[发明专利]可视化装置

说明书

一种可视化装置，包括真实灯箱(100)，所述真实灯箱(100)包括用于照亮放在真实灯箱中的真实物体(O_R)的照明阵列(150)、以及实现为屏幕(140)的后限制壁。所述装置还包括计算机(300)，所述计算机实现为在屏幕(140)上空间地显示虚拟灯箱(200)，使得屏幕(140)上所显示的虚拟灯箱(200)看起来形成真实灯箱(100)的连续向后延伸，使得给观察者(B)这是一个连续的灯箱的印象。此外，计算机(300)实现为在屏幕(140)上显示虚拟物体(O_V)，使得虚拟物体(O_V)位于虚拟灯箱(200)中。真实灯箱和虚拟灯箱的组合使观察者能够在与真实物体的直接比较中逼真地评估渲染至虚拟物体的外观数据。

技术领域

本发明涉及一种可视化装置。

背景技术

在广义上来讲，本发明属于借助计算机图形技术使物体或材料在屏幕上可视化的领域，其中真实材料的数字化表示或真实物体表面的数字化表示被应用于（渲染到）为任意形式的虚拟物体，然后在用户选择的照明条件和用户选择的观察方向的条件下，将按此方式模拟出的虚拟物体的外观显示在屏幕上。

材料的外观应理解为意味着表示物理材料（例如物体的表面）的视觉影像，所述影像在由不同照明和观察条件下的所有其色彩、结构和材料特性的整体决定。材料特性例如包括半透明。外观数据是材料的外观的数字化表示。渲染应理解为意味着将描述材料的外观的数据（即外观数据）计算机图形化地应用于虚拟材料或物体的表面，并显示该虚拟材料或物体。术语“外观”、“外观数据”和“渲染”本身已被限定在相关专用范围内，因此也被用于本文的语境中。

在举例来说如产品设计的创新性应用中，需要外观数据的综合数据库。外观数据和/或数据集的已知示例包括所谓双向纹理函数（BTF）以及空间变化双向反射分布函数（SVBRDF）。为了获得一组外观数据，举例来说如真实材料和/或真实物体表面的BTF或SVBRDF，要针对大量的照明方向和观察方向对所讨论的物体的代表性表面区域逐个像素地进行比色测量，一般是通过使用多个数字彩色照相机以及包括数百个点光源的综合照明系统来进行，所述点光源被布置为分布于待测量材料的上半球和/或下半球。

真实材料的可获得的外观数据被用于可视化，也就是，利用将外观数据用作输入数据的数字渲染技术，在任意期望的照明条件和任意期望的观察方向下，以渲染到任意形式的虚拟物体上的形式，将材料图形化地显示在屏幕上。适当的渲染技术和相应的软件在计算机图形学中是公知的，且不是本发明的主题。仅需提及的是，这种渲染技术能够对于任意设定的照明方向和任意设定的观察方向，从对应于真实材料的每个像素的外观数据中提取颜色值（颜色反射率值），其中可以通过对外观数据中包含的值之间进行插值来计算出中间值。

在所述可视化技术的所有实际应用中，寻求在所有照明和观察条件下，基础真实材料和/或物体的外观与虚拟物体之间的尽可能好的匹配，真实材料的外观已被渲染到了所述虚拟物体上。如果假设所使用的渲染技术本身足够强大，则虚拟化的质量主要取决于基础外观数据的质量。此外，一些真实材料相比于其他的而言较不适用于模拟可视化。最终，只能通过视觉比较基础真实材料和/或物体与虚拟物体来评估可视化质量，但是其中该视觉比较应当尽可能多地在受控的照明和观察条件下进行。

发明内容

针对此背景，本发明的目的是提供一种可视化装置，其能够进行真实物体与虚拟物体的直接视觉评估和比较，所述虚拟物体通过该真实物体的数字外观数据的基于计算机的渲染而显示在屏幕上。该可视化装置尤其是意在能够在受控的照明和观察条件下进行评估和/或比较。

利用根据本发明的可视化装置，可以实现本发明的目标，所述可视化装置的特征在本发明的实施例中描述。根据本发明的可视化装置的优选实施方式和改进方式在本发明的进一步实施例中描述。