自然史诗数码技术报告

重要的科普教育，更是市科技文化事业建设的新地标。、、”以科技馆为主体单位幻维数码创意科技市激光技担《自然博物馆“自然史诗户外数字影像声光及交互系统开发及示范、、””键技术的研究及其在“自然史诗自然博物馆大型多交互及体验式文化科技融合创新示范工程中的应用带动市相关领域的科技攻关和成果转化应用打造城市新的地标性景观亮点辐射静安区旅游业商业和服务业发展，海市民提供集文化、科普、休闲于一体的新公共游憩平台。”以自然博物馆多文化景观为切入点通过对承载自然博物馆多媒介影像系统结合多互动手法，在统一的系统集中控制下，彼此弥补、进科技和文化的融合发展，融合科普，创建科学示范，引领行业发展方文化艺术的创作内容是，科学技术的展示是有利工具和途径。本课题的研究成果可以利用其多成像技术，将各类型的展示内容突破空间限制， 项目总

搭建大型户外新媒建科普多产业1形成1套适应建筑表面投射的大型多交互集成系统完成“韵律自然”多交互体验数字内容1套完成“自然史诗”巨型多科普影片1部1研 2篇11了长度达80米的清画面采用6.1声道的多讯道音频采用全彩激光投射，将图像勾勒在气液两相的立体水雾之上；采用全彩的LED投射灯，渲染现场的绚丽气氛；采用清背投技术，阐释巨幅影片画面；采用IPAD人机交互技术，频信号的同步设备输出MIDI时间码，触发灯光控制信号、同步信IPAD交互内容和音效。98K2IMAX1、宇宙：从宇宙大开始的天体星系奇观2345第一章前期设计和测试第一节前期声场测试环境噪声测量数据 （单位，P768dB，而P7、P8二点的背景噪声分别为68.8dB、74.5dB，因此不会对该区域产第二节、激光配合测6.5英尺。细胞墙试验墙亮度测试值分第二章本多系统采用的通用技术标准GB50169-2006JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》WH01-93第三章硬件系统集成方案第一节项目内容分析确定表演区等多种新技术与大型公共建筑融合，提升自然博物馆科普价值和文化价值，把自然博物馆打造成集科普教育、文艺展示、休闲、公益宣传为一体的示范多演示区域主要分为：自然博物馆主的玻璃幕墙投影区域LED我们仔细分析了相关图纸，也进行了现场实地，针对上述三个演示区域，主LED主要观众欣赏位置的确认，有利于我们对多演示的内容和形式表现、演示项目实施的软件和硬整个“自然史诗”多系统由两部分构成：多内容（软件）和系统硬件。内容软件主要涉及细胞墙数字投影内容、主处投影内容、水面LED灯和激光光系统、水面LED灯系统、冷雾系统、系统集成控制系统、系统用系统。另馆公共建筑物户外完美的多表演。第二节硬件系统框架构处理系统、激光系统、水面LED灯系统、冷雾系统、系统集成控制系统、系统用视频系统。三个多演示区域所涉及的不同系统参见下表：主处★★★★★★★LED★★★内部系★★★★★★数字投影系统主要包清投影机组、处定制背投幕机组，所有内容预先在图像处理系统设备内经过统一融合处理由不同位置的投影机组播放，构成完整的动态图案信息。水面LED灯作为细胞墙体及主处多表演的补充其信息内容也预先在灯光控制台内与上述投影影像互动融合一LED码控制，确保音信号、激光信预先制定的场景情节联动。我们先对三个多演示区（细胞墙体影像艺术展示区自然博物馆主的玻璃幕墙投影区域水面灯与激光表演区）第三节细胞墙体影像艺术展示投影系统须确定投影展示面具置然后由投影展示面位置确认最佳投影机安置点最后我们对相关图纸进行了研究并对现场实地发现该细胞墙呈内弯的海螺形状， 确定投影展示面。投影机安点需在一个封闭腔体内具备日常保养的必备条件如用电、人员、环境温湿度控制，确保这个多演示活动是长期的、可持续的。（具备可实现性）AABA、B两点是目前最理想的投影机最佳放点。不同地点的投影机组数量最③按照艺术展示所要求影像设计尺寸为弧长度不小于65高度最低处10米最高处18米的双曲幅面。投影画面的显示度不低于6.5英尺，并结合现场AB投影，其中A1（共两台叠加使用B2（每4面的亮度〉6.5英尺。根据画面的制作要求，单台投影机亮度需达到35000ANSI流明，投影机分辨率2K（2048*1080HD35K音频系统成，其中数字音频处理系统、功放、源等设备安装在控制机房内，扬声器安装MIDITimeCode源由此输出音源信号给数字音频处理器并经处理后通过功放传输给扬声器目演示效果，扬声器处理通道是独立的，可实现整体或音频信号漂移（类音频信号音域宽广、系统动态大，有效展示内涵音频信号的是服务于内容，与同步。 主处扬声器点扬声器安装在斜坡屋顶上，所有扬声器指向观众区域（指向西路。扬声器指向性强，Q域影响甚小。扬声器距正前方的西路居民楼最近约120米、最远170米，且扬声器是向下指向观众区而非西路侧居民楼，因此扬声器对正前方居民区域音频信号的是服务于内容与同步扬声器可实现体或音频信号的效果扬声器采用全天候外形处理，可露安装长期使用，采用JBJBLPD/AE系列全16路通道独立输出16路即可系统还配置2只扬声器用于控制机房系统使音频还配置一套10路输入以上、22路输出以上的数字音频处理器系统，用于确保细胞墙体以及主处的扬声器通道独立，可以实现整体或效果声，配合源展示。音频系统主要设备JBL坡道全天候扬声 5JBL坡道全天候超低扬声 1CROWN功放（含1台备份 12JBL扬声 2Sounfcraft16路数字调音 1BSS128（1）2BSS8通道音频输出扩展 2专业声卡（含MIDI接口）及套 1时间码系统控制及音频主机（含1台备份）2第四节主处影像艺术展示投影系统投影系统采用背投投影方式，背投幕有三屏幕构成，整体画面设计尺寸为米宽、9，6幕宽度约为8米左（具体尺寸还需得到相关图纸深化我们现场发现在主入其次电动银幕的电机转动轴不像通常银幕安装在天花上而是安装在银在气象馆、中华艺术宫等场馆就已成功采用此种方法解决巨幅银幕幕布平 14置较高，银幕最低处离地预估6米。广视角有利于广场上观众。当然广视角与银幕增益是个值，从技术指标上先满足广视角度，银幕增益从提升投影机亮度三幅电动下沉式背投幕具体参数#1（W×H：7200mm×9600mm#2（W×H：8500mm×9600mm#3（W×H：8000mm×9600mm投影机共3台，每台投影机投射一幅背投幕。每台投影机输出亮度不低于20000ANSI流明，分辨率不低于1920x1080。推荐品牌：科视、BARCO、DP，主推荐WU20K-J投影机。音频系统JBL处全天候扬声 3JBL处全天候超低扬声 2第五节LED区水面LED灯区域涉及的系统主要有水面LED灯系统、激光/冷雾系统、图像控水面LED水面LED灯共有448个，沿着水池边均匀分布。每个LED灯为全彩，224个水9W，2243WLEDDMX512水面LED灯的防水等级做到了IP67，适应水下安装。空间条件，如通风散热情况，安装调试及后期等。在一层近立面墙体的两侧陆岸各布设1套激光系统，投射幅面覆盖细胞墙立面墙体在上人屋面的地面一层轮廓线内布设1套移动式的室外激光投射射建议设置在一层，管线从楼层顶面走，向各机位布线。射。文字描述：系统包括三套激光投射系统和1套冷雾系统，总控通过DMX512通用控台，实现多套系统及与投影设备的同步控制一层的2套激光投射系统通过交换器由1台服务器控制，通讯接口采用激光表演标准ILDA接口、接口；冷雾控制采用网络接口、无线控制装置(含无线。。墙体近百米远的观众，获得全视角和最佳的视觉效果。B、一层2套激光投射系统机位设置使设备隐藏性好，又不破坏建筑体；D第六节投影细胞墙、光路设计、投影机型号的选本项目数字投影系统设备主要分为数字投影机设备异形融合处1）数字投影机系细胞墙投影系统共配置了6台科视CP223033000ANSI流亮度投影侧。按照设计图纸，41，另2台高亮度投影机布置在#2投影机所选用的科视CP2230投影机输出亮度为33000ANSI2048x1080机房#142CP2230组。另在投影机房#221Coolux融合和异形调整后，使整个细胞墙投影面弧长可达65米，高度最低处10米、最高处18米的画面。投影机组合使用将定制安装支架，用于处的背投投33式，每块投影幕的可视面积分别是：7.2*9.6×18.5*9.6×1幅，8*9.6×1RS485处背投投影机采用科视WU20K-J投影机。其输出亮度为18000ANSI流明，分辨率为1920x12003宽度，因此这3台投影机将旋转90度安装，以减少画面的损失。我们已依据经过处理后这三银幕可显示三幅不同画面也可显示经预先定制于影院墙体上，尺寸为高度800x宽度700（mm）,这三套电动窗亦可在控制异形融合处理系细胞墙影像艺术展示区主要采用多台投影机融合拼接投射技术影像设计尺寸为弧长度不小于65米，高度最低处10米、最高处18米的双曲机统一发指令。本系统采用德国coolux融合处理系统和国产品牌—力富融合服务器系统整个图形处理系统的是coolux处理软件主要用于细胞墙体异形表面画面的处理。而力富系统则用于信号执行动作的控制以及处三幅背投画面的组合。力富服务器是内嵌CooluxPandorasBoxManageLT管理软件的服务器，使力富控制主机能通过网络来控制coolux融合处理设备并且保持它们之间的同步性两者各司其职。Coolux和力富组合在1933老厂房、科技馆、音整套控制系统由1台力富LF-VZK10CP/A融合拼接主控机、1台德国COOLUX公司的cooluxPandorasBoxQUADSERVERLT四通道服务器和3台力富LF-VBF10CP/RJ/A单通道 器构成。力富LF-VZK10CP/A融合拼接主控机负责整体画面的编排调整指令发送和同步，cooluxPandorasBoxQUADSERVERLT四通道服务器负责异形墙面的融合拼接和异形矫正，力富LF-VBF10CP/RJ/A单通道 器负责处三coolux的将艺术渲染与直观的制作演出控制结合在一起其Server拥有最强大的渲染引擎及最高质量的硬件拥有3D工作空间及实时编辑功能并能够在任何物体或平面上完成投影。利用其软件处理，可以随意的排列安置和图像的位置，改变大小以及颜色，并同步所有的及音频。PandorasBox拥有现场3D编辑渲染及合成它能迅速完成梯形校正、本系统从系统成本及性价比方面考虑整个处理系统设备并没全部cooluxCoolux在处只需拼接采用了内置coolux服务管理的力富产品既使整个系统内容在力富控制主机内然后按细胞墙和处不同显示区域划分上传至相应的服务器内，受集控系统指令。信号处理分配及传输系内容的处理器系统设备是安置在控制室内从控制室至细胞墙投影机房及处投影机终端的距离都较长，为确保信号有效传输，本系统传输全部采用光纤媒质。服务器输出接口为DVI，投影接口采用DVI，经过DVI-光纤-DVI传输后，信号几乎无损失。为确保信号的分辨率在最终投影终端时不变（有时投影机会自动调节信号的分辨率我们配置了带DVI接口的EDID管理器来锁定分辨率。另外为方便在控制室内实时输出图像，在控制室输出末端配置DVI分配器，一路输送投影机端，另一端送控制室27英寸高分辨率显示器。该27高分辨率显示器的分辨率等级满足系统显示最高分辨率指标第七节图像处理系体投影演示信息、主处投影演示信息、水下LED演示信息的进行统一控制系统特点整套控制系统由一台LF-VZK10CP/A融合拼接主控机一台德国COOLUX公司的cooluxPandorasBoxQUADSERVERLT四通道服务器和四台LF-VBF10CP/RJ/A单通道器构成.LF-VZK10CP/A融合拼接主控机负责整体画面的编排调整，同步，cooluxPandorasBoxQUADSERVERLT四通道服务器负责异形墙面的融合拼接和异形矫正，LF-VBF10CP/RJ/A单通道器负责平面前面的融合拼接和异形矫正以及LED屏的。系统主要产品简介1、伺服器CooluxpandorasmediaQuadserver产品概PandorasBox系统完美的将艺术渲染与直观的制作演出控制结合在一起。Server拥有最强大的渲染引擎及最高质量的硬件，拥有3D工作空间及实时系统功可以根据需求，通过自由变形（FFD）系统特拥有全回放及输出功能所有的图层都可以自由摆放在屏幕上的任意位DVI2048x1080，60/50Hz当需要同步多个输出画面时候。图层可通过Media-Net网络来同步。另外，DMX控台来控制所有功能除此以外还支持TCP/IPSMPTERS232/422Art-Net，DMX512，MA-Net，，MSC3DPandorasBox提供了一个3D的工作环境，可以在其中进行任何创意和编辑。最多可达32个图层及无限数量的图像图层。Aeon™特效引擎及FireFly™3DV5的效果引擎可以让用户创建及合成无数多的特效。FireFly™3D粒子系3D理效果。SD/HD-SDIDVIPandorasBox系统拥有广播级的低延迟输入功能SD及HD-SDI的平均输入延迟低于2帧.PandorasBox系统带有的去交错功能可以将隔行输入处理为全帧产品参型号：CooluxPandorasMediaQuad层8层无编2冗余2、主控机LF-产品概LF-VZK10CP/A主控机是一台内嵌了CooluxPandorasBoxManage管理软件的服务器。其可以通过网络来控制各种PandorasBox设备，并且保持它们之间的同步性。赋予了实时编辑与回放控制新的定义。PandorasBoxManager内建了基于cue的时间线控制界面，来控制PandorasBoxServer、yer。也可以通过TCP/IP,RS232/422,SMPTE,DMX,Art-Net,各种模拟或数字信号的工业用传感器来控制PandorasBoxServeryerPandorasBoxManagerPandorasBoxManager的控制下，系统上所有的PandorasBox回放设备都能PandorasBox创建一个窗口界面来观察、调整和输入设置，并随时调用。产TimeLine系统特新型编辑及管理模所有的PandorasBoxManager都是基于时间线来编辑的，并通过PandorasBox组合的PandorasBoxServer、yer,更可以同步所有连接上的yback的素材。(2)导出与录导出功能可以将整个编辑好的效果输出为一个HD对于拥有Box实时编辑系统的用户这极大地提升了自己的工作效率而通过录制能，通过各种输入源，你可以录制分辨率最高达2K/HD的。(3)ASIO第八节影片主投影机单台分辨率：1200宽X1920高，三台拼接后，加两根立柱的面积（0.83844X14616.7米，8.5米，8米宽，9.3米高。最后输出3个文件分别给3台器。细胞墙投影机单台分辨率：2048X1080为：4380X108066，9.4-17.531台多通道输出器细胞墙和主的多台多组投影机，每个组所负责投影的区域的画面的像素MASK器硬盘建议（主3台服务器，内置容量每台1TB；细胞墙1台3通1TB；2TB提供MOV无压缩输出81mix，7Pan音频的音序器软件，是基于PC平台的Win7系统的Cubase。制作完成工程文件后，将CDR文件及相关文件拷贝进入音频工作站。效的移动效果，建议使用夸张大胆的技术处理，增加声像点运动的速信号通过DMX512控制协议来触发激光器的内容。现场激光的预埋第九节音乐系统音频信号覆盖区域的分音频系统扬声器信号覆盖区域也就是观众所在观赏区域在现场勘察中了解到落成的自然博物馆位于西路、石门二路处。自然博物馆前方为静安雕塑公园和西路，其后部为山路，坐落些居民区。从勘察中得知，观众观赏区域主要位于博物馆主处广场和馆前马路。声音覆盖于这些区域，避免和减少对自然博物馆后部居民区扬声器布置及声场模本系统中音频系统扬声器按照声场设计对位置和数量进JBLPDAE1JBLPD5212/432JBLAM7212/64全天候扬声器、2只JBLAM7212/95全天候扬声器和3只JBLAM7128所有扬声器分别指向主处广场和馆前马路这些观众欣赏区域并箱体后部所产生衍射一部分会被斜坡吸收和反射，到其他区域运用目前世界上通用的声场计算模拟软件EASE4.0来对自然博物馆多户外秀观众区进行声场模拟，主要观众区域声场情况如下：室外声音远距离主要集中在高频段，以4KHz频段考量模拟，主要音频系统框架及主要设备介本系统音频系统包括安置于斜坡上的全天候扬声器组设备及相应驱MIDI斜坡上全天候扬声器横向安装在固定的可升降支架上主处扬声JBL90°，区域不受扬声器前部可能存在的遮挡物干扰声音的在使用完毕后，6CROWN1CrownXTi10003XTi40005CrownXTi60002CrownIT-5000HD故障时系统其他扬声器仍正常工作确保仍有音频信号在；其二，每只扬声器采用单独通道驱动和处理，可做出与画面相匹配效果，赋予内容的艺术表现力。音频信号的处理和通道分配由

BSS处理器在奥运会开闭幕式、世博会开闭幕式中广泛采用，具有极高的可靠性。本系统采用1BSSBLU100数字音频处理器和2BSSBOB音频输出扩展器，组成12进24出的音频处理系统，系统输入输出通道数满足多秀的音乐通道数要求，其他技术参数和处理功能也达到了数字处1BSSBLU100主处理器的相同型号备份。一旦主BLU100处理器出现故障，备份BSSBLU10016于多通道音源输入和系统使用配置模拟调音台的系统的音信号是由一台专业音频工作站来音频信号的。事先将音信号整合成一个源，从根本上解决了音信号的同步问题，即使处理部分产生的音信号不同步可以通过专业声卡的时间码同步来解决。系统选用ROLANDstudio MIDI声卡，使信号具有多通音频信号输出给调音台和数字音频处理器并。第十节交互1 的移动终端与户外投影交第十一节统集成控整个多展示系统主要包括音频系统投系统图像处理系统水面系统激光/冷雾系统集成控制系统系统用系统其中集成控制系统按照统一的MIDI时间码，通过标准的DMX512式以及MA-NET2网络信号，按效果表演需求，统一协调、同步地指挥各系统运作。简而言之，系统集成控制解决的是各系统之间的同步运作。MIDITimeCode台MA-Lighting数字灯光控制台和ReyerUnit备份设备构成。主控电脑主要作为系统控制界面使用并兼做音频信号器其发生时间控制码通过MIDI发生器传输到MA-Lighting数字灯光控制台并由MA-Lighting数字灯光控制台按预设程序同步协调投影、水面LED、激光、冷雾、户外环境灯光在本套控制系统中，以MA-Lighting数字灯光控制台做主要控制使用，Reyunit作为它的备份输出，用于备份和扩展运算信道数及控制接口设备，进音频系统控制由主控电脑直接控制。投影系统控制：MA-Lighting将MA2-Net网络控制信号通过网络传输出给图像处理系统主机和服务器，实时同步控制图像处理系统，从而使不同地点的投影机组（包括细墙体和主处）资料统一融合展示，并与其他系统同步。水面LED屏系统控制服务器，实时同步控制水面LED屏系统，并与其他系统同步。激光/冷雾系统控制户外环境灯光控制MA-Lighting将DMX512开关量形式控制主处三幅电动银幕的升降。MA-Lighting与MAReyunit之间可实现实时同步无缝信号交换。ReyReyunit可以无缝的接上，继续输出信号，保证控制终端不会时空，保证场馆MAMA2-NetMAMA2-NetMA（Ethernet）MA系统的所有硬、软件部件彼此间能够实现实时的、双向的通信。MA-Net21,000Mbit/s这确保了与大多数现有的网络交换机实现了高度兼容，进而提高了网络的效能。第十二节户外多系统与处互动系统的使用衔“自然史诗”户外多系统与处互动项目是两个不同的独立项目。处互动项目自配服务器其线缆媒质和终（处银幕是借“自然史诗户外多系统部分设备同一时间内处投影/银幕系统只能自然史诗”户外多系统或处互动项目其中一路信号。如下图所示，这两个系统通过一台多通道DVI矩阵信号切换后由投射机播放至处银幕。“自然史诗”户外多系统控制室内配置系统控制设备，可对上述矩阵信号通道进行切换“自然史诗户外多系统控制可采取人工一键化操作方式，也可以在系统设备已供电状态下定时使（包括音灯光激光等系统联动处互动项目信号源的第十三节监视系为便于实时监视系统运行状态，我们配置于本系统的监视系统。清投影机进行开关机控制。配置3台网络机对处3台背投投影机的指示灯做，以便时光发生器的指示灯做，以便时刻了解投影机、激光器的运行状态。光发生器的指示灯做，以便时刻了解投影机、激光器的运行状态。、另外从安保系统中引入２路信号作为对于水面ＬＥＤ屏处投影幕、细胞墙的。、第十四节件系统建211觉盲区，对影像展示效果影响不大。同时西墙的影像范围增加了12米，增强内技制作安装调显对影片所有画面进行专业级数字内技制作安装调显对影片所有画面进行专业级数字合DigitalVision标准的操控平FilmMaster级调色软件集成DVO软件修复工具集、支持AAF、DNxHD、MXF和QuickTime素材格式的输入与输DVNRSONY系统控制接口及激光表演与多光、投影、环绕声音乐、喷雾、水下LED影像、3D影像、激光视觉特效为主要表将建筑表现与互动结合打破仅仅将影像投射于建筑表面的常规表基于特殊建筑形态、材料及纹理的形式的影像声光系统技术应用建筑的整体效果与建筑自身形态、构成材料和表面纹理特点密切相关同时如何利用建筑周边空间环境特点为建筑气氛营造与烘托也决定了建筑自然博物馆建筑本身与周边环境较为复杂基于建筑的影像声光系统必高流明级DLP投影机为自然博物馆正高流明级DLP投影机为自然博物馆正面约250平方玻璃幕墙呈现高精度影像。作为建筑DLP投影技术的主要特点。相比传统投影机而言，DLP投影的部件-DMD以镜片为基础，提高了光通效率，可以将的光线打到屏幕上。尤其是基于DLP技术的XGA、SXGA、2K率的情况下，DMD可提供的反射面积以更为有效地利用灯光的亮度。而且，DMD的强反射表面通过消除光的以及将的光线反射到屏幕上，最大化地利用了投影机的光源，使得即使在明亮的环境下，DLP较好的图像品质。此外，DLP投影技术能为观众提供自然真的影像效果呈现，LCDLCDLCDDLP情况，DMD1何缝隙可以生成无缝的数字化影像同时，DLP不仅仅是简单地投影图像，度，确保原始图像得以栩栩如生地再现，而且没有LCD投影技术所常有的效DLP绿色和蓝色分别使用3块DLP显示板这种技术已经被用在数字院中的大型度。在影像系统的配合下，系统可实现对影像文件的、、颜色调整、亮通过高流明级DLP投影机和激光影像的综合运用为自然博物馆建筑媒公共广场环境音场声音改变了多艺术的发展轨迹使得多艺术真正成为能够直接诉诸30×20°中6040×40°253360°环绕声的聆听由于自然博物馆西面周边地区紧挨居民楼，最近的居民距离理想听音范围仅20考虑在作品展示时间内不对居民生活造成影响。通过以下的音响系统的设计与音乐制作的技术严格控制声像的空间区音响技术选型与摆位的关所有远距离音箱组设计采用长冲程窄指向性中高频音箱，扩散角控制在、×40°120°以内所有长冲程中高频音箱可以将所有来自左前方准确地辐射在听60d（A及温度的环境。、定制创意与制大气对声音也有吸收作用，尤其对超过2000Hz的高频声音，吸收效应更加TEF客观技术测TEFSPL能分布，同时周边居民区域有急剧的衰减。因此，通过前期设备安装的合民的干扰因素降至最低。目前已经得到的第噪声显示：《社会生活环境噪声排放标准（GB22337-2008）2类区的要求扬声器时间为19:30～20:00（即昼间，夜间不，每周一次，日为周末，因此本项目噪声排放限值要求执行昼间标准扬声器噪声对厂界处的影响均60dB(A)，厂界噪声排放达标。对周边噪声敏感建筑物的影响达自然博物馆扬声器噪声对周边居民住宅楼和学校的影响昼间Leq值低于58dB(A)《声环境质量标准（GB3096-2008）2类区的要求扬声器22:002基于影像交互形式以及增强现实技术的互动系观众之间形互是课题在交互设计研究方面的关键所以课题的主大屏幕本课题同时设计了LED大屏幕和定制化头交互系统,通过动作捕捉和LED3D实特殊视觉效果呈现在现场大屏幕的所有观众面前。观众