舞臺燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究

王 喆

（吉林電視臺，吉林 長春 130033）

現(xiàn)今的舞臺表演越來越離不開舞臺燈光的支持。觀眾越來越高的期盼值，也使舞臺表演在滿足觀眾需求方面困難不斷加大。舞臺表演要求求新、求異，舞臺表演不僅展現(xiàn)給觀眾高品質(zhì)的節(jié)目，更向觀眾展示一場高品質(zhì)的試聽盛宴，給觀眾一精神享受。在滿足觀眾聽的需求下，更需要滿足觀眾看的需要。當(dāng)然，舞臺表演人員的表演給觀眾一看的享受，而舞臺燈光的千變?nèi)f化，投射出光線的豐富多彩更給觀眾一新奇、獨特乃至震撼的視覺效果。由于舞臺燈光的多變性和所帶給舞臺表演良好的效果，舞臺節(jié)目導(dǎo)演越來越重視對舞臺燈光的控制。

1 舞臺光源及燈具介紹

現(xiàn)代舞臺中光源的種類很多，不同燈具對光源的特性要求也不相同。光源不僅能夠為舞臺表演提供豐富的色彩，而且能夠滿足舞臺對燈光亮度和照度的需求，因此要求舞臺上使用的光源不斷具有連續(xù)的光譜，而且具有較高的亮度。按照舞臺上使用光源的發(fā)光原理不同可以將其分成輻射光源、放電光源和發(fā)光光源三種。其中熱輻射光源是舞臺設(shè)計中應(yīng)用最多的一種光源，如白熾燈和鹵鎢燈等，二者具有不同的光輻射特性，在使用過程中其光通和色溫的衰減較小；放電光源燈按照燈內(nèi)壓強(qiáng)的不同可以將其分成低壓、高壓和超高壓三種，其中低壓燈和高壓燈的顯色性較差，舞臺設(shè)計中的應(yīng)用較少，目前舞臺設(shè)計中常用的是超高壓光源燈，如鈉燈。由于燈具中增加了一些金屬鹵化物，燈光中原有的光譜被改變，使得鈉燈具有較大的光通量和顯色指數(shù)。發(fā)光燈也叫做場致發(fā)光燈，如LED燈，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，LED燈的舞臺表演中的應(yīng)用越來越多。

2 舞臺燈控制的現(xiàn)狀和作用

隨著科技的不斷發(fā)展，舞臺燈在舞臺設(shè)計中的應(yīng)用越來越多，同時也給人們帶來了非常震撼的視覺體驗，受到了人們的廣泛喜愛。現(xiàn)在電影院中播放的各種電影在制作過程中都增加了特技效果，贏得了人們的廣泛贊賞，當(dāng)然電影中優(yōu)質(zhì)畫面的獲得離不開人們對燈光的控制。燈光和音響是舞臺設(shè)計中非常重要的因素，好的燈光設(shè)計和控制能夠為人們帶來良好的視覺體驗，極大的提升了舞臺設(shè)計的質(zhì)量。無論是照明還是渲染氣氛所用的燈光只有進(jìn)行合理控制，都能夠為人們打造一個完美的空間和時尚感。長期以來我國舞臺設(shè)計中使用的燈光設(shè)備都是從國外引進(jìn)的，后來人們開始參照國外設(shè)備進(jìn)行仿制，現(xiàn)如今我們已經(jīng)掌握了舞臺燈具設(shè)計和制作的先進(jìn)技術(shù)，得到了質(zhì)量較高的燈具。但是在使用過程中，必須要把握好對燈光的控制，才能夠?qū)艄獾淖饔煤托Чl(fā)揮到最大，因此進(jìn)行舞臺燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計具有非常重要的意義。如《蜘蛛俠-終結(jié)黑暗》演出中蜘蛛俠伴隨著音樂在觀眾上空快速飛過，一組組燈光能始終緊緊地跟蹤照著演員。在這些劇目中要求對燈光、音響、機(jī)械、視頻有精確的控制，各種表演手段相互之間的配合，他們和劇情之間的配合都要求做到渾然一體，天衣無縫。燈光控制技術(shù)已經(jīng)是演藝技術(shù)的重要組成部分。

3 舞臺燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計

本次舞臺燈光控制系統(tǒng)的硬件主要包括了無線通信模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制模塊、溫度采集模塊及高溫保護(hù)模塊、電源模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。其中無線通信系統(tǒng)采用了挪威公司生產(chǎn)的NRF905芯片，數(shù)據(jù)處理器則采用了DMX512，控制系統(tǒng)則選擇了LM3S8962。為了保證舞臺上的所有燈具都能夠處于步進(jìn)電機(jī)的控制范圍內(nèi)，設(shè)計過程中我們在每個PWM的端口設(shè)置了能夠?qū)崿F(xiàn)速度控制的不僅電機(jī)。電源模塊的設(shè)計增加了對系統(tǒng)的供電可靠性，無線通信模塊負(fù)責(zé)對步進(jìn)電機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，溫度采集模塊將采集到的光源溫度信號傳送到控制中心，處理器通過控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的速度實現(xiàn)對燈具溫度的調(diào)節(jié)。舞臺燈具的控制功能由事先設(shè)定好的軟件程序來完成。電腦燈控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的主要功能是：燈光師在基于 PC的控制面板上選擇光源的焦點位置、亮度、圖案、顏色等信息，然后點擊確定按鈕，計算機(jī)通過 RS232通信協(xié)議將光源控制信息發(fā)送到 Cortex-M3 數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器將控制信息分類處理，然后將對應(yīng)的控制信號分時分發(fā)至 18 通道步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和降溫風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動模塊。X 軸、Y 軸步進(jìn)電機(jī)的角度反饋傳感器將 X 軸、Y 軸角度檢測值反饋至電機(jī)端NRF905，數(shù)據(jù)處理器比對反饋回來的數(shù)據(jù)和指令輸入端數(shù)值得出偏差將此偏差值作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動模塊，完成步進(jìn)電機(jī)控制。所以舞臺燈光控制系統(tǒng)的軟件部分主要有PC控制面板程序、通信程序、處理器程序、通信收發(fā)程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動程度以及角度檢測反饋程序等幾個部分組成。為了提高燈具的控制精度，系統(tǒng)設(shè)計過程中采用了閉環(huán)控制方式，即在步進(jìn)電機(jī)的輸出位置中增加了一個反饋環(huán)節(jié)。同時還采用線性關(guān)系優(yōu)化方法，實現(xiàn)了對步進(jìn)電機(jī)布局的優(yōu)化。在后續(xù)的設(shè)計過程中還可以增加控制系統(tǒng)對多臺電腦燈的控制和切換，優(yōu)化控制系統(tǒng)程序的設(shè)計，提高控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，保證控制系統(tǒng)具有較高的反映速度。另外還要加強(qiáng)舞臺燈光和音樂的結(jié)合，將燈光的控制跟音樂節(jié)奏的控制結(jié)合在一起。

結(jié)語

近年來由于世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類文明不斷的向前進(jìn)步。人們的物質(zhì)需求已經(jīng)基本得到滿足，隨之而來的是對文化、娛樂的需求。這也促使各個國家、地市爭相申辦各種大型的體育、文化盛會，這就需要采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)實現(xiàn)對舞臺燈光的精確控制。舞臺燈光的千變?nèi)f化，投射出光線的豐富多彩更給觀眾一新奇、獨特乃至震撼的視覺效果。舞臺燈光控制效果己經(jīng)成為衡量某些大型舞臺演出是否成功的重要依據(jù)。

[1]彭妙顏.現(xiàn)代燈光設(shè)備與系統(tǒng)工程[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2]方德葵，黃春克.舞臺燈光與音響技術(shù)[M].北京：中國廣播電視出版社，2005.

[3]楊帥.舞臺燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].山西：中北大學(xué)，2013.

[4]李遠(yuǎn)達(dá).舞臺燈光場景綜合控制的研究[D].山東：山東建筑大學(xué)，2011（06）.

[5]黃智偉.32位ARM微控制器系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.