舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

許佳麗　（秦皇島市北戴河勞動(dòng)人民文化宮　066100）

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舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

許佳麗（秦皇島市北戴河勞動(dòng)人民文化宮066100）

摘要：在舞臺(tái)表演中，舞臺(tái)燈光是一種不可缺少的重要因素，它會(huì)對(duì)舞臺(tái)效果起到一定的渲染和烘托作用。隨著舞臺(tái)燈光技術(shù)的發(fā)展，舞臺(tái)燈光的種類和數(shù)量越來(lái)越多。人們對(duì)舞臺(tái)燈光效果追求的變化使得舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。本文針對(duì)舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開(kāi)研究。

關(guān)鍵詞：舞臺(tái)燈光；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；舞臺(tái)效果

當(dāng)今社會(huì)中，觀眾對(duì)舞臺(tái)效果的期待值越來(lái)越高。提升舞臺(tái)效果中的重要因素之一就是舞臺(tái)燈光。優(yōu)質(zhì)的舞臺(tái)燈光能夠起到良好的烘托氣氛的作用，除此之外，舞臺(tái)燈光在增強(qiáng)舞臺(tái)藝術(shù)渲染力、提供不同的空間以及時(shí)間場(chǎng)景效果等方面也會(huì)起到重要的支持作用。

一、舞臺(tái)燈光的光源介紹

光源既可以滿足舞臺(tái)對(duì)燈光照度和亮度的需求，還可以為舞臺(tái)表演提供更加豐富的色彩。目前舞臺(tái)中應(yīng)用的光源種類比較復(fù)雜。根據(jù)光源的不同發(fā)光原理可以將其分成發(fā)光光源、輻射光源以及放電光源三種。根據(jù)放電光源燈燈內(nèi)壓強(qiáng)的不同，可以將放電光源燈分成超高壓放電光源燈、高壓放電光源燈以及低壓放電光源燈三種。在這三種放電光源燈中，舞臺(tái)設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的是超高壓放電光源燈，而高壓放電光源燈和低壓放電光源燈的顯色性比較少，因此它們?cè)谖枧_(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較少；熱輻射光源在舞臺(tái)設(shè)計(jì)中被應(yīng)用的頻率最高。常見(jiàn)的熱輻射光源燈有鹵鎢燈和白熾燈，鹵鎢燈和白熾燈的光輻射特性不同，它們使用過(guò)程中的色溫和光通的衰減幅度比較小1。

二、目前舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)舞臺(tái)燈光的發(fā)展完成了從國(guó)外進(jìn)口，到仿制外國(guó)產(chǎn)品，最后到獨(dú)立設(shè)計(jì)制造舞臺(tái)燈光的重要轉(zhuǎn)變。目前，我國(guó)的舞臺(tái)電腦燈控制系統(tǒng)的處理器以16位和8位為主。為了更好地傳輸舞臺(tái)燈光的信號(hào)，可以通過(guò)無(wú)線的方式對(duì)舞臺(tái)電腦燈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程進(jìn)行控制。這種方式信號(hào)傳輸?shù)目煽啃愿摺?/p>

三、舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的相關(guān)性能要求

舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的相關(guān)性能要求主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：第一，要求舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口DMX512通信協(xié)議，這種要求可以保證大部分DMX512燈光數(shù)據(jù)都能在電腦燈控制系統(tǒng)中運(yùn)行；第二，舞臺(tái)電腦燈控制系統(tǒng)需要運(yùn)用無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄?duì)標(biāo)準(zhǔn)的DMX512數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電腦燈與燈光控制臺(tái)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸；第三，DMX512的控制通道中包含色溫控制通道、聚焦通道、光圈通道等；第四，舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)應(yīng)該具有切換效果的功能以及較為穩(wěn)定的場(chǎng)景；第五，舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)應(yīng)該包含18路步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中要包含CMY顏色混合電機(jī)、圖案變化機(jī)以及光閘電機(jī)等。

2.舞臺(tái)電腦燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

連接光源步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和燈光控制系統(tǒng)處理器的紐帶是無(wú)線通信。無(wú)線通信系統(tǒng)可以由單片射頻收發(fā)芯片NRF905和其他外圍元件組成，當(dāng)數(shù)據(jù)處理器發(fā)出DMX512信號(hào)時(shí)，NRF905收發(fā)模塊會(huì)將DMX512信號(hào)傳入步進(jìn)電機(jī)的譯碼處理器中，最后由譯碼處理器對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)布指令。在信號(hào)處理過(guò)程中，通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的分析，將LM3S8962作為組成舞臺(tái)電腦燈信號(hào)處理控制系統(tǒng)的主控制器。步進(jìn)電機(jī)的譯碼單片機(jī)需要同時(shí)負(fù)責(zé)6個(gè)PWM發(fā)生程序。為了確保舞臺(tái)電腦燈控制系統(tǒng)能夠控制所有的步進(jìn)電機(jī)，可以允許每個(gè)PWM端口連接多個(gè)速度相同的步進(jìn)電機(jī)2。

（二）舞臺(tái)電腦燈的內(nèi)部系統(tǒng)

1.舞臺(tái)電腦燈的機(jī)械控制系統(tǒng)

舞臺(tái)電腦燈的機(jī)械控制系統(tǒng)包括CMY顏色混合電機(jī)、X軸以及Y軸等18路步進(jìn)電機(jī)。從電腦燈的應(yīng)用特點(diǎn)和工作原理上分析，可以將舞臺(tái)電腦燈的控制系統(tǒng)分為以下九種功能：調(diào)焦控制、關(guān)閘與頻閃、特效自轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)、CMY顏色混合等3。

2.舞臺(tái)電腦燈的光學(xué)控制系統(tǒng)

在舞臺(tái)電腦燈的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，光源的光通量利用率是要慎重考慮的因素之一。舞臺(tái)電腦燈的光學(xué)系統(tǒng)中需要考慮的具體性能指標(biāo)主要包括：飽和度、均勻性、光斑大小等。能夠影響這些性能指標(biāo)的因素主要有兩種：一是光路設(shè)計(jì)中的鏡面反射系統(tǒng)，表面存在紋路或者有刻度的拋物面反光鏡能夠產(chǎn)生均勻的混合光束；二是光源材料以及材料的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前業(yè)內(nèi)較好的是1200W短弧雙端金屬氣體放電燈管，這種燈光的特點(diǎn)是顯色性穩(wěn)定、亮度高、色溫也比較高。如果燈光變暗，這種短弧放電燈管依然能夠保持較好的色溫。但這種燈光也有缺點(diǎn)，由于燈光的成像過(guò)程是內(nèi)部填充劑通過(guò)電弧形成的，因此有時(shí)會(huì)出現(xiàn)色帶或者電弧光失效現(xiàn)象4。

（三）舞臺(tái)電腦燈控制系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)選型

步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，它是通過(guò)脈沖完成對(duì)信號(hào)的控制，并將其轉(zhuǎn)換成角度信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)的種類主要包括：混合式步進(jìn)電機(jī)、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)以及永磁式步進(jìn)電機(jī)。

（四）舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，軟件結(jié)構(gòu)主要包括PC控制面板、無(wú)線收發(fā)等多個(gè)模塊。舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的主要功能是讓燈光師對(duì)光源的具體信息進(jìn)行選擇，當(dāng)燈光師做出相應(yīng)處理后，計(jì)算機(jī)會(huì)將光源控制信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器。數(shù)據(jù)處理器在對(duì)信息進(jìn)行分類之后，會(huì)將信息分別發(fā)送至不同的地方5。

（五）舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由五個(gè)部分組成，這五個(gè)部分分別是數(shù)據(jù)處理部分、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制部分、溫度采集高溫保護(hù)模塊、電源部分以及無(wú)線通信部分。舞臺(tái)電腦燈的硬件系統(tǒng)包括高溫保護(hù)、X軸電機(jī)定位與控制以及Y軸電機(jī)定位等。

結(jié)論：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和文化水平的進(jìn)步，人們開(kāi)始越來(lái)越多地追求文化和娛樂(lè)。這種追求從一定程度上促進(jìn)了舞臺(tái)藝術(shù)的發(fā)展。舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)舞臺(tái)效果起到促進(jìn)作用，因此要從舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等方面入手，使舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)舞臺(tái)效果的促進(jìn)作用增強(qiáng)。

注釋：

1.楊帥.舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究［D］.中北大學(xué)，2013.

2.李遠(yuǎn)達(dá).舞臺(tái)燈光場(chǎng)景綜合控制的研究［D］.山東建筑大學(xué)，2011.

3.李釗海.淺議舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.科技與企業(yè)，2015，03：90.

4.王喆.舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，13：30.

5.鐘世裕.舞臺(tái)燈光表演控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［A］.《IT時(shí)代周刊》論文專版（第315期）［C］，2015：6.