用于数字影院系统的RS485图像传感器

抽象的

要使用RS485激活各种设备，通常使用中继器。在目前的数字影院系统中，每个设备都是通过RS485和DMX512混合的方式进行RS485控制。然而，如今的电影院配备了数百张4D椅子和环境导演，传统的系统几乎无法控制。为此，本文设计并实现了一种利用RS485网络拓扑及其中继器，同时控制数百张4D椅子和环境总监的新系统。在Windows环境下，Paessler路由器流量统计器(PRTG)对该方法进行了实时性能评估。仿真结果表明，该系统支持4D座椅，且与RS485同步运行。

1.介绍

数字电影院指的是使用数字技术来传送和呈现电影，与历史上使用电影胶片形成对比[1］.电影可通过互联网和硬盘传送，或专用于网络或卫星连接，或光盘，如蓝光光碟[2］.采用数字放映机代替传统的胶片放映机，实现了数字电影的放映。因此，数字电影不同于高清电视，并不依赖于采用SD或HDTV标准[3.］.一般来说，数字电影的分辨率由水平像素数表示，通常是2048 × 1080(或220万像素)到4096 × 2160(或880万像素)。随着数字电影技术在2010年代初得到加强，世界各地的大多数影院都转向了数字[4］.

四维（4D）胶片是娱乐演示系统的营销期限，该娱乐介绍系统是三维（3D）膜的先进形式，具有与薄膜一起运行的剧院的物理财产[5］.在4D薄膜中进行的成就可包括灯，风，雨和振动。4D地方的座位可能在电影中振荡或移动几英寸[6］.其他一些效果含有水喷雾，空气喷气机和腿部和后塔。此外，霍尔效应可能包括雨，烟雾，闪电和气泡，并且可以考虑4D效果的气味。由于物理效果昂贵，实现了4D薄膜，通常在娱乐或主题公园等定制剧院中完成。4D电影的一些例子是“地球中心的旅程”和“头像”，它在具有4D版本的电影院呈现[7］.

近年来，关于电影制作和放映的信息技术融合技术的研究得到了广泛的研究。模拟影院正在向数字影院转变，人们对数字影院的兴趣逐渐转向4d影院，4d影院产生了3D电影无法提供的现实[8］.一家3D影院正在为佩戴特殊眼镜(如偏光眼镜)的观众提供三维效果。9］.另外，以未来为导向的4D影院还可以体验风、蒸汽、椅子振动、气味、特殊照明等影响五种感官的特效。10.，11.］.

在传统4D数字影院中，产生照明系统设备控制器的环境系统和感知现实的设备控制器是分离的[12.］.即采用DMX512协议控制照明，采用RS45图像传感器控制运动、座椅设备、环境产生设备[13.］.为此，必须实现两种类型的控制器以控制每个设备，并且通常它们导致高功耗和复杂的通信线路[14.］.此外，难以实现所有子目表，难以实现[15.- - - - - -17.］.因此，需要一个稳定的设备控制器系统，能够精确地控制所有的子设备，并提供实时运行的自动检测和校准。

本文提出了基于RS485图像传感器的数字电影系统。该系统旨在集成运动底座，椅子设备和其他环境渲染装置以及RS485图像通信的照明。本文组织如下。部分2推出4D设备控制系统。拟议的系统在部分中解释3.．部分4提供仿真结果和结论，注释见本节5．

2.提出了设计

2.1。图像编码

数字影院体系结构采用JPEG标准实现实时解码器。由于通信流量和存储成本的原因，帧间编码(如视频编码)是电影压缩的较好选择。然而，我们选择JPEG的原因如下:(1）对于30位或30位以上的RGB压缩没有全球标准。（2）由于支持视频编辑，帧内编码方法仍然很重要。（3）JPEG是更容易编辑的标准。（4）JPEG解码器在错误条件下更可靠。

因此，我们使用了JPEG进行了我们的数字电影系统。

2.2。实时解码器

采用并行方法，该解码器能够以每分钟3G像素的速度实现实时解压缩。解码器由两个电路模块组成:带有GbE接口的PC/LINUX部分和JPEG2000解码器板。pci - x总线上设置了4块板，每秒处理24帧8 M像素36位RGB彩色图像。颜色标准可能会改变，如RGB、YCbCr或HSV。

2.3。4D设备控制系统

4D设备控制系统正在为数字剧院的环境渲染工作。为了调查4D器件控制系统，我们测试了一些特性，包括椅子振动，风，蒸气，气味，特殊照明，以及硬件配置的喷涂。我们还在各种环境渲染装置中测试了LED照明，风扇和振动。

由于RS485图像传感器只允许多种连接的主人和给予半双工通信，两线为发送和接收。ID分配给每个设备。如果主服务器发送数据" 1 "给主服务器“所有设备同时接收数据。然而，除master之外的其他设备“一旦他们意识到这些数据不是为他们准备的，就忽略这些数据。表格1显示RS485图像传感器协议的数据配置表。

传统的研究对LED照明、风扇和各种环境渲染设备之间的振动进行了模拟，并显示了它们在实时数据传输中的准确性。以往的研究虽然对RS485图像传感器的数据传输进行了研究，但并没有对环境渲染设备、运动设备、椅子设备等进行全面全面的了解。为了缓解这个问题，我们验证了RS485图像传感器的数据传输，并设计了数字影院系统，能够提供所有的环境渲染设备、运动设备和椅子设备。

3.建议的数字电影系统的配置

让我们考虑传统数字电影系统的结构。

步骤1。主PC支持基于以太网的Internet和网站之间的连接。使用图中所示的4D系统接口1，整个系统被控制。

步骤2。此阶段为网络服务器，用于监控设备。此外，网络服务器在主机之间进行数据转换。

第3步。这是属于物理层设备的最后一步。RS485为通信工作，并被设计为扩展。然而，电影院有数百张4D椅子;因此，与现有系统的兼容性是一个大问题。在我们的系统中，我们使用RS485网络总线拓扑和中继器来控制数百个4D椅子和环境产品。

数字2显示所提出的数字电影系统配置。当在媒体服务器中输入数据文件时，驾驶控制器通过RS485图像传感器将数据传送到每个设备。每个设备都提供环境渲染效果。

3．1.数字影院系统设计

数字电影系统的驾驶控制器与屏幕显示同步，以及安装在椅子上的椅子上的设备同步激活环境渲染设备。数字电影系统的驾驶控制器可以通过触摸屏自动安装，并对某些操作产生测试。

3.2。RS485图像传感器的协议定义

要定义RS485图像传感器协议，我们会同时考虑运动，椅子设备和环境设备。为此，我们将两到四个字节的分隔符使用分隔符来区分运动，椅子设备和环境设备命令。我们还通过考虑到环境和椅子设备的可扩展性来定义协议。每个设备的基本功能被编码为命令集中的特定参数。当命令传递给每个设备时，它激活定义的操作。该命令包括12个字节，包括115,200个BPS，8位数据，1个停止位和0个奇偶校验位。考虑

基于(1），命令集是表格的2．

为了连接数百台椅子和服务器，我们设计了RS485中继器。这是为了保证隔离信号之间通信的稳定性，并通过嵌入式单片机能够发挥最佳的通信状态。所设计的系统总共可以有4个通道;每个通道的1个输入信号经SN75176隔离后再输出。

３．３．信号处理

通过执行多控制器，在各种器件、场效应晶体管(FET)板控制、功率检查控制和多点控制单元(MCU)监测之间分配多个信号处理，以提高稳定性。控制器分为主微控制器、电机微控制器和监控微控制器，实现相互监控和帮助。主单片机负责信号处理和检测编码信号、数字输入/输出信号。此外，主单片机产生脉宽调制(PWM)信号，PWM信号向FBT板传递适当的驱动信号。

FET板由电机单片机控制。当发送错误警报时，它停止运动基座，并向主MCU报告可能的错误。监控MCU负责监控电源和其他MCU。监控单片机监测到的信号对整个系统的安全具有重要意义，并可对系统供电进行调节。电机和监控mcu的运行顺序如图所示3.．

数字4展示了拟议中的数字影院系统。步1是支持基于以太网的Internet和站点之间的连接的主PC。步2是网络服务器，它能够监视设备。步3.是由设备组成的物理层，并且在设备之间的开始是RS485。在本文中，即使4D椅子的数量增加，我们也提出了一种中继器的中继器在网络上没有问题。数字4显示改进的数字电影系统。

3．4．RS485中继器的设计

中继器只在网络结构相同且属于物理层时使用。为实现多系统通信，设计了RS485中继器。可连接至少数百个4D座椅系统和服务器，保证了绝缘信号之间通信的稳定性。系统有4个通道;各通道输入信号经SN75176隔离后再次输出。

4.实验结果

改进的数字影院系统的模拟必须控制数百个4D椅子和运动基地，以准确和同时操作通过RS485图像传感器。因此，我们的模拟通过在相应的运动基座下安装100张4D椅子进行测试。硬件环境如表所示3.．软件环境的操作系统（OS）是Windows 8和我们使用的程序语言是C ++。所采用的网络环境是基于Windows 8的佩塞尔路由器流量创业器（PRTG）模拟器。

在以前的作品中，4D椅子，运动，空气喷射，喷水和振动被认为是个人经验。但是，在这项研究中，我们排除了群体经验，只考虑了个人经验，即4D椅和议案。表格4显示4D椅子和运动的环境设备参数集。环境引导设备参数值如表所示4并作为元数据图像文件存储。主屏幕在左侧和右侧运行图像数据，以同时生成3D效果。根据发射和接收侧的时间位置，数据传输由同步和异步连接划分。同步数据在诸如帧的非反应块单元中发送。换句话说，数据是通过在发送侧和接收侧之间的预定数量的字符串进行，其中一次格式的分组。异步传输通过向非特征单元块发送信息而激励。同步传输具有字符同步方法，比特同步方法和帧同步方法。在本文中，我们使用了所有同步处理中最可靠的字符同步系统。要对齐字符，我们在块前添加STX并在块末尾添加ETX，以指示传输数据的开始和结束。

表中设置的运动椅和环境生产装置参数值4以MOT和SOT显示。我们的系统以STX开头的原因是我们采用了具有其高速处理稳定性的字符同步系统。要通知开始和结束，字符同步系统将STX添加到前端和ETX到发送数据的末尾。

从主画面可以看出，通过中继器的100mbps接口，15gbyte的电影文件可以很好地传输到接收机。这证实了4D motion和椅子在服务器和各设备节点信息正常传输而不丢失的情况下，是正确操作的。数字5表示M1、M2和M3的电机转矩和电机功率的变化。M1电机功率为280w。在仿真的基础上，设计并制作了运动基座结构。数字6显示了选择3DOF运动基础尺寸的仿真。

5。结论

4D影院最具代表性的有形个人体验因素是4D椅子和4D影院，也可以是动手椅、运动底座、空气喷射、喷水、振动等元素。在传统的研究中，对于4D元素只讨论个人经验。本文设计了RS485网络拓扑结构、数百个4D座席和环境实现，并利用中继器对RS485进行控制。仿真结果表明，改进后的数字影院系统能够很好地适应4D座椅，并能在没有流量的情况下准确运行。

利益冲突

提交人声明没有关于本文的出版物的利益冲突。

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