可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》是廣州彩熠燈光有限公司於2012年2月20日申請的發明專利，該專利申請號為2012100380711，公布號為CN102606983A，公布日為2012年7月25日，發明人是劉建華。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》公開了一種可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法，該控制系統包括顯示屏、用於控制燈具切光片和光圈的燈光控制模組、用於存儲切光片控制閾值參數和光圈參數的存儲模組、切光片驅動機構，所述顯示屏、存儲模組和切光片驅動機構均與燈光控制模組連線，所述切光片驅動機構連線切光片。該發明通過建立可視化平台，且採用單一控制點的控制方式，具有控制簡單、方便、快速、直觀等優點，對控制點到切光片位置的轉換，設計了精確的算法，保證操作平滑且穩定，且能夠控制切光片精確到位地移動，實現預期的光圈截面切割效果，得到預期的光束形狀。

2021年6月24日，《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》摘要附圖）

基本介紹

中文名：可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法
申請人：廣州彩熠燈光有限公司
發明人：劉建華
申請號：2012100380711
申請日：2012年2月20日
公布號：CN102606983A
公布日：2012年7月25日
地址：廣東省廣州市白雲區北太路1633號廣州民營科技園8號
Int. Cl.：F21V14/00
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,

專利背景

在舞檯燈光領域中，通常採用投射類的燈具來投射光線，而燈具的光源投射開口是固定的，要改變燈具投射光線的光束形狀，一般是通過旋轉切光片技術來實現。具體為：在燈具的光線投射口處（即光圈四周處）設有四組切光片（上切光片，左切光片，下切光片，右切光片），該四組切光片能在一定範圍內直行或旋轉，用來對光束截面的形狀進行切割；燈光設計師通過燈光控制台系統對這四組切光片進行配置編排，並改變各切光片相對燈具軸線的位置，進而調節燈具的光線投射口大小，以切割光圈截面形狀，使得達到預期的光圈效果。

截至2012年2月，在燈光控制台系統中，對切光片的控制主要有以下方式：（1）直接輸入參數值，即用戶通過旋轉控制按鈕來輸入直接參數值，燈光控制台系統中的中央處理器根據該參數值，向控制切光片的電機傳送相關的控制命令，進而通過電機帶動切光片運動至相應位置，對光圈截面進行形狀切割，以達到改變燈具投射光線的光束形狀的目的，這種控制方式雖然能起到改變光束形狀的作用，但是，不夠直觀，用戶需要根據經驗來輸入參數值，對於經驗不是很豐富的操作者，如果想要調節到預期的光束形狀，只能通過不斷地嘗試輸入不同的參數值直到達到預期效果為止，整個過程比較費時間，且繁瑣，操作非常不便；（2）通過可視化互動控制，通過在可視化平台上針對每組切光片確定多個控制點，再將多個控制點的坐標信息轉化為控制信號來拖動一組切光片，這種方式雖然比前者直觀，但由於要確定多個控制點，因此，具有存在控制點較多、控制點有效範圍反饋不夠等缺陷。可見，相關技術中，對切光片的控制方式普遍存在著不夠直觀、操作不便等缺陷。

發明內容

專利目的

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》的第一發明目的在於克服2012年2月前相關技術的缺陷，提供一種能在可視化平台上顯示切光片的切割位置及切割效果，進而通過顯示屏直觀地展示給用戶的控制切光片的控制系統。第二發明目的在於提供一種僅需要選取一個控制點，通過該控制點，即可確定切光片的切割位置，並在可視化平台上顯示切光片的切割位置及切割效果，進而通過顯示屏直觀地展示給用戶，實現可視化控制切光片運行的控制方法。

技術方案

一種可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統，包括顯示屏、用於控制燈具切光片和光圈的燈光控制模組、用於存儲切光片控制閾值參數和光圈參數的存儲模組、切光片驅動機構，所述顯示屏與燈光控制模組連線，所述存儲模組與燈光控制模組連線，所述切光片驅動機構與燈光控制模組連線，所述切光片驅動機構連線切光片。所述燈光控制模組包括：初始化設定模組，用於初始化各切光片的切割點位置，並向切光片驅動機構傳送控制信號，驅動切光片驅動機構將各切光片移動至初始位置，使切光片與光束相切；可視化平台建立模組，用於建立光圈圖像及初始光束圖像模擬的可視化平台；切光片選擇模組，用於通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀取切光片的參數，根據待投射的光斑形狀，選取對應的切光片選擇待調節控制的切光片；控制點選取模組，用於在可視化平台上選取控制點並判斷該控制點是否有效；切割線繪製模組，用於確定該切光片的切割線，並將其切割線顯示在顯示屏上；切割控制信號輸出模組，用於將控制點的極坐標值轉化為對應切光片的控制信號，並將該控制信號傳送至該切光片的切光片驅動機構進而控制切光片移動或旋轉至相應位置，以達到改變燈具投射光線的光束形狀的目的。所述燈光控制模組還包括切割可視化模擬模組，用於可視化模擬及顯示單個控制點對該所選切光片進行切割的切割光束效果。所述顯示屏為觸摸顯示屏。所述切光片驅動機構為步進電機。

一種用於控制上述任一可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統的控制方法，其特徵在於包括以下步驟：

1、初始化各切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體驅動燈具切光片驅動機構，將各切光片移至初始位置，使各切光片在光圈所在的平面上的投影與光圈相切；

2、建立初始的可視化平台，通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀出燈具的光圈參數，根據光圈參數繪製出光圈圖像，在光圈圖像區域內填充顏色模擬光束由光圈孔投射出來的光斑形狀，並將模擬的光斑形狀輸出並顯示在顯示屏上，形成初始的可視化平台；

3、選擇切光片和確定切光片的控制點，包括以下步驟：

（3-1）用戶選擇一組預調節切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體，從存儲模組中讀取待調節切光片對應的控制閾值參數，以初始的可視化平台中光圈圓心為極點，以平行於所選取切光片的半徑為極軸建立極坐標系；

（3-2）用戶在初始化的可視化平台上選擇一個點作為控制點，通過預設定在燈光控制模組中的軟體，確定控制點的極坐標P（ρ，θ）並判控制點是否有效，若該控制點無效則重新選擇另一點作為控制點，具體如下：

（3-2-1）根據控制點的極坐標值P（ρ，θ），計算控切光片的切割點A、B的極坐標值：AP/BP＝k；AP*BP＝（R+ρ）*（R-ρ）；AP＝R+ρ-2Rρcos（α-θ）；BP＝R+ρ-2Rρcos（θ-β）；α≥β；其中，AP為切割點A到控制點P的距離值，BP為切割點B到控制點P的距離值，R為光圈圖像的半徑值，k為大於1的預設常數；ρ為控制點P的極徑，θ為控制點P的極角；α為所求的切割點A的極角，β為所求的切割點B的極角，得出切割點A的極坐標值為A（R，α），切割點B的極坐標值為B（R，β）；

（3-2-2）根據切割點A、B的極坐標值，計算切光片的推進距離L以及旋轉角度Φ，切光片的推進距離L以及旋轉角度Φ計算方法下條件：當α+β＜2π時，Φ＝（π-α-β）/2；當α+β≥2π時，Φ＝（3π-α-β）/2；當Φ≠π/2且Φ≠-π/2時：L＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；當Φ＝π/2或Φ＝-π/2時，L＝0；其中，當Φ＜0時，則切光片進行逆時針旋轉，當Φ＞0時，則切光片進行順時針旋轉；

（3-2-3）將計算所得的推進距離L以及旋轉角度Φ與預設定的控制閾值參數比較，所述控制閾值參數為最大推進距離Lmax、最小推進距離Lmin、最大旋轉角度Φmax、最小旋轉角度Φmin，若同時滿足如下條件，則該控制點為有效點，否則為無效點：Lmin≤L且L≤Lmax；Φmin≤Φ且Φ≤Φmax；其中，L為上一步驟計算所得的切光片的推進距離，Φ為上一步驟計算所得的切光片的旋轉角度；Lmax為預設定的最大推進距離，Lmin為預設定的最小推進距離，Φmax為預設定的最大旋轉角度，Φmin為預設定的最小旋轉角度；其中，Φmax、Φmin的取值一般為Φmax∈（-π/2，π/2）、Φmin∈（-π/2，π/2），即Φ∈（-π/2，π/2）；Lmax、Lmin的取值一般為Lmax∈（0，2R）、Lmin∈（0，2R），即L的取值範圍一般在於0-2R之間；

（3-2-4）重複步驟（3-2-1）——（3-2-3），確定其它預調節切光片的控制點；

4、將切光片運行至對應的位置對光圈進行切割：通過預設定在燈光控制模組中的軟體將各控制點的極坐標值進行轉換處理，轉化為對應切光片的控制信號，並驅動切光片驅動機構移動或旋轉切光片至相應位置，對光圈截面形狀進行相應的切割；控制點P的極坐標值與該切光片的控制參數值之間的轉換方法：當α+β＜2π時，Φ＝（π-α-β）/2；當α+β≥2π時，Φ＝（3π-α-β）/2；當Φ≠π/2且Φ≠-π/2時：L＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；當Φ＝π/2或Φ＝-π/2時，L＝0；其中，Φ為切光片的旋轉角度，當Φ＜0時，則切光片進行逆時針旋轉，當Φ＞0時，則切光片進行順時針旋轉；L為切光片的推進距離，α為切割點A的極角，β為切割點B的極角，R為光圈圖像的半徑值。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》的進一步改進在於，還包括通過預設定在燈光控制模組中的軟體計算、繪製該切光片的切割線並將該切割線在初始化平台上輸出；切割線滿足如下條件：λ[sin（γ-β）+sin（α-γ）]＝Rsin（α-β）。其中，λ為所求的切割線上任一點的極徑值，γ為所求的切割線上任一點的極角值，α為切割點A的極角，β為切割點B的極角。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》方法的進一步改進在於，還包括模擬切割步驟，通過預設定在燈光控制模組中的軟體對顯示屏上的光圈圖像進行切割，將光圈的被切割部分的區域對應的圖像進行處理，具體包括如下步驟：

（8-1）選擇任一點作為檢測點，並確定檢測點的極坐標值，為M（t，d）；

（8-2）判斷該檢測點是否落在被切割區域內，若是，則將該檢測點對應的像素值設定為背景色值並顯示，否則，該檢測點對應的像素值不做修改，並進入下一步驟；檢測點是否落在被切割區域內的判斷：若檢測點的極坐標值同時滿足以下條件，則該檢測點落在被切割區域內：當R≥L≥0時，α≥d≥β且t＞NO；當L＞R，β＜π/2時，α≥d≥β或者t＜NO；當L＞R，β＞π/2時，d≥α或者β≥d或者t＜NO；其中，L為步驟（3-2-2）所求得的切光片的推進距離L，R為光圈圖像的半徑值；d為檢測點的極角，α為切割點A的極角，β為切割點B的極角，t為檢測點的極徑，NO為檢測點M、光圈圖像中心點O的連線與切割線的交點N到光圈圖像中心點O之間的距離值；

（8-3）判斷光圈圖像區域內所有的點是否都已檢測完，若是，執行步驟4，否則返回步驟（8-1），繼續檢測，直到所有點均已檢測完畢。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》方法的優選方案，在步驟3中，對應每組切光片各建立一個控制點有效區域，該控制點有效區域為切光片的有效控制點的集合，具體步驟為：

（9-1）用戶任意選擇一組切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀取該切光片的控制閾值參數；

（9-2）建立控制點有效區域，根據該切光片對應的控制閾值參數，通過預設定在燈光控制模組中的軟體確定該切光片的控制點有效區域，並將其輸出顯示到顯示屏上，具體步驟為：

（9-2-1）選擇光圈圖像區域內的任一點，作為控制檢測點，該控制檢測點的極坐標值P（ρ，θ）；

（9-2-2）根據步驟（3-2-1）~（3-2-3）的方法對該控制檢測點P進行檢測，若該控制檢測點P為有效點，則進入下一步驟，否則，進入步驟（9-2-4）；

（9-2-3）對該控制檢測點P對應的像素值修改為提示顏色值；

（9-2-4）返回執行步驟（9-2-1）~（9-2-3），直至所有的點均檢測完成；所有像素值為提示顏色值的控制檢測點所在區域構成所述的控制點有效區域；

（9-3）重複步驟（9-1）、（9-2），確定其它切光片的有效區域。

有益效果

1、通過建立可視化平台，且採用單一控制點的控制方式，具有控制簡單、方便、快速、直觀等優點。

2、可精確的確定控制點有效範圍，即有效點控制區域，並採用直觀的方式提示用戶操作，使得用戶操作便利，並能快速地實現預期的切割效果。

3、對控制點到切光片位置的轉換，設計了精確的算法，保證操作平滑且穩定，且能夠控制切光片精確到位地移動，實現預期的光圈截面切割效果，得到預期的光束形狀。

附圖說明

圖1為《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》控制系統總體結構框圖；

圖2為《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》燈光控制模組結構框圖；

圖3為《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》控制方法總體流程圖；

圖4是所建立的光圈圖像示意圖；

圖5是單一切光片的切割效果模擬圖；

圖6為判斷該檢測點是否落在被切割區域內的原理示意圖；

圖7是《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》所示方法中採用單一控制點確定一條切光片位置的原理示意圖；

圖8是計算切光片的推進距離L以及旋轉角度Φ的原理示意圖；

圖9為切光片初始位置在光圈所在平面的投影示意圖。

技術領域

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》涉及舞檯燈具控制領域，具體涉及一種舞檯燈具切光片的可視化調節控制系統以及套用該系統可視化調節舞檯燈具的方法。

權利要求

1.一種可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統，其特徵在於：包括顯示屏、用於控制燈具切光片和光圈的燈光控制模組、用於存儲切光片控制閾值參數和光圈參數的存儲模組、切光片驅動機構，所述顯示屏、存儲模組和切光片驅動機構均與燈光控制模組連線，所述切光片驅動機構連線切光片；所述燈光控制模組包括：初始化設定模組，用於初始化切光片位置，並向切光片驅動機構傳送控制信號，驅動切光片驅動機構將各切光片移動至初始位置，使切光片與光束相切；可視化平台建立模組，用於建立模擬光圈圖像及初始光束圖像的初始化可視化平台；切光片選擇模組，用於通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀取切光片的參數，根據待投射的光斑形狀，選擇待調節控制的切光片；控制點選取模組，用於在初始化可視化平台上選取切光片的控制點並判斷該控制點是否有效；切割線繪製模組，用於確定切光片的切割線，並將切割線輸出並顯示在顯示屏上；切割控制信號輸出模組，用於將所選取的有效控制點的極坐標值轉化為切光片的控制信號，並用該控制信號驅動切光片的切光片驅動機構進而控制切光片移動或旋轉至相應位置。

2.根據權利要求1所述的可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統，其特徵在於所述燈光控制模組還包括切割可視化模擬模組，用於模擬並顯示切光片切割光束的效果。

3.根據權利要求1所述的可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統，其特徵在於：所述顯示屏為觸摸顯示屏。

4.根據權利要求1所述的可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統，其特徵在於：所述切光片驅動機構為步進電機。

5.一種用於控制權利要求1-4任一所述可視化調節舞檯燈具切光片控制系統的控制方法，其特徵在於包括以下步驟：（1）初始化切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體驅動燈具切光片驅動機構，將切光片移至初始位置；（2）建立初始的可視化平台，通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀出燈具的光圈參數，根據光圈參數繪製出光圈圖像，在光圈圖像區域內填充顏色模擬光束由光圈孔投射出來的光斑形狀，並將模擬的光斑形狀輸出並顯示在顯示屏上，形成初始的可視化平台；（3）選擇切光片和確定切光片的控制點，包括以下步驟：（3-1）用戶選擇一組預調節切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體，從存儲模組中讀取待調節切光片對應的控制閾值參數，以初始的可視化平台中光圈圓心為極點，以平行於所選取切光片的半徑為極軸建立極坐標系；（3-2）用戶在初始化的可視化平台上選擇一個點作為控制點，通過預設定在燈光控制模組中的軟體，確定控制點的極坐標P（ρ，θ）並判控制點是否有效，若該控制點無效則重新選擇另一點作為控制點，具體如下：（3-2-1）根據控制點的極坐標值P（ρ，θ），計算控切光片的切割點A、B的極坐標值：AP/BP=k；AP*BP=（R+ρ）*（R-ρ）；AP=R+ρ-2Rρcos（α-θ）；BP=R+ρ-2Rρcos（θ-β）；α≥β；其中，AP為切割點A到控制點P的距離值，BP為切割點B到控制點P的距離值，R為光圈圖像的半徑值，k為大於1的預設常數；ρ為控制點P的極徑，θ為控制點P的極角；α為所求的切割點A的極角，β為所求的切割點B的極角，得出切割點A的極坐標值為A（R，α），切割點B的極坐標值為B（R，β）；（3-2-2）根據切割點A、B的極坐標值，計算切光片的推進距離L以及旋轉角度Φ，切光片的推進距離L以及旋轉角度Φ計算方法如下：當α+β＜2π時，Φ=（π-α-β）/2；當α+β≥2π時，Φ=（3π-α-β）/2；當Φ≠π/2且Φ≠-π/2時：L=R*（1–sin（β）–cos（β）*tan（Φ））；當Φ=π/2或Φ=-π/2時，L=0；其中，當Φ＜0時，則切光片進行逆時針旋轉，當Φ＞0時，則切光片進行順時針旋轉；（3-2-3）將計算所得的推進距離L以及旋轉角度Φ與預設定的控制閾值參數比較，所述控制閾值參數為最大推進距離Lmax、最小推進距離Lmin、最大旋轉角度Φmax、最小旋轉角度Φmin，若同時滿足如下條件，則該控制點為有效點，否則為無效點：Lmin≤L且L≤Lmax；Φmin≤Φ且Φ≤Φmax；Lmax為預設定的最大推進距離，Lmin為預設定的最小推進距離，Φmax為預設定的最大旋轉角度，Φmin為預設定的最小旋轉角度；（3-2-4）重複步驟（3-2-1）——（3-2-3），確定其它預調節切光片的控制點；（4）將切光片運行至對應的位置對光圈進行切割：通過預設定在燈光控制模組中的軟體將各控制點的極坐標值進行轉換處理，轉化為對應切光片的控制信號，並驅動切光片驅動機構移動或旋轉切光片至相應位置，對光圈截面形狀進行相應的切割。

6.根據權利要求5所述的可視化調節舞檯燈具切光片控制系統的控制方法，其特徵在於：在進行步驟（4）前，先通過預設定在燈光控制模組中的軟體計算、繪製切光片的切割線並將該切割線在初始化平台上輸出；切割線滿足如下條件：λ[sin（γ-β）+sin（α-γ）]=Rsin（α-β）。其中，λ為所求的切割線上任一點的極徑值，γ為所求的切割線上任一點的極角值，α為切割點A的極角，β為切割點B的極角。

7.根據權利要求6所述的可視化調節舞檯燈具切光片控制系統的控制方法，其特徵在於：還包括模擬切割步驟，通過預設定在燈光控制模組中的軟體對顯示屏上的光圈圖像進行模擬切割，將光圈的被切割部分的區域對應的圖像進行處理，具體包括如下步驟：（8-1）選擇任一點作為檢測點，並確定檢測點的極坐標值，為M（t，d）；（8-2）判斷該檢測點是否落在被切割區域內，若是，則將該檢測點對應的像素值設定為背景色值並顯示，否則，該檢測點對應的像素值不做修改，並進入下一步驟；檢測點是否落在被切割區域內的判斷：若檢測點的極坐標值同時滿足以下條件，則該檢測點落在被切割區域內：當R≥L≥0時，α≥d≥β且t＞NO；當L＞R，β＜π/2時，α≥d≥β或者t當L＞R，β＞π/2時，d≥α或者β≥d或者t其中，L為步驟（3-2-2）所求得的切光片的推進距離L，R為光圈圖像的半徑值；d為檢測點的極角，α為切割點A的極角，β為切割點B的極角，t為檢測點的極徑，NO為檢測點M、光圈圖像中心點O的連線與切割線的交點N到光圈圖像中心點O之間的距離值；（8-3）判斷光圈圖像區域內所有的點是否都已檢測完，若是，執行步驟（4），否則返回步驟（8-1），繼續檢測，直到所有點均已檢測完畢。

8.根據權利要求5所述的可視化調節舞檯燈具切光片控制系統的控制方法，其特徵在於：在步驟（3）中，對應每組切光片各建立一個控制點有效區域，該控制點有效區域為切光片的有效控制點的集合，具體步驟為：（9-1）用戶任意選擇一組切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀取該切光片的控制閾值參數；（9-2）建立控制點有效區域，根據該切光片對應的控制閾值參數，通過預設定在燈光控制模組中的軟體確定該切光片的控制點有效區域，並將其輸出顯示到顯示屏上，具體步驟為：（9-2-1）選擇光圈圖像區域內的任一點，作為控制檢測點，該控制檢測點的極坐標值P（ρ，θ）；（9-2-2）根據步驟（3-2-1）~（3-2-3）的方法對該控制檢測點P進行檢測，若該控制檢測點P為有效點，則進入下一步驟，否則，進入步驟（9-2-4）；（9-2-3）對該控制檢測點P對應的像素值修改為提示顏色值；（9-2-4）返回執行步驟（9-2-1）~（9-2-3），直至所有的點均檢測完成；所有像素值為提示顏色值的控制檢測點所在區域構成所述的控制點有效區域；（9-3）重複步驟（9-1）、（9-2），確定其它切光片的有效區域。

實施方式

實施例1

參照圖1-2所示，《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》所述的可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統，包括顯示屏、用於控制燈具切光片和光圈的燈光控制模組、用於存儲切光片控制閾值參數和光圈參數的存儲模組、切光片驅動機構，顯示屏、存儲模組和切光片驅動機構均與燈光控制模組連線，所述切光片驅動機構連線切光片；其中顯示屏優選為觸摸顯示屏，切光片驅動機構優選為步進電機；其中存儲模組用於存儲燈具的地址數據、燈具光圈的參數、切光片的地址數據、切光片的參數、切光片的控制閾值參數（包括切光片的最大推進距離Lmax、最小推進距離Lmin、最大旋轉角度Φmax、最小旋轉角度Φmin）等數據；顯示屏用於顯示該控制系統與用戶互動的相關數據，包括光圈圖像等構成的可視化平台、切割效果模擬圖像等。燈光控制模組用於初始化切光片，選取控制點並判斷控制點是否有效、選取切光片、計算切光片的切割線、建立可視化平台、將控制點對應的坐標信號轉化為控制信號並輸出該信號控制切光片驅動機構等，燈光控制模組包括：初始化設定模組，用於初始化各切光片的切割點位置，並向切光片驅動機構傳送控制信號，驅動切光片驅動機構將各切光片移動至初始位置，使切光片與光束相切；可視化平台建立模組，用於建立光圈圖像及初始光束圖像模擬的可視化平台；切光片選擇模組，用於通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀取切光片的參數，根據待投射的光斑形狀，選擇待調節控制的切光片；控制點選取模組，用於在初始化可視化平台上選取切光片的控制點並判斷該控制點是否有效；切割線繪製模組，用於確定切光片的切割線，並將切割線顯示在顯示屏上；切割控制信號輸出模組，用於將所選取的有效控制點的極坐標值轉化為切光片的控制信號，並用該控制信號驅動切光片的切光片驅動機構進而控制切光片移動或旋轉至相應位置。

切割可視化模擬模組，用於可視化模擬及顯示所選切光片切割光束的效果。

參照圖3-8所示，《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》所述的可視化調節舞檯燈具切光片的控制方法包括以下步驟：

1、初始化各切光片，通過預設定在燈光控制系統中的軟體，初始化設定模組向切光片驅動機構傳送控制信號，驅動切光片驅動機構將各切光片移動至初始位置，使切光片處於光束相切處，此時，切光片不對光束進行任何切割，光束完整地由光圈孔投射出來，其形成的光斑形狀與光圈孔的形狀一致，一般為圓形，上、下切光片處於水平，左、右切光片處於垂直，如圖9所示。

2、建立初始的可視化平台，具體包括以下步驟：（2-1）通過預設定在燈光控制模組中的軟體，可視化平台建立模組從存儲模組中讀取燈具的光圈參數，根據燈具的光圈參數，繪製光圈圖像，並將繪製好的光圈圖像輸出到顯示屏上；（2-2）通過預設定在燈光控制模組中的軟體，可視化平台建立模組在繪製好的光圈圖像區域內進行顏色填充（將光束圖像所在區域的各像素點的像素值均設定為光束顏色值，優選為白色），所填充區域用於模擬光束由光圈孔投射出來的光斑形狀，光圈圖像與顏色填充區域形成初始光束圖像；將初始光束圖像輸出到並顯示在顯示屏上，形成初始的可視化平台，如圖4所示，其中1表示光圈圖像。

3、選擇切光片和確定切光片的控制點，包括以下步驟：

（3-1）用戶選擇一組預調節切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體，從存儲模組中讀取待調節切光片對應的控制閾值參數，以初始的可視化平台中光圈圖像的圓心為極點，以與所選取切光片初始狀態平行的半徑為極軸建立極坐標系；其中上切光片對應極坐標系以與上切光片平行且指向右向的半徑為極軸，左切光片對應極坐標系以與左切光片平行且指向上方的半徑為極軸，下切光片對應極坐標系以與下切光片平行且指向左向的半徑為極軸，右切光片對應極坐標系以與右切光片平行且指向下的半徑為極軸；

（3-2-1）根據控制點的極坐標值P（ρ，θ），計算控切光片的切割點A、B的極坐標值，所述切割點為切光片與光束圓周的交點（在可視化平台中，切割點為切割線與光圈圖像圓周的交點），切割線為切光片對光束形狀（光斑形狀）的切割邊；切割點A、B具體計算方法如下：AP/BP＝k；AP*BP＝（R+ρ）*（R-ρ）；AP＝R+ρ-2Rρcos（α-θ）；BP＝R+ρ-2Rρcos（θ-β）；α≥β；其中，AP為切割點A到控制點P的距離值，BP為切割點B到控制點P的距離值，R為光圈圖像的半徑值，k為大於1的預設常數；ρ為控制點P的極徑，θ為控制點P的極角；α為所求的切割點A的極角，β為所求的切割點B的極角，得出切割點A的極坐標值為A（R，α），切割點B的極坐標值為B（R，β）；

（3-2-3）將計算所得的推進距離L以及旋轉角度Φ與預設定的控制閾值參數比較，所述控制閾值參數為最大推進距離Lmax、最小推進距離Lmin、最大旋轉角度Φmax、最小旋轉角度Φmin，若同時滿足如下條件，則該控制點為有效點，否則為無效點：Lmin≤L且L≤Lmax；Φmin≤Φ且Φ≤Φmax；Lmax為預設定的最大推進距離，Lmin為預設定的最小推進距離，Φmax為預設定的最大旋轉角度，Φmin為預設定的最小旋轉角度；其中，Φmax、Φmin的取值一般為Φmax∈（-π/2，π/2）、Φmin∈（-π/2，π/2），即Φ∈（-π/2，π/2）；Lmax、Lmin的取值一般為Lmax∈（0，2R）、Lmin∈（0，2R），即L的取值範圍一般在於0-2R之間；具體計算原理如圖8所示，圖中，假設CD為切光片的初始位置，GH為切光片推進後的位置（G、H分別為切光片推進後與光圈圓周的交點），AB為切光片旋轉後的位置（A、B分別為切光片旋轉後與光圈圓周的交點），則圖中EF線段長度則代表切光片的推進距離L，∠HFB為所求的切光片的旋轉角度Φ，∠B₀OA＝α，∠B₀OB＝β；切光片的推進距離L的計算：圖中，過B做CD的垂直線段B₀B₂，則可以推導出L＝EF＝B₂B₁＝B₂B₀-BB₀-B₁B＝R-R*sin（β）-R*cos（β）*tan（Φ）＝R*（1-sin（β）-cos（β）*tan（Φ））；切光片的旋轉角度Φ的計算：當α+β＜2π時，如圖8所示，作∠BOA的角平分線OI，則OI⊥AB，可推導出∠HFB＝∠IOF，故Φ＝∠IOF＝π/2-（∠BOA/2+∠B₀OB）＝（π-α-β）/2；同理，當α+β≥2π時，可以推導出，Φ＝（3π-α-β）/2；

（3-2-4）重複步驟（3-2-1）——（3-2-3），確定其它預調節切光片的控制點。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》方法的優選方案，在進行步驟4前，先通過預設定在燈光控制模組中的軟體計算、繪製切光片的切割線並將該切割線在初始化平台上輸出；切割線滿足如下條件：λ[sin（γ-β）+sin（α-γ）]＝Rsin（α-β）。其中，λ為所求的切割線上任一點的極徑值，γ為所求的切割線上任一點的極角值，α為切割點A的極角，β為切割點B的極角；通過該步驟，可以較為直觀的顯示切割的大致效果。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》方法的進一步改進，還包括模擬切割步驟，通過預設定在燈光控制模組中的軟體對顯示屏上的光圈圖像進行模擬切割，將光圈的被切割部分的區域對應的圖像進行處理，具體包括如下步驟：

（8-1）選擇任一點作為檢測點，並確定檢測點的極坐標值，為M（t，d）；

（8-3）判斷光圈圖像區域內所有的點是否都已檢測完，若是，執行步驟4，否則返回步驟（8-1），繼續檢測，直到所有點均已檢測完畢；

該步驟能夠清晰地顯示經切光片切割後的光束效果。

實施例2

該實施例相對於實施例1的改進在於，對於步驟3確定控制點的步驟中，對應每個切光片各建立有一個控制點有效區域，該控制點有效區域為切光片的有效控制點的集合，也就是說，當確定了所選擇的切光片，則在可視化平台上顯示出該控制點有效區域，用戶只需在該有效區任選一點即為有效控制點，無須再判斷該點是否有效，便於提示用戶快速操作，建立控制點有效區域的步驟具體為：

（9-1）用戶任意選擇一組切光片，通過預設定在燈光控制模組中的軟體從存儲模組中讀取該切光片對應的控制閾值參數；

（9-2-1）選擇光圈圖像區域內的任一點，作為控制檢測點，該控制檢測點的極坐標值P（ρ，θ）；

（9-2-2）根據步驟（3-2-1）、（3-2-2）、（3-2-3）的方法對該控制檢測點P進行檢測，若該控制檢測點P為有效點，則進入下一步驟，否則，進入步驟（9-2-4）；

（9-2-3）對該控制檢測點P對應的像素值修改為提示顏色值；

（9-2-4）返回執行步驟（9-2-1）~（9-2-3），直至所有的點均檢測完成；所有像素值為提示顏色值的控制檢測點所在區域構成所述的控制點有效區域，作為優選，所述提示顏色值為透明色值，即在有效點所在區域上增加一層透明色，作為控制點有效區域；

（9-3）重複步驟（9-1）、（9-2），確定其它切光片的有效區域。

《可視化調節舞檯燈具切光片的控制系統及其控制方法》所述控制方法的原理：

1、單一控制點確定一條切光片位置的算法原理：如圖7所示，對過圓（即光圈圖像）內任意一點P的弦AB（即切割線AB），加以約束要求線段AP為線段PB的k（k＞1）倍，再加以約束要求弦AB在圓內呈順時針方向排列，對任意給定P點，這樣的弦AB僅存在一條，具體為：半徑為R的以O為圓心的圓內，以圓心O點為極點，水平向右方向半徑為極軸方向，過極坐標為（ρ，θ）的P點的弦AB，假使滿足線段AP/BP＝k，則再根據相交弦定理有AP*BP＝（R+ρ）*（R-ρ），可知有確定的AP、BP解。這樣三角形AOP、POB各邊長已經確定，可以得到∠AOP（即切割點A的極角α）、∠POB（即切割點B的極角β）的值，再加上弦AB的順時針約束去掉一個解，那么A、B點的極坐標分別為（R，∠AOP+θ）、（R，θ-∠POB）。

2、有效範圍：同樣的，通過上述約束，對於任意弦AB，可以唯一確定點P。所以我們可以根據切光片的有效配置範圍確定這樣的控制點的範圍並且通過互動界面進行提示。

3、保證操作平滑以及穩定：上述數學模型中，越是接近圓心（O）的點P，對弦AB的影響越靈敏，只要我們採用合適的係數k，就可以保證P點距離圓心O有一定的距離，進而保證操作的平滑以及穩定。

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