專利名稱：隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及由此方法設(shè)計(jì)的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)。所述隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)可以在地鐵中實(shí)施，也可以在海底列車隧道、煤礦中的載人列車巷道以及較長的山洞列車隧道中實(shí)施，還可以在兩側(cè)設(shè)置了隔音壁的地面鐵路沿線實(shí)施。
在這種隨動(dòng)畫面系統(tǒng)中，在沿隧道的兩壁上設(shè)置一系列逐漸變化的畫面，利用人的視覺暫留效應(yīng)、似動(dòng)心理及放電影的逆原理，當(dāng)以一定的速度行駛時(shí)，車內(nèi)的人就會(huì)看到放電影的效果。這種系統(tǒng)既可以為廣告發(fā)布開發(fā)新的媒介，也可以用來播放故事片、風(fēng)光片等等，使旅客乘車的同時(shí)得到藝術(shù)享受。也可以用其播放廣告，充分利用現(xiàn)有設(shè)施為地鐵或鐵路系統(tǒng)創(chuàng)造更大的利潤。
背景技術(shù)：
早在上世紀(jì)四十年代已經(jīng)有人提出了類似隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的想法。半個(gè)多世紀(jì)以來，這個(gè)領(lǐng)域中的專利申請量不少于一百多份，其中授權(quán)專利也很多。但是迄今為止，這種放映方式還沒有得到實(shí)施。阻礙這種技術(shù)實(shí)施的主要原因在于尚沒有人提出能夠達(dá)到較理想的放映效果的畫面的尺寸。在CN1337661A中提出，“每幅圖畫的大小與列車的一塊窗口相符”，這種過于簡單的設(shè)計(jì)完全沒有考慮人的視覺暫留時(shí)間，也沒有考慮到列車速度的因素，所以不可能達(dá)到放映的效果。一些人進(jìn)一步提出了按照每秒24幀的原則設(shè)計(jì)畫面的尺寸。特別是在CN1326174A中具體地提出了畫面的尺寸為0.8×0.6米，每幅之間的寬度為0.05-0.1米，這一尺寸是根據(jù)80公里的時(shí)速估算出來的，當(dāng)列車運(yùn)行速度不是80公里時(shí)便不適用，其畫面間距也不可行，實(shí)施時(shí)并達(dá)不到類似于電影的效果。
隨著廣告業(yè)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，在地鐵隧道設(shè)置可供觀看的畫面，成為了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的利潤增長點(diǎn)，關(guān)鍵在于在列車各種勻速變速狀態(tài)的前提下，基于不同的展示(電影、動(dòng)畫卡通等)效果的要求，如何確定畫面的尺寸。
與本發(fā)明有關(guān)的電影技術(shù)參數(shù)有無聲電影畫面16幀/秒，有聲電影畫面24幀/秒，電影最高放映速度72幀/秒。在以24幀/秒放映電影的情形下，每1/24秒的單位時(shí)間里，1/4的時(shí)間用于拉片(同時(shí)遮光)，3/4的時(shí)間畫面靜止(中間有一次遮光，這樣每幅畫面在熒幕上出現(xiàn)兩次)，畫面閃爍頻率為48次/秒；人的視覺暫留時(shí)間為1/30到1/5秒；動(dòng)畫效果的每秒幀數(shù)視展示要求定。同時(shí)燈箱的超薄化使其可以安全地匹配地鐵隧道的各種限界。本發(fā)明用這些參數(shù)來確定前述畫面的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)，其使乘客在列車勻速變速運(yùn)行時(shí)都能夠欣賞短片和卡通，因此，充分利用了隧道的全長。通過將列車經(jīng)過的線形長度與電影放映中膠片狀態(tài)的時(shí)間長度等量齊觀，本發(fā)明試圖達(dá)到的這種效果以一種新穎的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的。這種設(shè)計(jì)方法的主要特征在于，在根據(jù)效果要求確定每秒展示畫面幀數(shù)的前提下，根據(jù)列車行駛速度來確定畫面的寬度和兩畫面的間距之和(即兩幅相鄰畫面的中心點(diǎn)之間的距離)。這里所說的畫面寬度是指畫面在列車行駛方向上的尺寸。由于列車每次在兩站之間同一位置上的速度基本上相同，所以，上述速度與寬度和間距之和之間的關(guān)系可以轉(zhuǎn)化為位置與寬度和間距之和之間的關(guān)系，例如，距起始站的距離與寬度和間距之和之間的關(guān)系。
下面推導(dǎo)出畫面寬度及兩畫面間距之和L與列車行駛速度V之間的函數(shù)關(guān)系。
設(shè)運(yùn)行中的列車在T秒的時(shí)間內(nèi)從速度V0(km/h)變速為速度VT(km/h)，其加速度為a，路程為S，期間瞬間速度為Vi(i取從1-T的整數(shù)值)，則a=VT-V0T]]>S=V0T+12a·T2]]>Vi＝V0+a·Ti在i取值特定時(shí)刻的情況下，以1/m(m為大于2.5的數(shù)，等于每秒展示畫面的幀數(shù))秒為單位時(shí)間，計(jì)算列車的位移如下S1=vim+a2·1m2,S2=2vim+a2·22m2,S3=3vim+a2·32m2]]>......,Sm=mvim+a2·m2m2]]>則在各個(gè)單位時(shí)間里，列車與乘客的位移為
L1i=S1=vim+a2·1m2]]>L2i=S2-S1=vim+3·a2·1m2]]>:L3i=S3-S2=vim+5·a2·1m2]]>Lni=Sn-Sn-1=vim+[n2-(n-1)2]·a2·1m2=vim+(2n-1)·a2·1m2...(1)]]>式中n＝1，2，3，......m也可以將列車在第i秒內(nèi)的位移Si作m等分，求取Lni的近似值Li。
Si=Vi×1(s)+12a.(1s)2=Vi+a2(cm)]]>Li=Sim=vim+a2m......(2)]]>Lni或Li可以視為第i秒內(nèi)第n號(hào)畫面所能占用的寬度，包括畫面寬度1和畫面間距d。
當(dāng)加速度a＝0時(shí)，即，列車勻速運(yùn)行狀態(tài)下，V0＝Vi，(1)式可以簡化為Lni=vim......(3)]]>(2)式可以簡化為Li=vim......(4)]]>則Li=Lni=v0(km/h)×1m(s)=v036(cm/ms)×1000m(ms)=27.8mv0(cm)]]>比照正常速度播放的電影，m＝24(即每秒展示24幀畫面)時(shí)，則可以得到相當(dāng)于電影的效果。這時(shí)Li=Lni=V0(km/h)×124(s)=v024×1000003600=1.158V0(cm).]]>
由于將速度V作為秒i的函數(shù)是很不實(shí)際的做法，因此，可以將上述(1)、(2)式中的下標(biāo)i去掉，得到Ln=vm+(2n-1)·a2·1m2......(5)]]>L=vm+a2m......(6)]]>以及a＝0時(shí)的L=27.8mv......(7)]]>式中V為列車的瞬時(shí)速度，L的起點(diǎn)位于速度恰為V處。
在明確不同的展示效果的要求的前提下，按照本發(fā)明，所述隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟a.確定各畫面的寬度與兩畫面間距之和L(即兩幅相鄰畫面的中心點(diǎn)之間的距離)；b.確定各畫面的間距d；c.確定各畫面的高度h；其特征在于上述步驟a進(jìn)一步包括a.1確定兩相鄰站臺(tái)之間的一站內(nèi)各處列車行駛的速度V和加速度a；a.2根據(jù)步驟a.1中確定的各處的速度V，利用上面的式(5)和式(6)來計(jì)算出各處的畫面寬度與畫面間距之和L。
b.畫面的間距，實(shí)際上起到類似電影遮光拉片的效果，同一幅畫面的遮光可以由畫面的頻閃照明實(shí)現(xiàn)(當(dāng)m＝24時(shí)，頻閃可采用大于等于臨界頻率48次/秒)，更換畫面的遮光拉片則以畫面間無光澤的黑色間距替代實(shí)現(xiàn)。
假設(shè)在每個(gè)單位時(shí)間1/m里，先設(shè)置畫面，再設(shè)置間距，則dn＝vn+at2/2＝[v0(km/h)+a(m/s2)·(n/m+3/4m)(s)]·t(ms)+a(m/s2)t2(ms)/2＝v0·100000/3600000(cm/ms)·t(ms)+a·100/1000000(cm/ms2)·1000/m(ms)·(n+0.75)+100at2/2000000(cm)＝v0t/36+at(n+0.75)/10m+at2/20000(cm)比照電影以正常速度放映，每1/24秒的單位時(shí)間里，1/4的時(shí)間用于拉片(同時(shí)遮光)，t＝1/24·1/4(s)＝10.42(s)，若m＝24，dn＝0.289v0+0.0434an+0.038a(cm)若m＝16，dn＝0.289v0+0.0651an+0.054a(cm)當(dāng)a＝0，t＝10.42(ms)，即列車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，dn＝v0t/36(cm)這時(shí)，dn＝Ln/4(cm)當(dāng)t＝1/96(s)時(shí)，dn＝0.289v0(cm)c.由a，b得出的數(shù)值，以L減d得到畫面的寬度；可以運(yùn)用電影電視常用的高寬比(1∶1.38，1∶1.66，3∶4)或黃金分割率將這一寬度折算出畫面的高度h。
確定畫面寬度時(shí)，要綜合考慮列車車窗的尺寸及觀看距離等因素。
確定畫面高度時(shí)，也要綜合考慮列車車窗尺寸(寬度約為144cm)及觀看距離(依隧道限界和車體限界，觀看距離約為320cm，現(xiàn)行電視觀看距離是畫面高度的4-6倍)等因素。
列車運(yùn)行在各站間的中段時(shí)間，加速度a＝0，如果m取值為24(即每秒展示24幀畫面)，這時(shí)，
L=V0(km/h)×124(s)=V024×10000036001.158V0(cm)]]>下表列出的是在列車勻速區(qū)段、m取值為24和16時(shí)，據(jù)前述公式推出的車速與畫面尺寸之間的對應(yīng)關(guān)系(高寬比為3∶4，間距耗時(shí)t＝10.42毫秒的情況下)

畫面及間距的尺寸直接決定于車速和每秒幀數(shù)m，m值可以隨著時(shí)速的顯著變化而變化。為實(shí)現(xiàn)畫面容量最大化，本發(fā)明建議當(dāng)車速大于等于60公里/小時(shí)，m的取值在24左右；當(dāng)車速小于60公里/小時(shí)，m的取值在16左右。
對于列車變速區(qū)段，可以實(shí)地測量變速的各物理量(速度、加速度、時(shí)間)，然后以本發(fā)明推出的公式，計(jì)算畫面尺寸。加速區(qū)段畫面由小變大，減速區(qū)段畫面由大變小，類似于電影的圈入圈出和變形電影的手法。
下表列出的是在列車變速區(qū)段，根據(jù)前述公式推出的車速與畫面尺寸之間的對應(yīng)關(guān)系(式中n一般為從初始速度開始的單位時(shí)間的序數(shù)，在變速過程中以時(shí)速60公里為n和m取值的變化點(diǎn)，時(shí)速大于60公里時(shí)m＝24，時(shí)速小于60公里時(shí)m＝16；間距耗時(shí)t＝10.42毫秒)

在按本發(fā)明所述方法安置畫面時(shí)，應(yīng)該使前后畫面的中心線、基準(zhǔn)點(diǎn)嚴(yán)格保持在人的視網(wǎng)膜同一個(gè)相應(yīng)位置。
在一組畫面的開始和結(jié)束的適當(dāng)位置，可以設(shè)置光電開關(guān)控制畫面的照明，開關(guān)的位置取決于第一節(jié)車廂進(jìn)入畫面區(qū)段、最后一節(jié)車廂離開畫面區(qū)段的時(shí)間以及畫面照明系統(tǒng)從通電到穩(wěn)定的反應(yīng)時(shí)間。這樣既可以減少隧道的光污染，又可以節(jié)電。
在可以對列車播音系統(tǒng)進(jìn)行改裝的前提下，也可以用光電開關(guān)控制每節(jié)車廂的播音，使各節(jié)車廂的乘客在看到畫面的同時(shí)聽到相應(yīng)的同期配音。
附圖
的簡要說明附圖示出了本發(fā)明的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)中的三幅畫面的平面圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施形式如圖所示，本發(fā)明的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)包括沿著鐵路線設(shè)置的一系列畫面。畫面上繪有連續(xù)變化的圖案。當(dāng)列車以特定速度行駛時(shí)，乘車者就會(huì)看到具有動(dòng)畫效果的影像。本發(fā)明的特征在于這些畫面的尺寸采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法確定。
圖中1表示隧道壁，2表示畫面，箭頭A表示列車行駛的方向。各尺寸分別為L畫面的寬度與畫面間距之和(即兩幅相鄰畫面的中心點(diǎn)之間的距離)l畫面寬度d畫面間距h畫面高度畫面寬度與間距之和用上面的式(5)或(6)求出。
按照本發(fā)明的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的優(yōu)選的實(shí)施形式，根據(jù)車速v0和畫面間隔耗時(shí)t(t可以綜合現(xiàn)場因素優(yōu)選確定)，計(jì)算畫面間距dn＝v0t/36+at(n+0.75)/10m+at2/20000(cm)再根據(jù)所計(jì)算出的和L、d確定畫面寬度l＝L-d，并利用既有高寬比例求出各畫面的高度。
對于列車變速區(qū)段，可以實(shí)地測量變速的各物理量(速度、加速度、時(shí)間)，然后以本發(fā)明推出的公式，計(jì)算畫面尺寸。加速區(qū)段畫面由小變大，減速區(qū)段畫面由大變小，類似于電影的圈入圈出手法。
按照本發(fā)明的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施形式，所述畫面優(yōu)選為燈箱。
在按本發(fā)明所述方法安置畫面時(shí)，應(yīng)該使前后畫面的中心線、基準(zhǔn)點(diǎn)嚴(yán)格保持在人的視網(wǎng)膜同一個(gè)相應(yīng)位置。
本發(fā)明的隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置在地鐵內(nèi)。
由于采用了本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)，畫面的寬度作為列車行駛速度和加速度的函數(shù)而變化，所以，除站臺(tái)以外的地鐵的全程或者選用區(qū)段都可以播放影片，特別是可以長時(shí)間地播放廣告，為地鐵公司增加效益，也增加了乘客乘車時(shí)的樂趣。
權(quán)利要求
1.在根據(jù)效果要求確定每秒展示畫面幀數(shù)m(m＞2.5，m值可以隨著車速的顯著變化而變化)的前提下，隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟a.確定各畫面的寬度與兩畫面間距之和L(即兩幅相鄰畫面的中心點(diǎn)之間的距離)；b.確定各畫面的間距d；c.確定各畫面的高度h；其特征在于上述步驟a進(jìn)一步包括a.1確定兩相鄰站臺(tái)之間的一站內(nèi)各處列車行駛的速度V和加速度a；a.2根據(jù)步驟a.1中確定的各處的速度，利用下面的公式，根據(jù)時(shí)間等分Ln=vm+(2n-1)·a2·1m2,]]>或根據(jù)長度等分L=vm+a2m,]]>再代入m、n值(n一般為從初始速度開始的單位時(shí)間的序數(shù))，計(jì)算出各處的畫面寬度與畫面間距之和L(即兩幅相鄰畫面的中心點(diǎn)之間的距離)，式中V為列車行駛的瞬時(shí)速度，該速度所對應(yīng)的沿線位置在距離L的起點(diǎn)與終點(diǎn)之間。
2，如權(quán)利要求1的設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)在于速度V所對應(yīng)的位置在距離L的起點(diǎn)處。
3，如權(quán)利要求1的設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)在于速度V所對應(yīng)的位置在距離L的中點(diǎn)。
4，如權(quán)利要求1的設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)在于速度V所對應(yīng)的位置在距離L的終點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1的設(shè)計(jì)方法，其特征在于根據(jù)車速v0和畫面間隔耗時(shí)t(t可以綜合現(xiàn)場因素優(yōu)選確定；比照電影放映的正常速度，t可以取值10.42毫秒)，計(jì)算畫面間距dn＝v0t/36+at(n+0.75)/10m+at2/20000(cm)再根據(jù)所計(jì)算出的和L、d確定畫面寬度l＝L-d，并根據(jù)寬度l，利用既有高寬比例(1∶1.38，1∶1.66，3∶4或黃金分割率)求出各畫面的高度h。
6.一種隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)，包括沿隧道設(shè)置的一系列畫面，各畫面隔開一定間距，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法來確定畫面的尺寸。
7.如權(quán)利要求3的隨動(dòng)畫面系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步采用權(quán)利要求5中的方法確定畫面寬度l、畫面間距d和畫面高度h。
8.如權(quán)利要求3或4的系統(tǒng)，其特征在于所述畫面為燈箱。
9.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)置在地鐵中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隧道列車隨動(dòng)畫面系統(tǒng)，特別是這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在這種設(shè)計(jì)方法中，在確定了效果所要求的每秒展示畫面幀數(shù)m的基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)中的各燈箱的寬度用公式L
文檔編號(hào)G09F19/22GK1538366SQ200410029629
公開日2004年10月20日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者朱曉, 朱 曉 申請人:朱曉, 朱 曉