DE4337161C1 - Handgeführtes Eingabegerät für einen Computer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein handgeführtes Eingabegerät für einen Computer als Nachbildung und in Form eines mechanischen Kleinsprühgerätes (Airbrush).

Mechanische Airbrush′s sind bekannt und besitzen fünf Betriebsparameter, nämlich die räumliche Lage in bezug auf die zu besprühende Oberfläche in den X-, Y- und Z-Koordinaten, ferner den Luftdruck des Sprühstrahles und die Menge an Farbe, die sich im Sprühstrahl befindet, wobei die beiden zuletzt genannten Parameter typischerweise durch einen kombinierten Hebel bedient werden, der beide Parameter unabhängig voneinander steuern kann. Bisher konnte am Computer lediglich ein mechanischer Airbrush durch spezielle Software realisiert und eingesetzt werden, wobei aber immer nur ein Teilbereich der Funktion eines mechanischen Airbrushs nachgebildet werden kann.

Für die Softwarerealisierung wird ein Teil dieser vorbeschriebenen fünf Parameter - nämlich die dynamisch änderbaren Betriebsparameter - durch eine "Computermaus" oder ein Graphiktablett eingegeben, während die anderen Parameter - nämlich die statischen Betriebsparameter - vor dem Gebrauch der Airbrushfunktion fest eingestellt werden müssen und daher während der Bearbeitung nicht mehr änderbar sind.

Durch die EP 0 497 598 A2 ist ein elektronisches handgeführtes Kleinsprühgerät bekannt geworden, das an sich auch als mechanisches Gerät zu bezeichnen ist, ein Handstellelement für den einzustellenden Luftdruck besitzt und mit einem Luftdrucksensor am Stromausgang versehen ist.

Aus der US-PS 4 751 503 ist ein digitales Airbrush-Gerät bekannt, das bestimmte Bildteile in ihren Kontrasten variieren kann. Eine dynamisch und unabhängige Änderung aller fünf Betriebsparameter ist mit beiden Einrichtungen nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes Eingabegerät für einen Computer als Nachbildung und in Form eines mechanischen Kleinsprühgerätes (Airbrush) zu schaffen, mit dem alle fünf Betriebsparameter - wie sie ein mechanischer Airbrush aufweist - während des Betriebes dynamisch und unabhängig voneinander geändert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele beschrieben und in den Figuren der Zeichnungen skizziert, wobei diese Figuren auch die näheren Erläuterungen ergänzen. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels von einem elektronischen Airbrush, der an eine Computeranlage angeschlossen ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels von einem Airbrush in seinem elektronischen Aufbau,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für den elektronischen Aufbau von einer Computeranlage,

Fig. 4 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die optische Darstellung einer Abtastung mit Abbildung des Airbrushs auf der Monitoroberfläche,

Fig. 5 ein Schemabild für die Hebelfunktion eines Airbrushs mit Angabe der Bewegungsfreiheitsgrade,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Airbrushs bei der Bearbeitung eines Monitorbildes.

Wie die Fig. 1 an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, ist ein elektronischer Airbrush als handgeführtes Eingabegerät 10 - gemäß einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, - mit einer Computeranlage C, wie sie in Fig. 3 gesondert dargestellt ist - über drei Schnittstellen verbunden, und zwar die Schnittstellen 16 und 21, die Synchronisationsauswertung 17 des Airbrushs 10 mit dem elektronischen Baustein für die Graphikkarte 26 des Computers C und dessen Monitor mit dem optischen System (der Airbrush- Optik) 11 des Airbrushs 10. Durch eine optische Abtastung des Monitor- Bildschirms 24 durch die Airbrush-Optik 11 werden die Koordinaten des Airbrushs 10 im Hinblick auf den Monitor-Bildschirm 24 bestimmt. Diese erste Verbindung erfolgt also auf optischem Wege. Zur Bestimmung der absoluten Koordinaten ist der Airbrush 10 mit dem Videosignal der Computergraphikkarte 26 über die Video-Synchronisationsauswerteeinheit 17 verbunden. Diese zweite Verbindung erfolgt also physikalisch. Die errechneten Koordinaten und die Einstellwerte des Eingabehebels 12 werden über die Schnittstelle 16 an die Schnittstelle 21 des Computers C weitergegeben. Diese dritte Verbindung erfolgt also ebenfalls physikalisch.

Ein für die Verwendung eines elektronischen Airbrushs 10 geeigneter Computer C setzt sich aus folgenden Bausteinen oder Anlagen zusammen: einem Rechner 22, einem Anwenderprogramm 23, einer Graphikkarte 26 mit einem angeschlossenen Monitor-Bildschirm 24 und letztlich aus der graphischen Grundeingabeeinheit 25 mit dem Airbrush 10 selbst. Für die Bearbeitung von Bildern durch das Anwenderprogramm 23 stehen dem Anwender verschiedene "Tools" zur Verfügung. Eines dieser Tools ist beispielsweise eine Airbrushanwendung, die dazu dient, Teile von Bildern, die durch Masken teilweise verdeckt sind, mit Farbe zu besprühen, so daß ein bestimmter gewünschter Effekt erzielt wird.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich speziell auf Anwenderprogramme 23, die für graphische Veränderungen von Bildern verwendet werden. Wird nun von einem Benutzer im Programm 23 das Tool "Airbrush" aktiviert, so wird ein bestimmtes Unterprogramm aufgerufen, das die Kommunikation zum Airbrush 10 herstellt und die Veränderungen des Bildes, die durch die Airbrushdaten verursacht werden, ausführt.

Von diesem Zustand an wird die bisherige Funktion der "Computermaus" bzw. des Graphiktabletts oder ähnlicher Eingabegeräte durch den Airbrush voll ersetzt. Der Benutzer nimmt den Airbrush 10 vom Halter 13, wodurch dieser automatisch aktiviert wird. Wird dieser nun vor den Monitor-Bildschirm 24 gehalten, so erfaßt die Airbrush-Optik 11 die Bildpunkte des Monitor-Bildschirms 24, die durch den abgelenkten Elektronenstrahl der Bildröhre zum Leuchten gebracht werden. Mit Hilfe der Synchronisationssignale aus der Synchronisations-Auswerteeinheit 17, die dem Videosignal entnommen werden, berechnet nun der Rechner 15 den Mittelpunkt der Abbildung der Airbrush- Optik 11 auf dem Monitor-Bildschirm 24 bzw. dessen Oberfläche. Die Abbildung der Bildpunkte durch die Optik 11 ist proportional zur Position x, y und Entfernung z des Airbrushs 10 zum Monitor.

Die ermittelten Koordinaten (x, y, z) werden über die Schnittstelle 16 zu 21 dem Rechner 22 und somit dem Anwenderprogramm 23 übertragen. Dieses Programm zeichnet an der Stelle x, y ein Markierungskreuz, das zur Positionsrückmeldung für den Benutzer dient. Die Entfernung z des Airbrushs 10 vom Monitor wird durch den Kreis um das Markierungskreuz, das der Abbildung der Airbrush-Optik 11 entspricht, gekennzeichnet. Betätigt der Benutzer nun den kombinierten Eingabehebel 12, so werden die entsprechenden Druck- und Farbmengendaten entsprechend der Hebelstellungswerte dem Anwenderprogramm 23 übertragen. Dadurch veranlaßt die elektronische Einheit für das Benutzerprogramm 23 eine vom Benutzer eingestellte Farbe auf den durch x, y, z definierten Bildbereich zu zeichnen. Hierbei werden nun die Parameter Luftdruck und Farbmenge berücksichtigt.

Wird der Airbrush 10 während der Betätigung der oder des Eingabehebels 12 in eine beliebige Richtung bewegt oder die Hebelposition verändert, so werden sofort die neuen Koordinaten bzw. die Hebelstellungswerte dem Anwenderprogramm 23 mitgeteilt. Die elektronische Einheit für dieses Progamm 23 trägt entsprechend der ankommenden Daten die Farbe in das zu bearbeitende Bild ein und aktualisiert die Markierung.

Ist der gewünschte Farbauftrag beendet und der Benutzer legt den Airbrush 10 wieder auf dem Halter 13 ab, wird der Airbrush deaktiviert, das Airbrush-Unterprogramm verlassen und die Kontrolle der Computermaus oder der graphischen Grundeingabeeinheit 25 zurückgegeben zur normalen Weiterbearbeitung des Anwenderprogramms 23.

Wie bereits angeführt, werden die Koordinaten aus der Abbildung der Airbrush- Optik 11 in Bezug auf den Monitor-Bildschirm 24 ermittelt. Mit Hilfe der Synchronisationsauswerteeinheit 17 werden aus dem Videosignal, das von der Graphikkarte 26 erzeugt wird, der horizontale Synchronisationspuls (H-Syncpuls) für jede Zeile und der vertikale Synchronisationspuls (V-Syncpuls) für jedes Bild ermittelt. Durch den V-Syncpuls wird der y-Zähler 14a, der zur Ermittlung der y-Koordinate dient, zurückgesetzt. Mit jedem H- Syncpuls wird der Zähler 14a um 1 erhöht. Falls in der Zeile n von der Airbrush-Optik 11 ein zu bearbeitender Bildpunkt ermittelt wird, so wird der aktuelle Zählerstand des y-Zählers 14a im Rechner 15 gespeichert.

Der x-Zähler 14b, der zur Ermittlung der x-Koordinate dient, wird mit jedem H-Syncpuls zurückgesetzt und mit einer festen Taktfrequenz erhöht. Falls im Erfassungsbereich der Airbrush-Optik 11 in der aktuellen Zeile n ein zu bearbeitender Bildpunkt detektiert wird, wird der x-Zähler 14b angehalten. Der x- Zählerstand 14b wird am Ende der Zeile vom Rechner 15 gelesen und gespeichert. Am Ende eines Bildes berechnet der Rechner 15 aus der Verteilung der gespeicherten x- und y-Zählerstände den Mittelpunkt der Abbildung (s. Fig. 4).

Aus der Anzahl der Zeilen, die von der Airbrush-Optik 11 pro Bild ermittelt werden, kann auf den Abstand z der Optik 11 von der Computermonitoroberfläche geschlossen werden. Der Abstand z ist bedingt durch die optische Abbildung proportional zur Anzahl der detektierten Zeilen.

Zur Bestimmung des Luftdruckes und der Farbmenge werden an dem entsprechenden Eingabehebel 12 mit seinen kombinierten Funktionen jeweils ein Wegaufnehmer 14c, 14d angeschlossen. Durch Drücken oder Loslassen des Eingabehebels 12 wird eine Änderung des Ausgangssignals des Wegaufnehmers 14c verursacht, die ausgewertet und dem Rechner 15 eingegeben wird. Das Ausgangssignal des Wegaufnehmers 14c ist proportional zur Eindrücktiefe und ergibt wertmäßig den Luftdruck. Das gleiche Prinzip wird zur Ermittlung der Farbmenge verwendet. Durch Ziehen oder Loslassen des Eingabehebels 12 wird eine Änderung des Ausgangssignals des Wegaufnehmers 14d verursacht, die ausgewertet und dem Rechner übergeben wird. Das Ausgangssignal des Wegaufnehmers 14d ist proportional zum Verstellweg und ergibt wertmäßig die Farbmenge.

Die Fig. 5 veranschaulicht in schematischer Darstellung die Funktionen des Eingabehebels 12. Somit ist eine elektronische Airbrushkonzeption aufgezeigt, die für den Betrieb die bisher erforderlichen Voraussetzungen wie Druckluft, Farbe und Papier nicht mehr erfordert und somit umweltfreundlich keine Gesundheitsbelastungen durch den Farbsprühnebel verursacht, keine Kompressoren mehr erfordert und in der Handhabung wesentlich vereinfacht und vor allem schneller ist. Die Fig. 6 veranschaulicht die wesentlich vereinfachte Anlage und verdeutlicht dem Fachmann deren Funktionsweise.

Claims (6)

1. Handgeführtes Eingabegerät für einen Computer, welcher eine Graphikkarte (26) zur Ansteuerung eines Monitor-Bildschirms (24) mittels eines Videosignales aufweist, als Nachbildung und in Form eines mechanischen Kleinsprühgerätes (Airbrush), dessen Betriebsparameter sich aus den drei Ortskoordinaten, dem Luftdruck des Farbsprühstrahls und der Farbmenge in diesem zusammensetzen, mit folgenden Merkmalen:
- alle fünf Betriebsparameter sind während des Betriebs dynamisch variierbar,
- die Bedienung des Eingabegeräts (10) entspricht vollständig derjenigen des mechanischen Kleinsprühgerätes,
- die jeweilige Einstellung der fünf Betriebsparameter ist mittels elektronischer Bauteile direkt am Eingabegerät (10) erfaßbar,
- die Verbindung zum Computer (C) ist ausgeführt über

• a) eine optische Schnittstelle (11/24), bestehend aus einem optischen System (11) des Eingabegerätes (10) zur optischen Abtastung des Monitor-Bildschirms (24),
• b) eine erste elektronische Schnittstelle (17/26), bestehend aus der Verbindung einer Synchronisations-Auswerteeinheit (17) des Eingabegerätes (10) mit dem Videosignal der Graphikkarte (26),
• c) eine zweite elektronische Schnittstelle (16/21).

2. Handgeführtes Eingabegerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ortskoordinaten über die optische und die erste elektronische Schnittstelle (11/24; 17/26) im Eingabegerät (10) selbst bestimmbar sind.

3. Handgeführtes Eingabegerät nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebaute optische System (11) eine Abbildung von Bildpunkten des Monitor-Bildschirms (24) erzeugt, welche proportional zur Entfernung z des Eingabegeräts (10) vom Monitor-Bildschirm (24) ist, und aus der die Position x, y des Eingabegerätes (10) relativ zum Monitor-Bildschirm (24) durch Auswertung eines Synchronisationssignals des Videosignals der Graphikkarte (26) bestimmbar ist.

4. Handgeführtes Eingabegerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter "Luftdruck" und "Farbmenge" mittels eines dem Eingabehebel des mechanischen Kleinsprühgeräts entsprechenden Eingabehebels (12) einstellbar sind, indem ein jeweils zur Eindrücktiefe proportionales Ausgangssignal von an den Eingabehebel (12) angeschlossenen Wegaufnehmern (14c, 14d) den jeweiligen Betriebsparameter bestimmt.

5. Handgeführtes Eingabegerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es bei der Abnahme von einem Halter (13) automatisch aktiviert wird.

6. Handgeführtes Eingabegerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein Anwenderprogramm (23) des Computers (C) zur Auswertung der Betriebsparameter zugeordnet ist, welches weitere elektronische Arbeitsgeräte (Tools) zur graphischen Veränderung von Bildern oder zur Kommunikation mit Unterprogrammen enthält.