15 D影院設(shè)備行業(yè)介紹

1.1 5D影院行業(yè)的起源

5D影院行業(yè)最早起源于2010年廣州的動(dòng)漫行業(yè)，由于其新穎性以及投資門檻低回報(bào)率高等特點(diǎn)，在一年多的時(shí)間里面迅速風(fēng)靡大陸。

5D影院的前身產(chǎn)品叫4D影院，觀眾可以坐在一個(gè)稱為動(dòng)感座椅的椅子上來(lái)觀看電影，椅子可以根據(jù)影片中的場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)，影片的故事情節(jié)以觀眾的視角來(lái)表述，觀眾恍如被帶進(jìn)了影片的情境當(dāng)中。我們生活的三維空間被稱為3D，而觀眾觀看5D電影時(shí)就猶如穿梭了空間進(jìn)入了虛擬的影片場(chǎng)景之中。

5D電影與4D電影并無(wú)本質(zhì)上的不同，唯一的區(qū)別在于5D影院將原本用在舞臺(tái)上的特效設(shè)備搬進(jìn)了影院，營(yíng)造了一個(gè)環(huán)境仿真系統(tǒng)。通過(guò)眾多的精心制造環(huán)境特效，讓觀影者的環(huán)境更接近影片中的環(huán)境，更進(jìn)一步增強(qiáng)了觀眾的體驗(yàn)感覺(jué)。

1.2 5D影院的發(fā)展趨勢(shì)

5D影院是跨界產(chǎn)品，既是影院，又是娛樂(lè)設(shè)備，其未來(lái)的發(fā)展也必將沿著這兩條主線發(fā)展。

電影是大家非常熟悉的文化載體，2019年中國(guó)大陸的電影票房已經(jīng)突破600億，這些年電影票房一直呈快速發(fā)展的趨勢(shì)，而且未來(lái)幾年這個(gè)趨勢(shì)也不會(huì)改變。隨著國(guó)人收入水平的提高，在滿足了基本的物質(zhì)消費(fèi)后，人們會(huì)在文化消費(fèi)上有更多個(gè)性化的需求。而現(xiàn)在的二、三線城市的文化設(shè)施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，5D影院剛好在這個(gè)時(shí)候填補(bǔ)了這方面的空缺。

1.3 5D影院設(shè)備簡(jiǎn)介

5D影院其本質(zhì)就是一套動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，其設(shè)備主要分為四部分組成：視頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、環(huán)境特效、動(dòng)感座椅。

視頻系統(tǒng)：5D影院的視頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是3D立體投影。先利用計(jì)算機(jī)數(shù)字建模建立一個(gè)3D場(chǎng)景，在通過(guò)視覺(jué)特效渲染技術(shù)，將一個(gè)場(chǎng)景分成左眼畫(huà)面和右眼畫(huà)面，再將兩個(gè)畫(huà)面通過(guò)投影儀投射到熒幕上。然后在投影儀前放置單機(jī)偏光3D眼鏡，將投影儀的光進(jìn)行分離，使得使用者左眼看到　預(yù)設(shè)的左眼畫(huà)面，右眼看到預(yù)設(shè)的右眼畫(huà)面，進(jìn)而呈現(xiàn)出栩栩如生的光學(xué)立體影像。

音頻系統(tǒng)：音頻系統(tǒng)包括解碼器、功放和音箱。對(duì)于要求不高的場(chǎng)所解碼器一般內(nèi)置在功放中。

環(huán)境特效：就是將現(xiàn)實(shí)環(huán)境營(yíng)造成影片中的虛擬環(huán)境，讓觀眾有身臨其境的感覺(jué)。

動(dòng)感座椅：動(dòng)感座椅是5D影院最核心的設(shè)備,也是技術(shù)含量最高的設(shè)備。通過(guò)上位機(jī)的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)座椅協(xié)同場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)。座椅運(yùn)動(dòng)的協(xié)同性和跟隨性越好，觀眾的感覺(jué)就越逼真，體驗(yàn)效果也就越好。

動(dòng)感座椅的本質(zhì)就是普通座椅和控制系統(tǒng)的結(jié)合體。而根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的不同，我們可以把動(dòng)感座椅分為氣動(dòng)、液壓、和電動(dòng)的。氣動(dòng)和液壓的動(dòng)感座椅技術(shù)門檻低，容易開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，但設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)相對(duì)比較麻煩。且其仿真動(dòng)作粗糙，設(shè)備故障率高，液壓系統(tǒng)還存在油污污染的隱患。故液壓和氣動(dòng)的傳動(dòng)方式逐漸被市場(chǎng)拋棄，而新一代的伺服傳動(dòng)完美的解決了上一代傳動(dòng)系統(tǒng)的所有問(wèn)題，且設(shè)備簡(jiǎn)單容易維護(hù)，仿真動(dòng)作細(xì)膩，設(shè)備故障率極低。正因?yàn)橛兄绱吮姸嗟膬?yōu)點(diǎn)，伺服傳動(dòng)的動(dòng)感座椅已成為市場(chǎng)的主流配置，且將5D影院行業(yè)推向了一個(gè)新的高度。

圖1.  5D影設(shè)備視頻系統(tǒng)

2 禾川5D影院行業(yè)解決方案介紹

2.1 目前市場(chǎng)主流解決方案

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展當(dāng)前5D行業(yè)的主流解決方案基本為：由運(yùn)動(dòng)控制卡和脈沖伺服構(gòu)成5D影院的動(dòng)力系統(tǒng)。通過(guò)上位機(jī)的播放器軟件將每個(gè)時(shí)刻的所有軸的運(yùn)動(dòng)位置通過(guò)udp協(xié)議發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制卡，再由運(yùn)動(dòng)控制卡將位置指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù)下發(fā)到對(duì)應(yīng)的軸，從而實(shí)現(xiàn)和電影同步的動(dòng)作。

此種方案雖能較好的適配10座及以下的小型影院，但是一旦遇到60座及以上的大型5D影院時(shí)，就會(huì)顯得力不從心。不僅接線極其復(fù)雜、通訊量龐大、對(duì)上位機(jī)的處理能力要求較高，且不能實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)軸的狀態(tài)，后期的設(shè)備維護(hù)起來(lái)較為麻煩、維護(hù)成本高，故障率較高。這也是大中型5D影院發(fā)展較為緩慢的主要原因。

2.2 禾川5D影院解決方案

為了解決目前主流方案存在的問(wèn)題，我們推出了一種全新的5D影院行業(yè)的解決方案：IOT-ADP以太網(wǎng)模塊加上支持CAN總線的X2E伺服。

這種全新的CAN總線方案通過(guò)普通RJ45的網(wǎng)線來(lái)通訊，徹底解決了傳統(tǒng)方案布線復(fù)雜，布線時(shí)間長(zhǎng)的痛點(diǎn)。并且具備可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)不會(huì)出現(xiàn)丟脈沖的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)禾川IOT-ADP模塊最多可連接60臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器，且每個(gè)模塊間既能獨(dú)立組網(wǎng)，也能共同組網(wǎng)拓?fù)潇`活、實(shí)用性強(qiáng)。

為了解決大型5D影院的通訊量大的問(wèn)題，我們采用了存動(dòng)作文件到模塊里的方式，讓上位機(jī)軟件在播放電影時(shí)只需要發(fā)送一條選擇電影名稱和開(kāi)始播放的指令就可以實(shí)現(xiàn)影片的播放。其原理是先將廠商描述每個(gè)影片的JSON文件轉(zhuǎn)化成Bin文件存放在IOT模塊里面，當(dāng)在播放器上鼠標(biāo)選擇影片時(shí)，IOT模塊會(huì)根據(jù)上位機(jī)發(fā)下來(lái)的電影名稱找到對(duì)應(yīng)的動(dòng)作文件。而當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊播放時(shí)，IOT模塊會(huì)率先和播放器進(jìn)行時(shí)間同步，確保影片和動(dòng)作同步進(jìn)行，隨后會(huì)和上位機(jī)軟件同時(shí)開(kāi)始播放影片和對(duì)應(yīng)的動(dòng)作文件。

整個(gè)解決方案總共分為三層，分別為上位機(jī)控制層、中間IOT模塊層、下位X2E驅(qū)動(dòng)層。

圖2.禾川5D影院系統(tǒng)拓?fù)鋱D

● 控制層：設(shè)備廠商的研發(fā)人員只需要根據(jù)禾川提供的接口輕松實(shí)現(xiàn)影片的播放停止、發(fā)送回原指令、時(shí)間同步、實(shí)時(shí)查看每個(gè)軸的狀態(tài)和報(bào)警信息等眾多功能。且具有開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、靈活度高等優(yōu)勢(shì)。

● IOT層：IOT模塊的主要作用為存儲(chǔ)電影動(dòng)作文件，接受和轉(zhuǎn)發(fā)驅(qū)動(dòng)器定時(shí)發(fā)送上來(lái)軸狀態(tài)信息和控制命令。禾川IOT-ADP模塊相較于普通的脈沖控制卡不僅具有體積小，價(jià)格便宜等特點(diǎn)，且內(nèi)部還支持256Mb的大容量存儲(chǔ)空間且支持內(nèi)存擴(kuò)展。其還支持TCP/IP、CAN、Modbus、萬(wàn)能協(xié)議等眾多協(xié)議，內(nèi)部還預(yù)留無(wú)線WIFI接口未來(lái)可實(shí)現(xiàn)更多功能。

● 驅(qū)動(dòng)層：普通人生理上能感受到的畫(huà)面和動(dòng)作不同步的時(shí)間大概為200ms，而禾川X2ECAN總線伺服采用的同步周期運(yùn)動(dòng)模式的周期為25ms。如此短的同步周期，不僅讓觀眾感受不到絲毫的延時(shí)而且能模擬出更多豐富的場(chǎng)景的變化，如過(guò)沙地的輕微細(xì)膩的抖動(dòng)、崎嶇山路劇烈的抖動(dòng)、坐滑滑梯時(shí)如水般的柔順等等。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都會(huì)定時(shí)發(fā)送軸狀態(tài)和報(bào)警信息，便于上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)軸的具體運(yùn)行情況，以及售后維護(hù)更加輕松快捷。

2.3 禾川5D影院解決方案拓展

由于禾川5D影院解決方案的高度的靈活性和可擴(kuò)展性強(qiáng)，以及相較與主流的方案具有高性價(jià)比，故該方案從推出市場(chǎng)以來(lái)，也受到眾多中小型設(shè)備廠商的歡迎。5D影院行業(yè)乃至整個(gè)娛樂(lè)設(shè)備行業(yè)的所有設(shè)備根據(jù)功能性的不同基本上可以分為以下兩種：

● 電影設(shè)備：事先準(zhǔn)備好電影、動(dòng)作文件和環(huán)境特效。等觀眾坐到座位上，只需要將預(yù)先準(zhǔn)備好的呈現(xiàn)給觀眾。該類設(shè)備可以是供兩個(gè)觀影的VR-蛋椅設(shè)備，也可以是可供60人同時(shí)觀影的大型5D影院。

● 游戲設(shè)備：整個(gè)設(shè)備帶給游客的感受全部通過(guò)游客的操作來(lái)完成，趣味性強(qiáng)、可玩性高。但是前期開(kāi)發(fā)難度較大，投入成本較多。此類設(shè)備一般為賽車類設(shè)備。

無(wú)論是電影設(shè)備還是游戲設(shè)備，禾川5D影院解決方案憑借著它優(yōu)秀的拓展性，目前均已適配絕大部分市場(chǎng)的主流設(shè)備，相信在未來(lái)禾川5D影院解決方案一定能在整個(gè)娛樂(lè)設(shè)備行業(yè)闖出自己的一片天空！

3 禾川X2E-CAN總線型伺服介紹

X2E-CAN總線型伺服是禾川科技最新推出的總線型伺服，兼具著功能豐富且搞性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)。且設(shè)計(jì)美觀，使用簡(jiǎn)單易用性強(qiáng)，有著普通伺服驅(qū)動(dòng)器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：

● 控制模式在線任意切換；

● 可內(nèi)置工藝控制控制算法，刀塔、電子凸輪等；

● 兩組增益切換，響應(yīng)快、停止穩(wěn)；

● 完善的過(guò)流、過(guò)速、輸入缺相編碼器異常的保護(hù)；

● 重力負(fù)載補(bǔ)償功能；

● 可設(shè)置的寬電壓輸入、最低50%；

● 再生制動(dòng)、動(dòng)態(tài)制動(dòng)功能；

● CAN總線組網(wǎng)、多軸互聯(lián)。

圖3.已量產(chǎn)的VR蛋椅設(shè)備

圖4.搭載禾川方案的卡丁車設(shè)備

圖5.X2E-CAN總線型伺服外觀

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家逐步加大對(duì)文化領(lǐng)域的投資和建設(shè)，5D影院行業(yè)的前景也將會(huì)越來(lái)越好。

而這些年隨著行業(yè)的發(fā)展壯大，現(xiàn)在已經(jīng)有專業(yè)的影視機(jī)構(gòu)制作出高水準(zhǔn)的5D影片。加之有著高性能搞拓展性的禾川5D影院解決方案的保駕護(hù)航，5D影院行業(yè)定會(huì)憑借著X2E-CAN總線伺服的翅膀展翅翱翔。