專利名稱：數(shù)字天象系統(tǒng)、球幕和處理數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬星空表演的科普儀器，特別是指一種數(shù)字天象系統(tǒng)、球幕和處理 數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
天象儀，是一種模擬星空表演的科普儀器。該天象儀可以在一個半球型天幕上演 示人在地球上不同經(jīng)緯度看到的各類天體。如日月星辰的升降運行，行星在恒星中穿行，地 球自轉(zhuǎn)軸的歲差運動等等。天象儀分為光學天象儀和數(shù)字天象儀兩種。光學天象儀和數(shù)字 天象儀相比，各有千秋。傳統(tǒng)的天象節(jié)目表演，是采用光學天象儀投射出的模擬星空的全天域圖像，配以 其他動態(tài)或靜態(tài)圖像來完成表演。光學天象儀亮度高，放映出的星星有耀眼感，圖像清晰； 缺點是節(jié)目少，較枯燥，不靈活，節(jié)目的制作要求高，放映球幕影片需要和70mm膠片放映機 配合使用。數(shù)字天象儀操作靈活，節(jié)目來源廣泛，投出的星象位置準確，還可以單獨放映數(shù)字 格式的各種節(jié)目。所有顯示的圖像，包括星空的表現(xiàn)，都是由計算機計算生成，并通過投影 設(shè)備表演出來的，從而提供實時的、高畫質(zhì)的虛擬宇宙漫游。隨著計算機數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字天象儀已逐漸取代光學天象儀的地位，不僅僅 作為天文天象表演設(shè)備同時也是數(shù)字球幕電影的播放設(shè)備。隨著大家對科學普及工作的重 視，大型數(shù)字天象廳和數(shù)字球幕劇場的數(shù)量不斷增加，建設(shè)直徑18米以上的大型數(shù)字球幕 劇場成為各大天文館、科技館和博物館的趨勢。然而大型球幕劇場由于投資成本高，建設(shè)周期長，場館固定和球幕不可拆卸性，逐 漸顯現(xiàn)出了不適合小型科技館、低成本科普流動站(車)和中小學推廣科普教育的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的數(shù)字天象系統(tǒng)、球幕和處理 數(shù)據(jù)的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下一方面，提供一種數(shù)字天象系統(tǒng)，包括一計算裝置，用于獲取星空數(shù)據(jù)，并對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空 圖像數(shù)據(jù)，并將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像輸出；至少一投影裝置，用于接收所述星空圖像，并將所述星空圖像投射出去；一可拆卸球幕，用于接收所述投影裝置投射出來的所述星空圖像，并顯示所述星 空圖像。另一方面，還提供一種球幕，包括一可拆卸圓柱形支架，具有一傾斜頂面；一可拆卸半球形支架，固定在所述圓柱形支架上，其底部開口面與所述圓柱形支架的所述傾斜頂面吻合；一半球形內(nèi)層投影幕布，伸展開后固定在所述半球形支架上；一半球形外層遮擋幕布，伸展開后與所述半球形內(nèi)層投影幕布結(jié)合成一個密封 體；一抽氣機，安裝在所述半球形外層遮擋幕布上，所述抽氣機進行抽氣時，所述內(nèi)層 投影幕布和所述外層遮擋幕布之間形成負壓，所述內(nèi)層投影幕布和所述外層遮擋幕布固定 在所述半球形支架上。再一方面，還提供一種處理數(shù)據(jù)的方法，用于數(shù)字天象系統(tǒng)，包括多星表中獲取星空數(shù)據(jù)；對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空圖像數(shù)據(jù)；將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像；將所述星空圖像輸出到所述數(shù)字天象系統(tǒng)中的投影裝置，并由所述投影裝置將所 述星空圖像輸出到所述數(shù)字天象系統(tǒng)的球幕上進行顯示。本發(fā)明的實施例具有以下有益效果上述方案通過開放的計算裝置獲取星空數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后可獲取星空圖像，可以 模擬真實天文現(xiàn)象；且通過可拆卸的球幕，大大擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明的實施例數(shù)字天象系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架示意圖；圖2為圖1所示數(shù)字天象系統(tǒng)中的計算裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示計算裝置中的處理模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖2所示計算裝置中的輸出模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為數(shù)字天象系統(tǒng)中的球幕的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5所示球幕的正視圖；圖7為圖5所示球幕覆蓋上內(nèi)層投影幕布和外層遮擋幕布及抽氣機后的示意圖；圖8為圖5所示球幕的縱向剖視圖；圖9為圖5所示球幕的俯視圖；圖10為單臺投影裝置將星空圖像投射到球幕上的示意圖；圖11為雙臺投影裝置將星空圖像投射到球幕上的示意圖；圖12為本發(fā)明的實施例處理數(shù)據(jù)的方法的流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的實施例要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合 附圖及具體實施例進行詳細描述。本發(fā)明的實施例針對現(xiàn)有技術(shù)中大型球幕劇場投資成本高，建設(shè)周期長，場館固 定和不可拆卸性的問題，提供一種高度集成化的數(shù)字天象系統(tǒng)、球幕和處理數(shù)據(jù)的方法。如圖1所示，本發(fā)明的數(shù)字天象系統(tǒng)，包括計算裝置10，用于獲取星空數(shù)據(jù)，并對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空 圖像數(shù)據(jù)，并將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像輸出；
至少一投影裝置20，用于接收所述星空圖像，并將所述星空圖像投射出去；可拆卸球幕30，用于接收所述投影裝置投射出來的所述星空圖像，并顯示所述星 空圖像。在該實施例中，該計算裝置10可以是一臺計算機，也可以是一數(shù)字天象儀，該計 算裝置10通過獲取星空數(shù)據(jù)，根據(jù)該星空數(shù)據(jù)，可以根據(jù)觀測者所處的時間和地點，計算 天空中太陽、月球、行星和恒星的位置，并將其輸出，它還可以繪制星座、模擬天文現(xiàn)象(如 流星雨、日食和月食等)，實時演示當時、當?shù)匦强詹⒖娠@示包括行星、恒星、星云、星系的中 國及國際名稱、星座連線、星座界線、星座藝術(shù)圖像、行星指示及明亮的月球旁邊的月暈效 果，可選擇顯示方位/高度坐標網(wǎng)格、赤經(jīng)/赤緯坐標網(wǎng)格，并可在地平坐標與赤道坐標兩 個體系間切換；能夠演示不同的時間不同的速度下天空的景象以及可演示流星雨、日食、月 食、掩星等天文現(xiàn)象；還可演示全天9等星43萬個天體目標，超過60萬個恒星；放大或者 標記你所感興趣的項目；可以查看超過100多個深空物體的景象；可以查看星座的輪廓、名 稱，觀看每個星座的圖像或者整個星空的星座圖像。該計算裝置10所演示的這些天文現(xiàn)象，都可以被稱為星空圖像數(shù)據(jù)，最后還原成 三維立體星空圖像由投影裝置20投射到球幕30上，并在球幕30上逼真的顯示出來。如圖2所示，該計算裝置10可具體包括獲取模塊101，從該星表中獲取的星空數(shù)據(jù)；該星空數(shù)據(jù)可以是實時星空數(shù)據(jù)，也 可以是非實時星空數(shù)據(jù)；該實時星空數(shù)據(jù)可以通過符合國際通用的第三方星表獲取，并存 儲在該計算裝置10中，該星表中的數(shù)據(jù)可以更新，也可以讓用戶手動修改；非實時星空數(shù) 據(jù)是對實時星空數(shù)據(jù)的回放，如，要播放一些復(fù)雜星空圖像數(shù)據(jù)的節(jié)目，可以事先對節(jié)目在 非實時方式下進行處理，處理好的節(jié)目存儲在該計算裝置10中，根據(jù)具體需求，可以選擇 回放這些節(jié)目；存儲模塊102，用于存儲上述獲取模塊10所獲取的星空數(shù)據(jù)；該存儲模塊10可以 是計算機的存儲設(shè)備，該存儲設(shè)備可以是硬盤、內(nèi)存、閃存、USB存儲設(shè)備中任一種；處理模塊103，從該存儲模塊102中讀取該星空數(shù)據(jù)，并對該星空數(shù)據(jù)進行渲染處 理，生成星空圖像數(shù)據(jù)，并將該星空圖像數(shù)據(jù)還原成的星空圖像；輸出模塊104，用于輸出該星空圖像。該星空圖像數(shù)據(jù)可以是根據(jù)上述實時星空數(shù)據(jù)計算出來的實時天文現(xiàn)象影片，也 可以是在非實時方式下已經(jīng)制作好的數(shù)字球幕專用影片，無論是實時天文現(xiàn)象影片還是已 經(jīng)制作好的數(shù)字球幕專用影片，都可以進行回放這些影片，若是實時天文現(xiàn)象影片時，可以 將該實時天文現(xiàn)象影片在播放時進行錄制，并存儲在該計算裝置中，在回放時，直接從該計 算裝置10中讀??；若是已經(jīng)制作好的數(shù)字球幕影片，直接從該計算裝置10中讀取，進行回 放即可；這樣，該系統(tǒng)無論在何時，何地觀看該影片，都可以通過調(diào)用該計算裝置10中的影 片，進行播放，可以應(yīng)用到低成本科普流動站(車)和中小學推廣科普教育，擴大其應(yīng)用領(lǐng) 域。如圖3所示，上述處理模塊103可具體包括渲染單元1031，用于利用星空渲染引擎調(diào)用星空數(shù)據(jù)庫獲取該星空數(shù)據(jù)和該渲 染參數(shù)信息，并對該星空數(shù)據(jù)和渲染參數(shù)信息進行三維圖形化處理，生成三維星空圖像數(shù) 據(jù)；
解碼單元1032，用于對該三維星空圖像數(shù)據(jù)進行解碼，生成星空圖像。該實施例中，該渲染單元1031可以是該計算裝置10內(nèi)置的星空渲染引擎，將星空 數(shù)據(jù)3D星空化。以計算機為例，具體過程是計算機的CPU負責調(diào)用星空數(shù)據(jù)信息和處理 交互指令，GPU(圖像處理器)則利用渲染引擎調(diào)用計算機的open GL庫將數(shù)據(jù)三維圖形化。 所需的數(shù)據(jù)信息首先從硬盤調(diào)用到內(nèi)存中，GPU再從內(nèi)存中選取渲染所需信息調(diào)入到顯存 中，最后由顯卡輸出圖像。當然，這樣將星空數(shù)據(jù)3D星空化的過程不局限于此，還可以采用其它方式進行處 理，如利用專用天象儀的處理流程進行處理，同樣可以得到星空圖像數(shù)據(jù)。播放影片時，可 以調(diào)用對應(yīng)解碼器進行解碼，將壓縮數(shù)據(jù)還原成圖像輸出。另外，如圖4所示，該計算裝置10的輸出模塊104包括圖像變形處理單元1041，用于根據(jù)所述球幕的尺寸，對所述星空圖像進行變形處 理，生成適合所述球幕顯示的星空圖像；和/或硬件加速單元1042，用于將適合所述球幕顯示的星空圖像采用硬件加速模式進行 輸出。該實施例中，播放時可以采用硬件加速模式。對于球幕影片，由于在球幕上播放影 片是存在形變，那么在處理影片時需要對原始圖形做變形處理，在觀看時保證正常的視覺 效果。在具體輸出影片時，還可以將數(shù)字照片輸出到球幕上，如同在劇場的中央有一臺 虛擬的半球狀幻燈機一樣。數(shù)字照片可以顯示在球幕上作為場景的背景、旅游風景或者宇 宙中其它星球的天文照片。在本發(fā)明的上述數(shù)字天象系統(tǒng)中，具體來講，投影裝置可以為一投影機，該投影機 具有可調(diào)角度的魚眼廣角鏡頭和范圍為768*768-1920*1920的分辨率，該實施例中，采用 魚眼廣角鏡頭可以擴大投射范圍以及提高圖像的清晰度。在當投影裝置為一臺投影機時，該投影機的魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為160 度-180 度，分辨率為 768*768-1080*1080。而當投影裝置為兩臺投影機時，投影機的魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度100度-120 度，分辨率為1024*1024-1920*1920，魚眼廣角鏡頭處還設(shè)置有一光學遮光片，遮光片用于 對所述投影機所投射的重疊區(qū)域內(nèi)圖像進行融合處理，融合處理后的圖像就像從一臺投影 機投射出來一樣，融合處理的過程可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何一種圖像融合處理技術(shù)。當投影裝置為三臺或者三臺以上投影機時，其魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為80 度-90 度，分辨率為 768*768-1920*1920。如圖5所示，本發(fā)明的實施例的數(shù)字天象系統(tǒng)中的球幕30可具體包括一可拆卸圓柱形支架301，其具有一傾斜頂面3011 ；一可拆卸半球形支架302，其固定在該圓柱形支架301上，其底部開口面3021與該 圓柱形支架301的該傾斜頂面3011吻合；一半球形內(nèi)層投影幕布303，其伸展開后固定在該半球形支架302上，用于顯示上 述星空圖像；—半球形外層遮擋幕布304，其伸展開后與該半球形內(nèi)層投影幕布303結(jié)合成一 個密封體；
一抽氣機305，其安裝在該半球形外層遮擋幕布304上，該抽氣機305進行抽氣時， 該內(nèi)層投影幕布303和所述外層遮擋幕布304之間形成負壓，并固定在該半球形支架302上。圖6為圖5所示球幕的正視圖；圖7圖5所示球幕覆蓋上內(nèi)層投影幕布303和外層遮擋幕布304及抽氣機305后 的示意圖；如圖8所示，為圖5所示的球幕的縱向剖視圖，上述圓柱形支架301包括一底圈梁306，一頂圈梁307以及至少兩個立柱形龍骨308，該立柱形龍骨308與 該底圈梁306或者頂圈梁307可拆卸連接。具體來講，可以采用螺栓或卡扣連接，這樣使球 幕結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于拆卸與安裝。圖9為上述球幕的俯視圖，上述半球形支架302可包括一球底圖梁309，至少兩個弧狀龍骨310，該弧狀龍骨310的一端與球底圈梁309 可拆卸連接，至少兩個弧狀龍骨310的另一端連為一體，形成該半球形支架302的球頂311。 該弧狀龍骨310的一端與球底圈梁309具體連接方式可以采用螺栓或卡扣連接，這樣使球 幕結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可有效防止球幕變形，易于拆卸與安裝。其中，上述圓柱形支架301和半球形支架302中，龍骨可以為鋁合金材料制成的龍 骨，且具有可折疊性，這樣使整個球幕結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，可有效防止球幕變形，所有安裝接頭 處都可以由螺栓或卡扣連接。整個球幕重量適中，易于拆卸與安裝。另外，在內(nèi)層投影幕布303和外層遮擋幕布304結(jié)合成密封體時，可以通過拉鏈結(jié) 合成一體，所述拉鏈部位還附著有粘扣帶，防止漏氣。且該外層遮擋幕布304可以采用絨 布，安裝在外層遮擋幕布304上的抽氣管道連接著抽氣機，隨著抽氣機的工作使雙層幕布 之間形成負壓，并牢固附著于龍骨之上，由于內(nèi)外層遮擋幕布的半徑差從而使內(nèi)層投影幕 布形成一個穩(wěn)定的半球狀。內(nèi)層投影幕布選用優(yōu)質(zhì)投影軟幕，內(nèi)表面噴涂白色涂料，增益在 0. 8 1，可以保證幕布的亮度和投射在幕布上的圖像清晰度。該數(shù)字天象系統(tǒng)在具體應(yīng)用中，可根據(jù)實際情況采用一臺投影機或者兩臺投影機 或者兩臺以上的投影機作為上述投影裝置20，如圖10所示，在使用一臺投影機時，該投影 機的魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為160度-180度，分辨率為768*768-1080*1080 ；該投影機 可旋轉(zhuǎn)在球幕的中心位置，根據(jù)實際球幕的半徑調(diào)整投影在球幕中心點的位置。從圖中可 以看出魚眼鏡頭的角度決定了投影機距離球幕底邊的距離，投影機的投射像素決定了在保 證圖像質(zhì)量的情況下使用單臺投影機的球幕直徑< 8米。如圖11所示，在使用兩臺投影機時，投影機魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為100 度-120度，分辨率為1024*1024-1920*1920，分別位于球幕的正前和正后方。從圖中可以看 出對于球幕系統(tǒng)而言，只需要投射球幕底邊以上的部分。投影機投射到球幕底邊以下的光 線需要在鏡頭處做遮光處理，投射到球幕天頂區(qū)域的圖像有部分重疊，在這個部位采用遮 光片對圖像進行融合，使重疊部分的圖像看起來像是從一臺投影機中投射出來一樣，可以 做到圖像的無縫拼接，融合方法可以采用現(xiàn)有的任何一種圖像融合方法，經(jīng)過融合后的圖 像像素能夠達到單臺投影機投射像素的1. 5倍，從而使選用球幕的直徑范圍擴大到10米。當投影裝置為三臺或者三臺以上時，其魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為80度-90度， 分辨率為 768*768-1920*1920。
綜上，本發(fā)明的數(shù)字天象系統(tǒng)，包括了計算裝置10，投影裝置20以及可拆卸球幕30，而且還可包括音響系統(tǒng)，具有高度集成化的特點，不但能夠通過該計算裝置真實模擬世 界各地任何時間的星空星象，同時也能進行全球幕視頻節(jié)目回放，與其他類型的劇場比較， 具有視角寬廣、沉浸感強、主題突出、科技含量高、效果逼真等特點，播放內(nèi)容涵蓋地理、歷 史、人文、科技、醫(yī)學等多方面的影視節(jié)目。該數(shù)字天象系統(tǒng)中的各設(shè)備不僅是天文科普的 主要儀器，也將球幕影院的全部功能涵蓋其中，大大擴展了應(yīng)用領(lǐng)域，提供了一種不僅局限 天文的，還可進行多功能教育、娛樂的設(shè)施。由于體積相對較小，安裝拆卸方便，安全環(huán)保等 特點使其非常適用于小型科技館、科普流動車、主題公園、學校、社區(qū)科普中心等。該計算裝置作為投影系統(tǒng)圖像的來源，不但可以作為數(shù)字天象儀，還可以播放實 時渲染的天體運動并可作為球幕影院來播放專門制作的影片。而且數(shù)字天象儀界面和球幕播放界面可以在同計算裝置的一個軟件界面下控制， 用戶可隨時切換天象表演和球幕節(jié)目。而且該計算裝置還可以具有一個無線手持設(shè)備，利用該無線手持設(shè)備遠程控制提 供行業(yè)內(nèi)最好的易用性設(shè)備。它易學易用，圖標直觀，任何用戶都可以方便的使用它。無需 設(shè)置單獨的控制計算機，不需要復(fù)雜的軟件接口和專業(yè)的放映人員，即可播放影片和星空 演示。上述的整套數(shù)字天象系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝與拆卸，便攜式球幕的安裝和拆卸 只需要10 15分鐘的時間，方便快捷；且球幕材質(zhì)通過嚴格的檢測標準，阻燃性高；整套 系統(tǒng)基于開放的PC架構(gòu)，系統(tǒng)兼容性良好、運行穩(wěn)定性。模塊化的系統(tǒng)設(shè)計意味著在以后 的升級也很方便，容易升級到更高的版本，打補丁，添加新功能，使用戶切實體會到其優(yōu)越 性。另外，本發(fā)明的實施例還提供一種處理數(shù)據(jù)的方法，該方法用于數(shù)字天象系統(tǒng)，包 括步驟121，獲取星空數(shù)據(jù)；該星空數(shù)據(jù)可以是實時星空數(shù)據(jù)，也可以是非實時星空 數(shù)據(jù)；該實時星空數(shù)據(jù)可以通過符合國際通用的第三方星表獲取，并存儲在數(shù)字天象系統(tǒng) 的計算裝置中，該星表中的數(shù)據(jù)可以更新，也可以讓用戶手動修改；非實時星空數(shù)據(jù)是對 實時星空數(shù)據(jù)的回放，如，要播放一些復(fù)雜星空圖像數(shù)據(jù)的節(jié)目，可以事先對節(jié)目在非實時
方式下進行處理，處理好的節(jié)目存儲在該計算裝置中，根據(jù)具體需求，可以選擇回放這些節(jié) 目；步驟122，對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空圖像數(shù)據(jù)，并將該星空圖 像數(shù)據(jù)還原成星空圖像；步驟123，將所述星空圖像輸出到所述數(shù)字天象系統(tǒng)中的投影裝置，并由所述投影 裝置將所述星空圖像輸出到所述數(shù)字天象系統(tǒng)的球幕上進行顯示。該星空圖像數(shù)據(jù)可以是根據(jù)上述實時星空數(shù)據(jù)計算出來的實時天文現(xiàn)象影片，也 可以是在非實時方式下已經(jīng)制作好的數(shù)字球幕專用影片，無論是實時天文現(xiàn)象影片還是已 經(jīng)制作好的數(shù)字球幕專用影片，都可以進行回放這些影片，若是實時天文現(xiàn)象影片時，可以 將該實時天文現(xiàn)象影片在播放時進行錄制，并存儲在該計算裝置中，以回放時，直接從該計 算裝置中讀取；若是已經(jīng)制作好的數(shù)字球幕影片，直接從該計算裝置中讀取，進行回放即 可；這樣，該系統(tǒng)無論在何時，何地觀看該影片，都可以通過調(diào)用該計算裝置中的影片，進行播放，可以應(yīng)用到低成本科普流動站(車)和中小學推廣科普教育，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。其中，上述步驟122可具體包括步驟1221，利用星空渲染引擎調(diào)用星空數(shù)據(jù)庫，獲取所述星空數(shù)據(jù)和渲染參數(shù)信 息；步驟1222，將所述星空數(shù)據(jù)和所述渲染參數(shù)信息進行三維圖形化處理，生成三維 星空圖像數(shù)據(jù)；步驟1223，在所輸出所述星空圖像前，對所述三維星空圖像數(shù)據(jù)進行解碼，生成所 述星空圖像。以計算機為例，上述步驟的具體過程是計算機的CPU負責調(diào)用星空數(shù)據(jù)信息和 處理交互指令，GPU(圖像處理器)則利用渲染引擎調(diào)用計算機的open GL庫將數(shù)據(jù)三維圖 形化。所需的數(shù)據(jù)信息首先從硬盤調(diào)用到內(nèi)存中，GPU再從內(nèi)存中選取渲染所需信息調(diào)入 到顯存中，最后由顯卡輸出圖像。
當然，這樣將星空數(shù)據(jù)3D星空化的過程不局限于此，還可以采用其它方式進行處 理，如利用專用天象儀的處理流程進行處理，同樣可以得到星空圖像數(shù)據(jù)。播放影片時，可 以調(diào)用對應(yīng)解碼器進行解碼，將壓縮數(shù)據(jù)還原成圖像輸出。其中，上述步驟123可具體包括步驟1231，對所述星空圖像進行變形處理，生成適合數(shù)字天象系統(tǒng)中球幕顯示的 星空圖像；步驟1234，將適合所述球幕顯示的星空圖像采用硬件加速模式進行輸出。該實施例中，播放時可以采用硬件加速模式。對于球幕影片，由于在球幕上播放影 片是存在形變，那么在處理影片時需要對原始圖形做變形處理，在觀看時保證正常的視覺 效果。在具體輸出影片時，還可以將數(shù)字照片輸出到球幕上，如同在劇場的中央有一臺虛擬 的半球狀幻燈機一樣。數(shù)字照片可以顯示在球幕上作為場景的背景、旅游風景或者宇宙中 其它星球的天文照片。該方法通過獲取星空數(shù)據(jù)，根據(jù)該星空數(shù)據(jù)模擬出實時渲染的天體運動并可作為 球幕影院來播放專門制作的影片，強大的3D圖形實時渲染引擎，以實時方式來渲染復(fù)雜和 高細節(jié)度的模型并將其投影播放在球幕上。節(jié)目表演時，計算機使用存放在硬盤數(shù)據(jù)庫中 的模型數(shù)據(jù)，并根據(jù)實時指令來控制節(jié)目數(shù)據(jù)。提供了一種不僅局限天文的，還可進行多功 能教育、娛樂的設(shè)施。由于體積相對較小，安裝拆卸方便，安全環(huán)保等特點使其非常適用于 小型科技館、科普流動車、主題公園、學校、社區(qū)科普中心等，大大擴展了數(shù)字天象系統(tǒng)的應(yīng) 用領(lǐng)域。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，包括一計算裝置，用于獲取星空數(shù)據(jù)，并對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空圖像數(shù)據(jù)，并將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像輸出；至少一投影裝置，用于接收所述星空圖像，并將所述星空圖像投射出去；一可拆卸球幕，用于接收所述投影裝置投射出來的所述星空圖像，并顯示所述星空圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述計算裝置包括 獲取模塊，用于從星表中獲取所述星空數(shù)據(jù)；存儲模塊，用于存儲所述獲取模塊獲取的所述星空數(shù)據(jù)；處理模塊，用于讀取所述存儲模塊中的所述星空數(shù)據(jù)，對所述星空數(shù)據(jù)進行渲染處理， 生成所述星空圖像數(shù)據(jù)，并將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像； 輸出模塊，用于輸出所述星空圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊包括渲染單元，用于利用星空渲染引擎調(diào)用所述存儲模塊中的星空數(shù)據(jù)庫，獲取所述星空 數(shù)據(jù)和渲染參數(shù)信息，將所述星空數(shù)據(jù)和所述渲染參數(shù)信息進行三維圖形化處理，生成三 維星空圖像數(shù)據(jù)；解碼單元，用于在所述輸出模塊輸出所述星空圖像前，對所述三維星空圖像數(shù)據(jù)進行 解碼，生成所述星空圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出模塊包括圖像變形處理單元，用于根據(jù)所述球幕的尺寸，對所述星空圖像進行變形處理，生成適 合所述球幕顯示的星空圖像；和/或硬件加速單元，用于將適合所述球幕顯示的星空圖像采用硬件加速模式進行輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述投影裝置具有可調(diào)角度的 魚眼廣角鏡頭和范圍為768*768-1920*1920的分辨率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述投影裝置為一臺投影機時， 所述魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為160度-180度，所述分辨率為768*768-1080*1080 ；所述投影裝置為兩臺投影機時，所述魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為100度-120度，所述 分辨率為 1024*1024-1920*1920 ；所述投影裝置為三臺或者三臺以上投影機時，所述魚眼廣角鏡頭的可調(diào)角度為80 度-90度，所述分辨率為768*768-1920*1920。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述球幕包括 一可拆卸圓柱形支架，具有一傾斜頂面；一可拆卸半球形支架，固定在所述圓柱形支架上，其底部開口面與所述圓柱形支架的 所述傾斜頂面吻合；一半球形內(nèi)層投影幕布，伸展開后固定在所述半球形支架上； 一半球形外層遮擋幕布，伸展開后與所述半球形內(nèi)層投影幕布結(jié)合成一個密封體； 一抽氣機，安裝在所述半球形外層遮擋幕布上，所述抽氣機進行抽氣時，所述內(nèi)層投影 幕布和所述外層遮擋幕布之間形成負壓，所述內(nèi)層投影幕布和所述外層遮擋幕布固定在所 述半球形支架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述圓柱形支架包括一底圈梁，一頂圈梁以及至少兩個立柱形龍骨，所述立柱形龍骨與所述底圈梁或者頂 圈梁可拆卸連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述半球形支架包括一球底圈梁，至少兩個弧狀龍骨，所述弧狀龍骨的一端與所述球底圈梁可拆卸連接，所 述至少兩個弧狀龍骨的另一端連為一體，形成所述半球形支架的球頂。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述龍骨為鋁合金材料制 成的龍骨。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)層投影幕布和所述外層 遮擋幕布通過拉鏈結(jié)合成一體，所述拉鏈部位還附著有粘扣帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)層投影幕布的內(nèi)表面涂 有白色涂料，其增益在0. 8 1之間。
13.—種球幕，其特征在于，包括 一可拆卸圓柱形支架，具有一傾斜頂面；一可拆卸半球形支架，固定在所述圓柱形支架上，其底部開口面與所述圓柱形支架的 所述傾斜頂面吻合；一半球形內(nèi)層投影幕布，伸展開后固定在所述半球形支架上； 一半球形外層遮擋幕布，伸展開后與所述半球形內(nèi)層投影幕布結(jié)合成一個密封體； 一抽氣機，安裝在所述半球形外層遮擋幕布上，所述抽氣機進行抽氣時，所述內(nèi)層投影 幕布和所述外層遮擋幕布之間形成負壓，所述內(nèi)層投影幕布和所述外層遮擋幕布固定在所 述半球形支架上。
14.一種處理數(shù)據(jù)的方法，用于數(shù)字天象系統(tǒng)，其特征在于，包括 多星表中獲取星空數(shù)據(jù)；對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空圖像數(shù)據(jù)； 將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像；將所述星空圖像輸出到所述數(shù)字天象系統(tǒng)中的投影裝置，并由所述投影裝置將所述星 空圖像輸出到所述數(shù)字天象系統(tǒng)的球幕上進行顯示。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理， 生成一星空圖像數(shù)據(jù)的步驟包括利用星空渲染引擎調(diào)用星空數(shù)據(jù)庫，獲取所述星空數(shù)據(jù)和渲染參數(shù)信息； 將所述星空數(shù)據(jù)和所述渲染參數(shù)信息進行三維圖形化處理，生成三維星空圖像數(shù)據(jù)； 所述將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像的步驟具體為 對所述三維星空圖像數(shù)據(jù)進行解碼，生成所述星空圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述將所述星空圖像輸出的步驟 包括對所述星空圖像進行變形處理，生成適合所述球幕顯示的星空圖像； 將適合所述球幕顯示的星空圖像采用硬件加速模式進行輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字天象系統(tǒng)、球幕和處理數(shù)據(jù)的方法，其中數(shù)字天象系統(tǒng)包括一計算裝置，用于獲取星空數(shù)據(jù)，并對所述星空數(shù)據(jù)進行星空化處理，生成一星空圖像數(shù)據(jù)，并將所述星空圖像數(shù)據(jù)還原成星空圖像輸出；至少一投影裝置，用于接收所述星空圖像，并將所述星空圖像投射出去；一可拆卸球幕，用于接收所述投影裝置投射出來的所述星空圖像，并顯示所述星空圖像。本發(fā)明的數(shù)字天象系統(tǒng)基于開放的計算裝置和可拆卸的球幕，大大擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號G06T1/00GK101847330SQ20091008090
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者祝廣波, 魏德庭 申請人:北京神州四達科技有限公司