舞臺燈光技術研究論文

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摘要：本文筆者介紹了舞臺燈光的發展，組成，舞臺燈光控制系統結構及設備安裝的位置與功能，并闡述了舞臺燈光的配電、控制以及工程設計中相關的技術知識。

關鍵字：舞臺燈光，控制系統，通訊模塊

自從舞臺產生，舞臺照明隨之成為舞臺組成的部分。舞臺照明，貴在突出視覺、寫實、審美和表現四大要素。經歷了多年演變。逐漸發展成今天比較完善和先進的照明系統。戲劇的第一個繁榮期，出現在兩千多年前的古希臘。當時的劇場都是露天或半露天的。舞臺的照明都靠天上那巨大無比的“燈”——太陽，所以只能在白天演出。而夜晚休息娛樂的需要、露天演出易受天氣影響等客觀弊端及戲劇的發展使舞臺燈光成了人們必須解決的問題。

劇場照明設計是否成功，是以舞臺燈光的處理是否得當為標志。舞臺燈光不僅要照亮演員，讓觀眾看清面部表情、神態和動作，更重要的是充分運用照明技術，調動燈光操作等手段來強化藝術效果，使觀眾有身臨其境之感。舞臺燈光的安裝部位、功能及燈具配置舞臺燈光按其使用功能主要分為兩種：可調光的調光回路；不可調光的直放回路。舞臺照明方式一般分為三種：

a。一般照明。指頂光和伸出式舞臺作為部分頂光的吊點燈環，以及葡萄架上、天橋上的照明。

b。重點照明。指面光、耳光、柱光、側光、腳光、流動光和伸出式舞臺的低角度面光、內(外)側光、轉臺流動光以及樂池內設置的供接樂譜燈的低壓插座。

c。裝飾照明。指天排光、地排光和舞臺上使用的激光效果器、追光、流動音樂噴泉以及各式電腦燈。

舞臺燈光如此重要上面的敘述比較簡單，下面從技術的角度進行剖析：

舞臺燈光控制系統結構可以大致分為三個模塊；人機界面模塊，主控機模塊和底層控制模塊。三大模塊相互間利用RS485總線通訊，以固定的波特率傳輸數據。

人機界面模塊的功能主要是接收控制人員的控制指令，一般可以用簡單的工控面板實現。該模塊接收到指令以后不作指令的翻譯，直接通過RS485總線傳輸按鍵信息到主控機模塊。

主控機是整個布光控制系統的核心部分，負責上層控制界面和底層硬件控制模塊的聯系。主控機在收到控制模塊發來的按鍵信息后經過翻譯，形成二進制的控制的指令；然后主控機依據收的指令和相關的控制模塊地址組成一幀完整的數據，并通過RS485總線傳輸到下行總線上，各底層控制模塊再按地址匹配獲取屬于自己的數據。

底層控制模塊是直接控制舞臺燈光動作的硬件設備。由于舞臺燈光的數目一般比較多，因此控制模塊的數量一般也在10～20之間，所有的控制模塊都掛靠在同一總線上，相互之間獨立編程。當主控機向總線上發送數據時，所有控制模塊都接收到數據信息，并根據幀結構所包含的地址信息解析出屬于自己的指令并執行之。

舞臺燈光控制系統控制模塊其主要的功能有2方面：一是和主控機的通訊，接收來自上層的指令。二是根據指令控制硬件電路實現對燈光動作的控制。下面分別就這兩個模塊進行介紹。

下面介紹一下接收通訊模塊：

①通訊方式選擇

由于控制信號相對簡單，這里采用的是串行通訊方式。這種方式運用起來比較方便，對外圍器件要求不高，半／全雙功方式可自由選擇。在異步方法中最重要的是波特率的設置。太高，會增加單片機的負擔，甚至不可實現；太低，會影響整個操作的響應速度。

②傳輸標準選擇

目前各種傳輸標準很多，但各有優缺點。由于布光系統作于演播廳，各種音響，電器的干擾會很多，因此，所選的傳輸方式應是抗干擾比較強的。由此考慮，在通訊距離為幾十米到上千米時，選用RS485總線傳輸是比較理想的。485總線利用兩條傳輸線，采取平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，因此可以大大增強傳輸時的抗干擾能力，傳輸信號在千米以外可得到恢復。

RS485總線使用方便，用一對雙絞線即可實現多站聯網構成分布式系統。它設備簡單，價格低廉，能進行長距離通信，故在工程項目中獲得了廣泛的應用。

③收發器選擇及使用

在485總線上傳輸的是485電平，而單片機和主控微機只能識別TTL電平。這樣，在兩者間就必須有專用芯片設計轉換電路，這就是收發器。收發器的種類很多，可根據需要轉換不同的電平，這里只需要485一一TTL電平間的轉換。比較-g。用的是Max48x系列，和帶隔離的Max148x系列。在應用中，為減少通訊電路與其他電路間的干擾，必須要有隔離級。雖然可以直接使用較高檔的帶隔離級的485收發器，但從價格考慮，還是自行設計隔離電路更好。這里運用光電耦合器件，單獨電源供給等手段實現隔離。在使用Max483是要注意使能端的控制。收發器處于接收狀態只有在／RE=0，并且可移植性，避免了不必要的重復工作。圖2中的模塊功能管理層和硬件驅動和基本功能函數接口層同屬于Opentv中間件。模塊功能管理層是為方便編寫用戶應用程序，按照一定的中間件函數接口標準編寫的有關于音頻、視頻和頻道操作管理和控制的函數。驅動與基本函數接口層是OpenTV中間件的底層部分。這一層次的軟件編寫要根據具體的硬件驅動來進行相應的改動，目的是提供給模塊功能管理層統一的驅動接口函數。

③操作系統和硬件驅動層

本系統所采用的操作系統是pSOS；硬件驅動層主要針對各硬件模塊，提供相應的驅動程序。主要的驅動包括：Kernel模塊，主要負責提供對進程的操作，諸如進程的創建和刪除等；接口模塊，包括IC接口操作控制，RS一232串口通信，智能卡的控制等；音頻模塊；視頻模塊；OSD模塊；解復用模塊；解碼模塊；Flash驅動模塊；TUNER驅動模塊。

最后一步是機頂盒系統的調試：本系統的軟件是在pSOS編譯器的基礎上編譯完成的。整個測試框圖如圖3所示。系統利用了一個TS碼流發生器作為機頂盒的調試TS源。TS流通過QAM調制器調制到信道中，QAM信號送到機頂盒的前端進行QAM解調，再送入系統板中進行信源解碼。TS流也可以直接通過系統板中的接口送入以對信源解碼進行單獨調試。系統個人電腦的測試是在PC+WINDOWS2000平臺上進行的。而系統運行軟件則在pSOS實時操作系統環境下執行。編譯好的可執行文件通過仿真RoM從串口下裝到硬件平臺上的RAM中，然后系統將從RAM中的某一固定地址讀出并執行程序。由于本硬件平臺沒有提供網口，所以pSOS自帶的在線調試功能并不能實現，調試信息只能通過執行程序過程中的輸出信息得到。

因此，將硬件上的串口與個人計算機串口相連，程序運行過程中的調試信息可以顯示在個人電腦的屏幕上，從而，編程人員可以得到所需要的調試信息。

[總結語]

如今燈光系統控制已經由原來的人工操作進化為計算機管控。對舞美工作者計算機水平的提高也提出了現實的要求。相信隨著燈光照明系統的不斷更新完善和舞美工作者素質的日益提高將使我們的舞臺更具時代氣息。更具誘惑力，更加精彩。

參考文獻：

［1］李海東《建筑電氣》科學技術出版社2002

［2］金長烈、柳得安、姚涵《舞臺燈光》機械工業出版社2004

［3］竇維平、馬英俊《視覺設計色彩》東南大學出版社2001

［4］張文杰《影視照明》科技技術出版社2005