专利名称：舞台彩幕亮度的自适应控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及舞台数字化彩幕技术领域，尤其涉及一种舞台数字化彩幕亮度 的自适应控制系统和方法。
背景技术：
随着社会的发展和科技的进步，人们的精神文化生活变得丰富多彩。到剧 院观看演出作为精神文化生活的一部分，是陶冶情操、获得身心愉悦的重要途 径。舞台背景作为剧院舞台演出的重要组成部分，起着渲染现场气氛，烘托舞 台效果的重要作用。我国剧院演出的舞台背景是传统的挂景软幕，每一幕的剧 情都需要更换挂景软幕来配合。挂景软幕可分为硬景和软景硬景是使用一些 硬质材料(如木头、泡沫塑料、纸板等)制作的实物舞台背景；软景则是根 据剧情的需要，由舞美设计人员根据剧本与导演要求，设计小样后由画师与工 人在软布上制作完成的舞台背景。传统挂景软幕的缺点是设计流程长、环节多， 整个设计流程包括设计阶段、讨论修改阶段和制作阶段，其制作过程需要多人、 多次讨论、多次修改；传统挂景软幕受技术条件限制，只能就每幕的中心剧情 设计、制作舞台背景，无法随着剧情变化呈现动态变更舞台背景的最佳意境； 另外，挂景软幕多次使用后因磨损需要重新制作，同时也不方便巡回演出的携 带；因此，传统的舞台挂景软幕技术己经越来越难满足舞台艺术发展的需要。 随着现代计算机技术、智能控制技术的发展，绿色环保显示器材的成熟应用， 舞台数字化彩幕逐步替代传统的舞台拉幕进行舞台背景表现。
在欧美国家，数字化彩幕融入舞台已成为目前表演艺术中不可分割的重要 元素；作为表演艺术呈现的重要载体，在欧洲的许多实验性表演剧团、美国百 老汇、大型颁奖晚会如奥斯卡，格莱美颁奖典礼和演唱会中，数字化彩幕的应 用非常广泛。在中国，舞台数字化彩幕尚处于起步阶段，诸如多媒体话剧《琥 珀》、多媒体音乐剧《金沙》、大型史诗《金面王朝》以及一些大型晚会，开始 探索与研究数字化彩幕的应用；目前国内数字化彩幕只是简单的将舞美人员制 作的多媒体素材投放到背景彩幕上，彩幕亮度无法随着剧情及环境的变化进行自适应调整，这给数字化彩幕舞台背景的烘托剧情气氛、增强表演效果造成了 负面影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有数字化彩幕亮度无法随着剧情及环境变化自行调 整的缺陷，提供一种舞台彩幕亮度的自适应控制系统和方法。本发明综合舞台 环境光参数、舞台灯光参数、剧情及手动控制的彩幕亮度值信息，实现舞台彩 幕亮度的自适应调整。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
一种舞台彩幕亮度的自适应控制系统，它主要由舞台环境参数采集单元、 自适应参数求解单元和显示单元依次相连组成；舞台环境参数采集单元采集舞 台环境光信息、舞台灯光信息、剧情配置文件信息和手动控制信息，并将这些 信号输入自适应参数求解单元；自适应参数求解单元基于神经网络求解模型， 根据舞台环境参数采集单元输入的信号，对赋予不同权值的舞台参数进行求解， 得到最终的彩幕亮度控制信号；显示单元接收自适应参数求解单元输出的彩幕 亮度控制信号，实时控制显示单元的LED显示屏的彩幕亮度。
进一步地，所述舞台环境参数采集单元主要由光电传感器、灯光控制器、 彩幕亮度配置器和手动控制器组成；所述光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度 配置器和手动控制器分别与自适应参数求解单元相连。
一种应用上述舞台彩幕亮度的自适应控制系统的自适应控制方法，包括以 下步骤
(1) 参数采集单元的光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器和手动控制器 分别读取环境光参数、灯光参数、剧情配置参数、手动控制参数；
(2) 根据各种环境参数的重要性对其赋予不同的权值，按照手动控制参数权 值、灯光参数权值、环境光参数权值、剧情配置参数权值降序排列，进入 自适应参数求解单元进行求解，得到背彩幕亮度控制参数；
(3) 显示单元读取自适应单元计算出的屏幕亮度信息，通过LED显示屏进行 显示。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是本发明针对舞台灯光的复杂 性，舞台材质与布局的不同，剧情、紧急救场及舞台特效等方面需要；综合舞 台环境光参数、舞台灯光参数、剧情及手动控制的彩幕亮度值信息，采用神经 网络模型求解彩幕亮度值，实现舞台彩幕亮度的自适应调整；本发明能更的反映舞台环境的变化，使屏幕亮度更好地服务于演出剧情的要求，给观众带 来更好的视觉感受。
图1是本发明舞台彩幕亮度的自适应控制系统组成框图2是舞台灯光分布示意图3是舞台参数采集单元结构框图4是基于神经网络的自适应参数求解流程图5是自适应控制系统的工作流程图。
具体实施例方式
本发明的原理和内容如下
1、 根据舞台的大小与布局设置多个光电传感器，借助光电传感器采集舞台 环境光信息，通过自适应参数求解单元，采用神经网络模型求解彩幕亮度值， 实时控制彩幕亮度；消除因舞台材质、布局等不同，所造成的光线反射率、散 射率不同对舞台视觉效果的负面影响。
2、 采集舞台灯光控制器的灯光参数，通过自适应参数求解单元，采用神经 网络模型求解彩幕亮度值，实时控制彩幕亮度；消除由于演出需要搭配的舞台 灯光数量与布局不同，所造成的舞台照亮区域与亮度不同对舞台视觉效果的负 面影响。
3、 根据剧情配置文件对应的彩幕亮度，通过自适应参数求解单元，采用神 经网络模型求解彩幕亮度值，实时控制彩幕亮度；剧情配置文件对应的彩幕亮 度使舞台背景能更好的烘托剧情如悲伤的气氛下，彩幕亮度要适当的暗一些; 在欢快的气氛下，彩幕可以适当的亮一些。
4、 借助手动控制器对彩幕进行亮度调节，通过自适应参数求解单元，采用 神经网络模型求解彩幕亮度值，实时控制彩幕亮度；手动控制器具有更好的灵 活性、处理紧急救场、舞台追光对人物特写的舞台特效，同时能纠正传感器等 单元的偏差。
下面结合附图和实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加 明显。
如图1所示，本发明舞台彩幕亮度的自适应控制系统由舞台环境参数采集单元、自适应参数求解单元和显示单元依次相连组成。舞台环境参数采集单元 采集舞台环境光信息、舞台灯光信息、剧情配置文件信息和手动控制信息，并
将这些信号输入自适应参数求解单元；自适应参数求解单元基于神经网络求解 模型，根据舞台环境参数采集单元输入的信号，对赋予不同权值的舞台参数进 行求解，得到最终的彩幕亮度控制信号；显示单元控制LED显示屏彩幕亮度的 下位机接收自适应参数求解单元输出的彩幕亮度值，实时控制显示单元的LED 显示屏彩幕亮度。
现代剧场舞台的种类多样，分为镜框式舞台、伸出式舞台、岛式舞台、黑 盒子舞台等，舞台形式不一，灯光的配置也不尽相同；为了方便起见，本发明 仅以主流的镜框式舞台为例，描述光电传感器的布局结构。
如图2所示，舞台以台口为分界分为台口内与台口外两部分。 台口内部分有顶光、柱光、顶排光、地排光、天排光等。
1) 顶光是在大幕后顶部的聚光灯具， 一般装在可升降的吊桥上，也可装在 吊杆上，主要投射于中后部表演区，从台口檐幕向后顺序安装为 一顶光、二 顶光、三顶光、四顶光；
2) 柱光在舞台大幕内两侧的灯具，装在"伸缩活动台口"上面或装在立式 铁架上，光线从台口内侧投向表演区。按顺序向里可称为二道柱光、三道柱光 等。也称为梯子光、内侧光、内耳光。
3) 顶排光是舞台上部的排灯，装在每道檐幕后边吊杆上，形成一排排条灯， 成为一排光、二排光、三排光等。
4) 地排光设在天幕前台板上，或专设的地沟内，是仰射天幕的灯具。如天 幕用塑料，也可将灯具放在天幕后地面上打逆光。
5) 天排光装设在天幕前舞台上部的吊杆上，是专门俯射天幕用的灯具。 台口外部分的灯光分为面光、耳光、侧面光、远距离追光室等。
1) 面光装在舞台大幕之外，观众席顶部的灯，有第一道、第二道面光灯， 后面的楼厢面光灯、中部聚光灯等也有类似作用。
2) 耳光分左右耳光、装在舞台大幕外左右两侧靠近台口的位置，光线从侧 面投向舞台表演区。
3) 侧面光在剧场楼上观众席两翼所装设的部分灯具，光线从两侧投向舞台 前表演区。
4) 远距离追光室负责向设在观众区后方的高处，用来向舞台投射光线给予 局部特写。
如图3所示，舞台环境参数采集单元主要由光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器和手动控制器组成。光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器 和手动控制器分别与自适应参数求解单元相连。光电传感器采集舞台环境光参 数，舞台灯光参数从灯光控制器获取，彩幕亮度配置器读取舞美人员预设的随
剧情变化的彩幕亮度参数文件；舞美人员则借助手动控制器接口输入彩幕亮度 的参数；上述参数通过DMX512-A转换器转换上传，与自适应参数求解单元相 连；自适应参数求解单元基于神经网络求解模型，输入舞台参数采集单元输出 的信号,对赋予不同权值的舞台参数进行求解，得到最终的彩幕亮度控制信号。 灯光控制器可以采用广州市天河亮励得电子灯饰厂的LED-NLC-008。 DMX5112-A协议转换器可以采用科纳国际集团有限公司的USB-DMX 512 stage controller,彩幕亮度配置器可以采用北京港深先锋科贸有限公司A80386DX25 DSP，手动控制器可以采用广州精晶景舞台灯光设备有限公司的192DMX控制 器。光电传感器可以采用OmRon公司EE-SX129。
如图4所示，基于神经网络的自适应参数求解流程图采用神经网络求解彩 幕亮度。神经网络，它是作为对人脑最简单的一种抽象和模拟，广泛应用于函 数逼近问题。具有N维输入的单个神经元由输入"-"，A，…A)、网络权值
『^w"w2，…，w")和阈值「求和单元、激活函数和输出组成。舞台参数即求解单 元中的X，包括多路的环境光信息、灯光信息、剧情参数信息、手动控制信息， 作为神经网络的神经结点输入，根据四类参数的重要性可以为参数设置不同的 权值，权值的重要性按递减顺序排列为，手动控制参数、剧情参数、舞台灯光 参数、环境光参数，同时按照灯光的位置及影响力对多路的参数信息分别赋予 不同的权值，如追光灯的权偉要比一般灯光的权值大。阈值e决定了参数的求解 的收敛速度，阈值越小，收敛速度越慢，求解的精度越高。激活函数及求和函 数的选择有多种方法，本实例中采用拟牛顿法改进的神经网络算法对标准化的 参数信息进行状态空间求解。
如图5所示，本发明舞台彩幕亮度的自适应控制方法包括以下步骤
1、 参数采集单元的光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器和手动控制器 分别读取环境光参数、灯光参数、剧情配置参数、手动控制参数。
2、 根据各种环境参数的重要性对其赋予不同的权值，按照手动控制参数权 值、灯光参数权值、环境光参数权值、剧情配置参数权值降序排列，进入 自适应参数求解单元进行求解，得到背彩幕亮度控制参数。
3、 显示单元读取自适应单元计算出的屏幕亮度信息，通过LED显示屏进行
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保 护之内。
权利要求
1、一种舞台彩幕亮度的自适应控制系统，其特征在于，它主要由舞台环境参数采集单元、自适应参数求解单元和显示单元依次相连组成。舞台环境参数采集单元采集舞台环境光信息、舞台灯光信息、剧情配置文件信息和手动控制信息，并将这些信号输入自适应参数求解单元。自适应参数求解单元基于神经网络求解模型，根据舞台环境参数采集单元输入的信号，对赋予不同权值的舞台参数进行求解，得到彩幕亮度值，显示单元的LED显示屏的彩幕亮度控制下位机接收自适应参数求解单元输出的彩幕亮度控制信号，实时控制显示单元的LED显示屏的彩幕亮度。
2、 根据权利要求l所述舞台彩幕亮度的自适应控制系统，其特征在于，所述舞 台环境参数采集单元主要由光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器和手动 控制器组成。所述光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器和手动控制器分 别与自适应参数求解单元相连。
3、 一种应用权利要求1所述舞台彩幕亮度的自适应控制系统的自适应控制方法， 其特征在于，包括以下步骤-(1) 参数采集单元的光电传感器、灯光控制器、彩幕亮度配置器和手动控制器 分别读取环境光参数、灯光参数、剧情配置参数、手动控制参数。(2) 根据各种环境参数的重要性对其赋予不同的权值，按照手动控制参数权 值、灯光参数权值、环境光参数权值、剧情配置参数权值降序排列，进入 自适应参数求解单元进行求解，得到背彩幕亮度控制参数。(3) 显示单元读取自适应单元计算出的屏幕亮度信息，通过LED显示屏进行 显示。
全文摘要
本发明公开了一种舞台彩幕亮度的自适应控制系统和方法，本发明综合舞台环境光参数、舞台灯光参数、剧情及手动控制的彩幕亮度值信息，实现舞台彩幕亮度的自适应调整。舞台环境光参数通过光电传感器采集，舞台灯光参数从灯光控制器获取，剧情要求的彩幕亮度参数借助舞美人员预设的剧情配置文件读取，手动控制的彩幕亮度值则由舞美人员在手动控制器上输入。上述参数上传到服务器，采用神经网络模型求解彩幕亮度值，该亮度值发送至LED显示屏的彩幕亮度控制下位机，实时控制LED显示屏的彩幕亮度。
文档编号H05B37/02GK101521973SQ200910096788
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者吴明光, 柯朝平, 王慧芬, 费成华 申请人:浙江大学