舞台灯光控制系统的设计探讨

许佳丽　（秦皇岛市北戴河劳动人民文化宫　066100）



舞台灯光控制系统的设计探讨

许佳丽（秦皇岛市北戴河劳动人民文化宫066100）

摘要：在舞台表演中，舞台灯光是一种不可缺少的重要因素，它会对舞台效果起到一定的渲染和烘托作用。随着舞台灯光技术的发展，舞台灯光的种类和数量越来越多。人们对舞台灯光效果追求的变化使得舞台灯光控制系统的设计越来越复杂。本文针对舞台灯光控制系统的设计展开研究。

关键词：舞台灯光；控制系统；设计；舞台效果

当今社会中，观众对舞台效果的期待值越来越高。提升舞台效果中的重要因素之一就是舞台灯光。优质的舞台灯光能够起到良好的烘托气氛的作用，除此之外，舞台灯光在增强舞台艺术渲染力、提供不同的空间以及时间场景效果等方面也会起到重要的支持作用。

一、舞台灯光的光源介绍

光源既可以满足舞台对灯光照度和亮度的需求，还可以为舞台表演提供更加丰富的色彩。目前舞台中应用的光源种类比较复杂。根据光源的不同发光原理可以将其分成发光光源、辐射光源以及放电光源三种。根据放电光源灯灯内压强的不同，可以将放电光源灯分成超高压放电光源灯、高压放电光源灯以及低压放电光源灯三种。在这三种放电光源灯中，舞台设计中最常见的是超高压放电光源灯，而高压放电光源灯和低压放电光源灯的显色性比较少，因此它们在舞台设计中的应用比较少；热辐射光源在舞台设计中被应用的频率最高。常见的热辐射光源灯有卤钨灯和白炽灯，卤钨灯和白炽灯的光辐射特性不同，它们使用过程中的色温和光通的衰减幅度比较小1。

二、目前舞台灯光控制系统的发展状况

我国舞台灯光的发展完成了从国外进口，到仿制外国产品，最后到独立设计制造舞台灯光的重要转变。目前，我国的舞台电脑灯控制系统的处理器以16位和8位为主。为了更好地传输舞台灯光的信号，可以通过无线的方式对舞台电脑灯系统的数据传输过程进行控制。这种方式信号传输的可靠性更高。

三、舞台灯光控制系统的设计

（一）舞台灯光控制系统的设计方案

1.舞台灯光控制系统的相关性能要求

舞台灯光控制系统的相关性能要求主要表现在以下五个方面：第一，要求舞台灯光控制系统支持标准数字接口DMX512通信协议，这种要求可以保证大部分DMX512灯光数据都能在电脑灯控制系统中运行；第二，舞台电脑灯控制系统需要运用无线传输的方式对标准的DMX512数据进行传输，进而实现电脑灯与灯光控制台之间的无线数据传输；第三，DMX512的控制通道中包含色温控制通道、聚焦通道、光圈通道等；第四，舞台灯光控制系统应该具有切换效果的功能以及较为稳定的场景；第五，舞台灯光控制系统应该包含18路步进电机的驱动系统，这个系统中要包含CMY颜色混合电机、图案变化机以及光闸电机等。

2.舞台电脑灯控制系统的设计

连接光源步进电机驱动模块和灯光控制系统处理器的纽带是无线通信。无线通信系统可以由单片射频收发芯片NRF905和其他外围元件组成，当数据处理器发出DMX512信号时，NRF905收发模块会将DMX512信号传入步进电机的译码处理器中，最后由译码处理器对步进电机发布指令。在信号处理过程中，通过对实际应用的分析，将LM3S8962作为组成舞台电脑灯信号处理控制系统的主控制器。步进电机的译码单片机需要同时负责6个PWM发生程序。为了确保舞台电脑灯控制系统能够控制所有的步进电机，可以允许每个PWM端口连接多个速度相同的步进电机2。

（二）舞台电脑灯的内部系统

1.舞台电脑灯的机械控制系统

舞台电脑灯的机械控制系统包括CMY颜色混合电机、X轴以及Y轴等18路步进电机。从电脑灯的应用特点和工作原理上分析，可以将舞台电脑灯的控制系统分为以下九种功能：调焦控制、关闸与频闪、特效自转和旋转、CMY颜色混合等3。

2.舞台电脑灯的光学控制系统

在舞台电脑灯的光学系统设计中，光源的光通量利用率是要慎重考虑的因素之一。舞台电脑灯的光学系统中需要考虑的具体性能指标主要包括：饱和度、均匀性、光斑大小等。能够影响这些性能指标的因素主要有两种：一是光路设计中的镜面反射系统，表面存在纹路或者有刻度的抛物面反光镜能够产生均匀的混合光束；二是光源材料以及材料的系统结构。目前业内较好的是1200W短弧双端金属气体放电灯管，这种灯光的特点是显色性稳定、亮度高、色温也比较高。如果灯光变暗，这种短弧放电灯管依然能够保持较好的色温。但这种灯光也有缺点，由于灯光的成像过程是内部填充剂通过电弧形成的，因此有时会出现色带或者电弧光失效现象4。

（三）舞台电脑灯控制系统的步进电机选型

步进电机的应用领域十分广泛，它是通过脉冲完成对信号的控制，并将其转换成角度信号。步进电机的种类主要包括：混合式步进电机、反应式步进电机以及永磁式步进电机。

（四）舞台灯光控制系统的软件设计

在舞台灯光控制系统的设计中，软件结构主要包括PC控制面板、无线收发等多个模块。舞台灯光控制系统的主要功能是让灯光师对光源的具体信息进行选择，当灯光师做出相应处理后，计算机会将光源控制信息发送给数据处理器。数据处理器在对信息进行分类之后，会将信息分别发送至不同的地方5。

（五）舞台灯光控制系统的硬件设计

舞台灯光控制系统的硬件设计主要由五个部分组成，这五个部分分别是数据处理部分、步进电机驱动控制部分、温度采集高温保护模块、电源部分以及无线通信部分。舞台电脑灯的硬件系统包括高温保护、X轴电机定位与控制以及Y轴电机定位等。

结论：随着经济的发展和文化水平的进步，人们开始越来越多地追求文化和娱乐。这种追求从一定程度上促进了舞台艺术的发展。舞台灯光控制系统的设计会对舞台效果起到促进作用，因此要从舞台灯光控制系统的软件设计、硬件设计等方面入手，使舞台灯光控制系统设计对舞台效果的促进作用增强。

注释：

1.杨帅.舞台灯光控制系统的设计与研究［D］.中北大学，2013.

2.李远达.舞台灯光场景综合控制的研究［D］.山东建筑大学，2011.

3.李钊海.浅议舞台灯光控制系统的设计［J］.科技与企业，2015，03：90.

4.王喆.舞台灯光控制系统的设计与研究［J］.中国新技术新产品，2015，13：30.

5.钟世裕.舞台灯光表演控制系统的设计［A］.《IT时代周刊》论文专版（第315期）［C］，2015：6.