(57)【要約】【課題】  複数の汎用投影装置を使用して共通の画像を発生させる投影システムを提供する。【解決手段】  複数の投影装置１３１、１３２、１３３を使用して出力画像を発生させる投影システムは、ネットワーク１５により互いに接続された複数のクライアント電子装置１２１、１２２、１２３およびサーバ電子装置１４を備える。各クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は、同じ分割されたメディアファイルおよび異なる環境パラメータを含み、処理された画像データを提供することにより対応する投影装置１３１、１３２、１３３を駆動する。画像データは曲面演算により処理される。それらクライアント電子装置１２１、１２２、１２３はサーバ電子装置１４に同期されるため、それらのクライアント電子装置１２１、１２２、１２３は共同で対応する投影装置１３１、１３２、１３３を駆動して出力画像を映すことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の領域を含むスクリーンと、
それぞれがスクリーン領域の一つに対応し、入力端および投影レンズを有し、前記投影レンズが、前記入力端に入力される信号の光学像を対応する前記スクリーン領域へ投影する複数の投影装置と、
ネットワークと、
電子装置に関連する前記投影装置の前記入力端へ接続される一端子および前記ネットワークに接続された他の端子を有し、メディアファイル、第１プログラムおよび環境パラメータを記憶する第１の記憶媒体と、前記第１プログラムを実行する第１のプロセッサとを含む複数のクライアント電子装置と、
前記ネットワークに接続され、第２プログラムを記憶する第２の記憶媒体および前記第２プログラムを実行する第２のプロセッサを有するサーバ電子装置と、を備える投影システムであって、
前記クライアント電子装置中の前記環境パラメータは座標情報を含み、各前記クライアント電子装置中の前記第１プログラム中のコマンドは、前記メディアファイルの読込みを含み、前記メディアファイルおよび前記座標情報により画像信号が演算され、第１の同期信号は前記サーバ電子装置へ伝送され、前記第２の同期信号により、前記画像信号は対応する前記投影装置へ伝送され、前記第１の同期信号が前記サーバ電子装置へ伝送され、前記サーバ電子装置の前記第２プログラム中のコマンドは、各前記クライアント電子装置からの前記第１の同期信号の受信を含み、前記クライアント電子装置の全てから前記第１の同期信号が受信された後に前記第２の同期信号を各前記クライアント電子装置へ伝送することを特徴とする投影システム。
【請求項２】
複数のスクリーン領域が連続した二領域は、重ね領域および曲面パラメータと境界平滑化情報を含む環境パラメータを有するため、メディアファイル、座標情報、前記重ね領域中の画像データを処理するのに使用する前記境界平滑化情報以外に、前記第１プログラムは前記曲面パラメータおよび前記境界平滑化情報を参照して画像信号を生成することを特徴とする請求項１記載の投影システム。
【請求項３】
各前記スクリーン領域は二つの前記投影装置および二つの前記クライアント電子装置により設計され、各二つの前記クライアント電子装置の前記環境パラメータは三次元視覚パラメータを含み、二つの前記クライアント電子装置は、左目および右目へそれぞれ画像信号を生成し、二つの前記クライアント電子装置の二つの三次元視覚パラメータの差異を利用して、二つの前記画像信号は二つの対応する前記投影装置により前記スクリーンへ投影され、一組の３Ｄメガネを掛けることによりユーザは三次元画像を見ることができることを特徴とする請求項１記載の投影システム。
【請求項４】
画像を投影する複数の汎用投影装置の使用方法は、
前記投影装置の一つにそれぞれが関連する複数のクライアントコンピュータ中にメディアファイルが記憶され、前記メディアファイルに画像の内容が記憶されるステップと、
前記画像が複数の領域に分割され、その各々は少なくともその中の一つの投影装置により投影されるステップと、
各前記クライアントコンピュータの環境パラメータを設定し、前記環境パラメータは前記クライアントコンピュータに関連する前記投影装置により覆われた前記領域の座標を含むステップと、
前記メディアファイルを読込む前記クライアントコンピュータがそれぞれ、前記環境パラメータにより画像信号を生成し、前記画像信号を関連する前記投影装置へ送信するステップと、
前記投影装置の前記画像信号により複数の光学像が発生されて、前記光学像は画像を形成し、前記クライアントコンピュータの前記環境パラメータは、前記投影装置から投影された前記画像が、スクリーンと前記投影装置との距離および前記スクリーンの形状により歪まない効果を有するステップと、を含むことを特徴とする投影装置の使用方法。
【請求項５】
前記クライアントコンピュータに接続されたネットワークを準備するステップと、
前記ネットワークに接続されて前記クライアントコンピュータに同期するサーバコンピュータを準備するステップと、を含むことを特徴とする請求項４記載の投影装置の使用方法。
【請求項６】
前記環境パラメータは、
曲面パラメータを参照して生成された前記画像信号により、前記投影装置からサラウンドスクリーン上へ投影された画像が歪まない前記曲面パラメータと、
境界平滑化情報に合わせて、重ね領域を有する隣接領域の前記画像信号がスクリーン上へ投影された後、ぶれた重ね領域を有さなくなる前記境界平滑化情報と、を備えることを特徴とする請求項４記載の投影装置の使用方法。  
【請求項７】
各前記領域は二つの前記投影装置および二つのクライアント電子装置に設計され、二つの前記クライアント電子装置の前記環境パラメータは各々三次元視覚パラメータを含み、二つの前記クライアントコンピュータは、左目および右目へそれぞれ前記画像信号を生成し、二つの前記クライアントコンピュータの二つの前記三次元視覚パラメータの差異をそれぞれ利用して、二つの前記画像信号は二つの対応する前記投影装置により前記スクリーンへ投影され、一組の３Ｄメガネを掛けることによりユーザは三次元画像を見ることができることを特徴とする請求項４記載の投影装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影システムに関し、特に複数の汎用投影装置を使用して共通の画像を発生させる投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子技術と情報技術の急速な発達に伴い、電子装置およびコンピュータは簡単なテキスト（text）インターフェイスから今日のマルチメディアインターフェイスへと進化し、人々の生活に多様な応用を提供している。
【０００３】
一般的にマルチメディアファイルには、静止画と動画、音楽、音声および様々な音響効果が含まれる。特に視覚提示方法は非常に重要な役割をになう。例えば、映画、インタラクティブゲームおよびバーチャルリアリティーの応用といったものの全てには多くの動画が使用されている。
【０００４】
現在、視覚提示のツールには、放映回路と、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示器（ＬＣＤ）或いはプラズマテレビジョンスクリーンとの組合わせが含まれる。しかし、それらのスクリーンのサイズは制限される上、サイズが一定の大きさ以上になると、その価格が急速に増大する。
【０００５】
そして、この問題を解決するためにデジタル投影装置が開発された。一般のデジタル投影装置は、陰極線管或いは液晶表示器スクリーンの信号入出力インターフェイスのようなインターフェイス機能を有する。デジタル投影装置はこのインターフェイスを使用して、コンピュータなどの電子機器から画像データを受信する。この画像データは、デジタル投影装置中の光電気信号変換回路により光学信号へ変換してから、レンズを通して投影される。
【０００６】
デジタル投影装置は光増幅原理を使用するため、画像サイズは主にデジタル投影装置からスクリーンまでの距離により決定される。一般にはデジタル投影装置の出力パワーが十分な限り、投影スクリーンはいくらでも大きくすることができる。
【０００７】
しかし、デジタル投影装置は放映回路と画面とが分離して設計されるため、画像効果は画面の構成と緊密に関連する。つまり、画面の形状およびサイズ、或いは画面と投影装置との距離が元の設計通りでない場合、画面に歪みが発生してしまう。
【０００８】
品質に対する要求が高まるにつれ、画像の歪みが解決されなければ投影装置の応用は大幅に制限される。例えば、展示会場においてデジタル投影装置は往々にして素早く設置する必要がある。また、スクリーンと投影装置との距離およびスクリーンのサイズは、現場の状況により制限される。そのため、どのようにデジタル投影装置を早く調整するメカニズムを提供できるかが重要な問題である。
【０００９】
さらに、一般に使用されるデジタル投影装置は、往々にして陰極線管や液晶表示器などといった従来のスクリーンに対して設計されている。そして、その主な目的は画像を従来のスクリーン上へ同じように増幅して投射することにある。サラウンドスクリーンや波形スクリーンなどといった特殊なスクリーンには、特別に設計された投影装置が必要であった。もう一つの方法としては、投影画像を微調整する光学レンズ系を加えることにより従来の投影装置を改良する方法があった。しかし、それらの方法は高価で柔軟性に乏しかったため、デジタル投影装置の応用は大幅に制限されていた。
【００１０】
デジタル投影装置は部屋と同じサイズの画像を容易に投影することができるため、教育、娯楽、シミュレーションを目的とするバーチャルリアリティーシステムに特に適する。しかしながら、このような応用が広く受け入れられるためには、先ず上で述べた問題を解決する必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の第１の目的は、早く組立てられる上、柔軟性および拡張性を備えた投影システムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、複数の投影装置を使用して画像を発生させる放映システムを提供することにある。
本発明の第３の目的は、共通の画像を発生させる複数の投影装置の放映プログラムを提供することにある。
本発明の第４の目的は、放映プログラムを保存する記憶媒体を提供することにある。
本発明の第５の目的は、複数の投影装置を使用して一つの画像を発生させる方法を提供することにある。
本発明の第６の目的は、３Ｄバーチャルリアリティーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１実施例によると、放映システムはスクリーン、複数の投影装置、複数のクライアント電子装置、サーバ電子装置およびネットワークを備える。これらのクライアント電子装置は、有線や無線のネットワークによりサーバ電子装置に接続される。各クライアント電子装置は、スクリーンの対応する領域を担当する関連する投影装置を制御する。
【００１３】
これらのクライアント電子装置にはメディアファイルおよび環境パラメータが記憶される。環境パラメータはクライアント電子装置により覆われた画像スクリーン上の領域の座標を含む。各クライアント電子装置は、環境パラメータおよびメディアファイルにより出力画像を発生させる。画像は先ず、曲面演算、境界円滑化処理および三次元画像製作などといった対応する環境パラメータにより調整される。
【００１４】
クライアント電子装置はネットワークを介してサーバ電子装置に同期し、クライアント電子装置は共同で対応する投影装置を駆動して出力画像をスクリーン上の異なる領域に映して、出力画像を完成させる。
【００１５】
サーバ電子装置は、操作インターフェイス（operating interface：ＯＩ）を含んで、ユーザがこれらのクライアント電子装置の環境パラメータを設定することができる。この操作インターフェイスはユーザに全体のシステムを構築できるようにさせ、例えばメディアファイルをクライアント電子装置へインストールしたり、ユーザにインタラクティブコマンドを入力させて、メディアファイルを操作して異なるインタラクティブ演出を行わせる。
【００１６】
実際上は規制のコンピュータを使用してクライアント電子装置およびサーバ電子装置のシステムを形成することができる。言い換えると、本発明の他の実施例は、機器の環境パラメータによりメディアファイルを処理する放映プログラムを含むため、投影機器を駆動して出力画像を映すことができる。
【００１７】
また、マルチタスキング装置を使用することもでき、さらに強力なコンピュータを使用してマルチ電子装置の仕事を完成させることもできる。実際、コンピュータは投影機器の画像信号を出力し、画像信号はマルチタスキング装置により対応する投影機器へ分配される。
【００１８】
本発明は複数の投影機器を有する順応性のある放映構造を提供する。本発明には多くの長所があり、例えばこのシステムの順応性および拡張性は高い。スクリーンサイズおよびメディアファイルにより、クライアントコンピュータおよび投影機器の数を増やすことができる。さらに、本発明のシステムは低コストで標準的なコンピュータおよび投影機器により構成されるため、メンテナンスや構築がより容易である。本発明は特別に設計された投影機器や複雑な光学調整回路が必要ないため、出力結果をダイナミックに調整できる。これによりスクリーンおよび処理回路が分離されたときの調整問題を解決できる。さらに、本発明をバーチャルリアリティーシステムの基礎としてシステム全体の付加価値を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述したことから、当業者ならマルチ投影装置放映システムを作ることができる。このシステムは少なくとも次のような長所を有する。
第１に、システムが高い柔軟性と拡張性を有するため、スクリーンおよびメディアファイルのサイズによりクライアントコンピュータおよび投影装置の数を増やせる。
第２に、本発明のシステムは、安くて標準的なコンピュータおよび投影装置から構成できる。
第３に、本発明のマルチ投影装置放映システムは、特別に設計された投影装置や複雑な光学調整回路を必要とせずに、ダイナミックに出力結果を調整できる。そのため、これはスクリーンおよび処理回路が分離されたときの調整問題を解決できる。
第４に、本発明を仮想体験システムの基礎として、様々な仮想体験技術を利用してシステム全体の価値を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施例：サラウンドスクリーンの放映システム）
図１に示すように、本投影システムの第１実施例は、スクリーン１０、ネットワーク１５、複数の投影装置１３１、１３２、１３３、複数のクライアント電子装置１２１、１２２、１２３およびサーバ電子装置１４を備える。
【００２１】
スクリーン１０は、投影装置１３１、１３２、１３３にそれぞれ対応する複数の領域１０１、１０２、１０３により構成される。投影装置１３１、１３２、１３３は汎用デジタル投影装置であり、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３にそれぞれ対応する。投影装置１３１、１３２、１３３は、各々入力端１３１１、１３２１、１３３１および投影レンズ１３１２、１３２２、１３３２を有する。入力端１３１１、１３２１、１３３１は、対応するクライアント電子装置１２１、１２２、１２３へ接続される。クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は、入力端１３１１、１３２１、１３３１を介して投影装置１３１、１３２、１３３へ画像信号を提供し、投影装置１３１、１３２、１３３は画像信号を対応する光学像に変換してから、対応するスクリーン１０の領域１０１、１０２、１０３上へ投影する。
【００２２】
クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は、ネットワーク１５を介してサーバ電子装置１４に接続される。ネットワーク１５は、メッセージを交換することのできるＴＣＰ／ＩＰイーサネット（登録商標）、または有線や無線のＩＰＸ（登録商標）、８０２．１１ａ／ｂネットワークを使用して実施してもよい。
【００２３】
各々のクライアント電子装置１２１、１２２、１２３は第１のプロセッサ１２１１、１２２１、１２３１および第１の記憶媒体１２１２、１２２２、１２３２を有して、各記憶媒体１２１２、１２２２、１２３２はメディアファイル、第１プログラムおよび環境パラメータを記憶する。各第１のプロセッサ１２１１、１２２１、１２３１は第１プログラムへ使用して、環境パラメータによりメディアファイルを上述の画像信号へ変換し、投影装置１３１、１３２、１３３を駆動して光学像を投影する。
【００２４】
環境パラメータは、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３が各々担当するスクリーン領域などの座標情報を含む。例えば、各クライアント電子装置１２１、１２２、１２３の第１の記憶媒体には同じメディアファイルが記憶される。クライアント電子装置１２１、１２２、１２３がスクリーン１０の異なる領域１０１、１０２、１０３を制御するため、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３の環境パラメータ中の座標情報は、クライアント電子装置が制御する画像の初期位置および最終位置を表す。各クライアント電子装置１２１、１２２、１２３が第１プログラムを実行するとき、対応する投影装置１３１、１３２、１３３は、座標情報により駆動されて対応するスクリーン１０の領域１０１、１０２、１０３上に投影される光学像を発生させて、共同で完全な画像を完成させる。
【００２５】
ここで述べるメディアファイルには、ビデオ、アニメーション、静止画およびユーティリティにより生成された出力画像が含まれる。投影装置１３１、１３２、１３３が共同で画像を同時に完成させるために、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３はスクリーン１０を介してサーバ電子装置１４に同期される。
【００２６】
本実施例において、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は、環境パラメータによりメディアファイルを基に画像信号の演算を完了すると、ネットワーク１５は第１の同期信号をサーバ電子装置１４へ送信する。
【００２７】
サーバ電子装置１４は第２のプロセッサ１４１と、第２のプロセッサ１４１が実行する第２プログラムを記憶する第２の記憶媒体１４２とを有する。サーバ電子装置１４の第２のプロセッサ１４１が第２プログラムを実行すると、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３からの第１の同期信号を受信する。その後、サーバ電子装置１４が第２プログラムは、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３から第１の同期信号が集められると、第２の同期信号をクライアント電子装置１２１、１２２、１２３へ送信するよう実行する。
【００２８】
クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は第２の同期信号を受信すれると、それを対応する投影装置１３１、１３２、１３３の出力端へ送信する。各投影装置１３１、１３２、１３３が、画像信号に従って光学像を出力すると、スクリーン１０上に集合した画像が形成される。これは同期処理されるため、異なる領域１０１、１０２、１０３中の画像が仮想的に同時に形成されて、画像の同期性が確保される。これは複数のフレームを有するアニメーションやビデオにとって非常に重要である。さらに、これは全体画像の領域がそれぞれ異なった種類の演算を行う必要がある場合、その効果はさらに顕著となる。
【００２９】
ここで注意しなければならないことは、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３およびサーバ電子装置１４は、例えば汎用コンピュータ、ワークステーション、ミニホスト、ラップトップ式コンピュータ、タブレット式コンピュータ、携帯式パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、８０５１チップを有する電子装置およびデジタル信号プロセッサの組合わせによる特別なシステムであることである。
【００３０】
それらの中で低コストの実施例としては、通常のオペレーティングシステム（ＯＳ）をクライアント電子装置１２１、１２２、１２３およびサーバ電子装置１４にインストールした汎用コンピュータの使用がある。このハードドライブには適当なユーティリティーがインストールされている。クライアント電子装置１２１、１２２、１２３の汎用コンピュータはメディアファイル上で実行され（例えばアニメーションファイル）、環境パラメータによりハードドライブ、光学ドライブ、或いは他の記憶媒体に記憶される。そのユーティリティーは、Ｃ／Ｃ＋＋（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ  Ｃ＋＋（登録商標）、Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ（登録商標）、ＰＡＳＣＡＬ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ａｓｓｅｍｂｌｙ（登録商標）またはＰｅａｒｌ（登録商標）などのプログラミング言語により書かれたメディアプレイプログラムである。環境パラメータは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のオペレーティングシステム中のレジストリなどといったシステムパラメータファイル中へ記憶される。
【００３１】
本実施例中で、スクリーン１０は１８０度のサラウンドスクリーンである。一般のデジタル投影装置１３１、１３２、１３３を使用して異なる領域１０１、１０２、１０３へ画像を投射すると、その画像は本来、平面式スクリーンに投射されるように設計されているため曲がって映る。つまり、サラウンドスクリーンの領域１０１、１０２、１０３上へ投射されると、本来直線だったものが曲がってしまうということである。
【００３２】
このカーブ現象は投影装置を一つだけ使用するときの問題点であった。本実施例において、画像は適当に接合されなければならない。もしこの画像の歪みが解決された場合、画像全体の品質は大幅に向上する。
【００３３】
この問題を解決するため、環境パラメータ中に曲面パラメータを加えることができる。クライアント電子装置１２１、１２２、１２３が画像信号を生成するとき、対応する座標を参照するのみでなく、曲面パラメータにより曲面の補正を行う。例えば、曲面パラメータはベッツカーブ（Betz curve）のパラメータでもよい。この曲面パラメータを調整することにより、出力される前に画像信号は補正される。例えば、図２Ａの画像は先ず図２Ｂの画像へ変換される。そして、曲面スクリーンへ投射された図２Ｂの画像信号は、補正されて非湾曲画像が得られる。また、スクリーンの曲度が変化したときは、曲面パラメータを調整するだけでよい。
【００３４】
メディアファイルがムービーファイルの場合、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３はムービーファイルを読取り、各同期時間（例えば、二つの第２の同期信号の間）において一個或いは複数個の画像を処理する。各クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は、第１プログラムにより抽出された映画画像の一部を制御する。第１プログラムはさらにコマンドまたはルーチンを支持して、画像データが投影装置１３１、１３２、１３３へ出力される前に曲面処理を行う。この方法には、ベッツ曲線パラメータなどの環境パラメータ中の曲面パラメータを読取るステップが含まれる。続いて、画像の画素はマトリックスの使用により新しい座標軸に変換されて、ベータ曲線パラメータに合致する画像を発生させる。最後に、処理された画像は投影装置１０１、１０２、１０３へ出力される。
【００３５】
本実施例中において、各クライアント電子装置は同じメディアファイルを記憶するため、どのクライアント電子装置がどの領域を制御し、いくつのクライアント電子装置により投影システムが構成されるかが環境パラメータに記憶される。例えば、画像が４０９６×７６８画素を有する場合、同じユーティリティーおよび分割されたメディアファイルがインストールされた四つのクライアント電子装置（例えば、同じハードウェア構造を有するパーソナルコンピュータ）を使用することができる。各パーソナルコンピュータは、曲面パラメータおよび座標情報を含む環境パラメータが異なる。四つのクライアントパーソナルコンピュータの座標情報は、Ｘ座標がそれぞれ０〜１０２３、１０２４〜２０４７、２０４８〜３０７１および３０７２〜４０９６である領域に制御されるように設定できる。同じメディアファイルに対しては、二つ、八つ或いは他の数のクライアントパーソナルコンピュータを使用して、対応する投影装置を駆動することも当然できる。そのためここで注意しなければならない設定は環境パラメータだけである。これらのことから、本実施例の投影システムは高い順応性と拡張性を具えていることが分かる。
【００３６】
上述した実施例の他の拡充方法としては、環境パラメータ中の境界平滑化情報を含む。従来の方法においては、複数の投影装置を使用してスクリーン上に画像を投射している。出力画面が不連続になることを避ける一つの方法としては隣接する構成画像を重ねる方法がある。
【００３７】
図３Ａは、境界の一部が重なっているものを示す。スクリーン領域３１、３２、３３は、上述した３つのクライアント電子装置により処理される。３つのクライアント電子装置の環境パラメータ中の座標情報は、境界３１２、３２３などといった一定の幅を有する重なり領域を含む。
【００３８】
境界３１２あるいは境界３２３の画像は、同じ領域中において二つの投影装置により発生される。原理上、この領域中の二つの投影装置からの画像は全く同じであり、互いに重なり合う。これには二つの異なる投影装置が、異なる位置から投射することを含む。二つの異なる投影装置からの画像が適当に重ねられず境界領域がぼやけてしまうことがないように、それは境界平滑化情報を含む。第１プログラムが画像信号を生成して投影装置に送信される前、画像の境界部は先ず境界平滑化情報により処理される。
【００３９】
例えば、図３Ｂのスクリーン領域３４の右側は平滑化される必要のある境界領域３４１を含み、スクリーン領域３５の左側も平滑化される必要のある境界領域３５１を含む。境界平滑化情報は最も簡単な境界座標を含むことができる。例えば、クライアント電子装置が１０２４×７６８画素の画像を処理し、右側だけが別の投影装置からの画像と重なる境界領域を有する場合、平滑化される必要のある境界領域のＸ座標は１０００〜１０２４の間である。もしクライアント電子装置が、その両側に別の投影装置からの画像と重なる画像を有するときは、境界平滑化情報を０〜２４および１０００〜１０２４に設定することができる。第１プログラムは、この境界平滑化情報を利用して、それら境界領域中の画像を曲げたり変形したりする。
【００４０】
もしメディアファイルがオブジェクトファイルの場合、境界平滑化情報により特定境界中のオブジェクトを一つの投影装置だけから出力し、他の投影装置からは出力させない。この方法により、境界における像ぶれを防ぐことができる。
【００４１】
上述の実施例は他の方法へ拡充することもできる。すなわち、サーバ電子装置１４にはユーザのためのインターフェイスが設けられ、様々な情報を設定したりシステムと交信したりできる。
【００４２】
例えば、サーバ電子装置１４がスクリーン、キイボード、マウス、ジョイスティックおよびインターフェイスプログラムを提供することにより操作インターフェイスを提供する。ユーザは、キイボード、マウスおよびジョイスチックなどの入力装置を使用してクライアント電子装置１２１、１２２、１２３の環境パラメータを設定できる。
【００４３】
この好適な方法は、サーバ電子装置１４を使用してシステム全体の設定および校正を提供する。例えば、ユーザはサーバ電子装置１４の操作インターフェイスを介して、直接に複数のクライアント電子装置の環境パラメータを調整する。このクライアント電子装置は環境パラメータの調整結果を即時に示す。
【００４４】
この種の設計および調整は、曲面パラメータや境界平滑化情報などの環境パラメータの設定に対し、非常に便利で効果的な方法を提供する。ユーザは同じ操作インターフェイスを使用して、個別あるいは一緒にクライアント電子装置の環境パラメータ値を調整できる。環境パラメータは操作インターフェイスのグラフィックインターフェイスを介して設定することもできる。同時に、ユーザは調整された曲面パラメータや境界平滑化情報がスクリーンに適合するかどうかを視覚的に判断できる。
【００４５】
そのため、本実施例は場所、メディアファイルの種類、投影装置の数および対応するコンピュータ装置に関わらず、放映システムを良好な状態へ早くダイナミックに調整できる。
【００４６】
標準のパーソナルコンピュータ（personal computer：ＰＣ）は低価格でとても有能であるため、実際上、各投影装置はクライアントＰＣに対応できる。他にサーバＰＣが含まれたとしてもシステムの価格は依然として低い。そして、当業者であるなら分かるように、本発明の精神には一つのパーソナルコンピュータだけを使用して複数の投影装置を駆動する方式と、サーバ電子装置と一つのクライアント電子装置が同じ機器上に実施される方式とが含まれる。これは、現代のコンピュータが一般的にマルチタスク機能および演算能力を提供できるからである。他の観点から見た場合、クライアント電子装置およびサーバ電子装置は、必要に応じて複数の機器上に実施できる。もし三次元空間のメディアファイルが大量の画像演算を必要とする場合、分散型システムや計算機クラスタなどといった複数の機器を同時に使用できる。
【００４７】
さらに、ここでは１８０度のスクリーンを例に挙げたが、当業者であれば分かるように、これを３６０度のサランディングスクリーンや垂直方向に分割された画像へ応用して、ＴＶ壁を代替することもできる。
【００４８】
（第２実施例：３Ｄ特別シミュレーションシステム）
本発明は複数の汎用デジタル投影装置を使用して柔軟な構造をもとにした画像を提供するため、その画像は長形、波形、球形あるいは不整形のサラウンドスクリーンへ投射できる。
【００４９】
上述の構造を使用して強力なバーチャルリアリティーシステムを提供するためには、さらに他の操作インターフェイスだけを必要とする。例えば、三次元空間モデルを先ず準備してからメディアファイル中へ保存する。その後、クライアント電子装置の環境パラメータを三次元空間座標、観察座標および増幅率の組合わせにより設定し、個別の出力スクリーンにより曲面パラメータおよび境界平滑化情報を調整する。また、クライアント電子装置１４には操作インターフェイスがインストールされる。ユーザはマウス、ジョイスティックおよび運動センサを備えた手袋を使用することにより、三次元空間のインタラクティブコマンドを入力できる。
【００５０】
説明のため、本実施例は三次元画像を発生させる汎用デジタル投影装置を提供する。先ず、一つのスクリーン領域のために二つの投影装置を使用するが、これら二つの投影装置は二つのクライアント電子装置に対応する。二つのクライアント電子装置は基本的にメディアファイル中の同じ座標の画像を処理する。また、環境パラメータは三次元視覚パラメータをさらに含む。クライアント電子装置の一つは左目の画像を処理する一方、もう一つのクライアント電子装置は右目の画像を処理する。両目を使用して三次元空間の画像と認識される微小な違いの他、それら二つの画像はほとんど同じである。それら二つの画像には異なる周波数が提供され、レンズにより濾過されて、左目は左目の画像だけを認識でき、右目は右目の画像だけを認識することができる。当然、ビューアは三次元画像を見るために特別な３Ｄメガネを掛ける必要がある。
【００５１】
三次元視覚パラメータが環境パラメータに記憶されるため、それは使用されて三次元画像の深さを決定できる。当然、サーバ電子装置１４の操作インターフェイスを使用してこのパラメータを調整できる。そして、三次元視覚パラメータを調整する過程において、画像が同時に放映されるためパラメータを直感的に調整できる。
【００５２】
３Ｄ効果および良好なヒューマンマシンの操作インターフェイスを利用することにより、これらのバーチャルリアリティーシステムは、医学（例えば、人体解剖）、飛行機や車両の操縦シミュレーション、太陽系、地理、化学などの学習に広く使用できる。
【００５３】
（第３実施例：ソフトウェアシステム／記憶媒体）
ここで注意しなければならないことは、本実施例は多くの汎用コンピュータ、デジタル投影装置およびネットワーク装置（例えば、ネットワーク線およびルータ或いは集線装置など）を組合せることができることである。また、他の点として、ソフトウェアシステムがユーザにより複数のコンピュータにインストールされる点がある。そして、それらのコンピュータは互いに接続されてデジタル投影装置へ接続され、投影システムを形成する。
【００５４】
ソフトウェアシステムはクライアントプログラムおよびサーバプログラムを含む。クライアントプログラムは複数のクライアントコンピュータへインストールされ、サーバプログラムはサーバコンピュータにインストールされる。現代のコンピュータは強力なマルチタスク機能を提供するため、一つ或いは複数のクライアントコンピュータにサーバプログラムがインストールされてもよい。図４および図５は、クライアントコンピュータのシステムおよびサーバコンピュータの実施例を示す。
【００５５】
図４はクライアントコンピュータおよびサーバコンピュータに汎用コンピュータを使用したハードウェア構造を示す。コンピュータ４０はプロセッサ４０１、メモリ４０２及びハードドライブや光学ドライブなどの第２の記憶媒体４０３を有する。クライアントプログラムおよびサーバプログラムは、コンピュータ４０や光学ディスクなどのハードドライブ中に記憶される。ビデオファイルなどのメディアファイルも、コンピュータ４０のハードドライブや光学ディスク中に記憶される。コンピュータ４０はクライアントプログラムおよびサーバプログラムをメモリ４０２へローディングして実行する。
【００５６】
図５は、コンピュータ４０のソフトウェア構造を示す。コンピュータ４０には、ＭＳ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）システム、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ｕｎｉｘ（登録商標）、ＭａｃＯＳ（登録商標）、ＢｅＯＳ（登録商標）およびＯＳ／２（登録商標）などといったオペレーティングシステム５１がインストールされる。オペレーティングシステム５１は、動態や静態の関数ライブラリ５２を有し、使用するクライアントやサーバのプログラム５３を有する。
【００５７】
図６に示すように、クライアントプログラムは次のステップを実行する。
先ず、ビデオや画像ファイルなどのメディアファイルを読込んでから（ステップ６０１）、環境パラメータを読込む（ステップ６０２）。ここで環境パラメータとは、座標、曲面パラメータ、境界平滑化情報や三次元視覚パラメータである。環境パラメータにより、メディアファイルの一部画像が発生される（ステップ６０３）。画像は共同で完成されるため、各クライアントプログラムは画像の一部だけを担当する。画像が準備された後、オペレーティングシステム５１が提供するＴＣＰ／ＩＰソケットを使用するか、関数ライブラリ５２の関数を使用することにより第１の同期信号がネットワークへ送信される（ステップ６０４）。その後、クライアントプログラムは第２の同期信号を待つ。
【００５８】
サーバプログラムは複数のクライアントプログラムにより送信された第１の同期信号を受信する（ステップ６０５）。サーバプログラムが第１の同期信号をクライアントプログラムから受信した後、サーバプログラムは第２の同期信号を全てのクライアントプログラムへ伝送する（ステップ６０６）。クライアントプログラムが第２の同期信号を受信した後、準備された画像はオペレーティングシステム５１或いは関数ライブラリ５２を介して対応するデジタル投影装置へ伝送される（ステップ６０７）。投影装置は最後に画像を放映する（ステップ６０８）。
【００５９】
簡単に言うと、第１の同期信号は個別クライアントプログラムが出力画像準備を終了したことを示す。第２の同期信号は全てが出力画像準備を終了したことを示す。第１の同期信号および第２の同期信号のメカニズムを介して、複数のクライアントプログラムは画像を同時に出力することができる。
【００６０】
上で述べたように、環境パラメータは曲面パラメータ、境界平滑化情報または三次元視覚パラメータを保存する。従って、より便利な設計とは操作インターフェイスプログラムをサーバプログラムへ加えることである。このオペレーティングシステムプログラムにより、ユーザはダイナミックに各クライアントプログラムの環境パラメータを設定することができる。当然、そのオペレーティングシステムによりユーザはバーチャルリアリティーのインタラクティブコマンドを入力することもできる。そして環境パラメータは、クライアントプログラム、独立したファイル、或いはＭＳ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム中のレジストリに記憶することができる。
【００６１】
本実施例によると、クライアントプログラムおよびサーバプログラムは、分配或いは販売のために記憶媒体中へ記憶することができる。例えば、光学ディスク、ハードドライブディスクおよびフロッピーディスク(登録商標)などといったコンピュータ記録媒体中にプログラムが記憶される。当然、プログラムは、ネットワーク接続を介して実行或いはダウンロードされる。しかしながら、このような変形も全て本発明の範疇に入るべきものである。
【００６２】
（第４実施例：マルチタスク装置）
上述した実施例は汎用コンピュータを使用することにより早くて柔軟性のある構造を構築することができる。強力なコンピュータ機能（例えば、複数のプロセッサ或いはコンピュータクラスタ技術のコンピュータを使用する）により、簡単な構造であるマルチタスク装置を設計してマルチ投影装置放映システムを構築する。
【００６３】
図７に示すように、上述のクライアントプログラム、サーバプログラムおよびメディアファイルは、強力な演算機能を有するコンピュータ７１にインストールされる。コンピュータ７１は、一つの入力端７２１および複数の出力端７２２を有するマルチタスキング装置７２に接続される。コンピュータ７１は、投影装置の画像を入力端７２１を介してマルチタスキング装置７２へ伝送する。マルチタスキング装置７２が、異なる出力端７２２を介して対応する投影装置７３へ画像を分配することにより、それらはスクリーンの異なる領域へ投射されて一つの画像が形成される。
【００６４】
投影装置の構造は、上述の実施例により完成することができるため、ここでは再び述べない。
【００６５】
（明示実施例）
本発明の効果をより明らかに強調するため、図８Ａから図８Ｄを参照する。図８Ａは、１８０度のサラウンドスクリーン上における３Ｄ効果を有するマルチ投影装置放映システムを示す。上述したように、三次元画像を発生させるため、各スクリーン領域には二つずつ投影装置が割り当てられる。図８Ｂは、本実施例を示す平面図である。このマルチ投影装置システムは更に、ステレオサウンド、震動および移動椅子効果を備えてもよい。図８Ｃは、複数の異なる応用を示す。図８Ｄは、バーチャルリアリティーシステムを示す斜視図である。
【００６６】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変形や形態を加えることができる。従って本発明の保護の範囲には、これら全ての変形や形態を含むことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２Ａ】曲面処理されていない画像を示す図である。
【図２Ｂ】曲面処理された画像を示す図である。
【図３Ａ】複数の画像領域により構成された画像を示す図である。
【図３Ｂ】重なり領域を有する二つの画像を示す図である。
【図４】本実施例のハードウェア構造を示すブロック図である。
【図５】本実施例のソフトウェア構造を示すブロック図である。
【図６】本実施例を示す流れ図である。
【図７】本発明の第４実施例を示すブロック図である。
【図８Ａ】本発明の実施例を示す側面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの平面図である。
【図８Ｃ】複数の異なる応用を示す図である。
【図８Ｄ】バーチャルリアリティーシステムを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  スクリーン、１０１、１０２、１０３  領域、１２１、１２２、１２３  クライアント電子装置、１２１１、１２２１、１２３１  第１のプロセッサ、１２１２、１２２２、１２３２  第１の記憶媒体、１３１、１３２、１３３、７３  投影装置、１３１１、１３２１、１３３１、７２１  入力端、１３１２、１３２２、１３３２  投影レンズ、１４  サーバ電子装置、１４１  第２のプロセッサ、１４２、４０３  第２の記憶媒体、１５  ネットワーク、３１、３２、３３、３４、３５  スクリーン領域、３１２、３２３、３４１、３５１  境界領域、４０  コンピュータ、４０１  プロセッサ、４０２  メモリ、５１  オペレーティングシステム、５２  関数ライブラリ、５３  ユーティリティ、７１  コンピュータ、７２  マルチタスキング装置、７２２  出力端
【図１】
2005039788.tif 000003
【図２Ａ】
2005039788.tif 000004
【図２Ｂ】
2005039788.tif 000005
【図３Ａ】
2005039788.tif 000006
【図３Ｂ】
2005039788.tif 000007
【図４】
2005039788.tif 000008
【図５】
2005039788.tif 000009
【図６】
2005039788.tif 000010
【図７】
2005039788.tif 000011
【図８Ａ】
2005039788.tif 000012
【図８Ｂ】
2005039788.tif 000013
【図８Ｃ】
2005039788.tif 000014
【図８Ｄ】
2005039788.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月22日(2004.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
実際上は既成のコンピュータを使用してクライアント電子装置およびサーバ電子装置のシステムを形成することができる。言い換えると、本発明の他の実施例は、機器の環境パラメータによりメディアファイルを処理する放映プログラムを含むため、投影機器を駆動して出力画像を映すことができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
サーバ電子装置１４は第２のプロセッサ１４１と、第２のプロセッサ１４１が実行する第２プログラムを記憶する第２の記憶媒体１４２とを有する。サーバ電子装置１４の第２のプロセッサ１４１が第２プログラムを実行すると、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３からの第１の同期信号を受信する。その後、サーバ電子装置１４が第２プログラムを実行して、クライアント電子装置１２１、１２２、１２３に第１の同期信号が集められると、第２の同期信号をクライアント電子装置１２１、１２２、１２３へ送信する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
クライアント電子装置１２１、１２２、１２３は第２の同期信号を受信すると、それを対応する投影装置１３１、１３２、１３３の出力端へ送信する。各投影装置１３１、１３２、１３３が、画像信号に従って光学像を出力すると、スクリーン１０上に集合した画像が形成される。これは同期処理されるため、異なる領域１０１、１０２、１０３中の画像が仮想的に同時に形成されて、画像の同期性が確保される。これは複数のフレームを有するアニメーションやビデオにとって非常に重要である。さらに、これは全体画像の領域がそれぞれ異なった種類の演算を行う必要がある場合、その効果はさらに顕著となる。
【外国語明細書】
PROJECTING
SYSTEM
BACKGROUND OF THE INVENTION
Field of Invention
The invention relates to a projecting system
and, in particular, to a projecting system utilizing a plurality of
general-purpose projectors to produce a common image.
Related Art
With rapid progresses in electronic
and information technologies, electronic devices and computers evolve from simple
text interfaces to multimedia interfaces today, rendering more versatile
applications in human life.
Generally speaking, multimedia files
include both static and dynamic images, music, voices, and various sound
effects.  The visual presentation,
in particular, plays an important role. 
For example, movies, interactive games, and applications of virtual
reality all make a lot use of dynamic images.
Currently, tools for visual
presentations include the combinations of playing circuits and the cathode ray
tube (CRT), liquid crystal display (LCD), or plasma television screen.  However, these screens are often
limited by their sizes.  Once they
reach a certain size, the cost increases quickly.
The digital projector is designed to
solve this problem.  A common digital
projector has an interface functioning as the signal input/output (IO)
interface of the CRT or LCD screen. 
The digital projector uses this interface to receive image data from an
electronic device such as the computer. 
The image data are converted by the photoelectric signal conversion
circuit inside the digital projector into optical signals, which are then
projected out through the lens.
As the digital projector uses the
optical amplification principle, the image size is mainly determined by the
distance from the digital projector to the screen.  Generally speaking, as long as the output power of the
digital projector is high enough, the projecting screen can be of any large
size.
However, since the digital projector
is designed such that the playing circuit and the screen are separate, the
image effect is closely related to the screen configuration.  In other words, the screen is often
distorted when the shape/size of the screen or the distance between the screen
and the projector is not in accord with the original design.
With higher quality demands, the
projector applications will be greatly limited if the image distortion problem
cannot be solved.  For example, one
often has to quickly set up the digital projector and the screen in an
exhibition.  The distance between
the screen and the projector and the size of the screen are thus restricted by
the allowed space.  Therefore, how
to provide a mechanism that enables one to quickly adjust the digital projector
is an important issue.
Moreover, the commonly used digital
projector is often designed for conventional screens, such as the CFT or LCD
screens.  The main purpose is to
magnify the image originally projected onto a conventional screen.  For special screens, such as a
surrounding screen or a wavy screen, a specially designed projector is
needed.  Another method is to
redesign the conventional projector by including an additional optical lens set
to fine-tune the projecting image. 
However, these methods are expensive and non-flexible, thus greatly
restricting the applications of the digital projectors.
Since the digital projector can easily
project out an image of the size of a room, it is particularly suitable for the
virtual reality systems for the purposes of teaching, entertainments, and simulations.  Again, we have to solve the
above-mentioned problems before such applications can be widely accepted.
SUMMARY OF THE INVENTION
An objective of the invention is to
provide a projecting system with flexibility and scalability that can be
quickly set up.  Another objective
of the invention is to provide a playing system that uses a number of
projectors to produce an image.  A
further objective of the invention is to provide a playing program for several
projectors to produce a common image. 
Yet another objective of the invention is to provide a storage medium
for storing the playing program.  A
further objective of the invention is to provide a method of using several
projectors to produce an image. 
Another further objective of the invention is to provide a
three-dimensional virtual reality system.
According to a first embodiment of the
invention, the playing system contains a screen, a plurality of projectors, a
plurality of client electronic devices, a server electronic device, and a
network.  These client electronic
devices and the server electronic device are interconnected by the wired or
wireless network.  Each client
electronic device controls an associated projector responsible for a
corresponding area on the screen.
These client electronic devices are
stored with a media file and environment parameters.  The environment parameters include the coordinates of the
area on the image screen covered by the client electronic device.  Each client electronic device generates
an output image according to the environment parameters and the media
file.  The images can be adjusted
according to the corresponding environment parameters first, such as a curved
surface calculation, boundary-smoothing processing, and three-dimensional image
rendering.
The client electronic devices are
synchronized with the server electronic device via the network so that the
client electronic devices cooperate to drive the corresponding projectors for
showing output images in different areas on the screen, forming a complete output
image.
The server electronic device can
include an operating interface (OI) for the user to set the environment
parameters of these client electronic devices.  The OI may also enable the user to configure the whole system,
e.g. installing media files into the client electronic devices or letting the
user enter interactive commands to manipulate media files for different
interactive presentations.
In practice, we can use an ordinary
computer with utilities to form the system of client electronic devices and
server electronic device.  In other
words, another embodiment of the invention includes a playing program to
process the media files in accord to the environment parameters of the
machines, thereby driving the projectors to show an output image.
We may also employ a multitasking
device, using a more powerful computer to complete jobs of the multiple
electronic devices.  In practice,
the computer outputs image signals for the projectors and the image signals are
distributed by the multitasking device to the corresponding projectors.
Therefore, the invention provides a
flexible playing structure with several projectors.  The invention has many advantages.  For example, the system has more flexibility and
scalability.  The numbers of client
computers and projectors can be increased according to the screen size and the
media file.  Moreover, the
disclosed system can be comprised of low-cost standardized computers and
projectors.  The maintenance and
set up of such a system are much easier. 
Since the invention does not require any specially designed projector or
complicated optical adjustment circuit, the output results can be dynamically
tuned.  This solves the adjustment
problem when the screen and the processing circuit are separate.  Furthermore, the invention forms the
base of a virtual reality system to increase the extra value of the whole
system.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
These and
other features, aspects and advantages of the invention will become apparent by
reference to the following description and accompanying drawings which are
given by way of illustration only, and thus are not limitative of the
invention, and wherein:
FIG. 1 is
a schematic view the first embodiment according to the invention;
FIG. 2(a)
is a schematic view of an image without curve-surface processing;
FIG. 2(a)
is a schematic view of a curve-surface processed image;
FIG. 3(a)
is a schematic view of an image consisted of several screen areas;
FIG. 3(b)
is a schematic view of two images with an overlapping region;
FIG. 4 is
a schematic view of the hardware structure in the invention;
FIG. 5 is
a schematic view of the software structure in the invention;
FIG. 6 is
a flowchart of the disclosed method;
FIG. 7 is
a schematic view of another embodiment;
FIG. 8(a)
is a side view of an example according to the invention;
FIG. 8(b)
is a top view of FIG. 8(a);
FIG. 8(c)
shows several different applications; and
FIG. 8(d)
is a three-dimensional view of the virtual reality system.
DETAILED DESCRIPTION OF
THE PREFERRED EMBODIMENT
First Embodiment (Surrounding Screen Playing
System)
As shown in FIG. 1, the first
embodiment of the projecting system contains a screen 10, a network 15, a
number of projectors 131, 132, 133, a number of client electronic devices 121,
122, 123, and a server electronic device 14.
The screen 10 is defined in terms of
several areas 101, 102, 103, corresponding to the projectors 131, 132, 133,
respectively.  The projectors 131,
132, 133 may be general-purpose digital projectors.  They correspond to the client electronic devices 121, 122,
123, respectively.  The projectors
131, 132, 133 have their own input terminals 1311, 1321, 1331 and projecting
lenses 1312, 1322, 1332.  The input
terminals 1311, 1321, 1331 connect to the corresponding client electronic devices
121, 122, 123.  The client
electronic devices 121, 122, 123 provide the projectors 131, 132, 133 the image
signals via the input terminals 1311, 1321, 1331.  The projectors 131, 132, 133 convert the image signals into
the corresponding optical images, which are then projected onto the
corresponding areas 101, 102, 103 on the 10.
The client electronic devices 121,
122, 123 and the server electronic device 14 are interconnected via the network
15.  The network 15 can be
implemented using a TCP/IP Ethernet, or a wire or wireless IPX, 802.11a/b
network that can exchange messages.
Each of the client electronic devices
121, 122, 123 has a first processor 1211, 1221, 1231 and a storage medium 1212,
1222, 1232.  Each storage medium
1212, 1222, 1232 stores a media file, a first program, and environment
parameters.  Each first processors
1211, 1221, and 1231 is used to the first program, converting the media file
according to the environment parameters into the above-mentioned image
signals.  The projectors 131, 132,
133 are driven to project optical images.
The environment parameters include
coordinate information, such as the screen area each client electronic device
121, 122, 123 is responsible for. 
For example, the first storage medium of each client electronic device
121, 122, 123 is stored with the same media file.  Since the client electronic devices 121, 122, 123 control
different areas 101, 102, 103 of the screen 10, the coordinate information in
the environment parameters of the client electronic devices 121, 122, 123
indicates the initial and final positions of the image a client electronic
device controls.  When each of the
client electronic devices 121, 122, 123 executes the first program, the
corresponding projector 131, 132, 133 is driven according to the coordinate
information to produce an optical image projected on the corresponding area
101, 102, 103 on the screen 10. 
They cooperate to generate a complete image.
The media file mentioned herein
includes videos, animations, static pictures, and output images produced by a
utility.  In order for the
projectors 131, 132, 133 to cooperate to finish an image at the same time, the
client electronic devices 121, 122, 123 are synchronized with the server
electronic device 14 via the network 10.
In the current embodiment, when the
client electronic devices 121, 122, 123 finish the calculations of image
signals based upon the media file according to the environment parameters, the
network 15 sends a first synchronized signal to the server electronic device 14.
The server electronic device 14 has a
second processor 141 and a second storage medium 142, which stores a second
program for the second processor 141 to execute.  When the second processor 141 of the server electronic
device 14 executes the second program, it receives the first synchronized
signals from the client electronic devices 121, 122, 123.  After the server electronic device 14
executes the second program to collect all the first synchronized signals from
the client electronic devices 121, 122, 123, it sends out a second synchronized
signal to the client electronic devices 121, 122, 123.
After the client electronic devices
121, 122, 123 receive the second synchronized signal, it is transmitted to the
output terminal of the corresponding projectors 131, 132, 133.  Each of the projectors 131, 132, 133
outputs an optical image according to the image signal, forming a common image
on the screen 10.  Since this process
is synchronized, the images in different areas 101, 102, 103 are virtually
formed simultaneously, ensuring the synchronization of the images.  This is particularly important for
animations or videos with multiple frames.  Moreover, the effects will be more obvious when different
areas of the whole image require different types of operations.
It should be pointed out that the
client electronic devices 121, 122, 123 and the server electronic device 14 can
be general-purpose computers, workstations, mini-hosts, laptop computers,
tablet PC’s, portable personal digital assistants (PDA), electronic devices
with the 8051 chip, and special systems formed using digital signal processors.
Among these choices, a low-cost
embodiment is using general-purpose computers installed with an ordinary
operating system (OS) as the client electronic devices 121, 122, 123 and the
server electronic device 14.  The
hard drives are installed with an appropriate utility.  The general-purpose computers of the
client electronic devices 121, 122, 123 perform operations on the media file
(e.g. an animation file) stored in the hard drive, optical drive, or other
storage media according to the environment parameters.  The utility can be a media playing
program written in the C/C++, Visual C++, C++ Builder, PASCAL, JAVA, Visual
Basic, Assembly, or Pearl programming language.  The environment parameters can be stored in a system
parameter file, such as the registry in the Microsoft Windows OS.
In this embodiment, the screen 10 is a
180-degree surrounding screen. 
When using ordinary digital projectors 131, 132, 133 to project images
on different areas 101, 102, 103, the images will be curved because they are
originally designed to be projected on a planar screen.  In order words, an originally straight
line will be curved when projected onto the areas 101, 102, 103 of the surrounding
screen.
The curving phenomenon is already
disturbing for a single projector. 
In the current embodiment, the images need to be properly
connected.  If the image distortion
problem can be solved, the quality of the whole image will be greatly improved.
To solve this problem, we can include
curve surface parameters in the environment parameters.  When the client electronic devices 121,
122, 123 generate image signals, they do not only refer to the corresponding
coordinates, but also make a curved surface correction according to the curve
surface parameters.  For example,
the curve surface parameters can be the parameters of the Betz curve.  By adjusting the curve surface
parameters, the image signals are corrected before their output.  For example, the image of FIG. 2(a) is
first converted into that in FIG. 2(b). 
The image signals of FIG. 2(b) projected onto the curved surrounding
screen can be corrected to obtain a non-curved image.  When the curvature of the screen changes, one only needs to
adjust the curve surface parameters.
Suppose the media file is a movie
file.  The client electronic
devices 121, 122, 123 read the movie file and process one or several images at
each synchronized time (e.g. between two second synchronized signals).  Each client electronic device 121, 122,
123 controls one portion of the movie image extracted by the first
program.  The first program further
supports a command or a routine to perform curve-surface processing before
outputting the image data to the projectors 131, 132, 133.  This method includes the step of
reading the curve surface parameters in the environment parameters, e.g. the
Betz curve parameters.  Afterwards,
the pixels of the image are converted to new coordinate axes using matrices to
generate an image satisfying the Beta curve parameters.  Finally, the processed images are
output to the projectors 101, 102, 103.
In this embodiment, since each client
electronic device is stored with the same media file, the information such as
which client electronic device controls which area and how many client
electronic devices constitute the projecting system is saved in the environment
parameters.  For example, if an
image has 4096x768 pixels, we can use four client electronic devices (such as
PC’s with the same hardware structure) installed with the same utility and
divided media files.  The PC’s are
different in their environment parameters, including both the curve surface
parameters and the coordinate information.  The coordinate information of the four client PC’s can be
set to control the areas with the X coordinate 0~1023, 1024~2047, 2048~3071,
and 3072~4096.  For the same media
file, we can also use two, eight, or any other number of client PC’s to drive the
corresponding projectors.  The only
setting one needs to take care of is the environment parameters.  We thus see that the disclosed
projecting system has high flexibility and scalability.
Another extension based on the above
embodiment is to include boundary-smoothing information in the environment
parameters.  In the previous
embodiment, the image projected on the screen is achieved using several
projectors.  In order to avoid
discontinuities in the output image, one method is to overlap adjacent
component images.
In FIG. 3(a), we show an example where
part of the boundaries has an overlap. 
The screen areas 31, 32, 33 are processed by the above-mentioned three
client electronic devices.  The
coordinate information in the environment parameters of the three client
electronic devices includes an overlapping region with a certain width, such as
the boundaries 312, 323.
The image at the boundary 312 or 323
is produced by two projectors in the same regions.  In principle, the images from the two projectors in this
region should be exactly the same and overlap on top of each other.  However, they involve two different
projectors projecting from different locations.  In order for the boundary regions not to be fuzzy because
the images from the two different projectors do not overlap properly, one can
include the boundary-smoothing information.  Before the first program generates the image signals to be
sent to the projectors, the boundary parts are first processed according to the
boundary-smoothing information.
As an example, in FIG. 3(b) the
right-hand side of the screen area 34 has a boundary region 341 that needs to
be smoothed and the left-hand side of the screen area 35 has a boundary region
351 that also needs to be smoothed. 
The boundary-smoothing information can include the simplest boundary
coordinates.  For example, if a
client electronic device processes an image with 1024x768 pixels and only its
right-hand side has a boundary region that has an overlap with the image from
another projector, then the X coordinate of the boundary region that needs to
be smoothed is between 1000 and 1024. 
If the client electronic device has an image in which both sides have an
overlap with images from other projectors, the boundary-smoothing information
can be set to be 0~24 and 1000~1024. 
The first program uses this boundary-smoothing information to bend or
distort the image in those boundary regions.
If the media file is an object file,
then one can make only one projector to output the object in a specific
boundary according to the boundary-smoothing information whereas the other
projector does not output.  This
method can also avoid image blurring at the boundary.
The above embodiment can be extended
in another way; namely, the server electronic device 14 is installed with an
interface for the user to set various information or to interact with the
system.
For example, the server electronic
device 14 provides a screen, a keyboard, a mouse, a joystick, and an interface
program to provide an OI.  The user
can use such input devices as the keyboard, mouse, and joystick to set the
environment parameters of the client electronic devices 121, 122, 123.
A preferred method is to use the
server electronic device 14 to provide the setting and calibration of the whole
system.  For example, the user
directly adjusts the environment parameters of several client electronic
devices from the OI of the server electronic device 14.  The client electronic devices
immediately show the result of the adjustment in the environment parameters.
This type of design and adjustment
provides a very convenient and efficient method for the setting of the
environment parameters such as the curve surface parameters or
boundary-smoothing information. 
The user can use the same OI to adjust the environment parameter values
of the client electronic devices individually or altogether.  The environment parameters can also be
set via a graphic interface of the OI. 
At the same time, the user can visually determine whether the adjusted
curve surface parameters or boundary-smoothing information is suitable for the
screen.
Consequently, the invention can
quickly and dynamically adjust the playing system to a satisfactory playing
state, no matter where it is, what the media file is, how many the projectors
and corresponding computer devices are.
Since the standard personal computer
(PC) is cheap but very powerful, each projector can be associated with a client
PC in practice.  The cost of the
system will still be low even when the extra server PC is included.  However, people skilled in the art
should know that the scope of the invention also includes the case in which
only one PC is used to drive multiple projectors and the case in which the
server electronic device and one client electronic device are implemented on a
same machine.  This is made
possible because the modern computer often provides the multitasking function
and calculating power.  From
another point of view, the client electronic devices and the server electronic
device can be implemented on several machines according to the needs.  If a media file of 3D space requires a
large amount of image operations, one can use several machines at the same
time, such as a distributive system or a computer cluster.
Moreover, although we take a
180-degree screen as an example here, any skilled person can generalize it to
360-degree surrounding screens, to divide an image in the vertical direction,
or to replace a television wall.
Second Embodiment (3D Spatial Simulation System)
The
invention uses several general-purpose digital projectors to provide an image
based on a flexible structure. 
Therefore, the image can be projected on a surrounding screen with a
long, wave, spherical, or even irregular shape.
To
provide a powerful virtual reality system using the above-mentioned structure,
we only need to make another OI. 
For example, we first prepare a 3D space model and store it in the media
file.  Afterwards, we take the
environment parameters of the client electronic devices as the coordinates of
the 3D space, observation coordinates, and the amplification ratio and adjust
the curve surface parameters and the boundary-smoothing information according
to the individual output screens. 
Moreover, we install an OI for the client electronic devices 14.  Using the mouse, joystick, and gloves
with motion sensors, the user can enter interactive commands of the 3D space.
For
illustration purposes, we provide an embodiment of using general-purpose
digital projectors to produce a 3D image. 
First, we use two projectors for a single screen area.  The two projectors correspond to two
client electronic devices.  The two
client electronic devices basically process the image of the same coordinates
in the media file.  The environment
parameters further include a 3D visual parameter.  One of the client electronic devices processes the image for
the left eye, while the other client electronic device processes the image for
the right eye.  The two images are
almost the same, except for some tiny difference which is used to enable people
to perceive the image as a 3D image using both eyes.  We provide different frequencies for the two images.  Filtered by the lenses, the left eye
can only perceive the image for the left eye whereas the right eye can only
perceive the image for the right eye. 
Of course, people need to wear a pair of special 3D glasses to view the
3D image.
Since
the 3D visual parameter is stored in the environment parameters, it can be used
to determine the depth of a 3D image. 
Of course, we can also use the OI in the server electronic device 14 to
adjust this parameter.  During the
process of adjusting the 3D visual parameter, the image can be played
simultaneously to make the parameter adjustment intuitive.
Using
the 3D effect and the good human-machine OI, these virtual reality systems can
be widely used in the teaching of medicine (e.g. human anatomy), flight or
vehicle simulations, solar systems, geography, chemistry, etc.
Third Embodiment
(Software System / Storage Media)
It
should be pointed out that the invention can combine many general-purpose
computers, digital projectors, and network devices (such as the network lines
and routers or line collectors). 
Therefore, another viewpoint of the invention is to make a software
system, which is installed by the user on several computers.  These computers are interconnected and
connected to the digital projectors, forming a projecting system.
The
software system includes a client program and a server program.  The client program is installed on
several client computers, the server program is installed on the server
computer.  Since modern computers
provide powerful multitasking functions, the server program can also be
installed on one or several of the client computers.  An embodiment of the system of the client computers and the
server computer is shown in FIGS. 4 and 5.
FIG.
4 shows a general-purpose computer hardware structure of the client computers
and the server computer.  The
computer 40 has a processor 401, memory 402, and a secondary storage medium
403, such as a hard drive or an optical drive.  The client program and the server program are stored in the
hard drive of the computer 40 or an optical disk.  The media file, such as a video file, can also be red in the
hard drive of the computer 40 or an optical disk.  The processor 40 loads the client program and the server
program into the memory 402 for execution.
FIG.
5 shows the software structure of the computer 40.  The computer 40 is installed with an OS 51, such as the MS
Windows system, Linux, Unix, MacOS, BeOS, and OS/2, as the environment for
executing the programs.  The OS 51
has a dynamic or static link library 52 for the client or server program 53 to
use.
With
reference to FIG. 6, the client program executes the following steps.  First, it reads a media file, such as a
video or image file (step 601) and then an environment parameter (step
602).  The environment parameter
here can be the coordinates, the curve surface parameters, the
boundary-smoothing information, or the 3D visual parameter.  Partial images of the media file are
generated according to the environment parameter (step 603).  Since the image is finished by
collaboration, each client program only takes care of one part of the image.  After the image is prepared, a first
synchronization signal is sent to the network (step 604) using the TCP/IP
socket provided by the OS 51 or functions in the function library 52.  Afterwards, the client program waits
for the second synchronization signal.
The
server program receives the first synchronization signal sent by the several
client programs (step 605).  After
the server program receives the first synchronization signal from the client
programs, the server program transmits the second synchronization signal to all
of the client programs (step 606). 
After the client programs receive the second synchronization signal, the
prepared images are transmitted to the corresponding digital projectors via the
OS 51 o the function library 52 (step 607).  The projectors finally play the images (step 608).
Simply
put, the first synchronization signal means that an individual client program
has finished the output image preparation.  The second synchronization signal means that all of them
have finished the output image preparation.  Through the mechanism of the first synchronization signal
and the second synchronization signal, the several client programs can
simultaneously output the images.
As
described before, the environment parameters store the curve surface
parameters, the boundary-smoothing information, or the 3D visual parameter.  Therefore, a more convenient design is
to add an OI program to the server program.  The OS program allows the user to dynamically set the
environment parameters of each client program.  Of course, the OS can also enable the user enter interactive
commands for virtual reality.  The
environment parameters are stored in the client program, independent files, or
the registry in the MS Windows OS.
The
client program and the server program can be stored in a storage medium for
distribution or sale according to the invention.  For example, the programs can be stored in the computer
recording media such as optical disks, hard drive disks, and floppy disks.  Of course, the programs can be executed
or downloaded via network connections. 
All such variations should be considered as within the scope of the
invention.
Fourth Embodiment
(Multitasking Device)
The
above-mentioned embodiments use general-purpose computers to construct a quick
and flexible structure.  With the
powerful computer functions (e.g. using computers with multiple processors or
computer cluster technology), we can design a simple-structure multitasking
device to make a multiple-projector playing system.
As
shown in FIG. 7, the above-mentioned client program, server program, and media
file are installed in a computer 71 with powerful calculating abilities.  The computer 71 is connected to a
multitasking device 72 with one input terminal 721 and several output terminals
722.  The computer 71 transmits
images for the projectors to the multitasking device 72 via the input terminal
721.  The multitasking device 72
distributes the images to the corresponding projectors 73 via different output
terminals 722 so that they are projected onto different areas of the screen to
form a single image.
The
configuration of the projectors can be accomplished according to the
description in the above-mentioned embodiments.  We do not describe here again.
An
Explicit Example
To
explicitly emphasize the effects of the invention, we refer to FIGS. 8 (a) to
8(d).  FIG. 8(a) shows the side
view of an example of the projector in a multiple-projector playing system with
3D effects on a 180-degree surrounding screen.  Each screen area is assigned with two projectors in order to
generate a 3D image, as described above. 
FIG. 8(b) is a top view of this example.  This multiple-projector system can be further equipped with
enhanced stereo sound, vibrations, and motion chairs effects.  FIG. 8(c) shows several different
applications.  FIG. 8(d) is a
three-dimensional view of the virtual reality system.
With the above description, a person
skilled in the art can make a multiple-projector playing system.  Such a system has at least the
following advantages.  First, the
system has a large flexibility and scalability.  The numbers of client computers and projectors can be
increased according to the sizes of screen and media file.  Secondly, the disclosed system can be
comprised of cheap standardized computers and projectors.  Thirdly, the disclosed
multiple-projector playing system does not require any specially designed
projectors or complicated optical adjustment circuits to dynamically adjust the
output results.  This solves the
adjustment problem when the screen and the processing circuit are separate.  Fourth, the invention can be the base
of a virtual reality system, using various virtual reality techniques to
enhance the value of the whole system.
Although the invention has been described with reference to specific
embodiments, this description is not meant to be construed in a limiting sense.  Various modifications of the disclosed
embodiments, as well as alternative embodiments, will be apparent to persons
skilled in the art.  It is,
therefore, contemplated that the appended claims will cover all modifications
that fall within the true scope of the invention.
１．  A projecting
system comprising:
a
screen, which contains a plurality of areas;
a
plurality of projectors, each of which corresponds to one of the screen areas and
has an input terminal and a projecting lens, the projecting lens projecting an
optical image of a signal entering the input terminal to the corresponding area
on the screen;
a
network;
a
plurality of client electronic devices, each of which has one terminal
connected to the input terminal of one of the projectors associated with the
electronic device and other terminal connected to the network, and contains a
first storage medium for storing a media file, a first program and an
environment parameter and a first processor for executing the first program;
and
a
server electronic device, which is connected to the network and contains a
second storage medium for storing a second program and a second processor for
executing the second program;
wherein
the environment parameter in each of the client electronic devices contains
coordinate information, the commands in the first program in each of the client
electronic devices include reading the media file, an image signal is computed
according to the media file and the coordinate information, a first
synchronization signal is transmitted to the server electronic device, the
image signal is transmitted to the corresponding projector according to a
second synchronization signal, the first synchronization signal is transmitted
to the server electronic device, the commands in the second program of the
server electronic device include receiving the first synchronization signal
from each of the client electronic devices, and the second synchronization
signal is transmitted to each of the client electronic devices after the first
synchronization signal from all of the client electronic devices are received. 
２．  The system of claim 1, wherein the consecutive two areas of the
plurality of screen areas have an overlapping region and the environment
parameter includes a curve surface parameter and boundary-smoothing information
so that the first program also refers to the curve surface parameter and the
boundary-smoothing information to generate the image signal in addition to the
media file, the coordinate information, the boundary-smoothing information
being used to process the image data in the overlapping region.
３．  The system of claim 1, wherein each of the screen areas is
designated with two of the projectors and two of the client electronic devices,
the environment parameter of each of the two client electronic devices contains
a 3D visual parameter, the two client electronic devices generate two image
signals for the left and right eyes, respectively, using the difference between
the two 3D visual parameters of the two client electronic devices, and the two
image signals are projected by the two corresponding projectors to the screen
for the user to see a 3D image by wearing a pair of 3D glasses.
４．  A method of using a plurality of general-purpose projectors to
project an image, the method comprising the steps of:
storing
a media file in a plurality of client computers, each of which being associated
with one of the projectors and the media file storing contents of the image;
dividing
the image into a plurality of areas, each of which is projected by at least one
of the projectors;
setting
an environment parameter for each of the client computers, the environment
parameter containing coordinates of the area covered by the projector
associated with the client computer;
each
of the client computer’s reading the media file, generating an image signal
according to the environment parameter, and sending the image signal to the
associated projector; and
generating
a plurality of optical images according to the image signals by the projectors
so that the optical images form the image; wherein the environment parameters
of the client computers have the effect that the image projected by the
projectors does not distort because of the distance between the screen and the
projectors and the shape of the screen.
５．  The method of claim 4 further comprising the steps of 
providing
a network connecting to the client computers; and
providing
a server computer connected to the network for synchronizing the client
computers.
６．  The method of claim 4, wherein the environment parameter includes
a
curve surface parameter so that the image projected by the projector onto a
surrounding screen according to the image signal generated by referring to the
curve surface parameter is not distorted; and 
boundary-smoothing
information so that the image signals of adjacent areas with an overlapping
region generated in accord with the boundary-smoothing information do not have
a fuzzy overlapping region after being projected onto a screen.
７．  The method of claim 4, wherein each of the areas is designated with
two of the projectors and two of the client electronic devices, the environment
parameter of each of the two client computers contains a 3D visual parameter,
the two client computers generate two image signals for the left and right
eyes, respectively, using the difference between the two 3D visual parameters
of the two client computers, and the two image signals are projected by the two
corresponding projectors to the screen for the user to see a 3D image by
wearing a pair of 3D glasses.
A projecting system utilizing a number of
projectors to generate an output image includes a plurality of client
electronic devices and a server electronic device, which are interconnected via
a network.  Each client electronic
device contains a same divided media file and different environment parameters,
and drives a corresponding projector by providing processed image data.  The image data are processed by a curved
surface calculation.  These client
electronic devices are synchronized with the server electronic device so that
these client electronic devices cooperate to drive corresponding projectors for
showing the output image.
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