DE2264123C3

DE2264123C3 - Verfahren zur rechner-unterstützten Erzeugung von Trickfolgen-Projektionsbildern mehrdimensionaler Objekte

Info

Publication number: DE2264123C3
Application number: DE2264123A
Authority: DE
Inventors: Arthur Yorktown Heights Appel; Arthur J. Peekskill Stein
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1975-07-31
Also published as: BE793543A; CA985783A; JPS4878835A; DE2264123B2; US3792243A; DE2264123A1; IT972513B; GB1399538A; SE389566B; FR2170668A5

Description

dem Rechner (44, 52) zugeführt werden. 35 Lage der Objekte festzustellen Die Objekte werden

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dabei zur direkten Ermittlung von Koordinatenwergekennzeichnet, daß durch Interpolationsrech- ten, die den Abtast- bzw. Lagepunkten entsprechen, nung Werte für die Projektionsbilder (72) ermit- in gerichteter Orientierung abgetastet. Diese abgetelt werden, die zwischen den Orientierungsrich- tasteten Koordinatenwerte werden direkt abgespeitungen (X, Z bzw. Y, Z) liegen. 40 chert und anschließend in der gespeicherten Weise

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 wieder verwendet.

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tafelstift In der Veröffentlichung mit dem Titel »The Lin-

(64) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Lage der coin Wand« in Proceedings of the Fall Joint Com-

Abtastpunkte (1 bis 15) auf die Tafel (8, 62) pro- puter Conference, 1966, auf S. 223 bis 227, ist eine

jiziert wird, um in der Ebene der Tafel (8, 62) 45 Vorrichtung beschrieben, die akustische Wellen zur

die kartesischen Koordinatenwerte festzustellen. Codierung der Positionsinformationen in zwei oder

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I drei Dimensionen verwendet. In ähnlicher Weise ist bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ab- in der Veröffentlichung mit dem Titel »A Sonic Pen: tastpunkten (1 bis 15) frei liegende Enden (34) A Digital Stylus System« von A. E. Brenner und der Innenleiter von Kabeln (37) angebracht sind, 50 P. de Pruyne auf den S. 346 bis 348 in IEEE Transdie selektiv aktivierbar sind. actions On Computer, Juni 1970, ein Schallstift be-

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- schrieben, der ebenfalls Schallwellen zur Codierung kennzeichnet, daß die selektive Aktivierung der der Lageinformationen in zwei oder drei Dimensio-Kabel über einen Auswahlschalter (40) erfolgt. nen verwendet. Weiterhin ist bekannt, Tafeln zur

7. Verfahren nach einem der vorigen An- 55 Codierung einer Stiftposition zu verwenden, die dazu Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Objekt die Kapazitätsmessung verwenden.

(10) ein vereinfachtes Modell verwendet wird, Es wurde herausgefunden, daß bei Benutzung einer

dessen Teile (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28) Tafel der vorgenannten Art zusammen mit einer

beweglich und in verschiedenen Posen mani- graphischen Zwischeneinheit die X-, Y-Position eines

pulierbar sind, und daß deren Lagekoordinaten 60 Stiftes auch dann genau festgestellt wird, wenn der

codiert werden. Kopf des Stiftes nicht die Fläche der Tafel kontak-

8. Verfahren nach einem der vorigen An- tiert. Der Stift kann von der Oberfläche der Tafel bis sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die zu 20 cm abgehoben werden, und doch ist die Ab-Projektionsbilder (72) isometrische Werte be- bildung eines solchen codierten Punktes auf dem stimmt werden, die auf dem Bildschirm (60) zur 65 Bildschirm der graphischen Zwischeneinheit so sta-Erzeugung einer belebten Trickbildfolge anzeig- bil, als ob der Schreibkopf des Stiftes in Kontakt mit bar sind. der Tafeloberfläche gestanden hätte. Daraus ist nun

die Erkenntnis gezogen worden, daß eine Tafel nicht

eur die Lage eines Punktes auf seiner Fläche, sonlern auch die Projektion eines Punktes auf die Fläche codieren kann. Es wurde weiterhin gefunden, daß in EKsainmenhang mit der Benutzung einer derartigen Tafel die Gegenwart nichtmetallischer Gegenstände leinen Einfluß auf die Codierung hat und daß selbst kleine metallische Gegenstände nur einen minimalen Einfluß ausüben. Weiterhin konnte gefunden werden, (jaß zusätzlich abgeschirmte Hochfrequenzkabel, die auf der Tafelfläche liegen, den Tafelsüft nicht beeiafiussen, wenn die Abschirmung dieser Leitungen ge- ©rdet ist und πύί der Abschirmung des Stiftes verbunden ist Zusätzlich kann, wenn der Innenleiter des abgeschirmten Kabels mit dem Schreibkopf des Stiftes kontaktiert v/ird und die Kabelabschirmung mit der Abschirmung des Stiftes in Kontakt gebracht wird, das frei liegende Ende des Innenleiters zur Codisrung der Positionsdaten verwendet werden.

Bei Verwendung von zwei solcher Tafeln und rechtwinkliger Anordnung zueinander, körnen dreidimensionale Gegenstände codiert werden. Ein nichtmetallisches Modell eines solchen Gegenstandes kann abgefühlt und die Koordinaten der Abtastpunkte des Modells und die topologische Leitfähigkeit dieser Punkte kann automatisch durch eine Datenverarbeitungsanlage gespeichert werden, die ein dazu geeignetes Programm verwendet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens für die Codierung von Gegenständen und Apparaten in verschiedenen Posilionen. Es sollen zwei- und dreidimensionale Objekic codiert werden können, wobei die Bewegungen dieser Objekte mit Hilfe mathematischer Techniken analysiert werden sollen, auch dann, wenn die Lagen der Obiekte nicht in allen Einzelheiten abgetastet worden

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht bei dem eingangs genannten Verfahren kennzeichnenderweise vor, daß die abgetasteten Werte zur direkten Erstellung von auf dem Bildschirm anzeigbaren Projektionsbildern verwendet werden, daß im wesentlichen nur charakteristische Posen und Lagen des Objektes abgetastet werden und daß die Zw chenstellungen durch Interpolationsrechnung mit . ülfe der codierten Koordinaten wen und der sich daraus ergebenden Richtungswinkel ermittelt werden, um so ein-i lückenlose Folge von Einzeltrickbild-Proiektionsbildern zu erhalten und auf dem Bildschirm anzeigen zu können.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auf vorteilhafte Weise möglich, aus wenigen charakteristischen Koordinatenwerten einer Po^ die für die Zwischenstellungen notwendigen Werte durch Interpolationsrechnung auf Grund der Werte und der sich daraus ergebenden Richtungswinkel zu erzeugen. Beispielsweise können auf Grund von nur wenigen charakteristischen Lagen einer Puppe ganze Bewegungsabläufe erstellt werden und in einer Folge von Trickbildern auf dem Bildschirm angezeigt werden.

In geeigneter Form werden erfindungsgemäß die abgetasteten Koordination-Informationen einer Kornbination aus einer graphischen Zwischeneinheit und einem Rechner zugeführt und in diesem gespeichert. Die gespeicherte Information wird im Computer zur Berechnung einer abbildbaren Projektion des Gegen-Standes verendet, wobei die abbildbare Projektion auf dem Bildschirm der graphischen Zwischeneinheit angezeigt wird. Der verwendete Gegenstand kann fest oder beweglich sein und sowohl ein Original als auch ein Modell sein. Beispielsweise kann an Stelle eines beweglichen Originalgegenstandes eine Nachbildung davon benutzt werden, wie beispielsweise eine Puppe,

die bewegliche Abschnitte hat, um die verschiedenen Lagen und Posen darzustellen, die normalerweise der Gegenstand, oder die eine Person einnimmt. Gemäß dem Vorschlag der Erfindung werden die Koordinaten-Abtastpunkte in verschiedenen Positionen des

Gegenstandes codiert. Zusätzlich können die Gegenstände in Posen codiert werden, die 90° zueinander gedreht sind oder in rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen, um X-, Y- und Z-Koordinateninformationen zu erhalten, um die Computerberechnung

der dreidimensionalen Projektionsbilder zu ermögliehen. Die Abfühlung der Abtastpunkte kann manuell oder automatisch vorgenommen werden, und die kartesische Koordinaten-Orientierung kann durch Projektion der Abfuhlung dieser Punkte auf einer

ao Vorrichtung, wie beispielsweise eine mit Hilfe von Kapazitäten arbeitende Tafel vorgenommen werden, um die kartesischen Koordinaten-Informationen zu erhalten, die dann der Kombination von graphischer Zwischeneinheit und Rechner für die Projektions-

as Werteberechnung zugeführt werden.

Im folgenden wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Aufbau und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfanrens näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen

F i g. 1 eine dreidimensionale Abbildung einer Puppe, die bewegliche Glieder hat und die geeignet ist für dse Ausführung der Erfindung, wobei die Puppe über die Fläche einer Kapazitätstafel dargestellt ist, die mit einer graphischen Zwischeneinheit zusammen-

arbeitet, , 1 ·

Fig. 2 ist eine Ansicht ähnlich der inFig.l, bei der jedoch die Puppe in einer rechtwinklig zu der m F i g. 1 dargestellten Lage dargestellt ist;

Fig. 3 zeigt die Puppe aus den Fig. 1 und 2 nut den Koordinaten-Abtastpunkten, die an verscrnedenen Stellen angebracht sind;

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Ansicht wie b ig. i me frei liegenden Enden der Innenleiter der Kabel, aie mit den Koordinaten-Aufnahmepunkten verbunaen sind, wobei diese Kabel zur automatischen Abtuniung der Abtastpunkte zusammen mit einem Auswanischalter benutzt werden;

Fig. 5 zeigt schematisch einen Auswahlschalter für die Anschaltung der einzelnen Kabel, um das Abfühlen der Abtastpunkte auf der Puppe zu ermog-

liehen; . . !„Η™*

Fig. 6 ist ein ähnliches Bild wie in Fig. S, jedoch mit einem motorgetriebenen Auswahlschalter;

F i g. 7 in schematisier Ansicht eine Anordnung mit einer auf kapazitiver Basis arbeitenden Tafel und dem Bildschirm einer graphischen Zwischen einheit, auf dem die berechneten Projektionsbilder angezeigt werden,

F i g. 8 eine schematische TÄ5,£, Dimensionen in Fig. 1 und 2 dargestellten pp sowie die Orientierung des kartesischen Koordmatensystems, . ... ..

F i g. 9 schematisch, wie die ™°™£?Χ^^Γ*^β Berechnung der Richtungswinkel gemäß der Erfindung festgestellt werden und

Fig. 10a, 10b deren gegenseitige Anordnung in F i g. 10 dargestellt ist ein ™;^™⁶!^η" £ eigneten Programms fur die Benutzung gemäß der

Erfindung, um anzeigbare Projektionen zu erzeugen. sehen Zwischeneinheit auf deren Bildschirm unmittel- i Die Codierung der Bewegungen eines beweglichen bar zurückgemeldet bekommt. | Gegenstandes oder Objektes, wie beispielsweise einer Da die von Hand gesteuerte Berührung der Koordi- \

bewegten menschlichen Figur in drei Dimensionen, naten-Abtastpunkte, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, f

ist eine sehr komplexe Angelegenheit. Die Spezifizie- 5 nicht immer ganz sicher ist, kann nach einer weiteren \

rung dieser Bewegungen in bezug auf die Winkel- Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, eine \

änderungen und die räumlichen Translationen dieser Anzahl von Verbindungskabeln an der Puppe ange- \

Bewegungen sind sehr schwierig, weil es für solche bracht sein, deren frei liegende Enden an den Teilen \ Bewegungen keine genauen mathematischen Glei- des Innenleiters angebracht sind, die die Lage der

chungen gibt. io Glieder wiedergeben. Diese frei liegenden Enden der

Gemäß der Erfindung wird ein manipulierbarer Verbindungskabel sind fast immer sicher zu finden \ Gegenstand, wie beispielsweise eine einfache Puppe, und zu lokalisieren. In Fig. 4 ist der Verbindungs- j verwendet, die für computerunterstützte Trickbild- draht 37 ein typisches Beispiel eines abgeschirmten | erzeugung manipuliert werden kann. In den F i g. 1 Kabels, dessen Innenleiterende 34 frei liegt. Die Kabel j und 2 ist eine Puppe dargestellt, die über einer 15 sind in geeigneter Weise, beispielsweise durch ein Fläche 8 einer Tafel angeordnet ist, die in Verbindung Isolierband 36, an die verschiedenen Teile der Puppe mit siner graphischen Zwischeneinheit und einem angebracht. Die Kabel von den verschiedenen Punk-Computer verwendet werden kann. Die Puppe 10 ent- ten der Puppe laufen bei 38 zusammen und können hält einen Kopfteil 12, drehbewegliche Abschnitte 14 dann in geeigneter Weise mit einem Auswahlschalter und 16, die Unterschenkeln entsprechen, drehbeweg- ao verbunden werden. In F i g. 5 ist schematisch ein liehe Abschnitte 18 und 20, die Oberschenkeln ent- solcher Auswahlschalter 40 dargestellt, bei dem die sprechen, drehbewegliche Teile 22 und 24, die Unter- verschiedenen, in F i g. 4 dargestellten Punkte zuarmen entsprechen, und drehbewegliche Teile 26 und sammenlaufen.

28, die Oberarmen entsprechen. Die Puppe 10 wird Wie in F i g. 5 bzw. F i g. 6 dargestellt, kann der von einem Teil 30 getragen, das über ein Scharnier as Auswahlschalter 40 von Hand oder von einem Motor 32 mit der Puppe verbunden ist und um das die Puppe verstellt werden. Der bewegliche Arm 41 ist mit einer um 90° gedreht werden kann. Vorzugsweise ist die Tafelsteuerung 42 verbunden, in der die verschiede-Puppe aus nichtmetallischem Material hergestellt. Die nen, von der Puppe durch Betätigung der einzelnen Gelenke zwischen den verschiedenen Teilen, die Kör- Kabelenden abgenommenen Signale bearbeitet werpergliedern entsprechen, sind ebenfalls aus nicht- 30 den und von dort zu einer graphischen Zwischeneinmetallischem Material hergestellt. Die Lage der heit 44 übermittelt werden. Bei Verwendung des Aus-Puppe in F i g. 1 wird durch die AT-Z-Ebene bestimmt, Wahlschalters 40 braucht der Bedienende nur die in der Fig. 2 ist die Puppe aus Fig. 1 um 90° ge· Puppe in gewünschter Weise lagemäßig zu verändern dreht, und die Lage der Punkte wird nunmehr durch und dann die ausgewählten Abtastpunkte anzuwähdte y-Z-Ebene bestimmt. Die F i g. 3 zeigt die Koor- 35 len, die codiert werden sollen. dinaten-Abtastpunkte auf der Puppe, wie sie in den Um eine Synchronisation zwischen einem motor-F i g. 1 und 2 dargestellt ist, wobei die Abtastpunktc angetriebenen Auswahlschalter 40, wie in F i g. 6 darvon 1 bis 15 durchnumeriert sind. gestellt, und dem angeschlossenen Rechner herzustel-

Zur Herstellung von computerunterstützten Trick- len, der seinerseits die graphische Zwischeneinheit bildern kann die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte 40 steuert, kann der Motor46 für den Antrieb des Aus-Puppe manipuliert werden. Der vor dem Gerät sitzende wahlschalters 40 vom Computer her durch Impulse Bediener kann die Puppe verändern und dann einen angetrieben werden, die mit 48 schematisch gezeigt Tafelstift gegen eine der Koordinaten-Abtastpunkte sind. Der Motor verschiebt den Abnahmeann 41 des halten, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, und somit Auswahlschalters40. Die Signale dieses Abnahmedie Aufzeichnung dieser Punkte veranlassen. In einem 45 armes 41 werden einem Tafelverstärker 43 zugeführt, Durchgang kann der Bedienende alle Punkte in der dessen Ausgang der Tafelsteuerung 42 zugeführt Projektionsrichtung auf die Af-Z-Ebene aufzeichnen wird. Von dort gelangen die Signale zu der graphilassen, wie dies der Fig. 1 entspricht, und nach sehen Zwischeneinheit 44, die im gegenseitigen Kom-Drehung der Puppe um 90° diese Punkte in Projek- munikationsaustausch mit dem Rechner 52 steht. Die tion auf die y-Z-Ebene codieren. Das in der graphi- 50 Information von der Tafelsteuerung 42 dient zur scheu Zwischeneinheit und dem Rechner residente Unterbrechung, um zu X-, Y-, Z-Daten zu gelangen. Programm kann dann die codierten Punktwerte be- Ein Vorteil bei der Verwendung einer Puppe zur arbeiten, berechnen and die Winkel der Teile, die Codierung einer dreidimensionalen Figur besteht Körperglieder darstellen, abspeichern, die tatsäch- darin, daß die Puppe keine genaue Kopie der Figur liehe Lage der Puppe abspeichern und daraufhin auf 55 sein muß, mit deren Hilfe computenmterstützte Grand dieser Berechnungen eine perspektivische Ab- Trickfolgen erzeugt werden sollen. Das heißt, die bildung auf einem Bildschirm wiedergeben. Der Be- Puppe gibt Positionen der Figur vor, aber die daraus dienende kann eine ganze Sammlung von verschiede- gemäß der Erfindung berechnete und gespeicherte nen Posen des »Mannequins« erarbeiten und abspei- Beschreibung der Figur kann detaillierter sein. Diese ehern, wobei durch die Rechnenmterstützung zwi- 60 Details können durch Programme verändert werden, sehen den einzelnen Posen interpoliert werden kann. Zusätzlich kann eine Puppe für die Entwicklung tnehum eine Trickfolge in dreidimensionaler Weise her- rerer verschiedener Trickcharaktere verwendet werstellen zu können. Obwohl bereits Programme für die den, d. h. mit anderen Worten daß eine Puppe nicht Herstellung dreidimensionaler Fume und bewegter einen einzigen Charakter darstellen muß. Beispiels-BiWer existieren, besteht der Vorteil bei der Benut- 63 weise kann das Modell eines Reiters auf einem zung einer Puppe darin, daß der Kunstler oder der Pferderöcken vorgesehen sein, ein Spitzentänzer, Bedienende unmittelbar die gewünschte Pose erhält mehrere Flugzeuge, die über einen Flugzeugträger und den abzuspeichernden Eindruck von der graphi- fliegen, und ähnliches mehr

Das erfindungsgemäße Konzept für das Prüfen und als Projektionsbild schematisch auf dem Bildschirm Abtasten der Koordinatenpunkte auf einer Puppe der Anzeigevorrichtung 60 bei 72 wiedergegeben und kann schließlich auch für das Aufzeichnen von Punk- in isometrischer Wiedergabe aufgezeichnet. Der ten auf einem bewegten Apparat gleich welcher Art Tafelstift 64 wird dazu benutzt, um die Aufnahmeverwendet werden. Dadurch ist es ganz leicht, ein S punkte auf dem zu codierenden Mechanismus zu bebilliges Modell eines Gerätes herzustellen. Durch An- rühren und die Abfuhlung dieser Punkte auf die bringung von datencodierenden Drähten an jedem der Fläche der Tafel 62 zu projizieren, und zwar dort, wo gewünschten Punkte auf einem solchen Modell, kön- der Auswahlschalter 40 und die Kabel verbunden nen die momentanen Lagen dieser Punkte schnell auf- sind, wie dies in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist, gezeichnet werden, wenn das Modell manipuliert io woraufhin dann der Stift nicht benutzt wird und die wird. Wird ein Modell eines Apparates gebaut und Kabel in irgendeiner gewünschten Weise betätigt dieser Apparat durch einen Schrittmotor angetrieben werden können.

bei Codierung und Katalogisierung der Punkte mit Die F i g. 8 stellt eine Strichwiedergabe der Puppe einem Schrittindex als Parameter, dann kann zusatz- dar, um feste und veränderliche Scheitelpunkte zu lieh auf einer Zeitbasis eine Analyse der Punkte, die 15 verdeutlichen. Der mit 80 bezeichnete Scheitelpunkt aufgezeichnet worden sind, durchgeführt werden. Die ist ein fester Scheitelpunkt und ist durch feste me-Vektoränderungen in den Punktpositionen können chanische Verbindungen räumlich fixiert Der mit 82 bei diesen Situationen als die an diesen Punkten bezeichnete Scheitelpunkt ist ein veränderlicher vorliegende Geschwindigkeit genommen werden. Scheitelpunkt. Die Wiedergabe des Koordinaten-Eine solche Technik ist insbesondere dann wert- ao systems +X, +Y und +Z zeigt die Beziehung zwivoll, wenn Mechanismen und Gerät analysiert wer- sehen der Puppe und den kartesischen Koordinatenden sollen, die schwer mathematisch wiederzugeben ebenen, sind. Fig. 9 zeigt, wie die Richtungskosinusse A, B

Ganz allgemein ist für dreidimensionale Geräte die und C von den Codierungen der Bezugspunkte auf mathematische Analyse recht schwierig und die Pro- a$ der Puppe oder dem Modell im Rechner abgeleitet grammierung analytischer Probleme auch extrem werden. Die Strahlen X, Y und Z geben die kartekostspielig. Daher ist die erfindungsgemäß vorgeschla- sischen Koordinatenachsen an. Die Linie 90 in gene Aufzeichnung und Bearbeitung der Koordinaten- F i g. 9 gibt ein typisches Glied der Puppe wieder, punkte in Zeitürtiängigkeit an Hand eines Modells Der Punkt 92 ist ein Scheitelpunkt. Der Pfeil 94 ist eines dreidimensionnlen Gerätes sehr wertvoll und 30 der Bogen des Winkels XJ. Der Pfeil 96 ist der Bogen bei vielen Anwendungen sogar notwendig. Beispiels- des Winkels V, und der Pfeil 98 ist der Bogen des weise kann die Moclelltechnik gemäß der Erfindung Winkels W. Punkt 99 ist ebenfalls ein Scheitelpunkt, bei den folgenden verschiedensten Anwendungsgebie- Die Winkel U, V und W sind die Winkel mit ten Verwendung finden. So kann die Hubschrauber- den Koordinatenachsen. Die Richtungswinkel sind: blatt-Kippstellung untersucht werden, Beschläge, 35 A — Kosinus U, B — Kosinus V und C = Kosinus W. Klappenbetätigungen von Flugzeugen, verstellbare Die Fig. 10a und 10b, die zusammen die Fig. 10 Tragflächen von Flugzeugen, Fahrwerke, Setzmaschi- bilden, stellen ein Flußdiagramm eines Programms nen, Webmaschinen, mechanische Analogsteuerung dar, mit Hilfe dessen zwei- oder dreidimensionale wie ein Turbinenventil, Drahtwickelmaschinen für Objekte gemäß der Erfindung codiert werden können. Ringkörper, Erdbewegungsmaschinen usw. Zusätzlich 40 Es wird daher im folgenden nunmehr auf die allgesei bemerkt, daß Abfühlvorrichtungen, die die Bewe- meinen Verfahrensschritte bei der Verarbeitung eingung solcher Mechanismen aufzeichnen, normaler- gegangen.

weise teuer und schwierig zu installieren sind, ohne Das in den Fig. 10a und 10b dargestellte Fluß-

daß sie mit der normalen Bewegung der Geräte diagramm eines Programms kann in günstiger Weise

durcheinander geraten. 45 bei der Codierung der Bewegung eines dreidimen-

In F i g. 7 ist eine allgemeine Anordnung dargc- sionalen Gerätes verwendet werden, wie es insbesonstellt, mit Hilfe derer das erfindungsgemäße Verfah- dere als Puppe und Puppenmechanismus in den ren durchgeführt werden kann. Die Anordnung ent- F i g. 1 bis 6 dargestellt ist. Das Programm startet bei hält eine Bildschirmeinheit 60, eine Tafel 62, einen dem mit 100 bezeichneten Block, und setzt die gra-Tafelstift64 und eine Tafelsteuerung 66, auf deren 5« phische Zwischeneinheit bzw. den Anzeige- und Einzelaufbau hier nicht näher eingegangen werden Unterbrechungs-Prozessor in Gang. Dadurch wird soll. Die Puppe und ihr Tragteil 68 ist von der Art, die Bildschirmgeräteeinheit eingeschaltet, um Bildei wie es bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 anzuzeigen und um Unterbrechungen entgegenzunehbis 6 beschrieben wurde. Eine alphanumerische men und um ebenfalls beispielsweise die in Fig. 1 Tastatur 70 ist als Eingabeeinheit für ein Datenver- 55 auf dem Bildschirm angesprochenen Leuchtschriftarbeitungssystem bekannt. Die Beschriftung »Pose 5« anzeigen zu betätigen. Bei Einschalten solchei auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes 60 gibt den Leuchtschriftangaben wird der Prozessor unterstand eines Rosenzählers wieder, dessen Aufgabe im brechen. Im nächsten Schritt 102 wird die Tafelweiteren noch beschrieben wird. Die Aufschrift steuerung gestartet. Dadurch kann die Tafel nunmehi »Punkt 15« gibt den Zählerstand eines Punktzählers 60 X-, y-Koordinateninformationen aufnehmen. Bein auf dem Schirm der Anzeigeeinheit wieder und wird nächsten Schritt 104 wird der Punktzähler auf NuI im einzelnen auch später noch beschrieben. Die Be- gesetzt, der Posenzähler aus Eins gesetzt und du schriftung »Handlung«, »Wiederholen« und »Wieder- Ansichtsmarkierung auf »Front« gesetzt Das heiß start« auf den Schirm der optischen Einheit 60 sind bei der Ansichtsmarkierung, daß die nunmehr auf Beispiele von Lichttasten, deren nähere Bedeutung 6_S zunehmende Ansicht die Ansicht von vorne, von dei auch noch erläutert wird. Im allgemeinen dienen diese Front ist. Der Zählerstand for die Punkte wird in Aufschriften zur Erleichterung der Arbeit für den Rechner als eine Programmvariable gespeichert on« vor dem Gerät sitzenden Bedienenden. Die Puppe ist dient zur Verfolgung und Identifizierung der gespei

cherten Koordinaten. Der zweite Schritt innerhalb des speicherte Variable Y, indexiert durch Punkt- und

Blocks 104, das Einsetzen des Posenzählers dient Posenzählerstand, auf den Tafelwert der Koordi-

demselben Grund, nämlich dem Nachhalten und nate X eingestellt. Schritt 124 ist ähnlich dem Schritt

Identifizieren der Posenkoordinaten. Die Ansichts- 122, wobei jedoch die intern gespeicherte Variable Z

markierung kann zwei Stellungen einnehmen, näm- 5 ist, die indexiert durch Punkt- und Posenzählerstand

Hch Front- und Seitenansicht, was im Rechner durch auf den Wert der Tafelkoordinate Y eingestellt wird,

den entgegengesetzten binären Status eines Bits abge- Die Schritte 122 und 124 bewirken zusammen die

speichert werden kann. Speicherung der Projektion eines bestimmten Punk-

Der Punktezähler wird jedesmal dann um einen tes auf dem dreidimensionalen Gerät auf die Tafel-Schritt weitergezählt, wenn ein weiterer Punkt auf xo oberfläche. Nunmehr wird in Schritt 125 eine Prüfung dem dreidimensionalen Objekt abgespeichert ist. daraufhin gemacht, ob der Punktestand geringer ist Ebenfalls wird der Posenzähler jedesmal dann um I als die maximale Punktezahl auf der Puppe. Der weitergezählt, wenn die Pose des Gerätes wechselt. maximale Punkte-Zählerstand auf der Puppe ent-Die Koordinaten werden zweidimensional abgespei- spricht der Gesamtanzahl der darauf vorgesehenen chert, wobei die eine Dimension der Punktzählstand 15 Punkte. Wenn dieser Test ergibt, daß der Punkteist und die andere Dimension der Posenzählstand. Ist Zählerstand geringer als das Maximum ist, ist klar, die Ansichtsmarkierung auf Front gesetzt, dann daß noch zu codierende Punkte in dieser besonderen zeichnet die Tafel die Y- und Z-Koordinaten der Ansicht übrigbleiben, d. h. in der Situation, in der die Punkte auf. Ist die Ansichtsmarkierung auf Seiten- Ansichtsmarkierung auf Front gesetzt ist. Selbstveransicht gesetzt, dann werden die X- und Z-Koordi- ao ständlich kann es sein, daß das Minimum davon abnaten codiert. Es sei jedoch betont, daß bei der Sei- hängt, wie viele der Punkte auf dem dreidimensionatenansicht nur die ΑΓ-Koordinaten wesentlich sind, len Gerät bei der eingestellten Pose auftreten und weil die Z-Koordinate bereits bei der Codierung der sichtbar werden. Frontansicht erhalten wurde. Wenn bei dieser Prüfung im Schritt 125 ein nega-

Nach dieser Vorbereitung, die im Block 104 ange- a₅ tives Ergebnis herauskommt, geht das Programm über

sprachen ist, wird auf der Tafel die Puppe so ange- die Nein-Leitung zum Schritt 126 über, bei dem der

ordnet, daß die Frontpositionen aufgezeichnet werden Punktezähler auf 0 gesetzt wird. Das Einstellen des

können, d.h., daß Übereinstimmung mit der ange- Punktezählers bei diesem Verbindungspunkt ändert

zeigten Ansichtsmarkierung besteht. Danach wartet das Programm dahingehend, daß nunmehr Punkte

das Programm mit der Ausführung, bis eine Licht- 30 in Seitenansicht aufgezeichnet werden Dementspre-

taste angesprochen ist oder eine alphanumerische chend wird im Schritt 128 die Ansichtsmarkierung

Tau- durch den Bedienenden betätigt wird, um das auf Seitenansicht gesetzt worauf das Programm nun-

Programm entlang verschiedener möglicher Wege zu mehr zurückgeht zum Schritt 106. Es sei noch er-

^leiten· wähnt, daß beim Test im Schritt 120 das Programm

Die Schritte 106, 108, 110 und 112 sind Prüf- 35 zum Schritt 130 verzweigt hätte wenn die Ansichtsschritte, um festzustellen, welche der Lichttasten an- markierung auf Seitenansicht gestanden hätte und gesprochen ist. Diese Lichttasten sind: alphanume- nicht auf Front.

rische Taste, Wiederholtaste, Wiederstarttaste, Hand- Der erwähnte Schritt 130 ist ähnlich den Schritten

lungstaste. Beispielsweise wird im Schritt 106 eine 122 und 124, ausgenommen jedoch daß die Van-

Prüfung daraufhin gemacht, ob eine alphanumerische 40 able X. die abgespeichert und durch Punkt- und

Taste bei der graphischen Zwischeneinheit gedrückt Posenzählerstand indexiert ist auf den Tafelwert X

ist. Diese Prüfung zeigt an, daß der Bedienende des eingestellt wird, wenn die Ansichtsmarkierung auf

Programms den Tafelstift in Kontakt mit einem Ab- Seite gesetzt ist. Vom Schritt 130 geht das Programm

tastpunkt auf dem dreidimensionalen Gerat hält, und zum Testschritt 132 über wobei hier ein Test ähn-

zwar auf denjenigen, der durch die Tafel codiert wer- 45 lieh dem von Schritt 124 durchgeführt wird d h. es

den soll. In einer solchen Situation, wenn das Ergeh- wird gefragt, ob der Punktestand geringer als das

nis im Schritt 106 »ja« lautet, verzweigt das Pro- Maximum "1st. Ist dies nicht der Fall, verzweigt das

gramm zu Schritt 114, woraufhin dann die X- und Programm über die Nein-Ieitung zum Schritt 134,

Y-Tafel-Koordinatenwerte aufgezeichnet werden. Das um eine isometrische Projektionsdarstellung der lau-

Programm geht dann bei 116 weiter, um den Punkt- 50 fenden Pose der Puppe auf dem Bildschirm anzu-

zahler um 1 zu vermehren, wodurch angezeigt wird. zeigen.

daß dieser Punkt nunmehr eingegeben wurde. Schritt Im nachfolgenden Schritt 136 der ähnlich dem 118 als nächster, zeigt den Punktestand auf dem Schritt 118 ist und eine reine Hilfe für den Bedienen-Bildschirm an und dient dazu, daß sich der Bedie- den ist. um zu prüfen, ob die Punkte wie gewünscht nende davon überzeugen kann, daß der in 114 und 55 codiert wurden, wird der Posenstand angezeigt Das 116 auszuführende Schritt auch tatsächlich ausgeführt Programm geht dann zum Schritt 138 über der ähnwurde. Ebenfalls ist die Anzeige des Punktstandes lieh dem Schritt 126 ist, d h., daß nunmehr das Proeine Hilfe für den Programmausführenden, um ihm gramm in die Lage versetzt wird die Information die Überprifung zu ermöglichen, welche Punkte er über den Punkt-Stand von der Frontansicht aufzucodiert hat. 60 nehmen. Dementsprechend wird im Schritt 150 die

Das Programm geht dann zum Schritt 120 über. Ansichtsmarkierung auf Front gesetzt Im nächsten worin geprüft wird, ob die Ansichtsmarkierung auf Schritt 142 wird der Posenstand um 1 vermehrt. Diese Front steht oder nicht. In dieser anfänglich voraus- Vermehrung zeigt an, daß eine vollständige Pose eingesetzten Situation ist dies selbstverständlich der Fall, gegeben worden ist. Mit anderen Worten bei diesem und dies bedeutet, daß zu diesem Zeitpunkt die Z- 65 Punkt ist nunmehr die Eingabe aller Punkte einer und K-Koordinateninformationen codiert werden. Position des dreidimensionalen Gerätes vervollständigt Daher verzweigt das Programm über die Ja-Leitung worden. Im Schritt 144 wird wiederum ein Test zum Schritt 122. In Schritt 122 wird die intern ge- durchgeführt, ob der Posenstand das Maximum über-

schreitet. Wenn nur eine Pose gewünscht ist, kann in diesem Programmabschnitt der Posenzähler das Maximum bereits überschreiten. Da jedoch im allgemeinen mehr als eine Posencodierung erwünscht sein wird, geht das Programm zurück zum Schritt 106, und zwar über die Nein-Leitung am Schritt 144. Zu dieser Zeit, wenn der Posenstand nicht komplettiert ist für alle Posen, wird das Programm erneut durchlaufen, und zwar in der Weise, wie es eben beschrieben wurde, und zwar so lange, bis sämtliche gewünschte Posen codiert wurden. Wenn andererseits beim Schritt 144 das Ergebnis Ja lautet, d. h., daß die Codierung für alle Posen vollständig ist, verzweigt das Programm zum Schritt 146. Im Schritt 146 wird nun veranlaßt, daß die Richtungskosinusse der Glieder der Puppe für die Posenlage berechnet werden. Diese Berechnung benutzt, wie in F i g. 9 dargestellt, die Richtungskonsinusse, die die Informationen über die Orientierung der Punkte auf dem dreidimensionalen Gerät relativ zueinander liefern. Danach geht das Programm zum Schritt 148 über.

In diesem Status 148 werden die Positionen berechnet und abgespeichert, und zwar welchen Abstand sie von festen Punkten haben für dazwischenliegende Zeiten. Bei diesem Schritt muß fur die Durchführung bekannt sein, daß beide Ansichtsposen, jeweils um 90° versetzt für die dreidimensionale Darstellung codiert werden. Es werden jedoch nur einige typische Posen der Puppe bzw. allgemein des Gerätes vom Bedienenden eingestellt werden, und über das Programm die dazwischenliegenden Bewegungsabläufe, d. h die zeitlichen Zwischenzustände, beispielsweise von Fuoheben bis Fußsenken vom Programm her berechnet und abgespeichert. Diese abgespeicherten und berechneten Werte können nachher in einer Trickfolge auf dem Bildschirm wiedergegeben und weiterverwendet werden.

Vom Schritt 148 geht das Programm zum Schritt 150 über, wobei durch lineare Interpolation der Richlungskosinusse die räumlichen Positionen ermittelt und abgespeichert werden, die die beweglichen Punkte für dazwischenliegende Zeitperioden einnehmen. Unter dem Ausdruck lineare Interpolation werden gleiche Änderungen der Richtungskosinusse verslanden, die für die isometrische Projektionen der Zwischenposen berechnet werden, deren Werte dann abgespeichert werden. Das ist so zu verstehen, daß diese Zwischenpositionswerte zu solchen Lagen und Posen gehören, die tatsächlich nicht codiert wurden, sondern in den Schritten 148 und 150 berechnet wurden. Im Schritt 152 werden die isometrischen Projektionswerte aller Zwischenposen berechnet und abgespeichert. Danach geht das Programm zum Schritt 154 über, wo nunmehr auf dem Bildschirm der graphischen Zwischeneinheit alle codierten Posen in Jer Reihenfolge angezeigt werden, in der sie aufgetreten sind, um eine Trickfolge im ganzen ?u erhalten. Das Programm geht dann wieder zum Schritt 106 zurück. Auf diese Weise werden die Rewegungsänderungen eines dreidimensionalen Gerätes teilweise tatsächlich codiert aufgenommen und komplett berechnet, um eine vollständige Trickfolge beweglicher Bilder an zeigen zu können.

Is soll nun noch einmal zum Schritt 106 zurückgegangen werden und angenommen werden, daß die Frage, mit »nein« beantwortet worden wäre, woraufhin dann das Programm zum Schritt 108 übergeht, in dem geprüft wird, ob die Lichttaste bzw. das Leuchtband »Wiederholen« an ist oder nicht. Ist es an, dann kann das Programm teilweise oder ganz nochmals durchgeführt werden, weun ein Fehler entdeckt worden ist. In diesem Falle wird bei 108 über die Jaleitung zum Schritt 156 verzweigt, bei dem der Posenzähler um 1 vermindert wird. Dieses Zurücksetzen bewirkt die Entfernung des vorhergehend codierten

ίο Punktes., der falsch codiert wurde. Im nachfolgenden Schritt 158 wird der Posenzähler auf 1 gesetzt, falls er vorher bei 0 stand. Das wesentliche dieses Schrittes besteht darin, daß wie beim Block 104 gezeigt, der Posenzähler mit dem Wert 1 beginnt. Würde der Posenzähler bei 0 stehen, dann wäre das Programm nicht in der Lage, Punktinformationen zu speichern. Zur Überprüfungshilfe für den Bedienenden wird im Schritt 1160, der ähnlich den Schritten 126 und 136 ist, der Stand des Posenzählers angezeigt.

ao Würde die Prüfung bei 108 ein »nein« ergeben, dann verzweigt das Programm zum Schritt 110, wo geprüft wird, ob d'e Lichttaste »Wiederstart« an ist oder nicht. Dadurch kann der Bedienende mit der Ausführung des Programmes dort beginnen, wo die

as Unterbrechung lag. Dies kann in solchen Situationen auszuführen wünschenswert sein, wo die Folge der Posen gewechselt wird, die zu codieren sind, oder wo er den Faden verloren hat oder auch aus anderen Gründen. Ebenfalls kann es angewendet werden dort wo eine neue Folpe codiert werden soll. Falls das Testergebnis in UO positiv ist, verzweigt das Programm über die Ja-Leitung zurück zum Block IOC. Im Fall, daß die Prüfung bei 110 negativ ausfällt, geht das Programm zum Schritt 112 über und prüft, ob die Handlungslichttaste angeschaltet ist. Dieser Status setzt den Bediener in die Lage, die Informationen, die er bereits in aufeinanderfolgenden Posen so weit aufgezeichnet hat, zu überprüfen. Bei dieser Sachlage geht er direkt zum Schritt 146, worin dann die verschiedenen Werte gemäß den Schritten 146 bis 152 berechnet werden und im Schritt 154 die Anzeige erfolgt. Bei negativem Ergebnis in 112 geht das Programm zurück zum Schritt 106.

Auf Grund des im Zusammenhang mit der ί i g. 10 beschriebenen Programmablauffolge wurde dargelegt, wie gemäß der Erfindung der dreidimensionale Mechanismus und die Punkte darauf codiert werden können, um daraus eine ganze Serie aufeinanderfolgender Bewegungsabläufe in der gewünschten Folge zu produzieren, ohne daß es notwendig i^t. jede einzelne lage und Pose zu codieren.

Die codierten und abgefühlten Positionsdaten der Puppe, die durch die beschriebene Methode aufgenommen wurden, kann über Datenfernverarbeitung einem anderen Computer zur Verfügung gestellt wer den, der daraus die Zwischenpositionen in größerer Details und größerer Häufigkeit berechnen kann, un eine qualitätsmäßig hoch stehende computerunter stutzte Trickbildeiveugunp /u ermöglichen. Die au Grund i!cr erfindungsgemäßen Methode codiertei PoMtionsangabcn können auch auf einem von einen Rechner adrcssierbaren Speicher abgespeichert wer den. beispielsweise einer Platte oder einem Magnet band oder auch Aufzeichnungen auf Karten für di spätere Wiederverwendung durch andere Rechne und Programme

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Q Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechner-

Patentanspfüche: unterstutzten Erzeugung von Trickbildfolgen-Projek-

stellungfund -oxiierung angebracht sind, die in von Koordinatenwerten, die den Abtast- bzw_ Lagegerichteter Orientierung zur direkten Ermittlung punkten entsprechen^ abgetastet werden und be. dem von Koordinatenwerten, die den Abtast- bzw. diese abgetasteten Koordinatenwerte dem Rechner Lagepunkten entsprechen, abgetastet werden, und io zugeführt werden, der nut Hufe dieser werte auf bei dem diese abgetasteten Koordinatenwerte dem einem Bildschirm anzeigbare Projektionsbilder er-Rechner zugeführt werden, der mit Hilfe dieser mittelt. .
Werte auf einem Bildschirm anzeigbare Frojek- Ein solches Verfahren und die zugehörigen Vortionsbilder ermittelt, dadurch gekenn- richtungen zur Codierung und Umsetzung zwei-oder zeichnet, daß die abgetasteten Werte zur di- 15 dreidimensionaler Objekte in verschiedenen Lagen m rekten Erstellung von auf dem Bildschirm (60) digitale Werte und die daraus berechneten Ergeb-■nzeigbaren Projektionsbildern (72) verendet nisse sind für technische Analysen oder künstlerische werden, daß im wesentlichen nur charakteristische Zwecke nützlich. _
Posen und Lagen des Objektes (10) abgetastet In der USA.-Patentschrift 3 510 210 ist eme Techwerden und daß die Zwischenstellungen durch ao nik beschrieben, bei der ein lebender Akteur reflek-Interpolationsrechnung mit Hilfe der codierten tierende oder leuchtende Elemente trägt, die an be-Koordinatenwerte und der sich daraus ergeben- stimmten Stellen seines Körpers angebracht sind und den Richtungswinkel ermittelt werden, um so eine die durch eine Fernseh-Aufnahmeröhre aufgenomlückcnlose Folge von Einzeltrickbild-Projektions- men werden. Die Lagen dieser Elemente werden in bildern zu erhalten und auf dem Bildschirm (60) a₅ einem Computer gespeichert in der Weise, wie der anzeigen zu können. Akteur die verschiedenen Bewegungen ablaufen läßt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- und diese Bewegungen, codiert durch den Computer, kennzeichnet, daß das Objekt (10) in zwei ver- können mit einer abgespeicherten Darstellung einer schiedenen Orientierungsrichtungen (X, Z bzw. Figur und deren Posen verglichen werden. Die Posen, y, Z) über eine Tafel (8, 26) angeordnet wird 30 die ausgewählt werden, können in einer Trickfolge und die jeweils in Projektionsrichtung sichtbaren zusammengefaßt werden.

Abtastpunkte (1 bis 15) auf die Tafel (8, 62) pro- Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift

jiziert und die dabei in der Ebene der Tafel (8, 1 449 633 eine Vorrichtung zum Abtasten von zwei-

62) ermittelten kartesischen Koordinaten werte oder dreidimensionalen Objekten bekannt, um die