Устройство отображения многочисленных рядов изображений для зрителей, находящихся в движении

Устройство отображения многочисленных рядов изображений для зрителей, находящихся в движении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к отображению неподвижных изображений, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении относительно этих изображений. В частности, настоящее изобретение относится к отображению многочисленных рядов неподвижных изображений, в которых каждый ряд кажется анимационным для зрителя, находящегося в движении относительно неподвижных изображений.

Известны устройства отображения, которые отображают неподвижные изображения, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении. Примеры таких устройств отображения раскрыты в патентах DE 19806556 и GB 2317985. Эти устройства включают в себя ряд последовательно изменяющихся изображений (то есть смежных изображений, которые слегка отличаются друг от друга и расположены последовательно друг за другом). Изображения размещаются в направлении движения зрителя (например, вдоль железной дороги) так, чтобы изображения сливались в одно непрерывное изображение. Поскольку зритель перемещается мимо этих изображений, то они создают эффект анимационного изображения. Этот эффект подобен перелистыванию страниц книги с последовательно изменяющимися изображениями. На каждой странице такой книги имеется изображение, которое слегка отличается от предыдущего, и при быстром перелистывании страниц зритель воспринимает ряд изменяющихся изображений как анимацию ("мультипликацию").

Традиционным направлением в массовых транспортных системах было развитие установок для показа пассажирам метро анимационных движущихся изображений. Анимационный эффект на основе этих движущихся изображений создается при движении зрителя относительно установки, которая крепится к стенам туннеля метро. Такие установки имеют очевидные преимущества - движущееся изображение видно через окна поезда, через которые, в противном случае, были бы видны только темные стены. Возможными полезными сюжетами при использовании движущихся изображений могут быть подборки, представляющие художественную ценность, или информационные сообщения, исходящие из транспортной системы или от рекламодателя.

Каждая из известных установок обеспечивает отображение ряда последовательно изменяющихся изображений или "кадров" зрителю/пассажиру таким способом, чтобы последовательные кадры были видны друг за другом. Известно, что простое отображение ряда неподвижных изображений зрителю, перемещающемуся с высокой скоростью и находящемуся слишком близко к ним, воспринимается как одно размытое изображение. С другой стороны, если зритель находится на большом расстоянии от изображений или перемещается с низкой скоростью, то он видит ряд отдельных изображений без анимационного эффекта. Для достижения эффекта движущегося изображения в известных установках использовались способы отображения каждого изображения в течение очень коротких периодов времени. При периодах времени отображения с достаточно короткой длительностью относительное движение между зрителем и изображением можно остановить эффективным способом, и размытое изображение становится почти незаметным. Способы остановки движения основаны на стробоскопическом освещении изображений. Эти способы требуют точной синхронизации между зрителем и установкой для того, чтобы каждое изображение освещалось в том же самом положении относительно зрителя, даже при перемещении зрителя с высокой скоростью.

К стробоскопическим устройствам предъявляется много требований: для быстро перемещающегося зрителя вспышка должна быть очень короткой по времени и поэтому, соответственно, яркой для того, чтобы до зрителя доходило достаточно много света. Это требование, в свою очередь, приводит к тому, что вспышки очень точно синхронизированы. Такая точность требует чрезвычайно согласованного движения на стороне зрителя, перемещающегося с маленькой скоростью или остающегося на месте. Каждое из вышеупомянутых требований приводит в результате к высокому уровню механической или электрической сложности и стоимости или более высокой степени согласованности при движении поезда, чем это имеет место на практике. В других известных устройствах потребность в высокой временной точности устраняют путем использования ответчика определенного вида, установленного на транспортном средстве зрителя, и приемника, установленного на установке для определения положения зрителя. Эти установки имеют значительную механическую и электрическую сложность и стоимость.

В известных, упомянутых выше установках обычно требуется, чтобы зритель находился в транспортном средстве. Например, это требование можно выполнить путем установки на транспортном средстве оборудования для синхронизации, освещения или сигнализации или за счет поддержания высокой степени согласования по скорости или увеличения скорости перемещения зрителя. При использовании транспортного средства требуется высокий уровень сложности конструкции из-за наличия ряда механических элементов и вследствие того, что часто имеют дело с существующими системами, которые требуют модернизации существующего оборудования. Жесткие внешние условия при установке на движущийся вагон метро могут ограничить механическую или электрическую точность, достижимую в любом блоке, который требуется для этого, или могут потребовать частого технического обслуживания для части, где уже была достигнута высокая точность.

Использование транспортного средства также накладывает свои ограничения. На самом главном уровне ограничен диапазон возможных приложений для зрителей, которые находятся в транспортных средствах. В частности, по соображениям физических размеров транспортного средства ограничивается применимость стробоскопических устройств. Конструкция должна учитывать такую информацию, как высота и ширина транспортного средства, размер окон и расстояние между ними и положение зрителей внутри транспортного средства. Например, при малом расстоянии между окнами и высокой скорости поезда требуется, чтобы стробоскопические "вспышки", предпочтительно, имели высокую частоту и количество для того, чтобы изображение было видно всем пассажирам поезда. Размеры окружающей среды, такой как физическое пространство, доступное для установки технических средств в туннеле метро, и расстояния, имеющиеся для проецирования изображений, налагают дополнительные ограничения на размер элементов любого устройства, а также на качество и срок службы его различных частей.

Хотя, в принципе, стробоскопическое устройство может работать для медленно перемещающихся наблюдателей, например, за счет более близкого расположения проекторов, но на практике это трудно осуществить. Во-первых, более близкое расположение увеличивает стоимость и сложность. Во-вторых, после установки устройства на фиксированном расстоянии от проектора к проектору минимальная скорость становится обязательной для наблюдателя.

Существующий способ отображения анимационных изображений, в основе которого лежит относительное движение между зрителем и устройством, представляет собой зоотроп. Зоотроп - это простое полое цилиндрическое устройство, которое формирует анимационный эффект за счет геометрического размещения щелей, прорезанных в стенках цилиндра, и ряда последовательно изменяющихся изображений, размещенных внутри цилиндра и приходящихся соответственно на одну щель. Когда цилиндр вращается вокруг своей оси, анимация видна через щели (теперь уже быстро перемещающиеся).

Однако зоотроп фиксируется почти во всех своих частях, так как его поперечное сечение должно быть круглым. Поскольку при анимации требуется минимальная частота смены кадров и частота смены кадров зависит от скорости вращения, то при использовании зоотропа можно увидеть анимацию только в течение очень короткого периода времени. Хотя существует относительное движение между зрителем и устройством, на практике зрителю неудобно двигаться вокруг зоотропа. Поэтому только одна конфигурация зоотропа является практичной, где неподвижный зритель наблюдает короткую анимацию через вращающийся цилиндр.

Вследствие неспособности изменять свою форму, короткой продолжительности анимации и необходимости его вращения, зоотроп остается только игрушкой или развлечением, не имеющим практического применения. Однако известна, по меньшей мере, одна система, которая отображает изображения вдоль открытого железнодорожного пути, которое можно назвать "линейным зоотропом", в котором изображения устанавливают позади стены, в которой выполнены щели. Эта наружная окружающая среда является по существу неограниченной.

Принимая во внимание вышесказанное, необходимо обеспечить устройство для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, которая отображает неподвижные изображения, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении.

Необходимо также обеспечить такое устройство для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, имеющей уровни освещения окружающей среды.

Необходимо дополнительно обеспечить такое устройство, которое отображало бы многочисленный ряд неподвижных изображений так, чтобы каждый ряд казался анимационным для зрителя, находящегося в движении.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, которая отображает неподвижные изображения, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, имеющей известные уровни освещения окружающей среды.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства, которое отображает многочисленные ряды неподвижных изображений так, что каждый ряд выглядит анимационным для зрителя, находящегося в движении.

Согласно настоящему изобретению, обеспечивается устройство, которое отображает многочисленные ряды неподвижных изображений. Каждый ряд неподвижных изображений формирует анимационное изображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с известной скоростью относительно изображений, по существу, вдоль известной траектории, по существу, параллельной изображениям. Устройство включает в себя заднюю панель, имеющую отрезок задней панели, расположенный вдоль траектории. Изображения каждого ряда содержат изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели. Каждое неподвижное изображение имеет фактическую ширину изображения и центр изображения. Центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда находятся друг от друга на межкадровом расстоянии. Щелевая панель расположена, по существу, параллельно задней панели, обращенной к поверхности, на которую устанавливают изображения отдельно друг от друга на межпанельном расстоянии. Щелевая панель устанавливается на расстоянии от изображения до места просмотра, которое равно расстоянию задней панели. Межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра равно расстоянию задней панели. Щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных к длине щелевой панели. Каждая щель соответствует соответствующему изображению каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели и центром щели. Соответствующие центры щелей смежных щелей предпочтительно расположены друг от друга на межкадровом расстоянии.

Каждый ряд неподвижных изображений можно рассматривать под соответствующим углом зрения относительно зрителя, перемещающегося по известной траектории. Многочисленный ряд неподвижных изображений можно разместить так, чтобы каждый ряд можно было видеть при перемещении в том же самом направлении вдоль известной траектории. Или, с другой стороны, многочисленные ряды неподвижных изображений можно разместить так, чтобы один или более рядов можно было видеть при перемещении в одном направлении вдоль известной траектории, в то время как один или более других рядов можно было видеть при перемещении в противоположном направлении вдоль известной траектории.

Вышеупомянутые и другие задачи и преимущества изобретения будут очевидны после изучения следующего ниже подробного описания совместно с сопроводительными чертежами, на которых подобные позиции относятся к подобным частям и на которых:

на фиг.1 представлен общий вид варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 представлен общий вид с пространственным разделением элементов устройства согласно фиг.1;

на фиг.2А изображен общий вид альтернативного иллюстративного варианта осуществления устройства согласно фиг.1 и 2;

на фиг.3 изображена геометрическая и оптическая схемы устройства согласно фиг.1 и 2;

на фиг.3А представлена геометрическая форма кривой, согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг.4А, 4В и 4С (или фиг.4) представлены схемы отдельного изображения и щели со зрителем в трех различных положениях в трех различных моментах времени;

на фиг.5А, 5В и 5С (или фиг.5) представлены схемы пары изображений и щели со зрителем в трех различных положениях в трех различных моментах времени;

на фиг.6 представлена схема одного изображения, которое наблюдает зритель через определенные моменты времени, иллюстрируя эффект растяжения;

на фиг.6А изображена схема, иллюстрирующая эффект растяжения, где задняя панель не параллельна направлению движения;

на фиг.7 представлен вид сверху второго иллюстративного варианта осуществления изобретения, в котором изображения изогнуты;

на фиг.8 представлен вид сверху третьего иллюстративного варианта осуществления изобретения, в котором изображения имеют наклон относительно задней панели;

на фиг.9 представлен вид сверху четвертого иллюстративного варианта осуществления изобретения, подобного варианту осуществления, показанному на фиг.8, но в котором щелевая панель включает в себя ряд секций, расположенных параллельно изображениям и под наклоном относительно задней панели;

на фиг.10 представлен общий вид пары комбинации "щелевая панель/задняя панель" пятого иллюстративного варианта осуществления изобретения, который является двухсторонним;

на фиг.11 изображен вид сверху варианта осуществления согласно фиг.10;

на фиг.12 представлен вид сверху шестого варианта осуществления, имеющего кривые изображения, такие как в варианте осуществления согласно фиг.7, и двухсторонние, такие как в варианте осуществления согласно фиг.10 и 11;

на фиг.13 представлен общий вид передвижного держателя изображения для использования в седьмом иллюстративном варианте осуществления изобретения;

на фиг.14 изображен общий вид восьмого иллюстративного варианта осуществления изобретения;

на фиг.15 изображен вид вертикальной щели вдоль линии 15-15 согласно фиг.14 восьмого иллюстративного варианта осуществления изобретения;

на фиг.16 изображен упрощенный общий вид, показывающий компоновку множества модульных блоков, согласно изобретению, в туннеле метро;

на фиг.17 изображен общий вид предпочтительного варианта осуществления одного блока устройства, имеющего многочисленный ряд изображений, согласно настоящему изобретению;

на фиг.18 и 19 схематически изображены виды сверху, иллюстрирующие направления движения пешехода и линии визирования вдоль тротуара пешехода, расположенного рядом с устройством согласно настоящему изобретению;

на фиг.20 схематически изображен вид сверху устройства согласно фиг.17;

на фиг.21 схематически изображен вид сверху второго предпочтительного варианта осуществления одного блока устройства, согласно настоящему изобретению;

на фиг.22 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, согласно настоящему изобретению;

на фиг.23 схематически изображен вид сверху второго предпочтительного варианта осуществления части устройства, согласно настоящему изобретению;

на фиг.24 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства с разнесенными отдельно расположенными изображениями, согласно настоящему изобретению;

на фиг.25 схематически изображен вид сверху, иллюстрирующий вторую линию визирования для устройства согласно фиг.23;

на фиг.26 и 27 схематически изображены виды сверху, иллюстрирующие диапазоны линий визирования в части устройства согласно настоящему изобретению;

на фиг.28 схематически изображен вид сверху примера варианта осуществления части устройства с использованием непрозрачных элементов, согласно настоящему изобретению;

на фиг.29 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, использующего перегородки, согласно настоящему изобретению;

на фиг.30 схематически изображен вид сверху устройства согласно фиг.23, использующего перегородки, согласно настоящему изобретению;

на фиг.31 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, использующего Т-образные перегородки, согласно настоящему изобретению;

на фиг.32А-В изображены схематические виды сверху устройства согласно фиг.23, использующего Т-образные перегородки, согласно настоящему изобретению и

на фиг.33 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, использующего источники света, согласно настоящему изобретению.

В настоящем изобретении, предпочтительно, выполнено простое устройство, работающее на принципах простой геометрической оптики, которое отображает анимационное изображение зрителю, который перемещается относительно него. Устройство требует, по существу, чтобы зритель двигался, по существу, по предварительно заданной траектории, по существу, с предварительно заданной скоростью. Существует много общих примеров, которые удовлетворяют этому критерию, включающие в себя, но не ограничивающие, пассажиров в поездах метро, пешехода, идущего по пешеходной дорожке или тротуару, пассажиров наземных поездов, пассажиров автомобильного транспорта, пассажиров эскалаторов и так далее. В оставшейся части этого описания для простоты описания будет сделана ссылка, прежде всего, на конкретный пример применения - установку в системе метро, которая видна пассажирам поезда метро, но настоящее изобретение не ограничено таким применением.

Преимущества настоящего изобретения включают в себя следующее:

1. Зритель, предпочтительно, не должен находиться в транспортном средстве.

2. Предпочтительно, не нужно сложное стробоскопическое освещение.

3. Предпочтительно, не нужна точная синхронизация или расположение триггеров между устройством и зрителем.

4. Предпочтительно, не нужны подвижные части.

5. Предпочтительно, не нужен затвор.

6. Предпочтительно, не требуется специальное оборудование, установленное на зрителе или транспортном средстве зрителя, если зритель находится в транспортном средстве.

7. Предпочтительно, не нужна передача информации между устройством и зрителем, который имеет отношение к положению зрителя, скорости или направлению движения.

8. Предпочтительно, предполагается очень высокая глубина поля зрения.

9. Оно может быть выполнено для работы независимо от направления движения зрителя.

10. Предпочтительно, оно эффективно для каждого члена ряда близко расположенных зрителей независимо от расстояния между ними или относительных перемещений.

11. Предпочтительно, не требуется никакой формирующей оптики более точной, чем простая щель (хотя можно использовать и другую формирующую оптику).

12. Предпочтительно, не требуется никакой корреляции между расстоянием между окнами транспортного средства и расстоянием между изображениями.

13. Предпочтительно, предполагается возможность эффективного увеличения изображения в направлении движения.

14. Предпочтительно, требуется очень низкая минимальная скорость зрителя, так как увеличение позволяет иметь очень маленькое расстояние между постепенно изменяющимися изображениями.

15. Предпочтительно, не требуется особая геометрия, будь она круглая, линейная или любая другая геометрия.

16. Предпочтительно, нет максимальной скорости.

Устройство предпочтительно включает в себя ряд последовательно расположенных и последовательно изменяющихся по своему изображению картинок ("изображений" или "кадров"), расположенных, предпочтительно, на регулярных интервалах и, предпочтительно, между картинкой и зрителем, оптическое устройство которого, предпочтительно, ограничивает поле зрения зрителя на тонкую полоску каждой картинки. Это оптическое устройство, предпочтительно, представляет собой непрозрачный материал с рядом тонких, прозрачных щелей, выполненных в нем, сориентированных по длине щели, перпендикулярной направлению движения зрителя. Ряд картинок будет, в общем, называться "задней панелью", и предпочтительное оптическое устройство будет, в общем, называться "щелевой панелью".

Источник освещения не является существенным для изобретения, но часто необходим для того, чтобы картинки были более яркими по сравнению с окружающей средой зрителя. Освещение можно использовать для подсветки картинки сзади или можно разместить между щелевой панелью и задней панелью для подсветки картинки спереди по существу без освещения среды, окружающей зрителя. Яркость используемого подсвечивания, предпочтительно, должна быть постоянной. Можно использовать естественное или окружающее освещение. Если окружающего освещения достаточно, то устройство можно использовать без какого-либо встроенного источника света.

Кроме того, не обязательно, но часто желательно, чтобы сторона зрителя щелевой панели была темной и/или неотражающей для того, чтобы получить максимальный контраст между картинками, которые видны через щелевую панель и щелевую панель непосредственно. Однако щелевая панель не обязательно должна быть темной или неотражающей. Например, лицевая сторона, обращенная к зрителю, щелевой панели может иметь обычный рекламный щит, расположенный на ней, с щелями, прорезанными в необходимых местах. Эта конфигурация особенно полезна в местах, где некоторые зрители перемещаются относительно устройства, а другие остаются на месте. Это может происходить, например, на станции метро, где экспресс следует без остановки, а пассажиры, ожидающие свой поезд, находятся на платформе. Перемещающиеся зрители, предпочтительно, будут видеть анимацию через незаметное пятно обычного рекламного щита, расположенного на передней стороне щелевой панели. Неподвижные зрители предпочтительно будут видеть только обычный рекламный щит.

Ниже приводится описание изобретения со ссылкой на фиг.1-16.

Основная конструкция предпочтительного варианта осуществления устройства 10 отображения согласно настоящему изобретению показана на фиг.1 и 2. В этом варианте осуществления устройство 10 представляет собой по существу прямоугольное тело, образованное корпусом 20 и крышкой 21. Передняя и задняя части устройства 10, предпочтительно, образованы с помощью щелевой панели 22 и задней панели 23, которые описаны более подробно ниже. Щелевая панель 22 и задняя панель 23, предпочтительно, установлены в щелях 24 в корпусе 20, которые предусмотрены для этой цели. Рама 25 светильника, предпочтительно, размещена между корпусом 20 и крышкой 21 и, предпочтительно, окружает источник 26 света, который, предпочтительно, включает в себя две флуоресцентные лампы 27 для освещения изображений или "кадров" 230 на задней панели 23. Щелевая панель 22, предпочтительно, включает в себя множество щелей 220, которые описаны более подробно ниже. Предпочтительно, для предохранения устройства 10 от посторонних веществ, в частности, если оно будет использоваться в жестких внешних условиях или грязной окружающей среде, такой как туннель метро, каждую щель 220 закрывают прозрачным для света, предпочтительно, прозрачным покрытием 221 (не показано). С другой стороны, каждую щель 220 можно закрыть полуцилиндрическими линзами 222 (не показаны), которые также улучшают разрешающую способность рассматриваемых изображений. В частности, если фокальное расстояние линзы приблизительно равно расстоянию между щелевой панелью 22 и задней панелью 23, можно увеличить разрешающую способность изображения. Повышение разрешающей способности осуществляют путем сужения ширины части фактического изображения, которое зритель видит в данный момент. С другой стороны, использование линз позволяет увеличить ширину щели без снижения разрешающей способности.

В альтернативном варианте 200 осуществления, показанном на фиг.2А, корпус 201 подобен корпусу 20, за исключением того, что он включает в себя пропускающие свет, предпочтительно, прозрачные, передние и задние стенки 202, 203 соответственно, образуя при этом полностью закрытую структуру. По меньшей мере одна из стенок 202, 203 (на чертеже это стенка 202), предпочтительно, навешивается на петли 204 для образования технической двери 205, которую можно открывать, например, для замены задней панели 23 (для замены изображений 230 на ней или для замены лампочек 27). Как показано на фиг.2А, лампочки 27 предусмотрены в блоке 206 задней подсветки, а не в раме 25 светильника, для которой требуется, чтобы задняя панель 23 и изображения 230 пропускали свет. Конечно, вариант осуществления 200 можно использовать с рамой 25 светильника вместо блока 206 задней подсветки. Аналогично, в устройстве 10 можно выполнить блок 206 задней подсветки вместо рамы 25 светильника, в случае чего задняя панель 23 и изображения 230 будут пропускать свет.

На фиг.3 схематически изображен вид сверху части устройства 10, видимой зрителю 30, который перемещается по существу с постоянной скоростью V_w вдоль траектории 31, по существу параллельной устройству 10. Траектория 31 нарисована схематически в виде траектории железной дороги, но может быть любой известной траекторией, такой как шоссе, пешеходная дорожка или тротуар, по которой зрители могут перемещаться по существу с постоянной скоростью.

Следующие переменные могут быть определены из фиг.3:

D_s - ширина щели

D_ff - межкадровое расстояние

D_bs - расстояние от задней панели до щелевой панели

V_w - скорость зрителя относительно устройства

D_sb - толщина щелевой панели

D_i - фактическая ширина одного кадра изображения

D_vs - расстояние от зрителя до щелевой панели

Другие параметры, которые не указаны, будут описаны ниже, включая В (яркость), с (контраст) и D_i' (кажущаяся или воспринимаемая ширина одного кадра изображения).

Альтернативная геометрия показана на фиг.3А, где траектория 31' изогнута и щелевая панель 22' и задняя панель 23' соответственно изогнуты так, чтобы все три были по существу "параллельны" друг другу. Хотя на фиг.3А нет никаких отсылок, другие параметры являются теми же самыми, как и на фиг.3, за исключением того, что в зависимости от степени кривизны можно предусмотреть некоторую настройку величины растяжения или расширения изображения, как будет обсуждено ниже.

Одним из наиболее существенных различий настоящего изобретения от ранее известного устройства, выполненного для просмотра из перемещающегося транспортного средства, является то, что не делается попытка остановить кажущееся движение изображения. То есть в настоящем устройстве изображение всегда находится в движении относительно зрителя, и некоторая узкая полоска изображения всегда видна зрителю. Это отличается от известных систем для перемещающихся зрителей, где стробоскопическая вспышка должна быть по возможности мгновенной для того, чтобы достигнуть кажущейся остановки движения отдельного кадра изображения, несмотря на свое истинное движение относительно зрителя.

Как в целом и для всей анимации, устройство, согласно изобретению, основывается на известном эффекте инертности зрительного восприятия, посредством чего показ ряда дискретных изображений зритель воспринимает как непрерывное движущееся изображение. В основе действия изобретения используются два отличных, но одновременных проявления инертности зрительного восприятия. Во-первых, это происходит в глазу, восстанавливающем полное, логически связанное изображение, очевидно полностью видимое сразу, при фактическом показе маленькой части изображения, которое разворачивается в целое изображение. Во-вторых, это обычный эффект перелистывания книги с постепенно изменяющимися картинками, посредством чего ряд последовательно изменяющихся изображений воспринимается как непрерывное анимационное изображение.

На фиг.4 изображен первый эффект инертности зрительного восприятия. Он показывает во времени положение зрителя 30 относительно одного изображения в последовательных точках (фиг.4А, 4В, 4С). На каждом из фиг.4А, 4В и 4С двухсторонняя стрелка 40 представляет собой полную ширину D_i фактического изображения, тогда как расстояние 41 представляет собой полоску изображения, видимого в данный момент времени. На этой схеме показано, что зритель 30 в течение короткого периода времени старается увидеть каждую полоску изображения. Однако в любой данный момент будет видна только узкая полоска картинки шириной 41. Так как период времени, в течение которого видна полоска, является очень коротким и, следовательно, движение изображения, которое видно через щель в течение этого времени, является очень маленьким, зритель воспринимает очень маленькое пятно или его отсутствие даже при очень высоких скоростях. Теоретически не существует верхний предел по скорости, при которой работает устройство, - чем быстрее движется зритель, тем меньшее время видна данная полоска. То есть эффект, который приводит к пятну (повышенная скорость зрителя), исчезает в результате того, что уменьшается пятно (период видимости данной полоски).

На фиг.4 изображение движения глаза зрителя является чисто иллюстративным. На практике взгляд зрителя фиксируется на экране, который воспринимается неподвижным, и целиком кадр можно увидеть через периферическое зрение, как и в случае с обычным рекламным щитом.

Фиг.5 иллюстрирует второе проявление инертности зрительного восприятия. Показан зритель 30, который смотрит в одном направлении в три последовательных момента времени. На фиг.5А узкая полоска первого изображения n находится на прямой линии взгляда зрителя, проходящей через щель 221. На фиг.5В прямой взгляд зрителя падает на загораживающую часть щелевой панели 22. За период, в течение которого непрозрачная часть щелевой панели 22 находится на линии прямого взгляда зрителя, зритель продолжает воспринимать полоску изображения n, которая только видна через щель 221. На фиг.5С показано, что прямая линия взгляда зрителя падает на щель 222, расположенную рядом с щелью 221, и зритель 30 видит полоску расположенного рядом изображения n+1. Поскольку каждая щель 221, 222, по существу, совершенно выровнена со своим соответствующим изображением, полоски, видимые под заданным углом в двух отдельных щелях, предпочтительно, соответствуют, по существу, точно. То есть в положении, скажем, три дюйма (7,62 см) от левого края картинки полоска на расстоянии три дюйма от левого края картинки видна от одного кадра до следующего, и полоска не видна из любой другой части изображения. Таким образом, выравнивание между щелью и изображением предотвращает смешение и пятно, воспринимаемое зрителем, которое в противном случае будет вызвано быстрым перемещением изображений. Так как последовательные кадры слегка отличаются друг от друга как последовательные изображения при обычной анимации, зритель воспринимает анимацию.

Два эффекта инертности зрительного восприятия работают практически одновременно. Выше минимальной пороговой скорости зритель 30 не воспринимает ни дискретные изображения, ни дискретные полоски.

Очень полезным эффектом устройства 10 является очевидное растяжение или расширение изображения в направлении движения. Фиг.6 иллюстрирует геометрическое представление, объясняющее этот эффект растяжения. "Положение 1" и "Положение 2" обозначают два положения данного кадра 230, где видны противоположные края кадра 230. Так как положения кадра 230 и щели 220 неподвижны относительно друг друга, они точно определяют угол, под которым зритель 30 должен смотреть так, чтобы щель 220 была выровнена с краем изображения 230.

В "Положении 1" левый край изображения 230 выровнен с щелью 220 и глазом зрителя. В "Положении 2" правый край изображения 230 выровнен с щелью 220 и глазом зрителя. Фактически два положения происходят в разное время, но, как объяснено выше, это не видит зритель 30. Он видит только одно полное изображение.

Если х - расстояние от центра, расположенного между двумя положениями щели 220, до любого из отдельных положений "Положение 1" или "Положение 2", то воспринимаемая ширина изображения D_i' равна 2х. Из подобия треугольников следует:

Таким образом, воспринимаемая ширина изображения D_i' становится выше фактической ширины изображения на коэффициент отношения расстояния между зрителем и щелевой панелью к расстоянию между щелевой панелью и задней панелью.

На фиг.6А показан эффект увеличения, когда задняя панель 23' по существу непараллельна траектории зрителя. Увеличение находится путем определения формулы f(x), где х - расстояние вдоль траектории зрителя, для формы задней панели (то есть расстояние задней панели от оси, определяемой траекторией зрителя) вокруг каждой щели (например, на фиг.7 показана задняя панель 71, на которой каждое изображение 730 образует полукруг вокруг своей соответствующей щели 220). Для упрощения условных обозначений ось х можно выбрать вдоль направления движения зрителя, ось у - перпендикулярно оси х и начало отсчета - в положении зрителя 30.

Чтобы найти увеличение, нужно определить, как будет выглядеть для зрителя 30 произвольный элемент 230' изображения на задней панели 23' на проекционной плоской задней панели 23". На фиг.6А часть истинной задней панели 23' показана между щелевой панелью 22 и проекционной задней панелью 23". Длина PR задней панели 23' определяет элемент 230' изображения. Эта часть 230' будет выглядеть для зрителя 30 как будто на проекционной плоской задней панели 23", как обозначено на чертеже.

Для облегчения восприятия показанная часть задней панели 23' представляет собой отрезок прямой линии, но эта линейность не требуется. Кроме того, форму задней панели не обязательно описывать в полной мере с помощью формулы у=f(x). На практике можно аппроксимировать истинную форму задней панели рядом способов, например, с помощью обработки задней панели в виде ряда бесконечно малых элементов, каждый из которых можно аппроксимировать линейным отрезком.

Зритель 30 в положении А видит левый край Р элемента 230' изображения, когда щель 220 находится в Q. Так как положения элемента 230' изображения и щели 220 являются неподвижными относительно друг друга, они точно определяют угол, под которым зритель 30 должен смотреть надлежащим образом, чтобы щель 220 была выровнена с краем элемента 230'. Поэтому правый край R этого элемента 230' изображения будет виден при перемещении устройства относительно зрителя 30 в положение, где линия, параллельная QR, проходит через А.

Левый край элемента 230' изображения будет выглядеть на проекционной задней панели 23" в положении В, расстояние Δх от оси у. Правый край элемента 230' изображения будет выглядеть на проекционной задней панели 23" в положении С. Кажущаяся ширина изображения D_i' равна расстоянию ВС.

Точка Р - пересечение задней панели 23' с линией, проходящей через А и В.

Точка Q - пересечение щелевой панели 22 с линией, проходящей через А и В.

Точка R - пересечение задней панели 23' с линией, проходящей через Q и R.

Расстояние D_i - расстояние от Р до R.

Координаты точки Р (Р_х, Р_y) являются решением (х, у) для у=f(x) и

где последнее уравнение - это формула для линии, проходящей через А и В.

Координаты точки Q (Q_x, Q_y) являются решением (х, у) для у=(D_vb/Δx)x и