劇場 電視臺燈光控制網絡設計研究

　　近年來，網絡技術開始應用于劇場、電視臺的燈光系統中, 并向業界展示了它嶄新的應用前景。網絡布線解決方案己對傳統的DMX布線方案造成了強烈的沖擊。在許多新的大型燈光控制項目的招標文件中,對網絡技術要求的描述己成了必不可少的內容。

燈光設備系統是劇場、電視臺最重要的設備系統之一，而燈光控制系統是燈光設備系統設計的關鍵，其方案設計是否安全、先進、完善、適用，設備選型是否穩定、可靠、先進將直接影響著整個工程的先進性和工程質量。

　　早幾年,在燈光控制系統中應用網絡技術的目的,主要集中在網絡燈光控制新技術如何比傳統的DMX布線燈光控制技術更加可靠和有效地保證演出活動的正常進行的問題上。在設計方案上采用的新技術有網絡布線的DMX傳送及調光臺的數據在使用中的網絡熱備份同步技術等。

　　近年來,由于網絡技術的進一步成熟,國內、外廠商生產的網絡燈光控制設備不斷豐富和完善,相繼出現了網絡接口燈具、網絡調光臺、網絡調光器、網絡視頻攝像頭等和各種形式的網絡燈光監控設備。

　　全光纖燈光控制網絡的出現,為燈光控制室、調光器室、辦公室、設備層、吊桿區等燈光控制系統的主要區域搭建了一個千兆級的“信息高速公路”網絡平臺，實現了大量與燈光控制、監測、管理相關的各種信號在各個燈光網絡設備之間快速雙向傳遞。與燈光控制與系統管理的相關軟件應運而生。燈光師、系統設計師、管理者和業主開始把目光集中在：在設計燈光控制網絡系統的過程中，燈光控系統除了要保證絕對安全、可靠的演出活動之外，還要考慮更多與燈光網絡系統相關的管理問題。

　　以下的幾個基本設計原則是筆者在考慮網絡燈光控制系統設計時的一些心得，供讀者參考。

　　1. 突出劇場與演播室的功能與特點，燈光控系統以保證絕對安全、可靠的演出、演播活動為最根本要求。

　　2. 在根本要求全面達到的基礎上，強調燈光控制網絡系統在劇場、演播室的技術管理、業務管理和安全用電管理等方面發揮的極其重要的作用。

　　3. 采用新技術，新工藝，使燈光控制設備的技術水平與性能、參數達到國際先進水平。

　　4. 燈光控制設備功能實用性、技術先進性、使用安全性、操作可靠性、維修方便性、投資經濟性。

　　5. 新系統必須兼容所有廠牌和新舊燈光設備的接入。

　　滿足用戶的需求是設計的根本目的。一個先進、實用和高質量的劇場、電視演播室燈光控制系統必須是一個保證演播安全的系統，一個具有高科技管理水平的系統，一個與國際標準同步的系統，一個具有新的廠商與用戶合作形式及可以持續發展系統。

　　一、一個保證演播安全的系統

　　電視演播室燈光控制系統的最根本的任務是保證每一個演播活動的燈光控制操作的可靠性和方便性。從劇場、電視演播室燈光控制系統的技術要求出發，在系統的設計方案中，我們建議采取以下幾方面的重要措施。

　　1.網絡雙機熱備份

　　系統的主要設備（如調光臺、調光柜等）采用具有網絡雙機熱備份控制或雙機熱備份觸發先進功能的產品以保證系統在演播活動中燈光控制的絕對可靠性。

　　2.光纖主干線

　　劇場、演播室內的主要設備之間，同一子網的每個演播室之間，每個子網與總控室之間用光纖為主干線傳遞燈光控制系統各設備間的控制和監測、反饋信息。光纖具有如下優點：電磁絕緣性能好；不向外輻射信號；適用于長距離的信息傳輸以及要求高度安全的場合；光纖傳輸信號衰減較小：數據傳輸更加安全可靠。光纖頻帶較寬，數據傳輸容量可達千兆，可確保數據信息高速路的通暢；光纖通訊是非常成熟的先進技術，光纖通訊設備更易于檢修維護；光纖接頭在耐腐蝕，防脫落等方面的性能優越于其它形式的接口。光纖的使用環境溫度范圍寬，受溫度、季節等的變化影響很小，并且使用壽命很長。因此采用光纖為主干線的傳輸方案對劇場、電視演播室燈光控制系統的可靠性提供了有力的保障。 3. 多種信號接口：

#Next#　　所有固定式調光柜或流動式調光硅箱都具有DMX信號接口、RJ45網絡接口和SC多模光纖網絡接口，允許多種控制信號同時接入。即除了能夠接收本控制室主控DMX信號外還能夠接入來自其它控制室副控、備份或中央監控網絡DMX信號。使系統可以非常方便地按節目的需要采用多種熱備份、遠距離、多方位和控制集中控制的方式實施控制，以保證節目演播活動萬無一失。

　　4. 調光器電氣參數反饋功能：

　　所有固定式調光柜或流動式調光硅箱都具有反饋電氣參數功能，通過軟件和授權密碼可在燈光控制網絡上任何地點監控每臺立柜中或流動調光硅箱的各個硅塊模塊工作狀態：如開路、短路、負載、溫度、電流等狀態并對其進行設定，具有自動報警功能，引導維修人員迅速排除故障。

　　5. 所有設備反饋控制狀態功能

　　系統中所有燈光相關設備具有反饋控制狀態功能。在燈光控制網絡上任何地點可對調光系統中所有設備進行監控和設置。當某設備出錯（如某個DMX節點不工作）時，立即報警。指引操作人員在事故發生之前及時處理的故障。

　　6.UPS延時電源供電

　　系統中所有控制臺及主要網絡識備用UPS延時電源供電，可保證系統的高抗干擾能力及在停電時進行控制數據的保護。

　　7.兼容所有廠牌設備

　　系統將設有DMX網絡輸入/輸出接口，以兼容所有廠牌的調光臺、硅箱等新、舊設備的接入。

　　8.保存場景的功能

　　調光柜具有保存場景的功能，在控制器突發故障情況下，保持至少最后一場的燈光狀態，保證節目錄制。

　　9. 其它要求：

　　所有調光控制臺輸入、輸出（I）接口具有光電隔離保護功能，調光臺、調光柜全部線路板采用表面焊接技術（SMT）生產。各種信號接口采用軍品優質產品，并具有熱拔插功能。

　　二、一個具有高科技管理水平的系統

　　設計方案在完成了“保證演播活動的燈光控制操作的可靠性” 這一根本的任務的基礎上，利用燈光網絡技術的強大功能和先進性，使劇場、電視演播室燈光控制系統成為行業內智能化、網絡化管理的和可以持續升級典范系統。

　　結合劇場、電視演播室燈光控制系統在技術管理、業務管理和安全用電管理方面的具體需求，我們把不同的多個演播室和劇場的燈光控制系統按使用功能和地域連成若干個控制子網，設立一個中央監控室，以光纖為網絡主干線，用光纖交換機和路由器等網絡設備連結各個子網，從而形成 “劇場、電視演播室燈光控制全光纖以太網絡總系統”。

　　根據不同的項目的具體需要而為劇場、電視演播室設計 的“燈光控制網絡系統綜合管理軟件” ， 其目的都是使系統將在演播室的技術管理、業務管理和安全用電管理等方面為燈光師和管理者提供十分豐富的增值服務。以下是“燈光控制網絡系統綜合管理軟件” 的 一些主要功能。

　　1.調光器電氣參數綜合監控Dimmer Information:監測、處理系統中所有網絡調光器中各回路燈光的電氣參數（如電流、電壓、溫度和開關量等）的實時和歷史數據。實時報告出錯或產生一系列的技術分析圖表或技術報告，例如某個燈位在一年中使用的情況、某種型號的燈泡的實際平均使用壽命，某次演出的用電量情況等等……。

　　2.調光臺綜合監測及管理Video Link:管理者利用此系統可以非常方便了解網絡中所有調光臺的實時操作情況。包括操作者的個人資料、現場、預演、組、集控、效果、當前光輪的位置、用戶輸入的命令等。任一調光臺操作界面的變化可以實時在多臺PC上監測到。所有這些現場調光臺及操作者相關的操作技術數據，記錄在系統監控服務器的調光臺操作數據庫中，是電視演播室和劇場的重要技術歷史資料。通過軟件處理這些操作技術數據，可以產生一系列的技術分析圖表或技術報告，例如某演播室的某個調光臺在一年內的使用情況分析；可以重演某臺演出的操作過程，從中可以分析出某位燈光師的操作習慣；在發生演出事故之后，也可以通過對調光臺操作數據庫的分析，得到事故是否與操作失當有關等技術結論等等……。 3.調光臺離線編輯管理Offline Edict Software:調光臺離線編輯系統是一套多功能的專用控制和監測軟件它與真實的調光臺具有相同的操作界面，支持中、英文的操作界面，可在多臺普通臺式或便攜式計算機上實現。可在不同的演播室可同時使用主要實現以下的一些功能：
　　可以當一個實際的、獨立的、便攜式調光臺使用（主調光臺）
　　可以作為主調光臺的網絡備份調光臺，實現“完全跟蹤熱備份”
　　可以非常方便實現集中、多方位和遠距離控制等多種控制方式
　　可以將離線編輯（在辦公室或在家中）好的現場控制數據通過網絡傳輸給調光臺：包括場，集控、組、效果、配線、調光曲線等。
　　可以實時監視網絡調光柜的狀態（Dimmer Information):包括端口狀態，總電流、總電壓、錯誤報警、每一路的電流、開關、溫度、亮度。

　　4.燈光效果設計軟件WYSIYYG“威思”：

　　目前最典型的燈光效果設計軟件是加拿大CAST公司的WYSIYYG “威思”(What You See Is What you Get所見即所得)軟件。“威思”，適用于劇院、電視臺、歌舞廳等場所的燈光設計、燈光導演、燈光控制。設計人員可通過“威思”設計燈光圖，并產生所有需要的布線圖、燈具方案、顏色方案。“威思”具有預覽和渲染功能并具有圖層設置、場景布置設計功能。擁有多項類庫：常規燈具、各類運動燈、各類燈桿、吊架、顏色、圖案、表演者、結構，并能隨時更新下載，也可引入其他的照明設備庫或自定義照明設備。“威思”提供設計的文書報告和相關的資料統計，為裝臺提供資料。“威思”模塊和調光臺之間可以雙向以太網通訊連接。具有場編輯器功能，通過記錄的燈光元素和燈光面貌或以不同組合或通過選擇光路和分配光亮度來實現。“威思”也可支持在執行期間實時監視燈光場，可通過使用3D或2D圖形顯示。CAST公司WYSIYYG“威思”軟件著名的注冊合作開發商計劃（RWD）是它在全球廣泛推廣的一個重要措施。目前全世界已有13間著名的調光臺廠商參加了RWD計劃。這些公司包括了Compulite（以色列）、ETC（美國）、Flying Pig（歐洲）、HDL（中國）、High End（美國）和Strand（英國）。WYSIWYG “威思”軟件可以直接安裝所有RWD計劃廠商生產的網絡調光臺、離線編輯器上，實現與WYSIWYG“威思”的控制臺軟件的無縫連接，以而實現了設計與控制的一體化。

　　5.調光網絡設備管理系統：

　　應用調光網絡設備管理系統，管理者可以在網絡上（不需要到設備現場）設置所有燈光設備（包括：DMX節點、網絡配電柜、網絡調光柜、網絡調光臺、網絡工作站、網絡攝像頭等。）的工作參數,如IP地址、DMX地址、燈光回路預熱值、調光曲線設置等。也可以在電腦上編排多個演播室的使用時間表，有效控制所有網絡DMX節點的工作，防止某些未經批準的使用發生。還可以實時在監察調光系統中所有設備，若任一設備發生故障，系統將發出警報。

　　6.多媒體監控及指揮系統：

　　多媒體監控及指揮系統利用光纖網絡提供的足夠頻寬信息通道，在每一個子網中可以使用若干個網絡攝像頭，配合監測軟件，管理者可以在網絡中的任一地點，一目了然地監測多個關鍵工作地點（如調光器室、設備層、觀眾區、舞臺區等關鍵區域）的視頻圖像，實現“全閉環”的燈光控制方式。

　　音頻對講系統也可以接入光纖網絡中，實現電視演播活動的網絡化指揮調度。

　　7.燈光設備使用檔案管理系統：

　　燈光設備使用檔案管理系統用于管理網絡中的所有設備的使用情況，在通用臺式或便攜式計算機上運行，以Windows為操作系統，具有下列一些功能：

　　保存和管理所有設備的購買情況、廠家信息、保修狀態等。
　　記錄每個設備的維修歷史。
　　實時記錄每個設備的開始使用時間、關閉時間、操作者等信息。
　　自動記錄每個設備的錯誤歷史。
　　能夠打印出以上的所有信息。

　　8.燈光網絡系統安全用電管理系統

　　安全用電管理燈光控制系統管理中重要的組成部分之一。在本方案中，燈光控制系統的安全用電管理主要是利用光纖網絡監測各演播室的調光柜、配電柜和機房的安全用電重要參數，在發現異常情況時，監控設備將自動報警，指引值班人員迅速處理事故。

　　本網絡控制系統同時為劇場、電視臺的安全、消防管理部門預備了授權數據接口，本系統產生的所有關于燈光控制系統的安全數據將作為該管理部門的重要參考資料。

　　所選用的所有調光柜具備有完善的電氣參數網絡反饋功能，非常方便地調光器中各回路燈光的電氣參數（如電流、電壓、溫度和開關量等）的實時反饋到安全用電網絡監測管理系統。

#Next#　　選配專用的安全監測網絡接口，可將配電開關的通斷、三相電壓、三相電流、中性線電流、觸點溫度、配電柜溫度、各機房內的溫度和紅外火警探頭等重要參數將通過光纖網絡反饋到安全用電網絡監測管理系統。

　　三、一個與國際標準同步的系統

　　燈光控制網絡方案在控制信號標準方面主要執行DMX-512標準協議和燈光網絡標準協議（建議使用美國ESTA組織的ACN標準和歐洲的Art Net標準）。也就是說在本系統所選配的主要燈光設備（如調光臺、調光器）中同時具有DMX和ACN(或Art Net)標準網絡接口。DMX-512標準協議主要保證燈光設備之間的控制信號穩定可靠地傳遞，而ACN和Art Net標準協議是在保證控制信號穩定可靠地傳遞的前提下，穩定可靠地雙向傳遞系統中大量其它監測、相互通訊和反饋TCP/IP協議信號。它允許不同廠家的燈光控制設備間能夠相互通訊和操作。它將在燈光系統的技術管理、業務管理和用電安全管理發揮極其重要的作用。 四、創造一個具有新的廠商與用戶合作形式及可以持續發展的燈光控制系統

　　設計方案致力于將劇場、電視演播室燈光控制系統設計成為一個可持續升級的典范系統。全光纖網絡布線系統為劇場、電視演播室燈光控制系統打造了一個千兆級的信息高速公路平臺，它將會使燈光控制系統的網絡基礎保持較長時期的先進性。

　　近年來，新的具有TCP/IP網絡接口的燈光相關設備（如網絡電腦燈、網絡調光器、網絡配電柜、網絡攝像頭等）已不斷出現。劇場、電視臺的管理者在未來將根據新的管理需求和新的燈光設備的發展提出對系統功能的擴展、增加或改良（如某種管理監控界面與實際需要有編差，使設備的使用不夠方便）。

　　在控制系統網絡結構不變的情況下廠商為了不斷滿足用戶的新需求而對系統中的某些設備進行改良（大部分將是軟件功能的修改），廠商將把這些服務視為正常的售后服務。

　　在傳統的DMX演播室布線系統中，用戶對系統的唯一要求就是；要穩定可靠地傳遞燈光控制DMX信號，只要設備使用正常，用戶一般很少提出對現有設備的改良。

　　在未來劇場、電視演播室燈光控制網絡系統中，使用者與廠商將處于一種新的互動關系中。使用者除了保證其設備能安全可靠地運行這一基本要求之外，還將不斷針對新的管理要求提出對系統提出新的增值服務，廠商為了滿足這些新的增值服務將不斷延伸它的服務。這種親密無間的合作過程創造一種廠商與用戶之間全新的合作關系，它將促使劇場、電視演播室燈光控制系統成為一個可以持續發展和不斷升級、完善的系統。

　　結語：眾所周知，近年來世界上經歷了模擬移動電話系統被改變為數字網絡移動電話系統的過程，在這個改變的過程中，移動用戶對移動系統的要求從僅僅為了穩定可靠地傳送高質量通話信號逐漸提升到移動系統網絡化所帶來的新的增值服務，包括短信、彩信、電子郵件、瀏覽網頁和網上銀行等。正是移動用戶不斷提出的新的增值服務要求和移動通信廠商為了滿足用戶新的服務要求而不斷改良系統和推出新的產品系列的這種新的互動合作形式，正是這場廠商與用戶互動的追逐游戲！促進了移動通信行業的這場巨大的技術革命。

　　與移動通信的情況相仿，網絡燈光控制系統的應用正在創造著一種廠商與用戶之間新的合作關系。這種在燈光控制行業廠商與用戶之間新的合作形式將同樣會推動這個行業的巨大技術革命！