一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统

摘要

本发明公开了一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统,包括动态机械幕布变换技术、多通道随动投影拼接播放技术、多通道多视角超高清立体影像制作技术和大型多媒体舞台系统集成技术，本发明为各大展览展示馆提供一种创新型的剧场表演形式，同时也为展览展示行业内公司提供了一种新型的发展模式，即将同性的展览展示技术进行融合，并加入一些时代的新想法，在本项目中就是把前十年的投影拼接技术和幕布发展进行融合，并加入动态机械、3D Mapping、实时自动矫正等现代展览展示元素；本项目的最重要意义就在于此，以项目的形式提出一种新型的发展模式，推动整个展览展示行业不断向前发展。

说明书

技术领域

本发明涉及大型数字多媒体舞台表演系统，具体为一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统。

背景技术

目前国内展览展示行业已经发展了10年了，剧场的表现形式已经被慢慢地固定下来，现在几乎所有展馆内的剧场的表现形式都大同小异，给观众造成视觉疲劳，同时国家在大力推广文化与科技融合的发展方向，需要一种新型的剧场表演形式，其兼顾技术的创新和文化的推广两种功能，本项目所提出的新型剧场表演形式同时满足这两项功能，而且属于行业内首创的表现形式，在国内没有同类型的竞争对手，因此本项目一旦研制成功并进行推广，会造成很大的社会效益与经济效益，推断展览展示行业不断向前发展。

所以，如何设计一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统，为各大展览展示馆提供一种创新型的剧场表演形式，同时也为展览展示行业内公司提供了一种新型的发展模式，即将同性的展览展示技术进行融合，并加入一些时代的新想法，在本项目中就是把前十年的投影拼接技术和幕布发展进行融合，并加入动态机械、3D Mapping、实时自动矫正等现代展览展示元素；本项目的最重要意义就在于此，以项目的形式提出一种新型的发展模式，推动整个展览展示行业不断向前发展，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统，包括动态机械幕布变换技术、多通道随动投影拼接播放技术、多通道多视角超高清立体影像制作技术和大型多媒体舞台系统集成技术；所述动态机械幕布变换技术包括动态机械和成像幕布两部分，成像幕布固定在动态机械上，通过机械的运动达到各种投影幕布类型之间的变换，在整个剧场表演过程中，幕布随着机械设备的运动在预先编制好的剧本状态下，在各种幕布类型之间进行变换，所述多通道随动投影拼接播放技术在物理层面上，将投影设备安装在运动机械设备上，保证幕布在运动状态下，幕布与影片播放的一致性；在技术层面上，加入影像自动矫正技术，即在影像中加入一些观众不太注意的标志位，对影像进行实时矫正，这项技术主要是为了解决幕布处于运动状态中，机械运动可能存在的误差，还有就是投影机的固定支架因长时间的运动，造成的偏移；该项技术最主要是确保观众在整个剧场表演中，观影效果的连续性与一致性，所述多通道多视角超高清立体影像制作技术将各种类型投影类型的视频制作技术相融合，因为幕布在各种类型的投影之间不停的变换，同时加入3D Mapping影像制作技术，使视频画面效果更加立体化；所述大型多媒体舞台系统集成技术实时反馈机制，在中央控制端实时掌握机械幕布所处的状态和当前视频的播放时间，以及剧场在其他设备的运行状态；采用误差控制机制，在中央控制端对幕布和视频的同步状态进行实时控制，使二者之间的误差控制在40ms之内，保证观众的视觉效果；以及采用应急处理机制，对剧场内的所有视频系统设备和中央控制系统进行1：1备份，如果在表演过程中某台电脑或者投影机出现故障，系统可以立即无缝切换到备份机器上，保证剧场表演的连续性。

根据上述技术方案，所述动态机械幕布变换技术通过机械的动态变换，实现多种类型投影屏幕之间的变换组合，整个变换流程依次是直幕变换为三折幕、三折幕变换为弧幕、弧幕变换为环幕、环幕变换为CAVE和CAVE变换为BOX，动态机械幕布变换技术主要由以下几个主要组成部分机械结构、运动系统、幕布选取和反馈机制。

根据上述技术方案，所述机械机构主要包含两个部分，导轨和绷紧结构，导轨结构采用进口精密机床常用的导轨进行流线型的滑动，突破常规电动幕布所使用的旋转卷动运行方式，改为流线平移折叠收拢，依靠若干导轨上的滑块移动，每个滑块均有30多个钢制滚珠与轨道精密配合，运行时无噪音，滑动自如、无磨损、运行可靠，几乎可以做到零故障，绷紧结构由于幕布的面积较大，需要克服幕布自重下垂，因此采用四边绷紧方式，使幕布平面尽可能小的下垂，将幕布上下两边用拉簧绷紧，幕布前方用移动梁牵引前进，幕布后方调节锁定，使幕布展开时受力绷紧，收拢时幕布自然折叠，具有体积小、美观，占用空间小等特点；所述运动系统主要包含两个部分，传动与控制部分，传动部分采用3KW-5KW无极可调速变频大功率电机，使整个机械结构的变换时间实现可调节，按照目前的方案估算幕布场景之间的变换时间大约在40秒左右，控制部分采用工业级控制设备PLC对整个机械结构进行运动控制，提高系统的可靠性和抗干扰性，所述幕布选取根据幕布位置及幕布的反射原理，采用类似降落伞和风筝布的高密度轻质材料，并对材料进行特殊处理形成宽视角、漫反射、高亮度系数等特点，提高硬幕的投影画面效果，所述反馈机制在机械运动的每一个运动节点处安装位置检测传感器，并将检测到的位置信号同时传送给机械控制设备PLC和中控系统，掌握机械幕布的当前运动状态，使系统更加智能化，大大降低维护时间。

根据上述技术方案，所述多通道随动投影拼接播放技术将投影机安装在动态机械结构上，保证投影拼接影像与机械幕布的动态同步，通过自主研发的多通道拼接融合实时矫正软件确保视频播放的一致性，保证观众的观影效果，所述多通道随动投影拼接播放技术主要包括投影机安装方式、多通道动态投影拼接技术和实时视频矫正技术，其中投影安装方式首先将安装支架固定在机械幕布的上端，与机械幕布的整体结构相连接，这样可以保证投影机跟随机械幕布同步移动，使视频画面在机械幕布移动时不产生位移，同时在安装支架上布置投影机固定装置，使投影机的物理位置在长时间的运动和工作状态下处于同一位置，增加项目运行的稳定性；然后在安装支架前端安装反射镜，将投影机投射出的视频画面通过反射镜反射到机械幕布上，采用反射形式的投影方式，可以在投射出同样大小画面的情况下，最大限度的缩小投影距离，而且可以避免在运动状态下各种可能干扰投影机光路的情况，保证观众的观看视觉效果，多通道动态投影拼接技术根据预先编制好的视频脚本，在表演过程中对不同类型的投影拼接进行实时变换，拼接软件中的网格需要根据脚本的时间节点进行实时调整，而且该拼接软件需要具备很多技术特性，具有很强的兼容性和稳定性，实时视频矫正技术主要是由于机械幕布在长时间的运动过程中可能会造成投影机位置的轻微偏移，导致投影画面的移动，从而影像观众的观影效果。

根据上述技术方案，所述多通道多视角超高清立体影像制作技术，将不同类型幕布投影的超高清影像制作技术相融合，并加入3D Mapping影像制作技术，使影像的观看效果更加立体；主要实现的形式与功能描述如下：需要编制一个影片剧本，该影像必须满足不同类型投影之间的变换，使观众的视觉焦点一直锁定在影像表演中多种类型投影视频制作技术的融合。

根据上述技术方案，所述大型多媒体舞台系统集成技术使用工业控制系统确保机械幕布的稳定性与精确性，通过自主研发的智能化中控系统将机械幕布控制系统与多通道拼接融合软件相连接，确保机械幕布与影像的一致性，使误差控制在40ms之内，并内置实时反馈预警模块，当机械幕布运动存在问题或者视频画面的投影产生位移偏差都会在中控端进行预警提示，进行及时的系统维护，系统还对每天的运行记录进行日志备份，对将来系统的运行进行记录，通过日志查询可以对备品备件进行预先准备；主要由以下几个部分组成：中控系统的功能与性能需求、中控系统与机械幕布的通信控制、中控系统与多通道随动投影拼接播放的通信控制和中控系统的应急处理机制。

根据上述技术方案，所述3D Mapping又称三维全息立体投影，是通过计算机图形学中的平行投影或者透视投影的方法，在二维的平面上显示三维物体，其过程包含了被投影物体的取景和观察，来建立相应的三维模型，并对投影机的投射位置、朝向和视野等因素来建立坐标，然后经投影变换来最终实现，目前各种基于3D Mapping技术的应用在商业化营销中呈井喷式发展，用震撼的视觉影像来展示品牌、产品的核心卖点，达到广告传播的效果，整个三维全息立体投影的实现大致可分为6个模块，在这6个模块的配合下就可以达到预想的视觉冲击力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：为各大展览展示馆提供一种创新型的剧场表演形式，同时也为展览展示行业内公司提供了一种新型的发展模式，即将同性的展览展示技术进行融合，并加入一些时代的新想法，在本项目中就是把前十年的投影拼接技术和幕布发展进行融合，并加入动态机械、3D Mapping、实时自动矫正等现代展览展示元素；本项目的最重要意义就在于此，以项目的形式提出一种新型的发展模式，推动整个展览展示行业不断向前发展。

附图说明

图1是本发明的三维全息立体投影的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供根据上述技术方案，一种新型的大型数字多媒体舞台表演系统，包括动态机械幕布变换技术、多通道随动投影拼接播放技术、多通道多视角超高清立体影像制作技术和大型多媒体舞台系统集成技术；所述动态机械幕布变换技术包括动态机械和成像幕布两部分，成像幕布固定在动态机械上，通过机械的运动达到各种投影幕布类型之间的变换，在整个剧场表演过程中，幕布随着机械设备的运动在预先编制好的剧本状态下，在各种幕布类型之间进行变换，所述多通道随动投影拼接播放技术在物理层面上，将投影设备安装在运动机械设备上，保证幕布在运动状态下，幕布与影片播放的一致性；在技术层面上，加入影像自动矫正技术，即在影像中加入一些观众不太注意的标志位，对影像进行实时矫正，这项技术主要是为了解决幕布处于运动状态中，机械运动可能存在的误差，还有就是投影机的固定支架因长时间的运动，造成的偏移；该项技术最主要是确保观众在整个剧场表演中，观影效果的连续性与一致性，所述多通道多视角超高清立体影像制作技术将各种类型投影类型的视频制作技术相融合，因为幕布在各种类型的投影之间不停的变换，同时加入3D Mapping影像制作技术，使视频画面效果更加立体化；所述大型多媒体舞台系统集成技术实时反馈机制，在中央控制端实时掌握机械幕布所处的状态和当前视频的播放时间，以及剧场在其他设备的运行状态；采用误差控制机制，在中央控制端对幕布和视频的同步状态进行实时控制，使二者之间的误差控制在40ms之内，保证观众的视觉效果；以及采用应急处理机制，对剧场内的所有视频系统设备和中央控制系统进行1：1备份，如果在表演过程中某台电脑或者投影机出现故障，系统可以立即无缝切换到备份机器上，保证剧场表演的连续性。

根据上述技术方案，所述动态机械幕布变换技术通过机械的动态变换，实现多种类型投影屏幕之间的变换组合，整个变换流程依次是直幕变换为三折幕、三折幕变换为弧幕、弧幕变换为环幕、环幕变换为CAVE和CAVE变换为BOX，动态机械幕布变换技术主要由以下几个主要组成部分机械结构、运动系统、幕布选取和反馈机制。

根据上述技术方案，所述机械机构主要包含两个部分，导轨和绷紧结构，导轨结构采用进口精密机床常用的导轨进行流线型的滑动，突破常规电动幕布所使用的旋转卷动运行方式，改为流线平移折叠收拢，依靠若干导轨上的滑块移动，每个滑块均有30多个钢制滚珠与轨道精密配合，运行时无噪音，滑动自如、无磨损、运行可靠，几乎可以做到零故障，绷紧结构由于幕布的面积较大，需要克服幕布自重下垂，因此采用四边绷紧方式，使幕布平面尽可能小的下垂，将幕布上下两边用拉簧绷紧，幕布前方用移动梁牵引前进，幕布后方调节锁定，使幕布展开时受力绷紧，收拢时幕布自然折叠，具有体积小、美观，占用空间小等特点；所述运动系统主要包含两个部分，传动与控制部分，传动部分采用3KW-5KW无极可调速变频大功率电机，使整个机械结构的变换时间实现可调节，按照目前的方案估算幕布场景之间的变换时间大约在40秒左右，控制部分采用工业级控制设备PLC对整个机械结构进行运动控制，提高系统的可靠性和抗干扰性，所述幕布选取根据幕布位置及幕布的反射原理，采用类似降落伞和风筝布的高密度轻质材料，并对材料进行特殊处理形成宽视角、漫反射、高亮度系数等特点，提高硬幕的投影画面效果，所述反馈机制在机械运动的每一个运动节点处安装位置检测传感器，并将检测到的位置信号同时传送给机械控制设备PLC和中控系统，掌握机械幕布的当前运动状态，使系统更加智能化，大大降低维护时间。

根据上述技术方案，所述多通道随动投影拼接播放技术将投影机安装在动态机械结构上，保证投影拼接影像与机械幕布的动态同步，通过自主研发的多通道拼接融合实时矫正软件确保视频播放的一致性，保证观众的观影效果，所述多通道随动投影拼接播放技术主要包括投影机安装方式、多通道动态投影拼接技术和实时视频矫正技术，其中投影安装方式首先将安装支架固定在机械幕布的上端，与机械幕布的整体结构相连接，这样可以保证投影机跟随机械幕布同步移动，使视频画面在机械幕布移动时不产生位移，同时在安装支架上布置投影机固定装置，使投影机的物理位置在长时间的运动和工作状态下处于同一位置，增加项目运行的稳定性；然后在安装支架前端安装反射镜，将投影机投射出的视频画面通过反射镜反射到机械幕布上，采用反射形式的投影方式，可以在投射出同样大小画面的情况下，最大限度的缩小投影距离，而且可以避免在运动状态下各种可能干扰投影机光路的情况，保证观众的观看视觉效果，多通道动态投影拼接技术根据预先编制好的视频脚本，在表演过程中对不同类型的投影拼接进行实时变换，拼接软件中的网格需要根据脚本的时间节点进行实时调整，而且该拼接软件需要具备很多技术特性，具有很强的兼容性和稳定性，实时视频矫正技术主要是由于机械幕布在长时间的运动过程中可能会造成投影机位置的轻微偏移，导致投影画面的移动，从而影像观众的观影效果。

根据上述技术方案，所述多通道多视角超高清立体影像制作技术，将不同类型幕布投影的超高清影像制作技术相融合，并加入3D Mapping影像制作技术，使影像的观看效果更加立体；主要实现的形式与功能描述如下：需要编制一个影片剧本，该影像必须满足不同类型投影之间的变换，使观众的视觉焦点一直锁定在影像表演中多种类型投影视频制作技术的融合。

根据上述技术方案，所述大型多媒体舞台系统集成技术使用工业控制系统确保机械幕布的稳定性与精确性，通过自主研发的智能化中控系统将机械幕布控制系统与多通道拼接融合软件相连接，确保机械幕布与影像的一致性，使误差控制在40ms之内，并内置实时反馈预警模块，当机械幕布运动存在问题或者视频画面的投影产生位移偏差都会在中控端进行预警提示，进行及时的系统维护，系统还对每天的运行记录进行日志备份，对将来系统的运行进行记录，通过日志查询可以对备品备件进行预先准备；主要由以下几个部分组成：中控系统的功能与性能需求、中控系统与机械幕布的通信控制、中控系统与多通道随动投影拼接播放的通信控制和中控系统的应急处理机制。

根据上述技术方案，所述3D Mapping又称三维全息立体投影，是通过计算机图形学中的平行投影或者透视投影的方法，在二维的平面上显示三维物体，其过程包含了被投影物体的取景和观察，来建立相应的三维模型，并对投影机的投射位置、朝向和视野等因素来建立坐标，然后经投影变换来最终实现，目前各种基于3D Mapping技术的应用在商业化营销中呈井喷式发展，用震撼的视觉影像来展示品牌、产品的核心卖点，达到广告传播的效果，整个三维全息立体投影的实现大致可分为6个模块，在这6个模块的配合下就可以达到预想的视觉冲击力。

基于上述，本发明的优点在于，为各大展览展示馆提供一种创新型的剧场表演形式，同时也为展览展示行业内公司提供了一种新型的发展模式，即将同性的展览展示技术进行融合，并加入一些时代的新想法，在本项目中就是把前十年的投影拼接技术和幕布发展进行融合，并加入动态机械、3D Mapping、实时自动矫正等现代展览展示元素；本项目的最重要意义就在于此，以项目的形式提出一种新型的发展模式，推动整个展览展示行业不断向前发展。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。