一種虛擬排演系統的制作方法

專利名稱：一種虛擬排演系統的制作方法
技術領域：
本

發明內容
涉及計算機仿真系統，特別是涉及大量建筑物、道具、人物、場景等靜態或動態內容的虛擬排演系統。
背景技術：
對于一場演出而言，從決定進行演出開始，到正式的多次演出之間要經過很長的一段時間和多個階段。例如，其一般要經過主辦方決定上馬演出、編劇撰寫劇本、排練、審批演出、再次排練、正式演出等階段。例如，其中的排練包括座排、粗排、細排、連排等過程，舞臺設計包括制景、繪景、裝置、投影制作等過程，服裝設計包括測量、裁剪、打樣、制作、試裝等過程。而且，整個過程中，需要制作人、編導、主創、眾多演員、舞臺設計人員、服裝設計人員、化妝設計人員、燈光設計人員、音樂&音效設計人員、繪景&道具設計人員的參與。因此，不難想象，這樣的過程需要很長的一段時間，而且需要投入大量的人力、物力。
但實際的情況是，盡管主辦方和演職人員投入了大量的人力、財力、精力，但并不是每個演出都能夠最終多次正式演出的，甚至還存在部分演出不能通過審批而最總夭折的可悲結局。
如果一個演出不能多次演出，或者一場演出都不能進行，那么其所直接或間接地造成的浪費是非常巨大的。例如，一個需要1000名演職員的演出，每次排練都最低需要一天的時間，而這一天中，僅從食品一項上來看，每人需要兩頓正餐且平均每個人兩瓶礦泉水，如果每頓正餐10元人民幣，礦泉水3元/瓶的話，那么這個數字就已經很巨大了。而實際上，一次排練需要的時間往往更長，需要的人員也可能更多。可想而知，一次排練的成本會非常大。不僅如此，演出需要準備服裝、設備、搭建舞臺，這些都需要巨大的投資。如果投入了上述大量的人力、物力，最終卻未能投入正式演出，那么是非常可惜的。
例如，上海話劇中心曾排演話劇《長恨歌》，在排練過程中，由于總體效果不理想，所以三易其稿，總花費達到人民幣140萬元，如果最初就能夠對總體效果有一個總體的概覽，那么可能就不需要像這樣地在排練過程中三易其稿。又如，上海昆劇團曾經組織昆劇《牡丹亭》的二期排練，總共投入人民幣800萬元；上海舞美中心也曾組織音樂劇《夜半歌魂》，投入人民幣500萬元；北京曾排練《阿依達》，投入高達人民幣3000萬元，但最終都因為演出的效果不理想而不再投演。再如，上海歌劇院曾排演歌舞劇《太陽鳥》，投入了人民幣300萬元，但最終未能通過審查。試想，如果上述劇目最初能夠將演出效果實際模擬出來，那么就可以由劇目審查部門針對模擬效果進行審查，如果未通過審查可以進行修改，也可以放棄，就不會造成上述的巨大浪費。或者，在通過審查后，也可以選擇不同的觀眾群體對實際演出效果進行抽樣調查，如果效果不佳，那么同樣可以對劇本進行修改，或者主動放棄。
又如，在某些節日或者重大的節日，某些演出必須進行，例如我國傳統的春節聯歡晚會，如果在最后一次的彩排中發現問題，這個時候再糾正就非常困難，因為沒有足夠的時間來進行精細的調整。如果出現這樣的問題，就可能影響整臺春節晚會的質量。
與上述情況相反，我們假設，我們在排練或彩排前能夠看到整個演出的效果以及每個節目、場景的細節，那么就可以仔細地評估，并可以糾正其中的偏差以便及時地調整并再次仔細地評估。這樣，一方面可以保證演出的時間進度，另一方面也節省了大量的人力、物力；而且，這樣的系統還有利于文化資源的積累和整理，為今后的文藝創作提供豐富、寶貴的素材。因此，有必要開發一套虛擬排演系統以便對整個演出的效果進行有效地預覽。
目前，市場上還沒有此類系統，在國內外都還沒有其他現成的系統可供上述目的使用。
發明內容為解決上述問題，發明人提供了一種虛擬排演系統。該排演系統包括一臺或多臺處理服務器以及若干臺工作終端、若干臺展示終端。其中，處理服務器上運行空間設計子系統、服裝造型設計子系統、人物動作設計子系統、燈光設計子系統、特效設計子系統、音樂&音效設計子系統、攝像機子系統、網絡及其周邊硬件系統合成子系統等子系統的后臺處理程序；工作終端上則運行上述子系統的前臺操作程序；展示終端將操作者所設置的排演內容實時或非實時回放，在該等過程中，展示終端會根據本發明所揭示的內容進行計算并根據計算結果予以顯示。
上述排演系統還包括工程圖節點輸出子系統以及工程預算輸出子系統。
其中，上述空間設計子系統用于完成演出創作中對舞臺道具的放置，出場順序的調整以及調度過程等方面的模擬，使之達到對實際舞臺的模擬效果。
上述服裝造型設計子系統用于對演員著裝的樣式、數量進行模擬，其既對每個演員個體的服裝進行模擬，也同時對所有演員的服裝之間的協調性，以及服裝與舞臺的協調效果進行模擬，以使得在演員試穿實際服裝之前即可了解服裝的整體效果。
上述人物動作設計子系統用于對演員的靜態造型以及動態過程的展現進行模擬。本子系統也對演員的舞臺走位的過程以及協調性進行模擬，使得在實際彩排前可以了解演員表演的具體情況。
上述燈光設計子系統完成對舞臺燈光從設計到搭建的全過程的模擬，并對燈光的最終效果以及其與舞臺美術效果的協調進行模擬。其通過模擬真實舞臺中燈光的元素并調節燈光參數的屬性，從而使得本虛擬排演系統中盡可能逼真地模擬出現實燈光效果，這樣就可以對實際演出中的燈光運用進行預演，實現了不用等到實際排演時就能知道具體舞臺燈位的布置情況、燈光動態變化情況，并進一步核算因燈光方面構成的演出成本等。
上述特效設計子系統完成各種特效處理方式的模擬，該子系統將配合舞臺的藝術氛圍、靜態的場景設置以及動態的人物動作設計不同的特效，并對其最終效果加以展現。
上述音樂&音效設計子系統完成演出創作藝術中對各種聲音、音效的模擬，其包括聲音、音效的運用方式、時間以及其與舞臺靜態布景和人物動作的協調性。
上述攝像機子系統完成對演出過程中多臺攝像機進行攝影的模擬。該子系統可以從多個角度、全方位來觀察舞臺藝術效果，從而可以控制模擬攝像機按照各工種職能的需要，調整到其最佳的觀察視角，從而有效地了解最終的彩排效果。
上述網絡及其周邊硬件系統合成子系統主要解決虛擬排演系統中，多人交互實時排演的模擬，以提高排演速度；該子系統還要解決同現有硬件配合使用的問題，達到理想的展示要求。
上述工程圖節點輸出子系統完成演出創作中對道具制作平面圖、立面圖的輸出。其采用了現行的規范，減少反工概率，加快了舞臺元素從設計至落實到圖紙速度，并提供了盡可能從數據庫中選擇已經存在的舞臺元素，達到資源的最大程度的重復運用，同時節約了排演的成本。
上述工程預算輸出子系統完成排演成本核算，為控制成本預算服務。
必要時，一主控服務程序調用運行上述各子系統，或協調其工作。
上述各子系統可以分別單獨運行，也可以全部或部分整合在一起使用。具有不同功能的子系統分別組合使用時，就完成了不同方面的模擬排演。例如，服裝造型設計子系統單獨使用時，可以使得預覽者看到不同的服裝以及服裝與服裝的搭配的效果；當服裝造型設計子系統與人物動作設計子系統共同使用時，預覽者就可以觀看到不同的人物身著不同服裝時的造型和效果。類似的組合使用都可以執行，最完整的效果是上述所有子系統全部一起使用，這樣預覽者可以最全面地了解整個項目的全貌。由于本領域的技術人員根據上述各子系統的功能描述可以將不同的子系統采用不同的組合予以使用，因此，發明人在此不贅述。
上述虛擬排演系統，其還包括一臺或多臺數據庫服務器，用于存儲各種預先設置的素材。該等素材是操作者事先制作好的并存儲于該等數據庫服務器內，因而是一個積累的過程，在使用時只需要予以調用即可；該等素材也可以是操作者從數據庫中調取并修改后對原素材予以覆蓋，或者重新存儲成一個新素材；該等素材也可以是操作者在制作一個項目過程中根據具體要求制作的新素材，并在使用前或使用后將其存儲于該等數據庫服務器內。
上述虛擬排演系統，其還包括一臺或多臺文件服務器，用于存儲保存排演內容的項目文件。在操作者登錄本系統并針對一個排演內容建立一個項目文件后，該等項目文件被保存在該等文件服務器上，同時，操作者亦從該等文件服務器上調取已經存在的項目文件并打開后繼續編輯。工作人員通過工作終端登錄虛擬排演系統并在相應的子系統內進行相應的設置、操作，這些設置、操作被處理服務器所接收，并分別由運行在處理服務器上的空間設計子系統、服裝造型設計子系統、人物動作設計子系統、燈光設計子系統、特效設計子系統、音樂&音效設計子系統、攝像機子系統等子系統進行相應的處理，在處理過程中，操作者可以隨時對操作結果進行保存，最終處理完畢后這些數據被保存到存儲設備上，該等存儲設備可以是文件服務器，也可以是數據庫服務器，還可以是各種移動設備，或者是其他存儲設備，以便將來回放時使用。
一個排演內容的具體的操作過程如下使用本系統開始一個排演創作，首先設立一個新的排演項目名稱，并保存在數據庫服務器、文件服務器或其他硬件存儲設備上；由工作人員進行具體的設置，在該等設置過程中，這些設置的所有操作數據均被保存在數據庫服務器、文件服務器或其他硬件存儲設備上；操作完畢后，進行回放，預覽者可以觀看上述操作所形成的排演全過程。例如，從一場演出開幕前的焰火表演開始，到主持人報幕，多個節目的演出，直至演員謝幕等。
在上述設置過程中，一個排演內容可以被多個操作者通過不同的工作終端調用打開，并在相應的工作終端上根據自己的權限修改相應的部分。
在上述回放過程中，可以通過一個或多個投影設備或其他顯示設備，將回放過程予以展示。同時，也可以通過一個多個視頻切換器，有選擇性地將展示在不同展示終端等顯示設備上的內容通過不同的投影設備予以展示。
在上述回放過程中，預覽者可以查看任意時間段的排演效果。由于所有的數據均被保存在上述數據庫服務器、文件服務器或其他硬件存儲設備上，因此，本虛擬排演系統可以根據預覽者的選擇針對不同時間段的內容進行回放，從而查看不同時間段的排演效果。
在上述設置過程中，具體的操作通過如下途徑完成。
對于空間設計子系統，首先打開道具列表并在其中選擇相應的道具元素，例如一個柱子或者一個人物，將該等道具元素拖入舞臺場景中，舞臺中即出現相應的道具，首次出現的位置在世界坐標，即該虛擬空間，的原點(0，0，0)。操作者可以根據具體要求，拖動道具至一個特定的出現位置，該等信息被一并保存到項目文件內，在下一次進入時，相關的道具就出現在用戶指定的位置。
在上述操作中，操作者可以根據需要調整該道具在舞臺場景中的位置、大小、方向、材料等，本發明提供的虛擬排演系統中都可以即時顯示出相應的變化，用戶還可以記錄該等道具的運動軌跡，使之在舞臺的場景中的運動信息被記錄下來，并且實現回放。
對于服裝造型設計子系統，首先通過上述空間設計子系統在舞臺空間中建立特定的人物，此時，該等人物是在人物列表中所選取。類似地，該等人物首次出現的位置在世界坐標，即該虛擬空間，的原點(0，0，0)。操作者可以根據具體要求將其拖動至一個特定的出現位置，在下一次進入時，相關人物就出現在用戶指定的位置。然后，操作者打開服務列表，并選擇相應的服裝拖放到特定人物上，該等服裝會根據人物的大小自動調整其比例。類似地，該等信息亦被一并保存到項目文件中。同樣類似地，操作者可以根據需要調整該服裝的一般變化，比如顏色、花紋等信息。
對于人物動作設計子系統，首先確保人物存在于當前舞臺中，然后打開動作列表選擇相應的動作元素，將其拖至舞臺上的人物上，舞臺中演員即做出該動作的預備姿勢，等待用戶激活后立即做出該動作。操作者可以根據需要組合該演員在舞臺中的表演組合，及其在舞臺中的行動軌跡，本虛擬排演中都可以即時顯示出相應的變化；操作還可以記錄下該演員的運動軌跡，使之在舞臺的場景中的運動信息被記錄下來，并且實現回放。
對于燈光設計子系統，首先打開燈光列表并在其中選擇相對應的燈光，執行相應的燈光操作，例如打開燈光、改變燈光顏色等操作。操作者可以根據需要組合舞臺中提供的各種類型的燈光，這些燈光可以立即根據操作者所設置的參數進行調節，即時反映在舞臺中，并且系統可以記錄下每個不同的時間點下所有燈光的不同的參數組合，從而實現整個舞臺表演的燈光變化的過程。
對于音樂音效設計子系統，首先打開音樂音效列表并在其中選擇相應的音樂，為舞臺表演添加背景音樂。操作者也可以為特定的舞臺角色添加對白，并設置該燈對白在特定的時間播放出來。操作者可以根據需要組合舞臺中提供的各種用途的聲音以及特定對白，從而實現一個時間點多個音樂、音效的混合，實現整個舞臺表演的聲音變化的過程。
對于攝像機計子系統，首先在出現的攝像機列表中，選擇最常用的攝像機視角，例如上方(Top)、前方(Front)、左方(Left)等來觀看舞臺，同時也可以用常用的外接設備，例如鍵盤、鼠標、搖桿等設備來控制攝像機的觀看角度。操作者可以在操作過程中變換攝像機的角度，從而實現視角的轉換。
類似地，對于特效子系統，首先打開特效列表并在其中選擇虛擬排演提供的特殊效果以及其發生的地點，然后調節相應的參數，使其符合具體的要求。上述特效可以包括很多內容，例如雨、煙、冰、海水、陽光等，可以為操作者提供足夠的特效內容。例如對于干冰的特效效果，就必須具備噴射濃度、時間等參數，而對于陽光的特效效果就必須具備時間、角度和強度等參數。這些參數可以根據特效的對象和具體需要而調整。
對于工程圖節點子系統，打開一個特定項目后，虛擬排演系統可以自動列出所涉及的舞臺元素。操作者可根據實際情況單獨調節舞臺元素的單價、面積等。相關屬性均用表格的形式列出，可以如同編輯表格一樣對該等內容進行編輯，編輯完畢，該等內容又可以導回到虛擬排演系統內并更新相應的修改內容。
一種虛擬排演系統，其包括上述子系統的部分子系統，且該等子系統可以分別組合形成一個相對簡單的虛擬排演系統以滿足不同的需要。例如，一個虛擬排演系統可以只包括上述的空間設計子系統，用于沒有人物的排演內容，例如可以用于市政建設預覽；又如，一個虛擬排演系統可以包括空間設計子系統以及人物動作設計子系統，可以完成簡單、不具有過多效果的話劇排演；再如，一個虛擬排演系統可以包括上述的空間設計子系統、人物動作設計子系統以及服裝造型設計子系統以及燈光設計子系統，其可以搭配燈光展示演出效果，但卻不能設置特效效果，也無法聽到聲音等等。類似地，本領域的技術人員可以對上述子系統進行更多的組合。
本發明提供的系統具有操作簡單、輸入快捷的特點，可以將演出的整個場景、過程都快速地輸入到本系統；本系統的回放逼真，可以真實地反映演出的效果，其可以達到排演初期即可了解合成效果的創作過程。從而為演出的修改、評審等提供參考。而且，通過本系統，可以大大豐富編導的藝術創作，增強作品的藝術效果。尤其是，本系統為戲劇舞臺設計的時效性、內容表現的靈活性、表演效果的穩定性、舞臺演出的可靠性提供了有力的保證，為戲劇藝術的再創造發揮十分重要的作用，為多媒體資產管理和視聽資源的增值利用開拓了有效的通路。同時，本系統允許多個用戶對不同的或同一個內容進行操作，從而使得多個操作人員可以并行操作，從而加快了模擬的速度。


圖1是本發明提供的虛擬排演系統的組成結構示意圖。
圖2是本發明提供的虛擬排演系統的系統結構示意圖。
圖3是本發明提供的虛擬排演系統的整體排演操作流程示意圖。
圖4是本發明提供的虛擬排演系統的網絡協同操作流程示意圖。
圖5是通過本發明提供的虛擬排演系統設定在一個時間段內的各種動作的操作流程示意圖。
圖6是本發明的一個實施例中對舞臺進行設置的過程中的一個屏幕截圖。
圖7是本發明的一個實施例中在一個舞臺中對道具進行設置的過程中的一個屏幕截圖。
圖8是本發明的一個實施例中在一個舞臺中對人物進行設置的過程中的一個屏幕截圖。
圖9是本發明的一個實施例中在一個舞臺中對燈光進行設置的過程中的一個屏幕截圖。
圖10是本發明的一個實施例中一個大型活動的效果的屏幕截圖。
標號說明1、虛擬排演系統11空間設計子系統12人物動作設計子系統
13燈光設計子系統14特效設計子系統15音樂&音效設計子系統 16攝像機子系統17工程圖節點輸出子系統 18工程預算輸出子系統19服裝造型設計子系統10網絡及其周邊硬件系統合成子系統2、非線性編輯平臺6X61處理服務器62數據庫系統63文件服務器64視頻切換器65工作終端 66展示終端67投影儀68大屏幕7X71舞臺 72屬性欄73道具列表74子系統切換標簽 75時間線76具體對象721具體對象731道具 732道具751一對象對應的時間線752一個具體的時間點具體實施方式
參考圖1，其描述了本發明提供的虛擬排演系統的組成結構示意圖。從圖中可見，虛擬排演系統1包括空間設計子系統11、人物動作設計子系統12、燈光設計子系統13、特效設計子系統14、音樂&音效設計子系統15、攝像機子系統16、工程圖節點輸出子系統17、工程預算輸出子系統18、服裝造型設計子系統19、網絡及其周邊硬件系統合成子系統10等子系統。這些子系統各自按照發明內容所述完成自身的功能，其具體的運作方式在下面還將繼續闡述。
參考圖1，同時，該虛擬排演系統1還包括一個非線性編輯平臺2，該非線性編輯平臺實際是一個相對獨立的三維虛擬交互軟件，其負責將以三維數據資料存在的排演過程全部實時地展示出來，并可以以時間為參考值任意地調整三維資料的發生時間。通過這個平臺，可以將上述各子系統，例如人物動作設計子系統12、空間設計子系統11、燈光設計子系統13等所涉及的人物、場景、燈光等對象在預設的空間內按照設定的時間順序予以展示。該平臺的實現可以參考計算機圖形學、計算機程序設計等方面的書籍、類似網站或其他公開資料，例如可以參考《(數字圖象處理(影印版)》(清華大學出版社)、《計算機圖形學》(清華大學出版社，2005年3月)、《(計算機圖形學原理及算法教程(Visual C++版)》(清華大學出版社，和青芳著，2005年10月)等。
參考圖1，上述虛擬排演系統1的各子系統以及非線性編輯平臺2可以在網絡環境下協同操作。在本實施例中，所述的網絡環境是一個局域網，這樣，更容易滿足虛擬排演系統1所需要的數據傳輸。而在其他實施例中，上述網絡環境也可以是互聯網。
參考圖1，上述虛擬排演系統1需要各種硬件支持和數據庫支持。準確地說，該虛擬排演系統1中還包括數據庫系統以及若干種類和數量的硬件，例如，操作人員需要通過工作終端，例如是商用PC機，來進行設計和相應的操作，而這些設計操作最終以數據的形式存儲在相應的數據庫中，又例如，上述的硬件還可以是處理服務器，該服務器用于對上述數據進行運算處理，以便用于演示回放。
參考圖1，上述虛擬排演系統1還進行分布式渲染，其用途在于對需要輸出的內容進行渲染，以使其達到演出模擬的各種色彩效果。特別是，當輸出的畫面范圍比較大，而一臺獨立的顯示設備，例如投影儀，無法完全顯示所有畫面時，通過上述分布式渲染，可以將一個完整的畫面分別在不同的顯示設備上顯示。其特別之處還在于，對于某些特殊顯示設備，可以根據該等設備的特殊要求進行特殊的處理后再予顯示。本領域的技術人員可以理解，分布式渲染的用途在于解決目前計算機硬件設備滿足不了大量的三維計算量的負擔，把整個畫面需要渲染的內容，分別分配到不同的設備上去完成，完成后再做最后的匯總，形成一個完整的畫面。同時對于超常規的顯示要求，比如環幕，或者上下左右前后的沉浸式顯示要求，都需要用到網絡內的終端計算機分別渲染不同的畫面，然后再分別顯示。關于該等分布式渲染的功能以及實現可以參考分布式系統等書籍、網站或其他公開資料，例如《并行程序設計——C、MPI與OpenMP(影印版)》(清華大學出版社，[美]Michael J.Quinn著，2005年8月)、《網格計算》(清華出版社出版，都志輝、陳渝、劉鵬編寫)、《高性能集群計算結構與系統(第一卷)》、《高性能集群計算編程與應用(第二卷)》(電子工業出版社，(美)Rajkumar Buyya著鄭緯民、石威、汪東升等譯，2001年6月)等。
在與上述實施例類似的其他實施例中，上述的虛擬排演系統1也可以不包括工程圖節點輸出子系統17和工程預算輸出子系統18。由于這兩個子系統是用于對工程預算進行計算的，而該等工作并不影響演示的效果，僅僅在于其可以對整個工程的造價給出合理的預算，而且，該等工作可以通過其他獨立的計算機軟件予以完成。因此，在其他實施例中，為了對虛擬排演系統1進行精簡，可以有選擇地去掉上述兩個子系統。
例如，在一個實施例中，只選用了本系統中的空間設計子系統11以及人物動作設計子系統12，在這樣的系統中，則操作者可以對空間設計進行設置，例如對舞臺、湖水等場景，同時，也可以設置多個人物，并可以調節這些人物的動作等。因此，形成了一個在特定空間、背景內多個人物的行動，但這些人物沒有服裝的效果，也沒有燈光、特效等效果。但本領域的技術人員可以理解，這樣的一個簡單的上述子系統的組合，已經可以實現一些基本的設置，使觀眾可以看到一個初步的效果。而在另外一個實施例中，則選取了上述的空間設計子系統11、燈光設計子系統13、特效設計子系統14以及音樂&音效設計子系統15，通過這樣的組合，可以表現一個沒有人物的空間，該空間中可以充滿了音樂，并伴隨有燈光的變換，同時還有各種特效，例如風、煙霧等效果。因此，呈現了一個無人的世界。而在又一個實施例中，則選用了上述的人物動作設計子系統12、燈光設計子系統13以及攝像機子系統16，此時，可以展現一批人物隨著燈光的變換展現各自的動作，同時，還可以通過攝像機視角的切換從不同的角度觀察這些人物的動作。本領域的技術人員可以理解，根據本發明的內容，結合公有常識以及公開資料，還可以進行其他組合以便實現使用者不同的需要。
參考圖2，其描述本發明提供的虛擬排演系統的一個實施例的系統結構示意圖，從中，可以了解該系統具體的運作模式。參考圖2，虛擬排演系統具體由以下部分組成一或多個處理服務器61、數據庫系統62、文件服務器63、視頻切換器64以及一個或多個工作終端65、一個或多個展示終端66、一個或多個投影儀67、以及與投影儀的數量相對應個數量的大屏幕68，或者是與投影儀的投影面積相適應的大屏幕68。其中，工作人員或操作人員通過工作終端65按照預定的劇本和要求進行操作，這些操作所形成的數據通過處理服務器61處理后存儲到數據庫服務器62和文件服務器63中，或者不經處理服務器61處理直接存儲到數據庫服務器62和文件服務器63中。相應地，在操作人員完成操作后，在回放過程中，這些操作的結果再次經過處理服務器61處理，并通過展示終端進行分布式渲染，通過投影儀67投放在相應的大屏幕68上。即使在上述操作過程中，操作過程也可以隨時通過投影儀67顯示在相應的大屏幕68上。在本實施例中，展示終端66同時提供兩個輸出，一個輸出至與本展示終端66相連接的顯示設備，例如普通的顯示器，另一個輸出至上述視頻切換器64，而視頻切換器64連接投影儀67，并通過投影儀67將最終顯示畫面展現出來。由于多個展示終端66均與視頻切換器64相連接，所以，可以通過控制視頻切換器64來選擇大屏幕上所播放的畫面內容。通過這樣的配置，投影的選擇余地非常大，使得在整個網絡系統中，所有的電腦畫面的畫面都可以根據要求投影在大屏幕上，從而增加了系統的靈活性。
在本實施例中，一共使用了3臺投影儀67，也相應地使用了3臺大屏幕68。這是為了更好地展示演示效果，使得演示畫面盡量地大。當然，在其他實施例中，如果具備條件，大屏幕的數量也可以增加，例如增加到12臺，排成4×3的矩形形狀，相應地，投影儀的數量也要與此相匹配，以便一臺投影儀控制一臺大屏幕。類似地，在可選的其他實施例中，也可以只使用一臺大屏幕，或者直接使用一個普通的顯示設備，例如計算機的顯示器，或者液晶電視等，這都不影響本發明的實質內容。
而在其他實施例中，也可能不采用投影儀，而直接將展示終端的輸出端通過視頻切換器與大屏幕的輸入端相連接，即由視頻切換器64直接控制大屏幕68的輸出，省略了投影儀67。
在本實施例中，工作終端65是普通的商用個人計算機，展示終端66也是普通的商用個人計算機。上述工作終端65的數量是可變化的，具體由用戶的數量所決定。對于比較大、比較緊急的項目，需要更多的操作人員協同工作，那么就需要更多的工作終端65以便不同的操作人員分別在不同的工作終端65上進行不同的操作，例如某些人員負責完成燈光設計、某些人員負責人物造型和服裝設計等。類似地，展示終端66的數量也是可以變化的，例如，在本實施例中使用了3臺展示終端，對應于3個投影儀64，但在與本實施例類似的其它實施例中，則使用了6臺展示終端，并通過控制上述視頻切換器64來控制投影儀所投影的畫面內容。同樣本領域的技術人員可以理解，上述展示終端66的數量不必與投影儀67的數量完全一致，借助視頻切換器64，可以任意選擇投影儀67所投射的畫面。本領域的技術人員可以理解，在與上述實施例類似的其他實施例中，也可以不使用視頻切換器64，此時，可以直接通過展示終端66與展示終端66連接的投影儀67來顯示相應的內容，或者也可以直接通過投影儀67來顯示相應的內容，只是，在這樣的情況下，投影儀67所能顯示的內容的靈活性會有所降低。更進一步地，在其他類似的實施例中，也可以不使用上述展示終端66，而直接通過工作終端65來完成本實施例中展示終端66的功能。從本質上講，這樣并不影響本系統的發明內容。
在本實施例中，上述處理服務器61是惠普4200文件服務器。本領域的技術人員可以理解，該等處理服務器61的數量是可變化的，并由處理工作量的大小決定其數量。對于比較龐大的項目，其數據量比較大，所以為了在可接受的時間限度地完成設計及回放工作，就應該采用比較多的處理服務器。
在本實施例中，虛擬排演系統具有多個處理服務器，因此，不同的子系統可以在不同的處理服務器上運行。一種方式是指定處理服務器所運行的具體的子系統，例如處理服務器A運行空間設計子系統與服裝造型設計子系統，處理服務器B運行人物動作設計子系統，處理服務器C運行燈光設計子系統、特效設計子系統以及攝像機子系統，等等。而另一種方式則不具體指定在處理服務器上所運行的子系統，而是根據處理服務器的閑忙程度來動態地分配處理服務器所運行的內容。
而在其他實施例中，虛擬排演系統僅具有一個處理服務器，此時，所有的子系統均運行在該處理服務器上。處理服務器的數量并不影響本虛擬排演系統的實質。
對于相關硬件的選擇，可以參考如下內容第一，對于網絡環境的選擇。由于本系統涉及到圖形處理，數據量相對龐大，因此，所采用的用于連接各操作終端與處理服務器的網絡的速率應該比較大。一般而言，采用局域網更有利于提高速率，而且也有利于創作人員以及其他工作人員進行溝通。如果采用局域網，發明人建議采用千兆網絡，但本系統在百兆網絡環境下或更低的配置下依然可以運行。
但局域網并不是唯一的選擇，在某些情況下，通過互聯網同樣可以進行交互操作。由于現行的普通的互聯網寬帶速度還不足于滿足三維數據量的吞吐，網絡傳輸速度會跟不上數據的處理速度，因此，目前的情況下，不經處理直接通過互聯網連接兩臺服務器，或者將多臺操作終端與一臺服務器連接起來在數據傳輸方面還是存在一定問題。但，當互聯網的兩端或多端擁有相同數據庫的前提下，服務器之間或者操作終端與服務器之間只進行很少的參數傳輸工作，即通過遠程設置、交換參數，而具體的數據處理由本地的服務器借助本地的數據庫資源來完成，此時，就可以通過互聯網運行本發明提供的功能。
對于其他具體設備分析如下1)投影儀。投影儀建議采用性能相對比較好的產品，例如3000流明以上以保證圖像清晰穩定，例如Epson EMP-8300。
2)工作終端。工作終端可以使用性能較好的個人計算機，最好是專業的圖形工作站。一般而言，應滿足CPU適合處理大型三維數據，例如奔4系列以上芯片比較好、網卡則建議使用百兆網卡或更高的配置。例如采用Hp workstation xw4200，當然，也可以采用其他的中低端圖形工作站。
3)展示終端建議采用性能較好的中高端圖形工作站，例如Hpworkstation xw9300。在某些實施例中，如果不采用投影儀，那么可以將該等展示終端采用等離子電視機、電視墻、液晶顯示器等顯示設備，從而可以直接通過該等顯示設備顯示最終畫面。
4)為了提高處理速度，一般對操作終端和展示終端的圖形加速卡配置處理性能優越的圖形加速卡，例如Nvidia GeForce6系列以上的圖形加速卡。
5)視屏切換器可以采用多口視屏切換器(KVM)。
6)文件服務器采用硬盤轉數在7200轉以上，且內存不低于1G的服務器，例如曙光服務器的I200A系列。
在具體的實施例中，一次完整的虛擬排演工作實際由創作和回放兩部分組成。例如，在一次全新的排演過程中首先，工作人員創作一個新的項目；然后，工作人員根據劇本和具體的要求將各種設計和動作設置到上述項目中；設置完畢后，進行回放，處理服務器對上述設置按照設定的時間順序進行處理，并通過顯示設備予以顯示、通過音響設備播放聲音。
在上述過程中，在創建一個項目時，虛擬排演系統建立一個相應的項目文件，并存放在文件服務器上。該項目文件在服務器中表現為一個文件，其中存放與本次排演過程相關的各種信息。例如，其首先記錄所有使用到的素材文件連接的信息，以便下一次打開該項目文件時虛擬排演系統能夠自動載入相應的素材文件；其次，記載素材文件的初始化信息，主要包括素材的大小、位置、材質信息等；以及記錄各種舞臺元素的動態信息。上述信息綜合起來就組成了整個項目，也同時模擬出了整個舞臺表演的過程。
而上述的素材文件等信息則存放在數據庫服務器中的相關文件內，該等素材文件往往是那些大量的、重復性的、經常用到的資料，例如在一個實施例中，市場上常見材料的價格就存放在數據庫中。
在上述設置過程中，工作人員要根據演出需要，從相應的數據庫中尋找對應的場景、造型、動作等，并將其按照劇本所要求的時間順序、位置等進行設置。例如，在設置某一人物動作時，工作人員從素材數據庫找到已經存在的對應的人物三維模型，把它加載到系統中。在實際操作過程中，該等加載動作可以通過在相應的窗口中將對應素材的圖標拖放至特定場景內來完成。如果這個動作在系統數據庫內不存在，那么還必須制作該動作。加載完畢后，該動作被存儲入相應的用于記錄用戶編輯信息的項目文件中，并指明應用于該項目。
又如，劇本要求創建一個特定的舞臺，則工作人員同樣需要從素材數據庫中尋找相應的舞臺放置于適當的位置，并尋找合適的幕布按放到舞臺的上面，選用適當的背景置于幕布上，并選擇具有適當紋理材質的圓柱，調整其高度等。例如，在一個實施例中，操作者通過上述類似的方法從舞臺列表中選擇一個舞臺放置于某位置，然后通過移動、旋轉、縮放等操作來對其進行調整。又如，可以針對上述圓柱選擇不同的外形和材料，例如木制、塑料制等材料。類似地，工作人員可以完成對服裝、特效等的設計。
如上所述，在上述設置過程中，在多數實施例中，用于存放針對特定排演內容的項目文件并保存在文件服務器上，但在其他實施例中，該等項目文件也可以被存放在數據庫服務器上。一般而言，如果這樣的話，應該在邏輯上分清用于存放素材的數據庫以及用于存放項目文件的存儲空間。當然，也如上所述，這些項目文件也可以被存放在其他移動設備上，這樣，也可以不借助所述文件服務器的存儲。
所有的設置工作完成后，則可以對針對該項目所保存的全部設置數據進行處理后進行回放。
本領域的技術人員可以理解，回放過程實際上是讀取項目文件，并根據其中的設置進行處理并將處理結果顯示在相應的顯示設備上的過程。當然，也可以在設置的同時將設置結果予以計算并最終形成顯示內容并將該等顯示內容直接存儲在文件服務器上，而在回放時則直接調用并顯示該等顯示內容。例如，在一個實施例中，回放時系通過處理服務器來對各種設置進行處理，例如在不同的時間點對空間、人物、服裝、特效進行計算處理并予以顯示，然后通過攝像頭的特定視角將該視角所能觀察到的內容顯示至展示終端和/或投影設備。當然，在其他實施例中，回放時也可以通過展示終端直接處理，而不是由處理服務器來處理，并將處理結果直接在展示終端上顯示。
參考圖3，其描述了本發明提供的虛擬排演系統的整體排演操作流程示意圖，具體如下步驟系統正常啟動后，處于待命狀態，301，此時，系統等待操作人員發出指令，302；由一個或多個操作人員組成的創作團隊發出具體的指令后，系統收到指令，303；
根據所接收到的指令，系統進行相應的操作，如果是空間設計的指令，則系統進行空間設計相關操作，304；如果是服裝造型設計的指令，則系統進行服裝造型設計相關操作，305；如果是人物動作設計的指令，則系統進行人物動作設計相關操作，306；如果是燈光設計的指令，則系統進行燈光設計相關操作，307；如果是特效設計的指令，則系統進行特效設計相關操作，308；如果是音樂音效設計的指令，則系統進行音樂音效設計相關操作，309；如果是攝像機的指令，則系統進行攝像機相關操作，310；全部指令被處理完畢后，則本次編輯過程結束，311；上述工作結束后，可以進行工程預算，312，同時，也可以對整個項目進行工程圖節點輸出，313；根據工作人員的指令，可以將該項目輸出到一個文件，該文件可以保存在文件服務器上，也可以保存到其他存儲設備中，314；在適當的時刻，同樣根據工作人員的指令，可以對該項目進行影像輸出，315，該等影像可以通過大屏幕予以顯示，316。
在上述過程中，涉及到對相關服務器、數據庫的日常維護，392、393。該等過程與通常系統中所進行的系統維護是相同的。
在上述過程中，還涉及到日常數據庫積累、維護，391，這是對素材數據庫中所需要的素材進行制作、并不斷積累的過程。正如上述設置過程所描述的，在設置過程中，工作人員或操作人員可以從素材數據庫中直接選擇所需要的素材，例如各種物體、場景，人物、服裝、動作，燈光等，并將這些素材直接應用于一個具體的項目中。這樣的方式，極大地提高了制作一個項目的效率，不需要針對每個項目都進行素材的全新制作。
在上述實施例的步驟315中，在編輯過程結束后，可以將最終效果直接通過展示終端處理后通過投影儀顯示在大屏幕上，而在其它類似的實施例中，也可以將整個回放過程制作成可以獨立播放的文件，例如媒體流文件，例如WMV、MPG、AVI等格式，并導入到其它存儲設備中，例如DVD、VCD等，從而可以將上述回放過程在沒有安裝本虛擬排演系統的環境下獨立播放。本領域的技術人員可以理解，可以通過讀取并計算相應的設置信息，從而將顯示結果按照上述流媒體的格式編碼并形成相應的文件。
下面描述素材的制作過程。在一個實施例中，需要創建一個柱子。首先從三維制作軟件中，例如3DMax，創建基本的圓柱體，將其高度、直徑等調整到合適的尺寸，并為其選擇顏色、反光度、紋理材質等要素，設置完畢后，則將其命名，例如cylinderl，并保存到素材數據庫中。
類似地，需要創建一個人的動作，則如下操作首先，創建一個兩足動物；然后，在編輯這個兩足動物的控制面板里打開“自動設置關鍵幀”，調整兩足動物的各個關節到一個起始姿勢；設置好手和腳的姿勢，然后在“關鍵點信息”菜單中，單擊“設置踩踏關鍵點”，從而系統記錄其手和腳的關鍵點；其次，將時間線的游標移動到指定的時間幀上，然后移動或旋轉該兩足動物組件，使其置于下一個姿勢；同樣地，在“關鍵點信息”菜單中，單擊“設置關鍵點”，使得系統記錄其在這個姿勢下的關鍵點信息；再次，通過移動時間線的游標移動到下一個時間幀，并在該時間幀上，設置兩足動物的下一個姿勢，重復上述方法的操作，直到該一組動作全部完畢；最后，點擊回放，觀看該兩足動物的動作效果，如果不滿意，則繼續調整該兩足動物關鍵姿勢上的細節變化，使其隨著時間的節奏變化符合所需要的動作符合要求；滿意后，將其命名，并存入素材數據庫。
如果上述動作是搖手的動作，則可以類似地創作其他動作，例如踢腿、臥倒等動作。
在本發明的一個實施例中，更為詳細地描述了人物動作設計子系統的實現。在前期建立人物動作數據庫，對人物特定動作分別存儲出來，作為數據庫元素，該等數據庫元素將作為一個連續動作的基本單位。虛擬排演系統收到向舞臺上的人物加載特定的動作指令后，隨即在特定的人物模型上加載所選的動作，驅動人物骨骼模型，模仿出演員的表演過程。
在本實施例中，已經制作了大量的動作文件。該等動作文件是在3DMax三維軟件里事先調整好人物動作，作為虛擬排演的動作文件單獨羅列出來，該動作文件記錄下相對時間下，例如表演開始后30分鐘，人物骨骼的各部分的相對位置，加載的時候就可以在這個相對時間里，根據插值運算的原理，計算出每個時間點，人物骨骼各部分所在的位置，通過人物骨骼的位置變化，顯現了人物的動作，并進而模擬出人物動作運動的過程。
所謂人物骨骼，是直接作用于人物三維模型的一系列基本圖元，這些圖元模擬出人物骨架的情況。例如，一般情況下用最簡單的立方體(box)來表示一個人物骨架。建立了骨架的模型，再用權重的方式，同實際三維人物模型上的各個點產生連接，當這些圖元運動時，權重為100％的點的移動方式完全等同于其驅動圖元，反之權重為0％的點則不受其圖元運動的影響，處于兩者之間的權重則相應地移動。用這種方法綜合起來，算出各個點的運動方式模擬出人物的運動。
在收到激活人物動作的指令后，根據選定的動作文件，驅動人物模型的運動。再在特定時間點，記錄下人物的運動位置等方面的信息，例如分別記錄時間點A以及時間點A的下一幀時刻的相關信息，則就可以記錄下了整個人物運動的軌跡，實現人物動作的記錄、編輯等功能。在本實施例中，主要記錄人物當前位置信息，包括相對于世界坐標的坐標(x，y，z)的信息，本次運動過程的激活動作、選中的服裝、運動速率等。而在另一個實施例中，是一個大型團體操表演，則首先記錄特定人物，例如領隊的動作信息以及領隊的位移信息，然后記錄其他人物的信息。該等其他人物的信息往往在上述領隊的基礎上進行變化，例如與領隊的動作完全同步，或者隨機地延長一段時間。當然，在其他實施例中，上述其他人物的信息也可能與領隊的動作完全沒有關系，此時，就必須按照上述的針對單個人物的動作設置分別設置這些不同人物的不同動作。
通過上述實施例的講解，可以通過本系統創作各種各類的素材，一旦素材數據庫的內容積累到一定程度，則創作項目的過程將非常簡單、快捷。
實際上，在具體一個項目的設置過程中，如果操作人員對已有的素材不滿意，還是可以隨時對其進行編輯，并將編輯后的結果作為新素材再次保存到素材數據庫中。
在本發明的一個實施例中，當操作者通過空間設計子系統對特定的道具進行操作時，本發明提供的系統按照如下方式完成后臺處理。在虛擬排演系統收到向舞臺加載特定道具，例如一個柱子，的指令后，首先在內存中開辟出新的存儲空間，然后讀取該道具的文件信息，根據特定文件的信息指示，在屏幕上重畫這些點信息，還原出三維模型的原本信息。在本實施例中，系統中存在多個數據庫，每個數據庫內分別存儲不同的道具信息，例如人物相關、舞臺相關等，通過讀取相應數據庫內的特定道具的文件信息，就可以實現上述還原過程。例如在與空間設計相關的一個數據庫中，針對每個道具均存儲有該道具的坐標值(x，y，z)、貼圖文件索引值、空間坐標旋轉值、空間坐標縮放值等數據，通過這些數據，在系統調用該道具時就可以實現上述的還原過程。類似地，當虛擬排演系統收到調整特定道具的指令后，根據指令所提供的條件，例如向左移動1米的距離，再現在道具的三維點信息上，通過運算得出最終目標點的位置，然后重畫屏幕，得出最后的結果。類似地，在系統收到調整材質的指令后，根據指令所給出的條件，讀取該道具的現有數據，即原數據，并將其材質屬性更新為新的材質，然后重新顯示用戶指定的貼圖，起到變換材質的功能。在本實施例中，材質表示物體本身的物理屬性，例如反光度，透明度等，貼圖主要描述物體表面的紋理信息，而在上述過程中，使用一個事先設定的位圖表示材質。本領域的技術人員可以理解，在存放該等材質的數據中亦實現記錄了各種材質的信息，例如漫反射、鏡面反射、自發光等參數，以及透明度、折射率、反射率，對于不同的材質，分別記錄有該材質的參數表，例如對木質、金屬、塑料等材質都通過不同的參數來描述其特征。類似地，可以調整該等特定物體的大小、高度、寬度、亮度等指標。本領域的技術人員可以理解，上述材質、貼圖、大小、高度等指標也可以通過其它途徑予以實現。在本發明的一個實施例中，當操作者通過服裝造型設計子系統對特定人物的服裝進行操作時，本發明提供的系統按照如下方式完成后臺處理。虛擬排演系統收到向舞臺中的人物加載特定服裝的指令后，在屏幕上特定人物位置繪制出服裝模型，即還原出該服裝的三維模型的原本信息。同時激活服裝布料模擬的模塊，該模塊根據相應的算法，使得附著于演員的服裝同演員產生復雜的運算關系。在本實施例中，采用剛性和柔性兩種屬性標識一個三維模型，剛性指在運動過程中，自身形狀不會發生改變的，比如椅子，桌子等；柔性則表明運動過程中自身形狀也發生改變，例如人的皮膚。所有組成模型的點，在剛性作用下該點的運動相對于整個模型是固定的、一致的；在柔性作用下該點的運動對于整個模型而言，都是不一樣的。一個人物模型屬于柔體，驅動人物運動的骨骼系統是屬于剛體，例如上肢骨骼，美術制作人員在制作這個模型時，把屬于上肢部分的模型點的運動附屬于上肢骨骼，再配合權重，把剛性、柔性屬性以及權重等要素累計疊加后的綜合數值才是實際運算的數據。當然，在其它實施例中，也可以通過其它計算方法來模擬人物的運動。
類似地，當調整基本的服裝信息時，在收到需要改變服裝顏色或者紋理的指令后，根據指令的內容，讀出相應服裝的現有數據，然后將相應的屬性，例如顏色或紋理的屬性設置為新的屬性并重新顯示用戶需要的顏色或者紋理，從而完成相應的修改。類似地，服裝系統是作用在柔體的皮膚外面的又一層柔體模型，骨骼驅動皮膚，皮膚再驅動服裝，同樣引入權重的概念來計算服裝的移動等。
在本發明的一個實施例中，在每個道具或人物的三維模型的點信息中包含該點的顏色信息，該信息主要被用來模擬該物體受外界燈光作用后，產生的明暗變化。根據燈光位置，即燈光來源所在點，參照燈光來源點同模型本身的特定點的距離、角度等條件，計算出該特定點的顏色值，以此類推，得到每個點的顏色信息值，點與點之間的部分使用插值算法計算后填充。最終用來模擬出物體在這一時刻，受燈光照射的明暗情況。由于根據不同的時間點來計算所有三維模型中的點信息的顏色信息，從而可以將燈光的變化動態地顯現。在本實施例中，由于多個具體的點構成了一個模型的明暗效果，因此，通過記錄相關點的色彩信息，就可以模擬出模型表面接受光照的效果。在具體實現場景的燈光系統時，模型本身的頂點位置，附著在模型上的材質、貼圖均作為影響模型受光的已知條件來處理，同時考慮光源的位置、強度、色彩等因素，通過計算得出模型上各個點的顏色值，點和點之間的部分用插值代替，最終模擬出模型受光的情況。例如，已經分別確定A點和B點兩點的顏色，通過數學方程式計算并在計算機屏幕上顯示，而對于兩點之間各點的顏色，則根據電腦屏幕的像素點為單位，分別用兩點之間的過渡值，來填充兩點之間的顏色，從而將A、B兩點之間的連線形成一個整體效果。同樣，在一個舞臺場景中考慮多個光源，對物體面向觀眾的正方向的面計算多個光源的照射效果，即光源入射角同模型上某點的切線的夾角在0～180度之內，才判定為入射有效。在有多光源的條件下，對于一點，例如物體的頂點符合入射有效時，即曲面函數的偏導值大于0的情況下，一光源最終造成特定點顏色的值要在上述基礎上乘上權值，例如入射角同頂點的切線垂直的光源的權值最大，例如100％，而其它的則根據入射角的不同給定不同的權值。綜合多光源的入射強度乘以權值的疊加值，最終可以計算出模型上某點的光射效果值。同樣，在本實施例中，在上述計算規則的基礎上，系統中模擬了多種現實光源，即舞臺上可以用到的燈光，的特性建立了數學模型，例如燈光的顏色、亮度、照射范圍等很多方面的特征。通過將這些特征數字化，最終可以將不同的光源放置在不同的位置、角度，從而模擬出真實的效果。
在本發明的一個實施例中，虛擬排演系統直接將所有聲音文件，包括自行錄制的對白，播放、停止、音量控制、選段播放等功能借助傳統聲音播放模式來實現，例如所有聲音文件均轉換為mp3格式并通過mp3播放軟件予以控制。
在本發明的一個實施例中，在虛擬排演系統正常播放過程中，當操作者選擇一個特定角度時，則虛擬排演系統根據正在播放的項目的數據的三維視角計算該特定角度所應顯示的數據，然后用插值的計算方法，實現動態的瀏覽過程。一旦上述角度設定在特定的時間點，則在播放到該等時間點時，則視角進行自動切換。
在本發明的一個實施例中，通過如下方式實現特效效果。虛擬排演系統首先不斷地收集各種特效所用到的材料，例如干冰，的各種參數，并存儲到數據庫中，然后再根據項目文件的設置將該等特效材料的參數經過計算后顯現出來。例如，以干冰的特效效果為例，在設置的過程中，操作者設置了干冰開始揮發的時間和位置，在回放過程中，虛擬排演系統讀取干冰所在位置并在預先設置的特定時間顯現干冰特效效果，在一個實施例中，根據干冰揮發的時間將其效果分為四個階段，并分別用從濃至淡的圖片表示，然后在回放過程中，針對一個很小區域內的干冰根據揮發時間分別調用不同的圖片并設置該圖片在一個設定的區域內旋轉或平移，并根據預先設置于數據庫的參數或者操作者設置的參數，例如發亮、高光等參數來顯示該小區域內的干冰的特效效果。這樣，所有的區域連接起來就在屏幕上顯示出干冰的整體特效。本領域的技術人員可以理解，采用類似的方式可以制作出所有特效材料的特效效果。
作為工程圖節點或預算，其非常復雜。在本發明的一個實施例中，根據通常的情況，將舞臺道具定義為由材料單價和材料面積組合而成，面積估算由形成三維模型的點信息給出，通過特定的4個點所給出的索引值，加上這4個點的空間三維坐標值，就能得出這一部分的平面面積值。以此類推得出整個三維模型的面積值。材料單價則通過人工給出，從而完成對舞臺道具的過程造價預算。類似地，可以計算特效部分的干冰，燈光部分的燈具等的成本。類似地，本實施例對舞臺人物進行分類，確定工種和等級并設置其成本列表，最終計算人物，包括后臺工作人員，的成本。將所有成本統計后就得出一個大概的成本。盡管在本實施例中工程預算不是特別精確，但卻可以提供給投資方進行參考。
參考圖4，其描述了本發明提供的虛擬排演系統的網絡協同操作流程示意圖。這是在一個創作過程中，操作人員在不同的工作終端上對同一個項目進行創作，最終匯集到一起并予以回放的過程。不同的操作人員以不同的身份登錄到本系統上，然后分別負責不同部分的創作，例如，第一小組3個操作人員負責人物動作設計，第二小組1個工作人員負責舞臺設計，等等，具體步驟如下系統正常啟動后，操作人員向系統發出指令；系統接收指令，并對相應的系統模塊進行操作，401；該操作人員所使用的工作終端，即一臺個人計算機根據上述指令進行相應的運算，402；系統判斷不同操作人員的操作是否要同步顯示，403，如果是，則通過網絡信息傳送相關操作人員所進行的操作的數據；否則，則禁止通過網絡傳送信息；如果是同步顯示，則根據所接收到的其他操作人員的操作數據與本工作終端所進行的操作的數據進行同步顯示，405；否則，則僅僅對本工作終端所進行的操作的數據進行運算后顯示，即單機顯示，404；所有的操作數據均記錄在存儲設備上，例如文件服務器上；操作完畢后，予以回放，處理服務器根據該項目所記錄的內容進行運算，并將部分數據發送到相應的展示終端，407；展示終端對其所負責的數據進行渲染，408；展示終端控制其所控制的投影設備，投影相關畫面，409；所有展示終端處理后的畫面分別投影在不同的大屏幕上，而所有的大屏幕匯集成完整的畫面，410。
在本實施例中，操作人員是在局域網的環境下進行一個項目操作的。在這種情況下，一方面操作人員可以通過上述的網絡傳遞數據對操作過程進行溝通，也可以通過對操作結果的顯示對最終效果進行交流，而且，還可以通過面談、電話等方式進行交流。而在其他實施例中，即使操作人員身處異地，仍然可以通過本系統順暢地共同創作一個項目。例如，在基于相同數據庫支持的前提下，舞臺創作人員在北京制作舞臺場景方面的設置，通過互聯網系統發送簡單的數據量到深圳，則深圳的創作人員的終端電腦中，即可展示出北京舞臺創作人員的設置內容，在他的基礎上，對舞臺的人物動作進行設置，實際上，深圳的操作人員只是在處理本地的數據庫系統，最后北京，深圳兩地的排演效果，被作為一個匯總的排演過程，被上海的導演處受到，并展示出來。在另一個實施例中，借助高帶寬的環境，則各操作者直接傳送項目文件，以及其中涉及到素材文件，并分別由兩地或多地的操作者匯總演示。
參考圖5，其描述了通過本發明提供的虛擬排演系統設定在一個時間段內的各種動作的操作流程。運行本系統，并建立一個項目或者打開一個已經存在的項目，然后，操作者發出指令，本系統接收指令并對子系統進行具體的操作，步驟501；根據不同的指令，分別進行空間設計相關操作，步驟502，或者服裝造型設計相關操作，步驟503，或者人物動作設計相關操作，步驟504，或者燈光設計相關操作，步驟505，或者特效設計相關操作，步驟506，或者音樂音效設計相關操作，步驟507，或者攝像機相關操作，步驟508；刷新顯示界面，最新的相關參數顯示在時間線上，步驟509，該時間線標識從本項目開始到結束的時間進程；操作者選中特定的虛擬物體，步驟510，例如人物，或者某道具等；調整上述被選中物體的參數，步驟511，同時，時間線調整激活特定功能的時間，步驟512；系統合并成該虛擬物體的運動方式，步驟513；操作者判斷是否符合要求，步驟514，如果符合要求，則針對該時間段的動作設置結束，否則，如果上述被選中物體不符合要求，或者其它物體的動作不符合要求，則再次重復上述步驟510。
本領域的技術人員可以理解，盡管上述圖5描述的步驟如上，但在實際操作中，上述步驟502～509是可以分別進行的，而且其與步驟510～514的步驟是可以調整前后次序的。例如在一個實施例中，先執行了步驟502、503，并按照步驟510～514調整其動作后，又執行步驟504、505或者重復執行步驟502，然后再執行510～514，這并不影響本發明的實質內容。
參考圖6，其描述了本發明的一個實施例中對舞臺進行設置的過程中的一個屏幕截圖。其中，在屏幕的左上方區域已經加載了一個舞臺71，在本實施例中，該舞臺是存儲于數據庫內的道具之一，其已經具備了若干圓柱、幕布以及地板等要素。本領域的技術人員可以理解，在其它實施例中，如果沒有預先設置于數據庫內的舞臺，那么就需要從空白建立一個舞臺，例如先搭設舞臺框架，然后再設置地板、幕布等要素，在此不贅述。而在屏幕的上方的中部，則是針對該舞臺的屬性72，針對該等舞臺71，其具備位置、方向、比例、出場時間速度等屬性，其中位置、方向、比例采用空間坐標(X，Y，Z)表示，通過設置相應的屬性，可以改變舞臺的具體屬性并實時地顯示在屏幕上，例如舞臺的位置。在屏幕的右上方，則是道具列表73，其列出了當前數據庫內所有可供選擇的道具清單，例如Stage(舞臺)、Cloud(云彩)、Sound(聲音)等。通過點擊不同的道具，可以出現該等道具的下一級菜單或者具體信息。在屏幕的下部，則設有各子系統切換標簽74，當前標簽顯示為空間設計，即正在對舞臺進行設置。本領域的技術人員可以理解，選擇其它標簽，例如特效設計，則可以對特效效果進行相應的設置。在子系統切換標簽74的右下方設有時間線75，通過該時間線可以設置舞臺內所有人物、道具等要素的運動方式，也可以對該等運動方式進行查看。
參考圖7，其描述了本發明的一個實施例中在一個舞臺中對道具進行設置的過程中的一個屏幕截圖。與圖6相比，在舞臺71的中間增加了一個立式窗戶。類似地，該窗戶也是道具之一，并通過從預先設置于數據庫內的道具中加載至舞臺中的特定位置，并保存到本項目對應的舞臺設計文檔文件中。此時，上述的道具列表已經展開，操作者可以從更詳細的道具清單731中選擇合適的道具，例如該窗戶。本領域的技術人員可以理解，也可以按照上述類似的步驟增加其它的道具并設置其相應的屬性。
參考圖8，其描述了本發明的一個實施例中在一個舞臺中對人物進行設置的過程中的一個屏幕截圖。同樣地，與圖7相比，圖8中在上述窗戶下增加了一個人物，此時，對應的屬性欄72內包括角色、數目、動作、位置、方向、服裝、對白等屬性，通過該等屬性可以調整該人物的起始位置以及服裝、動作、對話等內容，相應地在屬性欄的右側出現該人物的造型。類似地，在道具列表73中顯示了與該人物相匹配或供選擇的服裝材質732清單。
參考圖9，其描述了本發明的一個實施例中在一個舞臺中對燈光進行設置的過程中的一個屏幕截圖。類似地，與圖8相比較，在舞臺71中出現了燈光的效果，例如人物的右側黃色的明亮燈光效果，而向左則呈現漸變的綠色燈光效果(注由于打印的附圖是黑白的，所以無法顯示具體的顏色)。此時，屬性欄72內的屬性是與燈光對應的屬性，例如燈光名稱、顏色、光圈內半徑、光圈外半徑、強度、曝光程度、燈光發射處(以空間坐標表示)、燈光接收處(以空間坐標表示)等。在本實施例中，已經設置了多個光源，因此，在屏幕的左下方出現了多個光線對象76，這些燈光在不同的時間出現，并形成綜合的燈光效果。相應地，在時間線75中出現了多條時間線，每條時間線對應一個對象，在本實施例中，即對應一個光線對象751。
參考圖10，其描述了本發明的一個實施例中一個大型活動的效果的屏幕截圖。在本實施例中，舞臺已經更換為另一個更大的舞臺，其中有很多人物，每個人物具有不同的屬性，具有不同的運動方式，通過不同的時間線的設置和控制最終展現出該舞臺內所有人物的動作、道具的變換以及特效、燈光、聲音等效果。在回放過程中，通過調整攝影機的角度還可以從不同的角度查看該演出模擬效果，多角度地對其進行了解。
再參考圖1，本領域的技術人員可以理解，在一個實施例中，本虛擬排演系統還包括一個主控服務程序(圖1中未示出)。該主控服務程序在必要時對相關子系統進行調用使相應的子系統運行。例如，當一個排演內容已經設置完畢并回放時，則主控服務程序根據相應的項目文件的內容調用所需要的子系統，例如人物動作設計子系統、攝像機子系統等，從而使這些子系統運行并完成相應的功能。而在其他實施例中，上述主控服務程序的功能也可以以其他方式完成，本領域的技術人員可以理解，上述各子系統的功能是主要的，在理解各子系統的基礎上，本領域的技術人員完全可以以多種方式使各子系統協調運行完成各自功能，所以在此不贅述。
上述本發明內容，不僅可以用在演出的排演上，而且可以應用于其他領域。例如可以應用在電視電影創作過程中。類似于舞臺創作藝術，對于電影、電視領域所存在布景、演員表演、燈光等問題，運用本發明提供的虛擬排演系統，可以起到實時交互預覽，這樣可以在正式開拍之前，對各種細節予以模擬、揣摩，從而可以節省時間、更好地控制制作成本。
又例如，可以應用在城市規劃、道路建設等方面。在城市規劃、道路建設、景觀設計等過程中都涉及到所建設的目標與周圍環境相協調的問題，在一個以城市背景為舞臺的基礎上，新的規劃設施，都是這個城市大舞臺里的一員，運用虛擬排演系統，我們可以在新的規劃設施實施施工之前，事先了解到整體的規劃效果。例如，可以模擬人流對道路的繁忙程度進行預估，也可以對景觀設計對周圍住家的影響進行模擬，從而減少不必要的浪費和本不該發生的失誤。
又例如，還可以應用在工業生產的前期評估上。前期預覽涉及工業生產的方方面面，在數據庫的資源越發完善的時候，虛擬排演系統不光成為一個為舞臺創作所服務的及時交互軟件，同時也可以為機械制造、零件生產、規劃布局等各個行業所服務。
上述本系統所應用的其他方面，盡管本發明中沒有對具體的內容加以過多的闡述，但根據本系統的發明內容以及具體實施例，本領域的技術人員可以結合其領域內的特殊需求予以實現，因此不贅述。
盡管本發明已經以如上所述的優選實施例予以說明，但上述實施例并非用來限定本發明，任何對該領域熟悉的技術人員，根據本發明的設計思想、具體發明內容以及實施例的啟示，應該可以各種改動和調整，而通過這些改動和調整所得到的新的內容應被本發明內容所涵蓋。
權利要求
1.一種虛擬排演系統，包括若干臺處理服務器以及若干臺工作終端、展示終端，所述處理服務器上運行空間設計子系統，用于完成演出創作中對舞臺道具的放置，出場順序的調整以及調度過程等方面的模擬，服裝造型設計子系統，用于對演員著裝的樣式、數量進行模擬，其既對每個演員個體的服裝進行模擬，也同時對所有演員的服裝之間的協調性，以及服裝與舞臺的協調效果進行模擬，人物動作設計子系統，用于對演員的靜態造型以及動態過程的展現進行模擬，也對演員的舞臺走位的過程以及協調性進行模擬，燈光設計子系統，完成對舞臺燈光從設計到搭建的全過程的模擬，并對燈光的最終效果以及其與舞臺美術效果的協調進行模擬，特效設計子系統，完成各種特效處理方式的模擬，配合舞臺的藝術氛圍、靜態的場景設置以及動態的人物動作設計不同的特效，并對其最終效果加以展現，音樂&音效設計子系統，完成演出創作藝術中對各種聲音、音效的模擬，包括聲音、音效的運用方式、時機以及其與舞臺靜態布景和人物動作的協調性，攝像機子系統，完成對演出過程中多臺攝像機進行攝影的模擬，從多個角度、全方位來觀察舞臺藝術效果，網絡及其周邊硬件系統合成子系統，解決各子系統與現有硬件配合使用的問題，提高排演速度，上述各子系統通過一主控服務程序來協同運作，工作終端上則運行上述各子系統的前臺操作程序，并通過展示終端將操作者所設置的排演內容實時或非實時回放，所述虛擬排演系統通過如下步驟完成一個項目的編輯過程操作者通過工作終端登錄虛擬排演系統新建一個項目或打開一個已經存在的項目，操作者在相應的子系統內進行相應的設置、操作，處理服務器接收上述設置、操作，并分別由運行在處理服務器上的上述各子系統進行相應的處理，處理服務器自動或根據操作者的指令對上述設置、操作予以保存；所述虛擬排演系統通過如下步驟完成一個項目的回放過程操作者通過工作終端登錄虛擬排演系統并打開一個已經存在的項目，選擇回放即開始按照該項目的設置進行回放，回放內容顯示在顯示設備上。
2.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，其還包括一臺或多臺數據庫服務器，用于存儲各種預先設置的素材。
3.如權利要求3所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述素材在針對一排演內容的設置或回放過程中被調用。
4.如權利要求1或2所述的虛擬排演系統，其特征在于，其還包括一臺或多臺文件服務器。
5.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述的項目被保存在存儲設備上。
6.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述項目可以存儲在不同的存儲設備上。
7.如權利要求5或6所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述存儲設備為一臺或多臺文件服務器上。
8.如權利要求1或2或4所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述虛擬排演系統還包括工程圖節點輸出子系統，完成演出創作中對道具制作平面圖、立面圖的輸出。
9.如權利要求8所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述系統還包括工程預算輸出子系統，用于完成排演成本核算。
10.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述系統還包括一臺或多臺投影設備以及一個或多個視頻切換器，通過視頻切換器可以選擇回放過程在輸出到不同展示終端的同時輸出到一臺或多臺所述投影設備上。
11.如權利要求1或10所述的虛擬排演系統，其特征在于，在所述回放過程中，操作者可以查看任意時間段的排演效果。
12.如權利要求1或10或11所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述回放過程可以在不同的處理終端上處理，并顯示在一臺或多臺展示終端上。
13.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述空間設計子系統設定有世界坐標，其原點坐標為(0，0，0)。
14.如權利要求13所述的虛擬排演系統，其特征在于，通過所述空間設計子系統，可以對道具的大小、材料、位置、方向、運動軌跡進行設置。
15.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，在所述人物動作設計子系統中可以對人物的大小、姿勢、運動軌跡進行設置。
16.如權利要求15所述的虛擬排演系統，其特征在于，操作者通過在時間軸上不同的幀時刻來設置人物的動作。
17.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，在所述燈光設計子系統中可以對燈光的位置、角度、顏色、強度、運動軌跡進行設置。
18.如權利要求17所述的虛擬排演系統，其特征在于，在所述燈光設計子系統中可以對多個燈光進行設置。
19.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，在所述音樂音效設計子系統中可以選擇音樂并調整該等音樂的音量、播放時間。
20.如權利要求1或19所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述音樂包括已經存在的音樂以及自行錄制的對白。
21.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，在所述攝像機計子系統中可以對一臺或多臺攝像機的視角進行設置。
22.如權利要求21所述的虛擬排演系統，其特征在于，可以在回放過程中對一臺或多臺攝像機的視角進行控制，且不同視角可以同時在不同的展示終端上顯示。
23.如權利要求21或22所述的虛擬排演系統，其特征在于，可以通過外接設備對攝像機進行控制。
24.如權利要求23所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述外界設備是鍵盤、鼠標、搖桿中的一種或多種。
25.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述特效子系統可以對特效對象的開始時間、結束時間、效果選項進行設置。
26.如權利要求25所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述效果選項包括噴射濃度、角度、強度中的一種或多種。
27.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述回放可以被編輯為一個獨立的文件并脫離所述虛擬排演系統而播放。
28.如權利要求27所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述獨立的文件為一流媒體文件。
29.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述對排演內容的設置過程可以由多個操作者同時或不同時進行。
30.如權利要求29所述的虛擬排演系統，其特征在于，多個操作者通過如下步驟完成對同一個排演內容的協同設置操作步驟一，系統正常啟動后，操作人員向系統發出指令；步驟二，系統接收指令，并對相應的系統模塊進行操作；步驟三，相應的工作終端根據上述指令進行相應的運算；步驟四，系統判斷不同操作人員的操作是否要同步顯示，如果需要同步顯示，則通過網絡信息傳送相關操作人員所進行的操作的數據，轉步驟五，否則，則禁止通過網絡傳送信息，轉步驟六；步驟五，相應的工作終端根據所接收到的其他操作人員的操作數據與本工作終端所進行的操作的數據進行同步顯示，轉步驟七；步驟六，相應的工作終端僅僅對本工作終端所進行的操作的數據進行運算后顯示，轉步驟七；步驟七，操作完畢后，予以回放，處理服務器根據該項目所記錄的內容進行運算，并將部分數據發送到相應的展示終端；步驟八，展示終端對其所負責的數據進行渲染；步驟九，展示終端控制其所控制的投影設備，投影相關畫面；步驟十，所有展示終端處理后的畫面分別投影在不同的大屏幕上，并通過所有的大屏幕匯集成完整的畫面。
31.如權利要求30所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述步驟二中所述的系統模塊是空間設計子系統、服裝造型設計子系統、人物動作設計子系統、燈光設計子系統、特效設計子系統、音樂&音效設計子系統、攝像機子系統中的一個或多個。
32.如權利要求30所述的虛擬排演系統，其特征在于，在回放過程中可以通過視頻切換器控制多個展示終端與多個投影設備的對應關系。
33.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述各子系統運行在不同的處理服務器上。
34.如權利要求1所述的虛擬排演系統，其特征在于，所述各子系統可以進行選擇、組合，從而實現不同的功能。
全文摘要
虛擬排演系統，包括空間設計、服裝造型設計、人物動作設計、燈光設計、特效設計、音效設計等子系統，通過上述各子系統的配合，可以可視化地、方便、快捷地對大型的演出、市政規劃等項目進行模擬、設置并回放，真實地展現演出或建筑等項目的整體效果。通過本系統對演出等項目的模擬，有利于組編人員對演出的安排進行不斷地調整，也方便演出項目的審批，而在此過程中不需要大量演職員的實際排演，從而極大地減少了演出經過長期的彩排而不能通過審批的概率，也有助于在演出前對演出效果進行評估從而做出必要的改進，有效地節省了人力、物力、財力。本系統操作方便，且可以通過多用戶同時進行操作，可以快速地完成項目的模擬。
文檔編號G06F19/00GK101082901SQ20061002720
公開日2007年12月5日 申請日期2006年6月1日 優先權日2006年6月1日
發明者賀壽昌 申請人:上海戲劇學院