4步成果：舞台灯光工程设计

时间：2023-08-08 理论教育 版权反馈

【摘要】：图4-23 灯光网络系统图因此，剧场各信息点同时具备以太网信号、DMX信号、RDM端口。ETC Net3TM Gateway作为全球首款推出采用ACN网络协议的网络产品，其强大的扩展能力、兼容性及便捷的管理能力无疑成为系统的亮点之一。

4步成果：舞台灯光工程设计

上海大剧院大剧场共设1800座位，分三层看台，每层看台间的比例按视觉、听觉各结构的和谐而确定，称为“法国式”结构。其中正厅1100座位，二层300座位，三层400座位。

上海大剧院大剧场拥有当时国际上容纳面积最大、动作变换最多的舞台设备。舞台占地面积为1700m²，分为主舞台、后舞台、左右两个侧舞台等四大部分。主舞台面积为728m²，后舞台面积为360m²，左右两侧舞台面积各为270m²，整体尺寸是当时亚洲最大的。

大剧院大剧场共有82根电动吊杆，分布在舞台各区域，其中主舞台区域58根。这些吊杆可按预先编排的程序自动运行，能满足各种演出场景的需要。

大剧院的观众厅上空有两道面光灯桥，一道追光灯桥，台口两侧各有五列耳光。舞台上空不但有一道台口灯桥和三道灯桥，而且灯具可随意安装在各景杆上。台口两侧各有一台口灯塔。舞台两侧各有五道灯光吊笼，与流动灯车一起使用可提供五道侧光。

1.灯光控制系统

上海大剧院灯光控制台的改造选用了两台ETC EOS系列Gio®灯光控制台，如图4-21所示。ETC EOS系列最早与上海大剧院的结缘归功于在大剧院上演的著名歌剧“尼伯龙根的指环”。这场16小时，分4天演出的大型歌剧让大家认识了ETC EOS的强大功能。

图4-21 ETC EOS系列灯光控制台

ETC EOS系列Gio®灯光控制台让灯光师在保留原有的操作思维的基础上，通过灯光设计、配合、预编排、编程、演出操作、维护和存档等步骤来实现灯光一体化的操作，尤其是结合整个控制设备与调光系统设备、网络传输设备组成的整体网络管理和监控，从而实现设计、编辑、操作的一体化、网络冗余一体化、控制对象控制的一体化，整体实现了控制设备的安全、先进、便捷。

操作性方面，ETC EOS系列Gio®灯光控制台具备系统的程式化控制言语，程式化的操作让操作更快捷。同时，多点触摸、可视化技术等这些耳熟能详的IT主流技术均在Gio®中得到充分体现。

（1）简洁的一体化操作界面。可以设计舞台的灯位图，也可以模拟一个像光路列表效果一样的图，并显示该设备的工作状态。

（2）互动式控制模式。当面对庞大系统的多机位控制时，各操作师能互动式分别控制及总控协调控制。

（3）可视化精准色彩控制。无论是通过色纸编号直接选取还是CMY混色均可在屏幕直接选取。对于LED的控制也可以将LED的色彩和色纸完全一致。

（4）全系统反馈式管理。全网络实现RDM设备管理体系，所有设备通过网络反馈信息，控制台一键式设置和修订所有设备的属性。

（5）更直观的离线编辑。通过神奇工作纸，你无需再处理书面工作，以视觉方式呈现便能一目了然。这样，令你使用离线软件的编辑更便捷，将其带到剧院后只需再根据实际环境稍做调整即可。

场灯/工作灯控制系统采用ETC Unison控制系统（图4-22），系统包含了Unison para-digm®控制处理器以及3个P-LCD液晶触摸式控制面板和30个UH10005五按键面板。该控制系统既可成独立的一个系统单独控制，也可以和整个灯光系统统一控制，可以由整个灯光网络任何可接入控制台控制，集中和分散控制相结合。

图4-22 ETC场灯/工作灯控制系统

控制内容可根据剧场的安排进行预设控制区域、分区，可以组合不同场景，记录和执行预设程序，方便设置检修和维护、彩排、演出等各种时间的不同控制内容，并手动或自动运行预设程序。

2.灯光网络系统

大剧院在建成之时，灯光网络还没有在国内诞生。随着技术的进步，国内的专业舞台灯光网络系统已经发展了三代。近年来，随着LED灯具的普及，全网络化及具备RDM功能的网络系统将是主流。

远程设备管理RDM（Remote device management）是一种新的通信协议，允许设备通过标准DMX线和灯控台之间双向通信。设计的最初目的仅仅是为了找到灯具并设置DMX地址而已，但是在日后的使用中，发现了更多的用途，如灯具功能的设定，工作状态的检查等，这些用途可以节省很多现场人员的工作量。

本次大剧院网络系统的改造是重新布局了DMX信号（增加普通DMX路由及信息点位）和以太网信号（增加网络路由及以太网点位），并通过网络由Net3^TMGateways Two Port网关

设备提供RDM信号。整个网络系统严格遵循TCP/IP网络协议及USITT DMX 512（1990），整体控制采用以太网控制，符合ACN协议。设置控制室、硅室、乐池三个网络中继柜，主干网络采用环形结构，利用光纤把每一个中继站连接起来，形成一个封闭的环路。支线网络采用星形结构，利用六类线把信息从中继站将DMX信号、网络信号直接送到每一个信息点，如图4-23所示。

图4-23 灯光网络系统图

因此，剧场各信息点同时具备以太网信号（共78个点位）、DMX信号（可独立，来自于DMX分配器，共85个点位）、RDM端口。普通DMX信号可以独立由控制台直接输出，而RDM端口则由48套Net3^TMGateways Two Port提供（其中35个为固定安装，另13个为流动安装），每个终端可提供两个RDM端口，可通过网络或在设备上直接设置端口的输入输出属性（图4-24）。

图4-24 网络信号转换器分布图

系统供电方面，中继柜有独立的UPS供电系统，为中继柜中的交换机、Net3^TMGateways Four Port以及DMX分配器供电。各信息点的Net3^TMGateways Two Port终端则由交换机以太网供电（POE方式）和本地交流电源供电两种方式供电。

这些终端采用固定安装和流动结合的方式，不仅彻底解决了信号物理布局与演出使用时的不均衡问题，更为今后灯光设备网络化做了充分的应对。

在系统配置的兼容性、性能指标及网络管理方面，大剧院配置的ETCNet3^TMGateway网关式网络终端设备的应用无疑对于整体系统的兼容性来说是一个质的飞跃。ETC Net3^TM Gateway作为全球首款推出采用ACN网络协议的网络产品，其强大的扩展能力、兼容性及便捷的管理能力无疑成为系统的亮点之一。

1）兼容能力。该设备一改以往的固定式插口模式，采用插槽式设计。在控制信号的兼容性上，能满足DMX协议、RDM协议、厂家网络协议以及ACN协议，彻底解决过去、现在、将来终端控制设备接入网络系统的兼容性问题（图4-25）。

图4-25 可以任意配置的接口设置

2）性能指标。ETC Net3^TM技术是ETC公司最新开发的灯光网络控制技术，和ETC Net2^TM相比，ETC Net3^TM在完全兼容NET2^TM的基础上又完全符合最新国际灯光专业协会统一国际标准ACN协议。

3）网络管理。标准Windows接口，支持Windows操作系统，能控制在网络中的任何一个灯光终端设备，并能任意设定DMX 512和遥控为输入或输出，能有效的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的DMX收发节点和视频节点，支持在线和离线编辑。网络管理方便快捷。

3.灯光调光系统

固定式回路分布方式在回路布置设计上会充分考虑各种类型的演出中舞台各灯光位置的用光需要，采用均分、预留，局部加大回路的方式。但在实际演出中，因灯具数量、功率大小、负载特性的不同而造成局部回路仍然不够的问题，同时一些回路也有闲置、浪费的问题。

大剧院鉴于常年实践的经验，采纳了固定式分布结合分布式的回路分布理念。大剧院在配置了14台Sensor3^TM固定式调光柜（其中15A调光回路672路，25A调光回路288路，25A直通继电器384路）以外，还配置240路Smart Solutions^TM系列分布式调光器（20套6×10A Smart bar2、20套6×10A Smart module2二两种形式）以及80套750W Source Four Dimmer^TM。

（1）Sensor3^TM固定式调光柜。ETC Sensor3^TM反馈型调光柜是目前全球高集成度的优秀全网络调光柜（图4-26）。

鉴于Sensor3^TM调光柜上下出线方式，根据大剧院每个节点的物理相对位置，大剧院调光柜房出线路由分别由上下两端出线，在与调光柜房其他专业的走线配合中起到了重要的作用。

Sensor3^TM调光柜可以接受从调光台送出以太网、DMXA、DMXB三组信号，三组信号冗余备份，保证控制安全（图4-27）。调光柜的反馈信息通过网络信号反馈到调光台及其他服务器等网络设备，能使工作人员第一时间了解到调光柜的工作状态。反馈信息包括柜体的总体工作状态，电压、电流、温度、每个回路的负载功率等情况，遇到故障时能即时发出错误报告。

图4-26 大剧院调光柜房

图4-27 信号冗余备份(www.daowen.com)

用户可接入网络任何一个端口，通过web浏览器设定和管理，如记录调光柜的工作日志、设定调光器的类型、曲线、分区、分组的管理功能等，此外还能设置不同的用户级别，管理便捷（图4-28）。

（2）Smart Solutions^TM分布式调光器。Smart Solutions^TM系列分布式调光器被国际一流剧院广泛使用，世界著名的丹麦哥本哈根大剧院、荷兰阿姆斯特丹歌剧院以及国内包括国家大剧院在内的许多高端剧场都选用了该设备。

在回路深化设计时，在舞台各处分布了供分布式调光设备使用三相电源和信号点，调光器可安装于合适的位置并提供最合适的接插件给灯具，这大大方便了演出团体的任意选择光位。设备没有任何风扇等噪音源，保证了演出的严格噪声要求。

图4-28 网络管理软件

（3）Source Four Dimmer^TM分布式直流调光器

分布式调光技术的应用解决了大部分的问题。此时我们看到LED、电脑灯都成为了“Boxed product”，直流调光技术让卤钨灯具也变成了“Boxed product”。大剧院配置了80套Source Four Dimmer^TM作为分布式调光设备的形式补充，采用新一代的ES（Electronic silent）调光技术，为我们呈现了很多技术亮点。

1）分布更彻底。分布于各个灯具的单体，从而让设计师在综合考虑设计灯具位置时无需考虑灯具的属性。

图4-29 分布式直流调光器

2）最为干净的调光。传统的晶闸管调光存在电网的谐波和空间电磁的问题，对音响系统存在干扰，直流技术彻底解决了这个问题（图4-30）

3）Source Four Dimmer^TM采用ES（Electronic silent）技术，降噪功能不仅让调光器自身静音，还具有能控制灯具灯丝颤抖噪声，最大限度地降低困扰舞台多年的噪声问题。

4）更高效。普通230V交流电源的输入115V直流电压输出，在保证灯泡功率不变的情况下来提高灯泡的电流值以达到增强灯具照度（图4-31）的目的。

图4-30 调光器的波形对比

图4-31 灯具照度对比

4.舞台灯具系统

LED是自“煤油转向电”之后，在照明领域的又一场技术的革命。未来，虽然LED有望成为舞台灯光的主流，但物理特性决定每一种光源都不会完全被LED产品所取代。各种光源的混合使用将是目前以及未来的主流。

大剧院灯具系统正是基于国内外演出团体的实际需要，将主流产品作为设备改造的第一标准。这就需要满足高雅艺术灯光实际要求的品质，并被国内国际一流团体普遍使用的品牌。

大剧院的灯具配置了360支ETC Source Four®、150支Source Four LED Lustr®+、48支Selador Desire®D60 Fire & Ice LED、114支Selador Classic^TMVivid-R LED，及32支Source Four LED CYC^TM天幕灯，以及112台各种类型的VARI∗LITE电脑灯和6台ARRI HMI聚光灯。

ETC Source Four®和Source Four LED Lustr®+共享各种角度的镜头大大降低了业主的采购成本，降低了设备的闲置。

灯具配置的核心是LED灯具，ETCLED系列灯具均采用ETC＇s x7 Color System^TM系统，更广阔的色域和色温调整范围，使得灯具能与各类灯具相互无缝对接匹配，并能应对任何苛刻的光要求。

（1）ETC Source Four®。ETC Source Four®作为多年前的舞台灯光的革命性产品，现在已经成为行业同类产品的标准。

1）功率≠光效。一个技术的突破往往从突破人们的惯性思维开始，当我们因质疑大功率≠高光效而突破人们惯性思维的时候，我们发现了灯具之根本——光学系统。在能量守恒的定式下，技术的革新（图4-32）就是尽可能地将这些能量为我所用！

图4-32 ETC专利设计的椭球面玻璃反光杯

2）亮度≠品质。亮度高输出的同时，更需要光的品质。亮度≠品质，峰值分布的灯具往往追求中心的亮度，忽略了光斑的均匀度。所有ETC灯具的配光曲线均为余弦分布（图4-33），除了提供更高效的亮度外，还提供了更均匀的光斑。

图4-33 灯具配光曲线

3）多变≠便捷。在讲究效率的今天，时间成为最昂贵的成本。调查数据表明，使用者往往在调整灯具上花费的时间是安装时间的数倍。“定焦为主、变焦为辅”往往是专业人士的实际需要。而单个灯体+多头角度灯头的配置也大大降低了投资。

（2）ETC LED系列。关于LED灯具，我们需要关注色彩的质量问题。无论是白光还是无限混色的色彩。我们需要关注LED灯具电子器件的实际寿命和环境要求。这些，都是我们工作中实际遇到的问题。因此，一个传统舞台灯具如果需要两个工程师（光学和工艺），那么制造一个LED舞台灯具至少还需要增加两个专业工程师（色彩和电子）。

ETC系列LED灯具作为能满足专业表演使用的高品质灯具，有如下技术特点：

1）更加广阔的色域。没有这些色域就不可能展现出缺少的部分，图4-34所示为ETC系列LED灯具的色域图。