追光灯控制系统的制作方法

本申请要求pavel等人于2017年4月3日提交的名称为“改进的追光灯系统”的美国临时申请no.62/480,967的优先权，其通过引用并入本文，仿佛其整体重现一样。

本公开大体上涉及一种用于提供追光灯系统的方法，尤其涉及用于将对追光灯的控制与对照明装备的控制集成的方法以及涉及将自动化添加到这样的系统。

背景技术

追光灯是许多娱乐节目中的众所周知的部分并且通常用于剧院、电视演播室、音乐会、主题公园、夜总会以及其他场所。一些追光灯是手动控制的照明器，其中，操作员控制照明器所指向的方向以通常照亮表演者，并且控制照明器的颜色、大小以及其他光学参数。如图1所示，一个节目可以包括许多追光灯，每个追光照明器有其自身的操作员。在这个描述中，四个追光灯60被指向表演区域240上的目标点242，其中，每个追光灯都伴随有操作员62。表演者可以位于目标点242处，并且当那个表演者围绕表演区域240移动时，操作员62将移动他们各自的追光灯60以保持照亮表演者。

在这样的系统中，操作员62的技能可能并不相似，例如，一些操作员可能跟随表演者较慢或者在他们使用追光灯时不准确。尝试在多个操作员之间同步颜色或者强度变化会困难和/或不准确。此外,照明设计师可能希望将追光灯设置在难以安置操作员或者无法安全地安置操作员的位置。例如,舞台上方的位置或者对于操作员而言没有足够的高度或者空间的区域。即使可以安全地安置操作员，他可能会不舒服并且被迫在事件的持续期间内保持在狭窄的位置。

技术实现要素：

在一个实施例中，追光灯控制器包括存储器、处理器以及通信接口。通信接口包括第一通信链路和第二通信链路，第一通信链路与照明控制台通信，第二通信链路与自动照明器单向通信。处理器感测追光灯控制器的物理方位。处理器还接收从所述照明控制台发送到所述自动照明器的控制参数，通过将所接收的控制参数中的摇摄和倾斜参数替换成基于所述追光灯控制器的所述物理方位的摇摄和倾斜参数来创建所修改的控制参数，以及将所修改的控制参数发送到所述自动照明器。

在另一实施例中，追光灯控制系统包括存储器和处理器。处理器感测追光灯控制器的物理方位并且基于追光灯控制器的物理方位将操作员摇摄和倾斜参数发送至第一自动照明器。处理器还基于下述项来将单独计算的摇摄和倾斜参数发送至其他自动照明器：(i)第一自动照明器的摇摄和倾斜参数和(ii)表演区域的表面和其他自动照明器相对于表演区域的位置和安装方位的三维模型。

在又一实施例中，一种控制多个追光灯的方法包括创建三维模型，该三维模型包括表演区域的一个或多个表面；自动照明器相对于表演区域的位置和安装方位；以及相机相对于表演区域的位置和安装方位。该方法还包括基于第一自动照明器的位置和安装方位来计算表示由第一自动照明器所投射的光束的中心的矢量，并且基于该矢量计算表演区域的表面上的目标点。该方法还包括基于照明器目标点为其他的自动照明器中的每个自动照明器计算单独的摇摄和倾斜参数，并且将单独的摇摄和倾斜参数发送至其他自动照明器。

附图说明

为了更完整地理解本公开内容，现在参考下面的结合了附图的简要描述，在附图中，相同的附图标记指示相同的特征。

图1示出了现有技术中的追光灯系统；

图2示出了远程控制的追光灯系统的实施例的主要部件；

图3示出了图2所示的追光灯控制器的实施例；

图4示出了远程控制的追光灯系统的另一实施例的主要部件；

图5呈现了根据本公开的用于追光灯控制器的控制系统的框图；

图6示出了完整的远程控制的追光灯系统在其可以被安装用于节目时的实施例的示意图；

图7示出了被修改成用作追光灯或者追光灯控制器的自动照明器的实施例；

图8示出了被修改成用作追光灯或者追光灯控制器的自动照明器的另一实施例；以及

图9示出了完整的远程控制的追光灯系统在其可以被安装用于节目时的另一实施例的示意图。

具体实施方式

附图中示出了本公开的优选实施例，相似的附图标记用于指示各个附图中的相似和相应的部分。

本公开总体上涉及一种用于提供对追光灯系统进行远程控制的方法。追光灯控制器的物理方位被感测并且用于控制一个或多个自动照明器。三维模型可以用于将第一自动照明器的操作员控制转换成其他自动照明器的摇摄和倾斜(panandtilt)控制。

近年来，在娱乐节目中使用自动照明器已经变得普遍。存在这样的照明器，其中，操作员可以从调光台远程控制照明器光束的摇摄和倾斜位置。许多产品还提供对诸如焦点、束的大小、束的形状以及束的图案之类的其他参数的控制。过去曾经尝试将这两种技术结合起来，以通过使用远程控制的自动灯来实现追光灯的效果。然而，这种尝试往往会失败或者不尽如人意，因为该系统的响应时间慢，或者操作员难以准确地将照明器瞄准舞台上的一个小点并且以看起来自然和逐步而不是机械的和机器人的方式移动灯光。不平稳的机器人运动会让观众厌烦，使他们无法专注于表演者，并且减少了他们对表演的乐趣。

图2示出了根据本公开的远程控制的追光灯系统的第一实施例。自动照明器120和122经由第一照明控制通信链路232连接至追光灯控制器200。接下来，追光灯控制器200经由第二照明控制通信链路236连接至主照明控制台126。每个自动照明器120可以让其光输出、摇摄和倾斜位置、颜色、束的大小以及其他参数受到控制。第一照明控制通信链路232优选地使用作为工业标准的单向通信协议的dmx512(数字多路复用)协议。然而，本公开并不限于此，可以使用其他通信协议，包括艺术网(art-net)、acn(控制网络体系结构)和流acn。类似地，第二照明控制通信链路236在这里被示为利用art-net，但是本公开不限于此，并且可以使用其他通信接口或网络。第一照明控制通信链路232和第二照明控制通信链路236都可以是有线通信链路、无线通信链路或光通信链路。

追光灯控制器200在第一照明控制链路232和第二照明控制链路236之间提供桥接，并且可以覆盖(override)或替换从照明控制台126发送到自动照明器120的有限参数集。例如，追光灯控制器200可以仅仅覆盖用于自动照明器120和122中一个或多个自动照明器的摇摄和倾斜参数，从而控制自动照明器指向哪个方向，而照明控制台126保留对自动照明器的诸如光线强度、大小、颜色之类的其他参数的控制。以这种方式，追光灯控制器200的操作员可以唯一地集中注意力于引导自动照明器120和122中的一个或多个自动照明器的摇摄和倾斜参数，而不关注其他参数。在其他实施例中，覆盖可以包括诸如光束的光圈(iris)或聚焦和/或其强度之类的其他光特性。在这样的实施例中，覆盖特性可以由追光灯控制器200的操作员或控制台126的操作员来选择。在这样的实施例中，可以基于存储在追光灯控制器200中或控制台126中的提示数据来选择覆盖特征。

追光灯控制器200可以控制单个自动照明器或可以同时控制多个自动照明器。在多个自动照明器122和/或120受控的情况下，追光灯控制器200可以大体上连续地补偿每个照明器相对于表演区域240的不同位置，并且对被发送到每个照明器的摇摄和倾斜参数进行调整使得每个照明器基于手动控制的追光灯的摇摄和倾斜参数被引导到表演区域240上的相同点。参考图6和图9更详细地描述了这种大体上连续的补偿。

追光灯控制器200可以包含显示屏，该显示屏显示经由通信链路234从被安装在自动照明器122上的相机124(或者几个照明器上的几个相机(未示出))接收的直播视频信号。通信链路234可以是有线通信链路、无线通信链路或光通信链路。这样的直播视频显示可以使得控制追光灯控制器200的操作员能够看到表演区域240和照明，并且更精确地控制自动照明器122和/或自动照明器120的摇摄和倾斜位置。这样的系统使得追光灯控制器200位于对于操作员而言方便且安全的位置。追光灯控制器200可以被安装在三脚架或支架238上以将追光灯控制器200定位在对于操作员而言舒适的高度。

在一些实施例中，通信链路234是模拟视频信号。在其他实施例中，通信链路234是承载数字视频信号的数字通信链路。在又一些其他实施例中，通信链路234可以是双向的，从而使得追光灯控制器200的操作员能够控制相机124的设置和其他参数。

在其他实施例中，可以在单个节目中使用多个追光灯控制器200。每个追光灯控制器200将具有自身的随行操作员并且将控制一个或多个自动照明器122。

图3呈现了图2中的追光灯控制器200的示意图。追光灯控制器200包括操作手柄216，操作员使用该操作手柄来移动追光灯控制器200以控制自动照明器120的移动。手柄216装配有编码器(未示出)以向追光灯控制器200提供与操作员已经将手柄216在至少摇摄和倾斜移动轴上移动的方向相关的信息。在简单系统中，追光灯控制器200可以仅包括手柄216。

在一些实施例中，追光灯控制器200包括附加的用户操作控件，例如被安装在手柄216上的推杆或旋钮214，其位置或其他状态控制自动照明器120和/或自动照明器122的参数。在其它实施例中，手柄216的把手是相对于手柄216旋转的用户操作控件，所述把手的旋转状态提供对诸如焦点、强度或束的角度之类的其他参数的控制。这样的附加控件可以分配给自动照明器120的任何所期望的功能(或者参数)。例如，一个推杆可以控制照明器的亮度，而另一个推杆控制束的大小。另外，还可以在操纵台204上提供另外的用户操作控件212，并将他们的旋转状态用于控制其他参数。

在一些实施例中，操纵台204提供存储和调用包含照明器在其控制下的诸如摇摄和倾斜、颜色、大小或者任何其他参数的信息的提示的能力。操纵台204还可以包含提供与系统的控制和工作有关的信息和反馈的显示器206，以及功能按钮210和指示器208。

如前所述，追光灯控制器200还可以包括显示屏202，该显示屏202显示来自相机的直播视频信号。在一些实施例中，操作员可以使用操纵台204的控制功能在不同的视频馈送之间进行选择。

在一些实施例中，追光灯控制器200被固定在适当的位置，而在其他实施例中，该追光灯控制器200是万向，使得该追光灯控制器可以被摇摄和倾斜以指向表演区域240上或房屋(表演设施)周围的不同位置。在控制器被定位成向操作员提供表演区域240的直视的设施中，操作员可以通过航位推算来指向追光灯，同时直接目测观察表演区域240。在操作员无法直接看到表演区域240的设施中，操作员可以依靠显示屏202和被安装在追光灯控制器200上的相机，其中，相机被定位成使得能够看到表演区域240。在其他实施例中，操作员可以依靠显示屏202和被安装在自动照明器122上的相机124。

在一些实施例中，控制器无法物理移动。相反，操作员经由操纵杆或其他接口设备来控制追光灯的运动。在这样的实施例中，追光灯控制器200和显示屏202是静止的，但是所显示的视图基于用户对操纵杆的操纵而随着追光灯的方向而改变。

在其他实施例中，控制被组合。当表演者或目标点242可从控制器的位置观看或由控制器依靠的相机观看时，追光灯的运动与追光灯控制器200的指向相匹配。当目标点242在该范围之外时，显示屏202呈现三维(3-d)渲染视图(或虚拟视图)，使得追光灯能够跟随不在操作员或相机的视线中的表演者和目标点242。

在一些实施例中，追光灯控制器200自动地或手动地将照明器120和/或照明器122的控制切换回主控制台126，并且然后在稍后时间使得追光灯控制器200的操作员能够收回对照明器120和照明器122的控制。

图4示出了根据本公开的远程控制的追光灯系统的第二实施例。在该实施例中，相机134被设置成与由追光灯控制器200所控制的任何自动照明器分开安装。相机134安装在ptz(摇摄-倾斜-变焦)系统132上，使得操作员可以控制相机134的方位，从而控制相机134所获得的视图。在各种实施例中，相机134的这种方位的控制由追光灯控制器200或者单独的相机控制器提供。当由追光灯控制器200提供时，相机134的这种控制可以在与追光灯控制器200控制照明器122的模式分开的追光灯控制器200的操作模式下提供。

在其他实施例中，这种分开安装的相机可以被安装在固定的方位，从而提供表演区域240的静态视图。

图5呈现根据本公开的用于追光灯控制器的控制系统(或控制器)500的框图。控制系统500适用于分别参照图3、图7以及图8所描述的追光灯控制器200、追光灯控制器300或者追光灯控制器400。控制系统500包括电耦接至存储器504的处理器502。处理器502由硬件和软件实现。处理器502可以被实现为一个或多个中央处理单元(cpu)芯片、内核(例如，作为多核处理器)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)以及数字信号处理器(dsp)。

处理器502进一步与通信接口506以及一个或多个传感器、致动器和/或控件508电耦接并通信。通信接口506经由第一照明控制通信链路232被耦接至自动照明器120和自动照明器122并且被配置成与自动照明器120和自动照明器122通信。通信接口506还经由第二照明控制通信链路236被耦接至照明控制台126并且被配置成与照明控制台126通信。

处理器502进一步被电耦接至视频接口510并与视频接口510通信，视频接口510继而经由通信链路234电耦接至视频相机。视频接口510进一步被电耦接至显示屏202。

控制系统500适于实现本文所公开的过程、追光灯控制、连续补偿以及其他功能，其可以被实现为存储在存储器504中并且由处理器502执行的指令。

存储器504包括一个或多个磁盘、磁带驱动器和/或固态驱动器，并且可以用作溢出数据存储设备，以在程序被选择用于执行时对该程序进行存储，并且对在程序执行期间被读取的指令和数据进行存储。存储器504可以是易失性和/或非易失性的，并且可以是只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、三态内容寻址存储器(tcam)和/或静态随机存取存储器(sram)。

图6示出了根据本公开的远程控制的追光灯系统在其可以被安装用于节目时的第一实施例的示意图。自动照明器120被装配(或安装)在表演区域240上方和/或周围。至少一个照明器122配备有视频相机124。在其他实施例中，相机可以被安装在ptz系统中，如参考图4所描述的那样。用于照明器120和照明器122的控制数据通过第二照明控制通信链路236从照明控制台126路由至追光灯控制器200，然后经由第一照明控制通信链路232路由至照明器120和照明器122。视频信号经由通信链路234从相机124路由回到追光灯控制器200上的显示屏202。来自相机124的图像可以直接显示在显示屏202上，或者可以在被显示之前在追光灯控制器200中被处理。

如之前所描述的那样，追光灯控制器200的操作员可以接管对照明器120和122中的一个或多个照明器的一些或全部控制参数的控制。具体地，追光灯控制器200可以控制照明器120和照明器122中的一个或多个照明器的摇摄和倾斜参数，并且引导所述照明器照亮表演场地240上的目标点242。在其他实施例中，追光灯控制器200的控件可以控制照明器120和照明器122中的一个或多个照明器的诸如亮度、焦点、束的大小和/或颜色之类的其他参数。目标点242可以指示表演者，并且操作员然后可以移动追光灯控制器200上的手柄，使得连接的一个或多个照明器在他/她在围绕表演区域240移动时继续照亮表演者。

表演区域240可以包括舞台或高台、周边区域和/或发生表演的设施的一些或全部。

在一些实施例中，修改的自动照明器可以用作根据本公开的追光灯控制器。图7示出了根据本公开的自动照明器300的第一实施例，该自动照明器已经被修改为用作追光灯或追光灯控制器。自动照明器300是混合自动/手动控制的器材。自动照明器300被修改为由实际操作的人类使用者用作追光灯或追光灯控制器，如同该使用者使用传统的手动追光灯一样。传统的自动照明器可以通过添加手柄316和手柄317来修改。通过覆盖或禁用控制轭架302相对于底座303的“摇摄”运动以及头部301相对于轭架302的“倾斜”移动的内部马达驱动器，操作员可以使用手柄316和手柄317控制自动照明器300的摇摄和倾斜位置。在一些实施例中，控制器314和操纵台304提供对照明器的其他参数的控制。这种自动化照明器可以由操作员以现有技术的追光灯的方式手动控制。

另外，自动照明器300用作如参照图2所描述的那样的追光灯控制器200。在这样的实施例中，自动照明器300的摇摄和倾斜机构中的传感器感测操作员的对自动照明器300的移动。在包括控件314和操纵台304的实施例中，自动照明器300通过监测其摇摄和倾斜位置来跟踪其移动，并且监测操作员对其他灯光调制控件的操纵。

图8示出了自动照明器400的第二实施例，该自动照明器已经被修改为用作追光灯或追光灯控制器。传统的照明器400通过添加手柄416和手柄417并且覆盖控制轭架402相对于底座403的摇摄运动以及头部401相对于轭架402的倾斜移动的内部马达驱动器而被修改。操作员可以通过抓住手柄416和手柄417并移动头部401来引导自动照明器400。在一些实施例中，控件414和操纵台404提供对照明器的其他参数的控制。因此，操作员可以通过与传统的追光灯相同的方式来控制自动照明器400。在一些实施例中，自动照明器400可以用作如参照图2所描述的追光灯控制器200。在这样的实施例中，自动照明器400的摇摄和倾斜机构中的传感器感测操作员的对照明器的移动。

图9示出了根据本公开的远程控制的追光灯系统在其可以被安装用于节目时的第二实施例的示意图。多个自动照明器120被装配以照亮表演区域240。用于照明器120的控制数据通过网络236从照明控制台126路由到组合的照明器和追光灯控制器400，然后经由网络232路由至照明器120。在其他实施例中，参考图7描述的自动照明器300可以用在图9所示的系统中。

如之前所描述的那样，组合的照明器和追光灯控制器400的操作员可以接管对照明器120中的一个或多个照明器的一些或全部控制参数的控制。在这种情况下，自动照明器成为了追光灯控制器。特别地，组合的照明器和追光灯控制器400可以控制照明器120中的一个或多个照明器的摇摄和倾斜位置，使得这些照明器共同且单独地被引导成照亮表演区域240上的目标点242。因此，对自动追光灯的控制可以通过对单个追光灯的手动控制来控制。目标点242可以指示表演者，并且操作员然后可以移动组合的照明器和追光灯控制器400上的手柄，以在她围绕表演区域240移动时使用照明器120照亮表演者。

如参照图2简要描述的那样，在一些实施例中，根据本公开的追光灯控制器中的处理器、控制器或其他控制系统基于操作员为了控制自动照明器122而对追光灯控制器200的操纵来提供对一个或多个自动照明器120的摇摄和倾斜位置的连续补偿。控制系统创建(由一个或多个表面表示的)表演区域240以及自动照明器120和自动照明器122相对于表演区域240的位置和安装方位的3-d模型。3-d模型还可以包括相机124和(在使用时)相机134的相对于表演区域240的位置和安装方位。

这种3-d模型可以根据对表面和位置以及安装方位的手动测量来确定。在其他实施例中，可以使用被放置在表演区域240、自动照明器120和122和/或相机124中或被放置在表演区域240、自动照明器120和122和/或相机124上的传感器来确定范围和位置以及安装方位。在另一些实施例中，安装方位的范围和位置可以由操作员通过下述方式来确定：将由照明器122所投射的光束的中心移动到表演区域240中的多个预定校准点的每个预定校准点并且向系统指示被照亮的校准点。

当操作员移动与相机124相关联的照明器122时，控制系统计算表示由照明器122投射的光束的中心的3-d矢量。基于所计算的3-d矢量以及(在一些实施例中)相机124的相对于表演区域240的位置和安装方位，控制系统计算目标点242在表演区域240上的位置。

基于所计算的目标点242的位置以及自动照明器120相对于表演区域240的位置和安装方位，控制系统为每个自动照明器120计算单独的摇摄和倾斜参数，这将产生还在目标点242处与表演区域240相交的光束。基于操作员对追光灯控制器200的操纵，这些计算大体上连续地实时执行，以提供对自动照明器120的方位的连续补偿。

出于本公开的目的，大体上连续意味着足够频繁地防止自动照明器120和/或自动照明器122的可察觉的不平稳移动。在一些实施例中，这样所计算的摇摄和倾斜参数至少每100毫秒一次地发送给每个自动照明器120。在优选实施例中，这样所计算的摇摄和倾斜参数至少每23毫秒一次地发送给每个自动照明器120。

在使用独立相机134的实施例中，还可以为相机134计算摇摄和倾斜参数，这将使得相机134自动跟踪以提供表演区域240在目标点242处的视图。这样的相机摇摄和倾斜参数可以如上文所述的那样大体上连续地被重新计算，或者按照为自动照明器120重新计算摇摄和倾斜参数相当的时间段被重新计算。

基于所计算的目标点242的位置以及自动照明器120相对于表演区域240而言相机的位置和安装方位，追光灯控制器200为每个自动照明器120计算单独的摇摄和倾斜参数，这将产生还在目标点242处与表演区域240相交的光束。

在一些实施例中，追光灯控制器200(或经修改的自动照明器400)还可以控制每个受控的自动照明器120或122的束的变焦、光圈和光强度中的一个或多个。当表演者在表演区域240内移动时，束的变焦和/或光圈的这种控制将使追光灯控制器200能够在表演者上保持来自每个受控照明器的恒定的束的大小。此外，对强度的这种控制将使得追光灯控制器200能够在表演者在表演区域240内移动时在表演者上保持一致的光强度。在演出由视频或胶片相机捕捉的应用中，对表演者保持一致的光级是有益的，这样使得相机不必随着表演者的移动而进行调整。

在这样的实施例中，表演者的位置在3-d模型中建立目标点242，所述3-d模型根据操作员使用追光灯控制器200来将受控照明器指向表演者进行计算。追光灯控制器200可以针对每个受控照明器使用初始的束的变焦、光圈和/或光强度以及从每个受控照明器到3-d模型中的所计算的移动目标点的变化的抛距来确定对每个受控照明器的束的变焦、光圈和/或光强度进行的改变。在这样的实施例中，照明控制台126(或追光灯控制器200或修改的自动照明器400)的操作员可以选择使得受控照明器的束的变焦、光圈和光强度中的任何一个或任何组合能够由追光灯控制器200自动地调整，以便为受控照明器保持摇摄和切斜之外，还保持束的大小和目标光强度中的一者或二者。

在一些实施例中，这样的3-d模型被用于向操作员提供表演区域的虚拟视图，例如，在操作员和任何相机都无法看到表演区域240的情况下。在各种实施例中，这种连续补偿可以由追光灯控制器200、经修改的自动照明器300或经修改的自动照明器400中的任何一个中的控制系统提供。在其他实施例中，这种连续补偿由照明控制台126的控制系统提供。在各种实施例中，这样的连续补偿是根据追光灯控制器200或照明控制台126之一来启用和禁用的，并且可以为自动照明器120中的所选定的多个而启用。

尽管已经关于有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员应当理解的是，可以设计出不偏离本文公开的范围的其他实施例。已经详细描述了本公开，应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种改变、替换以及更改。