戏剧场舞台采用可以伸缩变化的镜框式舞台，设有主舞台，左、右辅台和后舞台。主舞台上设置有“鼓筒式”转台，由13个升降块、2个升降台组成，既可整体升降又可分别单独升降，可以达到边升降边旋转的舞台效果。独特的伸出式台唇设计非常符合中国传统戏剧表演的特点。

1.系统使用功能及管理要求

（1）系统工艺设计和设备配置应满足戏曲（包括京剧和各种地方戏曲）、话剧及民族歌舞等大型综艺演出使用功能，短时间内可变换多种不同剧种的灯光操作设计。

（2）允许使用全部配置的各种类型灯具和其他补充设备。

（3）具有足够的安全性和存储容量，整个系统在不中断主电力供应的前提下，可对主控台与灯光设备进行不间断的持续诊断检查。

（4）系统设备应完全符合剧场舞台背景噪声的技术要求。

（5）预留足够的系统扩展能力，如电力调光柜的容量、网络容量等。

2.舞台灯光控制系统设计指标

设计一个现代化剧场的舞台灯光系统，除应考虑剧院的建筑结构形式和功能要求外，分析研究该剧场的用途和如何编排未来上演的剧目，还要考虑各种最复杂的舞台照明形式和便于国内外表演团体方便使用。戏剧场舞台灯光控制系统设计指标需满足以下要求：

（1）主、备调光台应完全跟踪备份。

（2）网络速度1GT bit/s。

（3）输出功率。每路最大10kW，最小3kW，最大输出电压可调节。

（4）调光柜抗干扰指标。400μs（230V时），当电流负荷加大至100A时，密度不会改变。

（5）触发精度。16bit4000级。

（6）双网络四备份数字灯光控制系统，工作电源于网络线材中游走。

3.系统总体技术方案

戏剧场舞台灯光系统采用数字化、智能化的网络数字调光系统，是新一代高速网络与智能数字调光设备的集成，具备以太网控制、DMX控制、无线遥控，并能接入场灯控制系统以及环境照明控制系统。

（1）灯光控制网络结构。控制网络传输系统采用目前国际上比较流行、成熟的环形网络结构形式，即主干网络采用千兆双环形网，可以同时从回路的双方互传信号，增加了网络对调光设备的双向管理，使调光设备与整个网络系统设备之间实现互相监督和资源共享。环网是一种既安全又快捷的传输网络，即使其中一路断路也不影响数据传输。

网络数字调光系统在数字触发方式上与全数字调光传输形式基本相同，因此，在保持全数字调光系统优良特性的基础上，还增加了多站点及场备份的功能，提高了系统的可靠性，增强了监测功能、系统运行状况及重要参数报告功能，扩展了连接设备的数量。

环形网络连接形式可随时将多台灯光控制台连成一个局域网，各控制台均可独立操作也可以根据需要任意设定主从操作台、备份台及无线控制形式。系统内可以实施多人同时在不同控制点控制同一场演出，或控制不同场次的演出，极大地提高了灯光系统的使用效率。

戏剧场灯光网络控制系统采用以光纤为主干道网络进行远距离网络传输，主干道网络负责各灯光网络工作站之间的数据传输及系统连接。整个控制系统采用以太网/DMX网络双网控制，严格遵循TCP/IP及DMX 512通信协议。

此网络连接的特点是传输速度快，可以双向高速传输信息；系统容量无限制，传输距离远；抗干扰性能好，线路双端隔离好；通用性好，标准化的软硬技术性能及设备接口，更易做到互联互通。

网络传输控制系统由网络服务器、网络交换机、集线器及各种终端设备构成。其中网络应用/管理服务器、网络交换机或集线器等都属于标准的以太网网络设备，与以太网控制系统相关的终端设备有计算机终端、网络编/解码器、网络调光台（含数字调光台、电脑灯控制台、环境照明控制器等）、网络调光柜、监控设备及负载（常规照明灯具、电脑灯、场灯/工作灯等）。

灯光控制系统为星形分布，信号集中于硅室，通过集线器分配以太网节点，数据传输介质采用五类以太网双绞线。DMX信号由网络中的众多SN110网络节点提供，SN110-N21DMX网络节点是斯全德（Strand）公司的网络节点配接器，有2个或4个DMX接口，可以设置为输出或输入使用，由32bit ARM中央处理器和LinuxO/S操作系统组成，支持10/100BT以太网。网络节点的状态、地址、DMX口设定等都可在内置的LCD上显示，如图4-15所示。所有SN110的工作电源直接由网线从网络中提供（国际标准IEEE802.3af）。所有手提型的网络单元均可直接利用插件与墙面的网络接口连接并通电工作。通过Strand SN110网络节点实现以太网控制信号与DMX信号的相互转换，并合理分布于剧场各DMX信号节点。

Strand show net configuration网络配置编辑软件，通过人性化的接口使系统实现任意放置资料，避免了从一个网点运行到另一个网点的繁琐更新。该软件能通过设定来分配指派所有的以太网选址信息、IP、网关、多点传送组和分支网络信息到每个网点。它将灯光控制系统完全融入了网络系统，并进行无缝整合，使得灯光网络控制更加简便易行。

图4-15 SN110网络节点

为了保障系统运行的可靠性和稳定性，在每个灯光中心控制室均使用不间断电源（UPS）为负载提供稳频、稳压、不间断高质量纯正弦波交流电。该系统能有效地克服由外电网直接供电所引起的常见电源质量问题，如电压过高、过低、电网瞬间尖波、杂波干扰、电力供应中断或瞬间断电等，保证仪器设备的正常运行，防止计算机及数据处理系统内的资料丢失。

（2）调光回路设计。戏剧场调光回路设置具有大功率、多回路、多种规格、多形式的特点。配置3kW调光421路（含正弦波控制30路），5kW调光451路，10kW调光21路，共计893路调光回路（含正弦波30路），163路直通回路。这些回路节点均分布在各个灯位连接处。

考虑到要满足各种世界级大型演出，在舞台的任意需要位置都有安装灯具的可能性，因此，在舞台的主要位置都预留了大量以太网络接入点、DMX接入点和各种规格形式的照明电源。

（3）设备选型及功能说明。

1）灯光系统主要设备配套表见表4-1。(www.daowen.com)

表4-1 戏剧场舞台灯光主要设备配套表

2）主要设备功能说明。

①调光控制台。选择Strand 550i电脑调光台作为戏剧场主、副控调光台，如图4-16所示。主控台和副控台之间通过网络连接，可作冗余追踪，一旦主控台出现故障，副控台可在瞬间自动由该点切入，自动执行之前的场景Show，确保演出过程不间断。另配置两台Strand 520i电脑调光台作为舞台监督、编程和观众席调光用。

Strand 550i和520i调光台，均采用目前国际最先进的奔腾处理器，最大6000光路，2000个换色器或电脑灯控制回路，最大18000个控制回路、2000个场、1000个组、2000个宏、600×99步灯光效果、99个灯具数据库、3000个SMPTE事件、9个远距离视频，并可把控制回路的资料进行Partitioned（分割）并加以记录，为灯光师提供了一个完善、方便创作的工作平台，可极大的满足灯光师的创作欲望。

图4-16 Strand 550i电脑调光台

5条可编程调光曲线，可设置整个系统中的任何晶闸管回路或回路群。曲线以超过100个置点作调光，可满足舞台高精确度灯光创作的需求和用户未来扩容及技术升级的需求。

②调光柜。图4-17所示为大型智能调光柜外形图。该调光柜的最大特点是能自动对电网的谐波作出分析，自动调节最佳的触发角位置，保证输入电压在90～240V范围内，输出电压误差小于1V，解决了演出中电压不稳而产生的调光不均及灯光闪烁现象。另外，它的控制反应时间快（达16ms）；允许三相交叉配接和三相输入修正；具有DMX优先配置功能，可实现DMX完全配接；触发精度16bit 4000级；标准耐冲值高达100000AIC；磁环抗干扰能力可达635μs/230V。它还具有双电子器跟踪备份功能，即备有两个可以独立工作的触发系统，两者之间相互学习、相互备份，保持调光柜不间断工作，确保演出正常进行。

调光柜具备全负载报告功能，所有模块（包括直通模块与正弦波模块）都有负载状态报告，并有状态显示器提供瞬时信息，任何调光柜错误信息都可直接显示在每个调光柜和任何一款控制台上。灯光操作人员可以在灯光控制室直接通过调光台显示器，随时了解灯光系统的工作状态，从而及时对灯光系统实施监控、干预及纠错。

EC21系列调光柜分单50A、单100A、双15A和双20A输出，使用电压90～277V、50/60Hz，有国际标准剩余电流（漏电）保护装置（RCD），零中心线可提供断开功能以作绝缘测试，光电隔离，双DMX512信号输入，风机从关闭到最高速（无级变速）完全受控于调光柜使用情况，获CE、UL、cUL和TUV安全认证。

图4-17 调光柜

③飞猪系列电脑灯控制台。图4-18所示为Whole hog Ⅲ飞猪系列电脑灯控制台，该控制台内置500Hz G4 PowerPC处理器，可运行LinuxO/S程序，256M内存，20G硬盘，650/700M可读写光驱，可连接PS2接口的键盘和鼠标，特有的效果引擎可提供强大的个性化效果。

无极定时控制可分别为每台灯具设置延迟、淡变时间以及淡变路径；内置电源保护可避免突然断电造成的数据丢失；可同时使用8192种灯型，无需考虑灯具的生产商与型号是否相同，甚至可以在已经编好程序后更换灯具型号。

两台12.1″TFT彩色触屏显示器，可调节视觉角度；支持65539种Cue、Cuelists场景和页命令；数量不限的同步交叉变淡和效果，同步执行数量不限的Cue、Cuelists命令；支持盲编辑制式，也可现场编辑；编程可直接存储在控台内部的硬盘上。

整个系统可使用100Base-TX高速以太网，通过网络升级系统软件；同时配有其他网络扩展装置供选择，如DMX处理器、MIDI/Time code（时间码）处理器、放映控制处理器。

图4-18 飞猪系列电脑灯控制台

④灯光设计软件。WYSIWYG图像式反馈系统是一种灯光虚拟设计工具，它不是一种发出控制DMX信号的调光器，而是一种在显示屏上可以获得舞台预期虚拟效果的模拟台，可以帮助灯光设计师在完全没有设备和环境的条件下，或者根据现有的环境结构图与设备清单，利用计算机虚拟技术，在彩显上组合每场演出所需的舞台大小、尺寸、形状，再配合上吊挂各类型灯具，经过配接，加上回路、色彩，以达到真正演出时的一切效果。在这个组建的设计库里，可以经软件内部转换而做出灯光回路配接表、器材清单、DMX属性表、灯位图、效果图等灯光设计与配置上所必须具备的图表，从而简化整个灯光的组合布光过程和程序，使其更具有系统性和细节性。当设计库设置完毕后，可以利用WYSIWYG软件所配置的硬件，直接在调光台上输出真正的灯光控制程序。

⑤网络分配柜。戏剧场灯光网络设备全部选用Strand灯光公司的原厂设备，网络分配柜严格遵循标准TCP/IP通信协议，具有双千兆位以太网上行链路，任何一个以太网点均能反馈调光柜信息，系统再生时间小于9s，具有信号中断的最后场景保护功能，支持动态IP地址分配，通过灯光网络上任何终端能连接专业灯光设计软件，具有调光信息的图像式直观显示功能，实时监测灯光网络中所有与安全用电相关的设备状态报告（Reporting）信息，实时对所有网络灯光设备进行在线远程监控，实时监测网络中所有的灯光网络设备，实现集中控制功能。

具有DMX路由和优先级设置，完备的网络控制冲突的解决方案，用于设置灯光控制网络的专业管理软件，所有节点及网络信息的配置、修改均可由其完成，无需对每个节点进行再设置。

任意设定DMX 512和遥控为输入或输出，能有效编辑以太网灯光控制地址，自动分配和指派所有的以太网选址信息、IP、网关、多点传送组和分支网络信息到每个信息点，可随时更新网络中的DMX收发节点和视频节点，支持在线和离线编辑。

4.新设计、新技术、新设备的特点

（1）新设计。灯光控制网络系统采用双网（以太网和DMX网络）四备份传输，整个控制系统严格遵循TCP/IP通信协议及DMX 512（1990），满足未来ACN协议。

数据传输介质采用光纤及超五类以太网信号线，DMX信号由网络中的众多SN110网络节点提供。所有SN110的工作电源直接由网线从网络中提供。所有手提型的网络单元均可直接利用插件与墙面的网络接口连接并通电工作。通过Strand SN110网络节点实现以太网控制信号与DMX信号的相互转换，并合理分布于剧场各DMX信号节点。灯光网络配置具备专用的网络配置软件，能对网络中各个信息节点统一配置、修改。网络中具备以太网控制、DMX控制、无线遥控，并能接入场灯控制系统以及环境照明控制系统。

控制信号具备严格有效的实时完全跟踪备份，确保万无一失。舞台灯光系统设计了四个网络分配机柜，与光纤组成一个全封闭的闭环网络。

（2）新技术。SST正弦波调光器新技术具有更完善、更智能化的特点，不再产生高次谐波干扰，不再需要各种屏蔽隔离和滤波等措施，但它需有良好的散热处理设计。本系统采用的3kWSST正弦波调光器，在设计之初时的标准状态为一个模组变量的散热容积空间，在增大容量一倍后再把里面功率元件IGBT的散热片表面积加大至标准模组的2.5倍，令功率元件的热量充分释出，再配合智能风机的牵引把这些热能带到机柜以外与空气对流。SST模组的热量检测：在48模组全部置于3kW满载的情况下，以调光20%（此为产生热量最大的调光点）室温25℃，检测发现零件表面温度为58℃（零件可接受最高工作温度为125℃），这种试验一直维持了24h，其间并没有温升，足以证明调光器是工作于热量非饱和区域；在同样的配置条件下，把调光点设在100%（亮度最大），功率元件表面温度降为49℃。证明在“满负载”这种最苛刻的应用条件下，加上在实际应用情况下，热量的产生会按负载功率的减少而下降。

（3）新设备。选用技术先进、节能、环保的系统设备，其中调光柜采用世界知名品牌Strand的EC21。该调光柜是在全球性广泛应用的CD80SV调光柜基础上开发的更为先进的智能型调光柜。其最大应用特点是能自动分析电网的谐波并作出最佳的触发角位置，解决了演出中因为电压不稳或干扰而产生的调光不匀及灯光闪烁现象，磁环抗干扰能力最高达635μs（230V时），触发精度16bit4000级。

5.项目的应用情况

领导重视、策划精心、设计专业、选型合理和施工规范，给国家大剧院戏剧场调光工程建设注入了勃勃生机。2007年9月30日，戏剧场迎来她代表国家大剧院的首场演出：经典话剧《茶馆》。虽然这是一部已经上演了半个多世纪足有500多场的老戏，但几乎每一位观众情绪都很兴奋，仿佛进入艺术的天堂，半年多来，戏剧场接待了国内外演出数十场，系统性能稳定、数据传输准确、操作方便直观，并对剧场的现代化灯光控制系统、大规模高档次的设备配备、规范化的施工管理和工程质量给予了高度评价。