专利名称：用于实物大小的视频会议的工作室和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过实物大小的视频会议系统而改进的通信。
背景技术：
桌台模块(desk module)是现有技术已知的，在该桌台模块中，绕水平轴线倾斜的屏幕位于人脸和显示器之间的视线中，并且由屏幕反射的脸部图像由位于屏幕上方或下方的相机获得。US2004/0165060 (McNelley等人)拒绝这个排成一线原则，并认为:增大的终端体积是弊端；在显示器前面的透明屏障的添加将影响对显示器表面的观看；显示器的外观很深地凹进到终端产生隧道效应；并且最后，“相机的尴尬定位”将闯入到参会人员的工作空间中。替代地，McNelley等公开了房间环境中的相机，其被定为在分束器(beam-splitter)后部以通过该分束器来捕获参会人员的图像。分束器用于从一个方向捕获图像，并且用于使参会人员通过分束器而能够看到环境。该文献建议了:在桌台的每侧上在同一本地环境中创建远程参会人员和本地参会人员的图像外观的选项。实际上，分束器不传输超出远程参会人员顶部的任何东西。相机被定位在分束器的观看侧后部，以通过分束器捕获参会人员的图像。终端的各种实施例中的一些150以图的相等量被示出。对于所有示出的终端，常见的是，在实践中，其允许只发送参会人员的脸部的图像。图60示出了挤在一线的三个参会人员的头部，观看被收缩以适合显示器的三个排成一线的头部的图像，这是具有明显的弊端的设置。McNelley因此建议了用于容纳多个用户的可替选方式；一组终端实质上被并行耦接，即多个相机或者单个相机被安装在转盘上。使用计算机来尝试模仿目光对目光接触。这些实施例需要使用图像阻挡膜，以防止参会人员直接看到显示器。膜减小了图像强度。最终用户的体验是，分散的模糊的幽灵般的说话的头部，并未提及与转盘解决方案关联的分时问题。US2005/0237381 Al (McDuffie)公开了一种装置，其中背景幕表面被叠加在远程的人的图像上，以作为减轻幽灵般外观的方式。US6882358 (Schuster等人)将问题标识为如下:“会议参与者的视频图像使其看起来像是参与者凝视到空间中，而不是彼此直接互视。因此，尽管参与者可以有时彼此看至IJ，但他们也无法实现目光对目光接触。这个问题被当今的更大的视频监视器和投影屏幕加剧，因为这会使在相机方向与会议参与者的焦点方向之间的角度强制增加。目光接触的这种缺乏是显著的弊端，其限制了当今的视频会议设备在提供自然会话上的有用性。此外，在没有目光对目光接触的情况下，会议参与者的可靠性是很难判断的”。Schuster提出了依赖于以下前提的解决方案:物理或虚拟定位相机以使得其视场(FOV)发生在显示器后面并穿过视频显示器的中心部分。会议参与者被假定朝显示器的中心看去，在这种情况下，他们的眼睛会被引导朝着物理或虚拟的相机位置，而不是远离该位置，从而实现了参与者之间的目光对目光接触。不幸的是，这具有创建了伪目光接触印象的不期望和极度有害的副作用。如果一个参与者具有与在另一侧的人的“目光接触”，则根据定义，所有参与者都具有与同一人的“目光接触”。WO 2008/036931 (McDuffie)公开了具有背景幕的桌台模块，其类似于US2005/0237381 Al(McDuffie)，US 6882358 (Schuster)和 US2004/0165060(McNelley)中公开的桌台模块。WO 2009/120814公开了一种可替选的桌台模块设置以及图la，其中到极左或极右的参与者在当看最接近该参与者的相应的屏幕120L或120R时，显然不直接凝视朝着任何被包括的相机110C。因此，很明显，可能通过此系统获得了既不真也不假的“目光接触”。没有文献公开了在相同类型的两个工作室之间进行通信的通信系统。目光接触是在公共对话中重要的非口头沟通部分。如果不导致恼怒的隐含的规则出现的话。因此，当真正目光接触不能被再现在视频会话中时，对会议的质量是极度有损的。并且更甚者关于手势和肢体语言根本无法发送。例如，被忽视的但绝对至关重要的在会话或谈判期间轮流的过程，需要所有参与者获取所有其他参与者的准确眼睛运动和完整肢体
;五古
L口口 o现有技术并不能提供这一点，而在这种情况下，人感觉被骗了，结果是，他们变得沮丧(Hutchby,1.(2001)。会话与技术:从电话到互联网(剑桥:Polity)。沮丧的会议参与者对任何高端会议工具都会是明确的搅局者。执行官、外交使团成员等成员依然长途跋涉以参加不同类型的会议，尽管存在肢体不便、二氧化碳排放，安全问题(例如火山爆发和恐怖主义)，以及高成本。在没有完全获取目光接触和肢体语言的情况下，仅人力不可以执行敏感谈判。尽管努力尝试了，但这显然还没有满足需要。
发明内容
一个目的是除去如上所述的电话会议的障碍，以使得每一位参会人员同时完整获取每个其他参会人员的正确目光接触和肢体语言。又一个目的是除去与已知解决方案融合在一起的“伪目光接触现象”。又一个目的实现视频会议，使得每个对象或参会人员仿佛为实体的并为相对实物大小(即体验的对象大小相关于到观看者的视距而无关乎物理距离)。至目前为止，已经尝试了这两个目的，但还没有满意的实行。另外一个目的是在以相同操作会议环境(conference setting)而参与的不同物理位置中实现逼真的参会人员印象，从而每个参会人员体验每个其它参会人员的可视存在。这个目的包括使远程参会人员不仅能够清楚的看到本地参会人员，而且还能清楚的看到本地工作室的周边中的本地对象。又一个目标是实现容易和快捷的工作室的标准化试运行，包括组件的安装和装配，以及构造和校准，以实现抗干扰的工作室的标准化系统，并且还易于恢复全部机能。本发明的第一方面是用于实物大小的视频会议的本地工作室。该工作室包括本地参会人员空间和用于实物大小视频会议的本地收发器，该收发器包括光学输入单元和光学输出单元，其用于并构造为经由屏幕的双工区域来提供连续的双工图像传送。双工区域用于并构造为，将包含在远程工作室中的、可视化的以在没有像差情况下缩放的、在输出单元上显示的远程参会人员空间的图像，同时发送至(即，使光线穿过)本地参会人员空间；并且用于并构造为将本地参会人员空间的图像反射到光学输入单元，使整个本地参会人员空间的图像能够被可视化而在没有像差的情况下缩放到远程参会人员空间，从而使包括参会人员的本地方能够与包括参会人员的远程方建立目光接触，并登记肢体动作。图像可以是静止图像或运动图像，即具有在时间上延伸的光通量，这可用作视频记录的基础。收发器的屏幕可以绕竖直轴线z以角度a倾斜。屏幕还可以以角度a倾斜，使得作为从本地参会人员空间看到的双工区域宽度X比作为从输入单元看到的双工区域宽度y更宽。在收发器中可以包括至少部分面对屏幕的反射侧的镜子，并布置为以延伸在本地参会人员空间与输入单元之间的光学距离的方式，经由镜子来将图像从屏幕反射到输入单
J Li o双工区域包括处于光学输入单元的视场中的屏幕的部分，并通过该部分，光学输出单元可以从参会人员空间可见。屏幕大小可以对应于屏幕的大小，但在优选实施例中，屏幕是相当大的，使得屏幕边缘可以不导致视图中的像差。该收发器可以包括透明的保护屏障。该屏障保护收发器的组件不受外部干扰。屏障还密封收发器以不受否则会使薄屏幕鼓胀，并因此导致像差的空气压力的变化和气流的影响。参会人员空间包括仅处于光学输入单元的视场中的所述空间的点。参会人员空间可以是被限制到稍微抬起的平台上方的空间的指定参会人员空间。工作室可以进一步包括到第二远程工作室的第二本地收发器，该第二收发器使整个本地参会人员空间的图像能够被可视化以在没有像差的情况下缩放到第二远程参会人员空间。第二远程参会人员空间随后可以经由第二双工区域而变得操作上连结(concatenated)到会议环境,从而使会议环境内的本地参会人员能够与在同一会议环境内的远程参会人员建立目光接触并且登记肢体动作，而不考虑远程参会人员的物理位置。第一本地收发器可以被放置为使得其双工区域以如下的方式来面对第二本地收发器的双工区域:在会议环境内的第一参会人员可以与同一会议环境内的第二参会人员建立目光接触并且登记肢体动作，而无关乎第一和第二参会人员的物理位置。第二方面是用于实物大小的视频会议的远程工作室，包括远程参会人员空间和远程收发器以用于实物大小的视频会议，收发器包括光学输出单元，其用于并构造为经由屏幕的双工区域来提供连续的双工图像传送，该区域用于并构造为，将包含在本地工作室中的、可视化的以在没有像差情况下缩放的、在输出单元上显示的本地参会人员空间的图像，同时发送至远程参会人员空间；并且用于并构造为将远程参会人员空间的图像反射到光学输入单元，使整个远程参会人员空间的图像能够被可视化而在没有像差的情况下缩放到本地参会人员空间，从而使包括参会人员的远程方能够与包括参会人员的本地方建立目光接触，并登记肢体动作。远程工作室还可以用于和构造为呈现本地参会人员空间的图像，其包括第二远程参会人员空间的图像，从而使能图像；以及要连结到操作会议环境的远程参会人员空间，从而使位于远程空间中的任何位置的远程参会人员能够与第二远程空间的图像中可见的参会人员建立目光接触。第三方面是用于校准工作室的工作室校准方法，以实现传输准确校准的会议信息。该方法包括以下步骤:
在包括在本地工作室的收发器中的输出单元上显示以标准化的工作室为特征的参考校准图像，该图像以参会人员空间为特征(如由完美构造的输入单元所见的那样)，该校准图像包括参考点组；接收由要校准的工作室的输入单元捕获的图像，；以将两个图像以及由此其各自的参考点组进行叠加的方式，而将如输入单元所看到那样的要校准的工作室的图像馈送到本地输出单元；并且操纵要校准的工作室的输入单元，使在两个参考点组之间具有完美一致，以实现两个叠加的图像之间的完美一致。接收步骤可以使用包含在本地工作室中的输入单元执行。包含在本地工作室中的网络单元可以通过网络来接收图像，该图像由要校准的远程工作室中的远程输入单元捕获。操纵步骤可以包括以下进一步步骤:通过网络而将控制信号从本地工作室发送至要校准的工作室，该控制信号是由在两个参考点组之间缺乏一致决定的。操纵步骤可以包括改变输入单元的角度。操纵步骤可以包括改变输入单元的焦距。本发明的第四方面是在工作室试运行时执行的构造和校准方法，以使准确校准的会议信息发送到远程工作室并且准确地呈现从远程工作室接收到的会议信息。该方法包括步骤:测量和适应工作室，使得内部尺寸就宽度、深度和高度而言符合标准化尺寸；装配收发器，使得在收发器内以及相关的工作室内部的方位(aspect)和相对距离符合标准化设计；在输出单元上显示构造图像；调整输出单元，使得构造图像采用(assume)标准化的纵横比和尺寸；使用非弹性固定装置来将收发器的所有组件以其各自的标准化位置而直接或间接地永久固定到工作室，并且执行根据第三方面的方法。装配可以包括以下进一步步骤:通过工作室的短侧布置输出单元，使得其呈现表面面向参会人员空间。在呈现表面的前面将屏幕绕竖直轴线z倾斜角度a。相对于屏幕来布置输入单元，使得屏幕可以将本地参会人员空间的图像反射到输入单元；将透明的保护屏障布置为平行于呈现表面的收发器前壁。根据第四方面的方法可进一步包括布置镜子，以使得来自屏幕的图像经由该镜子被反射到输入单元，从而延伸在本地参会人员空间与输入单元之间的光学距离。测量和适应步骤可以包括进一步步骤:构建如此位于工作室中的平台，使得在平台与竖直平移标准化距离的相等形状的表面之间的空间中的任何点都处于来自输入单元和来自显示器的视线中。调整步骤可以进一步包括操纵在图像形成单元与包含在输出单元中的图像呈现表面之间的距离和关系。
第五方面是包括第一工作室和第二工作室的会议环境系统。电信系统可连接到每个工作室，以使包括静态和动态图像和声音(例如视频信号)的会议信息实时传输。工作室可以进行校准，使得第一参会人员空间的图像被发送并可视化以在没有像差的情况下缩放至第二参会人员空间，并且使得第二参会人员空间的图像被发送并可视化以在没有像差的情况下缩放至第一参会人员空间；参会人员空间经由收发器双工区域、音频系统和照明系统而操作地连结到单个会议环境，从而使在会议环境中的参会人员能够与在同一会议环境内的远程参会人员建立目光接触，登记肢体动作，聆听和讲诉。包含在会议环境系统(100，200，300)中的所有工作室是相同的，即，对获得在本地和远程工作室之间的双工传输而在操作上重要的所有特征是彼此相同的。
为了更详细地解释本发明，将参照附图来在下面详细描述本发明的实施例，在附图中:图1是在图的实际和视方向上方的顶视图。图2是会议环境的一组图示。图3是包含在工作室中的收发器的实施例的示意图。图4是工作室的实施例的视图。图5是通信系统的视图。图6a是屏幕框架的示例。图6b是包含在工作室中的参会人员空间的图示。图7是基于构造方法和校准方法的实施例的流程图。
具体实施例方式在企业界专门的会议室是必要的并因此是普遍的。意识到舒适的并且功能完善的会议环境的高价值，这些前提是相对宽敞的，并且总是在技术和设计方面服务装备精良。公司的会议室用作向客户和顾客的接口。视频会议可以设立有外部团体，但更重要的是，外部团体可以现场参与。因此，重要的是要能够传达公司标识的“外观和感觉”，而无关乎外部团体是否与现场的公司人员或在远方的公司人员说话。尽管这样，以前尝试创建电话会议系统无法利用能够逼真地呈现连同远程参会人员的远程环境的优势，即使一些解决方案实际确实承认在标准化环境中出现的远程参会人员的优势。McDuffie等将假的背景幕投影到接收到的远程参会人员图像上。一个目的是除去如上所述的电话会议的障碍，以使得每一位参会人员同时获取每一个其他参会人员的正确目光接触和肢体语言。又一个目的是除去与已知解决方案融合在一起的“伪目光接触现象”。又一个目的使能视频会议，使得每个对象或参会人员看起来像是实体的并为相对实物大小(即体验的对象的大小相关于到观看者的视距而无关乎物理距离)。至目前为止，已经尝试了这两个目的，但还没有满意的实行。这有助于除去Hutchby先前认识到的愤怒和沮丧，尽管有Hutchby的发现，但到目前为止还没有注意到重大的消除。图1示出伪目光接触现象。左手侧的参会人员A、B、和C与右手侧的参会人员D、E和F处于视频会议中。每个侧具有沿界面10的显示表面。每个显示器的后面是相机。当参会人员D注视显示器上的参会人员A时，参会人员D好像正看着A左侧的一些东西。进一步地，如果E，或就此而言的D或F看着B，即朝着相机直视，则在他左手侧的每个人都将E感知好像正直视他或她。如果E随后问了问题，则A、B和C都将尝试立即回答。另外一个目的是在以相同操作会议环境参与的不同物理位置中实现逼真的参会人员印象，从而每个参会人员体验每个其它参会人员的可视存在。这个目的包括使远程参会人员不仅能够清楚的看到本地参会人员，而且能够清楚的看到在本地工作室的周边中的本地对象。实现这些目的的重要手段是操作相似性(operational affinity)的概念的定义。相比于通常对单一用户可视的虚拟现实(计算机模拟的、不存在东西的单纯景象)，操作相似性是指单一的视觉和听觉相似性，其包括实时双工传输图像和声音，对希望以不失真来交流的人而言，任何事物在操作上都是重要的，就如同他们处于同一位置一样，即使操作相似性可以包括多个物理分布地点也是如此。对于操作相似性中的参会人员，到同伴参会人员的实际物理距离是无关紧要的，而操作距离由相应的参会人员的位置、他们各自的参会人员空间和到可视化界面的距离决定。为了解决如何创建可行的操作相似性的问题，手段可以是将没有体积的表面平面10考虑成如图2中所示的工作室20中的会议环境400的横截面。参会人员坐在表面平面10的每一侧上的参会人员空间110和210内。他们可不通过表面平面10，但他们可清楚地看到坐在他们旁边或他们对面的任何东西和任何人。他们可遵循所有肢体和眼睛运动，并且他们可与会议环境400中的每个人建立目光接触。他们可听到人们说什么，并从哪里发出声音。他们可看到在分界表面的每一侧上的墙壁、地板或天花板，并意识到在第一侧上的底板继续在第二侧上。会议环境400可以是标准宽敞的公司会议设施。现在考虑在表面10的第一侧上的参会人员空间210实际上不存在于本地设施20中，而存在于对应的远程设施200中，并且它们的图像(由于已经被从本地实体20看到)通过横截面10而被呈现。进一步考虑下述情形:在第二侧上的参会人员空间110被等同地呈现在来自另一个远程工作室100的其它向上。在这种情况下，操作相似性被建立在物理
分布的位置之间，使得创建了一个操作会议环境400.......根据图2b的图像中可见的参
会人员实际上没有存在于本地设施20。图2c示出了在远程参会人员空间110中的参会人员如何能够看见存在于设施20中的参会人员70，以及在另一个远程参会人员空间210参会人员80。在背景中参考的文献未完成在两个物理分布的地点之间的操作相似性。事实上，通过实现背景幕解决方案，操作相似性被实质禁用。此外，操作相似性具有作为前提的使能双工(即根据柯林斯英语词典“允许信号在两个方向上同步传输”)的界面。换句话说，图像的传输必须是双向的、同时的、等同的且一致的，使得不管参与者位于界面侧面的哪一侧，体验在两个物理分布的工作室地点上是等同的。上面参照的文献以没有以如此成对的具有相同特征的工作室为特征。与此相反地，以工作室对为特征的图(例如WO2008/036931 (Mcduffie)的图20-23)因此在设计上不相同，而是包括“用双向镜子反射背景幕以形成反射的背景幕，当从观察区域观察时反射的背景幕与显示器上的图像叠加。W02009/120814 (MacDonald)出于其它理由而未能完成操作相似性。再次参考MacDonald的图la:尽管在本地桌台处的参与者可以在三个相应的屏幕120L、120C，120R上看到三个远程的人L、C、R，但文献并没有提供例如使人L在当人C立即坐在他自己(L)的左手侧时如何能够感知该人C的解决方案。因此，如果在本地工作室中的人参照“在中心屏幕中”可见的对象，则参照只对同一房间内的其他人有意义。而对远程的人L、C和R的任何一个毫无意义。因此，操作相似性不可以基于单独的MacDonald的教导或与Mcduffie的教导结合而完成。本发明的实施例使能操作相似性，并且由此来实现上述目标，以解决在先前已知的电话会议系统中的固有的许多严重问题。与这些目的关联的问题的解决方案是非直观的，因为其与已建立的且已有好的记录文献的关点以及之前提出的意见相反的工作。现在将关联图3a来描述用于包括在本发明的实施例中的实际大小的会议的收发器05。该收发器05包括输入单元30和输出单元40，二者都连接到网络单元34。网络单元34包括处理单元和网络卡，并且用于并构造为从通信网络410 (例如因特网或电信网络)接收包括运动图像的视频信号、音频信号以及诸如幻灯片和各种媒体内容的数据。收发器05用于并构造为收集本地静止或运动图像31并且使图像31呈现在远程地点处。收发器05还用于并构造为接收来自远程地点的远程静止或运动图像32，并且将其呈现在显示器40上。输入单元30可以是相机，并且显示输出单元40包括图像形成单元45和图像呈现表面43，诸如，例如图3b中所示的背部投影屏幕43和背部投影机45。输出单元40可替选地可以是IXD单元或等离子体屏幕单元或一些其它合适的图像呈现设备。输出单元40的呈现表面43沿界面表面10布置，使得输出单元40被包含在界面10与平行于界面10的收发器的后壁39之间。收发器05的前壁是透明屏障38。从输出单元40对角地通过收发器05而到屏障38，绕竖直轴线z倾斜角度a，运转屏幕60。屏幕60可以包括安装在框架上的膜。膜可以是透明的。该膜可以是具有极高透明性的表面箔式聚酯膜。因为膜可以被制得如此之薄，所以它是很轻的，并不会像较厚的玻璃镜那样导致幽灵图像。屏幕60可以被处理为使得折射的角度在每一侧上是不同的，从而面对输出单元40的表面具有宽的临界角，并且部分面对屏障38且部分面对输入单元30的表面具有窄的临界角。这具有使显示器40的光传输最大化、并同时使透过阻挡层38传输的光(随后其被反射到输入单元30)最大化的优点。输入单元30和输出单元40用于并构造为经由屏幕60上的双工区域50来提供连续的双工图像传送。网络单元34向显示器40提供接收到的图像32，使得其可被呈现在呈现表面43上。呈现的远程图像32通过完全透明的保护屏障38而可视。屏障38可以包括防反射涂层的(例如玻璃的)窗格。屏障38用于使得包含在收发器05内的组件不可从外部环境访问。这是优点，因为这可以防止参会人员或工作人员篡改收发器05的内部。根据预定的设计而固定的、安装的和构造的组件，将按预期而在相同的距离、角度和方位内保持。在另一个方向上，来自本地环境的反射(即本地图像31)可以穿过屏障38。随后图像31被发送，即由于全反射而在屏幕60的表面反射。注意到，半透明的(即半不透明的)屏幕不会完成所需的双工图像传输效果。最终，图像31达到相机30的孔，其将它们转换到可以电发送至网络单元34的格式。在本发明的特定实施例中，收发器包括镜子65，如图3c中所示。这些实施例具有至少两个优点。首先，在相机30与被成像在图像31中的对象之间的光学距离可以更长。这继而使光束路径更直、更准，并且因此增加对具有真正目光接触体验的工作室有贡献的收发器能力。第二个优点是图像31经过两次正确的反转的镜子而到达相机30。对于未来参考，当涉及如上所述的收发器时，即位于工作室中(例如下面描述的一个工作室)，工作室参考的最高有效位数字(MSD)将连结到收发器的参考号码，或如上所述的包含在收发器中的组件，使得工作室和收发器的参考号码共享相同的MSD。与例如由McNelley提议的实施例形成对照，收发器05没有模拟本地参会人员空间内浮动的远程参会人员的存在。相反，收发器05使本发明的实施例能够将本地参会人员空间和远程参会人员空间连结到一个单一操作会议环境400中，使得在各自空间内的任何东西(人类、家具或壁画)，对于操作会议环境400中的任何地方的人都是可见的，除非本地视线被阻碍。连结是第一工作室的横截面与第二工作室的横截面的视觉连结，如上描述的那样。每个工作室的横截面置于专门的参会人员空间的边缘。工作室横截面10可以与显示器输出单元表面一致。对比现有技术布置，存在几个细微但重要的差异。例如，与连结的横截面形成对照，McDonald的教导主张以下述方式侧对侧进行显示器连结:该方式不使能在这些各自的显示器中成像的地点之间的双工图像传输。现在关联图4来描述用于根据本发明的一个实施例的实物大小的会议的工作室
300。该工作室300涉及笛卡尔坐标系，使得X轴表示横向尺寸，y轴表示深度尺寸，而z轴表示竖直尺寸。工作室300内包括收发器305，其被装配为使得收发器305的远壁339与工作室300的远短侧相一致或者邻近。收发器屏障338面对工作室内部。收发器305包括显示器340，其可用于并构造为显示高清晰度TV，具有16: 9的纵横比。收发器被定向为使得包括在收发器305中的屏幕、参会人员空间310和显示器340被布置为使得其各自的中心位于沿着共同深度线。屏幕360绕竖直轴线z以角度a稍微倾斜。角度a可以是37度，但除了其他方面还取决于到参会人员空间310的距离。如果a太小，则屏幕360的最左边部分将降到相对于参会人员的临界角之下，从而反射干扰来自显示器340的发送的图像32的图像。此外，视觉反馈环路可以出现在屏幕360的右手侧，具有不希望的图像中的图像中的图像。相机330位于并倾斜为，使得其视点中心在约45度角下撞射屏幕360。借此，参会人员空间310的总体反射图象和处于视线中的其中的任何事物，可以由相机330接收。使用小于37度的a，以此种方式来倾斜相机以便得到直的图像就越来越难。非直线图像就目光接触等而言将削弱用户体验，可由相机330观察到的、并且通过其可看到远程空间的、屏幕360的一部分构建了双工区域350。因为屏幕360小于45度倾斜，所以双工区域350的X分量350x比y分量350y更宽。这给出了一种图像宽度的光学传动装置，其如广角镜头可以具有的那样不扭曲图像，并还不影响为侧向运动的灵敏度。绕竖直轴线的屏幕360的倾斜使屏幕360足够大，以呈现全尺寸的会议环境。先前已知的系统未能利用以下事实:宽敞的物理会议环境在企业界是普遍的和大量的。虽然存在理论上的空间限制，但是适合现有会议室的尺寸的屏幕是十分足够的。真正的限制是准许出入工作室的门口的高度。由于屏幕膜到达安装到刚性框架的地点，它必须在不变形的情况下穿过门口。正常门口高度可以为205cm，350x180。竖直倾斜允许实施例利用具有180高度的横截面10。相比之下，绕水平轴线倾斜的屏幕解决方案会降低切实可行的有效高度，并且为了保持固定的纵横比，宽度必须对应地减少。竖直倾斜因此是根据本发明的工作室的重要特征，其提供了超过先前已知系统之的优点。
另外，屏幕越大，其将对水平轴线偏斜中的鼓胀越敏感。这些问题在出现在受限的空间背景中的解决方案是不明显的。McDuffie和McDonald均未公开绕水平轴线倾斜的屏幕。另外，他们都没有公开双工区域，使得从本地参会人员空间看到的双工区域宽度比从输入单元看到的双工区域宽度更宽。包括特定量级的组件的先前已知的电话会议系统一律基于以下原理:相机可通过屏幕接收参会人员的图像，同时在屏幕表面中反射在一侧上的显示以使得参会人员可看到它。相机布置的差异具有重要的含意。使用在参会人员空间与相机之间的屏幕，相机必须靠近屏幕放置，否则相机图像也将包含来自屏幕表面的干扰反射。这个的一个优势是可节省屏幕后面的工作室空间。然而，这限制了到参会人员空间的光学距离，并且光学距离越短，凝视视差现象就越突出。如上定义的真实操作相似性400不能使用屏幕后面的相机来完成。这是明显的，除非你被提示想象彼此面对的两个相机，其中每侧具有宽显示器，以试图完成操作相似性400。在屏幕360后面放置显示器340相反还允许屏幕360以大致小于45度倾斜。这是一个优点，因为降低了上面提及的边缘及因此的视距，而到相机的光学距离不会被影响。根据一个实施例，屏幕倾斜37度，但它也可以倾斜的更多或更少。屏幕360可以包括安装在框架上的膜。该膜可以是具有极高透明性的表面箔式聚酯膜。因为膜可以被制得如此之薄，所以它是很轻的，并不会像较厚的玻璃镜子那样引起幽灵图像。膜还是实质上不可破损的。如图6a中公开那样的膜在坚固的铝框架的安装使屏幕的尺寸等于全尺寸会议工作室壁。这个尺寸是创建单一操作会议环境的手段。膜可以被处理为使得折射的角度在每一侧上是不同的，从而面对显示器的表面具有非常窄的临界角，并且面对参与会员空间310的表面具有宽的临界角。这具有使显示器的光的传输最大化、并同时使被反射到相机330的光最大化的优点。在参会人员空间310和相机330之间的相对长的光学距离是有益的，因为光学距离相对于双工区域350并且与体验的凝视视差成反比。相对长的光学距离具有另外的优点，这在于其限制了反射图像中的传输损失一碰射到屏幕360的平行光束路径越多，折射角越窄，并且到临界角的边缘越大。根据一个实施例，相机330可以被放置在距离屏幕360的中心350cm处。短光学距离可以由具有广角直线透镜的相机330来补偿，以减小桶形和枕形畸变。根据一个实施例，可通过使用额外的镜子来延伸光学距离。此实施例具有额外的优点，这在于图像两次到达反转的镜子，即准备呈现。在其它实施例中，该第二镜子的功能由(例如相机330中的)软件来模拟。参会人员空间310的最接近部分可以被放置在离相机镜头的超焦光学距离处。因此，场的深度包括整个参会人员空间310，并且远远超出。换句话说，包含在专用的参会人员空间310中或超出的任何人或任何事物，将处于相机330的焦点中。相机广角镜头也减少了超焦距，并且因为这个，完全可能将相机330包含在正常尺寸的工作室之内。工作室300可以包括音频系统370，其包括麦克风。麦克风可以是位于每一个参会人员上的随身话筒。麦克风也可以是位于(例如在参会人员空间前面沿着横向轴线的)策略位置的工作室话筒。音频系统还可以包括用于传送与声源的相对位置有关的信息的装置。另外，音频系统包括在参会人员空间310的每侧上的声音调节弯曲壁段380。工作室300的其它表面也可以使用吸音材料覆盖，以减少不期望的混响，否则会使发送的声音分布曲线扭曲。为了减轻可能在传输和反射期间出现在屏幕360上的强度降低，中性白光的漫射光源390被均匀分布在参会人员空间310周围，例如在墙壁、天花板、地板等上。其可以集成到声音段中。为了避免参会人员意外地终止在指定的参会人员空间310外部，在地板上的标志312可以给参会人员同时指示他们可以站立、看到和可看到的地方。在特定实施例中，指定的参会人员空间310限于稍微抬起的平台312或讲台上方的空间，如图6b中示出的那样。讲台提供了利于高效照明、以及在屏幕360的竖直中心来定位参会人员空间310的额外优点，其可以由设计而从地板稍微抬起(例如由于支撑框架)。在本发明的一个实施例中，工作室的宽度301是4000mm，总长度302是9760mm，区303为4280mm，区304是2480mm并且区306是3000mm。抬起的平台的宽度307可以为3000mm。位于平台上的桌子可以具有对称的等腰梯形顶部。通过这种方式，参会人员的可视性被增加，这是优点。工作室300还可以包括与第一收发器相同的、到第二远程工作室的第二收发器，该第二界面用于并构造为可视化整个第二远程参会人员空间的第二图像以在无像差的情况下缩放与操作会议环境400连结的本地工作室和图像，从而使位于本地空间中的任何位置处的参会人员能够与第二远程空间的图像中可视的参会人员建立目光接触。该界面可以位于参会人员空间的相对侧上。现在关联图5来描述操作会议环境400的系统500。系统包括可以经由电信系统来连接的第一和第二工作室，该电信系统使包括图像和声音的会议信息实时传输。两个工作室可被校准为使得整个第二参会人员空间的图像被可视化以在没有像差的情况下缩放、
连结至第一参会空间，并且从相反方向也是如此，即处于双工......。该系统可以包括音频
系统，该音频系统包括麦克风。第二工作室可以包括到远程工作室的两个本地收发器，并且系统还可以包括第三工作室,第二和第三工作室可以被校准为使得整个第一和的整个第二参会人员空间的图像被可视化以在无像差的情况下缩放、连结至第三参会空间，并且从相反方向也是如此，即处于全双工。用于工作室的构造和校准方法600使准确校准的会议信息能够传输到远程校准的工作室。该方法还实现了从远程工作室接收的会议信息的接收和准确呈现。方法600在工作室的试运行处执行。旨在变为工作室的房间被测量及用于使得物理内部尺寸就宽度
301、深度301和高度而言依从标准化尺寸，并且如果适用的话依从平台312的构造或标志。收发器305随后根据标准化设计来装配，使得所有距离和方位在收发器内是在内相同的以及在相关工作室内部是相同的。参考构造图像被显示在显示器340上，所显示的图像随后被测量。此后构造图像在当被显示在显示器340上时，被调整为使得其呈现正确的比例。在包括投影仪345的实施例中，调整可以通过在显示器屏幕45和投影仪43之间的关联和距离的操纵而被实现。输入单元330、输出单元343、345、屏幕360和双工区域350总是彼此直接或间接地永久性地附接、锚定。间接的附接意思是:组件使用非弹性固定装置(例如金属杆配件)而被稳固到墙壁、地板或天花板。直接的附接也可以使用金属杆或其它非弹性固定装置来进行。一旦输入单元330、输出单元340和屏幕360被固定在了其各自的标准化位置中，就执行校准方法700。方法700包括以下子步骤:显示器340显示参考校准图像。参考校准图像以包括参会人员空间的标准化工作室为特征，如完美构造的相机看到的那样。参考图像包括一组参考点。先前提到的构造图像可以与校准图像相同。相机330经由屏幕360的双工区域350来接收实际工作室300的图像。来自相机330的实际工作室200的图像，以两个图像及由此其各自的参考点组被叠加的此种方式来被反馈到显示器340。图象混合器可以被用于此。如果两组参考点不重合，则调整相机330。相机330的焦距和/或角度可以被操纵，以获得在叠加的图像之间的完美一致。如果远程工作室200在试运行(在该试运行期间执行了方法600)之后失去其校准，则可以经由网络410 (例如电信系统或因特网)，以下述方式，来在远程工作室200上执行校准方法700:显示器340显示参考校准图像。参考校准图像以包括参会人员空间的标准化工作室为特征，如完美构造的相机看到的那样。参考图像包括一组参考点。远程工作室200的远程网络单元234发送如由远程相机230看到的远程工作室200的图像。由本地工作室300中的网络单元334通过网络410来接收该图像。远程工作室200的图像以两个图像及由此其各自的参考点组被叠加的此种方式来被馈送到显示器340。图象混合器可以被用于此。如果两组参考点不重合，则调整相机230。相机330的焦距和/或角度可以被操纵，以获得在叠加的图像之间的完美一致。调整可由在远程工作室200中的、接收来自本地工作室300的指令的人来进行。调整也可由电子单元进行，该电子单元被构造为并用于从接收来自本地工作室的控制信号，并根据接收到的控制信号来调整相机角度和相机焦距。在工作室中的照明也被标准化。使用了光度计以确保达到合适的照明。在根据本发明的一个实施例的工作室中，使用光度计测量十个不同的地点。相机和投影仪的颜色使用潘通色卡尺(Pantone-meter)的帮助来调整。场的深度和其它环境也被标准化。尺寸、超焦、校准和实物大小呈现的组合使位于第一空间中的任何位置的第一参会人员能够与位于第二空间中的任何位置的第二参会人员建立目光接触。其进一步使参会人员决定何时没有真正的目光接触。因为整个参会人员空间处于超焦，所以还可以串联连接多个工作室，如图4中公开的那样。此实施例需要至少三个工作室，其中之一具有至少两个工作室界面。与先前已知的电信会议解决方案形成对照，本发明的目的是从一个本地工作室300和多个远程工作室100:200创建具有操作相似性的一个单一会议环境400。成功的关键是“镜像镜像(mirror the mirror) ”的能力，或者换句话说,是将两个远程参会人员空间110:210成功连结成具有操作相似性的会议环境400的能力。因此，并非在特定距离处成像人或物体，而是整个空间必须被实际地成像，以实现期望的技术效果。另外，为了真正完成一个会议环境400，所有参与的工作室必须是相同的且正确校准的。因此，工作室内部的安装构成本发明的一个重要方面。如前面所提到的，如何就收发器的组件(即包括呈现表面343和图像形成单元345的输出单元340、输入单元330、屏幕360和双工区域350)的布置方面来设计工作室，存在一定的自由度。然而，在根据本发明的任何给定系统内，这些组件必须总是根据相同设计来放置，以使得所有距离和方位是相同的。因此，收发器的组件总是彼此直接或间接地永久性地附接、锚定。间接的附接意思是:组件使用可以由金属制成的杆或棒而被稳固到墙壁、地板或天花板。根据本发明的工作室、系统和校准方法的实施例的实验示出了，与现实中的会议几乎一样好地使人体验视频会议。证据引证了相对于现实中会议的80%到90%的性能表现，并且对此关联于在现有的屏幕内相机的电信会议方法期间所体验的50%的性能表现。视觉和声音体验都被改善。根据本发明的实施例与来自所有厂家的所有标准的输入和输出系统(诸如相机显示系统)兼容，并因此提供了防止固锁机制的很大优势。现有解决方案依赖于特定输入输出系统，并且为了迁移到其它输入输出系统，电信会议系统的几个组件必须被转换，并且是花费时间、金钱和性能的。本发明的实施例还是全3D兼容的。输入单元例如可以是时间飞跃(time-of-flight)相机，立体相机等，并且输出单元可以是3D或立体呈现输出。
权利要求
1.一种用于实物大小的视频会议的工作室(300)，包括本地参会人员空间(310)和用于实物大小的视频会议的本地收发器(305)，所述收发器(305)包括光学输入单元(330)和光学输出单元(340)，其用于并构造为经由屏幕(360)的双工区域(350)来提供连续的双工图像传送，所述屏幕绕竖直轴线(z)以角度U)倾斜，所述区域(350)用于并构造为，将包含在远程工作室(200)中的、可视化的以在没有像差情况下缩放的、在所述输出单元(340)上显示的远程参会人员空间(210)的图像，同时发送至本地参会人员空间(310);并且用于并构造为将所述本地参会人员空间(310)的图像反射到所述光学输入单元(330)，使所述整个本地参会人员空间(310)的图像能够被可视化而在没有像差的情况下缩放到所述远程参会人员空间(210)，从而使包括参会人员(70)的本地方能够与包括参会人员(80)的远程方建立目光接触，并登记肢体动作。
2.根据权利要求1所述的工作室，其中，所述屏幕(360)以角度(a)倾斜，使得从所述本地参会人员空间(310)看到的双工区域宽度(350x)比从所述输入单元(330)看到的双工区域宽度(350y)更宽。
3.根据权利要求1所述的工作室，其中，在所述收发器(305)中包括的镜子(365)被布置为，以延伸在所述本地参会人员空间(310)与所述输入单元(330)之间的光学距离的方式，经由所述镜子(365)来将所述图像从所述屏幕(360)反射到所述输入单元(330)。
4.根据权利要求1所述的工作室，其中，所述双工区域(350)包括处于所述光学输入单元(330)的视场中的屏幕(360)的部分，并通过所述部分，所述光学输出单元(340)可以从所述参会人员空间(310)可见。
5.根据权利要求1所述的工作室(300)，其中，所述参会人员空间(310)包括处于所述光学输入单元(330)的视场中的所述空间的点。
6.根据权利要求1所述的工作室，其中，所述参会人员空间(310)是被限制到稍微抬起的平台上方的空间的指定参会人员空间。
7.根据权利要求1所述的工作室，还包括到第二远程工作室(100)的第二本地收发器(3305)，所述第二收发器使整个本地参会人员空间(310)的图像能够被可视化以在没有像差的情况下缩放到第二远程参会人员空间(110);所述第二远程参会人员空间(110)可以经由第二双工区域而在操作上连结到会议环境400，从而使所述会议环境400内的本地参会人员(70)能够与在所述同一会议环境400内的远程参会人员(80:90)建立目光接触并且登记肢体动作，而不考虑所述远程参会人员的物理位置。
8.根据权利要求7所述的工作室(300)，其中，所述第一本地收发器(305)被放置为使得其双工区域(350)以如下的方式来面对所述第二本地收发器(3305)的双工区域(450):在所述会议环境400内的第一参会人员可以与同一会议环境400内的第二参会人员建立目光接触并且登记肢体动作，而无关乎所述第一和第二参会人员的物理位置。
9.一种用于校准根据前述权利要求中的任一项所述的工作室(100;200;300)的工作室校准方法(700)，以实现传输准确校准的会议信息，所述方法包括步骤: 在包括在本地工作室(300)的收发器(305)中的输出单元(340)上显示(710)以标准化的工作室为特征的参考校准图像，所述图像以参会人员空间为特征，如由完美构造的输入单元所见的那样，所述校准图像包括参考点组； 接收(720)由要校准的工作室的输入单元捕获的图像；以将所述两个图像以及由此其各自的参考点组进行叠加的方式，而将由输入单元看到的所述要校准的工作室的图像馈送(730)到所述本地输出单元(340);并且 操纵(740)所述要校准的工作室的输入单元，使在所述两个参考点组之间具有完美一致，以实现所述两个叠加的图像之间的完美一致。
10.根据权利要求9所述的工作室校准方法，其中，所述接收(720)步骤使用包含在所述本地工作室(300)中的输入单元(330)执行。
11.根据权利要求9所述的工作室校准方法，其中，包含在所述本地工作室(300)中的网络单元(334)通过网络(410)来接收图像，所述图像由要校准的远程工作室(200)中的远程输入单元捕获；并且其中所述操纵(740)步骤包括以下进一步步骤: 通过所述网络(410)而将控制信号从所述本地工作室(300)发送至所述要校准的工作室(200)，所述控制信号是由在两个参考点组之间缺乏一致决定的。
12.根据权利要求9所述的工作室校准方法，所述操纵步骤包括改变相机角度和/或相机焦距。
13.一种在根据前述权利要求1-8中的任一项所述的工作室(300)试运行时执行的构造和校准方法￠00)，以使准确校准的会议信息发送到远程工作室(200)并且准确地呈现从远程工作室(200)接收到的会议信息，所述方法包括步骤: 测量和适应(610)工作室，使得内部尺寸就宽度(301)、深度(301)和高度而言符合标准化尺寸； 装配(620)收发器(305)，使得在所述收发器内以及相关的工作室内部的方位和相对距离符合标准化设计； 在所述输出单元(340 )上显示(630)构造图像； 调整(640)所述输出单元(340)，使得所述构造图像采用标准化的纵横比和尺寸； 使用非弹性固定装置来将所述收发器的所有组件以其各自的标准化位置而直接或间接地永久固定(650)到所述工作室；并且 执行根据权利要求9所述的方法(700)。
14.根据权利要求13所述的方法，所述装配(620)包括以下进一步步骤: 通过所述工作室的短侧布置输出单元(340)，使得其呈现表面(343)面向参会人员空间(310)； 在呈现表面(343)的前面将屏幕(360)绕竖直轴线(Z)倾斜角度U); 相对于所述屏幕(360)来布置输入单元(330)，使得所述屏幕(360)可以将本地参会人员空间(310)的图像反射到所述输入单元(330);并且 将透明的保护屏障(338)布置为平行于所述呈现表面(343)的所述收发器的前壁。
15.根据权利要求14所述的方法，包括进一步的步骤: 布置镜子(365)以使得来自所述屏幕(360)的图像经由所述镜子(365)而被反射到所述输入单元(330)，从而延伸在所述本地参会人员空间(310)与所述输入单元(330)之间的光学距离。
16.根据权利要求13所述的方法，所述测量和适应步骤包括进一步步骤: 构建如此位于所述工作室中的平台(312)，使得在所述平台与竖直平移标准化距离的相等形状(313)的表面之间的空间中的任何点都处于来自相机(330)和来自显示器(340)的视线中。
17.根据权利要求13所述的方法，所述调整步骤进一步包括操纵在投影仪(345)与包含在显示单元(340)中的投影仪屏幕(343)之间的距离和关系。
18.一种包括第一工作室(300)和第二工作室(200)的会议环境(400)系统(500)，电信系统(410)可连接到每个工作室，以使包括图像和声音的会议信息实时传输，工作室可以进行校准，使得第一参会人员空间(310)的图像被发送并可视化以在没有像差的情况下缩放至第二参会人员空间(210)，并且使得第二参会人员空间(210)的图像被发送并可视化以在没有像差的情况下缩放至第一参会人员空间(310);参会人员空间(310;210)经由收发器双工区域、音频系统(370)和照明系统(390)而操作地连结到单个会议环境400，从而使在会议环境400内的参会人员能够与在同一会议环境400内的远程参会人员建立目光接触，登记肢体动作，聆听和讲诉。
19.根据权利要求18所述的系统(500)，还包括第三工作室(100)，其用于并构造为连接所述电信系统(410)，所述电信系统使三个参会人员空间(110 ；210 ；310)视觉连结到一个操作参会人员环境(400)中，从而经由所述第一空间(310)的图像而使所述第二空间(210)中的参会人员对所述第三空间(110)中的参会人员是可视的。
20.根据权利要求18或19中的任一项所述的系统，其中所有参与的工作室(100，200，300)是相同的。
全文摘要
本发明涉及一种用于实物大小的视频会议的工作室、工作室系统和工作室构造和校准方法，工作室包括本地参会人员空间(310)和用于实物大小的视频会议的本地收发器(305)，所述收发器(305)包括光学输入单元(330)和光学输出单元(340)，其用于并构造为经由屏幕(360)的双工区域(350)来提供连续的双工图像传送，双工区域(350)用于并构造为，将包含在远程工作室(200)中的远程参会人员空间(210)的图像，同时发送至本地参会人员空间(310)；并且还将本地参会人员空间(310)的图像反射到光学输入单元(330)，使整个本地参会人员空间(310)的图像能够被可视化而在没有像差的情况下缩放到远程参会人员空间(210)，从而使包括参会人员(70)的本地方能够与包括参会人员(80)的远程方建立目光接触，并登记肢体动作。在系统中，物理分开的参会人员空间连结到操作参会人员环境(400)，从而使位于远程空间中的任何地方的远程参会人员能够与第二远程空间的图像中可视的参会人员建立目光接触。
文档编号H04M3/56GK103081462SQ201180033566
公开日2013年5月1日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年6月3日
发明者埃里克·埃斯基尔松 申请人:梅巴菲科姆公司