Vincent-Vision

Unser 16x16x16 LED 3D Display

Unser Projekt beschreibt die Konzeption und die Realisierung eines aktiven 3D Displays auf der Basis von LEDs

Unser Display bestehend aus eine leitenden Drahtgitter der Größe 16x16x16 LEDs (siehe Abb. 1), an dessen Kreuzungspunkten je eine momochrome weiße LED angebracht ist. Somit erreichen wir eine Anzahl von 4096 monochromen LEDs. Jede LED ist dabei einzeln so schnell ansteuerbar, dass die Trägheit des menschlichen Auges die Wechsel zwischen den LEDs nicht mehr Wahrnimmt und ein fließendes Bild entsteht.

Jede dieser LEDs bildet dabei ein so genanntes Voxel (siehe Abb. 3), ein volumetrisches Pixel, aus welchen 3-dimensionale Bilder in einer Art Rasterverfahren punktweise zusammengesetzt werden. Durch unsere Ansteuerung können wir in unserem Display einfache monochrome echt dreidimensionale Figuren und deren Animation generieren und darstellen. Dabei stehen die dreidimensionalen Bilder frei im Raum und lassen sich von mehreren Betrachtern gleichzeitig ohne jegliche Hilfsmittel von allen Seiten betrachten.

Durch unsere fortschrittliche Idee bildet unser Display einen ersten Ansatz für ein großes aktives volumetrisches multimediales 3D Display, dessen räumlicher Erweiterung kaum Grenzen gesetzt sind.

Da noch nie zuvor eine so große Anzahl von makroskopischen LEDs in einem Drahtgitter angesteuert wurde, haben wir hierzu eine entsprechende leistungsfähige Hard- und Software entwickelt, die es uns ermöglicht die verschiedenen LEDs definiert anzusteuern und bei Animationen schnell genug zu synchronisieren.

Darüber hinaus ist die Software so bedienerfreundlich, sodass wir eigene dreidimensionale Figuren und Animationen in Echtzeit generiert und interaktiv gestaltet können. Zur Demonstration der Interaktivität des Displays haben wir als ersten Ansatz ein 3D Pong Spiel realisiert.

In einer weiteren Ausbaustufe ( die hier u. A. aus finanziellen Gründen nicht intendiert ist ) könnte man die monochromen LEDs durch RGB LEDs ersetzen und würde somit zu einem vollfarbigen LED 3D Display gelangen.


Mobilität-was bewegt uns morgen?

3D Displays werden in Zukunft eine stetig größer werdende Bedeutung haben. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass Menschen ein immer stärkeres Bedürfnis haben, ihre dreidimensionale Umwelt und geometrische Figuren möglichst realitätsnah und naturgetreu in Echtzeit darzustellen.

Darüber hinaus ist die Entwicklung solcher LED 3D-Displays mit Zunahme der weltweiten Globalisierung von besonderer Bedeutung, für Entwicklerteams, die weltweit an komplexen dreidimensionalen Projekten arbeiten und diese durch dreidimensionale Darstellung für mehrere Betrachter gleichzeitig, im Sinne von Konferenzschaltungen, visualisieren wollen.

So können beispielsweise Ärzte-Teams in New York und in Tokio parallel einen operativen Eingriff besprechen und anhand einer echt-dreidimensionalen Darstellung simulieren (siehe Abb.4). Letztendlich wird dann die Operation durch ferngesteuerte Roboter durchgeführt und in Echtzeit überwacht. Das Gleiche gilt für Ingenieure, die gleichzeitig an einem Projekt arbeiten, zum Beispiel in der Architektur oder im Bereich vom Fahrzeug-, Schiff- und Flugzeugbau.

Abb.1: Unser Displayvolumen, zu sehen ist ein Pyramide, zum Vergrößern klicken
Abb.2: Die Augenträgheit, Maus über das Bild bewegen um die Animation zu beschleunigen
Abb. 3: 16x16x16 Display-volumen, zu sehen sind einige Periphervoxel 
Abb. 4: Zukunftsvision:
Einsatz in der Medizin13