CN101655987A - 广场文艺表演仿真编排系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的广场文艺表演仿真编排系统，属于计算机仿真应用领域。该系统包括创意子系统、编排子系统、评估子系统和排练子系统。用户通过创意子系统完成表演创意方案的设计；在编排子系统中完成包括队形在时间、路径和变换方式上的智能编排；通过评估子系统对创意子系统的创意方案和编排子系统的编排方案进行评估和检验，并给出评估报告；排练子系统以动、静态展示或图纸的方式输出创意和编排方案。系统通过计算机仿真技术来辅助广场文艺表演进行智能创意和虚拟编排，能丰富导演创意，提高编排效率，为演员排练提供可靠、合理的表演方案与排练依据，从根本上节约了广场文艺表演的排练成本，缩短排练的实施周期，提高演出质量。

Description

广场文艺表演仿真编排系统

技术领域

本发明涉及一种广场文艺表演仿真编排系统，属于计算机仿真应用领域。

技术背景

目前的广场文艺表演，其艺术性和观赏价值不断提高，构成因素日益丰富。随着计算机技术的发展及各类学科之间的相互渗透、融合，计算机仿真技术能够为导演和演员提供有效的、崭新的创意和编排手段，在现代文艺表演中有很大的应用前景。

广场文艺表演的过程可以描述为：形成表演队形→执行表演动作→表演队形的转换→形成下个表演队形→…，循环直至表演结束。目前，专业编排导演在设计大型广场文艺表演队形和图形时仍然以手工绘制平面图为主，根据图纸和口令到现场指导演员站位和组织队形变换。当参演演员数目较少时，这种方式的编排效率仍可接受。但大部分现代大型广场文艺表演由几百人乃至成千上万人组成，如果依然采用传统的手工绘图方式和现场编排方式，不直观且效率低，消耗大量的人力、物力和财力。因此，使用计算机仿真手段辅助广场文艺表演的创意和编排显得尤为迫切。

目前，将计算机技术应用于表演编排的研究，如上海戏剧学院的虚拟演播系统，该系统主要针对小规模室内文艺表演进行虚拟编排。针对室外文艺表演的最新研究进展包括浙江大学的团体操虚拟编排与演练原型系统上述系统主要服务于编排子过程，没有强调导演和编导的实际需求，不能提供任意队形的生成方法、智能的队形变换方案，不能提供创意设计的评估和检验，不能提供用于实际排练的标准点位图、路径变换图和虚拟演练视频。

发明内容

本发明提出的广场文艺表演编排系统，可以辅助导演完成表演创意和编排，检验设计方案的可实施性，根据虚拟演练效果及时修改创意和编排方案，输出点位图和编排效果视频，能够在很大程度上提高创意人员和排练人员的工作效率，节省大量时间，提高排练的质量和效率，从而实现高水平和高质量的演出。

本发明的广场文艺表演编排系统由下述技术方案实现。

系统包括：创意子系统、编排子系统、评估子系统和排练子系统。每个子系统按照工作职能可分为应用层和后台数据处理层，应用层完成系统与用户的交互，后台数据处理层完成系统底层的数据预处理与数据计算。

上述各子系统间的关系如下：用户通过创意子系统完成表演创意方案的设计，并将创意方案提交给编排子系统；用户在编排子系统中完成包括队形在时间、路径和变换方式上的智能编排，并将表演数据(创意数据和编排数据)提交给评估子系统；用户通过评估子系统对创意子系统的创意方案和编排子系统的编排方案进行评估和检验，并给出评估报告，如果用户满意，则将方案提交给排练子系统，否则重新应用创意子系统或编排子系统对表演方案进行修改；排练子系统以动、静态展示或图纸的方式输出创意和编排方案，提供给用户进行表演排练使用。

(1)创意子系统，负责辅助用户完成设计表演创意方案。创意方案是指表演元素(如场地、演员、道具、维亚等)在表演各时刻的静态设计方案。

该子系统包括表演工程管理模块、场地创意模块、队形创意模块、图像处理模块和点位生成模块。

表演工程管理模块，负责管理表演工程的相关信息包括表演名称、表演章节、参演单位、表演时间、参演人数等；

场地设计模块，负责根据实际表演的场地需求生成虚拟表演场地，设置场地的参数(如尺寸、形状、坐标尺、网格、场地划线以及场地内设施等)；

队形创意模块，负责为用户提供创意预案，用户根据创意内容通过交互手段对表演元素的队形图案进行辅助创作和编辑，设置演员信息和表演动作；

图像处理模块，对输入的图像文件进行计算处理，生成队形图案创意；

点位生成模块，根据创意方案中的任意队形图案(区域或线条)自动计算表演元素的位置；

表演工程管理模块用于建立整个表演工程，并将工程数据提交给场地设计模块；场地设计模块生成虚拟场地数据，并将其添加到工程数据中；队形创意模块生成表演创意数据，并将其添加到工程数据中；图像处理模块和点位生成模块为队形创意模块提供数据计算的支持，完成队形生成和表演元素位置的计算。

(2)编排子系统，根据创意子系统设计的创意方案，辅助用户设计表演编排方案。编排方案是指表演元素，如场地、演员、道具、维亚等，在表演各时刻的动态设计方案。该子系统包括时间管理模块、智能编排模块、路径规划模块、变换控制模块。

时间管理模块，用于表演编排全过程的时间和节奏控制，并支持音乐节拍的自动划分，该模块同时也服务于创意子系统中静态关键表演队形的时间控制；

智能编排模块，通过交互手段设计创意队形间的动态变换过程；

路径规划模块，生成队形行进路径的生成和计算路径规划方式；

变换控制模块，实现队形多种变换方式的计算；

时间管理模块管理在智能编排模块中涉及到的表演关键帧和时间信息；路径规划模块和变换控制模块为智能编排模块提供数据计算的支持，完成队形动态变化的计算。

(3)评估子系统，检验、评估创意方案和编排方案设计的合理性和实施的可行性。该子系统包括检验评估模块、创意评估模块、编排评估模块。

检验评估模块，根据用户指定的评估指标评估、检验创意方案和编排方案的合理性，给出评估结果与建议；

创意评估模块，用于评估创意设计的合理性计算，如表演元素的位置、间距、数目等；

编排评估模块，检验队形间变换实施(路径规划、碰撞、规避等)的可行性计算；

创意评估模块和编排评估模块为检验评估模块提供数据计算支持，用于计算创意和编排设计的合理性。

(4)排练子系统，输出创意方案和编排方案，并直接服务于表演排练过程。该子系统包括效果展示模块、打印输出模块。

效果展示模块，将表演创意方案和编排方案以图形化的方式静态或动态的展现给用户；

打印输出模块，输出创意方案中关键表演队形的标准点位图、任意时刻的队形变换图、队形变换效果视频，用于指导实际排练。

效果展示模块和打印输出模块作为排练子系统不同排练用途的输出。

下面根据图2所示的工作流程图，详细说明本发明系统的工作流程：

(1)表演工程管理模块负责建立表演工程。用户首先根据创意内容，在系统中建立一个空的表演工程，模块提供对工程相关信息输入和管理，包括表演名称、表演章节、参演单位、表演时间、参演人数等。表演工程管理模块将表演工程信息提交给场地创意模块。

(2)在表演工程管理模块建立的表演工程中，场地创意模块提供虚拟表演场地设置和编辑向导。向导模板中的表演场地包括体育场场地、体育馆场地、广场、大型舞台的二维平面图等，并且支持使用系统的绘图工具自行绘制表演场地。模块提供可参数设置的坐标网格绘制模式，以符合传统的基于坐标纸绘制点位图的需求。用户在场地创意模块提供的虚拟场地上进行表演创意设计。

(3)表演创意的第一步是使用时间管理模块建立一个空表演帧(当前时刻的表演队形状态)，设置当前帧的时刻以及当前帧的相关信息。模块能够对导入的音乐进行节拍自动划分。模块对表演时间线的管理包括：时间线不同分辨率的设置，时间线上关键表演帧的增、删、改，关键帧表演效果展示的控制。

(4)在时间管理模块指定的表演帧内，队形创意模块完成表演队形图形的创意。模块提供了常用的队形设计方式，包括使用画图工具绘制基本图形、通过图像扫描生成图形、通过图形操作生成新的图形，其中关于图像扫描的数据处理算法由图像处理模块完成。队形创意模块将队形图形数据提交给点位生成模块。

(5)点位生成模块对每一组队形图形数据根据用户设定的每一组队形图形的参数生成演员站位。点位生成模块为每一组队形提供如下参数包括表演元素人数、间距、方向、符号表示、来源等。该模块的特点是对于任意的队形区域或线条都能生成满足表演需求的站位。

(6)如果继续设计下一表演帧，则转(3)；如果全部队形创意完成，则转(7)。

(7)智能编排模块实现连续两个表演帧间的队形变换方式。模块提供了队形图形之间的多种变换方式，包括直线变换(选择最近的路线由一个队形到达下一个队形)、旋转变换(以某一点为轴心做旋转运动)、跟随变换(跟随一个/多个目标运动，跟随方式包括目标定位方式，单列行进方式，队形平移方式，队列保持方式)和漫游变换(采用路线和速度相对随机的方式，在指定的时间间隔和区域内，完成从一点到另一点的移动)。

(8)在智能编排模块实施变换过程中涉及的路径生成和路经计算由路径规划模块完成。

(9)在智能编排模块实施变换过程中涉及的队形变换方式计算由变换控制模块完成。

(10)对于智能编排模块实施的每一种变换方式，时间管理模块提供行进速度和行进时间约束的两种时间控制方式。

(11)用户通过上述模块完成一场表演的创意和编排，将表演数据(创意和编排数据)提交给检验评估模块，以检验、评估表演创意和编排的合理性。创意评估模块供对创意数据中的表演要素位置、数目、间距(特别是道具的表演空间)的合理性进行判定计算，并给出评估结果和建议。如果通过合理性评估，转(12)继续检验编排效果；否则，转(2)重新进行创意。

(12)编排评估模块对编排数据中的变换方式可行性进行判定计算，并给出评估结果和建议。表演数据通过检验评估模块，提交给排练子系统，若需要查看创意编排效果转(13)，若需要输出图纸和视频转(14)；否则，重新进行编排转(7)。

(13)效果展示模块接收表演数据，通过预览窗口展示整个表演的队形变化。模块提供动态的表演过程，用户通过时间线控制对预览进行开始、前进、后退、暂停、停止的操作。

(14)打印输出模块将表演数据的结果输出，作为指导表演排练的依据。模块将各表演帧的演员站位数据、各个时刻的队形变换过程数据、以及针对每个演员的站位变化数据以标准点位图或电子图的方式进行输出，并打印出来；模块能够将队形的变换过程输出成视频文件。此图纸和视频下发到基层表演单位，非专业执行导演即可完成整场表演的排练工作。

有益效果

本发明的优点是能够丰富导演创意，提高编排效率，为演员排练提供了可靠、合理的表演方案与排练依据(图纸和视频效果)，从而能够从根本上节约了广场文艺表演的排练成本，缩短排练的实施周期，提高演出质量。

附图说明

图1为本发明系统的构成图；

图2为本发明系统的工作流程图；

图3为本发明实施例的标准图形点位示意图；

图4为本发明实施例的基于任意图像扫描生成的点位示意图；

图5为本发明实施例的队形变换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一个广场文艺表演编排系统的系统构成图。广场文艺表演编排系统利用计算机仿真技术进行文艺表演的创意和编排。

一个广场文艺表演智能编排系统由创意子系统、编排子系统、评估子系统和排练子系统构成。创意子系统包括表演系统管理模块、场地创意模块、队形创意模块、图像处理模块和点位生成模块，用户使用该子系统完成广场文艺表演的场地和表演内容的创意方案，创意方案主要涉及表演元素(演员、车辆、其他道具)的队形和位置设计；编排子系统包括时间管理模块、智能编排模块、路径规划模块、变换控制模块，用户使用该子系统完成广场文艺表演表演内容的编排方案，编排方案主要涉及表演元素的位置变化和队形变化；评估子系统包括检验评估模块、创意评估模块、编排评估模块，用户使用该子系统对创意和编排方案进行检验和评估，并给出评估报告和修改建议；排练子系统包括效果展示模块、打印输出模块，用户应用该子系统，通过屏幕预览表演效果的动态过程，打印和输出供现场排练使用的图纸和效果视频。

下面结合北京2008奥运会开幕式中大型广场文艺表演太极表演的虚拟仿真编排为例，详细说明本发明：

(1)用户首先根据创意内容，在系统中建立一个空的表演工程，并输入太极表演的相关信息，包括表演名称、表演章节、参演单位、表演时间、参演人数。

(2)用户根据场地创意模块提供的向导建立鸟巢虚拟表演场地平面图，并设置坐标网格。

(3)使用时间管理模块建立一个空表演帧，设置当前帧的相关信息，包括名称、当前时刻、持续时间等。

(4)在时间管理模块指定的表演帧内，设计表演队形图形的创意。用户可以使用系统画图工具绘制基本图形，例如绘制圆形作为太极场次表演的基本队形；用户也可以通过图像扫描生成图形，例如通过扫描和平鸽图像生成和平鸽图形，队形创意模块将队形图形数据提交给点位生成模块。

(5)点位生成模块对每一组队形图形数据根据用户设定的每一组队形图形的参数生成演员站位，如图3所示为基本图形圆形生成的点位图，如图4所示为扫描图像和平鸽生成的点位图。

(6)如果继续设计下一表演帧，则转(3)；如果全部队形创意完成，则转(7)。

(7)智能编排模块实现连续两个表演帧间的队形变换方式，例如用户选择第N个表演帧和第N+1个表演帧，并设置两表演帧中队形的变换方式。

(8)用户绘制第N个表演帧和第N+1个表演帧之间队形的行进路径。

(9)用户设置第N个表演帧和第N+1个表演帧之间队形的变换采用直线变换方式。

(10)用户设置第N个表演帧和第N+1个表演帧之间队形的变换采用速度约束方式，即匀速运动的控制方式。

(11)重复(7)到(10)，用户完成一场表演的编排，将表演数据(创意和编排数据)提交给检验评估模块，检验、评估表演创意和编排的合理性。创意评估模块供对创意数据中的表演要素位置、数目、间距(特别是道具的表演空间)的合理性进行判定计算，并给出评估结果和建议。如果通过合理性评估，继续检验编排效果转(12)；否则，重新进行创意转(2)。

(12)表演数据通过检验评估模块，提交给排练子系统，若需要查看创意编排效果转(13)，若需要输出图纸和视频转(14)；否则，重新进行编排转(7)。

(13)用户通过效果展示模块的预览窗口展示整个表演的队形变化。模块提供动态的表演过程，用户通过时间线控制对预览进行开始、前进、后退、暂停、停止的操作。

(14)用户通过打印输出模块输出表演数据的结果，作为指导表演排练的依据。用户可以输出各表演帧的演员站位数据、各个时刻的队形变换过程数据、以及针对每个演员的站位变化数据以标准点位图，并打印出来；用户可以将队形的变换过程输出成视频文件。此图纸和视频下发到基层表演单位，非专业执行导演即可完成整场表演的排练工作。

Claims (7)

1、广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，系统包括：

创意子系统、编排子系统、评估子系统和排练子系统；每个子系统按照工作职能可分为应用层和后台数据处理层，应用层完成系统与用户的交互，后台数据处理层完成系统底层的数据预处理与数据计算；

其中，创意子系统包括表演工程管理模块、场地创意模块、队形创意模块、图像处理模块和点位生成模块；创意子系统负责辅助用户完成设计表演创意方案；

编排子系统包括时间管理模块、智能编排模块、路径规划模块、变换控制模；编排子系统根据创意子系统设计的创意方案，辅助用户设计表演编排方案；

评估子系统包括检验评估模块、创意评估模块、编排评估模块；评估子系统负责检验、评估创意方案和编排方案设计的合理性和实施的可行性；

排练子系统包括效果展示模块、打印输出模块；排练子系统负责输出创意方案和编排方案，并直接服务于表演排练过程；

创意子系统与编排子系统相联系，编排子系统与评估子系统相联系，评估子系统与排练子系统相联系。

2、如权利要求1所述的广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，各子系统间的关系如下：

创意子系统完成表演创意方案的设计，并将创意方案提交给编排子系统；用户在编排子系统中完成包括队形在时间、路径和变换方式上的智能编排，并将表演数据提交给评估子系统；用户通过评估子系统对创意子系统的创意方案和编排子系统的编排方案进行评估和检验，并给出评估报告，如果用户满意，则将方案提交给排练子系统，否则重新应用创意子系统或编排子系统对表演方案进行修改；排练子系统以动、静态展示或图纸的方式输出创意和编排方案，提供给用户进行表演排练使用。

3、如权利要求1所述的广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，

创意子系统中，表演工程管理模块负责管理表演工程的相关信息；场地设计模块负责根据实际表演的场地需求生成虚拟表演场地，设置场地的参数；队形创意模块负责为用户提供创意预案，用户根据创意内容通过交互手段对表演元素的队形图案进行辅助创作和编辑，设置演员信息和表演动作；图像处理模块负责对输入的图像文件进行计算处理，生成队形图案创意；点位生成模块负责根据创意方案中的任意队形图案自动计算表演元素的位置；表演工程模块负责用于建立整个表演工程，并将工程数据提交给场地设计模块；

其中，场地设计模块生成虚拟场地数据，并将其添加到工程数据中；队形创意模块生成表演创意数据，并将其添加到工程数据中；图像处理模块和点位生成模块为队形创意模块提供数据计算的支持，完成队形生成和表演元素位置的计算。

4、如权利要求1所述的广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，

编排子系统中，时间管理模块负责表演编排全过程的时间和节奏控制，并支持音乐节拍的自动划分，该模块同时服务于创意子系统中静态关键表演队形的时间控制；智能编排模块负责通过交互手段设计创意队形间的动态变换过程；路径规划模块负责生成队形行进路径的生成和计算路径规划方式；变换控制模块负责实现队形多种变换方式的计算；

其中，时间管理模块管理在智能编排模块中涉及到的表演关键帧和时间信息，路径规划模块和变换控制模块为智能编排模块提供数据计算的支持，完成队形动态变化的计算。

5、如权利要求1所述的广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，

评估子系统中，检验评估模块负责根据用户指定的评估指标评估、检验创意方案和编排方案的合理性，给出评估结果与建议；创意评估模块用于评估创意设计的合理性计算；编排评估模块负责检验队形间变换实施的可行性计算；

其中，创意评估模块和编排评估模块为检验评估模块提供数据计算支持，用于计算创意和编排设计的合理性。

6、如权利要求1所述的广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，

排练子系统中，效果展示模块负责将表演创意方案和编排方案以图形化的方式静态或动态的展现给用户；打印输出模块负责输出创意方案中关键表演队形的标准点位图、任意时刻的队形变换图、队形变换效果视频，用于指导实际排练；

其中，效果展示模块和打印输出模块作为排练子系统不同排练用途的输出。

7、广场文艺表演仿真编排系统，其特征在于，系统的工作流程如下：

(1)表演工程管理模块负责建立表演工程；

用户首先根据创意内容，在系统中建立一个空的表演工程，模块提供对工程相关信息输入和管理；表演工程管理模块将表演工程信息提交给场地创意模块；

(2)在表演工程管理模块建立的表演工程中，场地创意模块提供虚拟表演场地设置和编辑向导；

向导模板中的表演场地包括体育场场地、体育馆场地、广场、大型舞台的二维平面图等，并且支持使用系统的绘图工具自行绘制表演场地；模块提供可参数设置的坐标网格绘制模式，以符合传统的基于坐标纸绘制点位图的需求；用户在场地创意模块提供的虚拟场地上进行表演创意设计；

(3)表演创意的第一步是使用时间管理模块建立一个空表演帧，设置当前帧的时刻以及当前帧的相关信息；模块能够对导入的音乐进行节拍自动划分；模块对表演时间线的管理包括：时间线不同分辨率的设置，时间线上关键表演帧的增、删、改，关键帧表演效果展示的控制；

(4)在时间管理模块指定的表演帧内，队形创意模块完成表演队形图形的创意；

模块提供了常用的队形设计方式，包括使用画图工具绘制基本图形、通过图像扫描生成图形、通过图形操作生成新的图形，其中关于图像扫描的数据处理算法由图像处理模块完成；队形创意模块将队形图形数据提交给点位生成模块；

(5)点位生成模块对每一组队形图形数据根据用户设定的每一组队形图形的参数生成演员站位；

点位生成模块为每一组队形提供如下参数包括表演元素人数、间距、方向、符号表示、来源等；该模块对于任意的队形区域或线条都能生成满足表演需求的站位；

(6)如果继续设计下一表演帧，则转(3)；如果全部队形创意完成，则转(7)；

(7)智能编排模块实现连续两个表演帧间的队形变换方式；

模块提供了队形图形之间的多种变换方式，包括直线变换、旋转变换、跟随变换和漫游变换；

(8)在智能编排模块实施变换过程中涉及的路径生成和路经计算由路径规划模块完成；

(9)在智能编排模块实施变换过程中涉及的队形变换方式计算由变换控制模块完成；

(10)对于智能编排模块实施的每一种变换方式，时间管理模块提供行进速度和行进时间约束的两种时间控制方式；

(11)用户通过上述模块完成一场表演的创意和编排，将表演数据提交给检验评估模块，以检验、评估表演创意和编排的合理性；

创意评估模块供对创意数据中的表演要素位置、数目、间距的合理性进行判定计算，并给出评估结果和建议；如果通过合理性评估，转(12)继续检验编排效果；否则，转(2)重新进行创意；

(12)编排评估模块对编排数据中的变换方式可行性进行判定计算，并给出评估结果和建议；

表演数据通过检验评估模块，提交给排练子系统，若需要查看创意编排效果转(13)，若需要输出图纸和视频转(14)；否则，重新进行编排转(7)；

(13)效果展示模块接收表演数据，通过预览窗口展示整个表演的队形变化；

模块提供动态的表演过程，用户通过时间线控制对预览进行开始、前进、后退、暂停、停止的操作；

(14)打印输出模块将表演数据的结果输出，作为指导表演排练的依据；

模块将各表演帧的演员站位数据、各个时刻的队形变换过程数据、以及针对每个演员的站位变化数据以标准点位图或电子图的方式进行输出，并打印出来；模块能够将队形的变换过程输出成视频文件。此图纸和视频下发到基层表演单位，非专业执行导演即可完成整场表演的排练工作。

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