimmt die wenigstens eine virtuelle Kamera das virtuelle Bild konturenscharf auf, ohne dass etwa in einem nachfolgenden Prozess (Warpingprozess) ein zeit- und kostenintensives „Rand- bzw. Konturzuschneiden" erforderlich wäre. Diese beschänkte Darstellung kann z. B. auch durch ein virtuelles Ausblenden von Bereichen aus dem virtuellen Raum geschehen, in denen sich zwar ein virtuelles Bild befindet/sich virtuelle Objekte befinden, die aber durch das Ausblenden von der virtuellen Kamera nicht erfasst werden können.A further improvement of the method in the variant according to claim 2 or the Einrich In the variant according to claim 8, it results if, in the virtual space, the representation of the virtual image is limited to the virtual projection surface. In this way, the at least one virtual camera takes up the virtual image with sharp contours, without the need for a time-consuming and costly "edge or contour cropping", for example, in a subsequent process (warping process) A virtual hiding of areas from the virtual space occur in which there is a virtual image / virtual objects are, but can not be detected by hiding the virtual camera.

Auch bei dem Verfahren bzw. bei der Einrichtung gemäß Anspruch 2 bzw. gemäß Anspruch 8 kann, insbesondere um virtuelle Bewegbilder mit 3D-Optik zu gewinnen, bei der Erzeugung der virtuellen Bilder eine Orthogonalkamera involviert sein. Um 3D-animierte Bilder zu erhalten, kann gemäß der vorteilhaften Weiterbildung, wie sie in den Ansprüchen 4 für das Verfahren bzw. 10 für die Einrichtung angegeben ist, zunächst eine Szene aus sich in einem dreidimensionalen virtuellen Raum bewegenden Objekten mit einer Orthogonalkamera auf eine zweidimensionale Abbildung reduziert werden, wobei diese Abbildung auf die virtuelle Projektionsfläche übertragen und dann in der bereits beschriebenen Weise von der virtuellen Kamera, insbesondere Perspektivkamera, aufgenommen wird.Also in the method or in the device according to claim 2 or according to claim 8, in particular to to gain virtual moving pictures with 3D optics, in the generation the virtual images be an orthogonal camera involved. To 3D animated Pictures can be obtained according to the advantageous Continuing education, as in the claims 4 for the method or 10 is specified for the device, First, a scene in a three-dimensional virtual space moving objects with an orthogonal camera a two-dimensional figure can be reduced, taking this picture transferred to the virtual projection screen and then in the manner already described by the virtual camera, in particular perspective camera, is recorded.

Schließlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der Einrichtung, wenn mehr als ein Projektor zur Projektion eines aus einzelnen Projektionsteilen zusammengesetzten Gesamtbildes verwendet wird, ein ansonsten ebenfalls mit hardwaretechnischen Mitteln, d. h. mit sog. Edge-Blending Einheiten, durchzuführendes Überblenden überlappender Helligkeitsbereiche auf eine reine Gestaltung im virtuellen Raum bzw. anhand der darin mittels der Technik der virtuellen Kameras aufgenommenen Bilder reduziert werden (vergleiche Ansprüche 6 bzw. 12). Mittels eines einfachen Rechenalgorithmus, in dem z. B. ausgehend von der Winkelhalbierenden des Überlappungsbereiches Helligkeitsabstufungen bis hin zum äußeren Rand des Überlappungsbereiches errechnet und direkt bei der Aufnahme mit den virtuellen Kameras berücksichtigt werden, können Überblendungseffekte neutralisiert, d. h. Helligkeitsverläufe in diesem Bereich so angepasst werden, dass hier im Gesamtbild keine Helligkeitssprünge mehr erkennbar sind. Durch diese Maßnahme entfallen also nicht nur die ansonsten bei herkömmlicher Projektionstechnik erforderlichen Warping-Einheiten, es können auch die sog. „Edge-Blending-Einheiten" fortgelassen werden, was zu weiteren Kosteneinsparungen aufgrund der nicht benötigten Hardware sowie aufgrund der nicht mehr erforderlichen Einrichtungszeit führt. Insbesondere kann in einer solchen rechnerischen Überblendung pixelgenau gearbeitet werden, was auch bei vergleichs weise großen Projektionsvergrößerungen die Wahl kleiner Überlappungsflächen ermöglicht und so die nutzbare Projektionsfläche pro Projektor vergrößert.After all can in the method according to the invention or when setting up if more than one projector for projection a composite of individual projection parts overall picture used is, otherwise also with hardware, d. H. with so-called edge-blending units, overlapping overlapping to be performed Brightness ranges to a pure design in the virtual space or by means of the technology of the virtual cameras recorded images are reduced (see claims 6 or 12). By means of a simple calculation algorithm, in which z. B. starting from the bisector of the overlap region Brightness gradations all the way to the outer edge the overlap area and calculated directly at the Recording with the virtual cameras are taken into account, can neutralize blending effects, d. H. Brightness gradients in this area are adjusted so that here in the overall picture no jumps in brightness more recognizable are. By this measure, not only the otherwise required in conventional projection technology Warping units, it can also the so-called "edge blending units" omitted resulting in further cost savings due to the unneeded Hardware and due to the no longer required setup time leads. In particular, in such a mathematical transition be worked pixel-precise, which also comparatively large Projection magnifications the choice of small overlapping areas allows and thus the usable projection area enlarged per projector.

Bereits aus den obigen Beschreibungen dürfte klar einleuchten, dass mit der erfindungsgemäßen Technik eine im finanziellen sowie im Arbeitsaufwand deutlich verringerte Möglichkeit gegeben ist, virtuelle Bilder mittels einer prinzipiell beliebigen Anzahl von Projektoren auf eine insbesondere großflächige, reale Projektionsfläche unverzerrt zu projizieren.Already from the above descriptions it should be clear that with the inventive technique in the financial as well as labor significantly reduced possibility is given, virtual images by means of a basically arbitrary Number of projectors on a particular large area, to project real projection surface undistorted.

Zwar kann es erforderlich sein, aufgrund der sicherlich nicht vermeidbaren Abweichungen der realen Projektorpositionen von der rechnerischen Auslegung und den damit verbundenen Abweichungen zwischen realer Projektorposition und virtueller Kameraposition Nachjustierungen vornehmen zu müssen, allerdings können diese in einfacher Weise durch Umpositionieren der virtuellen Kameras im virtuellen Raum der entsprechenden Software geschehen, ohne dass hierfür in aufwendiger Weise ein Zugriff auf den/die real aufgestellten Projektor(en) erfolgen muss.Though It may be necessary due to the certainly unavoidable Deviations of the real projector positions from the computational Interpretation and the associated deviations between real Projector position and virtual camera position readjustments However, these can be done in easy way by repositioning the virtual cameras in the virtual space of the corresponding software happen without that this in an expensive way access to the / the real installed projector (s) must be made.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten schematischen Figuren. Dabei zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment with reference to the accompanying schematic Characters. Showing:

1 eine perspektivische Prinzipskizze des virtuellen Raumes mit darin angeordnetem virtuellen Objekt und virtueller Orthogonalkamera; 1 a perspective schematic diagram of the virtual space with it arranged virtual object and virtual orthogonal camera;

2 eine perspektivische Prinzipskizze des virtuellen Raumes mit darin in geometrischer Position der Position eines realen Projektors in einem realen Raum entsprechend angeordneter virtueller Perspektivkamera und 2 a perspective schematic diagram of the virtual space with therein in geometric position of the position of a real projector in a real space according arranged virtual perspective camera and

3 eine perspektivische Prinzipskizze des realen Raumes mit der Projektionsfläche und darauf unverzerrt abgebildeten Projektionsbild des virtuellen Objektes. 3 a perspective schematic diagram of the real space with the projection surface and then undistorted imaged projection image of the virtual object.

In den 1 bis 3 ist schematisch und in drei perspektivischen Skizzen der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer möglichen Ausführungsvariante skizziert. Dabei zeigen die 1 und 2 in zwei aufeinanderfolgenden Darstellungen des virtuellen Raums 1 die Geschehnisse in eben diesem virtuellen Raum 1; die 3 zeigt die Umsetzung im realen Raum 9.In the 1 to 3 is schematic and outlined in three perspective sketches the flow of the method according to the invention in a possible embodiment variant. The show 1 and 2 in two consecutive representations of the virtual space 1 the happenings in just this virtual space 1 ; the 3 shows the implementation in real space 9 ,

Die hier dargestellte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Umsetzung der Projektion eines im virtuellen Raum 1 befindlichen, sich dort ggf. bewegenden, virtuellen Objektes 2 auf eine reale Projektionsfläche 10 (vgl. 3).The variant of the method according to the invention shown here contains the implementation of the projection of one in the virtual space 1 located, yourself there possibly moving, virtual object 2 on a real projection screen 10 (see. 3 ).

Dieses Vorgehen wird hier grob in drei Schritte unterteilt und entsprechend in den drei 1 bis 3 dargestellt. In 1 ist gezeigt, wie in dem virtuellen Raum 1 ein virtuelles Objekt 2 angeordnet ist. Die Abmessungen des virtuellem Raums 1 sind insbesondere mit der in der Figur oben gezeigten oberen Begrenzung an die Verhältnisse des realen Raumes, insbesondere an die Verhältnisse der Projektionsfläche angepasst, d. h. die Länge und Breite der oberen Decke des virtuellen Raumes entsprechen der Länge und der Breite der Projektionsfläche, die in diesem Ausführungsbeispiel die Decke eines Raumes ist.This procedure is roughly divided into three steps and accordingly in the three 1 to 3 shown. In 1 is shown as in the virtual space 1 a virtual object 2 is arranged. The dimensions of the virtual space 1 are in particular adapted with the upper limit shown in the figure above to the ratios of the real space, in particular to the conditions of the projection surface, ie the length and width of the upper ceiling of the virtual space corresponding to the length and the width of the projection surface, in this embodiment the ceiling of a room is.

Um zunächst aus dem virtuellen Objekt 2, welches in seiner Lage beliebig in dem virtuellen Raum 1 sich befinden und sich ggf. auch bewegen und dabei um Achsen rotieren und dgl. kann, eine zweidimensionale Abbildung zu erzeugen, ist eine virtuelle Orthogonalkamera 3 angeordnet. Diese erzeugt ein Abbild 5, welches nichts weiter ist als die senkrechte Projektion des virtuellen Objektes 2 auf eine virtuelle Projektionsfläche.To start from the virtual object 2 , which in its position arbitrarily in the virtual space 1 are and possibly also move and thereby rotate about axes and the like., To create a two-dimensional image, is a virtual orthogonal camera 3 arranged. This creates an image 5 , which is nothing more than the vertical projection of the virtual object 2 on a virtual screen.

In 1 ist darüber hinaus noch eine virtuelle Blende 4 eingezeichnet, die eine in dem realen Raum vorhandene geometrische Form, z. B. einen Mauervorsprung, nachbildet. Diese virtuelle Blende 4 wird bei der Aufnahme mit der Orthogonalkamera 3 gleichermaßen zwischen das virtuelle Objekt 2 und die Orthogonalkamera 3 gerechnet, so dass alle von der virtuellen Blende 4 überdeckten Bereiche des virtuellen Objektes 2 in der 5 der virtuellen Orthogonalkamera 3 nicht mit dargestellt werden. Dies ist hier symbolisiert durch den mit 6 bezeichneten überblendeten Bereich in der 5 der virtuellen Orthogonalkamera 3.In 1 is also a virtual aperture 4 drawn, which is present in the real space geometric shape, eg. B. a wall projection, imitates. This virtual aperture 4 when shooting with the orthogonal camera 3 equally between the virtual object 2 and the orthogonal camera 3 so that all of the virtual aperture 4 covered areas of the virtual object 2 in the 5 the virtual orthogonal camera 3 not shown. This is symbolized by the with 6 designated blended area in the 5 the virtual orthogonal camera 3 ,

In 2 ist dann die weitere Verarbeitung zur Erzeugung einer Abbildungsvorlage für den Projektor 11 (vgl. 3) im virtuellen Raum 1 versinnbildlicht.In 2 is then the further processing for generating an image template for the projector 11 (see. 3 ) in virtual space 1 symbolizes.

Hier wird nun die zweidimensionale Abbildung der virtuellen Orthogonalkamera 3 von einer virtuellen Perspektivkamera 7 betrachtet und aufgezeichnet, die eine 8 erzeugt.Here is the two-dimensional image of the virtual orthogonal camera 3 from a virtual perspective camera 7 considered and recorded the one 8th generated.

Die virtuelle Perspektivkamera 7 ist nicht nur im virtuellen Raum 1 entsprechend der Position des realen Projektors 11 im realen Raum 9 positioniert, sie weist darüber hinaus Abbildungseigenschaften auf wie der reale Projektor 11. D. h. hinsichtlich ihrer Brennweite, aber auch ihres Aufnahmefeldes ist sie analog definiert zu der Brennweite des realen Projektors und dessen Wiedergabefeld.The virtual perspective camera 7 is not just in virtual space 1 according to the position of the real projector 11 in real space 9 positioned, it also has imaging properties like the real projector 11 , Ie. in terms of focal length, but also their recording field, it is defined analogous to the focal length of the real projector and its playback field.

Die virtuelle Kamera 7 zeichnet eine 8 auf, die in 2 schematisch dargestellt ist. Diese 8 ist aufgrund der schiefwinkeligen Ausrichtung der virtuellen Ka mera 7 gegenüber der 5 der Orthogonalkamera 3 (die virtuelle Perspektivkamera 7 ist nicht lotrecht zu der Ebene dieser 5 ausgerichtet) verzerrt mit verschobenen Parallaxen. In der 8 der virtuellen Perspektivkamera 7 ist der überblendete Bereich 6' nach wie vor zu erkennen.The virtual camera 7 draw one 8th on that in 2 is shown schematically. These 8th is due to the oblique orientation of the virtual camera 7 opposite the 5 the orthogonal camera 3 (the virtual perspective camera 7 is not perpendicular to the level of this 5 aligned) distorted with shifted parallaxes. In the 8th the virtual perspective camera 7 is the crossfaded area 6 ' still recognizable.

Diese 8 wird nun als Projektionsvorlage dem real im Raum positionierten Projektor 11 zugeführt, der auf der realen Projektionsfläche 10 (vgl. 3) im realen Raum 9 damit ein projiziertes Bild 12 des virtuellen Objektes 2 abbildet. Durch die gleichermaßen umgekehrte Wirkung und somit Neutralisierung der verzerrenden Abbildungseigenschaften der virtuellen Perspektivkamera 7 und des Projektes 11 ist das projizierte Bild 12 auf der Projektionsfläche 10 unverzerrt. Die in der 8 der virtuellen Perspektivkamera 7 noch vorhandenen Verzerrungen und verschobenen Parallaxen werden aufgrund der schiefwinkeligen Anordnung des Projektors 11 im realen Raum (auch dieser ist nicht lotrecht zu der Projektionsfläche 10 ausgerichtet) sozusagen wieder aufgehoben, so dass auf der Projektionsfläche 10 ein unverzerrtes Bild 12 entsteht, ohne dass es hierzu des Einsatzes von separaten Warping-Einheiten bedürfte.These 8th will now be used as a projection template for the real-world positioned projector 11 fed on the real screen 10 (see. 3 ) in real space 9 thus a projected image 12 of the virtual object 2 maps. By the same reverse effect and thus neutralization of the distorting imaging properties of the virtual perspective camera 7 and the project 11 is the projected image 12 on the projection screen 10 undistorted. The in the 8th the virtual perspective camera 7 remaining distortions and shifted parallaxes are due to the oblique arrangement of the projector 11 in real space (this too is not perpendicular to the screen 10 aligned) so to speak, so that on the projection screen 10 an undistorted picture 12 arises without the need for the use of separate warping units.

In 3 ist auch zu erkennen, dass der hier gestrichelt bezeichnete ausgeblendete Bereich 13 dem überblendeten Bereich 6 bzw. 6' in den 5 bzw. 8 entspricht, der letztlich durch die virtuelle Blende 4 erzeugt wurde. Somit sorgt die virtuelle Blende 4 für eine kantenscharfe Abgrenzung des Projektionsbildes auf der Projektionsfläche 10, was ebenfalls ansonsten für eine solche kantenscharfe Einstellung erforderliche Warping-Einheiten überflüssig macht.In 3 can also be seen that the hidden area indicated here by dashed lines 13 the crossfaded area 6 respectively. 6 ' in the 5 respectively. 8th corresponds, which ultimately through the virtual aperture 4 was generated. Thus, the virtual aperture provides 4 for an edge-sharp demarcation of the projection image on the projection surface 10 , which also makes warping units otherwise necessary for such an edge-sharp adjustment superfluous.

In den 1 bis 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Beispiel anhand eines Projektors 11 und einer diesen zugeordneten virtuellen Perspektivkamera 7 im virtuellem Raum 1 erläutert. Selbstverständlich kann, und dies ist mit der Erfindung auch explizit vorgesehen, wenn die gesamte Projektionsfläche 10 den Einsatz mehrerer Projektoren 11 zu Ihrer Abdeckung erforderlich macht, eine entsprechend große virtuelle Projektionsfläche nachgebildet und von mehreren virtuellen Perspektivkameras 7 mit überlappenden Aufnahmeabschnitten aufgenommen werden, die jeweils sowohl in ihrer geometrischen Anordnung im virtuellem Raum 1 als auch in ihren Abbildungseigenschaften den zugeordneten realen Projektoren 11 entsprechen. Hier können dann bei überlappenden Projektionsbereichen der Projektoren 11 bzw. überlappenden Aufnahmebereichen der zugeordneten virtuellen Perspektivkameras 7 durch eine pixelgenau mögliche rechnerische Abstufung der Helligkeit im Übergangsbereich die sogenannten Edgeblendingeffekte erzielt werden, ohne dass es hierzu separater Edgeblendingeinheiten bedürfte.In the 1 to 3 is the inventive method in an example using a projector 11 and a virtual perspective camera associated therewith 7 in virtual space 1 explained. Of course, and this is explicitly provided with the invention, when the entire projection surface 10 the use of multiple projectors 11 necessary for your coverage, recreating a correspondingly large virtual projection area and of several virtual perspective cameras 7 are recorded with overlapping receiving sections, each in their geometric arrangement in virtual space 1 as well as in their imaging properties the associated real projectors 11 correspond. Here can then overlapping projection areas of the projectors 11 or overlapping receiving areas of the associated virtual perspective cameras 7 by a pixel-precise possible mathematical gradation of the brightness in the transition region The so-called Edgeblendingeffekte be achieved without the need for this separate Edgeblendingeinheiten.

Die vorstehende Schilderung eines Ausführungsbeispiels soll lediglich der exemplarischen Erläuterung der Erfindung dienen und den Schutzumfang der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen wiedergegeben ist, nicht beschränken. Insbesondere wird ohne weiteres verstanden werden, dass die in den 1 und 2 schematisch dargestellten Vorgänge in einem virtuellem Raum 1 in einer Rechnereinheit stattfinden, die Bestandteil einer erfindungsgemäßen Einrichtung sein kann, wobei die in 1 und 2 aufgeteilt dargestellten Vorgänge sowohl in unterschiedlichen Softwaresystemen nacheinander als auch in einem einzigen Softwaresystem durchführbar sind.The foregoing description of an embodiment is intended only to exemplify the invention and not to limit the scope of the invention as set forth in the following claims. In particular, it will be readily understood that in the 1 and 2 schematically illustrated operations in a virtual space 1 take place in a computer unit, which may be part of a device according to the invention, wherein the in 1 and 2 split operations in both different software systems can be performed sequentially as well as in a single software system.

Ferner dürfte klar sein, dass das schematisch einzige in den Figuren dargestellte virtuelle Objekt 2 ebenso gut eine Vielzahl solcher Objekte symbolisieren kann, die abhängig von den jeweiligen Erfordernissen im virtuellen Raum stehen oder aber sich auch bewegen und dabei ggf. überlappen oder voreinander bzw. hintereinander geraten können. Ebenso gut ist es auch möglich, nicht virtuelle Objekte, sondern gleich zweidimensionale filmische Bildfolgen virtuell aufzunehmen, wobei dann die Anordnung einer Orthogonalkamera 3 zum „Übersetzen" der dreidimensionalen Strukturen der virtuellen Objekte in eine zweidimensionale Abbildung nicht erforderlich ist.It should also be clear that the schematically only virtual object shown in the figures 2 just as well a multiplicity of such objects can symbolize, which stand depending on the respective requirements in the virtual space or however also move and thereby overlap if necessary or in front of each other or one after another can be advised. As well it is also possible to virtually record non-virtual objects, but two-dimensional cinematic image sequences, in which case the arrangement of an orthogonal camera 3 to "translate" the three-dimensional structures of the virtual objects into a two-dimensional image is not required.

So ist es mit dem erfindungsgemäßen System insbesondere möglich, virtuelle Objekte in animierter Form und in Echtzeit auf eine Projektionsfläche abzubilden, die insbesondere so groß sein kann, dass sie die Anordnung mehrerer Projektoren erfordert, ohne dass diese Projektoren allesamt mit ihren optischen Achsen rechtwinklig zur Projektionsfläche ausgerichtet sein müssten oder aber aufgrund einer schiefwinkligen Anordnung Warping-Einheiten erforderlich wären.So it is with the system according to the invention in particular possible, virtual objects in animated form and in real time to image on a projection surface, in particular so large that they can be the arrangement of multiple projectors requires, without these projectors all with their optical Axes aligned at right angles to the screen should be or because of a skewed arrangement Warping units would be required.

11: virtueller Raumvirtual room
22: virtuelles Objektvirtual object
33: virtuelle Orthogonalkameravirtual Orthogonalkamera
44: virtuelle Blendevirtual cover
55: Abbildung der virtuellen OrthogonalkameraIllustration the virtual orthogonal camera
6, 6'6 6 ': überblendeter Bereichunblended Area
77: virtuelle Perspektivkameravirtual perspective camera
88th: Abbildung der virtuellen PerspektivkameraIllustration the virtual perspective camera
99: realer Raumreal room
1010: Projektionsflächeprojection
1111: Projektorprojector
1212: projiziertes Bildprojected image
1313: ausgeblendeter Bereichhidden Area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102005055990 A1 [0004]

Claims

Method for projecting virtual still or moving images onto a real projection surface ( 10 ) by means of at least one with its optical axis to the projection surface ( 10 ) at a different angle from 90 ° projector ( 11 ) characterized in that the virtual images are stored in a virtual space ( 1 ) and there with a virtual camera ( 7 ) whose optical axis is opposite to an image plane ( 5 ) is inclined in the same way as the optical axis of the projector ( 11 ) compared to the real projection surface ( 10 ).

Method according to claim 1, characterized in that in the virtual space ( 1 ) the real projection surface ( 10 ) is simulated in the form of a virtual projection surface that for the at least one projector ( 11 ) in the virtual space ( 1 ) a virtual camera ( 7 ) with the imaging properties of the projector ( 11 ) is arranged in its position so as to the virtual projection surface identical, directly detected or otherwise computationally or data technically generated imaging and geometric properties, as the real projector ( 11 ) in its geometrical position to the real projection surface ( 10 ) that in the virtual space ( 1 ) on the virtual projection screen, the virtual images are displayed and from the virtual camera ( 7 ) and that of the virtual camera ( 7 ) recorded image data to the projector ( 11 ) and converted by this into the image projection.

Method according to claim 2, characterized in that that the representation of the virtual images on the virtual screen limited to this occurs.

Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that the virtual images from an optionally moving three-dimensional virtual object arrangement ( 2 ) are derived by this object arrangement ( 2 ) from a given position with one in virtual space ( 1 ) positioned virtual orthogonal camera ( 3 ) and the image recordings thus obtained are imaged on the virtual projection surface simulated to the real projection surface.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the virtual images with at least two projectors ( 11 ) with their projection sections on the real screen ( 10 ) or overlap, are thrown onto the real screen and that for each of the real projectors ( 11 ) one virtual camera each ( 7 ) with the imaging properties of the assigned projector ( 11 ) is arranged in its geometric position to the virtual projection surface identical imaging properties as the associated real projector ( 11 ) in its geometrical position to the real projection surface ( 10 ), whereas those of the virtual cameras ( 7 ) recorded image data to the respectively assigned projector ( 11 ) and converted by this into the image projection.

A method according to claim 5, characterized in that in overlapping receiving areas of adjacent virtual cameras ( 7 ) whose recording brightnesses or the Wiegabehelligkeiten the associated projectors in the corresponding overlapping playback areas are computationally adjusted so that in the overlapping area of these playback areas results in a composite image with a continuous brightness profile.

Device for projecting virtual stationary or moving images onto a real projection surface, comprising at least one projector inclined with its optical axis to the projection surface at an angle other than 90 ° ( 11 ) and a computer unit for generating the virtual images and generating reproduction signals for the at least one projector ( 11 ), characterized in that the computer unit is set up such that the virtual images are stored in a virtual space (in the computer unit) ( 1 ) and there with a virtual camera ( 7 ) whose optical axis is inclined with respect to an image plane in the same way as the optical axis of the projector ( 11 ) compared to the real projection surface ( 10 ).

Device according to Claim 7, characterized in that the computer unit is set up in such a way that a) in the virtual space ( 1 ) the real projection surface ( 10 ) in the form of a virtual projection surface, b) for the at least one projector ( 11 ) in the virtual space a virtual camera ( 7 ) is arranged in position with respect to the imaging properties of the projector, directly detected or otherwise computationally or data-technologically generated imaging and geometric properties in position to the virtual Pro jektionsfläche as the real projector ( 11 ) in its geometrical position to the real projection surface ( 10 ), c) in the virtual space ( 1 ) on the virtual projection screen, the virtual images are displayed and from the virtual camera ( 7 ) and d) that of the virtual camera ( 7 ) recorded image data to the projector ( 11 ) from this to the image projection ( 12 ) to be implemented.

Device according to claim 8, characterized in that that the computer unit is set up so that the representation the virtual images on the virtual screen limited to this occurs.

Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the computer unit is set up so that it can move an optionally moved three-dimensional virtual object arrangement ( 2 ) from which the virtual images are derived, by this object arrangement ( 2 ) from a given position with one in virtual space ( 1 ) positioned virtual orthogonal camera ( 3 ) and the image recordings thus obtained are imaged on the virtual projection surface simulated to the real projection surface.

Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that it comprises at least two projectors ( 11 ) with their projection sections on the real screen ( 10 ) or that overlap each other, and that the computer unit is set up so that, for each of the projectors ( 11 ) each have a virtual camera ( 7 ) with the imaging properties of the projector assigned to it ( 11 ) is arranged in its position so as to the virtual projection surface identical, directly detected or otherwise computationally or data technically generated imaging and geometric properties, as the associated real projector ( 11 ) in its geometrical position to the real projection surface ( 10 ) that in the virtual space ( 1 ) the virtual images are displayed on the virtual projection screen and the virtual cameras ( 7 ) and that of the virtual cameras ( 7 ) recorded image data to each of the individual virtual cameras ( 7 ) associated projectors ( 11 ) to convert them into the image projection ( 12 ) to be implemented.

Device according to claim 11, characterized in that the computer unit is arranged such that in overlapping receiving areas of adjacent virtual cameras ( 7 ) their recording brightness or the reproduction brightness of the assigned projectors ( 11 ) are computationally adapted in the corresponding overlapping reproduction areas in such a way that a composite image with a continuous brightness profile results in the overlapping area of these reproduction areas.

Method for generating drive data for at least one with its optical axis to a projection surface at a different angle from 90 ° projector a projection system containing at least one such projector, characterized in that virtual in a virtual space Images are created and recorded there with a virtual camera whose optical axis is opposite to an image plane tilted in the same way as the optical axis of the projector opposite the real screen, the recording data of the virtual camera form the driving data for the projector.

Method according to claim 13, characterized in that that in the virtual space the real projection surface modeled in the form of a virtual projection screen becomes, that for the at least one projector in the virtual room with a virtual camera with to the picture properties the projector's identical imaging properties in their geometric Position is placed so to the virtual projection screen, like the real projector in its geometric position to the real screen, that in the virtual space on the virtual projection screen the virtual images displayed and recorded by the virtual camera and that the image data captured by the virtual camera is the drive data for the projector.