由MIDI同步灯光和LED屏幕的联控系统组建与应用

杨军+黄耀民

【摘 要】 介绍将传统演播厅独立的音频系统、灯光系统和LED屏幕系统改造成由MIDI同步灯光和LED屏幕的联控系统， 分析了系统的改造思路、同步链接和技术特点。

【关键词】 MIDI；VPU；同步；联控

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.07.008

【Abstract】Introduce the traditional studio independent audio systems， lighting systems and the LED screen system is transformed into an combine-controlled system with MIDI syncing lights and LED screens， analysis of the system transformation ideas， synchronization， links and technical characteristics

【Key Words】MIDI； VPU； synchronization； combine-controlled system

目前，演播厅已发展成为多方位展示各种舞美、特效灯光的演出场所。舞美的呈现方式也与传统完全不同。现在大多数时候都会大量使用LED屏幕、投影技术（包括近期兴起的虚拟影像技术）等来构建立体方位的舞台效果，精心编排的节目内容，与美轮美奂的视频背景、灯光及烟雾、特效烟火等配合，给观众带来强烈震撼的视觉冲击力。

传统演播厅的音频系统、灯光系统、LED屏幕系统均为各自独立控制的系统，各岗位根据舞台节目的编排来制作出各自需要的音、光、画效果，因此，在节目表演中的效果统一呈现时，作为舞台表演节目关键节奏变化的音乐节点（如电闪雷鸣、水滴、击鼓及其他与舞台表演配合的视频特效），往往会因为音、光、画效果的分别控制，导致出现其中的一个或几个效果与表演音乐节奏点不同步的弊端，那么观众就有可能会看出音、光、画效果配合的异步，从而影响观众对整个节目的完美观感。为此，怎样让音乐和灯光舞美、LED屏幕视频进行同步演绎成为改造的目标。

1 系统改造思路

为了解决音、光、画不同步的问题，根据演播厅现有设备的特性，利用MIDI信号将音频系统、灯光系统连接起来，另外，使用MA2控台和MA VPU来控制灯光系统和LED屏幕系统同步。通过上述办法，就可以把音频系统、灯光系统和LED屏幕系统互联互通起来，改造成一个由MIDI同步灯光和LED屏幕的联控系统，实现音、光、画效果的同步演绎。

系统改造前后具体的系统拓扑图比较如图1、图2所示。

2 系统的同步连接

2.1 音频系统和灯光系统的同步连接

MIDI，本是一个商业行业技术协议的缩写，英文全称为Musical Instrument Digital Interface，译为“音乐设备数字接口”。这种接口的作用就是使各种电子乐器之间，以及电子乐器与电脑之间通过一种通用的通讯协议进行联络。MA lighting公司生产的Grand MA2灯光控制台具有能够接收MIDI信号的接口，软件上也有很好的操控性，为音频和灯光系统的链接提供了基础。硬件连接比较简单，下面主要讲具体的软件操作设置。

首先，将Samplitude音乐软件与灯光控制台连接设置，具体步骤如图3～图5所示。

Samplitude 音乐软件同步设置需要注意的地方：

（1）MTC输出：USB2.0-MIDI；

（2）SMPTE设置：25帧/秒；

（3）勾选 MTC输出激活。

在使用MTC码时，帧频率是经常用到的一个选项，经常使用的帧频为：24、25、29.97或30帧/秒。在一个用MTC码同步控制的系统中，只有两端设备选择了相同的帧频率时才能正确的同步，这里统一设置为25帧/秒。

其次，Grand MA2灯光控制台具体的操作步骤如图6～图10所示。

Timecode属性设置需要选择的地方：

（1）Runs：No Repeag；（2）status call：ON；（3）Time unit：25 FPS；（4）Sync Mode：MIDI；（5）Autostart：On。

对于一个已经建好的Timecode，首先选中Timecode 点击播放，然后在Samplitude中播放信号，当这个Timecode接收到信号时，就会自动播放，并运行已经编好的Q场程序（包括灯光Q场和视频播放Q场）。至此，就完成音乐软件和灯光系统的连接同步，也就是音频系统和灯光系统的同步。

2.2 灯光系统和LED屏幕系统的同步连接

MA Lighting公司生产的MA VPU（视频处理单元）是理想的视频控制工具组件，它能够使视频控制如同照明控制一般简单易行。只要将MA VPU连接到grand MA2灯光控制台上，MA视频处理单元会像其他照明装置一样，对相关视频控制做出准确及时的响应。通过grandMA2控制台，实现简单有效的视频控制且全部实现“实时同步”。MA VPU不仅可以独立运行，而且可以实现网络互联，凭借MA-Net网络的极高速度和庞大容量，能实现时间上的同步，以及带宽极大的数据流的稳定输出。

为此，采用grand MA灯光控制台连接MA VPU对LED屏幕视频播放进行连接控制。使用MA VPU plus，通过两个DVI-out输出接口，可以使用一台MA VPU对两个独立输出实现控制，具有全高清（1 080像素）方式，演示节目所需要的视频内容，使得灯光特效设备与视频特效设备可以协同编程、实时同步控制，从而保证演播厅各类特效设备在节目中的同步运行。此外，MA-Net网络的内部输出同步功能，可以确保最高帧和DMX的同步控制。经过整合后的系统，摆脱了原来独立操作的弊端，变成了由MIDI同步燈光和LED屏幕的联控系统，增加了观众对节目的音、光、画的同步性的认可。

3 系统的应用和技术特点

该系统调研于2015年初开始，在综合比较了广西的其他电视台综艺演播厅音、光、画同步运作的建设情况，并结合南宁电视台综艺演播厅的实际需求后，整合改造出这套系统。2015年12月，这套由MIDI同步灯光和LED屏幕的联控系统开始投入南宁电视台800 m2综艺演播厅应用。本系统自投入使用以来，系統运行稳定良好，参与了2016年南宁市文化新闻出版广电局春节晚会的录制和之后多场综艺晚会的录制。

部分节目使用效果图如图11所示。

以下是该系统在实际中应用到的一些技术特点：

（1）接入系统的视频、音频和舞台灯光等设备，通过同一系统的控制达到同步的功能，可以使用音频系统来控制灯光效果和LED视频的播放，实现同步播控，解决画面中容易造成音频、视频和灯光效果不同步的问题，如电闪雷鸣、水滴、击鼓及其他与舞台表演配合的视频特效等。

（2）图像输出分辨率调整容易。因为LED显示屏为定制设备，拼接的块数或方式不一样，分辨率也会不一样，系统可以根据演出视频画面的尺寸而调整输出，非标准尺寸和标准尺寸都很容易在系统中实现，并且可以根据节目的变更而灵活和方便地调整。

（3）在灯控台编制Q场时，可以根据节目场景灯光照度及视频素材的不同，预调节LED屏幕的亮度，以获取电视画面的最佳光比。因为当LED屏幕调整好后，LED屏幕控制器设定的亮度是保持恒定不变的，但是每个节目的视频素材和灯光亮度会有所变化，特别是演员叠加上追光灯时和普通面光亮度的差别较大，这时就需要在Q场中控制LED屏幕的亮暗来保持最佳光比，这个操作在MA2控台上能很好的实现。

（4）在编制Q场时可根据节目流程的需要，将现场摄像机拍摄的画面调度到LED大屏幕上，实现与现场观众的良好互动，活跃气氛。

（5）具有很多专业的视频效果，画面可以任意分割及组合功能，除了常用的亮度还有饱和度、色键、黑白、色彩调节等效果，可根据节目的特殊需求对视频内容加以调整和处理。

（6）快捷的软化边缘和3D梯形校正功能，可以将视频内容调整到适于任何3D投射对象。软边融合功能可将视频内容调整到适合在多个屏幕上放映，从2个或3个屏幕甚至巨型的大型屏幕设备播放。

4 结束语

经过改造后的音频系统、灯光系统和LED屏幕系统，摆脱了原来独立操作导致的配合上的人为不同步性，转变成由MIDI同步灯光和LED屏幕的联控系统，极大提高了节目演出的效率，增加了节目的流畅度、同步性和统一性，大大增强了观众对演出节目的音、光、画同步性的认可。笔者认为，该系统对精准度要求很高的灯光秀以及有特殊要求的节目具有很好的适用性。