專利名稱：舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及舞臺數(shù)字化彩幕技術領域，尤其涉及一種舞臺數(shù)字化彩幕亮度 的自適應控制系統(tǒng)和方法。
背景技術：
隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人們的精神文化生活變得豐富多彩。到劇 院觀看演出作為精神文化生活的一部分，是陶冶情操、獲得身心愉悅的重要途 徑。舞臺背景作為劇院舞臺演出的重要組成部分，起著渲染現(xiàn)場氣氛，烘托舞 臺效果的重要作用。我國劇院演出的舞臺背景是傳統(tǒng)的掛景軟幕，每一幕的劇 情都需要更換掛景軟幕來配合。掛景軟幕可分為硬景和軟景硬景是使用一些 硬質(zhì)材料(如木頭、泡沫塑料、紙板等)制作的實物舞臺背景；軟景則是根 據(jù)劇情的需要，由舞美設計人員根據(jù)劇本與導演要求，設計小樣后由畫師與工 人在軟布上制作完成的舞臺背景。傳統(tǒng)掛景軟幕的缺點是設計流程長、環(huán)節(jié)多， 整個設計流程包括設計階段、討論修改階段和制作階段，其制作過程需要多人、 多次討論、多次修改；傳統(tǒng)掛景軟幕受技術條件限制，只能就每幕的中心劇情 設計、制作舞臺背景，無法隨著劇情變化呈現(xiàn)動態(tài)變更舞臺背景的最佳意境； 另外，掛景軟幕多次使用后因磨損需要重新制作，同時也不方便巡回演出的攜 帶；因此，傳統(tǒng)的舞臺掛景軟幕技術己經(jīng)越來越難滿足舞臺藝術發(fā)展的需要。 隨著現(xiàn)代計算機技術、智能控制技術的發(fā)展，綠色環(huán)保顯示器材的成熟應用， 舞臺數(shù)字化彩幕逐步替代傳統(tǒng)的舞臺拉幕進行舞臺背景表現(xiàn)。
在歐美國家，數(shù)字化彩幕融入舞臺已成為目前表演藝術中不可分割的重要 元素；作為表演藝術呈現(xiàn)的重要載體，在歐洲的許多實驗性表演劇團、美國百 老匯、大型頒獎晚會如奧斯卡，格萊美頒獎典禮和演唱會中，數(shù)字化彩幕的應 用非常廣泛。在中國，舞臺數(shù)字化彩幕尚處于起步階段，諸如多媒體話劇《琥 珀》、多媒體音樂劇《金沙》、大型史詩《金面王朝》以及一些大型晚會，開始 探索與研究數(shù)字化彩幕的應用；目前國內(nèi)數(shù)字化彩幕只是簡單的將舞美人員制 作的多媒體素材投放到背景彩幕上，彩幕亮度無法隨著劇情及環(huán)境的變化進行自適應調(diào)整，這給數(shù)字化彩幕舞臺背景的烘托劇情氣氛、增強表演效果造成了 負面影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有數(shù)字化彩幕亮度無法隨著劇情及環(huán)境變化自行調(diào) 整的缺陷，提供一種舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)和方法。本發(fā)明綜合舞臺 環(huán)境光參數(shù)、舞臺燈光參數(shù)、劇情及手動控制的彩幕亮度值信息，實現(xiàn)舞臺彩 幕亮度的自適應調(diào)整。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
一種舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)，它主要由舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元、 自適應參數(shù)求解單元和顯示單元依次相連組成；舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元采集舞 臺環(huán)境光信息、舞臺燈光信息、劇情配置文件信息和手動控制信息，并將這些 信號輸入自適應參數(shù)求解單元；自適應參數(shù)求解單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡求解模型， 根據(jù)舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元輸入的信號，對賦予不同權(quán)值的舞臺參數(shù)進行求解， 得到最終的彩幕亮度控制信號；顯示單元接收自適應參數(shù)求解單元輸出的彩幕 亮度控制信號，實時控制顯示單元的LED顯示屏的彩幕亮度。
進一步地，所述舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元主要由光電傳感器、燈光控制器、 彩幕亮度配置器和手動控制器組成；所述光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度 配置器和手動控制器分別與自適應參數(shù)求解單元相連。
一種應用上述舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)的自適應控制方法，包括以 下步驟
(1) 參數(shù)采集單元的光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器和手動控制器 分別讀取環(huán)境光參數(shù)、燈光參數(shù)、劇情配置參數(shù)、手動控制參數(shù)；
(2) 根據(jù)各種環(huán)境參數(shù)的重要性對其賦予不同的權(quán)值，按照手動控制參數(shù)權(quán) 值、燈光參數(shù)權(quán)值、環(huán)境光參數(shù)權(quán)值、劇情配置參數(shù)權(quán)值降序排列，進入 自適應參數(shù)求解單元進行求解，得到背彩幕亮度控制參數(shù)；
(3) 顯示單元讀取自適應單元計算出的屏幕亮度信息，通過LED顯示屏進行 顯示。
本發(fā)明與背景技術相比，具有的有益效果是本發(fā)明針對舞臺燈光的復雜 性，舞臺材質(zhì)與布局的不同，劇情、緊急救場及舞臺特效等方面需要；綜合舞 臺環(huán)境光參數(shù)、舞臺燈光參數(shù)、劇情及手動控制的彩幕亮度值信息，采用神經(jīng) 網(wǎng)絡模型求解彩幕亮度值，實現(xiàn)舞臺彩幕亮度的自適應調(diào)整；本發(fā)明能更的反映舞臺環(huán)境的變化，使屏幕亮度更好地服務于演出劇情的要求，給觀眾帶 來更好的視覺感受。


圖1是本發(fā)明舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)組成框圖2是舞臺燈光分布示意圖3是舞臺參數(shù)采集單元結(jié)構(gòu)框圖4是基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應參數(shù)求解流程圖5是自適應控制系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的原理和內(nèi)容如下
1、 根據(jù)舞臺的大小與布局設置多個光電傳感器，借助光電傳感器采集舞臺 環(huán)境光信息，通過自適應參數(shù)求解單元，采用神經(jīng)網(wǎng)絡模型求解彩幕亮度值， 實時控制彩幕亮度；消除因舞臺材質(zhì)、布局等不同，所造成的光線反射率、散 射率不同對舞臺視覺效果的負面影響。
2、 采集舞臺燈光控制器的燈光參數(shù)，通過自適應參數(shù)求解單元，采用神經(jīng) 網(wǎng)絡模型求解彩幕亮度值，實時控制彩幕亮度；消除由于演出需要搭配的舞臺 燈光數(shù)量與布局不同，所造成的舞臺照亮區(qū)域與亮度不同對舞臺視覺效果的負 面影響。
3、 根據(jù)劇情配置文件對應的彩幕亮度，通過自適應參數(shù)求解單元，采用神 經(jīng)網(wǎng)絡模型求解彩幕亮度值，實時控制彩幕亮度；劇情配置文件對應的彩幕亮 度使舞臺背景能更好的烘托劇情如悲傷的氣氛下，彩幕亮度要適當?shù)陌狄恍? 在歡快的氣氛下，彩幕可以適當?shù)牧烈恍?br> 4、 借助手動控制器對彩幕進行亮度調(diào)節(jié)，通過自適應參數(shù)求解單元，采用 神經(jīng)網(wǎng)絡模型求解彩幕亮度值，實時控制彩幕亮度；手動控制器具有更好的靈 活性、處理緊急救場、舞臺追光對人物特寫的舞臺特效，同時能糾正傳感器等 單元的偏差。
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加 明顯。
如圖1所示，本發(fā)明舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)由舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元、自適應參數(shù)求解單元和顯示單元依次相連組成。舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元 采集舞臺環(huán)境光信息、舞臺燈光信息、劇情配置文件信息和手動控制信息，并
將這些信號輸入自適應參數(shù)求解單元；自適應參數(shù)求解單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡求解 模型，根據(jù)舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元輸入的信號，對賦予不同權(quán)值的舞臺參數(shù)進 行求解，得到最終的彩幕亮度控制信號；顯示單元控制LED顯示屏彩幕亮度的 下位機接收自適應參數(shù)求解單元輸出的彩幕亮度值，實時控制顯示單元的LED 顯示屏彩幕亮度。
現(xiàn)代劇場舞臺的種類多樣，分為鏡框式舞臺、伸出式舞臺、島式舞臺、黑 盒子舞臺等，舞臺形式不一，燈光的配置也不盡相同；為了方便起見，本發(fā)明 僅以主流的鏡框式舞臺為例，描述光電傳感器的布局結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，舞臺以臺口為分界分為臺口內(nèi)與臺口外兩部分。 臺口內(nèi)部分有頂光、柱光、頂排光、地排光、天排光等。
1) 頂光是在大幕后頂部的聚光燈具， 一般裝在可升降的吊橋上，也可裝在 吊桿上，主要投射于中后部表演區(qū)，從臺口檐幕向后順序安裝為 一頂光、二 頂光、三頂光、四頂光；
2) 柱光在舞臺大幕內(nèi)兩側(cè)的燈具，裝在"伸縮活動臺口"上面或裝在立式 鐵架上，光線從臺口內(nèi)側(cè)投向表演區(qū)。按順序向里可稱為二道柱光、三道柱光 等。也稱為梯子光、內(nèi)側(cè)光、內(nèi)耳光。
3) 頂排光是舞臺上部的排燈，裝在每道檐幕后邊吊桿上，形成一排排條燈， 成為一排光、二排光、三排光等。
4) 地排光設在天幕前臺板上，或?qū)ＴO的地溝內(nèi)，是仰射天幕的燈具。如天 幕用塑料，也可將燈具放在天幕后地面上打逆光。
5) 天排光裝設在天幕前舞臺上部的吊桿上，是專門俯射天幕用的燈具。 臺口外部分的燈光分為面光、耳光、側(cè)面光、遠距離追光室等。
1) 面光裝在舞臺大幕之外，觀眾席頂部的燈，有第一道、第二道面光燈， 后面的樓廂面光燈、中部聚光燈等也有類似作用。
2) 耳光分左右耳光、裝在舞臺大幕外左右兩側(cè)靠近臺口的位置，光線從側(cè) 面投向舞臺表演區(qū)。
3) 側(cè)面光在劇場樓上觀眾席兩翼所裝設的部分燈具，光線從兩側(cè)投向舞臺 前表演區(qū)。
4) 遠距離追光室負責向設在觀眾區(qū)后方的高處，用來向舞臺投射光線給予 局部特寫。
如圖3所示，舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元主要由光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器和手動控制器組成。光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器 和手動控制器分別與自適應參數(shù)求解單元相連。光電傳感器采集舞臺環(huán)境光參 數(shù)，舞臺燈光參數(shù)從燈光控制器獲取，彩幕亮度配置器讀取舞美人員預設的隨
劇情變化的彩幕亮度參數(shù)文件；舞美人員則借助手動控制器接口輸入彩幕亮度 的參數(shù)；上述參數(shù)通過DMX512-A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換上傳，與自適應參數(shù)求解單元相 連；自適應參數(shù)求解單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡求解模型，輸入舞臺參數(shù)采集單元輸出 的信號,對賦予不同權(quán)值的舞臺參數(shù)進行求解，得到最終的彩幕亮度控制信號。 燈光控制器可以采用廣州市天河亮勵得電子燈飾廠的LED-NLC-008。 DMX5112-A協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以采用科納國際集團有限公司的USB-DMX 512 stage controller,彩幕亮度配置器可以采用北京港深先鋒科貿(mào)有限公司A80386DX25 DSP，手動控制器可以采用廣州精晶景舞臺燈光設備有限公司的192DMX控制 器。光電傳感器可以采用OmRon公司EE-SX129。
如圖4所示，基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應參數(shù)求解流程圖采用神經(jīng)網(wǎng)絡求解彩 幕亮度。神經(jīng)網(wǎng)絡，它是作為對人腦最簡單的一種抽象和模擬，廣泛應用于函 數(shù)逼近問題。具有N維輸入的單個神經(jīng)元由輸入"-"，A，…A)、網(wǎng)絡權(quán)值
『^w"w2，…，w")和閾值「求和單元、激活函數(shù)和輸出組成。舞臺參數(shù)即求解單 元中的X，包括多路的環(huán)境光信息、燈光信息、劇情參數(shù)信息、手動控制信息， 作為神經(jīng)網(wǎng)絡的神經(jīng)結(jié)點輸入，根據(jù)四類參數(shù)的重要性可以為參數(shù)設置不同的 權(quán)值，權(quán)值的重要性按遞減順序排列為，手動控制參數(shù)、劇情參數(shù)、舞臺燈光 參數(shù)、環(huán)境光參數(shù)，同時按照燈光的位置及影響力對多路的參數(shù)信息分別賦予 不同的權(quán)值，如追光燈的權(quán)偉要比一般燈光的權(quán)值大。閾值e決定了參數(shù)的求解 的收斂速度，閾值越小，收斂速度越慢，求解的精度越高。激活函數(shù)及求和函 數(shù)的選擇有多種方法，本實例中采用擬牛頓法改進的神經(jīng)網(wǎng)絡算法對標準化的 參數(shù)信息進行狀態(tài)空間求解。
如圖5所示，本發(fā)明舞臺彩幕亮度的自適應控制方法包括以下步驟
1、 參數(shù)采集單元的光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器和手動控制器 分別讀取環(huán)境光參數(shù)、燈光參數(shù)、劇情配置參數(shù)、手動控制參數(shù)。
2、 根據(jù)各種環(huán)境參數(shù)的重要性對其賦予不同的權(quán)值，按照手動控制參數(shù)權(quán) 值、燈光參數(shù)權(quán)值、環(huán)境光參數(shù)權(quán)值、劇情配置參數(shù)權(quán)值降序排列，進入 自適應參數(shù)求解單元進行求解，得到背彩幕亮度控制參數(shù)。
3、 顯示單元讀取自適應單元計算出的屏幕亮度信息，通過LED顯示屏進行
以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保 護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)，其特征在于，它主要由舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元、自適應參數(shù)求解單元和顯示單元依次相連組成。舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元采集舞臺環(huán)境光信息、舞臺燈光信息、劇情配置文件信息和手動控制信息，并將這些信號輸入自適應參數(shù)求解單元。自適應參數(shù)求解單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡求解模型，根據(jù)舞臺環(huán)境參數(shù)采集單元輸入的信號，對賦予不同權(quán)值的舞臺參數(shù)進行求解，得到彩幕亮度值，顯示單元的LED顯示屏的彩幕亮度控制下位機接收自適應參數(shù)求解單元輸出的彩幕亮度控制信號，實時控制顯示單元的LED顯示屏的彩幕亮度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)，其特征在于，所述舞 臺環(huán)境參數(shù)采集單元主要由光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器和手動 控制器組成。所述光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器和手動控制器分 別與自適應參數(shù)求解單元相連。
3、 一種應用權(quán)利要求1所述舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)的自適應控制方法， 其特征在于，包括以下步驟-(1) 參數(shù)采集單元的光電傳感器、燈光控制器、彩幕亮度配置器和手動控制器 分別讀取環(huán)境光參數(shù)、燈光參數(shù)、劇情配置參數(shù)、手動控制參數(shù)。(2) 根據(jù)各種環(huán)境參數(shù)的重要性對其賦予不同的權(quán)值，按照手動控制參數(shù)權(quán) 值、燈光參數(shù)權(quán)值、環(huán)境光參數(shù)權(quán)值、劇情配置參數(shù)權(quán)值降序排列，進入 自適應參數(shù)求解單元進行求解，得到背彩幕亮度控制參數(shù)。(3) 顯示單元讀取自適應單元計算出的屏幕亮度信息，通過LED顯示屏進行 顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種舞臺彩幕亮度的自適應控制系統(tǒng)和方法，本發(fā)明綜合舞臺環(huán)境光參數(shù)、舞臺燈光參數(shù)、劇情及手動控制的彩幕亮度值信息，實現(xiàn)舞臺彩幕亮度的自適應調(diào)整。舞臺環(huán)境光參數(shù)通過光電傳感器采集，舞臺燈光參數(shù)從燈光控制器獲取，劇情要求的彩幕亮度參數(shù)借助舞美人員預設的劇情配置文件讀取，手動控制的彩幕亮度值則由舞美人員在手動控制器上輸入。上述參數(shù)上傳到服務器，采用神經(jīng)網(wǎng)絡模型求解彩幕亮度值，該亮度值發(fā)送至LED顯示屏的彩幕亮度控制下位機，實時控制LED顯示屏的彩幕亮度。
文檔編號H05B37/02GK101521973SQ200910096788
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者吳明光, 柯朝平, 王慧芬, 費成華 申請人:浙江大學