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10.12.1982 - 

Rotierende Schraubenfläche stellt Computergrafik in 3D dar:

Laserstrahl erzeugt räumliche Bilder

Mitarbeiter des Heidelberger Wirtschaftlichen Zentrums von IBM haben zusammen mit Forschern der Universität Heidelberg letzt ein Verfahren entwickelt, mit dem man die einzelnen Bildpunkte eines dreidimensionalen Objekts tatsächlich in den drei Dimensionen eines Display-Volumens aufleuchten lassen kann.

Prof. Rüdiger Hartwig vom IBM-Zentrum erläutert das Arbeitsprinzip seines neuen Displays, an dessen Realisierung das Institut für Angewandte Physik II der Uni Heidelberg mitgewirkt hat, so: "Im Mittelpunkt steht eine schraubenförmige Fläche, die pro Sekunde 30mal um ihre Achse rotiert. Ein Laserstrahl, der achsenparallel von oben auf die rotierende Schraube fällt, erzeugt kleine Lichtflecken, die auf beiden Seiten der Schraubenfläche als helle Bildpunkte sichtbar werden."

Die Schraubenfläche, die man sich als eine Art sehr breiter Wendeltreppe flacher Steigung vorstellen kann, mißt genau eine Umdrehung. Soll vom steuernden Computer nun ein Bildpunkt mit den Koordinaten x, y und z ausgegeben werden (wobei die x- und y-Werte die ebene Grundfläche unterhalb der Schraube repräsentieren und z die Höhe des Bildpunkts über dieser Grundfläche), so geschieht folgendes: Die x- und y-Koordinaten werden vom Laserstrahl wie bei einem herkömmlichen 2D-Bildschirm angesteuert, für die korrekte Ansteuerung der z-Koordinate hingegen "wartet" der Rechner so lange, bis im Zuge der momentanen Umdrehung jener Punkt der Schraube, der sich in Höhe z über dem x-y-Kreuzungspunkt befindet, vorbeikommt. In diesem Moment leuchtet der Laser kurz auf und der Raumpunkt x-y-z erscheint lagerichtig innerhalb des Display-Volumens.

Praktisch wird also eine gewöhnliche x-y-Steuerung mit einer Drehwinkel-Steuerung kombiniert, die aus der Position des x-y-Punktes und dem geforderten z-Wert errechnet, bei welchem Drehwinkel der Schraubfläche das Laserlicht angezeugt werden, läßt sich von einer Vielzahl von Positionen rund um die rotierende Schraube aus betrachten und ist sogar in farbiger Darstellung denkbar. Dazu bedürfte es dann eben eines mehrfarbigen, computergesteuerten Lasers.

Der in Heidelberg präsentierte Prototyp arbeitet mit einer Schraube, die in einem Glaszylinder von etwa 40 cm Breite rotiert.

Mögliche Anwendungen für das neue Anzeigeprinzip reichen von dynamischen Simulationen räumlicher Bewegungen oder Beziehungen über interaktive grafische Optimierungen und zahlreiche medizinischen Anwendungen bis zur Flugsimulation, die Luftraumkontrolle rund um einen Flughafen und die Darstellung komplexer räumlicher Molekülstrukturen.

Anwendungen, bei denen man sich mit der Darstellung relativ einfacher Raumpunkt- und Raumkurven-Strukturen zufriedengeben kann, könnten schon bald verwirklicht werden. Will man aber anspruchsvollere Darstellungen erzeugen, so wird man erst noch ein schnelleres Laser-Ablenksystem finden müssen und vor allem - einen Computer, der als Array-Prozessor arbeiten sollte, um die nötigen Berechnungen mit hinreichendem Tempo ausführen zu können.