淺議舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李釗海

【摘要】舞臺(tái)燈光是指運(yùn)用燈光設(shè)備和技術(shù)手段，提供必要的燈光效果。舞臺(tái)燈光作為演出效果中一個(gè)不可或缺的重要部分，具有渲染場景氣氛、塑造人物形象、創(chuàng)造舞臺(tái)時(shí)尚感的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、舞臺(tái)藝術(shù)的日趨成熟，人們?cè)谖枧_(tái)燈光的塑造上也存在著越來越高的要求，同時(shí)，這也是對(duì)燈光控制系統(tǒng)提出的一個(gè)更高標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)舞臺(tái)燈光的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，以便于舞臺(tái)燈光的投放效果愈加優(yōu)質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】舞臺(tái)燈光；控制系統(tǒng)；分析

要完成舞臺(tái)燈光效果的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，需要控制好舞臺(tái)燈具以及各類效果。舞臺(tái)燈光的控制系統(tǒng)主要包括燈光控制臺(tái)、控制信號(hào)的傳輸網(wǎng)絡(luò)及燈光的控制立柜等。在舞臺(tái)效果備受矚目的今天，燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一個(gè)重要研究問題。

一、舞臺(tái)燈光控制設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（一）舞臺(tái)燈光的研究意義

優(yōu)質(zhì)的舞臺(tái)燈光是提升舞臺(tái)質(zhì)量的一個(gè)重要因素。不論是在照明、渲染氣氛還是打造舞臺(tái)的空間感與時(shí)尚感上，舞臺(tái)燈光都是一個(gè)至關(guān)重要的角色。我國的舞臺(tái)燈光產(chǎn)業(yè)從一開始依賴于國外進(jìn)口，到后來對(duì)外來產(chǎn)品進(jìn)行仿制，再到如今，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能夠自己完成燈光的設(shè)計(jì)與制造。但由于目前的國內(nèi)技術(shù)還處于低端階段，仍需從國外進(jìn)口高性能的舞臺(tái)燈光。因此，對(duì)舞臺(tái)燈光的研究有著深遠(yuǎn)的發(fā)展意義。

（二）舞臺(tái)燈光控制的重要作用

隨著科技的發(fā)展，舞臺(tái)燈光的使用越來越多的受到觀眾們的喜愛與追捧。譬如，充滿特技效果的電影《變形金剛4》在收獲高票房的同時(shí)也贏得了觀眾們的口碑。當(dāng)然，電影中的優(yōu)質(zhì)畫面離不開劇組對(duì)燈光、音響及其他設(shè)備的精確控制。表演手段的相互配合，打造了一部深受觀眾追捧的優(yōu)質(zhì)佳片。由此可見，舞臺(tái)燈光的控制已經(jīng)成為演藝事業(yè)中必不可少的重要組成。

（三）舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)存在的問題

在舞臺(tái)表演中，燈光控制系統(tǒng)的地位漸漸變得重要起來，但在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，還存在一些問題。在燈光系統(tǒng)的研究上，研究人員更多地關(guān)注于燈具通訊以及單個(gè)燈具的硬件方面，而忽略了整個(gè)舞臺(tái)燈或電腦燈系統(tǒng)上的理論建模，以及對(duì)控制思想進(jìn)行研究。此外，燈光系統(tǒng)缺少對(duì)舞臺(tái)燈光效果的反饋，以致于現(xiàn)場的舞臺(tái)燈光系統(tǒng)只能通過燈光師進(jìn)行調(diào)節(jié)，大大加大了燈光師的工作量。綜上所述，各種控制方法都有其自身的特點(diǎn)，應(yīng)在多方面的因素考慮下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制。

（四）舞臺(tái)燈光系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步促使著文化上的進(jìn)步，而技術(shù)上的進(jìn)步則表現(xiàn)為設(shè)備的升級(jí)與更新。這個(gè)現(xiàn)象在舞臺(tái)的燈光系統(tǒng)上有較為明顯的體現(xiàn)。近些年以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展也讓舞臺(tái)燈光的吉順得到了極大地提高。進(jìn)入21世紀(jì)之后，舞臺(tái)燈光在控制系統(tǒng)上也呈現(xiàn)出了更為智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，這對(duì)舞臺(tái)燈光在控制上也是強(qiáng)大的推動(dòng)力。

二、光源及燈具的介紹

在舞臺(tái)燈光的控制系統(tǒng)當(dāng)中，光源與燈具的種類繁多，因而存在了特性上的差異。

（一）舞臺(tái)光源

舞臺(tái)光源不僅僅是起到對(duì)舞臺(tái)提供豐富色彩的作用，也要求它有充分的照明度及亮度。這也對(duì)光源的發(fā)光譜線有了一定上的規(guī)定。發(fā)光光源的譜線需要盡量做到光譜連續(xù)，從而保證光源具有較高的顯色性。光源按照其發(fā)光原理的不同可以分為電致發(fā)光光源、氣體放電光源以及熱輻射光源。熱輻射光源是一種比較常見的光源，它的壽命長、色溫衰減較小，常應(yīng)用于舞臺(tái)光源的回光燈、聚光燈等地方，應(yīng)用功率較小。

（二）舞臺(tái)燈具

在舞臺(tái)燈光中，燈具也對(duì)控制系統(tǒng)有著一定的影響。燈具的種類繁多，可以大致分為以下三大類：效果燈具、投光燈具以及散光燈具。每種燈具都有其自身的藝術(shù)效果。

三、舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)由五部分構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制模塊、無線通信模塊、溫度采集高溫保護(hù)模塊、電源模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊?？刂葡到y(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是在型號(hào)為NRF905的無線射頻模塊的作用下進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)在電腦燈下的無線遠(yuǎn)程控制。電腦燈系統(tǒng)將型號(hào)為LM3S8962的32位處理器作為主控制器，執(zhí)行元件為兩相混合式的步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器是L297和L298的混合電路，且將PWM用作兩相步進(jìn)電機(jī)。其中的電源模塊起到了保護(hù)模塊供電的作用，無線通信模塊可將步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。溫度采集高溫保護(hù)模塊將采集后的光源溫度信息送回?cái)?shù)據(jù)處理其，處理器會(huì)對(duì)其溫度風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。電腦燈的硬件中系統(tǒng)包括X軸的電機(jī)定位及控制、Y軸的電機(jī)定位、動(dòng)作及高溫保護(hù)多種功能，控制系統(tǒng)會(huì)針對(duì)各模塊的原理及功能來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

（二）控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包括無線收發(fā)、PC控制面板等多個(gè)模塊。它的主要功能是讓燈光師在PC控制面板中對(duì)光源的亮度、顏色等信息進(jìn)行選擇，在點(diǎn)擊確定按鈕之后，計(jì)算機(jī)會(huì)通過通信協(xié)議把光源的控制信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理其。之后，數(shù)據(jù)處理器會(huì)嚴(yán)格控制信息的分類，對(duì)其進(jìn)行處理，之后把相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行分時(shí)發(fā)送，通道步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊及降溫風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊將起到接受的作用。X軸Y軸的步進(jìn)電機(jī)傳感器將角度檢測值反饋給電機(jī)端，之后，數(shù)據(jù)處理器會(huì)對(duì)反饋回來的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。

（三）控制系統(tǒng)仿真與分析

電腦燈的控制系統(tǒng)是由基于PC的無線通信模塊、控制面板模塊以及信號(hào)處理模塊構(gòu)成，而精度主要是由信號(hào)處理模塊來控制。電腦燈的控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制運(yùn)算單元這兩部分構(gòu)成，控制方式、驅(qū)動(dòng)方法等問題都會(huì)影響電腦燈控制系統(tǒng)的精度。要避免這些影響因素需要我們從兩個(gè)方面來進(jìn)行解決。第一個(gè)是對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行輸出位置的反饋，形成一種閉環(huán)控制。同時(shí)，這一方法也存在著明顯的缺點(diǎn)，這種反饋的進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)雜切影響外形的整齊美觀性。第二種方法是根據(jù)非線性關(guān)系優(yōu)化細(xì)分控制電流數(shù)據(jù)，達(dá)到事先步進(jìn)電機(jī)的布局均勻。

（四）控制系統(tǒng)的改進(jìn)與完善

通過對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，在燈光控制上，應(yīng)增加控制系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)電腦燈的控制和切換。此外，還應(yīng)進(jìn)一步對(duì)燈光控制臺(tái)進(jìn)行改善，處理好精度控制及穩(wěn)定性，確保燈光無線系統(tǒng)的快速且穩(wěn)定發(fā)展。除此之外，音樂和控制舞臺(tái)燈光是分不開的，通過PC的控制面板軟件或是硬件來將音樂節(jié)奏與燈光控制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合是舞臺(tái)演繹的重要趨勢。

（五）舞臺(tái)控制系統(tǒng)的性能要求

在舞臺(tái)控制系統(tǒng)的性能上，存在著一定的要求。需要有穩(wěn)定的效果和場景間的切換功能，例如圖案和顏色間的切換。另外，DMX512數(shù)據(jù)無線方式的傳輸標(biāo)準(zhǔn)打造電腦燈數(shù)據(jù)和燈光控制臺(tái)之間的無線傳輸，摒棄掉長期以來依賴的利用雙絞線的數(shù)據(jù)傳輸。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含光閘電機(jī)、CMY顏色混合電機(jī)等。

結(jié)語

世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及文化水平的不斷進(jìn)步讓人們?cè)谖镔|(zhì)需求得到滿足的同時(shí)，也對(duì)娛樂及文化游樂較多及較高的需求，這也促進(jìn)了舞臺(tái)藝術(shù)的深度發(fā)展。通過上文的分析，舞臺(tái)燈光的控制設(shè)計(jì)對(duì)演出的效果起著極為重要的作用。優(yōu)質(zhì)的燈具及舞臺(tái)燈光能夠有效提高舞臺(tái)的質(zhì)量，為高性能的舞臺(tái)效果打好基礎(chǔ)。

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