專利名稱：一種生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三維場景模擬系統(tǒng)，尤其涉及一種生態(tài)場景模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
三維場景模擬是一種利用影像、聲音等多媒體技術(shù)形成逼真的虛擬場景的技術(shù)。目前這種技術(shù)通常是在屏幕上投射影像，觀眾可戴上特制的偏光眼鏡觀看影像，并聆聽場景中的聲音，甚至聞到氣味，達(dá)到身臨其境的感受。這種虛擬場景與觀者的保持一定的距離以保持其逼真感，并且所有景物均為虛擬，因此它與真實(shí)的場景仍有較大的差距。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于綜合利用實(shí)景、人工造景、投影、音響效果和燈光等因素，制造一個逼真的、可令觀者親身體驗(yàn)的生態(tài)場景，其中有天空、森林、山脈、河流等自然景觀以及棲息于其間的動物，還有人類的活動，用于展示原始森林的寂靜到人類進(jìn)入自然界對自然造成的影響這一劇情主線。
本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是一種生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，包括場景模型、投影顯示系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、虛擬音響效果系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。
場景模型包括圍繞一觀看點(diǎn)布置的近景、中景和遠(yuǎn)景，近景處設(shè)有樹林場景，中景處設(shè)有植物、山脈模型并延續(xù)到遠(yuǎn)景，場景上方設(shè)有天幕，與山脈模型相接；投影顯示系統(tǒng)包括投影于天幕上模擬天空效果的天幕投影儀、投影于山脈各山體上模擬山脈的山脈投影儀、投影于山脈的山體之間以模擬河流的河流投影儀；投影于遠(yuǎn)景處的大屏幕投影儀；連接到各投影儀上作為信號源的播放終端；
在投影顯示系統(tǒng)中，天幕投影儀采用2臺能進(jìn)行梯形矯正和拼縫處理的投影儀，2臺投影儀輸出具有一定重疊區(qū)的連續(xù)圖像，在天幕上拼接并在重疊區(qū)融合。天幕投影儀采用2臺的三片式DLP投影機(jī)GALAXY WARP。山脈投影儀包括對應(yīng)每一座山體的投影儀，投影儀采用頂?shù)跽斗绞酵队暗礁魃襟w上。河流投影儀采用兩個垂直安裝向下投射的投影儀，其中一投影儀加0.8∶1鏡頭，投影前段河流，另一投影儀加0.85∶1鏡頭，投影較前段河流相對小的后段河流。投影顯示系統(tǒng)利用一計算機(jī)作為所述播放終端，計算機(jī)中儲存有用于播放的多媒體視頻文件，播放時，計算機(jī)根據(jù)場景讀取多媒體視頻文件并輸出給各投影儀投影顯示。
所述燈光系統(tǒng)用于與所述投影顯示系統(tǒng)配合、并模擬自然光變化，其包括一燈光場景控制器及與其連接的多組燈光；燈光系統(tǒng)包括用于模擬閃電的一組電腦燈和頻閃燈、用于在近景中模仿天際線上破曉、陽光、藍(lán)天白云的變色燈、投光燈。
虛擬音響效果系統(tǒng)包括依次連接的多軌播放器、調(diào)音臺、音頻處理器、功放、以及設(shè)于樹林叢中的第一組揚(yáng)聲器、設(shè)于觀看點(diǎn)頂部上的第二組揚(yáng)聲器和設(shè)于觀看點(diǎn)四周和上下方的第三組揚(yáng)聲器。其中，第一組揚(yáng)聲器用于模擬蟲鳴聲、動物奔跑穿行聲和水流聲，第二組揚(yáng)聲器用于模擬雨點(diǎn)聲和直升機(jī)盤旋聲，第三組揚(yáng)聲器模仿打雷聲和火車?yán)@行聲。
虛擬音響效果系統(tǒng)還包括一效果處理系統(tǒng)，所述效果處理系統(tǒng)對各場景下的效果聲進(jìn)行處理、并存儲在所述多軌播放機(jī)的不同軌道中；使用時，多軌播放機(jī)各軌道音頻信號分別送入第一、第二和第三組揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)不同效果聲。
所述控制系統(tǒng)與所述播放終端、所述燈光場景控制器和所述多軌播放器連接及通信，用于控制所述投影顯示系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、虛擬音響效果系統(tǒng)同步工作。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通過以1∶1實(shí)物搭建近景、主要以模型構(gòu)成的中景以及主要以影像投射的遠(yuǎn)景，實(shí)現(xiàn)由真實(shí)到虛擬的逐漸過渡，構(gòu)造一個接近真實(shí)的生態(tài)場景，并虛擬出森林中的蟲鳴聲、動物奔跑穿行聲和水流聲、物棚頂?shù)挠挈c(diǎn)聲、由遠(yuǎn)到近或由近到遠(yuǎn)的滾雷聲、火車?yán)@行聲以及陽光、藍(lán)天白云、閃電等自然景觀，并以人類進(jìn)入自然界后帶來的砍伐、噪聲，以及破壞自然后造成的火災(zāi)、洪水、泥石流等災(zāi)害作對比，用強(qiáng)烈的視覺和聽覺沖擊使觀者仿佛置身其中，達(dá)到教育和告誡觀者的目的。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，其中圖1是本實(shí)用新型生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)的場景模型布局示意圖；圖2是本實(shí)用新型的投影顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的投影顯示系統(tǒng)投影到場景模型中產(chǎn)生的影像示意圖；圖4是本實(shí)用新型的燈光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的虛擬音響效果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)用于展示原始森林的寂靜到人類進(jìn)入自然界對自然造成的影響和破壞這一劇情主線，以逼真的場景告誡觀者珍惜和愛護(hù)大自然。它包括場景模型10、投影顯示系統(tǒng)20、燈光系統(tǒng)30、虛擬音響效果系統(tǒng)40以及控制系統(tǒng)50。
請參閱圖1。場景模型10包括圍繞一觀看點(diǎn)11布置的近景、中景和遠(yuǎn)景。觀看點(diǎn)11頂上覆蓋著茅草，形成茅草棚，觀看點(diǎn)11后部及左右兩側(cè)被濃密樹林環(huán)繞以限制觀者的視野。觀看點(diǎn)11前方近景處設(shè)有樹林、草、石頭等實(shí)景景物，并有欄桿12擋住，近景景物以1∶1的比例搭建。中景處設(shè)有植物、山脈模型并延續(xù)到遠(yuǎn)景，形成中遠(yuǎn)處的森林、山脈場景。整個場景上方設(shè)有弧形的天幕，與遠(yuǎn)景處的山脈模型相接。
控制系統(tǒng)50用于與投影顯示系統(tǒng)20、燈光系統(tǒng)30以及虛擬音響效果系統(tǒng)40通信，以控制這些系統(tǒng)根據(jù)場景的變化同步工作。
請參閱圖2。投影顯示系統(tǒng)20包括天幕投影儀21、山脈投影儀22、河流投影儀23、大屏幕投影儀24、以及計算機(jī)25。
天幕投影儀21投影于天幕上以模擬天空效果，它采用2臺投影儀投影拼接成天空，由于天幕呈弧形，因此必須采用能進(jìn)行梯形矯正和拼縫處理的投影儀，考慮到夜間背景的需要，當(dāng)屏幕全黑時不允許出現(xiàn)拼接亮框，此外投影儀的分辨率最好大于1280×1024、亮度最好超過5000安氏流明以達(dá)到逼真的效果。本實(shí)施例中采用2臺BARCO的三片式DLP投影機(jī)GALAXY WARP做為投影儀，投影時，2臺投影儀輸出具有一定重疊區(qū)的連續(xù)圖像，在天幕上拼接并在重疊區(qū)融合。
山脈投影儀22根據(jù)山脈的紋理，通過投影至山脈模型上，它可通過投影影像的變化展示原始叢林從茂盛到變成荒山的過程。山脈的各山體分別采用各自的投影儀，采用頂?shù)跽斗绞酵队爸撩恳蛔襟w，體現(xiàn)出每一座山各自的特點(diǎn)。在本實(shí)施例中，山脈投影儀22選用高分辨率、高對比度，色彩還原性好的三洋投影機(jī)XT-3800。
河流投影儀23投影于山脈的山體之間以模擬河流。整個河流分為兩段，一前一后，采用兩個投影儀分別投影，其中一個投影儀用采用BARCO的BG6400加0.8∶1鏡頭投影，形成前段河流，另一個投影儀采用IQ G300加上0.85∶1鏡頭，形成后段河流。鏡頭比例不同目的是使后段河流比前段河流小。
大屏幕投影儀24投影于遠(yuǎn)景處，配合山脈和植物展示主要的生態(tài)場景以及劇情主線，包括群山、森林、河流，諸如砍伐等人類活動，以及火災(zāi)、洪水、泥水流等自然災(zāi)害。
計算機(jī)25連接到各投影儀上作為播放終端，用于輸出顯示信號到各投影儀21～24。計算機(jī)25中儲存有用于播放的多媒體視頻文件，播放時，計算機(jī)25根據(jù)場景讀取多媒體視頻文件并輸出給各投影儀21～24投影顯示。計算機(jī)25設(shè)有通信接口26與控制系統(tǒng)50通信以獲取同步信息。雖然本實(shí)施例中只采用一個計算機(jī)25作為播放終端，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解各投影儀21～24可各自采用播放終端，而仍通過通向接口與控制系統(tǒng)50通信。
請參閱圖3，圖3是投影顯示系統(tǒng)20投影到場景模型中產(chǎn)生的影像。
燈光系統(tǒng)30用于與投影顯示系統(tǒng)20配合以襯托自然景觀，請參閱圖4，其包括一燈光場景控制器31及與其連接的多組燈光，多組燈光包括電腦燈32、頻閃燈33、變色燈34、大功率投光燈35、彩色燈36等。其中一組電腦燈和頻閃燈用于模擬閃電效果，變色燈、大功率投光燈通過對光的色彩、強(qiáng)弱、方向性的變化來在近景中表現(xiàn)天際線上破曉、陽光、藍(lán)天白云等自然景觀變化。彩色燈可與智能煙機(jī)及排風(fēng)機(jī)配合營造晨曦等場景。燈光系統(tǒng)30通過場景控制器31與控制系統(tǒng)50通信，實(shí)現(xiàn)與投影顯示系統(tǒng)20、虛擬音響效果系統(tǒng)40的同步。
虛擬音響效果系統(tǒng)40可用于模擬聲響定位效果，例如火車經(jīng)過，還可模擬環(huán)境效果，例如森林、流水滾雷等效果。虛擬音響效果系統(tǒng)40采用效果聲響系統(tǒng)，它不同于一般的只有2～6個聲道的立體聲環(huán)繞系統(tǒng)。
請參閱圖5所示。虛擬音響效果系統(tǒng)40包括依次連接的多軌播放器41、調(diào)音臺42、音頻處理器43、功放44、效果處理系統(tǒng)45以及第一組揚(yáng)聲器46、第二組揚(yáng)聲器47和第三組揚(yáng)聲器48。
第一組揚(yáng)聲器46設(shè)于樹林叢中，包括6只JBL CONTROL 29AV揚(yáng)聲器，模擬樹叢中發(fā)出的蟲鳴聲、小動物在樹叢中的奔跑竄行聲、小溪的流水聲等；第二組揚(yáng)聲器47設(shè)于茅草棚天棚上，包括3只JBL CONTROL 26C天花吸頂揚(yáng)聲器，模擬茅草棚上直升機(jī)的盤旋聲、雨點(diǎn)打在房頂?shù)泥须s聲等；第三組揚(yáng)聲器48包括8只JBL MP412揚(yáng)聲器，其中3只布置在茅草棚的兩側(cè)和后面的景區(qū)，其他5只揚(yáng)聲器分成兩排，吊裝在茅草棚前方的景區(qū)。這些揚(yáng)聲器既可作為單個通道獨(dú)立使用，也可進(jìn)行編組使用，從而為音響系統(tǒng)40能獲取豐富的效果提供一個完善的硬件平臺。
多軌播放器41由一多軌硬盤錄音機(jī)構(gòu)成，多軌硬盤錄音機(jī)的硬盤中儲存有事先錄制好的各揚(yáng)聲器通道播放所需的聲音和效果，效果處理系統(tǒng)45可對各種效果聲進(jìn)行處理并儲存在多軌硬盤錄音機(jī)的不同軌道中。多軌播放器41還設(shè)有MIDI控制接口411，用于接收控制系統(tǒng)50的控制，實(shí)現(xiàn)場景同步。當(dāng)需要使用聲音效果時，只需控制系統(tǒng)50觸發(fā)多軌播放器41調(diào)用相關(guān)文件播放，各軌道音頻信號分別送入各個揚(yáng)聲器，配合場景的變化來實(shí)現(xiàn)各種效果聲。
控制系統(tǒng)50可由計算機(jī)構(gòu)成，效果處理系統(tǒng)45儲存并運(yùn)行于該計算機(jī)中，當(dāng)然還可采用另一個單獨(dú)的計算機(jī)來儲存并運(yùn)行效果處理系統(tǒng)45。
本實(shí)用新型生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)采用場景、投影與燈光、音響配合，再造了一個清新的自然環(huán)境，這其中有朝陽晨曦、藍(lán)天白云、電閃雷鳴，并以人類進(jìn)入自然界后帶來的砍伐、噪聲，以及破壞自然后造成的火災(zāi)、洪水、泥石流等災(zāi)害作對比，用強(qiáng)烈的視覺和聽覺沖擊使觀者仿佛置身其中，達(dá)到教育和告誡觀者的目的。
權(quán)利要求1.一種生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括場景模型、投影顯示系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、虛擬音響效果系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；所述場景模型包括圍繞一觀看點(diǎn)布置的近景、中景和遠(yuǎn)景，近景處設(shè)有樹林場景，中景處設(shè)有植物、山脈模型并延續(xù)到遠(yuǎn)景，場景上方設(shè)有天幕，與山脈模型相接；所述投影顯示系統(tǒng)包括投影于天幕上模擬天空效果的天幕投影儀、投影于山脈各山體上模擬山脈的山脈投影儀、投影于山脈的山體之間以模擬河流的河流投影儀；投影于遠(yuǎn)景處的大屏幕投影儀；連接到各投影儀上作為信號源的播放終端；所述燈光系統(tǒng)用于與所述投影顯示系統(tǒng)配合、并模擬自然光變化，其包括一燈光場景控制器及與其連接的多組燈光；所述虛擬音響效果系統(tǒng)包括依次連接的多軌播放器、調(diào)音臺、音頻處理器、功放、以及設(shè)于樹林叢中的第一組揚(yáng)聲器、設(shè)于觀看點(diǎn)頂部的第二組揚(yáng)聲器和設(shè)于觀看點(diǎn)四周和上下方的第三組揚(yáng)聲器；所述控制系統(tǒng)與所述播放終端、所述燈光場景控制器以及所述多軌播放器連接及通信，用于控制所述投影顯示系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)以及虛擬音響效果系統(tǒng)同步工作。
2.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述近景處的模型按1∶1比例搭建。
3.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述天幕投影儀采用2臺能進(jìn)行梯形矯正和拼縫處理的投影儀，2臺投影儀輸出具有一定重疊區(qū)的連續(xù)圖像，在天幕上拼接并在重疊區(qū)融合。
4.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述天幕投影儀采用2臺的三片式DLP投影機(jī)GALAXY WARP。
5.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述山脈投影儀包括對應(yīng)每一座山體的投影儀，投影儀采用頂?shù)跽斗绞酵队暗礁魃襟w上。
6.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述河流投影儀采用兩個垂直安裝向下投射的投影儀，其中一投影儀加0.8∶1鏡頭，投影前段河流，另一投影儀加0.85∶1鏡頭，投影較前段河流相對小的后段河流。
7.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，利用一至少計算機(jī)作為所述播放終端，計算機(jī)中儲存有用于播放的多媒體視頻文件，播放時，計算機(jī)根據(jù)場景讀取多媒體視頻文件并輸出給各投影儀投影顯示。
8.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述燈光系統(tǒng)的多組燈光包括用于模擬閃電的一組電腦燈和頻閃燈、用于在近景中模仿天際線上破曉、陽光、藍(lán)天白云的變色燈、投光燈。
9.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，在所述虛擬音響效果系統(tǒng)中，第一組揚(yáng)聲器用于模擬蟲鳴聲、動物奔跑穿行聲和水流聲，第二組揚(yáng)聲器用于模擬雨點(diǎn)聲和直升機(jī)盤旋聲，第三組揚(yáng)聲器模仿打雷聲和火車?yán)@行聲。
10.如權(quán)利要求1所述的生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬音響效果系統(tǒng)還包括一效果處理系統(tǒng)，所述效果處理系統(tǒng)對各場景下的效果聲進(jìn)行處理、并存儲在所述多軌播放機(jī)的不同軌道中；使用時，多軌播放機(jī)各軌道音頻信號分別送入第一、第二和第三組揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)不同效果聲。
專利摘要一種生態(tài)場景多媒體模擬系統(tǒng)，包括場景模型、投影顯示系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、虛擬音響效果系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。場景模型包括圍繞一觀看點(diǎn)布置的近景、中景和遠(yuǎn)景，近景處設(shè)有樹林場景，中景處設(shè)有植物、山脈模型并延續(xù)到遠(yuǎn)景，場景上方設(shè)有天幕與山脈模型相接。投影顯示系統(tǒng)包括投影于天幕、山脈、植物上，模擬天空、山脈、河流、森林等場景的多個投影儀、連接到各投影儀上作為信號源的播放終端；燈光系統(tǒng)與投影顯示系統(tǒng)配合，并模擬自然光變化；虛擬音響效果系統(tǒng)包括設(shè)于樹叢中、觀看點(diǎn)頂和周圍的多組揚(yáng)聲器以及配合揚(yáng)聲器工作的音頻播放處理設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)與投影顯示系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)以及虛擬音響效果系統(tǒng)通信，控制它們同步工作。
文檔編號G09F19/12GK2906809SQ20062004048
公開日2007年5月30日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者胡學(xué)增, 梁兆正, 許永順, 王吉良, 忻歌, 顧潔燕, 黃紅 申請人:上海科技館