工業單片機、自動化、智能控制技術在4D電影、立體多維動感電影中的應用

4 D電影是隨著自動化、智能控制技術的發展而新興起來的一種新的影視技術，充分利用自動智能控制技術，通過主控系統實現對放映、座椅和閃光燈、聲音、供水、供氣等設備的聯動協同工作，并同步模擬出與電影畫面中一致的場景，使觀眾雖身在座位上，但真切感覺如同走入立體電影中的情節和實景，身臨其境體驗驚險、刺激、奇特、壯觀、宏偉的電影情節景致，如：閃電、刮風、下雨、雪花、失重墜落、掃腿、噴氣、吹泡泡、拍打、震動、前傾、后仰、上升、下降、左傾、右斜等，可為廣大觀眾帶來視覺、嗅覺、觸覺、聽覺等全方位的真實感官體驗、極致震撼的娛樂享受，成為21世紀最流行、熱門、新奇的新興娛樂產業。

一、4 D電影院主要組成部分
主要由放映系統、控制系統、銀幕、特效座椅、音響系統、供氣系統、供水系統等組成。

1、放映系統：4 D電影放映系統目前有電影機放映系統和投影儀放映系統兩種形式。放映時，兩臺放映設備同時運行放映同一畫面，并在放映鏡頭前分別裝置兩個偏振軸互成90度的偏振鏡，在銀幕上形成一幅重疊畫面。目前4D影院普遍采用有兩種放映形式：兩臺放映設備放映，平面銀幕，如河北省科技館采用2臺投影儀的4D影院；六臺放映設備放映，環形銀幕，如黑龍江省科技館選用6臺電影機的4D影院。

2、核心中央控制系統：整個影院系統的同步控制是通過一臺計算機、4D影院座椅特效控制器、及4D電影特效編輯播放軟件來實現的。負責來完成放映機系統、特效控制系統、音響系統的同步運行，因此它是整個4D電影院系統的大腦。作為4D影院特效系統的運行控制中心，它同時與各個特效機構、座椅設備相連，在總控系統的協調下控制和驅動各種機構與影片同步運行，用來實現4D座椅的振動、升降、噴風、噴水、拍打等特技的電氣控制功能。國內目前控制系統專業的代表廠是深圳市精敏數字機器有限公司，開發的是工業級高可靠的4D影院控制系統軟、硬件，防雷擊、抗強電磁干擾、無死機現象。JMDM-4D影院座椅特效控制系統是4D電影不同于普通電影最關鍵的設備，它的專業性、穩定性、可靠性也直接決定了4D電影院的技術水平和質量，直接決定了觀眾欣賞精彩4D電影的效果，和票房經濟收益，重要性不言而喻。
3、音響系統：聲音多采用5.1聲道數字立體環繞音響，即：左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左后環繞音箱、右后環繞音箱、重低音音箱，與畫面內容實時同步播放。

4、供氣系統：主要由空壓機、儲氣罐組成。它通過管道和閥門與特效座椅相連接，供給0.55MPa以上壓力的空氣，使座椅得以完成升降、振動、吹風、拍打等特效動作。

5、供水系統：由壓力泵和水箱組成，負責給噴水特技提供水源，水的壓力保持在0.2mpa，采用蒸餾水，保證觀眾安全衛生。

6、銀幕、特效座椅：放映銀幕為金屬銀幕，屬于S型發射銀幕，銀幕對入射光的發射具有集聚增益發射特性，亮度高、透聲強、聲衰小，幕基材料使用阻燃橡塑基料或全塑基料，接縫平整、噴涂均勻。特效座椅是4D 影院中的主要組成部分，4D影院系統中的特效座椅針對自然界中的風、水等效果及生活中比較常見的震動、墜落等運動進行模擬，這些特技通過特效控制系統，與影片中的情節進行配合，使觀眾在觀看影片時有身臨其境的感受。

二、自動化技術在4 D電影的應用

1、立體畫面的形成

4D電影以人眼觀察景物的方法，利用兩臺并列安置的電影攝影機，同步拍攝出兩本略帶水平視差的電影膠片。放映時，將兩本電影膠片分別裝入左、右電影放映機，并在放映鏡頭前分別裝置兩個偏振軸互成90度的偏振鏡。自動同步控制系統使兩臺放映機同步運行，同時將畫面投放在金屬銀幕上，形成左畫面和右右畫面雙影。當觀眾戴上特制的偏光眼鏡時，由于左、右兩片偏光鏡的偏振軸互相垂直，并與放映鏡頭前的偏振軸相一致；使觀眾的左眼只能看到左側放映機放出的畫面，右眼只能看到右側放映機放出的畫面，通過雙眼匯聚功能將左、右影像疊和在視網膜上，由大腦神經產生三維立體的視覺效果，展現出一幅幅連貫的立體畫面。

2、數字立體音響的形成

為了使畫面和聲音時時保持同步運行，放映機給中央控制器同步啟動信號，音頻播放器開始工作，通過功率放大器按音頻頻段分別送給：左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左環繞音箱、右環繞音箱、重低音音箱，產生5.1聲道數字立體聲。

3、特效是如何產生的？
放映機給中央控制器同步信號，根據劇情的發展，中央控制器分別控制噴風控制裝置、噴水控制裝置 、座椅運動控制裝置等，當需要風吹來時，中央控制器發出電信號，噴風控制裝置接收到后，電磁閥開啟，壓縮空氣管路接通，風從觀眾面前的噴風口噴出，這樣我們就感到微風拂面了。同樣的道理，中央控制器又可控制噴水控制裝置。當隨著劇情的發展，需要座椅運動時，也是中央控制器發出信號，而每一個坐椅都有著特殊的動感裝置，包括電動機組提供動力，執行機構，保證運動軌跡，可以根據飛行效果要求做出俯仰搖擺、上升下降以及振動等動作，使觀眾感到景物撲面而來、或進入銀幕深凹處，產生強烈的“身臨其境”之感，享受震撼、驚險、刺激的科幻場景。
4、核心中央控制系統簡介
精敏數字4D動感影院核心控制系統 座椅特效控制解決方案
JMDM-COM4Dfilm是深圳市精敏數字機器有限公司自主研發的一款工業級3D4D5D立體動感電影控制器，專用于3D、4D、5D多維動感電影的座椅伺服汽缸控制和多種動感特效、特技控制，又可稱作：3D/4D/5D動感電影控制器、4D電影特效控制器、4D影院控制器、4D座椅控制器、多維電影院特技控制器、環幕影院控制器等。
    JMDM-COM4Dfilm控制器與JMDM-4Dfilmplayer特效編輯播放軟件構成了精敏數字（JMDM）立體動感影院控制系統，是4D5D多維立體動感電影院最核心的控制系統，具有：工業級全光電隔離、防雷擊抗強電磁干擾、閉環精確控制、穩定可靠的特征，可精確實時檢測控制伺服汽缸運動和定位、采集控制按鈕信號、控制動感座椅實時、準確、平緩、流暢運動，控制座椅和閃光燈、噴頭等特效設備協同工作，并同步模擬出與電影畫面中一致的場景，使觀眾雖身在座位上，但真切感覺如同走入立體電影中的情節和實景，身臨其境體驗驚險、刺激、奇特、壯觀、宏偉的電影情節景致，如：閃電、刮風、下雨、失重墜落、掃腿、噴氣、震動、前傾、后仰、上升、下降、左傾、右斜等，可為廣大觀眾帶來視覺、嗅覺、觸覺、聽覺等全方位的真實感官體驗、極致震撼的娛樂享受，已成為各大廠家首選的4D5D動感影院的中、高端特效控制系統方案。
    【3D/4D/5D立體動感影院、環幕影院背景介紹】：可讓觀眾體驗各種科幻場景，如同跨入童話夢幻世界，如：驚險刺激的過山車；乘著飛鷹穿越高山峽谷、大海、雪峰、燃燒的大火；在南極冰山間飄動的暴風雪里任由身體擺動；穿梭在冰河和海洋之間奔向終點；與企鵝一起狂飆冰河世界；突然快速的垂直降落；躲閃著橫沖直撞吼叫的恐龍；猝不及防感覺碩鼠從腳下擦著褲腿而過；與咆哮的怪獸驚險對峙；與吐著信子的巨蟒擦肩而過！
      用途：
1、用于各類3D、4D、5D立體影院、環幕影院、科幻展廳、動感游戲廳等場所座椅和特效設備控制；
2、實現對動感特技座椅的伺服汽缸控制，特效設備控制；
3、配合精敏數字機器有限公司的動感特技電影編輯播放軟件，可編輯并播放各種特效3D、4D、5D電影，構成3D4D5D動感立體影院控制系統。