[发明专利]一种基于平行仿真的虚拟舞台

说明书

本发明涉及一种基于平行仿真的虚拟舞台，包括舞台建模单元，运动模拟单元，显示模拟单元，数据提取输出单元，其中舞台建模单元用于进行舞台仿真建模；运动模拟单元用于在仿真系统中模拟舞台运动；显示模拟单元用于在仿真系统中模拟舞台的LED屏幕显示；数据提取输出单元包括造型提取输出单元、运动提取输出单元、显示提取输出单元，从虚拟舞台中提取数据进行处理转换，并输出实际舞台几何造型参数、舞台机械运动参数以及舞台LED屏幕显示参数。本发明通过“数字孪生体”的方式管理舞台，丰富了舞台创意的实现方法，并且可以提高效率、节约成本。

技术领域

本发明涉及一种仿真舞台，特别涉及一种基于平行仿真的虚拟舞台，属于计算机仿真技术领域。

背景技术

舞台为表演提供空间。一场文艺表演是否能够达到预期的效果，舞台是基础。现代化舞台，特别是多媒体动态舞台，为舞台艺术在有限的舞台里创造了更多的发展空间，提供给导演和舞美人员更多的变化和选择。升降台的发展是舞台机械发展的代表，升降台普遍运用于现代舞台技术中。从最初的少量升降台，到现在的大规模升降台的运用，升降台从一个舞台的辅助机械设备变成了舞台重要的组成部分。伴随着升降台数量的增多，升降台的结构和使用方式也发生了变化。特别是在立体动态多媒体舞台中，升降台的顶面和四周安装了可播放视频的LED板。升降台在升降和形成静止的舞台台型时，各个视频播放面显示与节目相配合的图片或者视频，升降台也因此成为了舞台背景的一部分。在大型表演中，升降台上安装的LED显示屏数量巨大，往往包含成千上万块各种尺寸的显示屏。大型舞台、复杂的舞台运动机械以及成千上万块各种尺寸的显示屏，使得现代表演的大型舞台变成了一个复杂的实体系统，如何对舞台进行设计、制造、使用、维护，也成为一个复杂的课题。北京理工大学王凯旋2015年的硕士论文《基于数据驱动的智能舞台技术研究》，授权专利ZL201910276205.5《一种模块化虚拟舞台》，都对于舞台的仿真控制提出了部分解决方案，但是这些解决方案都只涉及到舞台的建模或数据控制等部分使用过程，不是对舞台设计制造使用的全过程解决方案，特别是对于舞台的海量LED显示屏显示，这些技术方案都没有提及。

平行仿真，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。简单来说，平行仿真就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”。 这个“克隆体”，也被称为“数字孪生体”。它被创建在信息化平台上，是虚拟的。本体的实时状态，还有外界环境条件，都会复现到“孪生体”身上。如果需要做系统设计改动，或者想要知道系统在特殊外部条件下的反应，工程师们可以在孪生体上进行“实验”。这样一来，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。

平行仿真在工业制造的很多领域已经得到了重视和应用，但是在文化艺术领域和舞台使用方面未见有相关报道。如果能够利用平行仿真领域的理念和技术，通过为舞台建立“数字孪生体”的方式设计、使用和管理舞台，将会为舞台的设计、实时控制、全程监测过程带来革命性的变化，丰富舞台创意的实现方法，极大地提高效率、节约成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于平行仿真的虚拟舞台，通过为实体舞台建立“数字孪生体”的方式设计、控制和管理舞台，丰富舞台创意的实现方法，提高效率、节约成本。

为实现以上目的，本发明提供了一种基于平行仿真的虚拟舞台，包括舞台建模单元和运动模拟单元和显示模拟单元和数据提取输出单元，其中

舞台建模单元用于进行舞台仿真建模；

运动模拟单元用于在仿真系统中模拟舞台运动；

显示模拟单元用于在仿真系统中模拟舞台的LED屏幕显示；

数据提取输出单元包括造型提取输出单元和运动提取输出单元和显示提取输出单元，从虚拟舞台中提取数据进行处理转换，并输出实际舞台几何造型参数、舞台机械运动参数以及舞台LED屏幕显示参数。