CN101082901A - 一种虚拟排演系统 - Google Patents

Abstract

虚拟排演系统，包括空间设计、服装造型设计、人物动作设计、灯光设计、特效设计、音效设计等子系统，通过上述各子系统的配合，可以可视化地、方便、快捷地对大型的演出、市政规划等项目进行模拟、设置并回放，真实地展现演出或建筑等项目的整体效果。通过本系统对演出等项目的模拟，有利于组编人员对演出的安排进行不断地调整，也方便演出项目的审批，而在此过程中不需要大量演职员的实际排演，从而极大地减少了演出经过长期的彩排而不能通过审批的概率，也有助于在演出前对演出效果进行评估从而做出必要的改进，有效地节省了人力、物力、财力。本系统操作方便，且可以通过多用户同时进行操作，可以快速地完成项目的模拟。

Description

一种虚拟排演系统

技术领域

本发明内容涉及计算机仿真系统，特别是涉及大量建筑物、道具、人物、场景等静态或动态内容的虚拟排演系统。

背景技术

对于一场演出而言，从决定进行演出开始，到正式的多次演出之间要经过很长的一段时间和多个阶段。例如，其一般要经过：主办方决定上马演出、编剧撰写剧本、排练、审批演出、再次排练、正式演出等阶段。例如，其中的排练包括座排、粗排、细排、连排等过程，舞台设计包括制景、绘景、装置、投影制作等过程，服装设计包括测量、裁剪、打样、制作、试装等过程。而且，整个过程中，需要制作人、编导、主创、众多演员、舞台设计人员、服装设计人员、化妆设计人员、灯光设计人员、音乐&音效设计人员、绘景&道具设计人员的参与。因此，不难想象，这样的过程需要很长的一段时间，而且需要投入大量的人力、物力。

但实际的情况是，尽管主办方和演职人员投入了大量的人力、财力、精力，但并不是每个演出都能够最终多次正式演出的，甚至还存在部分演出不能通过审批而最总夭折的可悲结局。

如果一个演出不能多次演出，或者一场演出都不能进行，那么其所直接或间接地造成的浪费是非常巨大的。例如，一个需要1000名演职员的演出，每次排练都最低需要一天的时间，而这一天中，仅从食品一项上来看，每人需要两顿正餐且平均每个人两瓶矿泉水，如果每顿正餐10元人民币，矿泉水3元/瓶的话，那么这个数字就已经很巨大了。而实际上，一次排练需要的时间往往更长，需要的人员也可能更多。可想而知，一次排练的成本会非常大。不仅如此，演出需要准备服装、设备、搭建舞台，这些都需要巨大的投资。如果投入了上述大量的人力、物力，最终却未能投入正式演出，那么是非常可惜的。

例如，上海话剧中心曾排演话剧《长恨歌》，在排练过程中，由于总体效果不理想，所以三易其稿，总花费达到人民币140万元，如果最初就能够对总体效果有一个总体的概览，那么可能就不需要像这样地在排练过程中三易其稿。又如，上海昆剧团曾经组织昆剧《牡丹亭》的二期排练，总共投入人民币800万元；上海舞美中心也曾组织音乐剧《夜半歌魂》，投入人民币500万元；北京曾排练《阿依达》，投入高达人民币3000万元，但最终都因为演出的效果不理想而不再投演。再如，上海歌剧院曾排演歌舞剧《太阳鸟》，投入了人民币300万元，但最终未能通过审查。试想，如果上述剧目最初能够将演出效果实际模拟出来，那么就可以由剧目审查部门针对模拟效果进行审查，如果未通过审查可以进行修改，也可以放弃，就不会造成上述的巨大浪费。或者，在通过审查后，也可以选择不同的观众群体对实际演出效果进行抽样调查，如果效果不佳，那么同样可以对剧本进行修改，或者主动放弃。

又如，在某些节日或者重大的节日，某些演出必须进行，例如我国传统的春节联欢晚会，如果在最后一次的彩排中发现问题，这个时候再纠正就非常困难，因为没有足够的时间来进行精细的调整。如果出现这样的问题，就可能影响整台春节晚会的质量。

与上述情况相反，我们假设，我们在排练或彩排前能够看到整个演出的效果以及每个节目、场景的细节，那么就可以仔细地评估，并可以纠正其中的偏差以便及时地调整并再次仔细地评估。这样，一方面可以保证演出的时间进度，另一方面也节省了大量的人力、物力；而且，这样的系统还有利于文化资源的积累和整理，为今后的文艺创作提供丰富、宝贵的素材。因此，有必要开发一套虚拟排演系统以便对整个演出的效果进行有效地预览。

目前，市场上还没有此类系统，在国内外都还没有其他现成的系统可供上述目的使用。

发明内容

为解决上述问题，发明人提供了一种虚拟排演系统。该排演系统包括一台或多台处理服务器以及若干台工作终端、若干台展示终端。其中，处理服务器上运行空间设计子系统、服装造型设计子系统、人物动作设计子系统、灯光设计子系统、特效设计子系统、音乐&音效设计子系统、摄像机子系统、网络及其周边硬件系统合成子系统等子系统的后台处理程序；工作终端上则运行上述子系统的前台操作程序；展示终端将操作者所设置的排演内容实时或非实时回放，在该等过程中，展示终端会根据本发明所揭示的内容进行计算并根据计算结果予以显示。

上述排演系统还包括工程图节点输出子系统以及工程预算输出子系统。

其中，上述空间设计子系统用于完成演出创作中对舞台道具的放置，出场顺序的调整以及调度过程等方面的模拟，使之达到对实际舞台的模拟效果。

上述服装造型设计子系统用于对演员着装的样式、数量进行模拟，其既对每个演员个体的服装进行模拟，也同时对所有演员的服装之间的协调性，以及服装与舞台的协调效果进行模拟，以使得在演员试穿实际服装之前即可了解服装的整体效果。

上述人物动作设计子系统用于对演员的静态造型以及动态过程的展现进行模拟。本子系统也对演员的舞台走位的过程以及协调性进行模拟，使得在实际彩排前可以了解演员表演的具体情况。

上述灯光设计子系统完成对舞台灯光从设计到搭建的全过程的模拟，并对灯光的最终效果以及其与舞台美术效果的协调进行模拟。其通过模拟真实舞台中灯光的元素并调节灯光参数的属性，从而使得本虚拟排演系统中尽可能逼真地模拟出现实灯光效果，这样就可以对实际演出中的灯光运用进行预演，实现了不用等到实际排演时就能知道具体舞台灯位的布置情况、灯光动态变化情况，并进一步核算因灯光方面构成的演出成本等。

上述特效设计子系统完成各种特效处理方式的模拟，该子系统将配合舞台的艺术氛围、静态的场景设置以及动态的人物动作设计不同的特效，并对其最终效果加以展现。

上述音乐&音效设计子系统完成演出创作艺术中对各种声音、音效的模拟，其包括声音、音效的运用方式、时间以及其与舞台静态布景和人物动作的协调性。

上述摄像机子系统完成对演出过程中多台摄像机进行摄影的模拟。该子系统可以从多个角度、全方位来观察舞台艺术效果，从而可以控制模拟摄像机按照各工种职能的需要，调整到其最佳的观察视角，从而有效地了解最终的彩排效果。

上述网络及其周边硬件系统合成子系统主要解决虚拟排演系统中，多人交互实时排演的模拟，以提高排演速度；该子系统还要解决同现有硬件配合使用的问题，达到理想的展示要求。

上述工程图节点输出子系统完成演出创作中对道具制作平面图、立面图的输出。其采用了现行的规范，减少反工概率，加快了舞台元素从设计至落实到图纸速度，并提供了尽可能从数据库中选择已经存在的舞台元素，达到资源的最大程度的重复运用，同时节约了排演的成本。

上述工程预算输出子系统完成排演成本核算，为控制成本预算服务。

必要时，一主控服务程序调用运行上述各子系统，或协调其工作。

上述各子系统可以分别单独运行，也可以全部或部分整合在一起使用。具有不同功能的子系统分别组合使用时，就完成了不同方面的模拟排演。例如，服装造型设计子系统单独使用时，可以使得预览者看到不同的服装以及服装与服装的搭配的效果；当服装造型设计子系统与人物动作设计子系统共同使用时，预览者就可以观看到不同的人物身着不同服装时的造型和效果。类似的组合使用都可以执行，最完整的效果是上述所有子系统全部一起使用，这样预览者可以最全面地了解整个项目的全貌。由于本领域的技术人员根据上述各子系统的功能描述可以将不同的子系统采用不同的组合予以使用，因此，发明人在此不赘述。

上述虚拟排演系统，其还包括一台或多台数据库服务器，用于存储各种预先设置的素材。该等素材是操作者事先制作好的并存储于该等数据库服务器内，因而是一个积累的过程，在使用时只需要予以调用即可；该等素材也可以是操作者从数据库中调取并修改后对原素材予以覆盖，或者重新存储成一个新素材；该等素材也可以是操作者在制作一个项目过程中根据具体要求制作的新素材，并在使用前或使用后将其存储于该等数据库服务器内。

上述虚拟排演系统，其还包括一台或多台文件服务器，用于存储保存排演内容的项目文件。在操作者登录本系统并针对一个排演内容建立一个项目文件后，该等项目文件被保存在该等文件服务器上，同时，操作者亦从该等文件服务器上调取已经存在的项目文件并打开后继续编辑。工作人员通过工作终端登录虚拟排演系统并在相应的子系统内进行相应的设置、操作，这些设置、操作被处理服务器所接收，并分别由运行在处理服务器上的空间设计子系统、服装造型设计子系统、人物动作设计子系统、灯光设计子系统、特效设计子系统、音乐&音效设计子系统、摄像机子系统等子系统进行相应的处理，在处理过程中，操作者可以随时对操作结果进行保存，最终处理完毕后这些数据被保存到存储设备上，该等存储设备可以是文件服务器，也可以是数据库服务器，还可以是各种移动设备，或者是其他存储设备，以便将来回放时使用。

一个排演内容的具体的操作过程如下：使用本系统开始一个排演创作，首先设立一个新的排演项目名称，并保存在数据库服务器、文件服务器或其他硬件存储设备上；由工作人员进行具体的设置，在该等设置过程中，这些设置的所有操作数据均被保存在数据库服务器、文件服务器或其他硬件存储设备上；操作完毕后，进行回放，预览者可以观看上述操作所形成的排演全过程。例如，从一场演出开幕前的焰火表演开始，到主持人报幕，多个节目的演出，直至演员谢幕等。

在上述设置过程中，一个排演内容可以被多个操作者通过不同的工作终端调用打开，并在相应的工作终端上根据自己的权限修改相应的部分。

在上述回放过程中，可以通过一个或多个投影设备或其他显示设备，将回放过程予以展示。同时，也可以通过一个多个视频切换器，有选择性地将展示在不同展示终端等显示设备上的内容通过不同的投影设备予以展示。

在上述回放过程中，预览者可以查看任意时间段的排演效果。由于所有的数据均被保存在上述数据库服务器、文件服务器或其他硬件存储设备上，因此，本虚拟排演系统可以根据预览者的选择针对不同时间段的内容进行回放，从而查看不同时间段的排演效果。

在上述设置过程中，具体的操作通过如下途径完成。

对于空间设计子系统，首先打开道具列表并在其中选择相应的道具元素，例如一个柱子或者一个人物，将该等道具元素拖入舞台场景中，舞台中即出现相应的道具，首次出现的位置在世界坐标，即该虚拟空间，的原点(0，0，0)。操作者可以根据具体要求，拖动道具至一个特定的出现位置，该等信息被一并保存到项目文件内，在下一次进入时，相关的道具就出现在用户指定的位置。

在上述操作中，操作者可以根据需要调整该道具在舞台场景中的位置、大小、方向、材料等，本发明提供的虚拟排演系统中都可以即时显示出相应的变化，用户还可以记录该等道具的运动轨迹，使之在舞台的场景中的运动信息被记录下来，并且实现回放。

对于服装造型设计子系统，首先通过上述空间设计子系统在舞台空间中建立特定的人物，此时，该等人物是在人物列表中所选取。类似地，该等人物首次出现的位置在世界坐标，即该虚拟空间，的原点(0，0，0)。操作者可以根据具体要求将其拖动至一个特定的出现位置，在下一次进入时，相关人物就出现在用户指定的位置。然后，操作者打开服务列表，并选择相应的服装拖放到特定人物上，该等服装会根据人物的大小自动调整其比例。类似地，该等信息亦被一并保存到项目文件中。同样类似地，操作者可以根据需要调整该服装的一般变化，比如颜色、花纹等信息。

对于人物动作设计子系统，首先确保人物存在于当前舞台中，然后打开动作列表选择相应的动作元素，将其拖至舞台上的人物上，舞台中演员即做出该动作的预备姿势，等待用户激活后立即做出该动作。操作者可以根据需要组合该演员在舞台中的表演组合，及其在舞台中的行动轨迹，本虚拟排演中都可以即时显示出相应的变化；操作还可以记录下该演员的运动轨迹，使之在舞台的场景中的运动信息被记录下来，并且实现回放。

对于灯光设计子系统，首先打开灯光列表并在其中选择相对应的灯光，执行相应的灯光操作，例如打开灯光、改变灯光颜色等操作。操作者可以根据需要组合舞台中提供的各种类型的灯光，这些灯光可以立即根据操作者所设置的参数进行调节，即时反映在舞台中，并且系统可以记录下每个不同的时间点下所有灯光的不同的参数组合，从而实现整个舞台表演的灯光变化的过程。

对于音乐音效设计子系统，首先打开音乐音效列表并在其中选择相应的音乐，为舞台表演添加背景音乐。操作者也可以为特定的舞台角色添加对白，并设置该灯对白在特定的时间播放出来。操作者可以根据需要组合舞台中提供的各种用途的声音以及特定对白，从而实现一个时间点多个音乐、音效的混合，实现整个舞台表演的声音变化的过程。

对于摄像机计子系统，首先在出现的摄像机列表中，选择最常用的摄像机视角，例如上方(Top)、前方(Front)、左方(Left)等来观看舞台，同时也可以用常用的外接设备，例如键盘、鼠标、摇杆等设备来控制摄像机的观看角度。操作者可以在操作过程中变换摄像机的角度，从而实现视角的转换。

类似地，对于特效子系统，首先打开特效列表并在其中选择虚拟排演提供的特殊效果以及其发生的地点，然后调节相应的参数，使其符合具体的要求。上述特效可以包括很多内容，例如雨、烟、冰、海水、阳光等，可以为操作者提供足够的特效内容。例如对于干冰的特效效果，就必须具备喷射浓度、时间等参数，而对于阳光的特效效果就必须具备时间、角度和强度等参数。这些参数可以根据特效的对象和具体需要而调整。

对于工程图节点子系统，打开一个特定项目后，虚拟排演系统可以自动列出所涉及的舞台元素。操作者可根据实际情况单独调节舞台元素的单价、面积等。相关属性均用表格的形式列出，可以如同编辑表格一样对该等内容进行编辑，编辑完毕，该等内容又可以导回到虚拟排演系统内并更新相应的修改内容。

一种虚拟排演系统，其包括上述子系统的部分子系统，且该等子系统可以分别组合形成一个相对简单的虚拟排演系统以满足不同的需要。例如，一个虚拟排演系统可以只包括上述的空间设计子系统，用于没有人物的排演内容，例如可以用于市政建设预览；又如，一个虚拟排演系统可以包括空间设计子系统以及人物动作设计子系统，可以完成简单、不具有过多效果的话剧排演；再如，一个虚拟排演系统可以包括上述的空间设计子系统、人物动作设计子系统以及服装造型设计子系统以及灯光设计子系统，其可以搭配灯光展示演出效果，但却不能设置特效效果，也无法听到声音等等。类似地，本领域的技术人员可以对上述子系统进行更多的组合。

本发明提供的系统具有操作简单、输入快捷的特点，可以将演出的整个场景、过程都快速地输入到本系统；本系统的回放逼真，可以真实地反映演出的效果，其可以达到排演初期即可了解合成效果的创作过程。从而为演出的修改、评审等提供参考。而且，通过本系统，可以大大丰富编导的艺术创作，增强作品的艺术效果。尤其是，本系统为戏剧舞台设计的时效性、内容表现的灵活性、表演效果的稳定性、舞台演出的可靠性提供了有力的保证，为戏剧艺术的再创造发挥十分重要的作用，为多媒体资产管理和视听资源的增值利用开拓了有效的通路。同时，本系统允许多个用户对不同的或同一个内容进行操作，从而使得多个操作人员可以并行操作，从而加快了模拟的速度。

附图说明

图1是本发明提供的虚拟排演系统的组成结构示意图。

图2是本发明提供的虚拟排演系统的系统结构示意图。

图3是本发明提供的虚拟排演系统的整体排演操作流程示意图。

图4是本发明提供的虚拟排演系统的网络协同操作流程示意图。

图5是通过本发明提供的虚拟排演系统设定在一个时间段内的各种动作的操作流程示意图。

图6是本发明的一个实施例中对舞台进行设置的过程中的一个屏幕截图。

图7是本发明的一个实施例中在一个舞台中对道具进行设置的过程中的一个屏幕截图。

图8是本发明的一个实施例中在一个舞台中对人物进行设置的过程中的一个屏幕截图。

图9是本发明的一个实施例中在一个舞台中对灯光进行设置的过程中的一个屏幕截图。

图10是本发明的一个实施例中一个大型活动的效果的屏幕截图。

标号说明

1、虚拟排演系统

11空间设计子系统    12人物动作设计子系统

13灯光设计子系统        14特效设计子系统

15音乐&音效设计子系统   16摄像机子系统

17工程图节点输出子系统  18工程预算输出子系统

19服装造型设计子系统

10网络及其周边硬件系统合成子系统

2、非线性编辑平台

6X

61处理服务器    62数据库系统

63文件服务器    64视频切换器

65工作终端      66展示终端

67投影仪        68大屏幕

7X

71舞台                   72属性栏    73道具列表

74子系统切换标签         75时间线    76具体对象

721具体对象

731道具                  732道具

751一对象对应的时间线    752一个具体的时间点

具体实施方式

参考图1，其描述了本发明提供的虚拟排演系统的组成结构示意图。从图中可见，虚拟排演系统1包括空间设计子系统11、人物动作设计子系统12、灯光设计子系统13、特效设计子系统14、音乐&音效设计子系统15、摄像机子系统16、工程图节点输出子系统17、工程预算输出子系统18、服装造型设计子系统19、网络及其周边硬件系统合成子系统10等子系统。这些子系统各自按照发明内容所述完成自身的功能，其具体的运作方式在下面还将继续阐述。

参考图1，同时，该虚拟排演系统1还包括一个非线性编辑平台2，该非线性编辑平台实际是一个相对独立的三维虚拟交互软件，其负责将以三维数据资料存在的排演过程全部实时地展示出来，并可以以时间为参考值任意地调整三维资料的发生时间。通过这个平台，可以将上述各子系统，例如人物动作设计子系统12、空间设计子系统11、灯光设计子系统13等所涉及的人物、场景、灯光等对象在预设的空间内按照设定的时间顺序予以展示。该平台的实现可以参考计算机图形学、计算机程序设计等方面的书籍、类似网站或其他公开资料，例如可以参考《(数字图象处理(影印版)》(清华大学出版社)、《计算机图形学》(清华大学出版社，2005年3月)、《(计算机图形学原理及算法教程(Visual C++版)》(清华大学出版社，和青芳著，2005年10月)等。

参考图1，上述虚拟排演系统1的各子系统以及非线性编辑平台2可以在网络环境下协同操作。在本实施例中，所述的网络环境是一个局域网，这样，更容易满足虚拟排演系统1所需要的数据传输。而在其他实施例中，上述网络环境也可以是互联网。

参考图1，上述虚拟排演系统1需要各种硬件支持和数据库支持。准确地说，该虚拟排演系统1中还包括数据库系统以及若干种类和数量的硬件，例如，操作人员需要通过工作终端，例如是商用PC机，来进行设计和相应的操作，而这些设计操作最终以数据的形式存储在相应的数据库中，又例如，上述的硬件还可以是处理服务器，该服务器用于对上述数据进行运算处理，以便用于演示回放。

参考图1，上述虚拟排演系统1还进行分布式渲染，其用途在于对需要输出的内容进行渲染，以使其达到演出模拟的各种色彩效果。特别是，当输出的画面范围比较大，而一台独立的显示设备，例如投影仪，无法完全显示所有画面时，通过上述分布式渲染，可以将一个完整的画面分别在不同的显示设备上显示。其特别之处还在于，对于某些特殊显示设备，可以根据该等设备的特殊要求进行特殊的处理后再予显示。本领域的技术人员可以理解，分布式渲染的用途在于解决目前计算机硬件设备满足不了大量的三维计算量的负担，把整个画面需要渲染的内容，分别分配到不同的设备上去完成，完成后再做最后的汇总，形成一个完整的画面。同时对于超常规的显示要求，比如环幕，或者上下左右前后的沉浸式显示要求，都需要用到网络内的终端计算机分别渲染不同的画面，然后再分别显示。关于该等分布式渲染的功能以及实现可以参考分布式系统等书籍、网站或其他公开资料，例如《并行程序设计——C、MPI与OpenMP(影印版)》(清华大学出版社，[美]Michael J.Quinn著，2005年8月)、《网格计算》(清华出版社出版，都志辉、陈渝、刘鹏编写)、《高性能集群计算：结构与系统(第一卷)》、《高性能集群计算：编程与应用(第二卷)》(电子工业出版社，(美)Rajkumar Buyya著郑纬民、石威、汪东升等译，2001年6月)等。

在与上述实施例类似的其他实施例中，上述的虚拟排演系统1也可以不包括工程图节点输出子系统17和工程预算输出子系统18。由于这两个子系统是用于对工程预算进行计算的，而该等工作并不影响演示的效果，仅仅在于其可以对整个工程的造价给出合理的预算，而且，该等工作可以通过其他独立的计算机软件予以完成。因此，在其他实施例中，为了对虚拟排演系统1进行精简，可以有选择地去掉上述两个子系统。

例如，在一个实施例中，只选用了本系统中的空间设计子系统11以及人物动作设计子系统12，在这样的系统中，则操作者可以对空间设计进行设置，例如对舞台、湖水等场景，同时，也可以设置多个人物，并可以调节这些人物的动作等。因此，形成了一个在特定空间、背景内多个人物的行动，但这些人物没有服装的效果，也没有灯光、特效等效果。但本领域的技术人员可以理解，这样的一个简单的上述子系统的组合，已经可以实现一些基本的设置，使观众可以看到一个初步的效果。而在另外一个实施例中，则选取了上述的空间设计子系统11、灯光设计子系统13、特效设计子系统14以及音乐&音效设计子系统15，通过这样的组合，可以表现一个没有人物的空间，该空间中可以充满了音乐，并伴随有灯光的变换，同时还有各种特效，例如风、烟雾等效果。因此，呈现了一个无人的世界。而在又一个实施例中，则选用了上述的人物动作设计子系统12、灯光设计子系统13以及摄像机子系统16，此时，可以展现一批人物随着灯光的变换展现各自的动作，同时，还可以通过摄像机视角的切换从不同的角度观察这些人物的动作。本领域的技术人员可以理解，根据本发明的内容，结合公有常识以及公开资料，还可以进行其他组合以便实现使用者不同的需要。

参考图2，其描述本发明提供的虚拟排演系统的一个实施例的系统结构示意图，从中，可以了解该系统具体的运作模式。参考图2，虚拟排演系统具体由以下部分组成：一或多个处理服务器61、数据库系统62、文件服务器63、视频切换器64以及一个或多个工作终端65、一个或多个展示终端66、一个或多个投影仪67、以及与投影仪的数量相对应个数量的大屏幕68，或者是与投影仪的投影面积相适应的大屏幕68。其中，工作人员或操作人员通过工作终端65按照预定的剧本和要求进行操作，这些操作所形成的数据通过处理服务器61处理后存储到数据库服务器62和文件服务器63中，或者不经处理服务器61处理直接存储到数据库服务器62和文件服务器63中。相应地，在操作人员完成操作后，在回放过程中，这些操作的结果再次经过处理服务器61处理，并通过展示终端进行分布式渲染，通过投影仪67投放在相应的大屏幕68上。即使在上述操作过程中，操作过程也可以随时通过投影仪67显示在相应的大屏幕68上。在本实施例中，展示终端66同时提供两个输出，一个输出至与本展示终端66相连接的显示设备，例如普通的显示器，另一个输出至上述视频切换器64，而视频切换器64连接投影仪67，并通过投影仪67将最终显示画面展现出来。由于多个展示终端66均与视频切换器64相连接，所以，可以通过控制视频切换器64来选择大屏幕上所播放的画面内容。通过这样的配置，投影的选择余地非常大，使得在整个网络系统中，所有的电脑画面的画面都可以根据要求投影在大屏幕上，从而增加了系统的灵活性。

在本实施例中，一共使用了3台投影仪67，也相应地使用了3台大屏幕68。这是为了更好地展示演示效果，使得演示画面尽量地大。当然，在其他实施例中，如果具备条件，大屏幕的数量也可以增加，例如增加到12台，排成4×3的矩形形状，相应地，投影仪的数量也要与此相匹配，以便一台投影仪控制一台大屏幕。类似地，在可选的其他实施例中，也可以只使用一台大屏幕，或者直接使用一个普通的显示设备，例如计算机的显示器，或者液晶电视等，这都不影响本发明的实质内容。

而在其他实施例中，也可能不采用投影仪，而直接将展示终端的输出端通过视频切换器与大屏幕的输入端相连接，即由视频切换器64直接控制大屏幕68的输出，省略了投影仪67。

在本实施例中，工作终端65是普通的商用个人计算机，展示终端66也是普通的商用个人计算机。上述工作终端65的数量是可变化的，具体由用户的数量所决定。对于比较大、比较紧急的项目，需要更多的操作人员协同工作，那么就需要更多的工作终端65以便不同的操作人员分别在不同的工作终端65上进行不同的操作，例如某些人员负责完成灯光设计、某些人员负责人物造型和服装设计等。类似地，展示终端66的数量也是可以变化的，例如，在本实施例中使用了3台展示终端，对应于3个投影仪64，但在与本实施例类似的其它实施例中，则使用了6台展示终端，并通过控制上述视频切换器64来控制投影仪所投影的画面内容。同样本领域的技术人员可以理解，上述展示终端66的数量不必与投影仪67的数量完全一致，借助视频切换器64，可以任意选择投影仪67所投射的画面。本领域的技术人员可以理解，在与上述实施例类似的其他实施例中，也可以不使用视频切换器64，此时，可以直接通过展示终端66与展示终端66连接的投影仪67来显示相应的内容，或者也可以直接通过投影仪67来显示相应的内容，只是，在这样的情况下，投影仪67所能显示的内容的灵活性会有所降低。更进一步地，在其他类似的实施例中，也可以不使用上述展示终端66，而直接通过工作终端65来完成本实施例中展示终端66的功能。从本质上讲，这样并不影响本系统的发明内容。

在本实施例中，上述处理服务器61是惠普4200文件服务器。本领域的技术人员可以理解，该等处理服务器61的数量是可变化的，并由处理工作量的大小决定其数量。对于比较庞大的项目，其数据量比较大，所以为了在可接受的时间限度地完成设计及回放工作，就应该采用比较多的处理服务器。

在本实施例中，虚拟排演系统具有多个处理服务器，因此，不同的子系统可以在不同的处理服务器上运行。一种方式是指定处理服务器所运行的具体的子系统，例如处理服务器A运行空间设计子系统与服装造型设计子系统，处理服务器B运行人物动作设计子系统，处理服务器C运行灯光设计子系统、特效设计子系统以及摄像机子系统，等等。而另一种方式则不具体指定在处理服务器上所运行的子系统，而是根据处理服务器的闲忙程度来动态地分配处理服务器所运行的内容。

而在其他实施例中，虚拟排演系统仅具有一个处理服务器，此时，所有的子系统均运行在该处理服务器上。处理服务器的数量并不影响本虚拟排演系统的实质。

对于相关硬件的选择，可以参考如下内容：

第一，对于网络环境的选择。由于本系统涉及到图形处理，数据量相对庞大，因此，所采用的用于连接各操作终端与处理服务器的网络的速率应该比较大。一般而言，采用局域网更有利于提高速率，而且也有利于创作人员以及其他工作人员进行沟通。如果采用局域网，发明人建议采用千兆网络，但本系统在百兆网络环境下或更低的配置下依然可以运行。

但局域网并不是唯一的选择，在某些情况下，通过互联网同样可以进行交互操作。由于现行的普通的互联网宽带速度还不足于满足三维数据量的吞吐，网络传输速度会跟不上数据的处理速度，因此，目前的情况下，不经处理直接通过互联网连接两台服务器，或者将多台操作终端与一台服务器连接起来在数据传输方面还是存在一定问题。但，当互联网的两端或多端拥有相同数据库的前提下，服务器之间或者操作终端与服务器之间只进行很少的参数传输工作，即通过远程设置、交换参数，而具体的数据处理由本地的服务器借助本地的数据库资源来完成，此时，就可以通过互联网运行本发明提供的功能。

对于其他具体设备分析如下：

1)投影仪。投影仪建议采用性能相对比较好的产品，例如3000流明以上以保证图像清晰稳定，例如Epson EMP-8300。

2)工作终端。工作终端可以使用性能较好的个人计算机，最好是专业的图形工作站。一般而言，应满足CPU适合处理大型三维数据，例如奔4系列以上芯片比较好、网卡则建议使用百兆网卡或更高的配置。例如采用Hp workstation xw4200，当然，也可以采用其他的中低端图形工作站。

3)展示终端建议采用性能较好的中高端图形工作站，例如Hpworkstation xw9300。在某些实施例中，如果不采用投影仪，那么可以将该等展示终端采用等离子电视机、电视墙、液晶显示器等显示设备，从而可以直接通过该等显示设备显示最终画面。

4)为了提高处理速度，一般对操作终端和展示终端的图形加速卡配置处理性能优越的图形加速卡，例如Nvidia GeForce6系列以上的图形加速卡。

5)视屏切换器可以采用多口视屏切换器(KVM)。

6)文件服务器采用硬盘转数在7200转以上，且内存不低于1G的服务器，例如曙光服务器的I200A系列。

在具体的实施例中，一次完整的虚拟排演工作实际由创作和回放两部分组成。例如，在一次全新的排演过程中：

首先，工作人员创作一个新的项目；

然后，工作人员根据剧本和具体的要求将各种设计和动作设置到上述项目中；

设置完毕后，进行回放，处理服务器对上述设置按照设定的时间顺序进行处理，并通过显示设备予以显示、通过音响设备播放声音。

在上述过程中，在创建一个项目时，虚拟排演系统建立一个相应的项目文件，并存放在文件服务器上。该项目文件在服务器中表现为一个文件，其中存放与本次排演过程相关的各种信息。例如，其首先记录所有使用到的素材文件连接的信息，以便下一次打开该项目文件时虚拟排演系统能够自动载入相应的素材文件；其次，记载素材文件的初始化信息，主要包括素材的大小、位置、材质信息等；以及记录各种舞台元素的动态信息。上述信息综合起来就组成了整个项目，也同时模拟出了整个舞台表演的过程。

而上述的素材文件等信息则存放在数据库服务器中的相关文件内，该等素材文件往往是那些大量的、重复性的、经常用到的资料，例如在一个实施例中，市场上常见材料的价格就存放在数据库中。

在上述设置过程中，工作人员要根据演出需要，从相应的数据库中寻找对应的场景、造型、动作等，并将其按照剧本所要求的时间顺序、位置等进行设置。例如，在设置某一人物动作时，工作人员从素材数据库找到已经存在的对应的人物三维模型，把它加载到系统中。在实际操作过程中，该等加载动作可以通过在相应的窗口中将对应素材的图标拖放至特定场景内来完成。如果这个动作在系统数据库内不存在，那么还必须制作该动作。加载完毕后，该动作被存储入相应的用于记录用户编辑信息的项目文件中，并指明应用于该项目。

又如，剧本要求创建一个特定的舞台，则工作人员同样需要从素材数据库中寻找相应的舞台放置于适当的位置，并寻找合适的幕布按放到舞台的上面，选用适当的背景置于幕布上，并选择具有适当纹理材质的圆柱，调整其高度等。例如，在一个实施例中，操作者通过上述类似的方法从舞台列表中选择一个舞台放置于某位置，然后通过移动、旋转、缩放等操作来对其进行调整。又如，可以针对上述圆柱选择不同的外形和材料，例如木制、塑料制等材料。类似地，工作人员可以完成对服装、特效等的设计。

如上所述，在上述设置过程中，在多数实施例中，用于存放针对特定排演内容的项目文件并保存在文件服务器上，但在其他实施例中，该等项目文件也可以被存放在数据库服务器上。一般而言，如果这样的话，应该在逻辑上分清用于存放素材的数据库以及用于存放项目文件的存储空间。当然，也如上所述，这些项目文件也可以被存放在其他移动设备上，这样，也可以不借助所述文件服务器的存储。

所有的设置工作完成后，则可以对针对该项目所保存的全部设置数据进行处理后进行回放。

本领域的技术人员可以理解，回放过程实际上是读取项目文件，并根据其中的设置进行处理并将处理结果显示在相应的显示设备上的过程。当然，也可以在设置的同时将设置结果予以计算并最终形成显示内容并将该等显示内容直接存储在文件服务器上，而在回放时则直接调用并显示该等显示内容。例如，在一个实施例中，回放时系通过处理服务器来对各种设置进行处理，例如在不同的时间点对空间、人物、服装、特效进行计算处理并予以显示，然后通过摄像头的特定视角将该视角所能观察到的内容显示至展示终端和/或投影设备。当然，在其他实施例中，回放时也可以通过展示终端直接处理，而不是由处理服务器来处理，并将处理结果直接在展示终端上显示。

参考图3，其描述了本发明提供的虚拟排演系统的整体排演操作流程示意图，具体如下步骤：

系统正常启动后，处于待命状态，301，此时，系统等待操作人员发出指令，302；

由一个或多个操作人员组成的创作团队发出具体的指令后，系统收到指令，303；

根据所接收到的指令，系统进行相应的操作，如果是空间设计的指令，则系统进行空间设计相关操作，304；如果是服装造型设计的指令，则系统进行服装造型设计相关操作，305；如果是人物动作设计的指令，则系统进行人物动作设计相关操作，306；如果是灯光设计的指令，则系统进行灯光设计相关操作，307；如果是特效设计的指令，则系统进行特效设计相关操作，308；如果是音乐音效设计的指令，则系统进行音乐音效设计相关操作，309；如果是摄像机的指令，则系统进行摄像机相关操作，310；

全部指令被处理完毕后，则本次编辑过程结束，311；

上述工作结束后，可以进行工程预算，312，同时，也可以对整个项目进行工程图节点输出，313；

根据工作人员的指令，可以将该项目输出到一个文件，该文件可以保存在文件服务器上，也可以保存到其他存储设备中，314；

在适当的时刻，同样根据工作人员的指令，可以对该项目进行影像输出，315，该等影像可以通过大屏幕予以显示，316。

在上述过程中，涉及到对相关服务器、数据库的日常维护，392、393。该等过程与通常系统中所进行的系统维护是相同的。

在上述过程中，还涉及到日常数据库积累、维护，391，这是对素材数据库中所需要的素材进行制作、并不断积累的过程。正如上述设置过程所描述的，在设置过程中，工作人员或操作人员可以从素材数据库中直接选择所需要的素材，例如各种物体、场景，人物、服装、动作，灯光等，并将这些素材直接应用于一个具体的项目中。这样的方式，极大地提高了制作一个项目的效率，不需要针对每个项目都进行素材的全新制作。

在上述实施例的步骤315中，在编辑过程结束后，可以将最终效果直接通过展示终端处理后通过投影仪显示在大屏幕上，而在其它类似的实施例中，也可以将整个回放过程制作成可以独立播放的文件，例如媒体流文件，例如WMV、MPG、AVI等格式，并导入到其它存储设备中，例如DVD、VCD等，从而可以将上述回放过程在没有安装本虚拟排演系统的环境下独立播放。本领域的技术人员可以理解，可以通过读取并计算相应的设置信息，从而将显示结果按照上述流媒体的格式编码并形成相应的文件。

下面描述素材的制作过程。在一个实施例中，需要创建一个柱子。首先从三维制作软件中，例如3DMax，创建基本的圆柱体，将其高度、直径等调整到合适的尺寸，并为其选择颜色、反光度、纹理材质等要素，设置完毕后，则将其命名，例如cylinderl，并保存到素材数据库中。

类似地，需要创建一个人的动作，则如下操作：

首先，创建一个两足动物；然后，在编辑这个两足动物的控制面板里打开“自动设置关键帧”，调整两足动物的各个关节到一个起始姿势；设置好手和脚的姿势，然后在“关键点信息”菜单中，单击“设置踩踏关键点”，从而系统记录其手和脚的关键点；

其次，将时间线的游标移动到指定的时间帧上，然后移动或旋转该两足动物组件，使其置于下一个姿势；同样地，在“关键点信息”菜单中，单击“设置关键点”，使得系统记录其在这个姿势下的关键点信息；

再次，通过移动时间线的游标移动到下一个时间帧，并在该时间帧上，设置两足动物的下一个姿势，重复上述方法的操作，直到该一组动作全部完毕；

最后，点击回放，观看该两足动物的动作效果，如果不满意，则继续调整该两足动物关键姿势上的细节变化，使其随着时间的节奏变化符合所需要的动作符合要求；满意后，将其命名，并存入素材数据库。

如果上述动作是摇手的动作，则可以类似地创作其他动作，例如踢腿、卧倒等动作。

在本发明的一个实施例中，更为详细地描述了人物动作设计子系统的实现。在前期建立人物动作数据库，对人物特定动作分别存储出来，作为数据库元素，该等数据库元素将作为一个连续动作的基本单位。虚拟排演系统收到向舞台上的人物加载特定的动作指令后，随即在特定的人物模型上加载所选的动作，驱动人物骨骼模型，模仿出演员的表演过程。

在本实施例中，已经制作了大量的动作文件。该等动作文件是在3DMax三维软件里事先调整好人物动作，作为虚拟排演的动作文件单独罗列出来，该动作文件记录下相对时间下，例如表演开始后30分钟，人物骨骼的各部分的相对位置，加载的时候就可以在这个相对时间里，根据插值运算的原理，计算出每个时间点，人物骨骼各部分所在的位置，通过人物骨骼的位置变化，显现了人物的动作，并进而模拟出人物动作运动的过程。

所谓人物骨骼，是直接作用于人物三维模型的一系列基本图元，这些图元模拟出人物骨架的情况。例如，一般情况下用最简单的立方体(box)来表示一个人物骨架。建立了骨架的模型，再用权重的方式，同实际三维人物模型上的各个点产生连接，当这些图元运动时，权重为100％的点的移动方式完全等同于其驱动图元，反之权重为0％的点则不受其图元运动的影响，处于两者之间的权重则相应地移动。用这种方法综合起来，算出各个点的运动方式模拟出人物的运动。

在收到激活人物动作的指令后，根据选定的动作文件，驱动人物模型的运动。再在特定时间点，记录下人物的运动位置等方面的信息，例如分别记录时间点A以及时间点A的下一帧时刻的相关信息，则就可以记录下了整个人物运动的轨迹，实现人物动作的记录、编辑等功能。在本实施例中，主要记录人物当前位置信息，包括相对于世界坐标的坐标(x，y，z)的信息，本次运动过程的激活动作、选中的服装、运动速率等。而在另一个实施例中，是一个大型团体操表演，则首先记录特定人物，例如领队的动作信息以及领队的位移信息，然后记录其他人物的信息。该等其他人物的信息往往在上述领队的基础上进行变化，例如与领队的动作完全同步，或者随机地延长一段时间。当然，在其他实施例中，上述其他人物的信息也可能与领队的动作完全没有关系，此时，就必须按照上述的针对单个人物的动作设置分别设置这些不同人物的不同动作。

通过上述实施例的讲解，可以通过本系统创作各种各类的素材，一旦素材数据库的内容积累到一定程度，则创作项目的过程将非常简单、快捷。

实际上，在具体一个项目的设置过程中，如果操作人员对已有的素材不满意，还是可以随时对其进行编辑，并将编辑后的结果作为新素材再次保存到素材数据库中。

在本发明的一个实施例中，当操作者通过空间设计子系统对特定的道具进行操作时，本发明提供的系统按照如下方式完成后台处理。在虚拟排演系统收到向舞台加载特定道具，例如一个柱子，的指令后，首先在内存中开辟出新的存储空间，然后读取该道具的文件信息，根据特定文件的信息指示，在屏幕上重画这些点信息，还原出三维模型的原本信息。在本实施例中，系统中存在多个数据库，每个数据库内分别存储不同的道具信息，例如人物相关、舞台相关等，通过读取相应数据库内的特定道具的文件信息，就可以实现上述还原过程。例如在与空间设计相关的一个数据库中，针对每个道具均存储有该道具的坐标值(x，y，z)、贴图文件索引值、空间坐标旋转值、空间坐标缩放值等数据，通过这些数据，在系统调用该道具时就可以实现上述的还原过程。类似地，当虚拟排演系统收到调整特定道具的指令后，根据指令所提供的条件，例如向左移动1米的距离，再现在道具的三维点信息上，通过运算得出最终目标点的位置，然后重画屏幕，得出最后的结果。类似地，在系统收到调整材质的指令后，根据指令所给出的条件，读取该道具的现有数据，即原数据，并将其材质属性更新为新的材质，然后重新显示用户指定的贴图，起到变换材质的功能。在本实施例中，材质表示物体本身的物理属性，例如反光度，透明度等，贴图主要描述物体表面的纹理信息，而在上述过程中，使用一个事先设定的位图表示材质。本领域的技术人员可以理解，在存放该等材质的数据中亦实现记录了各种材质的信息，例如漫反射、镜面反射、自发光等参数，以及透明度、折射率、反射率，对于不同的材质，分别记录有该材质的参数表，例如对木质、金属、塑料等材质都通过不同的参数来描述其特征。类似地，可以调整该等特定物体的大小、高度、宽度、亮度等指标。本领域的技术人员可以理解，上述材质、贴图、大小、高度等指标也可以通过其它途径予以实现。在本发明的一个实施例中，当操作者通过服装造型设计子系统对特定人物的服装进行操作时，本发明提供的系统按照如下方式完成后台处理。虚拟排演系统收到向舞台中的人物加载特定服装的指令后，在屏幕上特定人物位置绘制出服装模型，即还原出该服装的三维模型的原本信息。同时激活服装布料模拟的模块，该模块根据相应的算法，使得附着于演员的服装同演员产生复杂的运算关系。在本实施例中，采用刚性和柔性两种属性标识一个三维模型，刚性指在运动过程中，自身形状不会发生改变的，比如椅子，桌子等；柔性则表明运动过程中自身形状也发生改变，例如人的皮肤。所有组成模型的点，在刚性作用下该点的运动相对于整个模型是固定的、一致的；在柔性作用下该点的运动对于整个模型而言，都是不一样的。一个人物模型属于柔体，驱动人物运动的骨骼系统是属于刚体，例如上肢骨骼，美术制作人员在制作这个模型时，把属于上肢部分的模型点的运动附属于上肢骨骼，再配合权重，把刚性、柔性属性以及权重等要素累计叠加后的综合数值才是实际运算的数据。当然，在其它实施例中，也可以通过其它计算方法来模拟人物的运动。

类似地，当调整基本的服装信息时，在收到需要改变服装颜色或者纹理的指令后，根据指令的内容，读出相应服装的现有数据，然后将相应的属性，例如颜色或纹理的属性设置为新的属性并重新显示用户需要的颜色或者纹理，从而完成相应的修改。类似地，服装系统是作用在柔体的皮肤外面的又一层柔体模型，骨骼驱动皮肤，皮肤再驱动服装，同样引入权重的概念来计算服装的移动等。

在本发明的一个实施例中，在每个道具或人物的三维模型的点信息中包含该点的颜色信息，该信息主要被用来模拟该物体受外界灯光作用后，产生的明暗变化。根据灯光位置，即灯光来源所在点，参照灯光来源点同模型本身的特定点的距离、角度等条件，计算出该特定点的颜色值，以此类推，得到每个点的颜色信息值，点与点之间的部分使用插值算法计算后填充。最终用来模拟出物体在这一时刻，受灯光照射的明暗情况。由于根据不同的时间点来计算所有三维模型中的点信息的颜色信息，从而可以将灯光的变化动态地显现。在本实施例中，由于多个具体的点构成了一个模型的明暗效果，因此，通过记录相关点的色彩信息，就可以模拟出模型表面接受光照的效果。在具体实现场景的灯光系统时，模型本身的顶点位置，附着在模型上的材质、贴图均作为影响模型受光的已知条件来处理，同时考虑光源的位置、强度、色彩等因素，通过计算得出模型上各个点的颜色值，点和点之间的部分用插值代替，最终模拟出模型受光的情况。例如，已经分别确定A点和B点两点的颜色，通过数学方程式计算并在计算机屏幕上显示，而对于两点之间各点的颜色，则根据电脑屏幕的像素点为单位，分别用两点之间的过渡值，来填充两点之间的颜色，从而将A、B两点之间的连线形成一个整体效果。同样，在一个舞台场景中考虑多个光源，对物体面向观众的正方向的面计算多个光源的照射效果，即光源入射角同模型上某点的切线的夹角在0～180度之内，才判定为入射有效。在有多光源的条件下，对于一点，例如物体的顶点符合入射有效时，即曲面函数的偏导值大于0的情况下，一光源最终造成特定点颜色的值要在上述基础上乘上权值，例如入射角同顶点的切线垂直的光源的权值最大，例如100％，而其它的则根据入射角的不同给定不同的权值。综合多光源的入射强度乘以权值的叠加值，最终可以计算出模型上某点的光射效果值。同样，在本实施例中，在上述计算规则的基础上，系统中模拟了多种现实光源，即舞台上可以用到的灯光，的特性建立了数学模型，例如灯光的颜色、亮度、照射范围等很多方面的特征。通过将这些特征数字化，最终可以将不同的光源放置在不同的位置、角度，从而模拟出真实的效果。

在本发明的一个实施例中，虚拟排演系统直接将所有声音文件，包括自行录制的对白，播放、停止、音量控制、选段播放等功能借助传统声音播放模式来实现，例如所有声音文件均转换为mp3格式并通过mp3播放软件予以控制。

在本发明的一个实施例中，在虚拟排演系统正常播放过程中，当操作者选择一个特定角度时，则虚拟排演系统根据正在播放的项目的数据的三维视角计算该特定角度所应显示的数据，然后用插值的计算方法，实现动态的浏览过程。一旦上述角度设定在特定的时间点，则在播放到该等时间点时，则视角进行自动切换。

在本发明的一个实施例中，通过如下方式实现特效效果。虚拟排演系统首先不断地收集各种特效所用到的材料，例如干冰，的各种参数，并存储到数据库中，然后再根据项目文件的设置将该等特效材料的参数经过计算后显现出来。例如，以干冰的特效效果为例，在设置的过程中，操作者设置了干冰开始挥发的时间和位置，在回放过程中，虚拟排演系统读取干冰所在位置并在预先设置的特定时间显现干冰特效效果，在一个实施例中，根据干冰挥发的时间将其效果分为四个阶段，并分别用从浓至淡的图片表示，然后在回放过程中，针对一个很小区域内的干冰根据挥发时间分别调用不同的图片并设置该图片在一个设定的区域内旋转或平移，并根据预先设置于数据库的参数或者操作者设置的参数，例如发亮、高光等参数来显示该小区域内的干冰的特效效果。这样，所有的区域连接起来就在屏幕上显示出干冰的整体特效。本领域的技术人员可以理解，采用类似的方式可以制作出所有特效材料的特效效果。

作为工程图节点或预算，其非常复杂。在本发明的一个实施例中，根据通常的情况，将舞台道具定义为由材料单价和材料面积组合而成，面积估算由形成三维模型的点信息给出，通过特定的4个点所给出的索引值，加上这4个点的空间三维坐标值，就能得出这一部分的平面面积值。以此类推得出整个三维模型的面积值。材料单价则通过人工给出，从而完成对舞台道具的过程造价预算。类似地，可以计算特效部分的干冰，灯光部分的灯具等的成本。类似地，本实施例对舞台人物进行分类，确定工种和等级并设置其成本列表，最终计算人物，包括后台工作人员，的成本。将所有成本统计后就得出一个大概的成本。尽管在本实施例中工程预算不是特别精确，但却可以提供给投资方进行参考。

参考图4，其描述了本发明提供的虚拟排演系统的网络协同操作流程示意图。这是在一个创作过程中，操作人员在不同的工作终端上对同一个项目进行创作，最终汇集到一起并予以回放的过程。不同的操作人员以不同的身份登录到本系统上，然后分别负责不同部分的创作，例如，第一小组3个操作人员负责人物动作设计，第二小组1个工作人员负责舞台设计，等等，具体步骤如下：

系统正常启动后，操作人员向系统发出指令；

系统接收指令，并对相应的系统模块进行操作，401；

该操作人员所使用的工作终端，即一台个人计算机根据上述指令进行相应的运算，402；

系统判断不同操作人员的操作是否要同步显示，403，如果是，则通过网络信息传送相关操作人员所进行的操作的数据；否则，则禁止通过网络传送信息；

如果是同步显示，则根据所接收到的其他操作人员的操作数据与本工作终端所进行的操作的数据进行同步显示，405；否则，则仅仅对本工作终端所进行的操作的数据进行运算后显示，即单机显示，404；

所有的操作数据均记录在存储设备上，例如文件服务器上；

操作完毕后，予以回放，处理服务器根据该项目所记录的内容进行运算，并将部分数据发送到相应的展示终端，407；

展示终端对其所负责的数据进行渲染，408；

展示终端控制其所控制的投影设备，投影相关画面，409；

所有展示终端处理后的画面分别投影在不同的大屏幕上，而所有的大屏幕汇集成完整的画面，410。

在本实施例中，操作人员是在局域网的环境下进行一个项目操作的。在这种情况下，一方面操作人员可以通过上述的网络传递数据对操作过程进行沟通，也可以通过对操作结果的显示对最终效果进行交流，而且，还可以通过面谈、电话等方式进行交流。而在其他实施例中，即使操作人员身处异地，仍然可以通过本系统顺畅地共同创作一个项目。例如，在基于相同数据库支持的前提下，舞台创作人员在北京制作舞台场景方面的设置，通过互联网系统发送简单的数据量到深圳，则深圳的创作人员的终端电脑中，即可展示出北京舞台创作人员的设置内容，在他的基础上，对舞台的人物动作进行设置，实际上，深圳的操作人员只是在处理本地的数据库系统，最后北京，深圳两地的排演效果，被作为一个汇总的排演过程，被上海的导演处受到，并展示出来。在另一个实施例中，借助高带宽的环境，则各操作者直接传送项目文件，以及其中涉及到素材文件，并分别由两地或多地的操作者汇总演示。

参考图5，其描述了通过本发明提供的虚拟排演系统设定在一个时间段内的各种动作的操作流程。运行本系统，并建立一个项目或者打开一个已经存在的项目，然后，操作者发出指令，本系统接收指令并对子系统进行具体的操作，步骤501；根据不同的指令，分别进行空间设计相关操作，步骤502，或者服装造型设计相关操作，步骤503，或者人物动作设计相关操作，步骤504，或者灯光设计相关操作，步骤505，或者特效设计相关操作，步骤506，或者音乐音效设计相关操作，步骤507，或者摄像机相关操作，步骤508；刷新显示界面，最新的相关参数显示在时间线上，步骤509，该时间线标识从本项目开始到结束的时间进程；操作者选中特定的虚拟物体，步骤510，例如人物，或者某道具等；调整上述被选中物体的参数，步骤511，同时，时间线调整激活特定功能的时间，步骤512；系统合并成该虚拟物体的运动方式，步骤513；操作者判断是否符合要求，步骤514，如果符合要求，则针对该时间段的动作设置结束，否则，如果上述被选中物体不符合要求，或者其它物体的动作不符合要求，则再次重复上述步骤510。

本领域的技术人员可以理解，尽管上述图5描述的步骤如上，但在实际操作中，上述步骤502～509是可以分别进行的，而且其与步骤510～514的步骤是可以调整前后次序的。例如在一个实施例中，先执行了步骤502、503，并按照步骤510～514调整其动作后，又执行步骤504、505或者重复执行步骤502，然后再执行510～514，这并不影响本发明的实质内容。

参考图6，其描述了本发明的一个实施例中对舞台进行设置的过程中的一个屏幕截图。其中，在屏幕的左上方区域已经加载了一个舞台71，在本实施例中，该舞台是存储于数据库内的道具之一，其已经具备了若干圆柱、幕布以及地板等要素。本领域的技术人员可以理解，在其它实施例中，如果没有预先设置于数据库内的舞台，那么就需要从空白建立一个舞台，例如先搭设舞台框架，然后再设置地板、幕布等要素，在此不赘述。而在屏幕的上方的中部，则是针对该舞台的属性72，针对该等舞台71，其具备位置、方向、比例、出场时间速度等属性，其中位置、方向、比例采用空间坐标(X，Y，Z)表示，通过设置相应的属性，可以改变舞台的具体属性并实时地显示在屏幕上，例如舞台的位置。在屏幕的右上方，则是道具列表73，其列出了当前数据库内所有可供选择的道具清单，例如Stage(舞台)、Cloud(云彩)、Sound(声音)等。通过点击不同的道具，可以出现该等道具的下一级菜单或者具体信息。在屏幕的下部，则设有各子系统切换标签74，当前标签显示为空间设计，即正在对舞台进行设置。本领域的技术人员可以理解，选择其它标签，例如特效设计，则可以对特效效果进行相应的设置。在子系统切换标签74的右下方设有时间线75，通过该时间线可以设置舞台内所有人物、道具等要素的运动方式，也可以对该等运动方式进行查看。

参考图7，其描述了本发明的一个实施例中在一个舞台中对道具进行设置的过程中的一个屏幕截图。与图6相比，在舞台71的中间增加了一个立式窗户。类似地，该窗户也是道具之一，并通过从预先设置于数据库内的道具中加载至舞台中的特定位置，并保存到本项目对应的舞台设计文档文件中。此时，上述的道具列表已经展开，操作者可以从更详细的道具清单731中选择合适的道具，例如该窗户。本领域的技术人员可以理解，也可以按照上述类似的步骤增加其它的道具并设置其相应的属性。

参考图8，其描述了本发明的一个实施例中在一个舞台中对人物进行设置的过程中的一个屏幕截图。同样地，与图7相比，图8中在上述窗户下增加了一个人物，此时，对应的属性栏72内包括角色、数目、动作、位置、方向、服装、对白等属性，通过该等属性可以调整该人物的起始位置以及服装、动作、对话等内容，相应地在属性栏的右侧出现该人物的造型。类似地，在道具列表73中显示了与该人物相匹配或供选择的服装材质732清单。

参考图9，其描述了本发明的一个实施例中在一个舞台中对灯光进行设置的过程中的一个屏幕截图。类似地，与图8相比较，在舞台71中出现了灯光的效果，例如人物的右侧黄色的明亮灯光效果，而向左则呈现渐变的绿色灯光效果(注：由于打印的附图是黑白的，所以无法显示具体的颜色)。此时，属性栏72内的属性是与灯光对应的属性，例如灯光名称、颜色、光圈内半径、光圈外半径、强度、曝光程度、灯光发射处(以空间坐标表示)、灯光接收处(以空间坐标表示)等。在本实施例中，已经设置了多个光源，因此，在屏幕的左下方出现了多个光线对象76，这些灯光在不同的时间出现，并形成综合的灯光效果。相应地，在时间线75中出现了多条时间线，每条时间线对应一个对象，在本实施例中，即对应一个光线对象751。

参考图10，其描述了本发明的一个实施例中一个大型活动的效果的屏幕截图。在本实施例中，舞台已经更换为另一个更大的舞台，其中有很多人物，每个人物具有不同的属性，具有不同的运动方式，通过不同的时间线的设置和控制最终展现出该舞台内所有人物的动作、道具的变换以及特效、灯光、声音等效果。在回放过程中，通过调整摄影机的角度还可以从不同的角度查看该演出模拟效果，多角度地对其进行了解。

再参考图1，本领域的技术人员可以理解，在一个实施例中，本虚拟排演系统还包括一个主控服务程序(图1中未示出)。该主控服务程序在必要时对相关子系统进行调用使相应的子系统运行。例如，当一个排演内容已经设置完毕并回放时，则主控服务程序根据相应的项目文件的内容调用所需要的子系统，例如人物动作设计子系统、摄像机子系统等，从而使这些子系统运行并完成相应的功能。而在其他实施例中，上述主控服务程序的功能也可以以其他方式完成，本领域的技术人员可以理解，上述各子系统的功能是主要的，在理解各子系统的基础上，本领域的技术人员完全可以以多种方式使各子系统协调运行完成各自功能，所以在此不赘述。

上述本发明内容，不仅可以用在演出的排演上，而且可以应用于其他领域。例如可以应用在电视电影创作过程中。类似于舞台创作艺术，对于电影、电视领域所存在布景、演员表演、灯光等问题，运用本发明提供的虚拟排演系统，可以起到实时交互预览，这样可以在正式开拍之前，对各种细节予以模拟、揣摩，从而可以节省时间、更好地控制制作成本。

又例如，可以应用在城市规划、道路建设等方面。在城市规划、道路建设、景观设计等过程中都涉及到所建设的目标与周围环境相协调的问题，在一个以城市背景为舞台的基础上，新的规划设施，都是这个城市大舞台里的一员，运用虚拟排演系统，我们可以在新的规划设施实施施工之前，事先了解到整体的规划效果。例如，可以模拟人流对道路的繁忙程度进行预估，也可以对景观设计对周围住家的影响进行模拟，从而减少不必要的浪费和本不该发生的失误。

又例如，还可以应用在工业生产的前期评估上。前期预览涉及工业生产的方方面面，在数据库的资源越发完善的时候，虚拟排演系统不光成为一个为舞台创作所服务的及时交互软件，同时也可以为机械制造、零件生产、规划布局等各个行业所服务。

上述本系统所应用的其他方面，尽管本发明中没有对具体的内容加以过多的阐述，但根据本系统的发明内容以及具体实施例，本领域的技术人员可以结合其领域内的特殊需求予以实现，因此不赘述。

尽管本发明已经以如上所述的优选实施例予以说明，但上述实施例并非用来限定本发明，任何对该领域熟悉的技术人员，根据本发明的设计思想、具体发明内容以及实施例的启示，应该可以各种改动和调整，而通过这些改动和调整所得到的新的内容应被本发明内容所涵盖。

Claims (34)

1.一种虚拟排演系统，包括若干台处理服务器以及若干台工作终端、展示终端，所述处理服务器上运行

空间设计子系统，用于完成演出创作中对舞台道具的放置，出场顺序的调整以及调度过程等方面的模拟，

服装造型设计子系统，用于对演员着装的样式、数量进行模拟，其既对每个演员个体的服装进行模拟，也同时对所有演员的服装之间的协调性，以及服装与舞台的协调效果进行模拟，

人物动作设计子系统，用于对演员的静态造型以及动态过程的展现进行模拟，也对演员的舞台走位的过程以及协调性进行模拟，

灯光设计子系统，完成对舞台灯光从设计到搭建的全过程的模拟，并对灯光的最终效果以及其与舞台美术效果的协调进行模拟，

特效设计子系统，完成各种特效处理方式的模拟，配合舞台的艺术氛围、静态的场景设置以及动态的人物动作设计不同的特效，并对其最终效果加以展现，

音乐&音效设计子系统，完成演出创作艺术中对各种声音、音效的模拟，包括声音、音效的运用方式、时机以及其与舞台静态布景和人物动作的协调性，

摄像机子系统，完成对演出过程中多台摄像机进行摄影的模拟，从多个角度、全方位来观察舞台艺术效果，

网络及其周边硬件系统合成子系统，解决各子系统与现有硬件配合使用的问题，提高排演速度，

上述各子系统通过一主控服务程序来协同运作，

工作终端上则运行上述各子系统的前台操作程序，

并通过展示终端将操作者所设置的排演内容实时或非实时回放，

所述虚拟排演系统通过如下步骤完成一个项目的编辑过程：

操作者通过工作终端登录虚拟排演系统新建一个项目或打开一个已经存在的项目，

操作者在相应的子系统内进行相应的设置、操作，

处理服务器接收上述设置、操作，并分别由运行在处理服务器上的上述各子系统进行相应的处理，

处理服务器自动或根据操作者的指令对上述设置、操作予以保存；

所述虚拟排演系统通过如下步骤完成一个项目的回放过程：

操作者通过工作终端登录虚拟排演系统并打开一个已经存在的项目，

选择回放即开始按照该项目的设置进行回放，回放内容显示在显示设备上。

2.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，其还包括一台或多台数据库服务器，用于存储各种预先设置的素材。

3.如权利要求3所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述素材在针对一排演内容的设置或回放过程中被调用。

4.如权利要求1或2所述的虚拟排演系统，其特征在于，其还包括一台或多台文件服务器。

5.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述的项目被保存在存储设备上。

6.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述项目可以存储在不同的存储设备上。

7.如权利要求5或6所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述存储设备为一台或多台文件服务器上。

8.如权利要求1或2或4所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述虚拟排演系统还包括工程图节点输出子系统，完成演出创作中对道具制作平面图、立面图的输出。

9.如权利要求8所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述系统还包括工程预算输出子系统，用于完成排演成本核算。

10.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述系统还包括一台或多台投影设备以及一个或多个视频切换器，通过视频切换器可以选择回放过程在输出到不同展示终端的同时输出到一台或多台所述投影设备上。

11.如权利要求1或10所述的虚拟排演系统，其特征在于，在所述回放过程中，操作者可以查看任意时间段的排演效果。

12.如权利要求1或10或11所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述回放过程可以在不同的处理终端上处理，并显示在一台或多台展示终端上。

13.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述空间设计子系统设定有世界坐标，其原点坐标为(0，0，0)。

14.如权利要求13所述的虚拟排演系统，其特征在于，通过所述空间设计子系统，可以对道具的大小、材料、位置、方向、运动轨迹进行设置。

15.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，在所述人物动作设计子系统中可以对人物的大小、姿势、运动轨迹进行设置。

16.如权利要求15所述的虚拟排演系统，其特征在于，操作者通过在时间轴上不同的帧时刻来设置人物的动作。

17.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，在所述灯光设计子系统中可以对灯光的位置、角度、颜色、强度、运动轨迹进行设置。

18.如权利要求17所述的虚拟排演系统，其特征在于，在所述灯光设计子系统中可以对多个灯光进行设置。

19.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，在所述音乐音效设计子系统中可以选择音乐并调整该等音乐的音量、播放时间。

20.如权利要求1或19所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述音乐包括已经存在的音乐以及自行录制的对白。

21.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，在所述摄像机计子系统中可以对一台或多台摄像机的视角进行设置。

22.如权利要求21所述的虚拟排演系统，其特征在于，可以在回放过程中对一台或多台摄像机的视角进行控制，且不同视角可以同时在不同的展示终端上显示。

23.如权利要求21或22所述的虚拟排演系统，其特征在于，可以通过外接设备对摄像机进行控制。

24.如权利要求23所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述外界设备是键盘、鼠标、摇杆中的一种或多种。

25.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述特效子系统可以对特效对象的开始时间、结束时间、效果选项进行设置。

26.如权利要求25所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述效果选项包括喷射浓度、角度、强度中的一种或多种。

27.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述回放可以被编辑为一个独立的文件并脱离所述虚拟排演系统而播放。

28.如权利要求27所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述独立的文件为一流媒体文件。

29.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述对排演内容的设置过程可以由多个操作者同时或不同时进行。

30.如权利要求29所述的虚拟排演系统，其特征在于，多个操作者通过如下步骤完成对同一个排演内容的协同设置操作：

步骤一，系统正常启动后，操作人员向系统发出指令；

步骤二，系统接收指令，并对相应的系统模块进行操作；

步骤三，相应的工作终端根据上述指令进行相应的运算；

步骤四，系统判断不同操作人员的操作是否要同步显示，如果需要同步显示，则通过网络信息传送相关操作人员所进行的操作的数据，转步骤五，否则，则禁止通过网络传送信息，转步骤六；

步骤五，相应的工作终端根据所接收到的其他操作人员的操作数据与本工作终端所进行的操作的数据进行同步显示，转步骤七；

步骤六，相应的工作终端仅仅对本工作终端所进行的操作的数据进行运算后显示，转步骤七；

步骤七，操作完毕后，予以回放，处理服务器根据该项目所记录的内容进行运算，并将部分数据发送到相应的展示终端；

步骤八，展示终端对其所负责的数据进行渲染；

步骤九，展示终端控制其所控制的投影设备，投影相关画面；

步骤十，所有展示终端处理后的画面分别投影在不同的大屏幕上，并通过所有的大屏幕汇集成完整的画面。

31.如权利要求30所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述步骤二中所述的系统模块是空间设计子系统、服装造型设计子系统、人物动作设计子系统、灯光设计子系统、特效设计子系统、音乐&音效设计子系统、摄像机子系统中的一个或多个。

32.如权利要求30所述的虚拟排演系统，其特征在于，在回放过程中可以通过视频切换器控制多个展示终端与多个投影设备的对应关系。

33.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述各子系统运行在不同的处理服务器上。

34.如权利要求1所述的虚拟排演系统，其特征在于，所述各子系统可以进行选择、组合，从而实现不同的功能。

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