CAD在燈光設(shè)計中的應(yīng)用與實踐

宋祺 揚州廣播電視傳媒集團（總臺）

1.引言

二十一世紀被人們稱為信息時代或E時代，這個時代是建立在電子計算機基礎(chǔ)上的電子時代。計算機的發(fā)展影響了很多行業(yè)和技術(shù)，對電視燈光技術(shù)而言，計算機技術(shù)的應(yīng)用已很成熟，這從目前的電腦燈光控制臺、電腦燈光換色控制器、智能型調(diào)光立柜、DMX512信號放大器等電視燈光硬件設(shè)備已可反映出來?，F(xiàn)代電子計算機技術(shù)運用在燈光設(shè)計的范疇正在逐步擴大，用機械輔助設(shè)計軟件Auto CAD可以很方便地繪出燈位布局圖等一系列演播廳系統(tǒng)架構(gòu)圖；用CompuCAD可以設(shè)計出Auto CAD所達不到的燈光效果圖?，F(xiàn)在也已有專用的燈光設(shè)計軟件，可以更加快捷地進行包括演播室等場所在內(nèi)的燈光設(shè)計。

2．現(xiàn)代電視燈光設(shè)計的特點

本文主要探討利用平面圖形設(shè)計應(yīng)用軟件CAD，即計算機輔助設(shè)計，來進行電視燈光藝術(shù)設(shè)計的創(chuàng)作潤色。

電視燈光設(shè)計，實際上是設(shè)計者自身綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，如表現(xiàn)能力、感知能力、想象能力、審美能力的體現(xiàn)。各個專業(yè)雖然對設(shè)計知識的著重面不太相同，但對藝術(shù)設(shè)計概念本質(zhì) 、審美、均衡韻律等要求是一樣的。

不論是燈光平面的還是立體的設(shè)計，設(shè)計者首先要面對的是對所設(shè)計對象的理解，電視燈光設(shè)計，需從一個大的演播廳舞臺環(huán)境去考慮，這其中涉及了很多現(xiàn)場元素，比如舞美、大屏、機械吊桿、DMX512信號、線纜、音響、人物等等，考慮到這些元素的同時來決定燈位以及光位，然后根據(jù)各個不同性質(zhì)的節(jié)目去設(shè)計不同形式、不同效果的燈光藝術(shù)。在設(shè)計燈光效果的同時，需考慮呈現(xiàn)在電視機前的畫面效果，這也是電視燈光設(shè)計和其他各類燈光設(shè)計的本質(zhì)區(qū)別。因為電視燈光設(shè)計是為電視畫面服務(wù)的，所以必須考慮電視畫面的光圈、黑電平、黑白平衡、對比度、畫面層次、光比等等這些有可能影響畫質(zhì)的因素，燈光的設(shè)計是否對電視畫面的畫質(zhì)元素產(chǎn)生影響，這也成為電視燈光設(shè)計工作中的重中之重。

3．燈光設(shè)計與CAD繪圖的結(jié)合

電視燈光設(shè)計工作是一項艱辛的現(xiàn)場操作與案頭工作，傳統(tǒng)的燈光設(shè)計方式耗費大量的精力和時間。CAD設(shè)計大大改善了這一現(xiàn)狀，CAD設(shè)計從視覺效果、工作效率、作品儲存、設(shè)計面貌等方面相比傳統(tǒng)的設(shè)計具有無可比擬的優(yōu)越性。

3.1 用AutoCAD可以繪制出傳統(tǒng)設(shè)計中無法制作的演出現(xiàn)場布光圖

（1）建立圖標和圖庫

首先，我們要為常用燈具和設(shè)備建立圖標，有了AutoCAD后，可以利用其繪圖的精確性，為一種燈光和設(shè)備繪制出形象的圖標，然后將它存儲在專用的圖庫目錄中。其次，將各種燈具和設(shè)備分別繪制后建立圖庫。這些圖形入庫后，可隨時調(diào)用。如圖1為聚光燈圖標，圖2為電腦燈圖標。

圖1 CAD制作的聚光燈圖標

圖2 CAD制作的電腦燈圖標

（2）畫出場地輪廓

根據(jù)場地的現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)和現(xiàn)場簡單的手繪圖紙，使用畫線命令、畫弧命令、畫圓命令可以順利地完成這項工作，為接下來的燈具懸掛擺放和燈光設(shè)計工作帶來極大的便捷性和精確性。CAD制作的演播廳場地輪廓模版如圖3所示。

圖3 CAD制作的演播廳場地輪廓模版

（3）添圖

通過在命令行上輸入插入命令，此時出現(xiàn)對話框，要求輸入所需燈具設(shè)備的文件名(注意路徑要準確)，確認后，所需的燈具設(shè)備就出現(xiàn)在繪制的場地圖中。

（4）完成

通過以上命令，將不同的圖標分別調(diào)用到場地圖中，放置在各自的位置上，經(jīng)反復(fù)擺放調(diào)整，并且將之前現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)標注在對應(yīng)圖標旁，最終確認并保存，燈位布局圖就算完成了。有了這張電子版精確圖紙，可為以后的燈光設(shè)計和演播廳改造等工作帶來極大的便利性和可操作性。演播廳燈位布局圖示例見圖4。

圖4 演播廳燈位布局圖示例

下面介紹AutoCAD在我們實際工作中的應(yīng)用。去年在我臺大廳演播廳新建以及800㎡演播廳改造動工之前，我們經(jīng)過實地考察測量繪制出了演播廳布局圖、演播廳燈位布局圖、演播廳直通柜配電系統(tǒng)圖、演播廳調(diào)光柜配電系統(tǒng)圖、演播廳吊桿強電號碼分布圖、演播廳DMX信號系統(tǒng)圖、演播廳燈光控制系統(tǒng)圖、演播廳燈具地址碼分布圖、演播廳吊桿系統(tǒng)控制圖、演播廳單點吊、行車及吊桿接線原理圖。這一系列的電子圖紙實際上是一個完整的工作流程。對于電視燈光設(shè)計，演播廳的平面布局圖為燈光設(shè)計師考慮燈具擺放位置提供了便捷工具，提前在平面圖紙上進行燈位的設(shè)計，可為日后的架燈工作奠定基礎(chǔ)；演播廳的配電系統(tǒng)圖也是架燈工作開始前必須要認真對照的一個重要依據(jù)，這其中包含了直通回路、調(diào)光回路、燈具負載、燈具走線等等一系列因素，如果沒有這樣一張電子圖紙，對演播廳的設(shè)備安全也會造成極大的隱患；演播廳的控制系統(tǒng)圖，當進行吊桿的升降、行車的移動、燈具的擺放以及光位的調(diào)整都必須用到它，極大地方便我們?nèi)フ_控制當前所要調(diào)整的設(shè)備；演播廳的信號系統(tǒng)圖，在控制臺操控中，DMX512信號的控制是當前演播廳燈具設(shè)備所廣泛使用的，因此，燈具與燈具之間信號的連接、信號是否串號、信號之間是否有干擾以及信號放大器的安置都須參照這張圖紙進行操作；演播廳的強電號碼、地址碼、燈具號碼分布圖，是查找演播廳燈具系統(tǒng)故障的重要依據(jù)，也是燈光操控臺燈具編程以及查找、地址碼的配置、配電合理使用的重要依據(jù)；演播廳各系統(tǒng)接線原理圖，可方便進行設(shè)備的維修和維護，方便更有效地查找當前設(shè)備故障原因。由此可見，這一系列由AutoCAD所設(shè)計的演播廳系統(tǒng)圖紙，對我們實際的燈光設(shè)計工作所帶來的幫助是顯而易見的。

4．CAD與燈光系統(tǒng)

CAD計算機輔助設(shè)計在燈光設(shè)計的應(yīng)用主要體現(xiàn)在利用計算機CAD繪出燈位圖、布光圖、光學(xué)數(shù)據(jù)目錄、工程圖、控制設(shè)備系統(tǒng)圖、效果圖、設(shè)備一覽表，即所謂的“六圖一表”。

（1）計算機燈光控制設(shè)備

用計算機控制燈光的最基本任務(wù)就是存儲局部燈光變化的各類數(shù)值信息（包括亮度、光圈、虛實、顏色、圖案、色溫、位置等），并計算處理，完成輸出。在我們當前所使用的燈光控制臺中，電子計算機處理中樞起到了核心作用。而CAD技術(shù)在電視燈光設(shè)計中的實際應(yīng)用，在現(xiàn)代一些高端燈光控制臺中也有類似于其作用的軟件設(shè)置了。比如，先進的grandMA2代燈光控制臺中就有一個Layout的設(shè)計。它可以設(shè)計出一個簡單的線型舞臺框架，并將分配好的燈具以圖標的形式擺放在相對應(yīng)的舞臺框架中，方便選燈、找燈、查看燈具屬性以及當前運行效果狀態(tài)等作用，非常實用。

（2）效果燈光設(shè)備

圖5 grandMA2代燈光控制臺Layout設(shè)計

效果燈光設(shè)備主要設(shè)計LED燈、染色燈、光束燈、電腦燈等。其中這些帶有DMX512信號接入的燈具經(jīng)過512信號接口來和計算機控制系統(tǒng)相連，從而實現(xiàn)圖案流水自轉(zhuǎn)、動作變化，渲染場景氣氛。在其設(shè)備里設(shè)計一個解碼器，利用先進的控制技術(shù)，進行色彩的動態(tài)轉(zhuǎn)化，從而得到渲染環(huán)境氣氛的效果。而CompuCAD在效果燈具中的作用體現(xiàn)也是十分明顯的。

（3）配電系統(tǒng)、演播廳吊桿升降系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)

這三個系統(tǒng)在燈光專業(yè)領(lǐng)域十分重要。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣化，傳統(tǒng)的手繪圖紙根本不可能將系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)完整表現(xiàn)出來，同時也不利于保存。運用CAD繪圖，燈具的配電走線、演播廳吊桿升降系統(tǒng)電機的配置、燈具信號線的分布和地址碼的設(shè)置都在電子圖紙上一目了然，方便日后的設(shè)備故障查詢、保存和收藏，并且方便修改完善。

5．CompuCAD在燈光設(shè)計中的運用

用AutoCAD繪制燈位圖非常簡便，圖1和圖2都是一個簡單的實例。AutoCAD是一個機械輔助設(shè)計軟件，功能非常強大。用它繪制燈位布局圖、演播廳系統(tǒng)圖等，只需用到其中的繪圖工具條、修改工具條以及文字輸入功能、標注、塊等元素即可，這里就不作過多描述。下面詳細談?wù)劺?CompuCAD繪制燈光效果圖。

CompuCAD是在處理畫面元素的同時，更形象地將燈光設(shè)計元素融入在軟件中，達到想要的現(xiàn)場舞臺效果、燈光效果甚至是三維立體效果等。這款燈光設(shè)計軟件是由以色列COMPULITE公司開發(fā)的。它不僅能繪制燈位圖，產(chǎn)生設(shè)備清單，還可以繪出三維燈光效果，如圖6所示。

圖6 CompuCAD燈光設(shè)計軟件界面

CompuCAD由三個模塊組成：

（1）圖形模塊

可以設(shè)置場景，布置吊掛，插入和定義設(shè)備，并以任意角度和各種模式，包括三維效果透視圖來察看場景。

CompuCAD的圖形模塊允許通過使用程序中提供的基本模塊（臺口、空地、舞臺前部等）來選擇舞臺類型，并可以定義舞臺的尺寸，劇場的大小。

（2）方案設(shè)計工作區(qū)

可將設(shè)計者的構(gòu)思組織為一個任務(wù)組或預(yù)備場，并且從中可以打印出包括設(shè)備一覽表及任務(wù)表在內(nèi)的所有的列表和圖表。

在方案設(shè)計工作區(qū)中，可以組織燈光構(gòu)思，選擇照明設(shè)備、懸吊設(shè)備和其他舞臺元素；可設(shè)置照明設(shè)備類型、屬性，懸吊設(shè)備參數(shù)，包括照明設(shè)備的廠商、光學(xué)特性、燈泡功率、光路號、光強、光束角度等；給這些設(shè)備定義“任務(wù)”，并把它們組合到“組”中。圖6是打開的一個燈具屬性選項表。

（3）場景編輯器

可以決定舞臺透視圖中能看到的圖像的光強，并產(chǎn)生和保存場。通過使用CompuCAD，燈光設(shè)計人員可將自己的想法展示給導(dǎo)演看，確定最后的方案，而無須在實際繪圖中浪費時間。CompuCAD可自動完成燈光設(shè)計人員為每個燈光設(shè)計思想加注有關(guān)燈光設(shè)備的類型、顏色、硅路及光路等。完成設(shè)計后，可以打印出各種清單、透視圖以及燈光效果圖。需注意的是，在此軟件中，燈光效果圖必須存為“.bmp”或“.pcx”格式，方可打印。

在實際電視燈光設(shè)計應(yīng)用中，CompuCAD還顯得不是很成熟，雖然其方案設(shè)計模塊、圖形和數(shù)據(jù)庫模塊、場景編輯器、三維圖形界面、CompuCAD網(wǎng)絡(luò)非常全面，但是操作起來比較復(fù)雜耗時。不過它在實際應(yīng)用中的作用不可小視。如果將現(xiàn)有的演播廳系統(tǒng)及燈具用 CompuCAD進行三維立體化，繪制成一個虛擬的場景，并和控制臺相連接，不僅可以直接進行場景的編輯，還能模擬電腦燈大多數(shù)的效果功能并展現(xiàn)在顯示器上。更重要的是作為一名電視燈光設(shè)計員，在節(jié)目沒開始之前，就可以通過它模仿攝像機各個機位的拍攝畫面來提前預(yù)覽節(jié)目演出的實際三維立體燈光效果，并進行適當?shù)某绦蛐薷?，然后再通過顯示器反復(fù)預(yù)覽虛擬的舞臺效果直到最佳為止。在彩排時，用這種3D渲染后的虛擬舞臺畫面效果和導(dǎo)演進行現(xiàn)場交流，能夠讓導(dǎo)演提出更加直觀的修改意見，同時也提高了節(jié)目錄制時燈光效果的質(zhì)量。

AutoCAD與CompuCAD雖然都屬于CAD計算機技術(shù)，但是其實際應(yīng)用是完全不一樣的。從應(yīng)用的廣泛程度來說，AutoCAD已經(jīng)非常普遍運用到電視燈光的平面設(shè)計中，它是燈光設(shè)計前必不可少的一個環(huán)節(jié)，也是設(shè)計的基礎(chǔ)。而CompuCAD的應(yīng)用程度還不廣泛，主要原因在于它的實際操作較復(fù)雜；從用途來說，AutoCAD更加注重于在燈光設(shè)計前進行演播廳各個系統(tǒng)的平面設(shè)計，并繪制一張詳細的平面電子圖紙，使得在燈光設(shè)計時可以對照圖紙?zhí)峁┮欢ǖ膮⒖家罁?jù)。CompuCAD注重三維立體效果的燈光設(shè)計，更加具有現(xiàn)場編程的實時性，對于繪制場景的燈光效果更為適用。對已設(shè)計好的舞美效果圖，可以存為適當?shù)奈募袷?，作為紋理引入到CompuCAD中，再在此基礎(chǔ)上添加燈光效果，編程結(jié)束后在當前顯示器上進行攝像機各個機位的三維立體舞臺燈光效果預(yù)覽。

6．應(yīng)用前景

電視燈光的計算機輔助設(shè)計雖起步較晚，但應(yīng)用前景廣闊。目前，很多電腦燈光控制臺都加入了類似于AutoCAD和CompuCAD相結(jié)合的“stage設(shè)計”元素，也就是簡單的舞臺燈光效果設(shè)計，設(shè)計好的舞臺以及燈具框架，同時編上燈號、地址碼等，呈現(xiàn)在顯示器上，方便找燈和查看當前燈具的運行狀態(tài)。隨著應(yīng)用軟件的不斷完善，CAD技術(shù)必將為豐富電視畫面作出極大的貢獻，也必將成為燈光設(shè)計人員不可或缺的設(shè)計軟件。