電子技術(shù)為舞臺設(shè)備帶來的革命

文/[德] 彼得·盧茨，托比亞斯·艾丁格，利奧波德·許爾貝爾，彼得·迪邦

編譯/金 路 校審/ 羅思韓

在過去的數(shù)十年間哪些技術(shù)革新改變了舞臺機械技術(shù)的歷史？舞臺機械系統(tǒng)引入電子技術(shù)是其中的一座里程碑，可以說它從根本上改變了對舞臺本身的控制方式，以及舞臺上的工作方式。這些新技術(shù)改變了什么呢？30年前的劇場中使用的是什么樣的技術(shù)呢？本文結(jié)合實例，對舞臺設(shè)備中電子技術(shù)的發(fā)展過程進行簡要回顧。

1 電子技術(shù)替代機械

1.1 機械時代

在20世紀(jì)70年代，一位剛剛走出校門的工程碩士，以機械設(shè)計師的身份開始了其職業(yè)生涯。工作中，其文件袋中總是裝著計算尺和杜貝爾（Dubbel）機械工程手冊。當(dāng)時一張寫字桌、一塊圖板和畫圖工具以及一部用于內(nèi)部通訊的電話就構(gòu)成了一位設(shè)計師的辦公場所。

1.2 機械即將變革

在那個年代，不僅僅是設(shè)計部門的上空縈繞著這個咒語——電子。對于這種當(dāng)時尚屬新興技術(shù)的懷疑在漸漸地消散?，F(xiàn)在公認(rèn)將電子技術(shù)引入舞臺機械的時間最早大約是在上個世紀(jì)70年代的中期。那時，作為一種嘗試，將開始用于工業(yè)領(lǐng)域的（例如產(chǎn)品生產(chǎn)工序中的）控制系統(tǒng)移植到舞臺機械，特別是吊桿機設(shè)備上。對于舞臺機械制造人員，當(dāng)時還沒有出現(xiàn)令人欣喜的技術(shù)，可以迅速淘汰他們制造的昂貴的老式離合系統(tǒng)、同步系統(tǒng)和驅(qū)動軸系統(tǒng)。在這之后，技術(shù)快速向前發(fā)展。每一位擁有多年職業(yè)經(jīng)驗的設(shè)計工程師都難以忘記，終于有一天，個人計算機以及CAD繪圖技術(shù)正式在日常工作中使用，以及為此專門布置的、光線暗淡的房間。但是變化不僅僅包括技術(shù)和設(shè)計裝備，也包括新的要求對成本和技術(shù)指標(biāo)的影響，還有不能忽視的客戶期望。正是這些期望激勵著設(shè)計師們不斷地改進和創(chuàng)新。

1.3 機械設(shè)計：純手工到仿真的工作空間

如果說設(shè)計工作從圖板跨向二維CAD設(shè)計的這一步對于很多人來說是巨大轉(zhuǎn)變的話，它從本質(zhì)上還是停留在線條制圖的時代。原先設(shè)計師們只能通過平面圖紙去想象3D空間，隨著CAD的發(fā)展，制圖工作進入3D時代，使得這項工作的難度大大降低了。這種進步不僅有利于研發(fā)工作，也對現(xiàn)有設(shè)備的現(xiàn)代化改造大有好處。

一個很好的例子就是瑞士的巴塞爾劇院，那里想用改進的新型卷揚機結(jié)構(gòu)替換原先使用的老式驅(qū)動系統(tǒng)。當(dāng)時，一家舞臺公司運用三維CAD系統(tǒng)實現(xiàn)可視化并進行設(shè)計。其難點在于如何將驅(qū)動的整套系統(tǒng)各個部件排布在現(xiàn)有的狹窄的設(shè)備安裝空間內(nèi)。為此，設(shè)計師們對現(xiàn)有的設(shè)備進行測繪后在計算機中建立相應(yīng)的3D模型，這樣，設(shè)計師使原先圖紙上靜止的設(shè)備在計算機中轉(zhuǎn)動起來。通過采用這種技術(shù)，設(shè)計師可以模擬出很多種可能的解決方法和方式并權(quán)衡它們各自的優(yōu)點和缺陷。最終的結(jié)果是，升降臺成功地?fù)Q成了鋼絲繩驅(qū)動方式。

通過使用3D模型，設(shè)計師在升降臺和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的界面之間添加了多個滑輪和轉(zhuǎn)向裝置。而且，3D設(shè)計可以生成不同的剖面和視覺角度，并且可以檢查升降臺在不同位置的干涉情況。如果這種設(shè)計采用2D形式，它的花費和風(fēng)險較之3D將成倍增加。

對于劇場業(yè)主而言，3D技術(shù)和其設(shè)備為今天的舞臺操縱額外提供了一整套平臺。3D最早運用于驅(qū)動零件的設(shè)計，直至被成功地運用到巴塞爾劇院的舞臺機械設(shè)備改造中，它的運用范圍便發(fā)生了重大改變。

2 運動設(shè)備的控制

2.1 從手動吊桿到復(fù)雜的運動程式

過去的舞臺設(shè)備須以人力驅(qū)動，此外，驅(qū)動和控制構(gòu)成了不可分割的、協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體。之后，電機驅(qū)動的使用解放了人力，這時第一次對控制系統(tǒng)提出了要求：一套系統(tǒng)接管了以前工人的任務(wù)，接受操作人員輸入的指令，并傳輸?shù)津?qū)動設(shè)備上。

最初的操作臺上，每臺驅(qū)動只有兩個按鈕：一個提升，一個下降。只要一直按住一個按鈕，驅(qū)動就會一直往預(yù)定的方向運動，并停在設(shè)備行程的終點。

控制的另外一個重要任務(wù)是：必須避免一些人力操作時可能出現(xiàn)的危險。盡管一直按著按鈕，但驅(qū)動在行程的終點依然必須停住。

2.2 設(shè)備可調(diào)控和精確定位

舞臺設(shè)備只能起動和停止是不夠的。人們通過研發(fā)實現(xiàn)了驅(qū)動設(shè)備在靜止和最大速度之間的無極變速操縱。作為控制系統(tǒng)的部件，通過行走手柄（操縱桿）可以輸入想要的設(shè)備行走速度。確認(rèn)鍵用以防止對設(shè)備運行的誤操作?？刂票仨毚_保舞臺設(shè)備安全無誤地保持其行走速度，而且人們不再滿足于設(shè)備的運行只能通過目測控制。因此，人們要求控制系統(tǒng)能控制每臺設(shè)備運行的精確位置并為設(shè)備操作者顯示出來。此外，操作者可以預(yù)先設(shè)定設(shè)備運動的任意目標(biāo)位置，操作系統(tǒng)根據(jù)指令將設(shè)備自動運行到該位置并在那里停下來。

在運用這項技術(shù)的最初階段，操作臺上安裝了大量單獨的數(shù)字顯示器和預(yù)選開關(guān)。

對于那些復(fù)雜的需要編程的舞臺設(shè)備運動程式，人們需要可準(zhǔn)確調(diào)控并能精確定位的驅(qū)動，以及由大量單獨的、彼此之間聯(lián)網(wǎng)的高性能計算機組成的控制系統(tǒng)。這項技術(shù)提供了幾乎無限的功能：多臺驅(qū)動的同步運行，線性和非線性的獨立運行，以及曲線運行等。

現(xiàn)代的操作控制臺可以很簡便地輸入、輸出和監(jiān)控這些復(fù)雜且多層次的設(shè)備運動程式。操作臺配備了多個顯示屏和操作桿。所有設(shè)備的即時狀態(tài)可一覽無余地顯示出來。輸入通過觸摸屏即可完成。移動操作臺也可以實現(xiàn)這種簡單快捷的操縱功能。它或者通過可插拔式的線纜和控制設(shè)備相連，或者通過無線遙控方式操作舞臺設(shè)備。這樣，操作者可以有多種選擇并能隨時用肉眼觀察所有舞臺設(shè)備的狀況。

2.3 模擬動作

事先設(shè)計好的舞臺設(shè)備的運行程式可以在控制系統(tǒng)的操作界面中模擬出來。此外，舞臺上的每個構(gòu)件和幕布也同樣可以像照片般真實地在控制系統(tǒng)中模擬出來，包括光線和影子。當(dāng)在正式操作開啟幕布前，在這種“真實的劇院”的控制系統(tǒng)中輸入幕布的大小和三維尺寸后，它可以生成整場活動的模擬程序，這樣可以試驗整套換景程式、優(yōu)化不同的舞臺效果、避免可能的沖突。

3 臺上設(shè)備

3.1 靈活、同步和低噪音

早先的多臺單點吊機同步運行只能通過機械聯(lián)接的方式實現(xiàn)，即驅(qū)動與驅(qū)動之間通過離合器和連接軸連接。一臺減速機帶動一根換向軸，根據(jù)需要可同時連接一臺或多臺單點吊機。反向運動時，同樣地由第二臺驅(qū)動帶動多臺連接在一起的吊機完成。借助機電技術(shù)的進步，單點吊機的這種機械同步方式終被淘汰。今天，舞臺吊機的一些指令動作，如多臺設(shè)備成組的路徑和時間同步運動、舞臺布景的擺動，都是在一個變化很大的運動速度范圍內(nèi)通過精確控制實現(xiàn)的。

針對劇場特點專門研發(fā)的電機、制動器和減速機使得卷揚機的噪音很小。

新近在這方面的研發(fā)成果是第一臺移動式單點吊機——“FLY”。它既可以是壁掛式，也可以放置在地面上使用。所有的電氣電子部件以及一臺冗余式計算機都集成在吊機中?！癋LY吊機”首先被安裝在維也納的羅納赫劇院（RONACHER）。通過一套軌道系統(tǒng)，工作人員可根據(jù)需要在舞臺柵頂上將吊機移動到任意一個位置。

4 臺下設(shè)備

4.1 簡單的車臺

在舞臺上，大型布景的橫向移動通常都借助于車臺。這種相對扁薄的帶行走輪的平臺式設(shè)備可以從側(cè)臺或是后臺行走到主舞臺區(qū)域。在早先的車臺內(nèi)，行走輪被固定安裝，因此，車臺只能在一個方向行走，所以，按照方向不同被稱為縱向行走車臺和橫向行走車臺。

然而，在大型歌劇院里有側(cè)舞臺、后舞臺、下舞臺，并配以升降臺裝置，這時需要車臺能夠在多個方向上行走。為此，在過去的很長時間里，人們使用一種可將行走輪轉(zhuǎn)向90°的機械裝置，實現(xiàn)車臺的換向行走。例如所有輪子縱向安裝，通過轉(zhuǎn)向裝置旋轉(zhuǎn)到橫向。但由于制造成本很高，所以劇院安裝這種系統(tǒng)的車臺極少。今天人們使用“海龜式（TURTLES）”轉(zhuǎn)向輪系統(tǒng)，類似于轉(zhuǎn)角椅的原理。這樣行走輪可在兩個方向上行走。

4.2 從動式車臺系統(tǒng)

值得特別注意的是如何布置車臺系統(tǒng)的導(dǎo)向裝置。每個車臺定位都必須非常精準(zhǔn)，這就需要合適的驅(qū)動裝置。為此，人們使用兩種不同的驅(qū)動方式：一種采用主動式驅(qū)動，它的驅(qū)動系統(tǒng)安裝在車臺內(nèi)；另一種稱為“從動式車臺”，它的驅(qū)動系統(tǒng)被布置在車臺之外的某個固定位置。從動式車臺的一個例子就是剛性鏈驅(qū)動，它將車臺從側(cè)、后舞臺推移到主舞臺，或是反方向行走。這種剛性鏈置于舞臺木地板之下的鋼軌上，可以手動方式與車臺嚙合。如果車臺內(nèi)裝有“海龜式”轉(zhuǎn)向輪系統(tǒng)，則通過第二套驅(qū)動系統(tǒng)可引導(dǎo)車臺在另外一個方向上行走。但是這套系統(tǒng)的缺點是，剛性鏈在車臺每次行走后必須收回。車臺經(jīng)常要下降到舞臺面位置或是借助升降臺降到舞臺面以下，這時剛性鏈阻礙了其下降的路徑。

4.3 丹麥哥本哈根歌劇院的新系統(tǒng)

針對剛性鏈的這一缺點，人們?yōu)楦绫竟鑴≡旱呐_下機械研發(fā)了一套新的車臺系統(tǒng)。

舞臺臺下機械的核心設(shè)備是12套大車臺（16 m × 4 m）和9套半車臺（16 m × 2 m）。所有車臺均可以精確地行走到主舞臺和5個與主舞臺同樣大小的副舞臺的任意一個位置。

特別之處：112套驅(qū)動單元布置在舞臺木地板下。1個大齒輪從木地板上1個可自行開啟的狹縫中向上伸出后，和安裝在側(cè)車臺底部的齒條嚙合。根據(jù)車臺所處的不同位置，隨時保持2～3臺驅(qū)動，即大齒輪和齒條嚙合，帶動車臺向一個方向行走，直至抵達下一個驅(qū)動為止。當(dāng)一個驅(qū)動和車臺脫開后，齒輪下降、狹縫自行關(guān)閉。在舞臺木地板上走動不會發(fā)生任何危險。這套新系統(tǒng)在生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝過程中對精度均提出了極高的要求。

哥本哈根歌劇院臺下機械的另一個標(biāo)志性設(shè)備是：共計30臺補償臺。當(dāng)它們處于下降位置時，可以讓其上面的車臺開走，這是在演出時進行開放式換景的前提條件。如果一個劇場沒有補償臺時，車臺必須先在舞臺水平面的高度開到主舞臺上，緊接著主舞臺下降到舞臺面高度。這個動作既沒有特殊的舞臺布景效果，也不能在較快的時間內(nèi)完成。

5 將來會是怎樣？

由于在過去幾年間技術(shù)飛速發(fā)展，今天的舞臺控制技術(shù)和舞臺機械技術(shù)解決方案及功能已經(jīng)非常多樣化，這些在不久前還是不可想象的。

隨著藝術(shù)家、導(dǎo)演新的靈感和創(chuàng)作的涌現(xiàn)，舞臺機械設(shè)備在將來的創(chuàng)新仍將繼續(xù)。一些在今天看來無法做到的技術(shù)，以后都會得以實現(xiàn)。

可以肯定的是，未來的舞臺機械應(yīng)同時具備滿足使用、操作簡便、安全可靠的特性。這也將成為衡量舞臺設(shè)備優(yōu)劣的準(zhǔn)則。

（本文根據(jù)德國《BüHNEN-MASCHINERIE》2009年舞臺機械特刊《DIE ELEKTRONISCHE REVOLUTION》一文編譯）