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北京奥运会开幕式巨幅画卷特效技术研究与实现.pdf

北京奥运会开幕式巨幅画卷特效技术研究与实现.pdf

上传者: xl46512 2012-05-08 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《北京奥运会开幕式巨幅画卷特效技术研究与实现pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含瞩委哪No.,ⅦAccumul~北京奥运会开幕式巨嘱画鲞特效技木研究与实瑰陈威陆乐常春泉王琢彭云涛(总装备部工程设计研究总院北京)【摘要】介绍北京奥符等。

瞩委哪No.,ⅦAccumul~北京奥运会开幕式巨嘱画鲞特效技木研究与实瑰陈威陆乐常春泉王琢彭云涛(总装备部工程设计研究总院北京)【摘要】介绍北京奥运会开幕式巨幅画卷特效技术的研究与实现过程对其机械传动与驱动控制、LED视频技术与实施作了较详细的阐述。【关键词】北京奥运会开幕式画卷画轴机械传动LED。TheTechnicalStudyandMaterializationoftheScrollPaintingSpecialEffectsintheOpeningCeremonyofthethOlympicGamesCHENWeiLULeCHANGChunquanWANGZhuoPENGYuntao(CenterforEngineeringDesignandResearchundertheGeneralEquipmentDepartmentBeijingChina)AbstractThepaperdiscussesthetechnicalstudyandmaterializationofthescrollpaintingspecialeffectsintheOpeningCeremonyofthethOlympicGameswithdetailedelaborationonmechanicaldrivedrivingcontrolandLEDVideotechnique.KeyWordslThethOlympicGamesOpeningCeremonyscrollpaintingscrollofpaintingmechanicaldriveLED日q画在北京奥运会开幕式上巨幅画卷特效通过运用现代数字化技术精确控制画轴机械运动并将其与LED视频图像运动精巧配合创造了独特的舞台视觉效果。其中运用的大型机械设备与计算机控制、特殊LED显示设备制作以及LED视频播放等现代多媒体技术发挥了至关重要的作用。通过这些技术的运用为今后机械化舞台技术的发展提供了新的探索思路。巨幅画卷特效结合了大型机械设备与计算机控制、特殊LED显示设备制作以及LED视频播放等现代多媒体技术将画轴轴体平移、轴体表面异形LED视频图像旋转以及地面LED视频图像延展三项运动相互咬合在舞台上创造了南北长m东西宽m既可反复开合又可南北方向移动的巨幅画卷令全世界观众叹为观止。画轴是北京奥运会开幕式《美丽的奥林匹克》文艺演出贯穿全场的重要地面设施。两个画轴在LED地面屏幕上随图像延展缓缓平移如同画卷在地面上打开。画轴表面敷设异型LED画轴在地面LED上平动其旋转是表面LED播放旋转图像和端部旋转纸卷造型结合给人以画轴似在滚动的错觉。两套画轴装置水平运行速度.m/s可对开m。既可单独运行也可同步同方向或对开移动。参见图l、图。每套画轴直径m长m表面安装异性LED显示设备重约kg。在开幕式演出当中画轴往复运动次分别在“绘画”、“丝路”、“礼乐”、“自然”、“梦想”等场节目当中与图像咬合呈现巨幅“画卷”累计水平移动m往复运动定位精度mm。技术方案与设备组成要实现画卷开合完成画轴机械运动与图像的精确咬合须解决以下问题:()由于画轴表面设有LED画轴的移动只能是平移而不便于滚动驱动点宜设在画轴端部下方。()文艺演出开始时画轴在舞台下面当欢迎仪式结束后才升出台面而画轴的驱动系统不便于设在升降台上因此画轴的区动系统与画轴之间必须可快速拖挂而且这种连接方式要绝对可靠。为了使轴体结构与钢丝绳快速连接需要设计一个驱动小车小车上设有与轴体连接的装置还有钢丝绳张紧机构小车前后两端设有钢丝绳调节装置。()为了克服由于钢丝绳弹性过大驱动小车定位精度难以保证的缺点设计了两个卷扬机驱动同一根画轴这样将钢丝绳长度尽可能减小。每个卷扬机设置两根钢丝绳分别固定在画轴的两端一台卷扬机负责收绳牵引另一台卷扬机负责放绳张拉。由此驱动系统采用钢丝绳机械牵引同步与钢丝绳收放控制同步相结合的方式使画轴运行时刻处于受控状态。()由于小车运动存在定位误差小车与轴体连接处要设置定位误差补偿装置而且要便于操作、快速连接。()画轴运行的地面是LED屏上面不能设置导轨因此画轴的支撑轮要在画轴运行过程中随时进行方向调整使画轴运行方向始终与钢丝绳牵引一致。通过考虑解决以上主要问题画轴系统的技术方案是:画轴可随升降台升降驱动系统设置在基坑两侧台仓两道导轨沿南北方向平行布置镶嵌在舞台面内其中运行的驱动小车设有钢丝绳张紧调节装置、单向旋转止推凸轮机构及防脱机构画轴两端设有自锁型伸缩架与轨道驱动小车连接轴体底部设有支撑轮。设备组成分为以下几部分:()两套.kW卷扬机组成钢丝绳收放装置()画轴轴体支撑轮与轴端伸缩机架()区动小车与定位误差补偿装置()画轴端部旋转装置()画轴表面与地面LED显示系统()钢丝绳收放计算机控制系统。机械传动与驱动控制.水平驱动技术方案由于单个画轴的行程m为了精确地咬合图像往复定位精度与可靠性只切’喝惩双BuildingofEntertainmentStadium要求很高。在众多设计方案中最终选定了钢丝绳牵引。每个画轴有两套钢丝绳卷扬机牵引每台卷扬机负责一个方向的牵引当一方牵引收绳则另一方随动放绳往复同理。每台卷扬机.kW卷筒引出两根钢丝绳通过一系列换向支撑滑轮最终分别固定在画轴端部的轨道小车上小车与画轴轴体相连驱动/J、车实现画轴平移。这样的设计优点是:()张紧钢丝绳可通过卷扬机完成()使牵引钢丝绳的长度减少到最小便于张拉以获得较高的定位精度()主从卷扬机同步运行控制技术成熟控制可靠性高。在后来的调试中画轴的定位精度始终在mm以内性能参数十分稳定。驱动小车与轴体快速连接技术根据演出的要求为了给观众以惊奇画轴事先要隐藏在舞台下面而驱动系统均设在舞台表面上。当画轴由升降台升起后为将画轴轴体与驱动小车快速可靠连接在画轴的两端各设计了一套机械伸缩机构以及定位锁紧装置在/、车上设有单向旋转止推凸轮机构与防脱机构。当画轴升出台面到达指定位置时伸缩机构可伸出与驱动小车连接。详见图、图。该系统在开幕式正式演出中以S准确地完成挂钩连接任务圆满完成演出技术保障任务。.画轴运行导向方案由于画轴运行的地面是LED屏幕因此在其上设置导轨是不可能的。画轴导向的解决方法是:在驱动系统设计当中牵引画轴运行的两根钢丝绳源于图开场绘画“表演中画轴实景睛委啉No.,ⅦAccumulat咖edNo.v同一个卷筒这样画轴两端移动的位移始终是相同的而且是由机械系统来保证的。当然轴体支撑轮的设计对于导向有至关重要的影响。这一点在后面有详细介绍。.端部旋转纸卷设计此部分是一个巧妙的机构设计。要让平动的画轴端部的纸卷旋转其动力来源应慎重考虑。如果采用电机加调速系统不仅造价高而且要控制转速与图端部旋转纸卷三维实景平动的速度相匹配控制杂同时也很难获得较高此考虑用机械装置来解)通过画轴平移支撑轮旋转为动力源通过两级链条传直接传递到纸卷的转轴上。速比为轴体直径与滚轮直图~图。只要画轴平稽转画轴移动愈快纸卷转速恰似轴体在地面滚动。.钢丝绳张紧的技术。要使画轴运行走得稳、靠性高牵引钢丝绳张紧是技术环节。用两套卷扬机画轴当一套卷扬机制动扬机可张紧钢丝绳。另外图小车与轴体连接三维模型设图小车与轴体连接实景图端部旋转纸卷三维模型设计钢丝绳的张紧度相同使画轴在LED地面上位置方向可调整在画轴的两侧驱动小车前后均设有两套张紧机构可对每根钢丝绳进行单独张紧。.轴体结构与支撑轮的设计为了减轻重量轴体钢结构由两部分组成中间m段为铝合金结构两端为钢结构。画轴支撑轮有两种:一是普通定向滚轮在画轴两端各设置了一个定向滚轮滚轮的心轴安装有链轮由它来带动画轴端部纸卷旋转。二是特殊研制的自由式万向轮组。该轮由三个万向轮和一套重载止推轴承组成可在画轴平移中随时调整移动方向而不产生水平附加力使画轴始终顺着钢丝绳牵引的方向移动。.钢丝绳收放同步控制系统画轴驱动钢丝绳收放同步控制采用了主从驱动角位置数字信号比较动态设置微JJ\同步偏差值跟随转矩电流变化自动调节实现长距离柔性钢丝绳始终处于受力状态解决了因传统同步控制受载荷变化引起的位置误差而造成的长距离运行乱绳的技术难题。通过数学建模和程序控制实时智能调节加减速斜坡特性实现画轴与视屏播放的无缝连接。画轴的控制采用了三级冗余备份控制技术管理级负责完成场景数据、互锁条件、反馈信息的设置及显示过程级负责完成控制数据流的通讯现场级负责完成驱动等执行机构。整个驱动链实现了冗余备份的功能为“万无一失”提供了技术手段。LED视频技术与实施.地面LED显示屏地面LED视频屏幕作为移动的多媒体舞台其屏体安装在异型升降台、车台盖板、补台以及画轴等不同结构上。整幅长画卷全部展开长m宽帆La.J口JqBuildinofEntertainmentStadiumm。为尽量不破坏国家体育场“鸟巢”场地的平整性达到表现中国长画卷神奇的效果屏体上表面距离地面尽量的低最低高度仅为lilnl。地面LED视频屏幕播放逐点对应高清信号并采取特殊措施消除了LED灯点对拍摄画面成像的破坏消除了莫尔纹现象。整个长画卷LED屏幕规模过大故由两个厂家分别完成其中升降台、双层圆形屏幕和卷轴屏幕由一个供应商完成而车台盖板、补偿台和场地部分的屏幕由另外一家供应商提供。不同供应商提供的屏幕组成的一个长画卷屏幕之间显示的色彩不一致LED屏幕按照设定的坐标值进行了色彩还原处理使得屏幕显示的色彩、亮度和色温均匀。通过修正升降台屏幕系统的伽玛值使得升降台屏幕与其余屏幕在显色上达到一致也使得整个长画卷屏幕显示画面的色彩连贯。根据LED屏幕使用的电源模块形态分区域设置环境适应性等级。升降台上安装的屏幕设计为利用风扇向下出风散热的方式而车台盖板、补偿台和场地上安装的屏幕设计为模块自散热并以在屏幕台仓下加装排风机的方式整体散热环境适应性至少要求达到IP。该地面长画卷是到目前为止世界上在体育场室外环境超大型应用的首例:总面积m总计万个像素点即万颗LED。.画轴表面LED显示屏有画轴参与显示画面时要求地面LED屏幕的亮度为nit~nit为此像素间距设定为.mm。画轴表面LED点密度不到地面LED屏幕的一半。画轴屏幕和播放系统采用大功率锂电池供电每个画轴设置路V直流供电回路每m一个供电回路。播放系统单独设置路V直流供电回路为主备播放设备提供电源。每个供电回路由四组锂电池组并联供电其中任何组电池组故障将自动退出供电时间h。锂电池供电是铅酸蓄电池重量的六分之一。画轴尺寸:直径m有效屏幕弧长.m长度m分辨率为。画轴的基本模块尺寸为m.m通过.m的折线构成圆。每个模块由根长m的LED圆形灯条组成。灯条面罩具有雾化功能的PC材料制成厚度/J\Tmm透光率达到了%并具有一定的挠度。每个模块的构成方式是:灯条内LED的像素间距.mm灯条之间的安装间距也是.mm。卷轴LED屏幕要求重量极轻需小于kg/m为此提出了采用半亮度的工作方式减少了一倍的DC/DC电源模块每平方米即个屏体模块配置一块DC/DC电源模块此措施减轻重量kg/m。卷~~LED屏幕是像素间距.以内分辨率和扫描频率达到Hz以上的世界上最轻的屏幕具有很好的显示效果。结语在整个特效实现当中钢丝绳机电同步远距离牵引技术、双凸轮单向止推旋转快速连接技术、远距离钢丝绳收放同步控制技术、高清轻质异形多模式LED视频播放技术发挥了重要作用。画卷特效是由机械传动、计算机控制、多媒体视频等多学科、多专业技术合作研制完成的其成功不仅为北京奥运会开幕式演出留下永恒的精彩瞬间同时也是实物与视频图像相互配合的多媒体技术应用于大型广场式表演的积极探索。躏(责任编辑潘浪)

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