CN112287568A - 一种表演平行仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表演平行仿真系统，包括实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块、条件管理模块及交互模块，其中：实体管理模块用于分类创建、编辑、管理表演中所有实体；状态管理模块用于创建、编辑、管理表演中的状态；时序管理模块用于创建、编辑、管理表演中的时序；行为管理模块用于创建、编辑、管理表演中的行为；条件管理模块用于创建、编辑、管理表演中激发表演实体进行某种行为的条件；交互模块用于在真实表演与表演平行仿真系统之间进行信息交互。本发明可以辅助演出的创意设计、表演数字资产的复用、舞台道具的实时控制、表演过程的监测评估，并且极大地提高效率、节约成本。

Description

一种表演平行仿真系统

技术领域

本发明涉及一种仿真系统，特别涉及一种表演平行仿真系统，属于计算机仿真技术领域。

背景技术

大型文艺表演的表现形式通常包含大规模的演员阵容，同时配合舞台、灯光、舞美、焰火等辅助表演形式，突出表演主题，达到震撼的视听效果。

大型文艺表演由于参演人数众多，舞台复杂豪华，表演耗时长，为演出的创意和编排、演出过程的管理、演出效果的评估带来了巨大的障碍。为解决大型文艺表演面临的困难，北京理工大学数字表演与仿真实验室于2008年开发了“广场文艺表演仿真编排系统”（CN200810117990.1）。该系统提出了一种大型广场文艺表演虚拟仿真编排原型系统，使导演在创意阶段就能够在一个虚拟现实环境中创作表演内容，同时可以对编排的节目进行预演，把握节目的表演时间和视觉效果。该系统的推出，为大型文艺表演带来了产业变革，使得仿真系统在人群表演领域得到了广泛应用。但是该系统对表演的仿真还处于初级阶段，只涉及了人群点位图生成、队形变换等基本功能，只能辅助演出流程的顺利实现，未涉及通过仿真对演出过程的全要素进行有效的主动管理。

平行仿真，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。简单来说，平行仿真就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”。 这个“克隆体”，也被称为“数字孪生体”。它被创建在信息化平台上，是虚拟的。本体的实时状态，还有外界环境条件，都会复现到“孪生体”身上。如果需要做系统设计改动，或者想要知道系统在特殊外部条件下的反应，工程师们可以在孪生体上进行“实验”。这样一来，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。

平行仿真在工业制造的很多领域已经得到了重视和应用，但是在文化艺术领域特别是人群演出领域尚未见有相关报道。如果能够利用平行仿真领域的理念和技术，通过为人群表演的各要素建立“数字孪生体”的方式管理表演过程，将会为演出的创意设计、表演数字资产的复用、舞台道具的实时控制、表演过程的监测评估带来革命性的变化，极大地提高效率、节约成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种表演平行仿真系统，通过为人群表演的各要素建立“数字孪生体”的方式管理表演过程，辅助演出的创意设计、表演数字资产的复用、舞台道具的实时控制、表演过程的监测评估，极大地提高效率、节约成本。

为实现以上目的，本发明提供了一种表演平行仿真系统，包括实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块、条件管理模块及交互模块，其中：

实体管理模块用于分类创建、编辑、管理表演中所有实体即表演元素的模型；

状态管理模块用于创建、编辑、管理表演中的状态，包括实体的空间属性和空间约束条件；

时序管理模块用于创建、编辑、管理表演中的时序，即某一个时间点的状态组合；

行为管理模块用于创建、编辑、管理表演中的行为，即一段时间内的时序组合；

条件管理模块用于创建、编辑、管理表演中激发表演实体进行某种行为的条件；

交互模块用于在真实表演与表演平行仿真系统之间进行信息交互。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块之间存在以下约束：

行为管理模块创建的行为中包含的时序必须已经在时序管理模块中创建；

时序管理模块创建的时序中包含的状态必须已经在状态管理模块中创建；

状态管理模块创建的状态中包含的实体必须已经在实体管理模块中创建。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，状态管理模块创建状态的步骤为：通过实体管理模块的接口查询状态包含的实体是否已经存在，如果已经存在则创建新状态，否则通知并等待实体管理模块成功创建新实体后再创建新状态。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，时序管理模块创建时序的步骤为：通过状态管理模块的接口查询时序中包含的所有状态是否已经存在，如果已经存在则创建新时序，否则通知并等待状态管理模块成功创建新状态后再创建新时序。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，行为管理模块创建行为的步骤为：通过时序管理模块的接口查询行为中包含的所有时序是否已经存在，如果已经存在则创建新行为，否则通知并等待时序管理模块成功创建新时序后再创建新行为。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括智能学习模块，用于从真实表演中获得条件以及对应的行为，并对行为进行分解，在系统中通过管理模块的逐级调用创建生成学习得到的实体、状态、时序、行为与条件。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括创意辅助模块，通过定义状态、时序的组合规则，自动化创建新的行为或时序提供给创意人员辅助创意。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括预演模块，通过配置条件启动对应行为，获得完整的演出效果。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，信息交互模块包括舞美制作和编排调度数据支持模块，用于从表演平行仿真系统中获得每个行为对应的实体、状态、时序数据，为真实表演的舞美制作和编排调度提供数据支持。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括实时监控评估模块，用于获得真实表演的实时数据，并对数据进行分解，在实体、状态、时序、行为层级进行比较，提供量化评估依据。

有益效果

本发明提出的一种表演平行仿真系统，通过为人群表演的各要素建立“数字孪生体”的方式管理表演过程，辅助演出的创意设计、表演数字资产的复用、舞台道具的实时控制、表演过程的监测评估，可以极大地提高效率、节约成本。

附图说明

图1为实施例1实现的表演平行仿真系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的优选实施方式。

实施例1提供了一种表演平行仿真系统，如图1所示，包括实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块、条件管理模块及交互模块，其中：

实体管理模块用于分类创建、编辑、管理表演中所有实体即表演元素的模型；

状态管理模块用于创建、编辑、管理表演中的状态，包括实体的空间属性和空间约束条件；

时序管理模块用于创建、编辑、管理表演中的时序，即某一个时间点的状态组合；

行为管理模块用于创建、编辑、管理表演中的行为，即一段时间内的时序组合；

条件管理模块用于创建、编辑、管理表演中激发表演实体进行某种行为的条件；

交互模块用于在真实表演与表演平行仿真系统之间进行信息交互。

在仿真系统中，建模是进行可视化的基础，实体管理模块是最基础的模块，涵盖了表演中全部的基础实体即表演元素的模型，包括参演演员、道具、舞台、灯光、摄像机等一场演出中必不可缺少的基础元素。同时，这些基础元素按种类形成了不同的工种，一场表演中的各个节目都需要各个工种之间的相互配合来实现演出效果。实施例1提供了实体管理模块对模型数字资产进行管理，通常使用建模软件进行实体创建和编辑，采用模型库的方式对实体进行存储和管理，有利于模型数字资产在不同表演中进行复用。

状态管理模块是建立在实体管理模块之上的，状态包含了对实体管理模块中基础表演实体的空间信息描述，包括空间属性和空间约束条件。例如，对于表演中的舞台灯光，顶灯、地灯具有不同的空间位置；对于表演中的静态和动态摄像机，具有不同的空间约束条件，如是否可移动、移动范围、运动速度等。在实施例1中，状态管理模块对实体空间属性和空间约束条件的管理，是通过为实体增加对应的方法来实现的。通过设置对应方法，在实体初始化或者方法调用的时候，使实体满足对应的空间属性和空间约束条件要求。

时序管理模块建立在状态管理模块之上。时序即某一个时间点的状态组合，时序使状态具备了时间的属性。一场表演并不仅仅是静态的场景，而是实时变化运动的动态活动。时序管理模块为表演提供了时间序列上的计时功能，使得表演中的各个元素不再处于静止状态，而可以通过时序的变化而改变各自的状态，从而实现动态效果。在实施例1中，时序管理模块中的时序为演出所有关键时刻的时序信息，例如对应于每个节目的不同台型，人群表演的不同造型等。时序管理模块可以采用数据库或配置文件的方式对时序进行存储与管理。

行为管理模块建立在时序管理模块之上，行为指一段时间的时序组合。实施例1中，对于在演出过程中为规则性行为的表演元素，行为管理模块创建行为时记录该表演元素的运动规则；对于非规则性运动的表演元素，将该元素的关键状态记录在对应时间点的时序中，行为管理模块创建行为时生成表演元素在不同时间点之间进行状态变换的方法。例如，对于在时序管理模块中存储的人群表演的不同造型，行为管理模块中的行为包括队形变换的方法，不同的队形变换方法对应不同的行为。

条件管理模块管理表演中激发各表演元素进行某种行为的条件。条件为表演中各表演基础实体进行表演行为遵循的准则，是触发表演中各种行为的前提。通过对激发条件进行单独存储与管理，可以使表演进程脉络更加清晰，也有助于对表演过程的整体控制。

交互模块用于在真实表演与表演平行仿真系统之间进行信息交互，实现了真实与虚拟表演空间的信息传递，为真实表演对虚拟平行仿真表演的数据更新及虚拟表演对真实表演的预测反馈提供了基础渠道。

实施例1实现的表演平行仿真系统，通过对表演仿真系统的深入分析，将表演仿真过程涉及到的各类表演元素分解为实体、状态、时序、行为、条件并进行分别的存储与管理，极大的方便了表演仿真时各类数字资产的检索和重用，提高了表演仿真的效率。

实施例1实现的表演平行仿真系统，也十分有助于为不同用户提供不同的用户交互接口。对于实现建模的技术人员，由实体管理模块负责提供用户交互接口，可以直接实现对底层模型的管理。对于使用仿真引擎实现表演仿真的技术人员，就需要在状态管理模块、时序管理模块和行为管理模块分别设计用户接口，使他们可以直接使用底层的模型，又可以为模型增加各种空间属性和时间属性，实现表演的动画仿真效果。对于表演的导演和设计人员来说，只需要在时序管理模块和行为管理模块中设计用户接口即可，使得他们可以设计表演的造型和动画。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块之间存在以下约束：

行为管理模块创建的行为中包含的时序必须已经在时序管理模块中创建；

时序管理模块创建的时序中包含的状态必须已经在状态管理模块中创建；

状态管理模块创建的状态中包含的实体必须已经在实体管理模块中创建。

实施例1中，实体、状态、时序、行为之间存在着层级约束。这种层级约束使得各层级的管理关系简明清晰，有利于表演平行仿真系统的实现和对各类资产的管理。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，状态管理模块创建状态的步骤为：通过实体管理模块的接口查询状态包含的实体是否已经存在，如果已经存在则创建新状态，否则通知并等待实体管理模块成功创建新实体后再创建新状态。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，时序管理模块创建时序的步骤为：通过状态管理模块的接口查询时序中包含的所有状态是否已经存在，如果已经存在则创建新时序，否则通知并等待状态管理模块成功创建新状态后再创建新时序。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，行为管理模块创建行为的步骤为：通过时序管理模块的接口查询行为中包含的所有时序是否已经存在，如果已经存在则创建新行为，否则通知并等待时序管理模块成功创建新时序后再创建新行为。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括智能学习模块，用于从真实表演中获得条件以及对应的行为，并对行为进行分解，在系统中通过管理模块的逐级调用创建生成学习得到的实体、状态、时序、行为与条件。

实施例1中的表演平行仿真系统非常适合于自下而上逐级构建生成各类表演数字资产。然而为了使平行仿真系统能够适应不断出现的新的演出形式，实施例1中还包括智能学习模块。该模块能够从真实表演中获得条件以及对应的行为，并通过人工或自动化的方式对行为进行分解，解析出行为中包含的时序、状态以及实体信息，并将这些信息存储在对应的模块中。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括创意辅助模块，通过定义状态、时序的组合规则，自动化创建新的行为或时序提供给创意人员辅助创意。

实施例1中的表演平行仿真系统可以为表演创意人员提供创意辅助。对于创意人员来说，大量的表演过程动画以及关键造型草图或示意图都可以激发他们的创意灵感，有助于新的有价值的创意生成。由于系统中存储有丰富的各类表演资源，可以通过用户定义的规则自动化创建生成新的行为或时序，从而提供大量丰富的创意参考。创意人员也可以通过简单的接口，通过自定义规则创建新的行为或时序，在平行仿真系统中检验创意的效果。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括预演模块，通过配置条件启动对应行为，获得完整的演出效果。

平行仿真系统为演出设计人员和控制人员提供简单的接口，使得可以通过配置激发条件控制演出过程。用户通过选择条件并进行组合，设计演出的过程，并且可以在平行仿真系统中预览完整的演出效果。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，信息交互模块包括舞美制作和编排调度数据支持模块，用于从表演平行仿真系统中获得每个行为对应的实体、状态、时序数据，为真实表演的舞美制作和编排调度提供数据支持。

平行仿真系统最重要的作用，是在仿真系统中模拟实际的演出过程，生成演出过程中的各种数据，如舞台、灯光、摄像机、道具等的机械控制数据；演员的排练数据等。平行仿真系统生成的数据通过信息交互模块提供给真实表演，为真实表演的舞美制作和编排调度提供数据支持。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括实时监控评估模块，用于获得真实表演的实时数据，并对数据进行分解，在实体、状态、时序、行为层级进行比较，提供量化评估依据。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称并不构成对该单元本身的限定。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种表演平行仿真系统，其特征在于，包括实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块、条件管理模块及交互模块，其中：

实体管理模块用于分类创建、编辑、管理表演中所有实体即表演元素的模型；

状态管理模块用于创建、编辑、管理表演中的状态，包括实体的空间属性和空间约束条件；

时序管理模块用于创建、编辑、管理表演中的时序，即某一个时间点的状态组合；

行为管理模块用于创建、编辑、管理表演中的行为，即一段时间内的时序组合；

条件管理模块用于创建、编辑、管理表演中激发表演实体进行某种行为的条件；

交互模块用于在真实表演与表演平行仿真系统之间进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，实体管理模块、状态管理模块、时序管理模块、行为管理模块之间存在以下约束：

行为管理模块创建的行为中包含的时序必须已经在时序管理模块中创建；

时序管理模块创建的时序中包含的状态必须已经在状态管理模块中创建；

状态管理模块创建的状态中包含的实体必须已经在实体管理模块中创建。

3.根据权利要求2所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，状态管理模块创建状态的步骤为：通过实体管理模块的接口查询状态包含的实体是否已经存在，如果已经存在则创建新状态，否则通知并等待实体管理模块成功创建新实体后再创建新状态。

4.根据权利要求3所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，时序管理模块创建时序的步骤为：通过状态管理模块的接口查询时序中包含的所有状态是否已经存在，如果已经存在则创建新时序，否则通知并等待状态管理模块成功创建新状态后再创建新时序。

5.根据权利要求4所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，行为管理模块创建行为的步骤为：通过时序管理模块的接口查询行为中包含的所有时序是否已经存在，如果已经存在则创建新行为，否则通知并等待时序管理模块成功创建新时序后再创建新行为。

6.根据权利要求5所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，还包括智能学习模块，用于从真实表演中获得条件以及对应的行为，并对行为进行分解，在系统中通过管理模块的逐级调用创建生成学习得到的实体、状态、时序、行为与条件。

7.根据权利要求6所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，还包括创意辅助模块，通过定义状态、时序的组合规则，自动化创建新的行为或时序提供给创意人员辅助创意。

8.根据权利要求7所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，还包括预演模块，通过配置条件启动对应行为，获得完整的演出效果。

9.根据权利要求8所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，信息交互模块包括舞美制作和编排调度数据支持模块，用于从表演平行仿真系统中获得每个行为对应的实体、状态、时序数据，为真实表演的舞美制作和编排调度提供数据支持。

10.根据权利要求9所述的一种表演平行仿真系统，其特征在于，还包括实时监控评估模块，用于获得真实表演的实时数据，并对数据进行分解，在实体、状态、时序、行为层级进行比较，提供量化评估依据。

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