数字化舞台led的仿真模拟

2017-12-01王洪淼广东东软学院数字艺术系多媒体教研室

数码世界 2017年10期

王洪淼广东东软学院数字艺术系多媒体教研室

数字化舞台led的仿真模拟

王洪淼广东东软学院数字艺术系多媒体教研室

本文研究复杂led屏幕的图像分配整合技术。本文通过模拟积木式led屏幕以及运动led屏幕等复杂led屏幕的最终显示效果来计算、优化每一个led单元屏幕分配到的图像内容。借用计算机三维技术对将要设计的复杂led大屏幕进行仿真模拟，同时在未搭建实际led大屏幕的情况下，在计算机中进行图形、图像、动画甚至三维等设计，接着采用单元led屏幕拍照算法得到每一个led单元屏幕图像，随后根据实际相应的编码要求对led单元屏幕图像集合进行排序整合，形成一张完整的2d图像（可以是静态的或动态的）。最后在计算机中将2d图像分配到led屏幕上进行虚拟仿真模拟验证，从而完成复杂led大屏幕的图像分配要求。

数字舞台屏幕映像分配算法仿真模拟

1.本论文研究的目的和意义

随着科技的发展，数字化的应用越来越广泛，可以说渗透到各个行业各个领域。当然随着艺术的发展，舞台艺术也发生了天翻地覆的变化。Led大屏幕的应用使得舞台艺术变得更加变幻莫测、美轮美奂。从每年的春节晚会可以看到大屏幕led的使用越来越多、越来越广泛，甚至变化出各种立体复杂效果，现如今可以说晚会节目上无处没有led大屏幕。2008年北京奥运会开幕式展现了复杂的led屏幕效果，2010年广州亚运会开幕式更是成了led大屏幕的展示舞台。

但是在led大屏幕展示的同时，更多看到的是平面的，简单的。尽管有些数字化舞台采用了运动的led屏幕，但仍然相对比较简单。究其原因是因为复杂led屏幕的分屏技术相对复杂。当led屏幕复杂到一定程度的时候，采用纯粹的数学算法进行分屏处理将显得相当复杂，甚至难以实现。分屏数学算法慢慢地会成为复杂led屏幕跨越式发展的一个瓶颈。

2.国内外研究现状及发展趋势

2.1 LED技术基本现状

光电子产业是本世纪最具有代表性的主导产业之一。国际公认：21世纪是光电子与微电子紧密结合发挥作用的时代，以光通信为龙头的信息光电子产业将成为21世纪的明星产业和支柱产业。

世界主要发达国家及相关大公司均已投入大量资金和人力，力争在数年之内实现半导体白光照明的产业化。据CIR报告称，全球LED的市场销售额在2008将增至56亿美元，其中高亮度LED（HB-LED）将增至26.4亿美元，而超高亮度LED（UHBLED）的市场销售额则将赢得全球市场份额的22%。

经过十余年的发展，我国LED大屏幕产业发展目前也已初具规模，形成了一批具有一定规模的骨干企业。从1993年至今，全国LED大屏幕市场保持持续增长（据台湾PIDA估计，国内显示屏市场年增长率为40%左右）。目前国内主要的LED大屏幕制造厂商的市场范围几乎覆盖整个国内市场，整个行业具有较强的开发能力，国产LED大屏幕的性价比较高，市场占有率近100%，国外同类产品在我国基本没有市场。四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场、昆明世界园艺博览会等重大项目工程，均由国内企业中标。可以预见，我国加入WTO、北京举办2008年奥运会、上海举办2010年世博会等，都将成为LED大屏幕产业发展的良好契机。

2.2 三维显示技术的发展与现状

3D是英文“Three Dimensions”的简称，中文是指三维、三个维度、三个坐标，即有长、有宽、有高，换句话说，就是立体的，是相对于只有长和宽的平面（2D）而言。

我们本来就生活在三维的立体空间中，我们的眼睛和身体感知到的这个世界都是三维立体的，并且具有丰富的色彩、光泽、表面、材质等等外观质感，以及巧妙而错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系；我们对这世界的任何发现和创造的原始冲动都是三维的。

虽然迄今为止还没有哪一种显示技术能够没有任何限制地提供所有的深度暗示，但一般而言，三维显示技术既能提供反映视觉系统本身特点和感知特性的生理深度暗示，又能提供来源于日常积累的感知经验和视觉记忆的心理深度暗示；二维显示技术只提供单眼就能观察的心理深度暗示。认知学方面的研究结果表明，视觉系统倾向于首先利用生理深度暗示，只有当这些深度暗示被移除时，心理深度暗示才会起主要作用。因此，三维显示技术能提供更客观、更自然的交流模式，有助于人们在综合运用各种深度暗示之后，获得真实、丰富、可靠的感知体验，是显示技术的必然发展趋势。

三维显示大致分为四类：体视三维显示(stereoscopic 3D display)、全息三维显示(holographic 3D display)、透视三维显示(Perspective 3D display)和体三维显示(volumetric 3D display)。

体视三维显示：双眼水平视差的产生是由于人的左、右眼有一定的空间间隔，总是从左、右两个稍有不同的角度来观察物体，从而导致视网膜上的光学影像略有差异。体视三维显示将模拟人的左、右眼看到的两个略有不同的二维图像，称之为“体视对(stereopair)”，显示在同一个平面上，然后通过某种分离方式使左、右视图分别只提供给左、右眼观察。这样，利用体视对所提供的视差信息，人脑会自动地将对应的两幅二维平面图像融合成一幅三维立体图像，经“双像单视”效应而获得立体感。不同的体视对产生和分离方式构成了不同的体视三维显示技术，其观察方式和成像特点也有所不同。