CN113766699A - 一种灯具控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及舞台灯技术领域，更具体地，涉及一种灯具控制系统及其控制方法，一种灯具控制系统，包括：LED灯；显示屏，所述显示屏设有多个单独可控的像素点光源；LED灯控制模块和显示屏控制模块，接收控制信号分别对应控制LED灯和显示屏工作；主控模块，采用同一种灯光控制协议信号传输控制信号并控制所述LED灯控制模块和显示屏控制模块。一种控制方法，包括：主控模块通过同一种灯光控制协议信号传输控制信号，并将控制信号发送至LED灯控制模块和显示屏控制模块；LED灯控制模块和显示屏控制模块接收控制信号后，对应控制多个LED灯和显示屏的像素点光源显示工作。本发明采用同一种灯光信号协议控制灯光和显示屏，简化控制操作，表现更多的舞台的效果。

Description

一种灯具控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及舞台灯技术领域，更具体地，涉及一种灯具控制系统及其控制方法。

背景技术

舞台灯光是舞台美术造型的主要手段，运用舞台灯光设备(照明灯具、幻灯、控制系统等)和技术手段，以光色及其变化显示环境、渲染气氛、突出中心人物，创造舞台空间感、时间感，塑造舞台演出的外部形象，并提供必要的灯光效果等。舞台灯光是演出空间构成的重要组成部分，是根据情节的发展对人物以及所需的特定场景进行全方位的视觉环境的灯光设计，并有目的将设计意图以视觉形象的方式再现给观众的艺术创作。现如今五光十色的舞台灯光，给人们带来无尽的视觉享受，人们对舞台效果的追求，推动了舞台技术日新月异的发展。

现如今LED显示屏应用越来越普遍，在舞台灯领域上也越来越多地使用LED显示屏。但是，为了实现LED显示屏与舞台灯具的协同控制，舞台灯上对灯具和LED显示屏的控制是完全分开的，灯具主要是通过DMX512控制台来进行控制，而LED显示屏则通过显示屏控制软件使用视频信号来实现控制。现有技术中公开了LED矩阵与LED显示屏组合而成的双面摇头灯，这种摇头灯实现了舞台灯与显示屏的灵活变换，可一面发出LED矩阵灯光，一面LED显示，但是这种摇头灯只是结构上组合在一起，控制信号仍然是保持原来各种独立的信号，即LED矩阵灯采用DMX512信号协议控制，显示屏采用视频信号控制。对于同一种舞台灯来说，不同的部件采用不同的独立信号进行控制，其控制操作繁琐，需要两个人协同或者一个人分时操作，不能在同一控台上实现协同动作，并且控制一致性差，很难保持控制的同步性。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种灯具控制系统及其控制方法，采用同一种灯光信号协议控制LED灯和显示屏，简化控制操作，保证控制一致性，使显示屏与舞台灯光技术完美融合，表现更多的舞台的效果。

本发明采取的技术方案是，

一种灯具控制系统，包括：

显示屏，所述显示屏设有多个单独可控的像素点光源；

多个LED灯，所述多个LED灯嵌入到像素点光源之间或与像素点光源拼接；

存储模块，所述存储模块用于存储单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据；

LED灯控制模块和显示屏控制模块，接收控制信号后，调用存储模块中的单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据对应控制LED灯和显示屏工作；

主控模块，采用同一种灯光控制协议信号传输控制信号并控制所述LED灯控制模块和显示屏控制模块。

本发明一种灯具控制系统，灯具上主要包括两组光源为LED灯和显示屏，其中LED灯为大功率LED灯，显示屏上设有多个单独可控制的像素点光源，两组光源的发光互相不受干扰；还包括存储模块，存储模块内含存储介质，例如SD卡、EPROM元件等，用来存储单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据，并且存储的数据支持离线更新或者在线更新，例如可使用升级盒更新、USB口写入数据更新、通过软件实时转换写入更新、无线功能更新等；两组光源分别有LED灯控制模块和显示屏控制模块两个子控制模块对其进行控制点亮，LED灯控制模块和显示屏控制模块连接主控模块，主控模块与LED控制模块和显示屏控制模块之间的传输协议为同一种灯光控制协议信号；主控单元是灯具控制系统的总指挥，由主控模块接入外部设备通过灯光控制协议信号传输控制信号，控制信号指用户从外设输入的信号，搭载着可表征光源的亮度、色度、位置、变化等光参数信息，主控模块将控制信号发送至LED灯控制模块和显示屏控制模块，进而实现对舞台LED灯具和显示屏采用同一种灯光控制协议信号进行控制。本发明通过将LED灯控制模块和显示屏控制模块连接主控模块，由主控模块采用同一种灯光控制协议信号控制灯具工作，实现了控制操作简易，只需要在主控模块即可控制对LED灯和显示屏进行协同动作，并且保证了控制的一致性，使显示屏与舞台灯灯光技术完美融合，展现更多的舞台效果。

进一步地，所述显示屏上至少一部分像素点光源呈非矩阵式排布。

本发明一种灯具控制系统包括显示屏，显示屏呈特殊形状，显示屏上设有多个单独可控的像素点光源，并且每个像素点光源都为彩色RGB像素点光源，显示屏上至少一部分像素点光源呈非矩阵式的阵列排布，即至少一部分像素点光源并不是按照行列呈规律性排布的，这种像素点特殊排布的显示屏也称为异形显示屏。这种异形显示屏能够根据建筑物的整体结构和环境，或者实际灯光要求定制LED显示屏的形状、大小和点阵密度等，异形显示屏相对于传统的LED矩阵显示屏而言，在表现舞台视觉效果上具有很大的突破性，能够更好地适应灯具的形状和建筑物的形状，表现异形主体多样化，具有更多LED矩阵显示屏所不具备的优点，更加丰富了显示屏领域的多样性。

进一步地，所述显示屏包括镂空区域和显示区域，且镂空区域为所述LED灯的光路空间，像素点光源分布在显示区域上。

本发明中的显示屏包括镂空区域和显示区域，镂空区域为LED灯的光路空间，显示区域均匀分布有多个像素点光源，LED灯可以嵌入到像素点光源之间或与像素点光源拼接，两组光源可以在电连接同一块线路板上，也可以在不同线路板上，显示屏可以在像素点光源作为显示屏显示单张图像或者连续图像的基础上，在镂空区域填充LED灯光源效果，使得LED灯与显示屏协同控制，呈现出更加丰富多样化的舞台灯光效果，且镂空区域的设置并不会影响显示屏的显示效果，显示屏近看有穿透性，远看视觉画面还原完整，这种设计还能大大减少显示屏的材料成本，实现显示屏最大化的利用率。

进一步地，所述显示区域包括若干个半径不同的同心环及设于同心环之间的连接部，所述连接部与同心环构成栅格式镂空区域，且栅格式镂空区域数量随同心环数量增加自内向外依次增加。

本发明显示屏结构上整体由两个对称的半圆形板构成圆形状，具体是由多个半径不同的同心环和多个连接部构成，多个连接部连接相邻两个同心环，显示屏中心为圆形的镂空区域，连接部与同心环之间为栅格式的镂空区域，并且栅格式镂空区域的数量随同心环数量的增加自圆心处向外依次递增。通过两个对称的半圆形板构建圆形板式的显示屏，不仅能够节约维护显示屏时的更换部件的材料成本，而且能够适应控制各种千奇百怪的屏体形状，形变而图不变，呈现出多样化的灯光图像，在栅格式镂空区域处设有LED舞台灯从而结合LED舞台灯协同控制显示屏，满足舞台灯光显示的丰富性。

进一步地，所述灯光控制协议信号包括DMX512协议信号或者ARTNET协议信号或者KINGNET协议信号。

进一步地，所述存储模块包括单张图像存储单元、连续图像存储单元、动态图像自动生成程序算法存储单元，

所述单张图像存储单元，用于存储单张图像数据，显示屏控制模块通过接收控制信号并调用单张图像存储单元中的单张图像数据，控制显示屏显示对应的单张图像；

所述连续图像存储单元，用于存储连续图像数据，显示屏控制模块通过接收控制信号并调用连续图像存储单元中的连续图像数据，控制显示屏显示连续的多张图像；

所述动态图像自动生成程序算法存储单元，用于存储动态图像自动生成程序算法数据，显示屏控制模块通过接收控制信号并调用动态图像自动生成程序算法数据，控制显示屏显示动态图像。

本发明针对显示屏上的像素点光源，存储模块对应包括单张图像存储单元、连续图像存储单元、动态图像自动生成程序算法存储单元，且分别存储单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据，其中，显示屏通过显示屏控制模块接收控制信号并调用显示屏单张图像存储单元、连续图像存储单元、动态图像自动生成程序算法存储单元中的数据控制显示屏上显示对应的内容。

一种灯具控制系统的控制方法，包括以下步骤：

主控模块通过同一种灯光控制协议信号传输控制信号，并将控制信号发送至LED灯控制模块和显示屏控制模块；

LED灯控制模块和显示屏控制模块接收控制信号后，对应控制所述多个LED灯和显示屏的像素点光源显示工作。

本发明一种灯具控制系统的控制方法，由灯具控制系统对应控制方法，控制过程通过同一种灯光控制协议信号实现，具体为：主控模块接入外部设备，通过灯光控制协议信号从外部设备传输控制信号，控制信号指用户从外设输入的信号，搭载着可表征光源的亮度、色度、位置、变化等光参数信息，并由相同的控制协议信号将控制信号发送至LED灯控制模块和显示屏控制模块，LED灯控制模块和显示屏控制模块以并联或级联的方式同时或分时接收控制信号，对应控制LED灯源和显示屏上的像素点光源显示图像内容。本发明通过主控模块、LED灯控制模块、显示屏控制模块，采用相同的灯光控制协议信号传输光参数输入信号，实现了对LED灯和LED显示屏的控制统一，并且只需要在主控模块即可控制对LED灯和显示屏进行协同动作，控制操作简易，保证了控制的一致性，使显示屏与舞台灯灯光技术完美融合。

进一步地，所述显示屏控制模块接收控制信号后，调用存储模块种的单张图像数据或连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据控制显示屏上的像素点光源显示工作。

本发明中的显示屏控制模块接收控制信号并调用存储模块中的单张图像数据或连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据对像素点光源进行控制，对应显示单张图像或者显示连续多张图像或者动态图像。本发明通过显示屏控制模块直接调用存储单元中预置的显示内容数据，简化了控制操作，通过输入某一控制信号即可直接播放多样的舞台显示效果，快速地实现了舞台灯光效果的展现和变化。

进一步地，所述存储模块用于存储显示屏单张图像数据，包括以下步骤：

获取一台灯具中的显示屏像素点光源的物理坐标集合A；

把n台灯具的物理坐标集合A1，A2，……An按照每台灯具的实际位置布局地址映射，得到总坐标集合B；

将单张图像与总坐标集合B进行交集，得到目标坐标集合C；

获取单张图像在目标坐标集合C上对应的光参数，得到集合D；

将集合D按照每台灯具的实际位置布局地址映射拆分成多个子集合D1，D2，……Dn，并存储在对应的灯具的存储模块中。

本发明显示屏控制模块接收控制信号并调用存储模块中的单张图像数据控制光源显示目标图像，所以需要先将单张图像数据存储至存储模块中。单张图像数据就是光源的工作数据，将单张图像与光源的位置对应起来，控制该位置的光源是否点亮从而显示出目标图像，其中存储单张图像数据的过程为：首要步骤是，先获取灯具中显示屏上光源的物理坐标集合，通过主控模块发送RDM信号指令读取获取各灯具的身份序列号，即UID(UserIdentification)码，该码是唯一且不重复的，出厂前固化在灯具芯片内，可映射出光源的型号、批次等信息，在实际应用工程中根据一定的逻辑线路安装灯具，安装好灯具后会进行自动分配地址操作，并将自动分配后的光源地址与UID码对应匹配起来，得到对应坐标信息表，此时可获取灯具中光源的物理坐标集合A；其次，将多台灯具的全部光源按照实际位置布局地址映射，得到总坐标集合B；然后，将目标图像与多台灯具进行交集，得到应该点亮的光源，获取应该被点亮的光源目标坐标集合C；再根据目标图像获取对应光源的光参数，得到总光源目标集合D，并根据每台灯具的实际位置布局地址映射，将总光源目标集合D拆分多个子集合，并存储至对应灯具的存储模块中，即相当于将目标图像数据存储至存储模块中。本发明通过预置单张图像数据至存储模块，利用存储模块，实现了在主控模块即可控制显示屏控制模块调取预置的单张图像数据，显示对应的图像，实现了灯具光源即使分布杂乱无章千变万化，图像数据依然准确播放。

进一步地，所述存储模块用于存储连续图像数据，包括以下步骤：

获取单张目标图像的集合D；

读取或设定单张目标图像持续时间t；

重复上述步骤获取多个D和t组成序列集合，记作宏M＝{f(D1，t1)，f(D2，t2)，……}，所述宏M以数字索引序号命名，并将多个以数字索引序号命名的宏M存储到存储模块中；在主控模块中相应通道输入宏M的索引序号，执行预置动作序列，播放连续图像组成视频。

本发明在上述存储单张图像数据的基础上，通过调用单张图像数据即能显示单帧目标图像，若要实现显示视频，通过存储多帧目标图像，并在一定时间内依次连续调用多帧图像即可实现视频的播放，其具体的过程为：在存储单张图像的前提下，设定单张图像的持续时间t，并将光源的坐标集合D和对应持续的时间t组成序列集合宏，有多个视频数据即有多个序列集合宏时对应用数字索引序号命名，将多个宏数据存储至存储模块中，最后，通过在主控模块输入显示的视频宏索引序号时，显示屏控制模块调取存储模块中相对应的序列集合播放连续图像，再利用人眼的视觉暂留效果，显示的连续多张图像即可组成视频。本发明结合宏技术，通过预置连续图像数据，在主控模块中输入宏索引序号，主控模块就能控制光源的控制模块对应控制光源播放视频，不管灯具的光源分布杂乱无章千变万化，视频数据依然能对应上，保证不变形不错位。

进一步地，所述存储模块用于存储动态图像自动生成程序算法数据，包括：

在存储模块中预置动态图像自动生成程序算法数据，以使显示屏控制模块通过调用动态图像自动生成程序算法数据，控制显示屏按照特定规律显示动态图像。

本发明可通过在存储模块中预置简单的逻辑程序算法实现显示屏的动态图像显示，毋庸置疑，首先应该获取像素点光源的坐标集合，并根据想要显示的动态图像对光源的坐标集合进行编程处理，通过调用编程后的程序实现显示屏显示动态图形。当对多台灯具应用动态图形显示时，需要设定相对偏移坐标，动态图像根据多台灯具的坐标偏移参数，重算匹配拼接成新的动态图像，例如可组成跑来灯追逐效果、放射线条效果、水波纹中心向四周扩散效果等。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过将LED灯控制模块和显示屏控制模块集成到主控模块，由主控模块采用同一种灯光控制协议信号控制灯具工作，实现了控制操作简易，只需要在主控模块即可控制对LED灯和显示屏进行协同动作，并且保证了控制的一致性，使显示屏与舞台灯灯光技术完美融合，展现更优的舞台效果。

附图说明

图1为本发明实施例一种灯具控制系统的结构图。

图2为本发明实施例LED灯和显示屏结合到灯具上的俯视图。

图3为本发明实施例LED灯和显示屏结合到灯具上的结构图。

图4为多台灯具显示目标图像为“HELLO”的示意图。

图5为单个像素点光源的控制模型示意图。

图6为为异形显示屏定义的趋势线的示意图。

图7为映射法则图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示为本发明实施例一种灯具控制系统，包括：

多个LED灯，多个LED灯嵌入到像素点光源之间或与像素点光源拼接，具体地，本实施例中为大功率LED灯，LED灯可以嵌入在显示屏上或者与显示屏上的像素点光源拼接，即LED灯的位置可与显示屏像素点光源齐平或者低于像素点光源，LED灯与像素点光源可以电连接在同一块线路板上，也可以在不同线路板上；

显示屏，所述显示屏设有多个单独可控的像素点光源，具体地，显示屏为PCB板，像素点光源为RGB像素点光源，且为小功率LED灯；

优选地，所述显示屏上至少一部分像素点光源呈非矩阵式排布，具体地，显示屏上有一部分或者全部的像素点光源不按行列对齐排布，而且可以根据实际环境设计定制，例如像素点光源可以为环状阵列排布或不规则阵列排布。

优选地，所述显示屏包括镂空区域和显示区域，本实施例中所述镂空区域面积大于显示区域，且镂空区域为所述LED灯的光路空间，显示区域上均匀分布有像素点光源，具体地，镂空区域为LED灯的光路空间，LED灯可与显示屏齐平也可低于显示屏位置安装，像素点光源光路空间与LED灯光路空间互不干扰。

优选地，所述显示区域包括若干个半径不同的同心环及设于同心环之间的连接部，所述连接部与同心环构成栅格式镂空区域，且栅格式镂空区域数量随同心环数量增加自内向外依次增加。

优选地，所述显示区域包括若干个半径不同的同心环、放射性直线和线段，所述同心环依靠从圆心发出的至少一条放射性直线连成整体，所述相邻同心环之间连接有线段，且线段数量从圆心处依次递增。本发明实施例中，连接部包括放射性直线和线段，显示屏结构上整体由两个对称的半圆形板构成圆形状，具体是由多个圆环、呈放射性直线和线段构成，所述多个圆环为半径不同的同心环，同心环圆心内向外半径逐渐增大，多个同心环依靠从圆心发出的至少一条放射性直线连成整体，且放射性直线不贯穿最小半径的同心环，相邻同心环之间还连接有多条线段，且自圆心内向外相邻同心环之间的线段的数量以公差为6的等差数列方式递增。

优选地，所述同心环与放射性直线、线段之间构成扇环镂空区域，且扇环镂空区域自圆心处依次递增。本发明实施例环状与放射性直线、线段之间将载体划分为多个相同的扇环镂空区域，且多个镂空区域的面积大于显示区域的面积，扇环镂空区域的数量自圆心处以公差为6的等差数列方式递增。镂空区域使得像素灯表现图形具有通透性，不影响背后景物的遮挡效果，节约灯具的材料成本，并且不会影响像素灯的整体效果，而且像素灯板的扇环形的镂空区域大小相同，对背后景物的遮挡能力均匀通透，不会产生偏颇的遮挡效果，实现通透图案像素灯的优良的透视效果。

LED灯控制模块和显示屏控制模块，接收光控制信号分别对应控制LED灯和显示屏工作，具体地，LED灯控制模块的核心部件是单片机，显示屏控制模块的核心部件是FPGA和单片机，本实施例中使用的FPGA型号是EP4CE10E22C8N，单片机的型号是STM32F103RCT6，控制信号指用户从外设输入的信号，其可表征光源的亮度、色度、位置、变化等光参数信息；

主控模块，采用DMX512协议信号或者ARTNET协议信号或者KINGNET协议信号传输控制信号并控制所述LED灯控制模块和显示屏控制模块，具体地，主控模块集成于主控台处，其核心部件芯片为单片机，本实施例中使用型号是STM32F427ZGT6。

还包括存储模块，存储单元内含存储介质，例如SD卡、EPROM元件等，所述存储模块用于存储单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据，

所述显示屏控制模块，通过接收控制信号后，调用存储模块中的单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据控制显示屏工作。

优选地，所述存储模块包括述存储模块包括单张图像存储单元、连续图像存储单元、动态图像自动生成程序算法存储单元，

所述单张图像存储单元，用于存储单张图像数据，显示屏控制模块通过接收控制信号并调用单张图像存储单元中的单张图像数据，控制显示屏显示对应的单张图像；

所述连续图像存储单元，用于存储连续图像数据，显示屏控制模块通过接收控制信号并调用连续图像存储单元中的连续图像数据，控制显示屏显示连续的多张图像；

所述动态图像自动生成程序算法存储单元，用于存储动态图像自动生成程序算法数据，显示屏控制模块通过接收控制信号并调用动态图像自动生成程序算法数据，控制显示屏显示动态图像。

具体地，本发明实施例中，所述的显示屏为异形显示屏，异形显示屏为像素点光源按照非矩阵对齐方式排布的显示屏，如图2和图3所示分别列举了一种异形显示屏的结构俯视图和立体结构图，但不仅限于本实施例列举的这种异形显示屏，像素点光源不按照行或列对齐排列的不规则显示屏都为本发明所说的异形显示屏，其中本实施例列举的异形显示屏结构为：显示屏整体呈圆形，包括显示区域和镂空区域，镂空区域面积大于显示区域面积，显示区域由四个半径不同的同心环和同心环之间的连接部组成，连接部包括放射线直线和线段，连接部与同心环之间构成栅格式镂空区域，且自圆心内向外同心环数量为1，2，3，4时，栅格式镂空区域数量依次为1，6，12，18，同时本实施例显示屏可为两个半圆形板构成整体圆形板，节约维护时更换部件的材料成本，显示区域上均匀分布多个像素点光源3，共有390颗小功率LED像素点光源，这些像素点光源3并不是按照行或列对齐的方式排布的，而是呈环状和发散状分布，镂空区域为LED灯2的安装位置，LED灯2安装位置略低于显示屏，在显示屏上与LED灯一一对应处安装有透镜1，像素点光源3均匀围绕着LED灯2。

如图4所示为多台灯具显示目标图像为“HELLO”的示意图，本实施例中显示屏显示效果有镂空像素，并不影响图像的显示效果，例如地铁玻璃门上的多孔广告画，近看有穿透性不挡视线，远看视觉还原画面完整，并且对于灯具内镂空像素，是LED灯的光路空间，可通过安装LED灯与显示屏协同控制，共同显示出丰富多样的图案或视频。

本发明实施例中的灯具控制系统可集成到灯具上形成一种异形像素灯，具体包括：显示屏；

多个LED灯；

存储单元，用于存储单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据；

主控单元，用于接收控制信号并调用存储单元中的单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据控制所述异形显示屏上的像素点光源。

优选地，所述存储单元包括单张图像存储单元、连续图像存储单元、动态图像自动生成程序算法存储单元，所述单张图像存储单元，用于存储单张图像数据，主控单元接收控制信号并调用单张图像存储单元中的单张图像数据，控制显示屏显示对应的单张图像；

所述连续图像存储单元，用于存储连续图像数据，主控单元接收控制信号并调用连续图像存储单元中的连续图像数据，控制显示屏显示连续的多张图像；

所述动态图像自动生成程序算法存储单元，用于存储动态图像自动生成程序算法数据，主控单元接收控制信号并调用动态图像自动生成程序算法数据，控制显示屏显示动态图像。

优选地，将异形显示屏上的像素点光源按照第一趋势线和第二趋势线进行划分，所述主控单元包括：

行驱动器，用于扫描位于第一趋势线上的像素点光源；

列驱动器，用于扫描位于第二趋势线上的像素点光源；

控制器，与行驱动器和列驱动器连接，用于接收控制信号并根据单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据控制所述行驱动器和列驱动器进而扫描所述像素点光源。

优选地，所述行驱动器与第一趋势线上的全部像素点光源的正极连接；所述列驱动器与第二趋势线上的全部像素点光源的负极连接。

优选地，对于非阵矩阵列排布的像素点光源锚定到距离其最近的第一趋势线与第二趋势线的交点上。

具体地，本发明实施例一种异形像素灯的结构包括：

显示屏；

LED灯，包括多个像素点光源，至少一部分像素点光源呈非矩阵式排布；

存储单元：存储单元包括单张图像存储单元、连续图像存储单元、动态图像自动生成程序算法存储单元，存储单元为存储介质，例如SD卡、EPROM元件等，用作存储图像数据，存储单元支持离线更新、在线更新、升级盒更新、USB写入数据更新、连接电脑通过软件实时转换写入更新数据、也可通过无线功能更新；

主控单元：本实施例针对LED灯和异形显示屏分别有对应的主控单元，LED灯主控单元主要由单片机组成，复杂处理信号并输出PWM信号到LED驱动器。异形显示屏主控单元包括行驱动器、列驱动器和控制器，核心部件为FPGA和单片机，FPGA型号是EP4CE10E22C8N，单片机的型号是STM32F103RCT6。将LED灯主控单元和异形显示屏主控单元统筹成主控单元，主控单元是LED灯主控单元和异形显示屏主控单元的总指挥，接收外设信号，处理并调度下一级响应，主控单元集成在控台上，使用DMX512协议输出控制信号。

具体地，如图5所示，控制器控制行驱动器和列驱动器的工作过程为：单个像素点光源的控制模型示意图，k为电子开关的行驱动器，连接到像素点光源的正极，i为电流控制器的列驱动器，连接到像素点光源的负极，每个像素点光源都为RGB三基色，本发明实施例采用扫描方式实现单点控制以节省电流控制器，具体通过连接同一第一趋势线上的所有光源正极到相同的行驱动器，连接同一第二趋势线上的所有光源的负极到相同的列驱动器，并利用逐行扫描方式，在每导通一行，列驱动器会输出该行对应的电流，实现逐行单点可控。传统做法对多个像素点光源进行单点控制在于对应每个像素点光源需要一个电流控制器，本实施例通过将每行每列的像素点光源连接起来，大大节省了电流控制器。

利用异形像素灯的结构，说明异形显示屏显示目标图像和视频的工作过程为：首先，按照像素点光源走向特点定义多条第一趋势线和第二趋势线，像素点光源落在第一趋势线和第二趋势线的交点处，没有落在趋势线上的像素点光源默认锚定到距离其最近的趋势线交点上，通过趋势线的顺序赋予像素点光源特定的逻辑命名；其次，获取与需要显示的目标图像对应的像素点光源的显示数据，并按照趋势线扫描的顺序将像素点光源的逻辑命名与光参数数据存储至单张图像存储单元中；最后，主控单元中的控制器通过接收控制信号与控制指令驱动行驱动器和列驱动器对像素点光源进行扫描，从而使异形显示屏显示目标图像。通过读取或设定单帧目标图像的持续时间，将多帧目标图像按照一定的时间线集合成宏数据，并将宏数据存储至连续图像存储单元中，通过主控单元调取视频单元中的宏数据，进而实现异形显示屏视频的显示过程。

利用异形像素灯的结构，说明异形显示屏显示动态图形的工作过程为：首先，同样对异形显示屏上的像素点光源定义逻辑命名；其次，预设目标动态图形所对应的程序算法，将目标动态图形对应的程序算法存储至动态图像自动生成程序算法存储单元中；最后，主控单元中的控制器通过接收光参数输入信号与调用程序算法指令驱动行驱动器和列驱动器对像素点光源进行扫描，进行显示动态图形。当使用多台异形像素灯应用产生拼接动态图形时，需要设置每台异形像素灯的相对偏移坐标，结合坐标偏移参数，重算匹配拼接的动态图形，例如可组成放射线条效果或者水波从中心向四周扩散效果等。

优选地，对于所述的异形像素灯的控制方法，其具体包括以下步骤：

S1、主控单元根据像素点光源的走向特点建立映射规则；

S2、将所述映射规则存储至存储单元中；

S3、接收光参数输入信号并根据映射规则调用目标图像数据或者视频数据或者动态图形数据扫描像素点光源。

进一步地，所述根据像素点光源的走向特点建立映射规则，包括以下步骤：

S11、根据像素点光源的走向特点，定义多条第一趋势线和多条第二趋势线，所述多条第一趋势线互不相交，所述多条第二趋势线互不相交，且第一趋势线和第二趋势线相交；

S12、将第一趋势线和第二趋势线上交点的全部像素点光源，作空间形变展开成矩阵分布，所述多条第一趋势线按横向拉直展开，所述多条第二趋势线按纵向拉直展开；

S13、把变换得到的矩阵分布像素点光源作为像素点光源的映射规则。

进一步地，所述步骤S11前还包括步骤S10：

S10、对像素点光源规则排布的异形显示屏，按照像素点光源排布相似的原则分为若干个相同的子区域，并针对其中一个子区域建立所述映射规则，其他子区域的映射规则与其中一个子区域相同。

进一步地，对于不易根据像素点光源走向特点判断其趋势线的，先定义横向趋势线和纵向趋势线，再根据就近原则将像素点光源锚定到距离其最近的横向趋势线与纵向趋势线交点上。

具体地，如图6所示，利用异形显示屏中的一个扇区对映射规则的建立作具体的说明：

根据像素点光源的走向特点定义多条第一趋势线Row和多条第二趋势线Column，多条第一趋势线Row互不相交，多条第二趋势线Column互不相交，像素点光源落在第一趋势线Row和第二趋势线Column的交点处，根据第一趋势线和第二趋势线，Column采用趋势线走向原则，Row采用行线相交就近原则并结合均匀分配原则(均匀分配原则利于线路板布线不扎堆)，将第一趋势线和第二趋势线作空间形变展开为矩阵分布，得到如图7所示的映射法则图。其中，黑色的方块为像素点光源，被分布在规则的矩阵中，每个像素点有唯一的物理命名，记作physics_name＝{LED1，LED2，LED3……}。按上表矩阵定义分布后，就有了逻辑命名，记作logic_name＝{R1C1，R1C2，R1C3……}意为第1行第1列的LED，第1行第2列的LED，第1行第3列的LED……。按照如图7所示的映射规则即可对像素灯进行扫描控制。

实施例2

本发明实施例一种灯具控制系统的控制方法，LED灯控制模块和显示屏控制模块以级联或者并联的方式连接到主控模块，包括以下步骤：

主控模块通过DMX512协议信号或者ARTNET协议信号或者KINGNET协议信号传输控制信号，并将控制信号发送至LED灯控制模块和显示屏控制模块；

LED灯控制模块和显示屏控制模块接收控制信号对应控制LED灯和显示屏上的像素点光源工作。

优选地，显示屏控制模块接收控制信号并调用存储模块中的单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据对显示屏进行控制。

优选地，所述存储模块用于存储显示屏单张图像数据，包括以下步骤：a1、获取一台灯具中的显示屏像素点光源的物理坐标集合A；

a2、把n台灯具的物理坐标集合A1，A2，……An按照每台灯具的实际位置布局地址映射，得到总坐标集合B；

a3、将单张目标图像与总坐标集合B进行交集，得到目标坐标集合C；

a4、获取单张目标图像在目标坐标集合C上对应的光参数，得到集合D；

a5、将集合D按照每台灯具的实际位置布局地址映射拆分成多个子集合D1，D2，……Dn，并存储在对应的灯具的存储模块中。

优选地，所述存储模块用于存储视频数据，包括以下步骤：

b1、获取单帧目标图像的集合D；

b2、读取或设定单帧目标图像持续时间t；

b3、重复上述步骤获取多个D和t组成序列集合，记作宏M＝{f(D1，t1)，f(D2，t2)，……}，所述宏M以数字索引序号命名，并将多个以数字索引序号命名的宏M存储到存储模块中；

b5、在主控模块中相应通道输入宏M的索引序号，执行预置动作序列，播放连续图像组成视频。

具体地，针对上述视频的显示，结合宏功能技术，对于显示屏显示视频动画效果的调控过程为：首先录制显示屏宏，将需要显示的动画效果中的每帧图像转换为图像数据，并设定对应的持续时间，在一定时间线内将多帧图像集合起来命名为宏，存储至存储模块中；其次使用集成有主控模块的控台控制，在控台上相应通道输入调用宏，执行宏里面的所有动作，播放宏里面的数据，在显示屏上显示视频效果。

对于LED灯显示视频动画效果的调控过程为：首先录制LED灯宏，在集成有主控模块的控台上录制各种表现LED灯效果的动作，并将这些动作集合保存在存储模块中，在控台上同时调用显示屏宏和LED灯宏，使显示屏与LED灯协同动作，表现出需要的舞台艺术效果，也可通过LED控制模块和显示屏控制模块分别控制LED灯与显示屏呈现亮度差异，利用高度差异以使灯具显示主体与背景表达对比度超高效果。

优选地，所述存储模块用于存储动态图像自动生成程序算法数据，包括：

在存储模块中预置动态图像自动生成程序算法数据，以使显示屏控制模块通过调用动态图像自动生成程序算法数据，控制显示屏显示动态图像，当对多台灯具应用动态图形显示时，需要设定相对偏移坐标，动态图像根据多台灯具的坐标偏移参数，重算匹配拼接成新的动态图像，例如可组成跑来灯追逐效果、放射线条效果、水波纹中心向四周扩散效果等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灯具控制系统，其特征在于，包括：

显示屏，所述显示屏设有多个单独可控的像素点光源；

多个LED灯，所述多个LED灯嵌入到像素点光源之间或与像素点光源拼接；

存储模块，所述存储模块用于存储单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据；

LED灯控制模块和显示屏控制模块，接收控制信号后，调用存储模块中的单张图像数据、连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据对应控制LED灯和显示屏工作；

主控模块，采用同一种灯光控制协议信号传输控制信号并控制所述LED灯控制模块和显示屏控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种灯具控制系统，其特征在于，所述显示屏上至少一部分像素点光源呈非矩阵式排布。

3.根据权利要求1所述的一种灯具控制系统，其特征在于，所述显示屏包括镂空区域和显示区域，且镂空区域为所述LED灯的光路空间，像素点光源分布在显示区域上。

4.根据权利要求3所述的一种灯具控制系统，其特征在于，所述显示区域包括若干个半径不同的同心环及设于同心环之间的连接部，所述连接部与同心环构成栅格式镂空区域，且栅格式镂空区域数量随同心环数量增加自内向外依次增加。

5.根据权利要求1所述的一种灯具控制系统，其特征在于，所述灯光控制协议信号包括DMX512协议信号或者ARTNET协议信号或者KINGNET协议信号。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种灯具控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

主控模块通过同一种灯光控制协议信号传输控制信号，并将控制信号发送至LED灯控制模块和显示屏控制模块；

LED灯控制模块和显示屏控制模块接收控制信号后，对应控制所述多个LED灯和显示屏的像素点光源显示工作。

7.根据权利要求6所述的一种控制方法，其特征在于，还包括步骤：所述显示屏控制模块接收控制信号后，调用存储模块中的单张图像数据或连续图像数据或动态图像自动生成程序算法数据控制显示屏上的像素点光源显示工作。

8.根据权利要求7所述的一种控制方法，其特征在于，所述存储模块用于存储显示屏单张图像数据，包括以下步骤：

获取一台灯具中的显示屏像素点光源的物理坐标集合A；

把n台灯具的物理坐标集合A1，A2，……An按照每台灯具的实际位置布局地址映射，得到总坐标集合B；

将单张图像与总坐标集合B进行交集，得到目标坐标集合C；

获取单张图像在目标坐标集合C上对应的光参数，得到集合D；

将集合D按照每台灯具的实际位置布局地址映射拆分成多个子集合D1，D2，……Dn，并存储在对应的灯具的存储模块中。

9.根据权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于，所述存储模块用于存储连续图像数据，包括以下步骤：

获取单张图像的集合D；

读取或设定单张目标图像持续时间t；

重复上述步骤获取多个D和t组成序列集合，记作宏M＝{f(D1，t1)，f(D2，t2)，……}，所述宏M以数字索引序号命名，并将多个以数字索引序号命名的宏M存储到存储模块中；在主控模块中相应通道输入宏M的索引序号，执行预置动作序列，播放连续图像组成视频。

10.根据权利要求7所述的一种控制方法，其特征在于，所述存储模块用于存储动态图像自动生成程序算法数据，包括：

在存储模块中预置动态图像自动生成程序算法数据，以使显示屏控制模块通过调用动态图像自动生成程序算法数据，控制显示屏按照特定规律显示动态图像。

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