[发明专利]大型文艺表演三维交互式虚拟编排系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟仿真系统，尤其涉及一种大型文艺表演三维交互式虚拟编排系统，属于计算机虚拟现实技术领域。

背景技术

当前，盛大的文艺表演由大量演员参加，结合舞美、灯光、音乐、烟火、多媒体等多种表现形式，最大程度体现某种文化，创造出巨大的经济效益。但随着技术进步和表演规模扩大，传统的纸上作业编排方式已经不能满足大型文艺表演创意人员的需要。创意人员需要一种高效率的计算机辅助设计工具，使他们能够方便的设计、展示包含各种表演元素的三维虚拟表演场景。

一种常用的文艺表演创意设计展示方法是利用电影和动画制作过程中常用的三维内容制作工具软件，如Maya，Character Studio，XSI Behavior和Massive等来制作短片，由此用来展示和验证创意人员的设计，这些软件通过离线渲染经过长时间的计算合成最终的场景。这种方法不但缺乏交互性和实时性，同时代价高昂。此外，创意人员无法使用这些工具频繁地改进创意和设计，并即时看到最终视觉效果。

常用的虚拟现实平台工具，如VEGA、OpenGVS、OSG、OGRE等，能够提供对大型场景的实时渲染和一定的交互控制功能。然而大型文艺表演的场景往往包括数以千计的演员，变化万千的表演队形和动作，复杂的灯光效果和烟火特殊效果。为了实现对大型文艺表演的设计，创意人员希望对以上提到的表演元素进行精确的时间控制和直接的交互控制。现有的虚拟现实工具无法同时满足这些要求，特别是无法实现对大量虚拟演员和复杂灯光效果的交互控制。

目前尚没有一个用于大型文艺表演的辅助编排设计系统，而以上这些技术均无法满足大型文艺表演创意人员的需要。

发明内容

本发明目的是提供一种对大型文艺表演的表演内容进行“所见即所得”的三维交互式虚拟编排系统，实现大型文艺表演内容中大规模表演人群的表演队形仿真和表演动作仿真；实现表演创意内容的数字化和持久化。

本发明采用的技术方案为：

本发明提出的大型文艺表演三维交互式虚拟编排系统，包括由仿真模块、编辑模块、仿真引擎模块和表演素材库四个主要功能模块组成的软件系统架构，如图1所示。其中，仿真模块实现对仿真流程的管理和仿真场景的漫游；编辑模块实现对各种表演元素的交互式编辑，并实现编辑结果的数据持久化；仿真引擎模块负责实现时间推进、场景仿真和场景渲染；表演素材库包括为其他模块提供数据。四个功能模块之间分工明确。

(1)仿真模块包括仿真摄像机漫游控制子模块和仿真控制子模块。

为实现在仿真模式下的场景漫游，仿真摄像机漫游控制子模块负责将用户对摄像机的控制指令发给仿真引擎模块进行处理；与编辑模块的编辑摄像机漫游控制功能不同，仿真摄像机漫游控制子模块保证在用户在仿真模式下进行场景漫游时，鼠标无法选取场景中的表演元素，从而防止了仿真模式下的编辑操作。

仿真控制子模块负责捕获由编辑模块发送过来的仿真控制按钮事件，根据不同的事件类型，调用仿真引擎模块的时间推进子模块的运行、暂停和恢复等方法，实现控制仿真流程的逻辑。

(2)编辑模块包括编辑摄像机漫游控制、显示输出、虚拟演员控制操作、道具控制操作、灯光控制操作、群组管理器、人群行为控制逻辑、道具控制逻辑、灯光控制逻辑、命令生成管理、控制命令和数据持久化，共十二个子模块。

为实现场景漫游，编辑子模块提供编辑摄像机漫游控制功能，用户在编辑模式下对摄像机的控制指令将直接发给仿真引擎模块处理。

编辑模块使用户通过交互式图形用户界面对虚拟演员、道具和灯光这三类表演元素进行操作，编辑表演场景。

群组管理器子模块负责接收从虚拟演员控制操作、道具控制操作、灯光控制操作三个子模块发送过来的用户指令信息，然后根据指令信息内包含的群组成员列表来指定各个表演元素接受对应的用户指令信息。

人群行为控制逻辑子模块负责对虚拟演员和虚拟演员组的生成、选取、删除、行为时间设定和行为属性设定；实现常见的表演队形变化的控制，包括聚散变化、直线变化、旋转变化、跟随变化等；实现常见群体表演动作的模拟，包括一致动作、对称动作、交替动作、依次动作等。人群行为控制逻辑子模块从表演素材库获取数据，使该子模块可以调整虚拟演员和虚拟演员组的参数。