CN203547178U - 一种可升降舞台的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可升降舞台的控制系统，包括：舞台主体控制子系统和背景视频控制子系统；舞台主体控制子系统包括：主控服务器和控制装置；主控服务器与控制装置都接入局域网；控制装置与电机电连接；控制装置根据接收到的主控服务器发送的控制指令，控制电机运行；背景视频控制子系统包括：视频服务器和LED视频处理器；视频服务器通过DVI接口将背景视频发送到LED视频处理器；LED视频处理器通过DVI接口将背景视频发送到LED显示屏，并控制LED显示屏播放背景视频；本实用新型的控制系统，能够呈现出多层次、变化多样的三维舞台效果，全方位的呈现机械舞台和视频结合的空间造型，满足从导演设计到方案实施等各种业务需求，为舞台呈现提供强有力的支持。

Description

一种可升降舞台的控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动化技术领域，尤其涉及一种可升降舞台的控制系统。 

背景技术

舞台是为演员在剧院、电视直播、拍摄等中进行表演提供的空间，它可以使观众的注意力集中于演员的表演并获得理想的观赏效果。舞台通常由一个或多个平台构成，它们有的可以升降。随着人们生活水平的提高，对演出的效果也提出了越来越高的要求。 

随着科技的进步，人们对舞美及影视作品的欣赏水平也越来越高，传统的以静态形式和单纯的LED大屏幕的舞美表现形式已经不能满足人们的要求。如今，越来越多的高科技技术应用于动态舞台控制和参与节目表演当中，突破一般舞台带来的有限空间，力图展现一个多变的无穷的立体空间，给人们营造出精彩的美伦美幻的视觉效果。这也是舞美设计和导演所期望的。 

传统的手动电控操作，不仅操作复杂，接线也很复杂，而且存在着人为因素影响，例如操作人员情绪和工作状态等，都容易导致出错，这些都是非常不利于大型表演和重要表演和比赛的直播。 

发明内容

有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种可升降舞台的控制系统，能够控制舞台升降单元的升降并能够在舞台上设置的LED显示屏中播放背景视频。 

一种可升降舞台的控制系统，包括：舞台主体控制子系统和背景视频控制子系统；舞台主体包括多个能够独立升降的升降单元；每个所述 升降单元都设置独立的升降装置；所述升降装置包括电机；在所述舞台主体的表面设置LED显示屏；所述舞台主体控制子系统包括：主控服务器和控制装置；所述主控服务器与所述控制装置都接入局域网；所述控制装置与所述电机电连接；所述控制装置根据接收到的所述主控服务器发送的控制指令，控制所述电机运行；所述背景视频控制子系统包括：视频服务器和LED视频处理器；所述视频服务器通过DVI接口将背景视频发送到所述LED视频处理器；所述LED视频处理器通过DVI接口将所述背景视频发送到所述LED显示屏，并控制所述LED显示屏播放所述背景视频；所述舞台主体包括：底部舞台主体和舞台天花板。 

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述底部舞台主体包括多个相邻设置的立柱；每个所述立柱都设置独立的第一升降装置；所述第一升降装置包括第一电机；所述舞台天花板包括多个可升降道具箱装置；每个可升降道具箱装置包括顶部起吊装置和箱体，所述顶部起吊装置通过钢丝绳连接所述箱体；所述顶部起吊装置通过控制所述钢丝绳的长度而收放所述箱体；所述顶部起吊装置包括第二电机。 

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，在所述立柱的前面、后面、左面、右面和上端面设置的LED显示屏中播放单元视频，所述单元视频进行拼接，形成完整的背景视频；其中，在所述立柱的前面、后面、左面、右面和上端面都设置一块1m＊1m的LED显示屏。所述控制装置根据接收到的所述主控服务器发送的控制指令，控制所述第一电机运行，带动所述舞台主体的立柱向上或向下位移，形成立体造型；其中，组成所述立体造型的立柱为造型立柱；将在全部所述造型立柱的4个表面上的LED显示屏中播出的单元视频在所述4个方向的正投影进行拼接，形成完整的在所述立体造型的所述4个表面上播放的背景视频；所述4个表面为：前面、后面、左面和右面；所述4个方向为：前、后、左和右。 

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，将所述舞台主体分为多个区域；对应于所述多个区域设置多个所述视频服务器，分别存储每个区域中的LED显示屏中播放的单元视频。 

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述背景视频控制子系统还包括视频切分装置；所述视频切分装置将背景视频切分为在每个LED显示屏中播放的单元视频，并将所述单元视频发送到所述视频服务器。 

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述背景视频控制子系统还包括仿真装置;其中，所述仿真装置与所述视频切分装置连接，并从视频切分装置中获取所述单元视频。 

根据本实用新型的一个实施例，进一步的，所述第一电机和第二电机为减速电机。 

本实用新型的可升降舞台的控制系统，能够控制舞台升降单元的升降，并能够在舞台上设置的LED显示屏中播放背景视频，呈现出多层次、变化多样的三维舞台效果，全方位的呈现机械舞台和视频结合的空间造型，满足从导演设计到方案实施等各种业务需求，为舞台呈现提供强有力的支持。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为根据本实用新型的可升降舞台的控制系统的一个实施例的示意图； 

图2为底部舞台主体的分区域示意图； 

图3为根据本实用新型的可升降舞台的控制系统的背景视频子系统的视频切分装置的示意图。 

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新 型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合各个图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。 

图1为根据本实用新型的可升降舞台的控制系统的一个实施例的示意图。如图所示，可升降舞台的控制系统包括：舞台主体控制子系统和背景视频控制子系统。 

舞台主体包括多个能够独立升降的升降单元。每个升降单元都设置独立的升降装置。升降装置包括电机。在舞台主体的表面设置LED显示屏11。 

舞台主体控制子系统包括：主控服务器19和控制装置17，18。主控服务器19与控制装置17，18都接入局域网16。控制装置17，18与电机电连接。控制装置17，18根据接收到的主控服务器19发送的控制指令，控制电机运行。局域网16可以为光纤网或工业以太网。 

根据本实用新型的一个实施例，根据舞台主体的升降单元的个数，以及控制的质量要求和容错要求，设置多台主控服务器19和多个控制装置。在主控服务器运行控制程序，在节目的进行中，根据节目造型的需要向控制装置发送指令，控制装置根据指令控制电机运行，进而形成需要的立体造型。 

背景视频控制子系统包括：舞台的背景视频系统包括：视频服务器12,13、LED视频处理器14。视频服务器12，13通过DVI（Digital Video Interface：数字视频接口）接口将背景视频发送到LED视频处理器。LED视频处理器14通过DVI接口将背景视频发送到LED显示屏11，并控制LED显示屏11播放背景视频。 

根据本实用新型的一个实施例，由于制作画面的需求，首先需要根据使用的LED屏幕规格及尺寸计算出播出画面的分辨率，通常会根据画面的大小来分布服务器，一台服务器最多可输出4个DVI传输接 口，每个DVI传输接口最大输出分辨率为1920＊1200，LED视频控制器主要控制视频的显示，每个LED视频控制器则相应控制一个DVI传输接口。如下图中需实现一个画面大小为2304＊2352的画面的正常播放，长宽都超出一个DVI接口输出画面，则需要3个DVI输出，也就是需要3个控制器。 

在每个LED显示单元中播放单元视频。将LED显示单元中播放的单元视频进行拼接，形成背景视频。 

根据本实用新型的一个实施例，视频切分装置15将背景视频切分为在每个LED显示单元中播放单元视频，并将单元视频发送到视频服务器12，13。视屏切分，即视频分割，是指对图像或视频序列按一定的标准分割成区域。 

底部舞台主体的机械运动立柱、以及顶部的可升降道具箱装置造型是2013春晚舞台的一大特点，全部采用机械操控设计方案，通过机械数据的输入，呈现吻合音乐节点的舞台造型，立柱四面均铺设用于视频播放的LED屏幕，使得其播放的视频具有特殊性。 

根据本实用新型的一个实施例，底部舞台主体包括多个相邻设置的立柱。每个立柱都设置独立的第一升降装置。第一升降装置包括第一电机。立柱能够通过第一升降装置沿固定钢架进行升降运动。例如，可以设置钢架，第一升降装置包括多对齿轮和齿条，并且，立柱上设置齿条，钢架上设置齿轮，通过电机转动齿轮，使立柱上升或下降。 

舞台天花板包括多个可升降道具箱装置。每个可升降道具箱装置包括顶部起吊装置和箱体，顶部起吊装置固定在舞台栅顶底面，顶部起吊装置通过钢丝绳连接箱体。顶部起吊装置通过控制钢丝绳的长度而收放箱体。顶部起吊装置包括第二电机，通过控制第二电机的运行，收紧或放开钢丝绳。第一电机和第二电机为减速电机。 

根据本实用新型的一个实施例，在立柱的前面、后面、左面、右面和上端面设置的LED显示屏中播放单元视频，单元视频进行拼接，形成完整的背景视频。 

本实用新型中的“第一”、“第二”等，仅仅用于描述中区别，并没有 特殊的含义。 

由于在节目中，机械升降形成舞台的各种立体造型，如何实现精准的控制机械升降是一大难题，还要实现升降台前后左右四个立面视频的配合播放。 

根据本实用新型的一个实施例，控制装置根据接收到的主控服务器发送的控制指令，控制第一电机运行，带动舞台主体的立柱向上或向下位移，形成立体造型。其中，组成立体造型的立柱为造型立柱。 

将在全部造型立柱的4个表面上的LED显示屏中播出的单元视频在4个方向的正投影进行拼接，形成完整的在立体造型的4个表面上播放的背景视频。4个表面为：前面、后面、左面和右面。4个方向为：前、后、左和右。 

根据本实用新型的一个实施例，控制装置根据接收到的主控服务器发送的控制指令，控制第二电机运行，控制钢丝绳的长度，带动箱体向上或向下位移，形成立体造型。组成立体造型的多个箱体为造型箱体。 

将在造型箱体的4个表面上的LED显示单元中播出的单元视频在4个方向的正投影进行拼接，形成完整的在立体造型的4个表面上播放的背景视频。4个表面为：前面、后面、左面和右面。4个方向为：前、后、左和右。 

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，底部舞台主体2包括多个相邻设置的立柱，每个立柱都能够独立地升降。在立柱的前面、后面、左面、右面和上端面都设置一块1m＊1m的LED显示单元。将底部舞台主体23分为多个区域。 

对应于多个区域设置多个视频服务器，分别存储每个区域中的LED显示单元中播放的单元视频。 

底部舞台主体视频分辨率较大，33排17列可升降区域，根据尺寸及服务器分布方式，可分为五个区域：B1、B2、B3、B4、B5。视频能容应该能够根据升降式屏幕的伸缩/上下移动进行相应的移动变化。由于屏幕尺寸的限制，要求视频通过拼接等手段形成统一的舞美效果。 

由于升降台LED数量之巨大，我们结合服务器能播放的最大通道 以及视频制作的合理性对舞台LED进行分类设计，B1区：3m＊2m/块，高1m。B2（B3区同）：2m＊2m/块，高1m。B4区：1m＊1m,高4.5m。B5区：1m＊1m，高1m。 

舞台升降每个区域的尺寸规格都是结合1号厅现场环境设计的，由于1号厅升降台仅中间区域负形成最高可达4.9m，其他区域都是地面，并且结合舞台的实用性，B4区为1m＊1m规格升降台，一方面结合人心理所能承受的高度以及平面方位，另外结合舞台的组合变化，B1区域靠近主屏，位于B4区和主屏之间，划分块不应过于零散，1m为可升降的高度。 

视频服务器通过DVI接口控制屏幕处理器，再由屏幕处理器去控制升降台每块屏幕的显示和播放。每台视频服务器最多4个DVI接口，DVI接口要求输出分辨率最高为1920＊1200。 

对不同区域的升降立柱，比如B1区分辨率2304＊512（横3纵2），占用2个DVI口，但如果将穿线方式改为1536＊768,（横2纵3）则只需要占用1个DVI口。再比如B2、B3区分辨率2048＊1536（横4纵6），宽高均超于1K，需要占用4路DVI，使用1台服务器，如果将穿线方式改为横6纵4，分辨率则变为1536＊2048，则只需要2个DVI接口。这样这3个接口的画面可拼接成一个4K的画面，由一台视频服务器来控制。 

根据本实用新型的一个实施例，通过计算将舞台的物理尺寸进行三维建模，生成可读入舞台场景3DS文件，根据三维动画的关键帧技术，采用三维软件的MEL脚本编程，实现解析舞台场景中的基本几何造型数据，分析空间位置关系，从而提取舞台场景的数据信息，包括舞台模块运动高度等等，将数据存储在CUE格式文件中输出，并以此作为控制真实机械舞台设备运动的依据，提供精准、可行的设计保障。 

图3为根据本实用新型的可升降舞台的控制系统的背景视频子系统的视频切分装置的示意图。视频切分装置12，13包括：单元视频生成单元31。 

单元视频生成单元31根据在节目演出中每个立柱的位移状态数 据，对在底部舞台主体的4个表面和上端面播放的背景视频进行切分，生成在每个立柱的4个表面和上端面的LED显示单元上播出的单元视频。 

在节目演出中，底部舞台主体的立柱上、下位移，形成立体造型。组成立体造型的立柱为造型立柱，将在全部造型立柱的4个表面上的LED显示单元中播出的单元视频在4个方向的正投影进行拼接，形成完整的在立体造型的4个表面上播放的背景视频。4个表面为：前面、后面、左面和右面。4个方向为：前、后、左和右。 

立体造型的上端面的背景视频不会出现遮挡的情况，因此，不需要考虑立柱的上、下位移。 

对背景视频进行帧内编辑生成单元视频。所谓的帧内编辑就是，在某一个时刻对视频的某一帧内容的像素点进行编辑（剪切、粘贴、改变色彩、填充、移动等），从而相应的影响从该时刻开始一段时间内的所有帧内容。帧内编辑仅限于画中画的制作。 

立柱机械数据生产单元32将底部舞台主体的全部立柱进行编号，并按照立柱在底部舞台主体的位置，生成代表全部立柱的二维数组。 

获取在节目演出中每个立柱的位移状态数据，遍历二维数组，记录每根立柱的升降物理量和时间轴的对应关系，生成用于视频切割的机械数据文件。对应关系包括：立柱的运动开始位置、立柱的复原位置以及对应的时间。 

视频的尺寸及分辨率是随着机械运动而变化的，除了应该考虑的尺寸比例之外，通过对舞台机械控制系统的分析进一步了解机械的控制以及总结出机械数据的识别等，实现机械数据的提取并完成计算机模型的3D机械呈现。 

根据本实用新型的一个实施例，立柱机械数据生产单元32对舞台场景文件中的基本几何造型数据进行解析，计算舞台的空间位置关系，并利用舞台仿真数据模块将其结果输出。 

单元视频生成单元31读取在底部舞台主体的前面、后面、左面、右面和上端面播放的背景视频，读取背景视频图像的像素数据，根据透 视和正投影方法，分别将背景视频在5个方向进行正投影，并根据机械数据文件中的立柱的升降物理量和时间轴的对应关系，将背景视频分割为在立柱上的LED显示单元中进行播放的单元视频。其中，将在全部立柱的LED显示单元中播放的单元视频在5个方向的正投影图像进行拼接，形成背景视频在5个方向的正投影图像。 

根据本实用新型的一个实施例，单元视频生成单元31处理的视频图像序列为4个面的正视图。通过界面交互，将视频图像调入内存，读取图像的像素数据，根据透视、投影规律，将其按行、列坐标划分为若干单元子块，以并行流水线的方式，对所有图像的像素数据按照指定规则进行编辑，将源视频图像重分区域中的数据拷贝到目的视频图像的对应位置，从而实现视频数据帧内的分割重组。 

一个节目中如果设计了升降台台型的变化，背景视频的动画和升降台型的动画都是根据其时间节点统一设置，因为视频本身也是通过时间节点来控制进度，舞台台型的动画变化也主要由时间节点控制，在静止的时候表示上一帧台型和这一帧以及下一帧都是一样的，所以只要在制作视频和制作台型动画时保证时间节点的一致，那么久可以达到视频播放与升降立柱的状态相吻合。 

根据本实用新型的一个实施例，根据对舞台三维造型的解析，主要针对地面升降台造型动画进行分析与数据提取。结合实际台型的分析，起始状态只可能是水平状态，即静止状态。由于机械主要控制B区304根升降立柱，在运动过程中，主要分为上升、下降以及静止三种状态。 

为实现机械控制对舞台立柱的升降运动的控制，将每个柱子编号，编号的规则要简单明了，易于归纳，计算机对舞台升降立柱编号的识别，更利于编导和演员对舞台的熟悉了解，创意方案的临时修改。将有编号的柱子按照前面对舞台的分区，并解析合成目标视频素材的大小，作为生成的目标文件在计算机中的仿真模型上贴图，便于在三维动画漫游中显示立柱的升降以及数据的修改。 

根据本实用新型的一个实施例，在舞台天花板上设置能够独立上、下移动的可升降道具箱装置21。 

单元视频生成单元31根据在节目演出中每个可升降道具箱装置的位移状态数据，对在底部舞台主体的4个表面和下端面播放的背景视频进行切分，生成在每个可升降道具箱装置的4个表面和下端面的LED显示单元上播出的单元视频。 

在节目演出中，多个可升降道具箱装置上、下位移，形成立体造型。组成立体造型的多个可升降道具箱装置为造型可升降道具箱装置，将在造型可升降道具箱装置的4个表面上的LED显示单元中播出的单元视频在4个方向的正投影进行拼接，形成完整的在立体造型的4个表面上播放的背景视频。4个表面为：前面、后面、左面和右面。4个方向为：前、后、左和右。 

可升降道具箱装置是正方体，对可升降道具箱装置侧面视频的处理方式和舞台主体的升降台一样。大的背景屏比如2013春晚里舞台里，每个屏幕的视频的时间点是在视频制作时根据音乐统一设置，所以即使是在不同结构播放，只要视频播放服务器没有卡机等延时状态，每个屏幕上播放的内容形态是一致的。由于事先已经对整个舞台的视频区域进行划分，每台服务器控制的是不同区域的视频内容，是相对独立的。 

根据本实用新型的一个实施例，通过仿真装置16建立舞台的立体模型，模拟在节目演出过程中LED显示单元中播放的单元视频，并显示播放的时间、舞台台型变化的时间节点以及各个单元视频中的帧播放状态，可以对制作好的视频进行选择、剪切、移动、粘贴、填充以及根据指定规则的视频序列生成。具有良好的交互界面，点击播放，如需暂停或者停止正在进行的操作，点击暂停或者停止按钮即可，根据状态界面上显示的时间反馈动画播放的时间以及台型变化的时间节点。 

根据本实用新型的一个实施例，背景视频和单元视频为QuickTime Movie文件。 

本实用新型的舞台的背景视频系统，能够全方位的呈现机械舞台和视频结合的空间造型，利用人工智能和仿真技术，可以实时预览，安全评估，可对舞美创意进行高可信度的展示及效果评估，满足从导演设计到方案实施等各种业务需求，并可输出舞美创意在仿真过程中的状 态、位置及各种内部参数等，还可直接输出到真实舞台机械系统中，达到虚实结合，为舞台呈现提供强有力的支持。 

可能以许多方式来实现本实用新型的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本实用新型的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本实用新型的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本实用新型实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本实用新型的方法的机器可读指令。因而，本实用新型还覆盖存储用于执行根据本实用新型的方法的程序的记录介质。 

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。 

Claims (7)

1.一种可升降舞台的控制系统，其特征在于，包括：

舞台主体控制子系统和背景视频控制子系统；

舞台主体包括多个能够独立升降的升降单元；每个所述升降单元都设置独立的升降装置；所述升降装置包括电机；在所述舞台主体的表面设置LED显示屏；

所述舞台主体控制子系统包括：主控服务器和控制装置；所述主控服务器与所述控制装置都接入局域网；所述控制装置与所述电机电连接；所述控制装置根据接收到的所述主控服务器发送的控制指令，控制所述电机运行；

所述背景视频控制子系统包括：视频服务器和LED视频处理器；所述视频服务器通过DVI接口将背景视频发送到所述LED视频处理器；所述LED视频处理器通过DVI接口将所述背景视频发送到所述LED显示屏，并控制所述LED显示屏播放所述背景视频；

所述舞台主体包括：底部舞台主体和舞台天花板。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述底部舞台主体包括多个相邻设置的立柱；每个所述立柱都设置独立的第一升降装置；所述第一升降装置包括第一电机；

所述舞台天花板包括多个可升降道具箱装置；每个可升降道具箱装置包括顶部起吊装置和箱体，所述顶部起吊装置通过钢丝绳连接所述箱体；所述顶部起吊装置通过控制所述钢丝绳的长度而收放所述箱体；所述顶部起吊装置包括第二电机。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：

在所述立柱的前面、后面、左面、右面和上端面设置的LED显示屏中播放单元视频，所述单元视频进行拼接，形成完整的背景视频；

其中，在所述立柱的前面、后面、左面、右面和上端面都设置一块1m*1m的LED显示屏;

所述控制装置根据接收到的所述主控服务器发送的控制指令，控制所述第一电机运行，带动所述舞台主体的立柱向上或向下位移，形成立体造型；其中，组成所述立体造型的立柱为造型立柱；

将在全部所述造型立柱的4个表面上的LED显示屏中播出的单元视频在所述4个方向的正投影进行拼接，形成完整的在所述立体造型的所述4个表面上播放的背景视频；

所述4个表面为：前面、后面、左面和右面；所述4个方向为：前、后、左和右。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：

将所述舞台主体分为多个区域；

对应于所述多个区域设置多个所述视频服务器，分别存储每个区域中的LED显示屏中播放的单元视频。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述背景视频控制子系统还包括视频切分装置；

所述视频切分装置将背景视频切分为在每个LED显示屏中播放的单元视频，并将所述单元视频发送到所述视频服务器。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述背景视频控制子系统还包括仿真装置;

其中，所述仿真装置与所述视频切分装置连接，并从视频切分装置中获取所述单元视频。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于：

所述第一电机和第二电机为减速电机。

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