СПОСОБ ИМИТАЦИИ СЕВЕРНОГО СИЯНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ОБЪЕМЕ ТРЕХМЕРНОГО ПРОСТРАНСТВА В ДИНАМИКЕ Российский патент 2003 года по МПК A63J5/00 A63J17/00 

Изобретение способа предназначено для имитации природного эффекта - северное сияние и получения объемного изображения в объеме заданного трехмерного пространства в динамике, например в концертных залах, комнатах, ресторанах, стадионах, в барах.

Изобретение направлено на увеличение зрелищности, динамичности, диапазона изменений и разнообразия игры света в объеме заданного светового трехмерного пространства.

Обеспечиваемый изобретением способ осуществляется переключением по тактам от позиции "Включено" до позиции "Выключено" распределенных в объеме трехмерного пространства множества световых источников света, в том числе и/или точечных источников света, и/или линейных источников света, и/или лучей лазерных источников света и образующих единичный излучатель, увеличенный во множество раз, при этом каждый источник света со своей точкой координат переключается от позиции "Включено" до позиции "Выключено" все одновременно и подключены к системе управления, включающей клавиатуру, пульт программирования или устройство для ввода программы управления, электросиловое оборудование, управляющую электронно-вычислительную машину с программой управления, с возможностью вмешиваться в игру изменений света в режиме реального времени, изменением количества источников света, изменением направления переключения по тактам от позиции "Включено" до позиции "Выключено" единиц источников света и/или групп источников света, изменением силы света единиц источников света и/или групп источников света, изменением длины волны излучения единиц источников света и/или групп источников света, изменением частоты такта переключения от позиции "Включено" до позиции "Выключено" единиц источников света и/или групп источников света, изменением меандра переключения единиц источников света и/или групп источников света, изменением перечисленных режимов в различных сочетаниях и в динамике.

Кроме того, в плоскости и/или плоскостях светового объемного излучателя для обеспечения способа расположены лазерные источники света под углом, при этом световые лучи лазера пересекаются в своей координатной точке в заданное время или не пересекаются, а для увеличения глубины объема в плоскостях расположены отражающие зеркала или поглощающие свет поглотители.

Кроме того, способ осуществляется подключением единичных объемных излучателей с системами управления к общей системе управления.

Для осуществления способа применяются точечные, линейные источники, состоящие из отдельных источников излучения своей основной волны излучения, и изменение волны излучения происходит способом смешения основных цветов в различных сочетаниях, пропорциях, в качестве лазера применяется белый лазер, цвет излучения меняется путем изменения длины волны излучения.

Способ имитации северного сияния и получения объемного изображения в объеме трехмерного пространства в динамике иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема системы управления объемным световым излучателем. На фиг.2 изображено примерное распределение точечных источников света в объеме трехмерного пространства с субъектом восприятия внутри него. На фиг.3 изображено примерное распределение линейных источников света в объеме трехмерного пространства. На фиг. 4 изображены точечные, линейные и лазерные источники света. На фиг.5 изображена система управления линейными источниками света световым автоматом. На фиг.6-9 изображена таблица составления игры света по тактам на ППЗУ на восемь выходов на восемь микросхем и изображение объемного светового излучателя. На фиг.10 и 11 изображение эффекта - северное сияние с пятью единичными объемными световыми излучателями, включенными параллельно. На фиг.12-22 изображен способ имитации эффекта северное сияние с лучами лазерных источников света. На фиг.23-26 изображено получение светового изображения с помощью точечных источников света. На фиг.27 изображена система управления множества единичных объемных световых излучателей с точечными источниками света. На фиг.28 изображена примерная образная объемная цветовая таблица. На фиг.29 изображен второй вариант примерной образной объемной цветовой таблицы в виде конуса шара.

Для осуществления способа имитации северного сияния и получения объемного изображения в объеме трехмерного пространства в динамике применяют клавиатуру 1, световой автомат или управляющую электронно-вычислительную машину, пульт ввода программы игры света 3, силовое оборудование 4, объемный световой излучатель 5.

Объемный световой излучатель 5 состоит из множества точечных источников света 6, линейных источников света 7, лучей лазерных источников света 8.

Точечный источник света состоит из малогабаритных малоинерционных электрических ламп с красным фильтром 9, с зеленым фильтром 10, с желтым фильтром 11, с синим фильтром 12, находящихся рядом вплотную друг к другу. Возможно применение электролюминесцентных ламп типа ТЛГ, ТЛЖ, ТЛО, ТЛЗ. Или светодиодов с разным спектром излучения. В том числе точечных конденсаторных электролюминесцентных излучателей 13 широкого спектра излучения, состоящих из трех основных цветов красного 14, зеленого 15, синего 16, собранных вперемежку между собой и меняющих цвет в широком диапазоне излучения по методу смешения основных цветов.

Линейные источники света состоят из точечных источников света 6, соединенных в линию и включаемых все одновременно. Возможно применение линейных электролюминесцентных источников света 17 трех основных цветов: красного 18, зеленого 19, синего 20 и желтого, расположенных рядом параллельно друг к другу или скрученных 21 и меняющих цвет излучения по методу смешения основных цветов.

Для осуществления способа имитации северного сияния применяются лучи лазерных источников света 22, состоящих из красного цвета излучения 23, зеленого 24, синего 25. В том числе возможно применение лазерных источников белого цвета.

Простая система управления единичным объемным излучателем 5, 30 содержит линейные источники света 7 или 17, 21, 22 управляется переменным тактовым генератором 26, переменным делителем частоты 27, двоичным счетчиком 28 и восемью ППЗУ на восемь выходов, 29. На фиг.6-9 в таблице раскрыта, показана запись тактов 20-го, 25-го, 30-го и 35-го игры света в объемном излучателе из линейных источников света, остальные такты - произвольное положение рисунка игры света.

Точечные источники света, линейные источники света и лучи лазера расположены так, чтобы субъект восприятия видел наибольшее их количество во всей глубине объема светового объемного излучателя, а подводящие энергию проводники были достаточно незаметны.

Единичный объемный излучатель может увеличен в несколько раз (фиг.10, 11). При этом каждый источник светового излучения со своей точкой координат каждого единичного светового объемного излучателя включается одновременно, как показано на фиг.10 вверху.

Для увеличения пространства светового излучения и разнообразия игры света единичные объемные излучатели 30 с системами управления 2 подключены к общей системе управления 31. При этом каждый световой источник излучения единичных световых объемных излучателей со своей координатной точкой включается независимо от остальных единичных световых объемных излучателей по своей программе.

Для увеличения глубины объема /плоскости/ светового пространства в плоскости или плоскостях добавляются отражающие зеркала 32 или поглощающие свет поглотители 33.

Для увеличения рассеивания лазерного луча применяют различного вида рассеивающие призмы, механические отражатели.

Простой и доступный способ имитации северного сияния осуществляется следующим образом.

Расписывается по тактам в таблице программа изменений игры света в объемном световом излучателе 5, состоящем из 8•8=64-х линейных источников света 7, 17 или 22, подключенных через силовое оборудование к восьми ППЗУ 29 с восемью выходами. На фиг.6 в таблице расписан двадцатый такт статистического, неподвижного рисунка игры света. На фиг.7 расписан двадцать пятый такт неподвижного рисунка игры света. 21-й, 22-й, 23-й и 24-й такты, положение рисунка произвольно. На фиг.8 30-й такт, 26, 27, 28, 29-й такты, положение тактов произвольно, на фиг.9 в таблице расписан 35-й такт; 31-й, 32-й, 33-й, 34-й такты, положение произвольно. Всего адресов памяти в ППЗУ на восемь выходов, допустим, 128 тактов изменения рисунка игры света в объемном излучателе. После 128 такта рисунок игры повторяется, режим светового автомата. Для устранения монотонности игры света генератор тактов 26 применен переменным, а также применен переменный делитель частоты 27 в режиме случайного кратного деления, для увеличения резкости деления частоты тактов. Для изменения волны излучения объемного светового излучателя добавляют еще три системы управления с тремя цветами излучения. Всего будет четыре цвета: красный, зеленый, желтый, синий; позиции 7, 17, 22 - цвета 9, 10, 11, 12; 18, 19, 20 и желтый; 23, 24, 25 или позиция 21 цвета 18, 19, 20 и желтый. Возможно расположение параллельно рядом, как единичные объемные излучатели (фиг.10 и 11), включенные параллельно к одной системе управления, но цвета в каждом единичном объемном излучателе разные. В случае если волна излучения источника света располагается отдельно и применена одна система управления, один световой автомат для упрощения, то желательно располагать на переднем плане красный цвет излучения 18, на втором плане зеленый 19, затем следует желтый цвет излучения, а на дальнем плане - голубой, синий, фиолетовый, темно-фиолетовый. При подключении такого объемного светового излучателя 8•8 к управляющей ЭВМ с программой управления на "Н"-е количество тактов игры света, то при зацикливании тактов система управления входит в режим светового автомата.

На фиг.12-22 показано получение способа имитации северного сияния с помощью лазерных источников света. Лазерные источники света расположены вплотную друг к другу. Каждый источник лазерного излучения имеет свою координатную точку и для управления от позиции "Включено" до позиции "Выключено" подключены к выходу управляющей ЭВМ или световому автомату. Для расширения луча лазера применяют различные расширители, рассеиватели, призмы, механические колеблющиеся зеркала. Таблица игры света расписывается по тактам, как показано на фиг. 6-9. В конце для ограничения луча применены поглощающие свет лазера поглотители 31 или отражающие свет зеркала 32 для увеличения объема пространства, но с соблюдением техники безопасности при работе с лазерами.

Для получения более сложного рисунка игры света в объеме трехмерного пространства добавляют в плоскости перпендикулярно или под углом еще одну плоскость с множеством лазерных источников. Лазерные лучи пересекаются по заданной программе в своей координатной точке. Или проходят рядом, не пересекаясь.

Для получения объемного изображения в динамике в объеме трехмерного пространства составляется по-тактовая объемная таблица, где каждая клетка обозначает точечный источник света в позиции "Выключено" в своей координате - ноль в клетке. В позиции "Включено" в клетке ставится единица. А в целом в объемной таблице изображается рисунок одного такта. Каждый точечный источник света подключен к "Н"-му разряду выхода управляющей ЭВМ или "Н"-му разряду ППЗУ светового автомата, фиг.23. В память управляющей ЭВМ или в ППЗУ светового автомата записывается каждый такт статистического рисунка таблицы. Допустим, в нашем случае на фиг.24-1 световой автомат выполнен на четырехразрядном ППЗУ. Значит, объемный световой излучатель состоит из 4•4•4=64 точечных источников света, для упрощения обозначаем - все источники света имеют красный фильтр. В нулевом такте в таблице объемной таблицы записываем все "единицы", которые обозначают, что все точечные источники красного света светятся: появляется изображение куба красного цвета. В следующем, первом такте в таблице записываем "единицы" в левой нижней грани куба - светятся четыре ТИС "ребро" куба слева внизу. Во втором такте записываем "единицы" в следующий ряд по вертикали и так до третьего такта. Засветится левая стенка из 4•4= 16 точечных источников света. Эту стенку 4•4 в следующем четвертом такте продвигаем вправо, вглубь куба, а первый левый ряд стенки гасим, в таблицу записываем "Нули". И так далее продвигаем стенку-плоскость до седьмого такта, до правой стенки куба. Затем по тактам опускаем стенку вниз по вертикали и загибаем влево по нижней части куба, то есть включаем по четыре ряда ТИС влево, а верхние правые на стенке гасим, пока не засветится полностью нижняя часть куба.

На фиг. 24-2 показано по тактам изображение двигающегося креста в объемном световом излучателе из 4•4•4=64 точечных источников света. В нулевом такте все ТИС не светятся. В первом такте засветилось изображение плоского креста на переднем плане объемного излучателя. Во втором такте засветился следующий ряд ТИС куба. Получили изображение объемного креста. В третьем такте объемный крест из двух плоскостей продвинулся вглубь куба, а первая плоскость или стенка куба погасла. Крест светится в середине куба. Таким образом продвигаем крест до задней стенки, где он в следующем такте пропадает. И вновь появляется в следующем по порядку такте в нижней плоскости и таким же образом двигаем до верхней плоскости. В это время возможно менять яркость, частоту или быстроту продвижения по тактам. В том числе цвет, если менять точечные источники света с другими фильтрами.

На фиг. 25 все единичные объемные излучатели включены к выходу одного светового автомата в параллель, но все единичные объемные излучатели с точечными источниками света с разными фильтрами, разного цвета излучения. В этом случае изображение двигающегося креста происходит на всех единичных объемных излучателях одновременно.

На фиг. 26 единичные объемные излучатели расширены по всем векторам объема трехмерного пространства и включены все одинаково к одному световому автомату - в параллель.

Для увеличения зрелищности, динамичности и эффекта множество единичных объемных излучателей со своими системами управления и световыми автоматами или микроЭВМ подключены к общей системе управления с клавиатурой, фиг.27. В этом случае возможно передвигать пульсирующее изображение из множества точечных источников света (фиг.27-2) и одного края объема трехмерного пространства до другого, меняя яркость, цвет излучения, скорость передвижения, объем изображения, поворачивать изображение, двигать на субъект восприятия и за объект восприятия, если субъект восприятия находится внутри объемного излучателя.

На фиг.28 изображена примерная, неокончательная образная объемная цветовая таблица, которая представляет плавное распределение цветов в объеме трехмерного пространства. Слева внизу "Х-1" отображение "АДА", "преисподней", сжатие и горячего, сжигающее состояние - цвет темно-коричневый до черного в конце. Правее и отдаленнее на переднем плане "Х-2" плавно переходит в красный, который отображает огонь, костер, жар, пищу. По вертикали вверх от красного цвета цвет плавно переходит в цвет оранжевый "Х-3", который отображает солнце, тепло, приятность, родителей, семью. По вертикали вверх от цвета темно-коричневого - цвет таблицы сине-желто-зеленый "Х-4" - отображает восприятие дерева, леса, лист зеленый, желтый. От цвета темно-коричневого вглубь таблицы и вверх "Х-5" отображение зеленого цвета: свежей, весенней травы, простора, степи, спокойствия. Вправо от зеленого цвет бирюзовый "Х-6" - восприятие моря, дали, свежести, морского ветра. По вертикали от зеленого цвета цвет таблицы плавно переходит в голубой "Х-7", что представляет небо бездонное, глубь, лето. Вправо вверх цвет плавно переходит в темно-фиолетовый до черного "Х-8", что воспринимается как космос, холод, далекое, разреженное пространство. В середине объемной таблицы "Х-9" отображение белого, объемного, рассеянного цвета. Объемная цветовая таблица предназначена для настройки системы, способа отображения объемного светового излучателя. И предложения, упрощения чувственных образов в показе игры света в объеме трехмерного пространства. На фиг.29 показан второй вариант примерной неокончательной образной объемной цветовой таблицы, которая представляет собой объемный конус шара, в центре которого цвет черный, переходящий в темно-коричневый - отображает сжатое, плотное состояние. Расширяясь от центра, цвет плавно переходит в красный, затем в оранжевый, желтый, зеленый, бирюзовый, голубой, синий, темно-фиолетовый до черного - разреженное, холодное пространство. При относительно большом расстоянии от шара цвет шара представляется рассеянным белым светом /цветом/.

В случае получения игры сполохов эффекта северное сияние в объемном световом излучателе, составленном из точечных источников света по способу передвижения "Включено"-"Выключено" источников света и их передвижения по тактам, то возможно получить более красочную и зрелищную игру света в объеме трехмерного пространства, так как точечные источники света возможно переключать в любом направлении пространства, в том числе вверх-вниз, вглубь - на себя и по диагонали, изображать круги, цилиндры, спирали и их двигать, менять размер и двигать в любом направлении.

Таким образом, с помощью предложенного способа имитации северного сияния и получения объемного изображения в трехмерном пространстве выявляются, вызываются сенсорные ощущения и проявляется чувственное восприятие.

Способ имитации северного сияния и получения объемного изображения в объеме трехмерного пространства в динамике для повышения эффективности имитации заключается в том, что осуществляют переключение по тактам от позиции "Включено" до позиции "Выключено" распределенных в объеме трехмерного пространства множества световых источников света, в том числе и/или точечных источников света, и/или линейных источников света, и/или лучей лазерных источников света. 4 з.п. ф-лы, 29 ил.

1. Способ имитации северного сияния и получения объемного изображения в объеме трехмерного пространства в динамике, отличающийся тем, что осуществляют переключение по тактам от позиции "Включено" до позиции "Выключено" распределенных в объеме трехмерного пространства множества световых источников света, в том числе и/или точечных источников света, и/или линейных источников света, и/или лучей лазерных источников света, и образующих единичный объемный излучатель, увеличенный во множество раз, при этом каждый источник света со своей точкой координат переключают от позиции "Включено" до позиции "Выключено" все одновременно или не одновременно посредством системы управления, включающей клавиатуру, пульт программирования или ввод программ управления, электросиловое оборудование, управляющую электронно-вычислительную машину с программой управления, которая обеспечивает работу в режиме автомата или создает игру света в режиме реального времени путем изменения количества источников света, изменением направления переключения по тактам от позиции "Включено" до позиции "Выключено" единиц источников света и/или групп источников света, изменением силы света единиц источников света и/или групп источников света, изменением длины волны излучения единиц источников света и/или групп источников света, изменением частоты такта переключения от позиции "Включено" до позиции "Выключено" единиц источников света и/или групп источников света, изменением меандра периода переключения единиц источников света и/или групп источников света, изменением перечисленных режимов в различных перечисленных сочетаниях и в динамике с помощью клавиатуры и программы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что световые лучи лазера от множества лазерных источников света, расположенных в плоскости и/или плоскостях объема трехмерного пространства, пересекаются в заданных координатных точках и/или не пересекаются в заданное время. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что происходит отражение света при помощи зеркал в плоскости и/или плоскостях объема светового излучателя и/или поглощение света поглотителем. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что множество единичных объемных излучателей с системами управления подключены к обшей системе управления. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение волны излучения точечных и/или линейных источников излучения происходит путем смешения волн излучения в различных пропорциях в единичном объемном излучателе и/или во множестве излучателей.