一种三维软件控制演出的系统

摘要

本发明提供一种三维软件控制演出的系统，其由以下部分组成：舞台形象，虚拟模型，所述虚拟模型建立在计算机三维软件中，具有与所述舞台形象关联的采样点和关节点；计算机，根据三维软件获取所述虚拟模型采样点的光强度数据和关节点的角度变化；光阵，由一系列灯光组合而成；伺服电机，连接在所述舞台形象的关节点上，用于根据角度控制指令改变舞台形象的各关节的角度；控制电路，连接在所述光阵上，用于根据指令控制光阵的灯光亮度和颜色；微控制单元，用于将从所述计算机获得的灯光信息发送给控制电路和将从所述计算机获得的虚拟模型关节点的角度变化转换成角度控制指令，发送给伺服电机。

权利要求

1.一种三维软件控制演出的系统，其由以下部分组成：舞台形象，所述舞台形象具有多个采样点和关节点；

虚拟模型，所述虚拟模型建立在计算机三维软件中，具有与所述舞台形象关联的采样点和关节点；

计算机，根据三维软件获取所述虚拟模型采样点的光强度数据和关节点的角度变化；

光阵，由一系列灯光组合而成；

伺服电机，连接在所述舞台形象的关节点上，用于根据角度控制指令改变舞台形象的各关节的角度；

控制电路，连接在所述光阵上，用于根据指令控制光阵的灯光亮度和颜色；

微控制单元，链接所述控制电路和计算机，用于将从所述计算机获得的光强度数据发送给控制电路和将从所述计算机获得的虚拟模型关节点的角度变化转换成角度控制指令，发送给伺服电机。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述舞台形象为木偶或皮影。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维软件为Maya。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟模型与舞台形象等比例，具有相同数量的关节点，且所述采样点等比例分布。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光强度数据为RGB光强度分量。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光阵为舞台灯光。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制电路采用脉宽调制的方法改变光阵上灯光的亮度和颜色，通过调制脉冲占空比控制灯光亮度。

说明书

一种三维软件控制演出的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种演出控制方法，特别是一种利用三维软件控制演出的方法。技术背景

[0002] 如今由于人力成本的增加，很多传统手艺都被高科技取代了，就如木偶戏皮影戏都已经被电脑制作的动画带来的竞争慢慢地消失在人们的视线中。

[0003] 但是这种演出方式也有其独特的魅力，如果能用机械控制完成木偶的演出，那么演出成本和场地限制将会大幅降低。有利于这种艺术形式的发展。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三维软件控制演出的系统，用于解决上述问题。

[0005] 为了达到上述目的，本发明提供一种三维软件控制演出的系统，其由以下部分组成：舞台形象，所述舞台形象具有多个采样点和关节点；虚拟模型，所述虚拟模型建立在计算机三维软件中，具有与所述舞台形象关联的采样点和关节点；计算机，根据三维软件获取所述虚拟模型采样点的光强度数据和关节点的角度变化；光阵，由一系列灯光组合而成；伺服电机，连接在所述舞台形象的关节点上，用于根据角度控制指令改变舞台形象的各关节的角度；控制电路，连接在所述光阵上，用于根据指令控制光阵的灯光亮度和颜色；微控制单元，链接所述控制电路和计算机，用于将从所述计算机获得的灯光信息发送给控制电路和将从所述计算机获得的虚拟模型关节点的角度变化转换成角度控制指令，发送给伺服电机。

[0006] 优选地，所述舞台形象为木偶或皮影。

[0007] 优选地，所述三维软件为Maya。

[0008] 优选地，所述虚拟模型与舞台形象等比例，具有相同数量的关节点，且所述采样点等比例分布。

[0009] 优选地，所述光强度数据为RGB光强度分量。

[0010] 优选地，所述光阵为舞台灯光。

[0011] 优选地，所述控制电路改变光阵上灯光的亮度和颜色采用脉宽调制，通过调制脉冲占空比控制灯光亮度。

[0012] 本发明采用Maya同步演出系统，可以直接通过在Maya里制作动画，然后同步驱动外部光阵，摒弃了原来估计灯光的方法，使得灯光控制变得非常容易；同时还同步控制木偶做动作，实现了整个演出的无人操作。

附图说明

[0013] 图1是本发明一种三维软件控制演出的系统一个具体实施例的原理框图。

具体实施方式

[0014] 请参看图1所示，本发明提供了一种三维软件控制演出的系统，其包括以下部分。

[0015] 舞台形象，所述舞台形象具有多个采样点和关节点。

[0016] 虚拟模型，所述虚拟模型建立在计算机三维软件中，具有与所述舞台形象关联的采样点和关节点。

[0017] 在一个具体的实施例中，所述舞台形象为木偶或皮影。所述虚拟模型与舞台形象等比例，具有相同数量的关节点，且所述采样点等比例分布。

[0018] 所述虚拟模型与舞台形象具有相同的尺寸或者等比例。这样控制起来会比较方便，不至于出现错误；而关联虚拟模型和舞台形象的采样点可以让测光更加准确。采样点越密集相对结果更加精确，但是必然计算量会增加很多，实时性变差。

[0019] 计算机，根据三维软件获取所述虚拟模型采样点的光强度数据和关节点的角度变化。

[0020] 伺服电机，连接在所述舞台形象的关节点上，用于根据角度控制指令改变舞台形象的各关节的角度；

[0021] 在一个具体的实施例中，所述舞台形象由伺服电机控制，所述伺服电机接收到三维模型发送的变化的角度数据后，控制对应的关节点旋转对应的角度。所述伺服电机由微控制器驱动，所述微控制器接收三维软件输出的变化的角度数据后转换成伺服电机接受的数据格式。

[0022] 在一个具体的实施例中，所述三维软件为Maya，其包括一个可供调用的通讯端口。所述舞台形象为伺服电机控制的机械，其机械结构中的活动关节点与所述虚拟模型的关节点对应。所述伺服电机受微控制单元控制，微控制单元接收到三维模型发送的变化的角度信息后，控制伺服电机对舞台形象对应的关节点旋转对应的角度。所述角度控制可以如机器人控制每一个关节，也可以如木偶皮影利用线杆控制。

[0023] 具体过程如下。首先通过函数CapTcpOpen(server_name)打开通讯端口，与maya建立通讯。然后通过此端口以一定时间间隔向maya发送mel命令(20ms)“getAttr objName.rx”，maya收到此命令后，随即执行此命令，并通过端口以字符串的形式返回结果至微控制单元，微控制单元记录此结果，并对其进行相应的数据转换与处理，得到虚拟的关节角度值。最后，微控制单元通过com端口将数据传送至伺服电机。其格式为#00AXXX！#01AXXX！……其中#为起始标记，00A为通道数，XXX代表关节角度制，！为结束符。

[0024] 而在另一个具体的实施例中，所述虚拟模型为骨骼模型。因为要利用三维软件控制待拍摄的实体物体并不需要让虚拟模型跟实体物体完全一致。只需要虚拟模型具有跟实体物体一致的结构即可。一致的结构包括一致的关节位置、等比例的关节点之间的距离等。在虚拟模型制作的过程中，应尽可能与舞台形象成等比例，这样控制起来会比较方便，不至于出现错误。

[0025] 在一个具体的实施例中，舞台形象并不是每时每刻都有动作，也不是每次动作的时候所有关节点都有动作变化。因此只需要记录那些有动作变化的操作点的变化角度就可以复现整个动作过程。

[0026] 光阵，由一系列灯光组合而成；

[0027] 控制电路，连接在所述光阵上，用于根据指令控制光阵的灯光亮度和颜色；

[0028] 微控制单元，链接所述控制电路和计算机，用于将从所述计算机获得的灯光信息发送给控制电路和将从所述计算机获得的虚拟模型关节点的角度变化转换成角度控制指令，发送给伺服电机。

[0029] 在一个具体的实施例中，所述光强度数据为RGB光强度分量，所述光阵为舞台灯光，所述光阵由控制电路控制，所述控制电路接收到三维模型发送的光强度数据后，改变光阵上灯光的亮度和颜色。

[0030] 所述控制电路由微控制器驱动，所述微控制器接收三维软件输出的光强度数据后转换成控制电路接受的数据格式。

[0031] 具体步骤包括，微控制器通过类似soket的方式与Maya通讯，向Maya发送获取每个采样点位置的RGB光强度分量的mel命令。当接收到Maya计算完毕的返回值后，微控制器将其转化为特定编码通过接口发送到控制电路上。

[0032] 在一个具体的实施例中，所述控制电路改变光阵上灯光的亮度和颜色采用脉宽调制，通过调制脉冲占空比控制灯光亮度。

[0033] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。