云南廣播電視臺2200平米演播室燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張文佳 秦小剛 任志強(qiáng)

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.03..012

云南廣播電視臺2200平米演播室長50.4米、寬42米、建筑高度23.4米，燈光設(shè)備層高15.3米。建設(shè)目的是可滿足大、中型綜藝類節(jié)目及電視直播晚會、大型新聞訪談、知識競賽、會議及頒獎活動等高、標(biāo)清節(jié)目的制作需求。演播室燈光方案設(shè)計(jì)初期，借鑒了國內(nèi)其他同類型演播室建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本演播室實(shí)際情況，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案從技術(shù)先進(jìn)性、設(shè)備安全可靠性、操作靈活性、功能的實(shí)用性及可擴(kuò)展性、維修方便性都進(jìn)行了綜合考慮。

1. 演播室吊掛系統(tǒng)

演播室吊掛系統(tǒng)采用多種吊掛形式組成，包括水平吊桿114套，多功能可變形桁架吊桿10套、數(shù)字移動小車10臺、移動單機(jī)吊點(diǎn)130套、移動電動葫蘆30套、音箱吊桿2套、監(jiān)視器吊桿2套和話筒吊桿4套，并配備性能可靠的數(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng)，使用簡潔、便于維護(hù)。

每臺水平吊桿設(shè)置4～6直通回路（每路并聯(lián)2個16A防塵防濺插座），2路網(wǎng)絡(luò)信號（配2套卡儂式網(wǎng)絡(luò)插座），配1個2口網(wǎng)絡(luò)編碼解碼器。

可變形桁架吊桿可以根據(jù)需要由一條普通水平吊桿通過電動控制變化成可吊掛2排燈具的三角形吊桿，增加掛燈數(shù)量，減少每排燈具間隔，也可變成“一”字形，增加吊桿與吊桿凈距離，給吊掛大型景物預(yù)留空間。移動單機(jī)吊點(diǎn)配上自平衡滑車，可以在演播室地面直接移動吊點(diǎn)位置（其他單機(jī)吊點(diǎn)需要操作人員在設(shè)備層上操作移動吊點(diǎn)位置），自平衡滑車采用了平衡受力設(shè)計(jì)，具備自鎖定位的功能，移動后無需人工鎖緊定位。操作人員不用再爬上燈光設(shè)備層上進(jìn)行繁復(fù)的移動操作，節(jié)省人力，使用更方便。與移動單機(jī)吊點(diǎn)配套的隨動收纜裝置，通過特制的鋼帶收放電纜，能夠給單機(jī)吊點(diǎn)上吊掛桁架提供電源和信號，使用時電纜隨桁架同步升降，自動收放電纜。數(shù)字移動小車可在軌道上左右移動，小車軌道可電動升降，這樣就增加了燈具的使用靈活性，即可升降又可左右移動。提升機(jī)具有制動保護(hù)、松繩保護(hù)和過載保護(hù)功能，保證使用安全。除以上吊掛設(shè)備外，為增加演播室使用靈活性，還配置了可移動電動葫蘆，電動葫蘆采用數(shù)字控制，控制精度高。

2. 演播室供配電系統(tǒng)

演播室燈光主配電柜由2路500kW輸入，每路各帶一部分負(fù)荷，出線為：12個400A斷路器、2個160A斷路器、1個50A斷路器、3個32A斷路器、2個16A斷路器，分別控制演播室燈光、吊掛等設(shè)備。舞美電源系統(tǒng)配電柜主配電柜為1路300kW輸入，分9個200A斷路器、1個32A斷路器、1個16A斷路器。演播室燈光、舞美總供電容量為1300kW。

演播室地面設(shè)置8個6路插座箱，每個插座箱設(shè)置6個直通回路，2個網(wǎng)路回路，直通回路除了每路設(shè)一個16A防塵插座外，還設(shè)置了一個19芯電源插座，方便給地面臨時設(shè)備供電;演播室地面還預(yù)留8個200A舞美配電箱：電源由總配電室輸送，以便大型干冰機(jī)、煙機(jī)、舞美、LED顯示屏等使用;演播室二層和三層馬道設(shè)有6個2路插座箱和6個6路插座箱，2路插座箱每路設(shè)有一個32A防塵插座盒2路網(wǎng)絡(luò)信號，為大型追光燈提供電源;設(shè)備層設(shè)有6個6路插座箱。以上配置為演播室燈光和舞美人員制作特殊效果打下基礎(chǔ)并提供更大的創(chuàng)作空間。燈光師可以根據(jù)節(jié)目需要隨心所欲地運(yùn)用布光，創(chuàng)造出不同風(fēng)格、豐富多彩的燈光效果。

演播室燈具除部分電腦燈外，采用節(jié)能環(huán)保的LED燈具，LED燈具具有光效高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，包含1000WLED高顯指電腦燈切割燈、1400高顯指電腦切割燈、330染色燈、470三合一電腦燈。

3. 演播室吊掛控制系統(tǒng)

針對演播室面積較大，提升機(jī)數(shù)量較多，集控?cái)?shù)量多等特點(diǎn)，在吊掛控制系統(tǒng)中，我們選用了分散式數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)、微電腦控制技術(shù)等高新技術(shù)構(gòu)成的全數(shù)字位置閉環(huán)布光控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)采用集散式結(jié)構(gòu)，主要包括電腦控制臺、信號控制柜、配電分線柜、吊桿控制箱及位置傳感器等設(shè)備。電腦控制臺的核心部件采用工控計(jì)算機(jī)為主。吊桿控制箱為標(biāo)準(zhǔn)模塊化控制箱，與電腦控制臺之間采用高可靠性的局域網(wǎng)連接技術(shù)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。信號控制柜、配電分線柜采用進(jìn)口品牌電器元件。所有吊桿、移動吊機(jī)可根據(jù)業(yè)主需要及配電設(shè)置進(jìn)行集控操作，最大可所有吊桿同時控制升降操作。其特點(diǎn)如下：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單：系統(tǒng)采用了集散式控制系統(tǒng)構(gòu)架，每個軸控制器控制一個電機(jī)，彼此之間獨(dú)立性強(qiáng)，反應(yīng)速度快，控制方式采用標(biāo)準(zhǔn)的10/100M以太網(wǎng)控制，可通過局域網(wǎng)很方便的擴(kuò)展很多個控制點(diǎn)。

安全可靠性高：本系統(tǒng)采用屏蔽通訊線作為傳輸媒體，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，整個控制系統(tǒng)具有實(shí)時診斷功能。上位管理及操作計(jì)算機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所有電器件均為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，從而提高了系統(tǒng)可靠性及穩(wěn)定性，為舞臺演出連續(xù)、安全可靠使用提供了保障。

位置閉環(huán)控制：本系統(tǒng)中設(shè)備電機(jī)上裝有位置編碼器，可以檢測出設(shè)備運(yùn)行的距離，與控制電路配合構(gòu)成精準(zhǔn)的位置閉環(huán)系統(tǒng)，使控制設(shè)備最高能達(dá)到±1mm精度。設(shè)備運(yùn)行的位置可以預(yù)先設(shè)定，上位機(jī)可自動控制設(shè)備運(yùn)行到指定位置。各設(shè)備的位置可按編組、場景記憶調(diào)出。

控制方式多樣化：多臺設(shè)備可以編組或編場進(jìn)行集控，也可以按不同的方向同時運(yùn)動，滿足劇場置景需要。設(shè)備也可單臺控制并在檢修狀態(tài)進(jìn)行手動控制。多個軸控制器之間可創(chuàng)建同步組實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動（控制點(diǎn)位1～16個同時升降），使多個吊掛點(diǎn)在整個運(yùn)動過程中始終保持固定的高度差，通常整個運(yùn)動過程中同步精度可控制在±3mm內(nèi)，若同步組中某個電機(jī)意外發(fā)生故障停止運(yùn)動，同步組中其他電機(jī)也會立即停止運(yùn)動?？稍诳刂婆_內(nèi)創(chuàng)建多個同步組，同時運(yùn)動。可控制每個同步組按照自定義的速度位置曲線同步運(yùn)動。

反饋功能：由于采用局域網(wǎng)布線方式，高速以太網(wǎng)有助于控制箱將軸控制器當(dāng)前各種狀態(tài)信息（如：設(shè)備高度、運(yùn)行速度、限位狀態(tài)等）實(shí)時反饋給電腦控制臺，充分發(fā)揮上位機(jī)的監(jiān)控作用，使操作人員能及時了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況，隨時處理設(shè)備運(yùn)行故障。

維護(hù)方便：整個控制系統(tǒng)，具有先進(jìn)的故障檢測系統(tǒng)和應(yīng)急保護(hù)措施，配備了行程限制開關(guān)、松斷繩保護(hù)開關(guān)、超載保護(hù)開關(guān)等多種數(shù)據(jù)采集手段，以保障設(shè)備在安全狀態(tài)下運(yùn)行，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)會立即檢測到故障信息，實(shí)施安全保護(hù)動作，同時將這些信息反饋顯示到控制臺人機(jī)界面，以便操作人員記錄下來查詢、檢修。

數(shù)字花電葫蘆控制系統(tǒng)可根據(jù)節(jié)目制作需求實(shí)現(xiàn)燈光桁架的升降、偏轉(zhuǎn)等動態(tài)變化，豐富節(jié)目制作效果。與普通電葫蘆控制系統(tǒng)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

數(shù)字化、智能化控制：以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多鏈路控制，可視化的布局視圖（Layout）人機(jī)對話界面，數(shù)控電動葫蘆吊點(diǎn)任意編組，基于場景（CUE）與序列（SEQUENCE）進(jìn)行編程控制，吊點(diǎn)定位誤差≤5mm。

多重安全保障：稱重監(jiān)測單元提供實(shí)時的精確的載荷重量信息在系統(tǒng)控制臺實(shí)時讀取，確保吊掛載荷安全，自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字嵌入式控制軟件，確?？刂婆_和控制設(shè)備雙向通訊，并實(shí)時檢測與反饋吊點(diǎn)位置和運(yùn)動狀態(tài)，軟件邏輯限位和葫蘆硬件限位雙重保障吊掛高度安全。

系統(tǒng)維護(hù)和保障：模組化控制器即接即用，系統(tǒng)維護(hù)維修方便快捷，并可以根據(jù)節(jié)目制作需求靈活擴(kuò)容吊點(diǎn)數(shù)量。

數(shù)字化仿真：空間位置數(shù)字化數(shù)據(jù)幫助電視制作創(chuàng)作人員（包括節(jié)目編導(dǎo)、舞美設(shè)計(jì)、燈光設(shè)計(jì)、攝像師等）做仿真設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)目畫面設(shè)計(jì)和視覺質(zhì)量的前期綜合控制與管理，滿足超高清技電視節(jié)目的藝術(shù)創(chuàng)作創(chuàng)新空間。

4. 演播室燈光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

DMX僅僅是通過手拉手的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，而網(wǎng)絡(luò)則是一個更開放的系統(tǒng)，一個系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)量包含有很多DMX設(shè)備、帶RDM功能的設(shè)備、Show Control設(shè)備、控制臺主備份、Time同步、文件傳輸、設(shè)備配置數(shù)據(jù)傳輸、錯誤數(shù)據(jù)反饋等等。那這些設(shè)備怎么去實(shí)現(xiàn)，那就需要用到下圖所示：

ACN是旨在提供下一代燈光控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)南冗M(jìn)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，ACN要去完成包括DMX協(xié)議的更多工作，ACN將統(tǒng)一燈光控制網(wǎng)絡(luò)，允許單一網(wǎng)絡(luò)傳輸很多不同種類的調(diào)光及其它相關(guān)數(shù)據(jù)，并且可以連接來自不同廠家的調(diào)光設(shè)備，ACN協(xié)議并不局限于燈光領(lǐng)域，預(yù)期將適用于音響控制和舞臺機(jī)械設(shè)備，它可以應(yīng)用于任何支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，通常最普遍的是應(yīng)用于以太網(wǎng)絡(luò).目前協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的大部分已經(jīng)基本編寫完成，雖然這一標(biāo)準(zhǔn)尚未獲得美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會通過，但是由于它的先進(jìn)性優(yōu)越性，為業(yè)界所廣泛看好，世界上許多國家的廠商已紛紛設(shè)計(jì)符合這一標(biāo)準(zhǔn)的燈光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，和制造出相應(yīng)系列燈光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，稱之為ACN-Ready或準(zhǔn)ACN產(chǎn)品。

整個燈光網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)控制，使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將各點(diǎn)的信號集中，使用ETC Net3 ACN Gateway網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)信號傳輸控制。交換機(jī)之間用光纖連接，每個交換機(jī)利用兩對光纖傳輸信號。演播室燈光信號網(wǎng)絡(luò)分四個中繼站：控制室網(wǎng)絡(luò)中繼站1個、設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)中繼站3個。每個網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中繼站都包含網(wǎng)絡(luò)帶光纖模塊及POE供電的交換機(jī)、理線架、網(wǎng)絡(luò)配線架等。整個演播室以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都采用POE供電，方便演播室任何DMX512設(shè)備進(jìn)入ETC Net3 ACN 2口Gateway，然后進(jìn)入整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過控制設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和更改變化，即插即用。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)

1.燈光傳輸網(wǎng)絡(luò)是為了實(shí)現(xiàn)燈光控制的全方位、多功能、快速、便捷、統(tǒng)一

2.燈光傳輸網(wǎng)絡(luò)滿足高速和大量數(shù)據(jù)的傳輸，并不存在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸瓶頸的要求

3.燈光傳輸網(wǎng)絡(luò)滿足線路簡單、方便、安全、可靠的原則

4.燈光傳輸網(wǎng)絡(luò)滿足系統(tǒng)升級的需要，未來可以自動升級系統(tǒng)，不需要做硬件和線路的改動就可完成升級。

5.燈光傳輸網(wǎng)絡(luò)滿足國際燈光專業(yè)協(xié)會統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)，方便不同品牌設(shè)備無縫連接，選擇符合國際燈光專業(yè)協(xié)會統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)ACN協(xié)議的控制和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

6.燈光傳輸網(wǎng)絡(luò)具備解決由于系列不同設(shè)備接入產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)沖突的方案

本方案網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化特點(diǎn)

1.采用千兆級并具最大可靠性星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主干網(wǎng)絡(luò)

2.整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)符合最新國際統(tǒng)一的ACN協(xié)議

3.以太網(wǎng)/DMX512信號的轉(zhuǎn)換設(shè)備采用符合ACN協(xié)議的ETC最新一代NET3網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品

4.ETC NET3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有專門的網(wǎng)絡(luò)管理軟件對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效便捷的管理，有一整套很好的網(wǎng)絡(luò)沖突解決方案

5.ETC NET3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容DMX、EDMX、RDMX、ART-NET、ACN等協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，是所有廠家產(chǎn)品中兼容性最好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，上下兼容50年。

6.網(wǎng)絡(luò)設(shè)置和配置管理軟件操作界面符合國內(nèi)燈光師操作習(xí)慣。

最新燈光行業(yè)國際統(tǒng)一ACN協(xié)議

ACN協(xié)議是美國PALSA（原ESTA并入了該協(xié)會）組織負(fù)責(zé)編寫的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其將統(tǒng)一燈光控制網(wǎng)絡(luò)，允許單一網(wǎng)絡(luò)傳輸很多不同種類的調(diào)光及其它相關(guān)數(shù)據(jù)（控制信號、視頻信號、反饋信號等），并且可以解決來自不同廠家的調(diào)光設(shè)備之間網(wǎng)絡(luò)信號連接的問題。屬于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的范疇，該協(xié)議于2006年正式頒布

ART-NET是英國的一個燈光設(shè)備廠商Artistic Licence開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其目的僅僅是用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許遠(yuǎn)程傳輸大量的DMX512數(shù)據(jù)（DMX Over Ethernet的概念），其協(xié)議開放，所以大部分的歐洲廠商加入了這個協(xié)議。屬于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的范疇。

ETC Net3燈光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

ETC Net3技術(shù)是ETC公司最新開發(fā)的燈光網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，和ETC NET2相比ETC NET3可以完全兼容NET2的基礎(chǔ)上又完全符合最新國際燈光專業(yè)協(xié)會統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)ACN協(xié)議。而且ETC NET3 GAETWAY網(wǎng)關(guān)還可以任意選擇轉(zhuǎn)換模塊，DMX輸入輸出、以太網(wǎng)端口可以根據(jù)使用需要配置。

網(wǎng)絡(luò)配置編輯軟件

標(biāo)準(zhǔn)WINDOWS接口，能運(yùn)行于Windows98、2000、NT4或XP下，并支持Windows操作。

任意設(shè)定DMX512和遙控為輸入或輸出能有效的編輯以太網(wǎng)燈光控制地址

自動分配和指派所有的以太網(wǎng)選址信息、IP、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)傳送組和分支網(wǎng)絡(luò)信息到每個信息點(diǎn)

可隨時更新網(wǎng)絡(luò)中的DMX收發(fā)節(jié)點(diǎn)和視頻節(jié)點(diǎn)

支持在線和離線編輯

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在我們的設(shè)計(jì)方案中，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)嚴(yán)格遵循TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及USITT DMX512/1990，整體控制采用以太網(wǎng)控制，符合ACN協(xié)議。主干網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)，利用光纖把每一個中繼站連接起來，形成一個完整回路;支線網(wǎng)絡(luò)也采用星形結(jié)構(gòu)，利用六類線把信息從中繼站直接送到每一個用戶點(diǎn)。

主干網(wǎng)絡(luò)

燈光傳輸主干網(wǎng)絡(luò)采用目前在國際上比較流行和已成熟的星形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，架構(gòu)內(nèi)信號傳輸采用雙網(wǎng)口傳輸，互相備份，考慮到各網(wǎng)絡(luò)中繼站之間的傳輸距離以及數(shù)據(jù)流量，采用光纖作為傳輸媒介（利用光纖高速、大容量的特點(diǎn)），保證信息傳輸?shù)耐〞澈头€(wěn)定。

根據(jù)建筑整體布局以及今后演出的需要，將各信號綜合于控制室、燈柵層作為網(wǎng)絡(luò)中繼站。各網(wǎng)絡(luò)中繼站受控于設(shè)在燈光控制室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器通過專用的網(wǎng)絡(luò)管理軟件，能對網(wǎng)絡(luò)中各個信息節(jié)點(diǎn)（設(shè)備）統(tǒng)一配置、修改，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率，改善網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量以及保障網(wǎng)絡(luò)的安全。

支線網(wǎng)絡(luò)

支線網(wǎng)絡(luò)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，以各網(wǎng)絡(luò)中繼站為中心，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)呈星型分布以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。在每一個用戶點(diǎn)上得到是Ethernet信號，通過DMX終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)信號與DMX信號的相互轉(zhuǎn)換。傳輸介質(zhì)采用六類線，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100MBPS。

網(wǎng)絡(luò)中繼站內(nèi)的基本設(shè)備包含以太網(wǎng)交換機(jī)、配線架和UPS電源等。

以太網(wǎng)交換機(jī)：我們方案中的交換機(jī)是屬于二層交換機(jī)，具有實(shí)現(xiàn)堆疊功能的接口和光纖收發(fā)接口及網(wǎng)管功能，另外，交換機(jī)向服務(wù)器匯報(bào)每一個輸出端口的工作情況，便于管理和及時作出準(zhǔn)確的判斷。

5. 結(jié)束語

云南廣播電視臺2200演播廳燈光吊掛系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工，秉承滿足需求、適度超前、富有特色、質(zhì)優(yōu)價廉的理念，在廣泛調(diào)研吸取眾家之長的基礎(chǔ)上，技術(shù)上緊跟前沿，切實(shí)做到實(shí)用，好用，耐用。其燈光系統(tǒng)、音響系統(tǒng)和4K超高清轉(zhuǎn)播車系統(tǒng)，目前已經(jīng)成為國內(nèi)廣電行業(yè)標(biāo)桿，吸引國內(nèi)眾多同行來觀摩學(xué)習(xí)。

2200演播廳自2019年投入使用來，已出色高標(biāo)準(zhǔn)的完成了《2019豐收節(jié)開幕式》《2020云南省春節(jié)晚會》《云南好人》《絲路云賞》《云南好家風(fēng)》《云嶺工匠》等等幾十場重要電視節(jié)目的制作，演播廳投入使用來廣受導(dǎo)演們一致好評。