[发明专利]一种舞台光效实时控制系统

摘要

本发明的舞台光效实时控制系统通过基于功率控制的驱动电源、主动探测电路、前置定位电路、实景光线重建电路、关联光效反馈电路、光效控制电路的设置，解决了现有技术中舞台光效控制精度差和能耗高的问题，并通过特别的光线重建步骤，使得舞台光效更为逼真，同时通过对舞台光效和舞台人员执行情况的反馈，实现了对舞台光效的实时感知，大幅提高了舞台整体表现效果。

主权项

一种舞台光效实时控制系统，所述系统包括：舞台控制中心、基于功率控制的驱动电源、主动探测电路、前置定位电路、实景光线重建电路、关联光效反馈电路、光效控制电路、以及LED照明组电路，所述舞台控制中心分别连接基于功率控制的驱动电源、主动探测电路、前置定位电路、实景光线重建电路、关联光效反馈电路、光效控制电路、以及LED照明组电路，所述光效控制电路连接LED照明组电路；其中，所述光效控制电路用于接收舞台控制中心的光效控制指令，并根据控制指令控制LED照明组电路；所述主动探测电路用于主动探测舞台区域内人员状态，并实时控制LED照明组电路的开启和关闭；所述前置定位电路用于对舞台人员进行检测和空间定位，并将定位结果发送至舞台控制中心；所述实景光线重建电路用于根据在初始空间采集的光线数据，在舞台范围内进行重建；所述关联光效反馈电路用于采集舞台人员与预定光效的匹配，并将匹配结果反馈至舞台控制中心；所述基于功率控制的驱动电源用于为整个系统供电并执行功率控制；所述舞台控制中心用于接收主动探测电路、前置定位电路、实景光线重建电路和关联光效反馈电路的检测和分析结果，并生成舞台光效控制指令；所述主动探测电路包括感测单元和节能信号生成单元，所述感测单元用于感测舞台范围内人员的进入和离开状态，并将感测结果发送至节能信号生成单元，所述节能信号生成单元根据感测单元的感测结果生成灯光节能控制信号并通过舞台控制中心发送至LED照明组电路，用以控制LED照明组电路的开启和关闭；所述前置定位电路包括依次连接的三维人体探测单元、数据变换单元以及映射单元，其中，所述三维人体探测单元和所述映射单元放置于待映射的舞台区域空间前方；预先定义舞台控制中心的显示单元为映射空间，其左上角为原点；定义映射单元的映射区域为舞台区域空间，其左上角为舞台区域空间原点；映射空间的原点经映射单元投射在舞台区域空间的原点；所述三维人体探测单元获得人体结构数据集和跨度数据集；所述数据变换单元利用跨度图像空间、舞台区域空间、映射空间之间的转换关系，将结构数据集和跨度数据集变换到映射空间中；所述映射单元根据结构点在映射空间中进行人体映射设置，再映射至舞台区域空间，以实现舞台人员的空间定位，并将定位结果发送至舞台控制中心；所述实景光线重建电路具体包括依次连接的时变光空间数据采集单元、数据重映射单元、分类组合单元、光点拟合单元以及实景光线重建单元；所述关联光效反馈电路具体包括信号传输反馈单元和压强传感单元，所述信号传输反馈单元上设有无线发射单元，所述压强传感单元由特高阻平板和压电转换平板组成，压电转换平板位于两片特高阻平板之间，相邻的压强传感单元之间采用并联方式连接，并联后的压强传感单元引出的正、负端分别连接信号传输反馈单元输入端；信号传输反馈单元上的无线发射单元与舞台控制中心无线连接；所述数据变换单元利用跨度图像空间、舞台区域空间、映射空间之间的转换关系，将结构数据集和跨度数据集变换到映射空间，具体包括：将结构数据集和跨度数据集变换到跨度图像空间；根据跨度图像空间与舞台区域空间的空间位置转换关系，以及映射空间与舞台区域空间的空间位置转换关系，得到跨度图像空间与映射空间之间的转换关系；利用跨度图像空间与映射空间之间的转换关系将人体结构点映射到映射空间上；所述跨度图像空间与舞台区域空间的空间位置转换关系为线性关系：Dx＝k11Px+b11Dy＝k12Py+b12     (1)其中，(Dx、Dy)为跨度图像空间中的点的空间位置；(Px、Py)为舞台区域空间中的点的空间位置；k11、k12、b11、b12为系数；映射空间与舞台区域空间的空间位置转换关系为线性关系：Px＝k21TxPy＝k22Ty    (2)其中，(Tx、Ty)为映射空间中的点的空间位置；k21、k22为系数；则跨度空间与映射空间的空间位置转换关系为：Tx＝kxDx+bxTy＝kyDy+by    (3)其中，kx＝1/k11k21ky＝1/k12k22bx＝‑b11/(k11k21)by＝‑b12/(k12k22)   (4)其中，k11、k12、b11、b12、k21、k22可以通过常规实验测量计算获得；所述实景光线重建电路具体包括依次连接的时变光空间数据采集单元、数据重映射单元、分类组合单元、光点拟合单元以及实景光线重建单元，其中，所述时变光空间数据采集单元预先在初始空间中采集得到时变光空间数据；所述时变光空间数据为光测图像序列或时变四维平面光空间表示模型；所述数据重映射单元将所述时变光空间数据重映射到重建空间的光源区域；所述分类组合单元将重映射得到的光空间数据分类组合为分隔的非均质性光点；所述光点拟合单元对分类组合完成的每一个非均质性光点，使用一组可编程控制的全色系窄光束和不同旋转角度来进行拟合；所述实景光线重建单元通过后台程序和重映射后的时变光空间数据来控制每一时刻旋转角度和窄光束的颜色与强度，实现初始空间的光线重建；所述信号传输反馈单元还包括第一级运算放大器、第二级运算放大器、串接电阻、反馈电阻、限流电阻、平衡滑动变阻器、反馈电容和稳压二极管；所述第一级运算放大器的负输入端连接压强传感单元并联后的输出端，第一级运算放大器的两输入端分别并联第一级运算放大器反馈电阻和第一级运算放大器反馈电容，完成电荷的放大；放大后的电荷串联第一串接电阻之后与第二级运算放大器的输入端连接；第二级运算放大器的两输入端并联第二级运算放大器反馈电阻，第二级运算放大器的输出端连接无线发射单元，第一级运算放大器正电源端接有第一限流电阻，负电源端接有第二限流电阻，正输入端接有第二串接电阻，第二串接电阻另一端接有第一平衡滑动变阻器；第二级运算放大器正输入端接有第三串接电阻，第三串接电阻另一端接有第二平衡滑动变阻器；所述基于功率控制的驱动电源包括：前置电磁消除单元、交直变换单元、通断转换单元、驱动开关电源单元、全局环路控制单元、模拟光电隔离单元、稳流电源输出单元、电压检测单元、电流检测单元、实时功率运算单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元以及无线收发单元；其中，所述前置电磁消除单元、交直变换单元、通断转换单元依次连接并连接到稳流电源输出单元，通断转换单元的输出端连接驱动开关电源单元，驱动开关电源单元的输出分别连接全局环路控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元，模拟光电隔离单元的输出端通过全局环路控制单元连接通断转换单元，所述稳流电源输出单元的输出还分别连接电压检测单元和电流检测单元，所述电压检测单元和电流检测单元的输出连接实时功率运算单元，所述实时功率运算单元的输出连接通断转换单元，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元连接到稳流电源输出单元；所述无线收发单元连接脉宽调制光调节单元；其中，交流电经过前置电磁消除单元和交直变换单元后输出到通断转换单元，模拟光电隔离单元将检测的驱动开关电源单元输出电压通过模拟光电隔离输入到全局环路控制单元，驱动开关电源单元分别给全局环路控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元供电，全局环路控制单元控制通断转换单元输出期望电压，稳流控制单元控制稳流电源输出单元输出期望电流，脉宽调制光调节单元接收无线收发单元接收的遥控调光信号，并通过稳流控制单元对所述LED照明组电路进行调光操作；所述电压检测单元和电流检测单元分别检测稳流电源输出单元的输出电压和电流，所述实时功率运算单元根据检测的电压电流计算实时的驱动功率，并将该实时驱动功率值发送至通断转换单元，对输出功率进行校正；所述光效控制电路具体包括：解码解调单元、光效调节单元、返回单元以及检错单元；其中，所述解码解调单元用于对接收的光效控制信号进行解码和解调，然后把解码解调后的信号分别发送至光效调节单元和返回单元；所述光效调节单元根据接收的经过修正后的真实光效信号处理数据驱动LED照明组；所述返回单元用于将解码解调后的信号返回检错单元；所述检错单元用于对返回的信号进行准确性检测，当检测到与之前发出的控制信号有差异时，发送误差信号至舞台控制中心；所述光效调节单元具体包括光效数据解析单元、微处理器、脉宽调制脉冲单元、IPM(智能功率模块)驱动企稳单元、IPM交流斩波单元和主动滤波单元；所述光效数据解析单元接收来自舞台照明中央控制单元的信号后，将信号传输给微处理器，所述脉宽调制脉冲单元电连接在微处理器的输出端，所述微处理器的输出端电连接在IPM驱动企稳单元的输入端，所述IPM驱动企稳单元的输出端电连接IPM交流斩波单元的输入端，所述IPM交流斩波单元电连接主动滤波单元的输入端，所述主动滤波单元的输出端电连接LED照明单元。