CN220933419U - 一种建筑光环境vr测量模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光环境模拟装置，具体涉及一种建筑光环境VR测量模拟装置，包括光照传感器、角运动传感器、主机、旋转支架和显示器；所述的旋转支架连接主机与显示器；所述的光照传感器与所述的角运动传感器设置于显示器上；所述的主机与光照传感器、角运动传感器和显示器电气连接。与现有技术相比，本实用新型解决现有技术中光环境的VR模拟设备无法采集实地光环境数据，导致设计光效与实际光效不符的缺陷，实现了对现实光环境的采集与实时模拟，能够直接展示调整后实际的灯光效果。

Description

一种建筑光环境VR测量模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种光环境模拟装置，具体涉及一种建筑光环境VR测量模拟装置。

背景技术

在艺术表演或展示中，通常需要通过灯光以及灯光的切换来表现不同的场镜、情感等内容，如音乐厅、歌剧院、剧场等场合，因而需要事先预定多种不同的舞台灯光的方案以方便使用时的灯光切换。由此，建筑光环境VR测量模拟装置，作为一种建筑设计室内外光线环境测量虚拟环境模拟装置，受到了关注和研究。

建筑光环境VR测量模拟装置通过实时测量室内外环境中光线参数，之后同步反馈到虚拟场景中进行呈现的一种装置，该装置是一种专业的灯光环境模拟设备，能够在虚拟环境中模拟光环境，并进一步通过在虚拟环境中添加不同灯光效果以实现对实时灯光的模拟。

然而目前有关于光环境的VR装置主要在于室内模拟，即在一固定照明的测试房间内进行光环境的模拟，无法完全适配实际具有不同光环境的室内空间，容易导致按照设计布置的光效与设计效果存在偏差，而最终导致表演效果或展示效果较差。因而，需要提供一种能够在实地进行光环境数据采集、并进行实时模拟的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种建筑光环境VR测量模拟装置，以解决现有技术中光环境的VR模拟设备无法采集实地光环境数据，导致设计光效与实际光效不符的缺陷，实现了对现实光环境的采集与实时模拟，能够直接展示调整后实际的灯光效果。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种建筑光环境VR测量模拟装置，包括光照传感器、角运动传感器、主机、旋转支架和显示器；

所述的旋转支架连接主机与显示器；

所述的光照传感器与所述的角运动传感器设置于显示器上；

所述的主机与光照传感器、角运动传感器和显示器电气连接。

优选地，所述的主机为计算机。通过计算机的连接，可直接将光照传感器收集的光环境数据进行处理和模拟，并实时反馈至显示器上；该布置下，处理能力不受信号传输速度影响，主要与计算机处理性能相关。

优选地，所述的主机包括信号传输模块，与外部处理设备通信连接。通过信号传输模块可将光照传感器收集的光环境数据传输至外部处理设备进行处理，随后信号传输模块再接收外部处理设备反馈的数据并将信号传输至显示器上进行展示；该布置下，处理能力不仅与外部处理设备相关，还与信号传输速度相关。

优选地，所述的信号传输模块包括无线传输模块和/或有线传输模块。

优选地，所述的旋转支架为三维调节支架，可实现显示屏360°的旋转。

优选地，所述的显示器包括支撑架和屏幕，所述的屏幕装配于支撑架上，所述的支撑架与旋转支架铰接；所述的光照传感器与所述的角运动传感器设置于支撑架上。

优选地，所述的屏幕为触摸屏。触摸屏的使用便于操作，并且无需额外携带输入配件即可有效使用。

优选地，所述的光照传感器设有若干个，分别设置于屏幕下方的支撑架上以及屏幕侧边的支撑架上。多个光照传感器可同时收集多位置、多角度的光环境数据，且多方位的数据还可用于对光环境数据进行校正，以获得真实光环境数据。

优选地，所述的角运动传感器设置于屏幕上方的支撑架上。

优选地，所述的角运动传感器为陀螺仪或倾角仪。角运动传感器用于感应显示器的旋转方位，进而能够反馈给主机使其能够模拟对应方向的光环境，进而可直接通过调整显示器的朝向调整虚拟场景中的方向，可有效模拟不同朝向的光环境效果。

本实用新型的工作原理为：

该装置首先通过光照传感器捕捉环境中详细的光线数据，通过主机处理后模拟得到一与实际室内光环境相匹配的虚拟场景。

通过旋转显示器(如旋转支架的运动或装置的整体移动)，使角运动传感器采集到显示器的方位变化(主要为方向变化)，角运动传感器将采集数据反馈至主机，主机对应渲染模拟与旋转后显示器相匹配的虚拟场景的光环境并传送至显示器上输出。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过多位置的光照传感器的设置，本装置首先充分采集室内实际光环境，根据采集的数据加载至预设立的室内虚拟场境中，可以模拟获得光环境与现实环境相一致的虚拟场景，进而在该虚拟场景中进一步进行灯光设计与调整，能够更好、更真实的反映室内光环境的实际变化，具有更高的匹配效果。

通过角运动传感器的设置并配合旋转支架，可以实时感应显示器的方向与旋转角度，配合主机处理能够实时渲染得到对应方向的室内光环境，即用户可通过旋转显示器调整虚拟场景中的对应方向，更好的模拟人眼观看的情况，给用户更真实的观感。

显示器采用触摸屏，方便使用，并且能够减少使用时外接设备的数量，降低对外部接入的输入设备的需求。

该装置尤其适用于如音乐厅、歌剧院等需要展示多种舞台灯光方案、对灯光方案进行切换的场合。

附图说明

图1为建筑光环境VR测量模拟装置的侧视结构示意图；

图2为建筑光环境VR测量模拟装置的正视结构示意图；

图3为建筑光环境VR测量模拟装置的俯视结构示意图；

图4为建筑光环境VR测量模拟装置的立体结构示意图；

图中：1-光照传感器；2-角运动传感器；3-主机；4-旋转支架；5-显示器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种建筑光环境VR测量模拟装置，如图1-4所示，包括光照传感器1、角运动传感器2、主机3、旋转支架4和显示器5；

所述的旋转支架4连接主机3与显示器5；

所述的光照传感器1与所述的角运动传感器2设置于显示器5上；

所述的主机3与光照传感器1、角运动传感器2和显示器5电气连接。

更具体地，本实施例中：

如图1-4所示，该装置由主机3、一端连接于主机3上的旋转支架4、连接于旋转支架4另一端的显示器5和设置于显示器5上的光照传感器1以及角运动传感器2共同构成，其中，显示器5、光照传感器1和角运动传感器2还与主机3之间构成电气连接。

光照传感器1首先采集室内环境中的光线数据，随后将采集的数据通过I/O接口或无线信号传输至主机3中进行处理，主机3根据获得的光环境数据在预建立的虚拟场景中进行模型渲染与灯光烘焙，模拟得到一光环境与实际室内环境一致的虚拟场景，并随后输出至显示器5进行画面输出。随后可根据需要，对该虚拟场景下的灯光进行设计与配置，此时模拟的光效果与实际室内环境设置对应的灯光所产生的光效果是一致的，具有高度参考价值，便于高效地进行灯光和氛围设计。

此外，通过旋转支架4以及角运动传感器2的配合使用，可以实现对显示屏朝向的实时监测，在通过旋转支架4调整显示屏的朝向时(或直接调整装置整体的朝向时)，能够由角运动传感器2获得显示屏的旋转量并通过I/O接口或无线信号反馈至主机3，主机3随后根据测定的旋转数据对应渲染输出虚拟场境中与显示器5旋转后同方向的光环境并输出至显示器5上。更进一步，基于角运动传感器2的实时监测，因而在发生旋转时，主机3也会实时渲染并更新画面，进而能够更真实的模拟人眼旋转时的效果，提供更好的模拟效果以及真实反馈，且调整方便快捷。

本实施例中，旋转支架4采用的是三维调节支架，可带动显示器5发生360°旋转；在其他一些实施例中，旋转支架4还可以采用二维调节支架，此时，旋转支架4采用能够带动显示器5在水平面内进行运动，而无法调节俯仰角的结构。

角运动传感器2采用空间陀螺仪，可以感知并测定显示屏的旋转角度；角运动传感器2设置于显示器5的上部位置。此外，角运动传感器2还可采用动态倾角仪如CAN、RS485或RS232等，根据说明书的安装方式以及线路连接方式进行装配。

光照传感器1设置有多个，分别设置于显示器5的下部位置和侧面，由多个角度进行光线数据的采集，可以快速获取整个空间内的数据并可相互之间进行数据校正。可选择如EM500-LGT传感器作为光照传感器，具有高灵敏、大量程，能够更为精确的采集环境光线数据，根据说明书的安装方式以及线路连接方式进行装配。

显示器5实际包括支撑架和屏幕，屏幕装配于支撑架上，支撑架铰接于旋转支架4端部，角运动传感器2设置于支撑架上、屏幕的上方，光照传感器1设置于支撑架上、屏幕的下方和侧边。设置于屏幕侧边的光照传感器1装配于支撑架侧面伸出的连接板上，其朝向与显示屏保持基本一致，根据需要可单独设置一边，或屏幕两边均设置。屏幕采用触摸屏，方便快速操作，减少外部配件的使用；进一步，该屏幕的尺寸不低于11英寸、分辨率不低于1920×1080，色域不低于95％sRGB或不低于95％ ARGB，以提供更优且更真实的显示效果。

主机3通常可采用计算机，基于实时渲染的需求，优选不低于32GB的内存、具有光追技术的RTX显卡/专业卡(如RTX 3060Ti、RTX 4060Ti、RTX A2000等)或同等级的其他产品、不早于12代的i5、i7或i9等系列的CPU或同等级的其他产品(如不早于5000系列的R5、R7、R9等产品)并配备容量不低于512GB的固态硬盘(优选采用M.2接口)。需要说明的是，此处的举例仅作为示例而非具体的限定，能够满足渲染功能需求的计算机都可用于本装置中，区别主要在于渲染性能的差距。此外，在其他实施例中，主机3也可采用包含有信号传输模块的电路板，信号传输模块通过无线(如采用WIFI模块、5G模块和/或蓝牙模块)或有线(数据线)的方式将数据发送至外部处理设备(如外部设置的计算机、服务器等)进行处理，随后再接收外部处理设备处理完成的数据并传输至显示器5进行输出。在主机3的侧面面板上设置多个散热口。

如上所述的显示器5、主机3、旋转支架4、光照传感器1与角运动传感器2均可采用满足性能要求的市售产品，各部件的具体结构并非并实用新型的改进部分，不做过多的赘述。

该装置通过实时测量室内外环境中光线参数，之后同步反馈到虚拟场景中进行呈现，将虚拟场景内的光照效果与环境光照匹配。可以通过旋转显示器5与显示的虚拟场景的空间匹配，以此分别对不同方位的光照进行还原，之后用户可以在软件端(可直接采用现有的专业软件)拖放需要添加的灯光，(真实灯光照度信息与现实中灯光一致，软件端可通过添加灯光IES照度文件实现)，使设计师和用户可以实时看到不同的灯光模组放进虚拟场景内的效果，反映同样灯光置于室内环境中的情况，以此来快速制定灯光设计方案。

在实际使用时，首先由光照传感器1采集环境光照数据传输到主机3，并加载至预设的虚拟环境中，由虚拟场景内的静态灯光对光照信息进行模拟，之后进行灯光烘培并将完成的模拟效果输出到显示器5供用户观看；其次根据旋转支架4调整显示器，通过角运动传感器2测定当前角度，主机3对虚拟场景内灯光信息进行更新，更新之后再次对虚拟场景进行烘培，烘培之后即可看到当前方向上的场景效果。之后设计师通过触摸屏选择需要的灯光拖放到虚拟场景内，拖放的灯光为固态静止灯光，即实现场景实时预览设计灯光效果。最后还可以添加舞台动态灯光，模拟一些灯光动态方案。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，包括光照传感器（1）、角运动传感器（2）、主机（3）、旋转支架（4）和显示器（5）；

所述的旋转支架（4）连接主机（3）与显示器（5）；

所述的光照传感器（1）与所述的角运动传感器（2）设置于显示器（5）上；

所述的主机（3）与光照传感器（1）、角运动传感器（2）和显示器（5）电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的主机（3）为计算机。

3.根据权利要求1所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的主机（3）包括信号传输模块，与外部处理设备通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的信号传输模块包括无线传输模块和/或有线传输模块。

5.根据权利要求1所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的旋转支架（4）为三维调节支架。

6.根据权利要求1所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的显示器（5）包括支撑架和屏幕，所述的屏幕装配于支撑架上，所述的支撑架与旋转支架（4）铰接；所述的光照传感器（1）与所述的角运动传感器（2）设置于支撑架上。

7.根据权利要求6所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的屏幕为触摸屏。

8.根据权利要求6所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的光照传感器（1）设有若干个，分别设置于屏幕下方的支撑架上以及屏幕侧边的支撑架上。

9.根据权利要求6所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的角运动传感器（2）设置于屏幕上方的支撑架上。

10.根据权利要求1所述的一种建筑光环境VR测量模拟装置，其特征在于，所述的角运动传感器（2）为陀螺仪或倾角仪。