【干貨】深度解析舞臺燈光控制系統！ @舞臺燈光師

　　1、引言

　　光作為舞臺演(yan)出(chu)中一個重要的(de)藝(yi)術(shu)組(zu)成部(bu)分，在舞(wu)臺(tai)上配合(he)現(xian)(xian)場表(biao)演(yan)，以(yi)其(qi)獨特的(de)手段(duan)(duan)實(shi)現(xian)(xian)模擬(ni)自然、創造意境、表(biao)達情感(gan)、切割舞(wu)臺(tai)時(shi)空等(deng)藝(yi)術(shu)效(xiao)果。而(er)這些(xie)藝(yi)術(shu)效(xiao)果通常是以(yi)光(guang)的(de)明暗(亮(liang)度(du))、光(guang)的(de)色彩、光(guang)的(de)投射方向和(he)光(guang)束效(xiao)果等(deng)表(biao)現(xian)(xian)手段(duan)(duan)及其(qi)動態(tai)組(zu)合(he)來體現(xian)(xian)的(de)。

　　所有這些光的效果都必須使用燈光控制設備對燈具實(shi)施(shi)良好的(de)(de)亮度控(kong)(kong)(kong)制、色(se)彩變換、光束運(yun)動等控(kong)(kong)(kong)制才(cai)能(neng)實(shi)現(xian)。控(kong)(kong)(kong)制系統(tong)的(de)(de)組(zu)成。舞(wu)臺燈光控(kong)(kong)(kong)制系統(tong)的(de)(de)組(zu)成可(ke)劃分(fen)為弱電(dian)的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制部分(fen)和強(qiang)電(dian)的(de)(de)電(dian)源部分(fen)。

　　2、控制(zhi)部分

　　舞(wu)臺燈光控(kong)制(zhi)大致可分為三(san)個基本(ben)系(xi)(xi)統(tong)，即凋光控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)、電腦(nao)燈控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)、換色(se)器控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)。

　　就連(lian)接方(fang)式而言，經歷了(le)(le)(le)模擬(ni)、數字(DMX)、網(wang)絡(luo)三個(ge)時代(dai)(dai)(dai)。在模擬(ni)和數字時代(dai)(dai)(dai)，三大控(kong)制系(xi)(xi)統基本上互(hu)相獨立(li)、自成體系(xi)(xi)，進入了(le)(le)(le)網(wang)絡(luo)時代(dai)(dai)(dai)后。三個(ge)系(xi)(xi)統合成了(le)(le)(le)一個(ge)大系(xi)(xi)統，加(jia)強(qiang)了(le)(le)(le)控(kong)制功能，方(fang)便了(le)(le)(le)管(guan)理。(現代(dai)(dai)(dai)舞臺燈光控(kong)制系(xi)(xi)統設計的方(fang)向是(shi)網(wang)絡(luo)化數字智(zhi)能調光。)

　　2.1 燈(deng)光控(kong)制的模擬連接方(fang)式

　　在晶(jing)閘(zha)管凋光(guang)器誕生(sheng)初期，調光(guang)的(de)(de)控(kong)制(zhi)是通過改(gai)變觸發(fa)(fa)電(dian)(dian)路中(zhong)某一(yi)個電(dian)(dian)阻(zu)器的(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)來調光(guang)的(de)(de)。當年(nian)廣泛使用(yong)的(de)(de)阻(zu)容移相觸發(fa)(fa)電(dian)(dian)路就是典型(xing)例(li)子。這(zhe)種電(dian)(dian)阻(zu)控(kong)制(zhi)形(xing)式小(xiao)能，只能由(you)燈(deng)光(guang)人(ren)員(yuan)單路操作。后經(jing)改(gai)進成為(wei)電(dian)(dian)壓(ya)控(kong)制(zhi)，使多路集中(zhong)控(kong)制(zhi)成為(wei)可能。燈(deng)光(guang)控(kong)制(zhi)臺通過多芯電(dian)(dian)纜(lan)對每一(yi)路調光(guang)器發(fa)(fa)出控(kong)制(zhi)電(dian)(dian)壓(ya)，實現(xian)調光(guang)控(kong)制(zhi)。

　　2.2 燈光控制的數(shu)字連(lian)接方(fang)式

　　計算機燈光(guang)(guang)控制臺(tai)和數(shu)字調光(guang)(guang)柜的誕生，使(shi)舞(wu)臺(tai)燈光(guang)(guang)的數(shu)字連(lian)接成(cheng)為可(ke)能。革除大把控制線的愿望才有可(ke)能實(shi)現。

　　2.3燈光控制的網絡連接方式(shi)

　　雖然(ran)網絡(luo)技術(shu)本質上也(ye)是(shi)數字技術(shu)，但計算(suan)機網絡(luo)的發展(zhan)。給舞臺燈光帶來廠新的活力(li).對燈光控制技術(shu)的發展(zhan)產生了巨大的影響。

　　2.3.1舞臺燈光控制網絡

　　隨著戲(xi)劇藝術和科學技術的發展，舞(wu)臺燈(deng)光在規模上越來(lai)越大、功能上要(yao)求越來(lai)越高，特(te)別是(shi)大型(xing)廣場(chang)、體育場(chang)的文(wen)藝表演(yan)和主題公園對燈(deng)光控制的特(te)殊要(yao)求，燈(deng)光控制網絡化(hua)已成為(wei)必然。

　　計(ji)算(suan)機網絡工業(ye)是(shi)一個遠比娛樂業(ye)大(da)得多的(de)(de)產業(ye)。有(you)(you)很(hen)強(qiang)的(de)(de)技(ji)術開發(fa)力量，并且網絡技(ji)術在全世界的(de)(de)各行(xing)各業(ye)得到廣泛的(de)(de)應用.又有(you)(you)大(da)量價廉物美的(de)(de)器材可供選用。有(you)(you)了強(qiang)大(da)而成(cheng)熟的(de)(de)計(ji)算(suan)機網絡技(ji)術的(de)(de)支持.燈光控制網絡化就(jiu)有(you)(you)了堅實(shi)的(de)(de)基礎。

　　2.3.2燈光網絡控制系統(tong)

　　燈光控制網絡系統的組成根據不同的系統規模、功能要求以及不同產品會有所不同，但基本原理相同。在舞臺燈光控制網絡中組成的主體當然是燈光控制臺、數字調光柜、電腦燈、換色器等燈光設備，只是應用網絡技術和一些網絡設備如網絡分配器(通常是交換機和集線器)、線纜等將它們連接起來，組成了一個局域網(LAN)。

　　由于目前調光器、電腦燈(deng)等設備都采(cai)用DMX協議，因此在燈(deng)光控制網(wang)絡中需要進行Ethernet與DMX之(zhi)間的.為(wei)了實現(xian)遠(yuan)程(cheng)監視還需要有(you)視頻信(xin)號(hao)的轉換.這些都是舞臺燈(deng)光設備制造商專門(men)研制的“網(wang)絡節點” (node)來(lai)實現(xian)。

　　3、強電系統(tong)

　　強電(dian)部(bu)分(fen)(fen)(fen)是(shi)(shi)燈光的能源(yuan)來源(yuan)。雖然不像控(kong)制(zhi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)那(nei)么復(fu)雜，但也是(shi)(shi)非常重要的燈光基本組(zu)成部(bu)分(fen)(fen)(fen)。強電(dian)部(bu)分(fen)(fen)(fen)可分(fen)(fen)(fen)為調光器之前的供電(dian)部(bu)分(fen)(fen)(fen)和調光器或直通開(kai)關之后的燈光線路(lu)部(bu)分(fen)(fen)(fen)。

　　3.1 燈光(guang)供(gong)電系統

　　燈光供電系統是劇場供電系統的一部分。劇場供電系統主要有變壓器房、低壓配電(dian)室(shi)、輸(shu)電(dian)電(dian)纜等組(zu)成。

　　3.2 燈光線路系統(tong)

　　舞臺上大量的燈光是需經調光器調光的，調光器就是為舞臺燈光的主要部分——白熾燈光源提供電力的。但也有一部分是不需要調光的，我們稱之為直通，這部分線路主要是為了給采用氣體放電光源的電腦燈、大功率投景幻燈等設備供電，也為燈光控制中的一些機械附件如換色器的電機(經過電源器后)、效果器、自動燈等供電。因此在舞臺的各燈位應分布有足夠數量(liang)的調光和直通線路。

　　4、電腦燈控制(zhi)臺原理

 　　電(dian)腦燈(deng)的(de)控制(zhi)系統通常由若干腦燈(deng)和配套的(de)電(dian)腦燈(deng)控制(zhi)臺組合(he)而成。它們之間通過一根(gen)多芯控制(zhi)纜(XLR)串聯連(lian)接。連(lian)接方式如(ru)(圖4-1)。

　　控(kong)制臺和(he)電腦燈(deng)的關(guan)系(xi)示意圖

　　由電腦控制臺統一操(cao)作(zuo)，工作(zuo)人(ren)員只需在(zai)控制臺前(qian)編程，來控制所有(you)電腦燈的動作(zuo)。電腦燈內部裝有(you)一至兩個(ge)單(dan)片(pian)(pian)(pian)(pian)微處理器(qi)(又稱單(dan)片(pian)(pian)(pian)(pian)機(ji)).單(dan)片(pian)(pian)(pian)(pian)身(shen)處理器(qi)是將CPU和少量(liang)RAM、ROM、及I/O口集(ji)成在(zai)一塊硅片(pian)(pian)(pian)(pian)上制成的。單(dan)片(pian)(pian)(pian)(pian)微處理器(qi)發出信號.通過驅動電路使機(ji)內各(ge)個(ge)微型(xing)步進電機(ji)運動，從而(er)帶(dai)動各(ge)個(ge)顏(yan)色輪、圖案片(pian)(pian)(pian)(pian)、鏡(jing)頭、反射鏡(jing)運動，從而(er)產生各(ge)種色彩和造型(xing)的光束及其在(zai)空間的運動。

　　電(dian)(dian)腦(nao)(nao)燈控制臺(tai)要讓某(mou)個電(dian)(dian)腦(nao)(nao)燈做(zuo)某(mou)個動作。首先要找(zhao)到(dao)這臺(tai)電(dian)(dian)腦(nao)(nao)燈。控制臺(tai)要識別出同一路DMX信號(hao)中的某(mou)一臺(tai)電(dian)(dian)腦(nao)(nao)燈，就(jiu)必須(xu)通過查找(zhao)地址碼來解決。因(yin)此(ci)，每一臺(tai)電(dian)(dian)腦(nao)(nao)燈在使用前必須(xu)設(she)置地址碼。

　　由于各(ge)個(ge)電(dian)腦燈(deng)(deng)生(sheng)產廠家的(de)(de)(de)不同(tong)。512個(ge)通道有(you)兩種(zhong)表(biao)示.一(yi)(yi)(yi)種(zhong)是(shi)(shi)000—51l，一(yi)(yi)(yi)種(zhong)是(shi)(shi)001—512。因此電(dian)腦燈(deng)(deng)地址(zhi)碼(ma)的(de)(de)(de)設(she)定有(you)從000開始的(de)(de)(de)有(you)從001開始的(de)(de)(de)。電(dian)腦燈(deng)(deng)的(de)(de)(de)地址(zhi)碼(ma)是(shi)(shi)通過(guo)電(dian)腦燈(deng)(deng)上(shang)的(de)(de)(de)二(er)進制撥碼(ma)開關(guan)。在開關(guan)接通(ON)狀態下，最左(zuo)邊的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)位(wei)代表(biao)“1”，左(zuo)數第(di)二(er)位(wei)代表(biao)“2”，左(zuo)數第(di)三位(wei)代表(biao)“4”，左(zuo)數第(di)四位(wei)代表(biao)“8”，左(zuo)數第(di)五(wu)位(wei)代表(biao)“16”等(deng)等(deng)。

　　如果(guo)使用16通(tong)(tong)道的(de)電(dian)(dian)腦(nao)燈。第(di)(di)一(yi)位是001的(de)電(dian)(dian)腦(nao)燈。第(di)(di)一(yi)臺(tai)電(dian)(dian)腦(nao)燈的(de)地(di)址(zhi)碼是00 1最左邊的(de)開(kai)(kai)關接通(tong)(tong)，表示“l”;第(di)(di)二臺(tai)電(dian)(dian)腦(nao)燈的(de)地(di)址(zhi)碼是001+016=017，第(di)(di)一(yi)個(ge)開(kai)(kai)關接通(tong)(tong)，和第(di)(di)5個(ge)開(kai)(kai)關撥通(tong)(tong);第(di)(di)三臺(tai)電(dian)(dian)腦(nao)燈的(de)地(di)址(zhi)碼是左數第(di)(di)6、第(di)(di)1個(ge)開(kai)(kai)關接通(tong)(tong)，表示32+1=33等(deng)等(deng)。這樣就對(dui)每(mei)個(ge)電(dian)(dian)腦(nao)燈設置了地(di)址(zhi)碼，可以(yi)通(tong)(tong)過控制臺(tai)進行控制。

　　5、調光器

　　5.1數字調光器

　　從大型變壓到觸發(fa)可(ke)控硅組件(jian)進行調光(guang)，在設備的(de)功能、效(xiao)益、熱量控制甚至體積上(shang)都(dou)有(you)了(le)長(chang)足的(de)進步。早期的(de)硅組件(jian)依靠純硬件(jian)進行觸發(fa)，當(dang)時的(de)輸入(ru)信(xin)號只有(you)自控推(tui)桿(gan)及0～10V模擬。后來DMX512數(shu)字信(xin)號的(de)成(cheng)功開發(fa)。

　　在傳統模擬硅的前(qian)級(ji)加上數字(zi)解(jie)碼器(qi)便成(cheng)為當(dang)時的數字(zi)調光(guang)器(qi)，但這并(bing)不(bu)是(shi)全(quan)數字(zi)調光(guang)，真正的全(quan)數字(zi)調光(guang)必須由(you)數字(zi)信號輸入及三相同步信號輸入后，全(quan)部功能(調光(guang)曲(qu)線、最(zui)小(xiao)/最(zui)大輸出、調整及硅觸發(fa)輸出等)全(quan)部由(you)處理器(qi)完成(cheng)。

　　5.2硅的(de)觸發方式(shi)

　　在早期的(de)調(diao)(diao)光(guang)器產(chan)品中，對可控硅組件(jian)觸(chu)發方式(shi)為(wei)脈沖觸(chu)發(Pulse Firing)，其(qi)方法是對可控硅在需要打(da)開的(de)相位角時(調(diao)(diao)整(zheng)亮度)發出脈沖使其(qi)導通，在220V交(jiao)流/50Hz的(de)正弦波回歸(gui)0時自動(dong)關閉，而(er)在下一周(zhou)期時重(zhong)復(fu)動(dong)作。當時使用的(de)燈具都是純電阻(zu)性負載或較大(da)功率(lv)的(de)，故基本能夠滿足調(diao)(diao)光(guang)的(de)需要。

　　如果(guo)要保證在電(dian)感(gan)性/電(dian)磁性抗阻負(fu)載中絕(jue)對不會引起振蕩(dang)而讓負(fu)載閃爍，就(jiu)必須使用硬觸(chu)發(fa)方(fang)式(HardFiring)來(lai)處理(li)硅導通。當提供進來(lai)的電(dian)源(yuan)經過非(fei)感(gan)性抗阻負(fu)載而產(chan)生振蕩(dang)后，這干擾電(dian)源(yuan)就(jiu)不可能(neng)提供正常電(dian)力供應被動組件進行合法(fa)并(bing)成(cheng)功的觸(chu)發(fa)。硬觸(chu)發(fa)方(fang)式的缺點為制造(zao)成(cheng)本高(gao)與產(chan)品體(ti)積相對較(jiao)大(da)(da)(da)，在產(chan)品設計方(fang)面(mian)大(da)(da)(da)都(dou)是以單路(lu)硅或大(da)(da)(da)型硅柜形式出現于(yu)市場上。

　　5.3 正弦波調光(guang)器(qi)

　　20世紀(ji)60年代以前，舞臺上的調光(guang)設備從鹽水缸至大(da)型(xing)功率可變電(dian)阻都是(shi)以改(gai)變交流電(dian)源的正弦波來對燈泡負載進行(xing)調光(guang)。這種形式的缺點在于(yu)大(da)量的熱能(neng)損失和巨(ju)大(da)的體(ti)積，但優(you)點是(shi)不存在干(gan)擾噪音(yin)。

　　單向可控硅(SCR)與雙(shuang)向可控硅(TRAIC)的先后發明(ming)使調(diao)光器在體積(ji)上變小，降低(di)了工作溫度，可利用低(di)壓(ya)訊號(hao)對調(diao)光器進行控制，這就是(shi)我(wo)們(men)所熟悉的調(diao)光器。但這種以觸發相切割(ge)波形(xing)的方式(shi)給我(wo)們(men)帶來了電力(li)系統中的斷(duan)續電流(liu)問題。

　　在標準的(de)三相供電系統中，這(zhe)些諧(xie)波能令中線的(de)電流增加至正(zheng)常的(de)1.4倍。諧(xie)波會產生可聽噪音(yin)，會令電力(li)輸送(song)系統的(de)金(jin)屬導(dao)體甚(shen)至變電變壓器產生高熱。

　　歐(ou)盟國家(jia)提(ti)倡(chang)制定法律(lv)規定“調(diao)光(guang)系統必須要以(yi)低水平的諧波(bo)泄漏(lou)”為原則。另一方面，市(shi)場上(shang)使用相(xiang)(xiang)切(qie)割(ge)波(bo)形調(diao)光(guang)器的缺(que)點日益明顯。越(yue)來越(yue)多的燈具(ju)已不是(shi)以(yi)往(wang)純(chun)電阻(zu)性(xing)負載。后來的調(diao)光(guang)器采用以(yi)IGBT為功放組(zu)件的逆向相(xiang)(xiang)切(qie)割(ge)波(bo)形，在(zai)技術上(shang)取(qu)消(xiao)了笨重的濾波(bo)線圈，但原來相(xiang)(xiang)切(qie)割(ge)波(bo)形方式的問題還是(shi)存(cun)在(zai)，只(zhi)是(shi)減輕(qing)重量而(er)已。

　　此外，在一些工作電壓不能低于某些值的電器上，如鎮流器、霓虹燈管、馬達(da)等，都可預先設定它們的最低工作(zuo)電壓(ya)(ya)。然后就像調(diao)變壓(ya)(ya)白熾燈泡一(yi)樣，進(jin)行調(diao)壓(ya)(ya)。再就是說所有類型的負(fu)載皆(jie)可通過SST正弦波(bo)調(diao)光(guang)器(qi)來加以調(diao)光(guang)/調(diao)壓(ya)(ya)。