CN112074056A

CN112074056A - 一种灯光互动仿真系统

Info

Publication number: CN112074056A
Application number: CN202010971244.XA
Authority: CN
Inventors: 陈漱文; 李玲; 阮耀灿; 伍康敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2020-12-11

Abstract

本发明提供了一种灯光互动仿真系统，至少包括虚拟端和现场端，虚拟端和现场端相互通信连接；现场端设有现场显示部，虚拟端设有虚拟显示部，所述虚拟显示部包括图像处理引擎及显示装置，所述图像处理引擎中至少装载有按照现场端的灯具排布及映射关系一致的灯光模型，图形处理处理引擎接收显示数据，并控制灯光模型在显示装置中呈现出与现场端一致的场景。系统通过虚拟端对现场端真实场景的灯光形态和色彩等方面进行高度仿真，将工程的实际显示效果在虚拟的显示空间进行展示；不仅实现虚拟端和现场端之间的效果联动，用户还能进行互动，实时灯光交互，实时交互的效果则会通过虚拟端和现场端间的联动同时展示出来。

Description

一种灯光互动仿真系统

技术领域

本发明涉及灯光互动系统技术领域，尤其是一种灯光互动仿真系统。

背景技术

随着灯光在城市亮化工程和广告行业中的广泛应用，工程商对灯光的显示效果也有了更高的要求。但在灯光设计中，目前主要还是通过二维平面效果图以静态的方式展示相关的设备和信息，即使加入了形象化的3d动画效果，也无法针对性地将包括灯具等细节均仿真模拟出来，无法提前体验出工程的实际效果；同时，现有的灯光控制系统一般采用控制器、预编程的控制方式，效果显示内容单一，且不具有场景互动等功能，难以实现用户互动体验的要求，且灯光互动场景无法进行虚实联动呈现。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种灯光互动仿真系统，该系统能针对性地将工程细节仿真出来，提前体验工程的实际效果，同时可供用户通过系统进行灯光互动，并以虚实联动的灯光展示方式进行呈现。

一种灯光互动仿真系统，至少包括虚拟端和现场端，虚拟端和现场端相互通信连接；现场端设有现场显示部，所述现场显示部包括控制器和受控于控制器的灯具，控制器接收显示数据，将该显示数据按显示点的映射关系发送至相应的灯具，进行灯效显示；虚拟端设有虚拟显示部，所述虚拟显示部包括图像处理引擎及显示装置，所述图像处理引擎中至少装载有按照现场端的灯具排布及映射关系一致的灯光模型，图形处理引擎接收显示数据，并控制灯光模型在显示装置中呈现出与现场端一致的场景；

其中，系统实现灯光效果在现场端与虚拟端实现同步显示的步骤，包括：

S1. 现场显示部及虚拟显示部接收显示数据；

S2. 现场显示部接收到显示数据后，控制器根据显示数据中显示点与灯具之间的映射关系将显示数据发送至对应的灯具进行灯效显示；

S3. 虚拟显示部接收到显示数据后，图像处理引擎根据显示数据中显示点与灯具模型的显示点的映射关系控制灯光模型的显示点呈现出与现场端一致的灯效显示；

其中，至少还包括有用于对灯效进行互动控制的互动输入装置，所述互动输入装置至少与虚拟端或现场端中一端通信相连，系统根据互动输入装置的互动数据实现灯光互动的步骤包括：

T1. 互动输入装置获取用户输入的互动数据；

T2. 系统根据互动数据产生相应的显示数据；

T3. 重复上述S1至S3步骤。

进一步地，所述图像处理引擎中还装载有与现场端实际场景一致的场景模型，其包括现场端的仿真背景物。

进一步地，根据互动数据产生相应的显示数据的步骤包括：

M1. 接收用户透过互动输入装置输入的互动数据；

M2. 根据步骤M1接收的互动数据，生成对应图像数据，进行步骤M3；

M3. 根据灯具的映射关系以及灯具模型中显示点的映射关系，对步骤M2生产的图像数据进行映射对应，生成相应的显示数据，显示数据传输至现场显示部和虚拟显示部。

进一步地，M2. 接收来自M1的互动数据，生成对应图像数据，对所述图像数据与原显示画面相应位置上的图像数据进行数据处理，处理后的图像数据传输至M3。

进一步地，还包括对数据进行处理以及输送的云平台端，所述虚拟端和现场端透过云平台端实现网络通信双向互联。

进一步地，系统通过虚拟端实现对现场端进行监控及运行维护，现场端设置有用于检测灯具工作状态的检测装置，当检测装置检测到灯具出现工作故障是执行以下步骤：

K1. 检测装置记录故障灯具的地址，并将该地址传输至云平台端；

K2. 云平台端记录该故障灯具地址，并将故障灯具地址转发至虚拟端；

K3. 虚拟端根据故障灯具地址找到对应灯光模型中的显示点，并对该故障显示点进行提示。

进一步地，所述互动输入装置与云平台端通讯互联。

进一步地，所述互动输入装置内置于虚拟端、现场端或云平台端中的一处。

进一步地，系统根据互动数据产生相应的显示数据的步骤在互动输入装置、虚拟端、现场端或云平台端中的一处或多处中进行。

进一步地，现场显示部及虚拟显示部接收的显示数据已预先生成并存储于系统中。

本发明的有益效果：本系统通过虚拟端对现场端真实场景的灯光形态和色彩等方面进行高度仿真，将工程的实际显示效果在虚拟的显示空间进行展示，便于对灯具的布置、互动灯效的展现以及工程的整体效果进行展示，提前体验出工程的实际效果；同时用户还能透过互动输入装置进行实时灯光交互，互动的效果则会通过虚拟端和现场端之间的虚实联动同时展示出来，实现智能控制，为用户提供互动体验乐趣。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明灯光仿真互动的步骤流程图；

图3是本发明实施例增加云平台端的结构示意图；

图4是本发明云平台端与互动输入装置互联的结构示意图；

图5是第一种实施例的各端数据交换示意图；

图6是第二种实施例的各端数据交换示意图；

图7是第三种实施例的各端数据交换示意图；

图8是第四种实施例的各端数据交换示意图；

图9是第五种实施例的各端数据交换示意图；

图10是第六种实施例的各端数据交换示意图；

图11是第七种实施例的各端数据交换示意图；

图12是第八种实施例的各端数据交换示意图；

图13是第九种实施例的各端数据交换示意图；

图14是第十种实施例的各端数据交换示意图；

图15是第十一种实施例的各端数据交换示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种灯光互动仿真系统，至少包括虚拟端和现场端，虚拟端和现场端相互通信连接；现场端设有现场显示部，所述现场显示部包括控制器和受控于控制器的灯具，控制器接收显示数据，将该显示数据按显示点的映射关系发送至相应的灯具，进行灯效显示；虚拟端设有虚拟显示部，所述虚拟显示部包括图像处理引擎及显示装置，所述图像处理引擎中至少装载有按照现场端的灯具排布及映射关系一致的灯光模型，图形处理引擎接收显示数据，并控制灯光模型在显示装置中呈现出与现场端一致的场景；

S1. 现场显示部及虚拟显示部接收显示数据；

T1. 互动输入装置获取用户输入的互动数据；

T2. 系统根据互动数据产生相应的显示数据；

T3. 重复上述S1至S3步骤。

本系统中设置有虚拟端、现场端和互动输入装置，虚拟端和现场端分别设置有虚拟显示部和现场显示部，用户透过互动输入装置对灯效进行互动控制，由互动输入装置产生互动数据，其中用户互动的方式可以包括：

用户点选系统已设定的灯效，互动输入装置生成对应的互动数据；

或者用户通过选择图像选项，输入或者调节滚动条调整图像大小、颜色、对比度等参数对灯效内容进行修改，如选择心形，输入或者调节滚动条调整心形的尺寸大小至100*100px，颜色调整至红色RGB(255,0,0) ，互动输入装置根据上述参数输出与之对应的互动数据;

再或者，用户透过互动输入装置进行涂鸦、上传图片等提供静态图像，互动输入装置根据该静态图像转换为与之对应的互动数据；

在获取到互动输入装置的互动数据后，将进行处理并产生相应的显示数据，而该处理过程可以在虚拟端、现场端或者互动输入装置中的一处进行；

现场端的现场显示部及虚拟端的虚拟显示部接收显示数据，其中所述显示数据分为参数部分和显示部分，参数部分包括有效电平、灯具类型、每帧页数、最小帧速等信息；

其中，显示数据由现场显示部中的控制器进行接收，控制器根据显示数据中显示点与灯具之间的映射关系将显示数据发送至对应的灯具进行灯效显示；所述映射关系为灯具的布线关系，控制器对参数部分进行处理，选用与灯具匹配的通信协议，如DMX512或归零码等，按顺序或地址码提取对应显示部分，传输至相应的灯具；

而虚拟显示部中则由图像处理引擎接收显示数据，图像处理引擎根据显示数据中显示点与灯具模型的显示点的映射关系控制灯光模型的显示点呈现出与现场端一致的灯效显示，其中，图像处理引擎会略过只对控制器有效的参数部分，不对其进行解释处理，通过对有效参数部分解释，如每帧页数、最小帧速等，按顺序或地址码提取对应的显示部分，按映射关系进行编程赋值，通过将显示部分赋值至对应的灯光模型的显示点，进行调整灯光模型的显示点材质等参数，实现现场显示部的灯具与虚拟显示部的显示装置呈现出一致的灯光效果；其中所述图像处理引擎为Unity3D、虚幻引擎等可以创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型开发工具，且为开发者提供大量的核心技术、数据生成工具和基础支持的专业游戏引擎。本系统通过虚拟端对现场端真实场景的灯光形态和色彩等方面进行高度仿真，将工程的实际显示效果在虚拟的显示空间进行展示，便于对灯具的布置、互动灯效的展现以及工程的整体效果进行展示，提前体验出工程的实际效果；同时用户还能透过互动输入装置进行实时灯光交互，互动的效果则会通过虚拟端和现场端之间的虚实联动同时展示出来，实现智能控制，为用户提供互动体验乐趣。

进一步地，所述图像处理引擎中还装载有与现场端实际场景一致的场景模型，其包括现场端的仿真背景物。虚拟端除了对现场端的灯光形态和色彩等进行仿真外，还通过装载有与现场端实际场景一致的场景模型，如楼房建筑、过往车辆、行人、景观建筑等，对现场端的周边环境、运行状况等方面同样进行了高度仿真，将现场端的实际显示效果以及工程整体环境在虚拟端中进行展示。

进一步地，根据互动数据产生相应的显示数据的步骤包括：

M1. 接收用户透过互动输入装置输入的互动数据；

用户透过互动输入装置输入互动数据后，系统将进行对互动数据的处理；由于用户可以通过选择系统已设定的灯效、调整图像参数、或者自行提供静态图像等多种方式输入相应的互动数据，系统需要对互动数据进行识别处理，如对于选择系统已设定的灯效，只需根据互动数据调取系统已预先存储的图片或动态视频的图像数据；而调整图像参数的方式，则需要根据互动数据计算生成与之相匹配的图像数据；而对于用户自行提供的静态图像，由于该互动数据已然是图像数据，则无需经过调取、计算等处理，可直接进行步骤M3。灯具按一定的布线进行排列，其布线方式则为灯具的映射关系，而灯具模型中显示点同样也是按一定的顺序进行排列组合，即灯具模型中显示点的映射关系，步骤M3中，根据灯具的映射关系以及灯具模型中显示点的映射关系，对上述图像数据进行映射对应，生成相应的显示数据，即根据灯具的布线以及灯具模型中显示点的排列组合顺序，分别将图像数据进行重整排列，与灯具以及灯具模型中显示点进行映射对应，得到现场端和虚拟端两端所需的相应显示数据；其中灯具的布线以及灯具模型中显示点的排列组合顺序在设定时可以设定成一致，则无需分别生成两套显示数据，现场端和虚拟端可以共同使用一样的显示数据；而虚拟端、现场端或者互动输入装置中的任意一端均可进行上述对互动数据的处理并产生相应的显示数据。

进一步地，M2. 接收来自M1的互动数据，生成对应图像数据，对所述图像数据与原显示画面相应位置上的图像数据进行数据处理，处理后的图像数据传输至M3。本实施例中，步骤M2根据互动数据生成对应的图像数据，并将该图像数据与原显示画面进行数据处理，其中，所述数据处理方式包括多种，包括且不局限于：如将互动数据得到的图像数据，与原显示画面对应位置上的图像数据进行数据叠加处理，即将两者对应位置的颜色信息（RGB数值）相加运算；或者用生成的图像数据覆盖相应位置的原显示画面的图像数据；或者每个像素点均对生成的图像数据进行算法判断，当其值符合判定标准时，则该点采用生成的图像数据，反之采用原显示画面的图像数据；再或者通过数字特效算法，如画面平移、镜头变焦、平面旋转等二维特效变换算法，或者卷页、翻滚、水波纹等三维特效变换算法，将根据互动数据生成的图像数据与原显示画面进行相应算法处理等等；进而增加互动的灯效，实现灯光互动效果多样化，增添用户互动的趣味性，经数据处理后的图像数据再传输至步骤M3中进行映射对应。

进一步地，还包括对数据进行处理以及输送的云平台端，所述虚拟端和现场端透过云平台端实现网络通信双向互联。如图3所示，本实施例中，虚拟端和现场端并非直接通讯连接，而是透过云平台端实现网络通信双向互联，该云平台端除了进行互动数据、图像数据、显示数据等数据传输功能外，还能进行上述对互动数据的处理、显示数据的产生等数据处理。

K3. 虚拟端根据故障灯具地址找到对应灯光模型中的显示点，并对该故障显示点进行提示。本实施例中，通过检测灯具工作状态的检测装置，将现场端的实际运行情况反馈至云平台端，云平台端记录该故障灯具地址，并将故障灯具地址转发至虚拟端，云平台端和虚拟端可以同时对故障信息进行呈现，并且云平台端或者虚拟端对该故障灯具进行智能判断后，执行对应动作，对该故障显示点进行提示，如屏蔽该显示点、在该显示点处显示error信息或提示故障点的对应位置信息等，实现对现场端的监控及运行维护。

进一步地，所述互动输入装置与云平台端通讯互联。如图4所示，互动输入装置还可以与云平台端通讯互联，即用户对灯效进行互动控制产生的互动数据，云平台端无需再通过与虚拟端或现场端间的通讯传输才能接收到，而是可以直接与互动输入装置通讯互联，接收或处理互动数据，减少数据传输次数，提高系统的响应速度。

进一步地，所述互动输入装置内置于虚拟端、现场端或云平台端中的一处。在上述实施例中，互动输入装置通过作为一个如移动手机、电脑、平板等外置终端供用户进行交互互动，互动数据再通过网络通讯进行传输；而本实施例中，互动输入装置作为虚拟端、现场端或云平台端中的一内置模块，如通过在图像处理引擎中设置一与用户进行交互的界面并在显示装置上显示，作为互动输入装置，用户通过鼠标、键盘等输入设备对灯效进行互动控制；同理，互动输入装置作为内置模块设置于现场端或云平台端，用户通过屏幕触屏、输入设备控制、体感交互等方式，实现对灯效的互动控制。

进一步地，系统根据互动数据产生相应的显示数据的步骤在互动输入装置、虚拟端、现场端或云平台端中的一处或多处中进行。互动输入装置、虚拟端、现场端或云平台端中的任意一端均可根据互动数据产生相应的显示数据；比如，如图5所示，互动输入装置可以根据互动数据直接输出显示数据，再传输转发至虚拟端和现场端，或者如图6所示，互动数据在云平台端中进行处理，产生相应的显示数据，再传输至虚拟端和现场端中进行效果显示；同理如图7~15所示，虚拟端和现场端均可作为根据互动数据产生相应的显示数据的处理端。更优选地，步骤M1、M2、M3除可以在同一端处进行外，还可以分别在不同端内进行处理，如其中步骤M2于云平台端处进行图像数据生成，步骤M3则于虚拟端或者现场端处进行映射对应，生成显示数据；其他方式同理，可以根据系统各个端软硬件的配置状况，对互动数据转换成显示数据的处理过程进行调整，以实现数据传输、处理的快速响应与智能化控制。

进一步地，现场显示部及虚拟显示部接收的显示数据已预先生成并存储于系统中。在现场端和虚拟端设计时已经确定了灯具的映射关系以及灯具模型中显示点的映射关系，由于映射关系已知，系统提供的灯效所对应的显示数据也可预先设定生成，并存储于系统中，如虚拟端、现场端或互动输入装置中，当用户透过互动输入装置对灯效进行互动控制、点选灯效时，只需根据互动输入装置输出的互动数据调取对应的显示数据即可，将系统的响应速度更进一步地提升。

Claims

1.一种灯光互动仿真系统，其特征在于：

至少包括虚拟端和现场端，虚拟端和现场端相互通信连接；

现场端设有现场显示部，所述现场显示部包括控制器和受控于控制器的灯具，控制器接收显示数据，将该显示数据按显示点的映射关系发送至相应的灯具，进行灯效显示；

虚拟端设有虚拟显示部，所述虚拟显示部包括图像处理引擎及显示装置，所述图像处理引擎中至少装载有按照现场端的灯具排布及映射关系一致的灯光模型，图形处理引擎接收显示数据，并控制灯光模型在显示装置中呈现出与现场端一致的场景；

S1. 现场显示部及虚拟显示部接收显示数据；

T1. 互动输入装置获取用户输入的互动数据；

T2. 系统根据互动数据产生相应的显示数据；

T3. 重复上述S1至S3步骤。

2.根据权利要求1所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：所述图像处理引擎中还装载有与现场端实际场景一致的场景模型，其包括现场端的仿真背景物。

3.根据权利要求1所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：根据互动数据产生相应的显示数据的步骤包括：

M1. 接收用户透过互动输入装置输入的互动数据；

4.根据权利要求3所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：

M2. 接收来自M1的互动数据，生成对应图像数据，对所述图像数据与原显示画面相应位置上的图像数据进行数据处理，处理后的图像数据传输至M3。

5.根据权利要求3所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：还包括对数据进行处理以及输送的云平台端，所述虚拟端和现场端透过云平台端实现网络通信双向互联。

6.根据权利要求5所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：系统通过虚拟端实现对现场端进行监控及运行维护，现场端设置有用于检测灯具工作状态的检测装置，当检测装置检测到灯具出现工作故障是执行以下步骤：

7.根据权利要求5所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：所述互动输入装置与云平台端通讯互联。

8.根据权利要求5所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：所述互动输入装置内置于虚拟端、现场端或云平台端中的一处。

9.根据权利要求7或8所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：系统根据互动数据产生相应的显示数据的步骤在互动输入装置、虚拟端、现场端或云平台端中的一处或多处中进行。

10.根据权利要求1所述的一种灯光互动仿真系统，其特征在于：现场显示部及虚拟显示部接收的显示数据已预先生成并存储于系统中。