一种动感半球幕观影系统及其控制方法与流程

本发明属于全景影院技术领域，具体涉及一种动感半球幕观影系统及其控制方法。

背景技术：

目前的院线的观影形式大多在平面巨幕或者弧形幕的阶段，经过多年的发展以后，才渐渐开始有球幕影院的出现。球幕以其超大的视觉覆盖和完全沉浸式的体验目前已经逐渐成为一些娱乐项目的主流观影形式。球幕通过营造完全沉浸式的画面来给观众带来一种完全融入场景中的视觉欺骗，会给观众带来很强的代入感和运动体验。此外，由多台投影机经过融合校正以后输出的整幅超大分辨率图像也可以将影片的细节部分完美的表现出来。目前球幕影院中座椅大多都是动感座椅，每个座椅为独立控制，由于该控制较为复杂，无法实现多样化、丰富的观影体感，并且，目前的球幕影院可容纳的人数较少。因此，如今迫切需要设计一种新的影院系统，克服现有技术的上述缺陷。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种动感半球幕观影系统及其控制方法，通过设计六自由度运动平台，可以配合影片中的场景实现俯仰、滚转、偏航、垂直移动、纵向移动、侧向移动六个自由度的运动变化，在观影过程中，观众能够享受不懂角度的观影，并且还能够体验到前倾后仰旋转等不同的姿态，进而完全沉浸在电影中。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种动感半球幕观影系统，所述系统包括：

所述系统包括半球幕投影装置、六自由度运动平台、与所述半球幕投影装置连接的影片播放装置、以及与所述六自由度运动平台、所述影片播放装置分别连接的控制装置；

其中，所述半球幕投影装置包括半球幕和投影机，所述六自由度运动平台包括驱动系统、与所述驱动系统连接的液压平台、固定于所述液压平台上的观影席平台以及固定于所述观影席平台上的若干个观影席，在所述控制装置的控制下，所述驱动系统带动所述液压平台运动，从而控制所述观影席平台实现六个自由度运动。

在一些实施例中，所述驱动系统包括六个驱动器和分别与六个所述驱动器连接的六个电机，所述液压平台包括上平台、下平台、固定于所述上平台和所述下平台之间的六个液压缸，六个所述液压缸与六个所述电机一一对应连接。

在一些实施例中，所述液压缸通过万向铰分别与所述上平台、所述下平台连接。

在一些实施例中，所述投影机有两个，其中一个所述投影机位于所述观影席平台前方且固定在地面上，另一个所述投影机位于观影席平台后方且固定在天花板上。

在一些实施例中，所述半球幕固定在所述天花板下方且所述半球幕的中心轴线与所述天花板之间的夹角为45°。

在一些实施例中，所述观影席相对于所述地面向上呈45°设置。

在一些实施例中，所述观影席平台呈阶梯状。

在一些实施例中，所述观影席上设有安全防护设备，所述安全防护设备包括安全带或安全罩中的至少一个。

第二方面，本发明提供了一种依据所述一种动感半球幕观影系统的动感半球幕观影系统的控制方法，所述方法包括：

所述影片播放装置控制所述半球幕投影装置播放影片，同时向所述控制装置发送指令，其中，所述指令为帧指令或时间码指令；

所述控制装置接收所述指令生成运动命令并将所述命令发送至所述六自由度运动平台的所述驱动系统；

所述驱动系统根据所述命令，控制所述液压平台进行运动。

在一些实施例中，所述运动包括俯仰、滚转、偏航、垂直移动、纵向移动、侧向移动。

本发明实施例具有如下有益效果：

本发明中的六自由度运动平台可以配合影片中的场景实现俯仰、滚转、偏航、垂直移动、纵向移动、侧向移动六个自由度的运动变化，在观影过程中，观众能够享受不懂角度的观影，并且还能够体验到前倾后仰旋转等不同的姿态，进而完全沉浸在电影中，此外，本发明中半球幕和观影席都是呈45°设置的，在此角度下观影能够给观众最舒适和最大的沉浸式感受。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的动感半球幕观影系统的构成示意图；

图2是是本发明实施例一提供的液压平台的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的动感半球幕观影系统的控制方法的流程图。

附图标注如下：

1、动感半球幕观影系统；2、半球幕投影装置；21、半球幕；22、投影机；3、六自由度运动平台；31、液压平台；311、上平台；312、下平台；313、液压缸；32、观影席平台；33、观影席。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参照图1、图2所示，一种动感半球幕观影系统1，包括影片播放装置、半球幕投影装置2、控制装置和六自由度运动平台3。

影片播放装置用于向观众播放影音信息进而观赏，半球幕投影装置2与影片播放装置连接，用于接收影片播放装置播放的影音信息并进行显示，控制装置与六自由度运动平台3、影片播放装置连接，当影片播放装置开始播放时，同时还会向控制装置发出指令，控制六自由度运动平台3动作，使得六自由度运动平台3随着影片中的场景进行相应的运动，从而使得观众在观赏时具有逼真的立体感。

其中，影片播放装置可以为平板电脑、pc机或者工控机等终端设备，控制装置即为控制器，通常的，可以选择pci板卡、pmac运动控制卡、多轴运动控制器来作为控制器，考虑到集成化和操作灵活性，本实施例中，使用多轴运动控制器来作为控制装置。

半球幕投影装置2包括半球幕21和投影机22，较优的，本实施例中的半球幕21固定在天花板下方并且半球幕21的中心轴线与天花板之间的夹角为45°，如此设置是经过人体工学分析后得出的最佳摆放角度，同时相应的，六自由度运动平台中3的观影席33相对于地面向上呈45°设置，如此，观众可以在最舒适的情况下观看影片。

本实例中，投影机22数量有两个，两个投影机22上有用于支撑与固定的支撑架，其中一个投影机22位于六自由度运动平台3中观影席平台32的前方并且固定在地面上，另一个投影机22位于观影席平台32后方并且固定在天花板上。投影机22与影片播放装置连接，从而将输出图像投影在半球幕21上，其中，投影机22可以为2d平面投影机或者3d立体画面投影机，由于通常的半球幕主要放映全天域电影，因此投影机22还上设有鱼眼镜头(图未视)，鱼眼镜头使得180°的景物能成像于平坦的胶片上，在放映时采用鱼眼镜头可以让全景重现到半球幕21上。

此外，在影片播放的同时，影片播放装置还将信号传递给控制装置，进一步控制六自由度运动平台3进行动作。

其中，影片播放装置通过网线与控制装置进行连接。

六自由度运动平台3包括驱动系统、与驱动系统连接的液压平台31、固定在液压平台31上的观影席平台32和固定在观影席平台32上的若干个观影席33。其中，驱动系统由驱动器和与驱动器连接的电机组成。本系统中，驱动器和电机分别有六个，驱动器为带有交流伺服驱动器、电机为带编码器的交流伺服电机。液压平台31(参见图2)包括上平台311、下平台312和固定在上、下平台之间的六个液压缸313，六个液压缸313与上、下平台之间通过十二个万向铰(图未示)连接，并且，六个液压缸313与六个电机412一一对应连接，随着液压缸313的伸出，上平台311会进行运动，下平台312始终保持静止状态，并且，由于使用了液压缸313，整个平台41的运动会更加平顺，同时还能节省成本。

在影片播放过程中，驱动器接收控制装置发出的动作变化指令并控制电机进行动作，在电机的作用下，每一个液压缸313都能够实现空间中单独的伸缩运动，控制装置通过对六个液压缸313的伸缩量的控制，可以驱动上平台311完成空间中的六自由度运动(即：俯仰、滚转、偏航、垂直移动、纵向移动、侧向移动)。此外，在进行运动过程中，六个液压缸313通过编码器将每一刻的运动速度反馈给控制装置，控制装置通过计算、处理，实现了每个液压缸313的闭环控制。

整个运动平台运动的参数如下表所示：

从参数可以看到，整个六自由度运动平台3的运动空间是一个有超大行程的包络线。通过运动平台3的不同姿态，观众能够享受不懂角度的观影，并且在观影过程中，观众还能够体验到前倾后仰旋转等不同的姿态，进而为用户提供不同的观影效果。

为了保证观影过程中观众的安全性，在观影席33上还装有安全防护设备(图未示)。其中，安全防护设备为安全带或者是防护罩。

此外，为了能够尽量多容纳观众，保证每一位观众都能看到屏幕画面，本系统中的观影席平台32为阶梯式的。

进一步地，为了方便观众上、下观影平台，在观影席平台32两侧设有步道(图未示)，步道上设有发光指示箭头，引导观众进行上下。

本申请还提供了一种动感半球幕观影系统的控制方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

s1、影片播放装置控制半球幕投影装置2播放影片，同时向控制装置发送指令，其中，指令为帧指令或时间码指令。

具体的，当观众随着步道进入至观影席平台32，并且带上安全防护设备后，系统开始工作。在影片播放之前，首先影片播放装置进行初始化，随后连接到投影机22，投影机22将接受到的画面投影到半球幕21上，同时，影片播放装置向控制装置发送指令。

s2、控制装置接收指令生成运动命令并将命令发送至六自由度运动平台3的驱动系统。

示例性的，若控制装置接收到时间码指令，时间码指令中包括了在当前场景中平台3的位置、角度等信息，控制装置将指令转化成每一个液压缸313的长度变化信号，并且通过控制算法向驱动系统中的交流伺服驱动器发送驱动信号，进而驱动交流伺服电机。

s3、驱动系统根据命令，控制液压平台31进行运动。

在交流伺服电机的驱动下，六个液压缸313按照给定长度发生变化，进行伸缩运动，从而带动上平台311发生运动，实现与电影场景中相对应的运动姿态变化。其中，运动包括俯仰、滚转、偏航、垂直移动、纵向移动、侧向移动。

同时，在运动过程中，六个液压缸313还会通过伺服电机上的编码器将每一时刻的运动速度反馈给控制装置，控制装置将此时的长度与给定的长度进行比较，若存在误差，控制装置对误差进行处理，从而对给定长度进行矫正，实现了每一个液压缸313的闭环控制。

当观影结束时，六自由度运动平台3接收控制装置发出的结束指令、恢复至初始状态。

具体的，当影片播放结束时，控制装置接受到影片播放装置的结束指令，随后将指令发送至交流伺服驱动器，进而控制交流伺服电机，在电机作用下，六个液压缸313全部缩回，使得上平台311恢复至初始位置。

尽管已描述了本发明实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例中范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。