3d可視化及手勢(shì)調(diào)節(jié)舞臺(tái)燈具的控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于舞臺(tái)燈光控制領(lǐng)域，特別設(shè)及一種3D可視化及手勢(shì)動(dòng)作調(diào)節(jié)舞臺(tái)燈具 的控制系統(tǒng)W及控制方法。【背景技術(shù)】 在舞臺(tái)燈具控制領(lǐng)域里，舞臺(tái)上的移動(dòng)光斑是通過(guò)懸掛于舞臺(tái)上方的搖頭燈的照射和 轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。燈具上設(shè)有相互垂直的豎直旋轉(zhuǎn)軸W及水平旋轉(zhuǎn)軸，當(dāng)水平旋轉(zhuǎn)軸不動(dòng)時(shí)，所 述豎直旋轉(zhuǎn)軸可使燈具圍繞其旋轉(zhuǎn)，W使燈具圍繞豎直旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成的軌跡曲線所在平 面與舞臺(tái)平面垂直，實(shí)現(xiàn)豎直旋轉(zhuǎn)；當(dāng)豎直旋轉(zhuǎn)軸不動(dòng)時(shí)，所述水平旋轉(zhuǎn)軸可使燈具圍繞其 旋轉(zhuǎn)，W使燈具圍繞水平旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成的軌跡曲線所在平面與舞臺(tái)平面平行，實(shí)現(xiàn)水平 旋轉(zhuǎn)；當(dāng)豎直旋轉(zhuǎn)軸和水平旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，燈束的立體式轉(zhuǎn)動(dòng)，光束可W隨著舞臺(tái)場(chǎng)景的 變化而照射不同的地方。
[0002] 燈具的出光孔截面的圓屯、與燈具中屯、軸線在同一直線上，故燈具中屯、軸線的方向 即為光束線方向；燈具在旋轉(zhuǎn)時(shí)，燈具中屯、軸線與其水平旋轉(zhuǎn)軸之間會(huì)形成一定的夾角，即 豎直旋轉(zhuǎn)角，角度為a ;燈具中屯、軸線在舞臺(tái)平面上的投影與燈具的水平旋轉(zhuǎn)角度0為燈 具中屯、軸線在XY平面上的投影線與X軸正方向之間的夾角，角度為0，其中，每個(gè)燈具的豎 直旋轉(zhuǎn)角度a的設(shè)置范圍和水平旋轉(zhuǎn)角度0的設(shè)置范圍均可人為設(shè)置。
[0003] 控制燈光光斑移動(dòng)的方法一般是向燈光控制臺(tái)系統(tǒng)手動(dòng)輸入相關(guān)燈具的參數(shù)，燈 光控制臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)參數(shù)，向燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)送相應(yīng)信號(hào)，由燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制燈具旋 轉(zhuǎn)至相應(yīng)位置，W使得燈具的光束投射到舞臺(tái)的相應(yīng)位置上?？刂茻艟咝D(zhuǎn)至相應(yīng)位置，通 常是通過(guò)燈光控制臺(tái)系統(tǒng)控制改變燈具的水平旋轉(zhuǎn)角度值（目Ppan值）、豎直旋轉(zhuǎn)角度值 (即tilt值）來(lái)實(shí)現(xiàn)，W達(dá)到改變燈具的投射方向的目的。
[0004] 目前，對(duì)于燈具的控制，只能在觸屏的二維平面上選擇燈具。手動(dòng)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)燈具 的時(shí)候也只能同時(shí)在S維空間的一個(gè)方向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。而本發(fā)明用手勢(shì)在S維空間不同動(dòng) 作可W在=維空間里方便的選擇燈具，也同時(shí)可W在=維空間的任意方向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)燈 具。比W往的操作更加方便靈活和高效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一發(fā)明目的在于利用體感控制器對(duì)手勢(shì)動(dòng)作的捕捉，在3D虛擬舞臺(tái)的=維 空間里形成一個(gè)選擇矩形盒，可W自由方便靈活的選擇燈具。
[0006] 本發(fā)明的第二發(fā)明目的在于利用體感控制器對(duì)手勢(shì)動(dòng)作的捕捉，提供一種在3D虛 擬舞臺(tái)上能同時(shí)在=維空間的任意方向上方便靈活的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)燈具，進(jìn)而提高工作的效 率。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種3D可視化及手 勢(shì)調(diào)節(jié)舞臺(tái)燈具的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括顯示屏、用于捕捉手勢(shì)動(dòng)作的體感控制器、 燈具控制模塊、用于存儲(chǔ)燈具信息的存儲(chǔ)模塊、用于驅(qū)動(dòng)燈具動(dòng)作的燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述體 感控制器、存儲(chǔ)模塊、燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與燈具控制模塊連接，所述燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接燈具； 所述燈具控制模塊包括： 虛擬舞臺(tái)控制模塊：用于通過(guò)手勢(shì)建立虛擬舞臺(tái)，并將建立好的虛擬舞臺(tái)輸出到顯示 屏； 初始化模塊:用于通過(guò)手勢(shì)驅(qū)動(dòng)燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將燈具移動(dòng)至初始位置； 手勢(shì)動(dòng)作捕捉模塊:通過(guò)體感控制器捕捉手勢(shì)動(dòng)作； 燈具選擇模塊:用于通過(guò)手勢(shì)選擇燈具； 燈具移動(dòng)模塊:用于通過(guò)手勢(shì)在3D空間內(nèi)移動(dòng)選中的燈具； 目標(biāo)光斑位置選擇模塊:用于通過(guò)手勢(shì)選中3D空間的目標(biāo)光斑位置； 燈具旋轉(zhuǎn)模塊:用于通過(guò)手勢(shì)旋轉(zhuǎn)選中的燈具使燈具的光束射向目標(biāo)光斑。
[0008] 所述燈具控制模塊還包括用于在虛擬舞臺(tái)上模擬所有有效燈具投射到目標(biāo)光斑 位置上的光斑圖像并將模擬圖像輸出到顯示屏的光斑圖像模擬顯示模塊。
[0009] 所述燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種舞臺(tái)燈具控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括W下步驟:a)建立虛擬舞臺(tái)，W 實(shí)際舞臺(tái)與地面平行的平面為XY平面，W舞臺(tái)與地面平行平面的橫向中屯、線、縱向中屯、線 分別為XY平面的X軸、Y軸，與XY平面垂直方向?yàn)閆軸，建立空間坐標(biāo)系；通過(guò)燈光控制模 塊，將實(shí)際舞臺(tái)的位置信息按比例K縮放建立虛擬空間直角坐標(biāo)系形成虛擬舞臺(tái)；用手勢(shì)繪 制出虛擬舞臺(tái)，將繪制好的虛擬舞臺(tái)發(fā)送到顯示屏上，其中雙手間距與縮放舞臺(tái)大小的關(guān) 系如下:Ls = Lh * K; Ws = Wh * K; Hs = Hh * K; K〉0 ;其中，L是長(zhǎng)度，W是寬度，H是 高度;下標(biāo)S是舞臺(tái)的尺寸，下標(biāo)h是雙手之間的尺寸，K為大于零的預(yù)設(shè)常數(shù);b)初始化燈 具位置，通過(guò)燈具控制模塊驅(qū)動(dòng)燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將各燈具移動(dòng)至初始位置;C)獲取實(shí)際舞臺(tái) 上需光束照射點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息，通過(guò)燈具控制模塊將該位置信息轉(zhuǎn)化為虛擬舞臺(tái)上目標(biāo) 光斑的位置坐標(biāo)信息并將目標(biāo)光斑的位置信息反饋給燈具控制模塊;d)選擇燈具，運(yùn)用手 勢(shì)在虛擬舞臺(tái)內(nèi)形成一個(gè)矩形盒，選中至少一個(gè)燈具;從存儲(chǔ)器中讀取所選燈具的位置數(shù) 據(jù)，并判斷所選燈具對(duì)目標(biāo)光斑位置是否有效，若目標(biāo)光標(biāo)位置處于該燈具的有效覆蓋區(qū) 域內(nèi)，則該燈具有效并選取，否則該燈具無(wú)效并忽略;燈具光束的覆蓋區(qū)域滿足W下條件的 有效：P e [zi*tan(ai)，zi*tan(a2)] ; 丫 E (bi，b2);其中，燈具的旋轉(zhuǎn)中屯、點(diǎn)距離XY 平面的高度為Z1，燈具的豎直旋轉(zhuǎn)角度值a的設(shè)置范圍（ai，a2)，燈具的水平旋轉(zhuǎn)角度值0 設(shè)置范圍(bl，b2)，P為該燈具有效覆蓋區(qū)域的極徑范圍，T為該燈具有效覆蓋區(qū)域的極角 范圍；e)計(jì)算有效燈具的水平旋轉(zhuǎn)角度值、豎直旋轉(zhuǎn)角度值，具體如下:燈具的水平旋轉(zhuǎn)角 度值日、豎直旋轉(zhuǎn)角度值0分別滿足如下條件:a = a;rctan[(x廣X2)2+(yi-y2)2]l/2/(z：L- Z2);
其中，燈具出光孔截面的初始位置的圓屯、在虛擬舞臺(tái)上的坐標(biāo)是(xi，yi，zi)，所述目標(biāo) 光斑位置在虛擬舞臺(tái)上的位置坐標(biāo)為(X2，y2，Z2) ;f)將燈具的水平旋轉(zhuǎn)角度值、豎直旋轉(zhuǎn) 角度值轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)并向燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)燈具旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)的方向及位 置。
[0011] 進(jìn)一步地，在執(zhí)行步驟f前，根據(jù)各有效燈具照射在目標(biāo)光斑上的光斑形狀，在虛 擬舞臺(tái)上模擬繪制所有有效燈具在目標(biāo)光斑上形成的光斑圖像并將其輸出到顯示屏。
[0012] 本發(fā)明的有益效果： 1、利用體感控制器對(duì)手勢(shì)動(dòng)作的捕捉，在3D虛擬舞臺(tái)的=維空間里形成一個(gè)選擇矩形 盒，可W快速、自由、方便靈活的選擇多個(gè)燈具。。
[0013] 2、采用可視化的虛擬舞臺(tái)進(jìn)行控制，利用體感控制器對(duì)手勢(shì)動(dòng)作的捕捉，提供一 種在3D虛擬舞臺(tái)上能同時(shí)在=維空間的任意方向上方便靈活的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)燈具，具有直觀 方便，自由快捷等優(yōu)點(diǎn)。3、通過(guò)精確的虛擬舞臺(tái)模擬，燈具光束可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明所示的控制示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明所述舞臺(tái)燈具控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明所述舞臺(tái)燈具控制系統(tǒng)的燈具控制模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖4是本發(fā)明方法的總流程圖。
[001引圖5為本發(fā)明的原理圖。
[0019] 圖6為本發(fā)明的示意效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 參照?qǐng)D1-2所示，本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)舞臺(tái)燈具包括顯示屏2、用于捕捉手勢(shì)動(dòng)作 的體感控制器、燈具控制模塊、用于存儲(chǔ)燈具信息的存儲(chǔ)模塊、用于驅(qū)動(dòng)燈具動(dòng)作的燈具驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述體感控制器、存儲(chǔ)模塊、燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與燈具控制模塊連接，所述燈具驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)連接燈具。存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所有燈具的位置信息數(shù)據(jù)、豎直旋轉(zhuǎn)角度值a的設(shè)置范圍 (ai，32)、水平旋轉(zhuǎn)角度值0的設(shè)置范圍（bi，b2)、屬性數(shù)據(jù)信息（zoom屬性）、燈具旋 轉(zhuǎn)中屯、點(diǎn)的位置信息；燈具控制模塊用于建立虛擬舞臺(tái)、初始化燈具、選擇目標(biāo)光斑位置 并將目標(biāo)光斑的位置轉(zhuǎn)化為虛擬舞臺(tái)上的位置信息、選擇燈具并判斷燈具相對(duì)目標(biāo)光斑是 否有效、計(jì)算燈具的旋轉(zhuǎn)角度并將該角度轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)控制燈具轉(zhuǎn)動(dòng)W及在虛擬舞臺(tái)上 模擬光斑效果。如圖3所示，燈具控制模塊包括：虛擬舞臺(tái)控制模塊:通過(guò)體感控制器將雙 手手掌的左右，前后，上下平行地拉大縮小動(dòng)作轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，來(lái)控制虛擬舞臺(tái)的長(zhǎng)寬高 尺寸大小，并將建立好的虛擬舞臺(tái)輸出到顯示屏;初始化模塊:用于通過(guò)預(yù)設(shè)置在燈具控制 模塊中的軟件向燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)燈具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將燈具移動(dòng)至初始位置， 最后初始化位置完成的3D燈具模型輸出到顯示屏;手勢(shì)動(dòng)作捕捉模塊:通過(guò)體感控制器捕 捉手勢(shì)動(dòng)作。捕捉到手勢(shì)動(dòng)作后生成不同的信號(hào)，再發(fā)送到燈具的選擇、移動(dòng)、W及旋轉(zhuǎn)模 塊，分別實(shí)現(xiàn)不同模式下的燈具選擇、移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)操作;光斑圖像選擇模塊:在目標(biāo)光斑位 置選擇模式下，通過(guò)體感控制器將單手的食指在平面空間移動(dòng)換算到3D虛擬舞臺(tái)中的屏幕 空間的一個(gè)點(diǎn)，懸停一秒左右后，選中3D空間的對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)為目標(biāo)光斑位置;燈具選擇模 塊:在切換到燈具選擇模式下，通過(guò)手勢(shì)動(dòng)作體感控制器，兩手的食指在=維空間上做拉斜 線的動(dòng)作形成一個(gè)矩形盒。將此矩形盒大小映射到虛擬舞臺(tái)的3D空間形成一個(gè)相應(yīng)比例的 矩形盒。雙手食指繼續(xù)拉伸可W改變矩形盒的長(zhǎng)寬高。單掌前后左右上下的移動(dòng)矩形盒位 置，來(lái)選擇相應(yīng)矩形盒范圍內(nèi)的燈具。單手食指可W點(diǎn)擊某個(gè)燈具，如果此燈具未被選中就 變?yōu)檫x中狀態(tài)，如果已經(jīng)選中