阅读说明：本技术 基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统 (Stage lighting element design method and system based on virtual reality ) 是由 *** 韦韬 任伟 于 2018-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统。所述方法包括：通过所述虚拟现实穿戴设备向用户展示虚拟舞台场景,其中,所述虚拟舞台场景包括通过增强现实技术建立的虚拟用户界面；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户在所述虚拟舞台场景中操作所述虚拟用户界面而下达的界面指令,并根据所述界面指令布设或调整舞台灯光元素在所述虚拟舞台场景中的位置及姿态；通过所述显示设备实时展示所述虚拟舞台场景及其舞台灯光元素的位置及姿态。本发明有效避免了舞台设计者反复的构思和调试过程,减轻了场景布置人员的劳动强度和劳动时间,大大提高了舞台场景的布局效率和企业效益。(The invention provides a design method and a design system of stage lighting elements based on virtual reality. The method comprises the following steps: displaying a virtual stage scene to a user through the virtual reality wearing equipment, wherein the virtual stage scene comprises a virtual user interface established through an augmented reality technology; capturing an interface instruction issued by a user operating the virtual user interface in the virtual stage scene through the virtual reality wearing equipment, and laying or adjusting the position and the posture of a stage lighting element in the virtual stage scene according to the interface instruction; and displaying the position and the posture of the virtual stage scene and the stage lighting elements thereof in real time through the display equipment. The invention effectively avoids the repeated conception and debugging process of the stage designer, reduces the labor intensity and labor time of scene arrangement personnel, and greatly improves the layout efficiency and enterprise benefit of the stage scene.)

基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统

技术领域

本发明涉及舞台建模软件领域，特别是涉及基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统。

背景技术

传统的舞台灯光操作系统，主要凭借经验手动配置舞台灯光渲染效果，以及通过鼠标或者触摸屏来布局舞台灯光软件系统中的舞台元素，然后将界面命令信息发给计算机控制中心，由计算机控制中心发指令给舞台灯光元素以将舞台灯光元素移动并调整到指令所对应的位置及姿态。此类传统的舞台布局技术已经存在了很多年，越来越不能满足舞台布局在新时代的应用需求。传统的舞台布局方式无法让设计者亲自感知三维空间的立体感，使得设计者只能在二维平面上设想舞台布局，导致在设计过程中很难把握空间感和实时渲染效果。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统，用于解决现有技术中的上述问题，能够让设计者实时感受到虚拟舞台的三维效果，可以让设计者享受沉浸式的舞台灯光设计过程。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法，应用于终端设备，所述终端设备与虚拟现实穿戴设备及显示设备通信连接；所述方法包括：通过所述虚拟现实穿戴设备向用户展示虚拟舞台场景，其中，所述虚拟舞台场景包括通过增强现实技术建立的虚拟用户界面；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户在所述虚拟舞台场景中操作所述虚拟用户界面而下达的界面指令，并根据所述界面指令布设或调整舞台灯光元素在所述虚拟舞台场景中的位置及姿态；通过所述显示设备实时展示所述虚拟舞台场景及其舞台灯光元素的位置及姿态。

于本发明一实施例中，所述方法还包括：通过所述虚拟用户界面展示预存的各舞台灯光元素；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第一手势动作信息，从而识别出用户选中的目标舞台灯光元素；通过所述虚拟现实穿戴设备获取语音输入信息，并在预设时间间隔后根据所述语音输入信息修改所述目标舞台灯光元素的参数值。

于本发明一实施例中，所述方法还包括：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第二手势动作信息，并将所述目标舞台灯光元素布设在所述虚拟舞台场景的相应位置。

于本发明一实施例中，所述方法还包括：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第三手势动作信息，以在所述虚拟舞台场景中显示一激光射线，其中，所述激光射线的一端与所述目标舞台灯光元素相交，同时，所述目标舞台灯光元素突出显示；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第四手势动作信息，以移动所述目标舞台灯光元素的位置或旋转所述目标舞台灯光元素的角度。

于本发明一实施例中，所述方法还包括：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户头部动作，据以同步改变所述虚拟舞台场景的视角状态；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户手部动作，据以同步改变用户在所述虚拟舞台场景中的移动状态。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计系统，应用于终端设备，所述终端设备与虚拟现实穿戴设备及显示设备通信连接；所述系统包括：虚拟场景显示模块，用于通过所述虚拟现实穿戴设备向用户展示虚拟舞台场景，其中，所述虚拟舞台场景包括通过增强现实技术建立的虚拟用户界面；灯光元素设计模块，用于通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户在所述虚拟舞台场景中操作所述虚拟用户界面而下达的界面指令，并根据所述界面指令布设或调整舞台灯光元素在所述虚拟舞台场景中的位置及姿态；灯光元素显示模块，用于通过所述显示设备实时展示所述虚拟舞台场景及其舞台灯光元素的位置及姿态。

于本发明一实施例中，所述虚拟场景显示模块还用于：通过所述虚拟用户界面展示预存的各舞台灯光元素；所述灯光元素设计模块还用于：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第一手势动作信息，从而识别出用户选中的目标舞台灯光元素；通过所述虚拟现实穿戴设备获取语音输入信息，并在预设时间间隔后根据所述语音输入信息修改所述目标舞台灯光元素的参数值。

于本发明一实施例中，所述灯光元素设计模块还用于：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第二手势动作信息，并将所述目标舞台灯光元素布设在所述虚拟舞台场景的相应位置。

于本发明一实施例中，所述灯光元素设计模块还用于：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第三手势动作信息，以在所述虚拟舞台场景中显示一激光射线，其中，所述激光射线的一端与所述目标舞台灯光元素相交，同时，所述目标舞台灯光元素突出显示；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第四手势动作信息，以移动所述目标舞台灯光元素的位置或旋转所述目标舞台灯光元素的角度。

于本发明一实施例中，所述虚拟场景显示模块还用于：通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户头部动作，据以同步改变所述虚拟舞台场景的视角状态；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户手部动作，据以同步改变用户在所述虚拟舞台场景中的移动状态。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种终端设备，包括：处理器、及存储器；其中，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述终端设备执行如上任一所述的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种舞台灯光元素的设计系统，包括：如上所述的终端设备，以及与所述终端设备通信连接的虚拟现实穿戴设备及显示设备。

如上所述，本发明的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统，通过VR眼镜等设备将用户带入虚拟的三维世界，通过手势动作实现用户在虚拟场景中位置的移动，通过手势捕捉用户在虚拟场景中对UI界面的操作，调整舞台灯光元素在三维场景中的位置和姿态，进而达到摆放舞台元素场景、实时感受舞台灯光渲染的效果，大大减轻了设计者的劳动强度，有利于提高舞台场景设计的完美程度。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的舞台灯光元素的设计系统的结构示意图。

图2显示为本发明一实施例中的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法的示意图。

图3A显示为本发明一实施例中的用户与虚拟场景交互的效果示意图。

图3B显示为本发明另一实施例中的用户与虚拟场景交互的效果示意图。

图4显示为本发明一实施例中的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计系统的示意图。

图5显示为本发明一实施例中的虚拟现实穿戴设备的虚拟舞台场景成像示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供新型的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法、设计系统、终端设备，以及舞台元素的设计系统。本发明利用VR技术(Virtual Reality，虚拟现实)和AR技术(Augmented Reality，增强现实)在虚拟舞台场景中调整舞台灯光元素的位置及姿态，从而设计出舞台灯光的模拟渲染效果。

以下将结合实施例和附图对本发明进行详细介绍。

图1显示了一种舞台元素的设计系统。该舞台元素设计系统主要由终端设备1(如：台式电脑、便携式电脑、平板电脑、智能手机、网络云等)、虚拟现实穿戴设备2(如：VR头盔、VR眼镜、VR手套、VR手柄等)、显示设备3(如：LED显示屏等)所组成，其中，虚拟现实穿戴设备2和显示设备3分别连接终端设备1，其连接方式包括：有线通信连接、无线通信连接等。

如图2所示，本实施例的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法应用于图1所示的终端设备1中，主要包括如下步骤：

S21：通过图1所示的虚拟现实穿戴设备2向用户展示虚拟舞台场景，其中，所述虚拟舞台场景包括通过增强现实技术建立的虚拟用户界面。

详细的，用户戴上虚拟现实穿戴设备2后即可“进入”预先建立的虚拟舞台场景，同时，该虚拟舞台场景中会有一个虚拟用户界面(UI界面)来实现用户与虚拟舞台场景的实时交互。终端设备1存储有预先定义的多种手势动作，以及各种手势动作所对应的指令含义，当虚拟现实穿戴设备2捕捉的手势动作与预定义的某种手势动作匹配成功时，终端设备1即可识别出捕捉的该手势动作要执行的操作。

为了避免虚拟用户界面妨碍虚拟舞台场景的整体显示，在一实施例中，虚拟用户界面会在虚拟现实穿戴设备2捕捉到用户的一种手势动作时弹出，并在捕捉到用户的另一种手势动作时隐藏，例如：右手伸到头部的右前方，做敲门动作三次，弹出UI界面；手心向下并伸出五指，弹出UI界面；左手伸到头部的左前方，做敲门的动作三次，隐藏UI界面等。

虚拟现实穿戴设备2捕捉用户头部动作以及手部动作，并将这些动作信息发送至终端设备1。终端设备1对这些动作信息加以处理后通过虚拟现实穿戴设备2向用户同步显示变化后的虚拟舞台场景，从而让用户得到沉浸式的空间体验。

举例来说，据VR头盔的传感器捕捉人体头部的左右旋转、上下运动，虚拟舞台场景会达到跟随头部同步旋转和上下移动的效果；左右手在胸前平伸代表场景拉远，左右手从身体两边向胸前移动代表场景拉近，右手向前伸出并与身体呈90°代表沿着当前正前方向前行走，双手向前伸出并与身体呈90°代表沿着当前正前方向前快速行走，右臂向右伸出与身体呈90°代表沿着向右方行走，右臂向右伸出与身体呈90°，同时左臂向前伸出与身体呈90°，代表沿着向右方快速行走，左臂向左伸出与身体呈90°代表沿着向左前方行走，左臂向左伸出与身体呈90°，同时右臂向前伸出与身体呈90°，代表沿着向左方快速行走，右手向后伸出并与身体呈45°代表沿着向正后方行走，双手向后伸出并与身体呈45°代表沿着向正后方快速行走，左臂向左前方伸出和正前方呈45°同时与身体呈90°代表沿着向左旋转，双手同时向左前方伸出和正前方呈45°同时与身体呈90°代表沿着向左快速旋转，右臂向右前方伸出和正前方呈45°同时与身体呈90°代表沿着向右旋转，双手同时向右前方伸出和正前方呈45°同时与身体呈90°代表沿着向右快速旋转等。

S22：通过图1所示的虚拟现实穿戴设备2捕捉用户在所述虚拟舞台场景中操作所述虚拟用户界面而下达的界面指令，并根据所述界面指令布设或调整舞台灯光元素在所述虚拟舞台场景中的位置及姿态。其中，捕捉用户在所述虚拟舞台场景中操作所述虚拟用户界面而下达的界面指令可采用二种不同的实施方式：通过VR手套捕捉、通过VR手柄捕捉。

以下分别阐述通过VR手套捕捉、通过VR手柄捕捉的具体实现方式。

对于通过VR手套捕捉用户指令：

参阅图3A，所述虚拟用户界面会向用户展示预存的各舞台灯光元素以及各种设计过程中需要用到的操作功能按键。当虚拟现实穿戴设备2捕捉到用户的第一手势动作信息，例如：右手移动到所述虚拟用户界面上，食指点击其中的某个舞台灯光元素，终端设备1即认为该用户选中了一目标舞台灯光元素。此时，用户可以对所述目标舞台灯光元素的参数值进行修改。当用户希望对所述目标舞台灯光元素的参数值进行修改时，虚拟现实穿戴设备2会获取语音输入信息，并在预设时间间隔后(如1.5秒)根据所述语音输入信息修改所述目标舞台灯光元素的参数值。

值得说明的是，由于修改参数值所获得的语音输入信息多为数字信息，用户连续的播报会导致终端设备1难以识别出此次语音输入是针对一个参数值的修改还是针对多个参数值的修改，所以本实施例通过设置预设时间间隔将语音输入的数字信息分隔开来，从而便于终端设备1对各个修改值的准确识别，以避免对各个修改项的混淆。

终端设备1在识别到用户选中的目标舞台灯光元素后，若通过虚拟现实穿戴设备2捕捉到了用户的第二手势动作信息，如：右手做抓取并拖动到虚拟舞台场景的某个位置，则将所述目标舞台灯光元素布设在所述虚拟舞台场景的相应位置处，还可在预设的默认位置或者UI界面中选择的位置添加舞台灯光元素等。

为了便于用户直观地获知自己在所述虚拟用户界面上的触屏位置，在所述虚拟用户界面上显示一虚拟鼠标，其随着用户肢体的移动而移动，如：右手在移动过程中于某个操作功能按键处悬停，当悬停1.5秒后，若食指做出敲击的动作，即相当于点击该操作功能按键，该操作功能即被执行。

终端设备1在识别到用户选中的目标舞台灯光元素后，若虚拟现实穿戴设备2捕捉到了用户的第三手势动作信息，终端设备1则会通过虚拟现实穿戴设备2在虚拟舞台场景中显示一条指向目标舞台灯光元素的激光射线，此时，目标舞台灯光元素高亮显示；随后，若虚拟现实穿戴设备2捕捉到了用户的第四手势动作信息，终端设备1则会通过虚拟现实穿戴设备2在虚拟舞台场景中显示目标舞台灯光元素调整后的姿态，包括：移动后的位置、旋转后的角度等。进一步地，虚拟现实穿戴设备2捕捉到了用户的第五手势动作信息(如选中后又伸出小指)，则代表着整个舞台进入渲染状态。

例如：向前伸开右手，手掌心中的点会发射一条激光射线，激光射线与舞台灯光元素相交，即是选中舞台灯光元素，同时选中的舞台灯光元素会高亮显示；右手握拳，左右前后移动拖放物体以将选中的舞台灯光元素摆放到合适的位置；右手伸开，则释放对舞台灯光元素的选中。又例如：向前伸开左手，手掌心中的点会发射一条激光射线，激光射线与舞台灯光元素相交，即是选中舞台灯光元素，同时选中的舞台灯光元素会高亮显示；右手放在Leap Motion体感控制器上面右手做旋转动作，既可以旋转物体以将选中的舞台灯光元素旋转至合适的角度位置；左手伸开，释放对舞台灯光元素的选中。再例如：选中后手臂向左挥动既可以向左移动舞台灯光元素，手臂向右挥动既可以向右移动舞台灯光元素，手臂挥动向上既可以向上移动舞台灯光元素，手臂挥动向下既可以向下移动舞台灯光元素；选中后仅伸出中指，代表舞台灯光元素向右自转；选中后仅伸出大拇指，代表舞台灯光元素向左自转。

对于通过VR手柄捕捉用户指令：

VR手柄的控制器通常包括：修改键、追踪板、扳机键、侧边键。参阅图3B，与通过VR手套捕捉用户指令所不同的是，当用户按下VR手柄的某一按键时其会发射出一条光束射线，光束颜色则代表VR手柄所在的互动模式，如：橘色表示处于标准互动模式中、绿色表示处于选择模式中、黄色表示处于移动模式中等。点击追踪板即可显示或隐藏打开的窗口。将VR手柄发射的光束射线对所述虚拟用户界面上的操作功能按键，所述虚拟用户界面即显示为停悬状态，当用户按下VR手柄的按键时，该操作功能按键确认选中。

对于一般的VR手柄，按下侧边键并向世界场景移动控制器，感觉像是用手抓住世界场景进行推拉；按下侧边键、对准控制器并按下扳机键即可从当前所在位置移动到控制器对准的位置；按下两个控制器上的侧边键并交替移动两个控制器即可围绕操用户旋转世界场景，感觉像是用手抓住世界场景进行旋转；按下两个控制器上的侧边键并将它们相互移近或移远，即可放大缩小世界场景等。

毫无疑问的是，本领域技术人员完全可根据控制器的现有技术来设定按键/按键的组合与第一至第五手势动作信息之间的对应关系，此处不再详细展开。

S23：通过图1所示的显示设备3实时展示所述虚拟舞台场景及其舞台灯光元素的位置及姿态。

用户在虚拟舞台场景中与UI界面实时交互的每一个动作，以及每个动作所导致的虚拟舞台场景的变化都会在显示器中显示。

图4显示了一种基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计系统400，该系统400作为一款软件实现在搭载于图1的终端设备1中，以在运行时执行前述实施例中的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法。由于本实施例中的原理与前述方法实施例的原理对应相同，因此不再对相同的技术细节做重复赘述。

本实施例的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计系统400包括：虚拟场景显示模块401、灯光元素设计模块402、灯光元素显示模块403。

虚拟场景显示模块401通过所述虚拟现实穿戴设备向用户展示虚拟舞台场景，其中，所述虚拟舞台场景包括通过增强现实技术建立的虚拟用户界面。于一实施例中，虚拟场景显示模块401通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户头部动作，据以同步改变所述虚拟舞台场景的视角状态；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户手部动作，据以同步改变用户在所述虚拟舞台场景中的移动状态。

灯光元素设计模块402通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户在所述虚拟舞台场景中操作所述虚拟用户界面而下达的界面指令，并根据所述界面指令布设或调整舞台灯光元素在所述虚拟舞台场景中的位置及姿态。于一实施例中，灯光元素设计模块402通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第二手势动作信息，并将所述目标舞台灯光元素布设在所述虚拟舞台场景的相应位置。于一实施例中，灯光元素设计模块402通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第三手势动作信息，以在所述虚拟舞台场景中显示一激光射线，其中，所述激光射线的一端与所述目标舞台灯光元素相交，同时，所述目标舞台灯光元素突出显示；通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第四手势动作信息，以移动所述目标舞台灯光元素的位置或旋转所述目标舞台灯光元素的角度。

于一实施例中，虚拟场景显示模块401通过所述虚拟用户界面展示预存的各舞台灯光元素。灯光元素设计模块402通过所述虚拟现实穿戴设备捕捉用户的第一手势动作信息，从而识别出用户选中的目标舞台灯光元素；通过所述虚拟现实穿戴设备获取语音输入信息，并在预设时间间隔后根据所述语音输入信息修改所述目标舞台灯光元素的参数值。

灯光元素显示模块403通过所述显示设备实时展示所述虚拟舞台场景及其舞台灯光元素的位置及姿态。

除此之外，本发明还包括一种存储介质和一种终端设备，由于前述实施例中的技术特征可以应用于存储介质实施例、电子设备实施例，因而不再重复赘述。

所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，其中存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器加载执行时，实现前述实施例中基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法的全部或部分步骤。

所述终端设备为包括处理器(CPU/MCU/SOC)、存储器(ROM/RAM)、通信模块(有线/无线网络)、显示模块的设备，优选为台式电脑。特别的，该存储器中存储有计算机程序，该处理器在加载执行所述计算机程序时，实现前述实施例中基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法的全部或部分步骤。

综上所述，本发明的基于虚拟现实的舞台灯光元素的设计方法及设计系统，让用户沉浸在虚拟舞台场景中感知或调整三维渲染场景，如图5所示，通过手势选取舞台灯光元素，并在选中舞台灯光元素后弹出UI界面，由UI界面捕捉操作命令以调整舞台灯光元素在虚拟舞台场景中的姿态，显示器则会实时显示舞台灯光元素的调整过程，同时输出设计的舞台灯光渲染效果，避免了舞台设计者反复的构思和调试过程，减轻了场景布置人员的劳动强度和劳动时间，大大提高了舞台场景的布局效率和企业效益，比传统舞台设计方式具有更直观的渲染效果，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。