可驱动车辆单元的制作方法

本发明涉及一种车辆，具体地涉及在视觉效果领域使用的车辆。

背景技术：

当需要车辆出现在屏幕上时，例如在车辆广告中或者作为电影的一部分时，需要考虑许多情况。例如，需要时间和金钱来将车辆运输到拍摄的位置。甚至在运输车辆时，可能在最后一分钟改变与车辆的规格有关的要求。例如，在设计、研发和制造工艺期间，可能迅速地改变车身设计。这意味着为了在汽车广告(通常在完成设计之前进行拍摄)中获得全部活动，需要对不同模型、规范和颜色的几辆汽车进行拍摄。这将是昂贵并且耗时的，并且通常极度限制了汽车模型的可用性。

数字效果可以用于在后期制作时改变车辆外观的某些方面，并且这种方法可以至少部分地减轻上述某些问题。在没有所述效果所基于的实体模型的情况下使用数字效果来构建整个汽车的数字模型是可能的，但是耗时并且相对昂贵。另外，这种模型不会向电影或广告的导演提供成帧基准，并且必须类似地通过数字的方式创建车辆与人或者环境的任何所需互动。

运动追踪是众所周知和常用的视觉效果技术，并且涉及追踪放置于实体模型上的“标记”的移动。通过这种追踪产生的数据允许创建数字模型。所产生的数据表示追踪器的移动。

在汽车广告领域中使用的一种方法是使用运动追踪技术来拍摄通用的汽车，然后使用数字效果来将这种通用的汽车与符合所要求规范的车辆的数字模型相叠加。这种方法使得后期制作具有灵活性，并且消除了将特定的车辆模型运输到拍摄位置的需要。然而，各种方法仍然存在问题，例如如果汽车具有超出所需数字模型的范围的实体特征-CGI轮廓，那么必须花费时间来从数字模型中去除这些特征。附加地，可能难以真实地创建与环境的互动。

本发明试图通过提供具有至少一定维度可调的规范的相对极小的车辆来解决这些问题。

技术实现要素：

在权利要求中阐述发明。

附图说明

现在将结合附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1描述了根据本发明实施例的车辆的示例的前视图。

图2描述了车辆侧面的视图，其中车架示为可调的。

图3a描述了车辆后面的视图，其中车辆的轴道示为可调的。

图3b描述了车辆后面的视图，其中车辆的轴道示为可调的。

图4描述了使用根据本发明实施例的车辆产生的、遵循计算机产生的影像处理的模型汽车的示例的侧面的视图。

图5描述了车辆侧面的视图，其中车架示为可调的。

图6描述了车辆侧面的视图，其中轴距示为可调的。

图7描述了使用根据本发明实施例的车辆产生的、遵循计算机产生的影像处理的模型汽车的示例的侧面的视图。

图8a描述了车辆的前灯和前照灯附着结构。

图8b描述了车辆的正面。

图9描述了根据本发明实施例的车辆的示意图。

概述

本公开一般地涉及运动追踪的应用以及类似的视觉效果技术，涉及车辆领域，并且更具体地涉及使用数字效果的汽车广告。

车辆的轴道是相同轮轴上的两个车轮的中心之间的距离。这与车辆的轴距是不同的，轴距是前后轮轴之间的距离。在具有如这里所述的轮轴的两个轮轴的车辆中，能够限定“前道”和“后道”。可以限定与轴道和轴距相关的两个方向，即横向和纵向。增加汽车的轴距通常是为了增加车辆沿纵向的尺寸。类似地，增加车辆的轴道通常是为了增加车辆沿横向的尺寸。

当在构建数字模型时使用具有与所需数字模型相同轴距和轴道的实体车辆是有用的。本发明涉及具有自动和连续可调轴距和轴道的车辆，所述自动和连续可调的轴距和轴道可以重新配置用于任意汽车规范。这样，所述车辆可以提供据此放置数字模型的平台或基础；然后，所述数字模型可以符合多种规范。这种车辆提供富多样且灵活的视觉效果工具，允许捕捉表示任意汽车的数据。另外，所述车辆在轮廓上比大多数标准车辆更小，使得在数字效果处理期间在物理模型上能够容易地“适配(slot)”数字模型或CGI轮廓。

在一些实施例中，所述车辆的附加物是相机系统。所述相机系统有多个相机阵列组成，并且可以捕捉车辆环境的高分辨率全景HDRI图像。相机的视场包括360°全景照片以及在车辆上面和周围的所有平面中。通过所述相机捕获的数据可以用于数字效果处理，以在数字模型上产生周围环境的真实反映。例如，如果实体车辆通过路灯杆，路灯杆的映像在数字模型的仪表盘或者挡风玻璃上应该是可见的。

因此，车辆配置有用于运动追踪或者更一般地视觉效果的可调规范。所述车辆具有可以包括多个追踪器的车架或底盘。在一个实施例中，所述车辆可以在车辆的前部具有引擎和驱动轴。后轮耦接至非驱动轴，所述非驱动轴进而耦接至主车架的子部分，所述子部分经由至少一个可延伸车架轨附着至车辆的主体。经由至少一个线性致动器来实现车架轨的延伸。车架轨的延伸和收缩允许将后轮相对于前轮重新定位，并且这意味着可以调节车辆的长度。

在另一个实施例中，所述车架具有通过马达控制器控制的多个驱动控制器，所述驱动控制器每一个均附着于相应的车轮。例如，所述车辆可以具有四个电子马达，每一个车轮附着一个电子马达。车辆的轴距是通过线性致动器可调的，并且车辆的轴道是经由从每一个电子马达延伸至轴轮耦接的多个线性致动器可调的。这意味着车轴具有可调的有效长度。这样，可以调节一对车轮的轴道。如其他的相关参考所示，可以经由线性致动器将前照灯和尾灯类似地可调地附着至车架上。

在一些实施例中，所述车辆还包括相机系统，所述相机系统配置为捕获包括车辆和周围所有平面的360°全景数据。这一数据与车辆的环境相关。

这样，可以经由线性致动器的使用，来相对于车架来调节两组车轮之间的距离以及前照灯和尾灯的相对位置。这使得能够将运动追踪技术应用于实体模型，所述实体模型可以实体地重新配置用于产生对具有多种轴距、轴道和前照灯位置的车辆加以表示的运动追踪数据。

具体实施方式

计算机产生的动画，也称作计算机动画或者CGI(计算机产生的影像)动画可以包括运动追踪技术。存在与运动追踪相关联的许多技术和工业技术。实体模型的使用是常见的，所述实体模型的运动用于创建对运动加以表示的数字数据。那么，所述数据包括2d或3d空间中的点的收集，并且可以使用动画技术来创建模型的数字表示。

如本领域普通技术人员所理解的，这种处理可以涉及追踪器的使用，所述追踪器设计为使用光学、磁性、反射、机械或惯性效果或者这些效果的组合。可以通过多个相机并且在必要的情况下从多个角度拍摄和/或追踪所述追踪器。可以按照限定了系统的时间分辨率的速率对所述追踪器的位置进行采样。对追踪器的位置进行追踪的方法包括三角测量(triangulation)。使用追踪标记的优点是可以实现实体模型的运动和数字模型之间的紧密对应性。

图1中描述了根据本发明的车辆的示例。图1示出了车辆100的正视图。所述车辆包括车架101和四个车轮110、120、130和140。可以将车轮细分为前轮110、120和后轮130、140。在一个示例中，车架包括除了固体金属护板之外的金属柱组件，以减小车辆的重量。框架设计为是空气动力学的，从而其横截面在前部相对较小在中间相对较大，然后再次朝着车辆的后部而减小。金属车架制作为保持轻量的内壳102，所述轻量的内壳包封车辆的诸如驱动控制器、电机控制器等的各种部件，其细节将据此进一步详述。金属柱的较强外框101和轻量内壳102的复合结构具有重量轻且同时保持抵抗在运动时典型地施加于车辆上的应变所要求的强度的效果。

前轮110、120经由轮轴耦接至车架101，所述轮轴进而连接至驱动控制器。可以每一个车轮存在单独的轮轴，或者存在连接前轮和后轮两者的单个轮轴。所述车轮可以具有标准的轮毂，所述轮毂适合所有的标准轮毂样式。车架可以用任意合适的材料来制造，例如金属、刚性塑料或诸如碳纤维的纤维增强聚合物，并且类似地所述车轮可以是使用诸如橡胶或合适的塑料之类的任意合适材料制作的标准轮胎，如本领域普通技术人员所公知的。

大量的LED追踪标记105附着至车辆。如本领域普通技术人员所理解的，这些追踪标记用于运动追踪的目的。当如下面详细描述地调节车辆的轴距和轴道时，追踪器的相对位置改变，从而允许捕捉表示多种车辆规范的数据。如本领域普通技术人员所理解的，可以实时地或者在后期制作时进行这种创建数字模型的处理。

车辆100包含对于常规车辆所常见的几种配件，例如驾驶员的座椅150、侧视镜/后视镜152、用来控制车辆的转向的方向盘151等。车辆100可以包括其他的配件，例如扰流板、挡风玻璃和防翻滚保护结构153，后者是为了保护驾驶员免受车辆翻倒和翻滚时受伤的可能性。尽管将车辆100示出为具有驾驶员座椅，本公开并不排除遥控车辆的使用。这里描述为遥控车辆(RCV)的车辆的实施将允许在不建议使用驾驶员时对车辆进行部署，例如当拍摄危险特技时。

在一些实施例中，车辆还包括相机系统155。相机系统有多个相机阵列组成，并且该相机系统配置为捕捉HDRI数据。将相机系统放置于车辆上面。这允许相机系统具有不但包含环境的水平360°视角而且包含车辆上面和周围所有平面在内的视场。可以将所得到的视场描述为近似球形的，在相机阵列的视图中只是不包括球体的与车辆本身相对应的那部分。动态范围描述了相机捕捉不同亮度级别的能力。典型地，在数字摄影中使用的传感器的动态范围比人眼小很多倍。HDRI提供了比典型的数字摄影技术更大的动态范围，并且对于本领域普通技术人员是已知的。

所述系统使用多个相机来记录较高帧速率和较高分辨率的视频，允许使用任意常规类型的拼接软件或者拼接算法来产生完整的360°电影片段。这种电影片段可以用于在数字模型上产生真实的反映。

第一实施例

在一个实施例中，所述车辆是前轮驱动车辆，并且后轮轴按照可以延伸的方式耦接至主车架的子部分中。这种可延伸的耦合允许延伸和收缩前轮轴和后轮轴之间的距离，即车辆的轴距。

耦接至主车架101的是车架的子部分，所述子部分采取可延伸板或者搁板180的形式。这种可延伸板配置为从车辆的主车架延伸。可以使用线性致动器来完成这一点。搁板坐落在两个金属条或车架轨上，其中每一个可以借助相应的线性致动器来延伸或收缩。后轮耦接至轮轴，所述轮轴进而耦接至可延伸搁板。如将要理解的是，可以通过使用线性致动器来调节汽车的轴距。

所述车辆具有前轮驱动设计。所述引擎是内燃机；经由本领域普通技术人员已知的方法和设备将动力和传动提供给前轮。前轴是驱动轴，因为前轴被引擎提供动力。后轴是非驱动的从动轴或者惰轮轴，因为其车轮独立的并且自由旋转。这意味着不需要前后差动系统，并且因此避免了当调节轴距时对于车辆前后差动器进行复杂的更改。按照任意个数的方式来设置两个前轮之间的差动器，并且可以使用本领域普通技术人员易于理解的常规技术来管理差动器。

当用户想要通过增加轴距来增加汽车的有效长度时，他可以简单地向线性致动器提供动力并且使轴距延伸。这使得后轴以及后轮相对于主车架101延伸。这在图2中示出，其中通过箭头示意性地示出了线性致动器的动作。可以经由按钮、开关或者其他合适的控制方法的使用来进行这种延伸。这样，通过完全自动的方法容易地伸长和收缩轴距。

所得到的车辆具有容易调节的轴距。所述过程是自动的，意味着可以迅速、有效且用最小的努力就可以更改轴距。这样，所述车辆可以用作多种不同汽车模型的实体模型。许多汽车制造商生产了具有非常类似轴道规范的汽车，因此可调的轴距使得车辆能够用作全范围的主体组成的实体模型，例如特定制造商范围的“掀背车(hatch-back)”、“旅行车”和“小轿车”模型。

将引擎放置于车辆前部并且调节后轴相对于引擎的放置意味着机械地耦接至引擎的汽车部件的主要部分(例如包括传动装置和车辆差动装置)在调节轴距时保持在车辆前部静止。这提供了一种调节轴距的简单方法。所述方法的相对简单性意味着可能较少的机械部件故障或者破损。

应该理解的是可以通过多种装置将可延伸板180耦接至主车架，并且任意个数的线性致动器可以用于实现所需的功能。还可以经由手动调节的车架轨来提供相同的功能。还可以经由可伸缩式部件来实现可延伸板或车架轨的特征。在该实施例中，当可延伸车架轨从延伸的位置收缩时，存在包含收缩的车架轨的部件，使得收缩的车架轨变得非常紧凑。这将具有节约车辆上的空间的效果。

本领域普通技术人员还应该理解的是可调车辆也可以在后部引擎和后轮驱动设计中实现，所述可调节车辆即经由驱动轴、非驱动轴和多种线性致动器的使用而具有可调轴距的车辆，所述多个线性致动器设置为更改两个线性致动器之间的距离。这种设计将均将引擎放置于车辆后部，线性致动器设置用于延伸或者收缩前轮所耦接的主车架的搁板或子部分。在这种场景下，后轴变成驱动轴，并且前轴变成非驱动轴。这将实现与如上所述的车辆类似的功能，并且认为这种后引擎设计落在本公开的范围内。考虑到如上的核心概念，应该理解的是搁板或板180不是车辆的必要部件。多种设计的是可能的，从而车架具有可延伸地附着至主车架的子部分，所述可延伸的子部分经由线性致动器耦接至主车架，并且配置为进一步耦接至后轮以便提供可调节的轴距。

还应该清楚的是所述引擎不必是内燃机，而可以是任意类型的引擎，所述任意类型的引擎配置为向驱动轴提供驱动，例如柴油机或者电动机。

第二实施例

在第二实施例中，可以调节车辆的轴距和轴道两者。后轮140和145耦接至车架的可延伸地附着至主车架的子部分，如以上参考第一实施例详细描述的。车架的这种子部分可以是可延伸的板180。在第二实施例中，每一个车轮经由相应的驱动控制器耦接至车架。驱动控制器设置为向车轮分配动力，允许单独地向车轮提供动力并且允许驱动车辆。将耦接至前轮的驱动控制器固定地附着至主车架，并且将耦接至后轮的驱动控制器固定地附着至可延伸的板。板180相对于主车架的滑动性质意味着可以调节前轮和后轮之间的距离，也称作轴距，如在第一实施例中那样。

每一个车轮耦接至相应的轴，所述轴进而耦接至驱动控制器。线性致动器设置用于调节前轮的任一个与车架101之间的距离以及后轮的任一个与可延伸板之间的距离两者。延伸四个线性致动器具有增加每一个轴的有效长度的效果，并且因此增加了车辆的轴道。因此，当用户希望调节车辆的有效宽度时，他必须简单地向耦接至每一个车轮的线性致动器提供动力。如上文详细描述的，这可以经由开关或者按钮来实现，使得完全自动地进行用于轴距和轴道调节两者的过程。

驱动控制器采取电动机的形式，这些电动机可控制用于驱动车轮。电动机电耦接至中央马达控制器，例如处理单元或控制盒。车辆包含转向系统，设计用于允许用户使用转向轮等来引导车辆。在实施例中，转向系统也包含传感器，所述传感器电耦接至控制盒。这种传感器提供了与转向轮转动的角度有关的信息以及与车轮转动速度有关的信息。

车辆具有许多标准的车辆配件，例如油门(加速器)踏板和刹车踏板。根据传动的类型，还可存在离合器踏板。然而，这些踏板的每一个包含传感器，所述传感器测量踏板的按压量和按压速率。将这种信息传输至控制盒。

所述控制盒(也称作马达控制器或处理单元)利用来自踏板、转向系统的输入以及任意其他可用的数据，并且使用一系列控制算法来确定向每一个车轮部署多大动力。这样，控制盒可以基于来自转向系统、踏板和车轮的信息来智能地估计给予每一个车轮的动力。

例如，在车辆运动的同时，将马达进行同步，并且在车辆沿直线行进时使车轮按照相同的速度旋转。当驾驶员想要左转时，他转动转向轮。因此，转向系统内的传感器将转动“量”以及转动速度传输给控制盒。因此，不但车轮改变了根据普通汽车转向系统所指向的方向，而且因此中继至控制盒的信息也允许在驱动控制器之间分配动力。在这种情况下，汽车左侧的车轮行进较短的距离，因为它们位于曲线的内侧，并且马达控制器确保了相对于外侧车轮传递给内侧车轮的动力中反映出了这种距离变化。这样，传感器和控制盒是向车辆提供差动系统的智能装置。

在图9中示出了第二实施例的示意图。应该注意的是在附图之间的附图标记之间没有对应性。在图9中，将车辆900示出为具有两个前轮910、920和两个后轮930、940，每一个车轮均耦接至相应的轴912、922、932和942。通过车轮的相应的驱动控制器911、921、931和941向车轮提供动力。线性致动器913和923被固定地附着至车辆的车架，并且用于增加或者减小相应的轴912和922的有效长度。例如，这可以通过延伸和收缩金属条来实现，例如在单向移动螺母线性致动器中。可以采用其他延伸/收缩装置，例如使用可伸缩部件。

通过线性致动器933、943以及延伸和收缩轴932和942将类似的功能提供给后轮930和940。这里，致动器和轴耦接至可延伸的搁板980b。这种可延伸的搁板980b通过两个可延伸的车架轨983和984来支撑。两个线性致动器981和982机械地耦接至车辆的主车架980a以控制可延伸搁板980b的延伸。再次地，所述致动器可以采取任意合适的形式。

清楚的是，线性致动器981和982分别用于调节前轮910、920和后轮930、940之间的距离，并从而调节车辆的轴距。

线性致动器913、923、933和943分别用于延伸和收缩轴911、921、931和941，并从而调节车辆的前轴道和后轴道。这在图3中示意性地示出。

每一个驱动控制器通信地耦接至控制盒960。在图中，用虚线示出了通信耦接。经由各种传感器(例如转向轮传感器951)进一步通信地耦接至控制盒的是油门踏板和刹车踏板952、953以及转向轮950。这里，通信耦接简单地意味着所述部件可以将数据使用有线或者无线方式传输至控制盒960。例如，转向轮传感器951提供与转向轮转动的速度以及转向角度有关的数据，这使得控制盒能够估计给予车轮多少动力/扭矩。这种智能系统意味着，根据放置于车轮上的需求或者驾驶员的想法，所述车辆可以是前轮驱动、后轮驱动或全轮(四轮)驱动。这具有增加车辆通用性的效果。

应该理解的是，向控制盒馈送数据的传感器阵列根据特定的汽车规范可以是不同的。所述传感器可以是任意类型的传感器，例如加速度计、霍尔效应传感器、节气门位置传感器、车速传感器、轮转速传感器、扭矩传感器等。

还应该想象到的是驱动控制器911、921、931、941提供再生(regenerative)刹车系统。如果驱动控制器是电动机，它们可以在刹车时有效地用作发电机。在这种再生系统中，在车辆刹车时，马达将动能转换为另一种形式，并且因此系统用于在存储有用的能量的同时使车辆减速。例如，可以将这种转换的能量存储在电池中，并且引起可以将刹车时可能浪费掉的动能存储起来用于车辆的后续动力供给。

前照灯装置990包括至少两个前照灯991和992。这些前照灯连接至线性致动器，使得前照灯能够沿所有的维度移动，这将在随后讨论。经由四向箭头描述了前照灯的移动，应该注意的是，它们也可以沿着与图面垂直的方向移动，即移入和移出图面。尾灯结构995具有类似的结构。

图2示出了车辆的侧视图，板180从车架下面向延伸的位置滑动。应该理解的是，增加了前轮轮组和后轮轮组之间的距离。在车辆具有所需的轴距之前可以调节这一距离，在所需轴距的那一点所述线性致动器停止，并且因此将板锁定位置。

图3a同样地描述了增加车辆的轴道。

图3a和图3b示出了车辆的相同后视图，在每一幅图中相对于车架101和后轮330和340来调节尾灯的相对位置。可以通过使用线性致动器和/或线性皮带驱动器来实现前照灯的这种相对移动。总的来说，需要能够沿所有方向移动前照灯的相对位置。这些方向包括沿与后轴实质上平行的方向并且由图3a和图3b中的箭头所示的向上和向下、向内和向外，并且靠近或者远离车辆的后轮轮组，即沿图2中箭头所示的方向。

在所示的实施例中，通过与如上所述的可延伸板实质上类似的方式，板380可延伸地耦接至车架。两个水平条383和384耦接至这种可延伸板。在一个实施例中，这些条被固定至可延伸板380并且因此随着可延伸板而移动。两个垂直条381和382可滑动地耦接至水平条，并且前照灯396和398可滑动地耦接至垂直条。可延伸和可滑动附件的这种组合允许根据多种车辆规范来定位前照灯。类似的调节系统准备用于前照灯。

再次地，所述系统设计为完全自动化的，使得前照灯规范是在触摸按钮或开关时可配置的。前照灯的可调节性质在数字效果领域是有用的。调节前照灯的位置允许相机系统捕获来自前照灯的反射和阴影，这在计算机动画期间是有用的，并且这是所需汽车规范的前照灯装置的表示。

图4示出了可以从伸长的轴道和轴距中产生的车辆的示例数字模型。应该理解的是，叠置的数字模型的主体大于车辆100。车辆100小于大多数标准或常规车辆。这意味着在数字效果处理期间，可以通过CGI轮廓来容易地叠加车辆，即数字模型。如上文详细描述的，轴距和轴道的可调节性质以及车辆的小尺寸意味着车辆可以提供任意汽车规范的数字模型所依据的有用的基础或平台。当在计算机动画处理期间将汽车的CGI模型放置于实体汽车上时，将从数字叠置或可视的模型中“伸出”比模型大的任意配件。然后需要从镜头中删除这种配件。这种处理是耗时的。因为车辆比大多数常规车辆小，当叠加数字模型时，在数字效果中不需要去除任何实体的配件。

图5和图6描述了用户减小了轴距和轴道，结果是图7中相同汽车设计的缩短模型。

图8描述了前照灯891、892、891a和892a据此可调节地附着至车架的结构。这是按照与如上所述的可调节尾灯组件类似的方式实现的。没有示出线性致动器。可以使用金属、碳纤维或者其他弹性材料来制作可调节前照灯组件的部件。前照灯可以是典型的或者标准的，并且为此原因本公开将不会讨论与前照灯有关的进一步细节。图8b示出了与图1相关的前照灯位置的变化。

应该理解的是，例如全地形车辆、高尔夫球车、滑板、越野车都可以受益于可调节轴距、可调节轴道、可调节前照灯和这里描述的其他功能。

应该理解的是这里描述的方法可以应用于任意合适的车辆或可驱动系统以及任意合适的实施方式。