用珍珠灯光控制台来做镜像画圆效果及原理探析

施端

【摘 要】 主要介绍如何用珍珠灯光控制台来做镜像画圆效果，并探析其背后的原理。

【关键词】 珍珠灯光控制台；镜像画圆；初相位；Pan；Tilt

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.07.001

【Abstract】This paper mainly introduces how to make a mirror circle by Pearl Controller， and analyzes the principle behind it.

【Key Words】Pearl Controller； mirror circle； initial phase； Pan； Tilt

燈光编程员大多都会使用珍珠灯光控制台，那么，大家是否用珍珠灯光控制台做过镜像画圆效果，如果做过，又是否考虑过其背后的原理呢？

1 准备工作

为了截图方便，笔者用wysiwyg R36中的虚拟灯具来模拟舞台上的真实灯具。在珍珠灯光控制台（Pearl 2010）上配接24台同型号的摇头灯，本文采用Martin MAC 2000M Profile，灯号为1～24，从上场门数起，第1台灯具为1号灯、第2台灯具为2号灯……

摇头灯在画圆时，如灯头朝下，则会在舞台面上画8字，即两个圆。为了能让它们只画一个圆，使其向前投射，如把Tilt值设为17%，Pan的默认值为50%，保持不变；再调节Zoom、Iris值，把光束变窄，以增强光束感；最后，把当前状态保存到一个单步程序中，运行这个单步程序，结果如图1所示。本文中的镜像画圆效果都在此基础上进行操作。

如果演出文件中没有SG文件（Shape Generator，可译为波形发生器），将其加载进来，加载步骤见下文。

2 方法1：用内置的Circle Even来做镜像画圆

灯具数量是4的倍数。如4台灯、8台灯、……、4k台灯（k为正整数，下同）。操作步骤如下。

对于4台灯。正选：依次选择1、2号灯，按Circle Even键；再依次选择3、4号灯，按Circle Even键，按Change Direction（改变方向）键。最后保存到一个单步程序中。反选：依次选择2、1号灯，按Circle Even键；再依次选择4、3号灯，按Circle Even键，按Change Direction键。最后保存到一个单步程序中。

最后一步都是“最后保存到一个单步程序中”，为了避免重复，下文省略这句话。

对于8台灯。正选：依次选择1、2、3、4号灯，按Circle Even键；再依次选择6、7、8、5号灯，按Circle Even键，按Change Direction键。反选：依次选择4、3、2、1号灯，按Circle Even键；再依次选择7、6、5、8号灯，按Circle Even键，按Change Direction键。乱选：如依次选择2、3、1、4号灯，按Circle Even键；再依次选择8、6、7、5号灯，按Circle Even键，按Change Direction键。

可见，操作步骤都是类似的，只是选灯顺序不同而已。鉴于此，下文只给出选灯顺序，这是关键。

对于12台灯。正选：依次选择1～6号灯；依次选择9～12、7、8号灯。反选：依次选择6～1号灯；依次选择10～7、12、11号灯。乱选：如依次选择3、6、2、5、4、1号灯；依次选择8、11、7、10、12、9号灯。

对于16台灯。正选：依次选择1～8号灯；依次选择12～16、9～11号灯。反选：依次选择8～1号灯；依次选择13～9、16～14号灯。乱选：如依次选择3、5、8、4、2、7、1、6号灯；依次选择15、13、9、12、14、11、16、10号灯。结果如图2所示。

对于20台灯，读者可自行给出选灯顺序。

对于24台灯。正选：依次选择1～12号灯；依次选择18～24、13～17号灯。反选：依次选择12～1号灯；依次选择19～13、24～20号灯。乱选：如依次选择2、5、3、12、6、4、1、10、8、9、7、11号灯；依次选择24、21、19、13、22、20、23、14、18、16、17、15号灯。

……

行文至此，规律已然呼之欲出。

正选或反选：4台灯，空0台；8台灯，空1台；12台灯，空2台；16台灯，空3台；20台灯，空4台；24台灯，空5台；……；n台灯（n=4k），空 台。正选，空左边；反选，空右边。

其实，乱选也符合这个规律，只需对灯号做一次置换。以上述12台灯的乱选为例，置换过程如表1所示。

对于这种置换，稍作解释。正选时，（2）与（3'）成镜像关系，乱选时，（2）到了6号灯的位置上，而6号灯要与7号灯成镜像关系，因此，（3'）自然就要到7号灯的位置上，因此，在后半部分灯具中，7号灯就成了第3台被选中的灯具。

其实，可把反选看成乱选的特例。读者可自行填写类似的表格。

可见，不管正选、反选、乱选，都可将其视为正选。因此，在原理探析时，只讨论正选的情况。

还有一个小问题。如果需要2台灯、6台灯、……、4k-2台灯做镜像画圆，用方法1该怎么做？

很简单，多选2台“假”灯即可。如需要6台灯做镜像画圆，就选8台灯，多出来的这2台灯，如果是舞台上的灯，别让它们出光就行。或者，只是配接了这2台灯，舞台上压根就没有。但是，用这种变通的方法做出来的镜像画圆和用方法2（下文介绍）做出来的镜像画圆，两者之间存在细微差异，先埋个伏笔。

方法1的特点是：灯具数量是4的倍数；只需Circle Even；选灯顺序视灯具数量而定；需要Change Direction。

3 方法1的原理探析

为什么会画圆？为什么是这种选灯顺序？灯具数量为何是4k？对所有的k都适用吗？能否打破4k这个局限？有没有其他做法？

这得从Circle Even谈起，其参数如图3所示。

Circle Even是效果名。Circle表示圆；Even表示初相位在0°～360°范围内得到平分，如依次选择1～4号灯，则其初相位依次为：0°、90°、180°、270°，如依次选择1～5号灯，则其初相位依次为：0°、72°、144°、216°、288°。

SIN表示该效果采用sin波。

第1列中的5表示Pan属性，6表示Tilt属性。

第2列中的两个40表示Pan和Tilt的默认幅度都是40。

第3列中的两个64表示sin波的默认周期都是64（2 s）。

第6列中的两个0表示Pan和Tilt的默认CoarseSprd都是Even。

第7列中的0表示Pan的初相位为0°，90表示Tilt的初相位为90°。因此，灯具的Pan、Tilt的初相位除了有Even的作用外，还要分别加上这个初相位。如依次选择1～6号灯，Pan最终的初相位依次为0°、60°、120°、180°、240°、300°，Tilt最终的初相位依次为90°、150°、210°、270°、330°、390°。

Tilt原本采用sin波，但其初相位超前了90°，因此，最终Tilt采用cos波，因为。此外，Pan和Tilt的默认幅度、速度都是一样的。由高中数学常识可知，其运动轨迹就是圆。单位圆的参数方程是：，结合本例，把它改写为：，图4是Pan/Tilt单位圆。

Circle Even是画圆效果，道理就在于此。这并不难，难在镜像上，或者说，难在初相位上。

所谓两台灯做镜像画圆，就是它们做画圆运动，其幅度、速度相同，且两者Pan的初相位反相、两者Tilt的初相位同相，简称为：Pan反相、Tilt同相。

用数学公式来描述Pan反相、Tilt同相，就是：

其中，Pφ、Tφ分别指前半部分灯具的Pan、Tilt的初相位，Pφ'、Tφ'分别指后半部分灯具的Pan、Tilt的初相位。①式表示两者的Pan反相，②式表示两者的Tilt同相。为了讨论方便，在方法1中，对Pφ、Tφ、Pφ'、Tφ'选取不同的取值范围，见表2。

笔者还要对Change Direction做个解释。Change Direction的实质就是改变运行方向，也就是说，原本以右为正方向，即波形从左向右运动，Change Direction后，变成以左为正方向，即波形从右向左运动。从相位上看，本来Tilt超前Pan 90°，改变运行方向后，变成Pan超前Tilt 90°。同理，本来2号灯的Pan超前1号灯的Pan，改变运行方向后，变成2号灯的Pan超前1号灯的Pan。

既然对于前半部分灯具，Tilt超前Pan 90°，而对于后半部分灯具，由于对其作用了Change Direction，因而Pan超前Tilt 90°。在这种情况下，当两者的Pan反相时，其Tilt必定同相。通俗来说，两个人背对背站立，一个人逆时针旋转90°，另一个人顺时针旋转90°，此时，两个人必定面朝同一个方向。鉴于此，在下文中，笔者只讨论Pan的初相位反相，不讨论Tilt的初相位同相。

对于珍珠灯光控制台，Change Direction还会改变计时起点，而初相位就是由计时起点决定的。它的规律是：对于sin波，Change Direction后，计时起点向左移动180°（备注：计时起点向左移动多少度，视波形而定）。

经前文分析，再结合第2节中的选灯顺序，很容易得到其Pan、Tilt的初相位，进而画出对应的波形图和相位图。

对于4台灯，正选时，Pan、Tilt的初相位如表3所示。

Pan的波形圖和相位图如图5所示。

对于8台灯，正选时，Pan、Tilt的初相位如表4所示。

Pan的波形图和相位图如图6所示。在相位图中，逆时针为正、顺时针为负（下同）。

对于12台灯，正选时，Pan、Tilt的初相位如表5所示。

Pan的相位图如图7所示。

对于16台灯，正选时，Pan、Tilt的初相位如表6所示。

Pan的相位图如图8所示。

从灯位上看，12号灯要与5号灯成镜像关系。由图8可知：5号灯的Pan的初相位为180°，因此，在选择后半部分灯具时，要先选12号灯，以使其Pan的初相位为0°，这样，5号灯的Pan和12号灯的Pan就成反相关系了。可见，9～11号灯正是空出来的那3台灯。此外，5号灯的Pan要比4号灯的Pan超前45°，而4号灯要与13号灯成镜像关系，因此12号灯的Pan也要比13号灯的Pan超前45°，因此，选完12号灯后，选的是13号灯，后续灯号同理可得，即从左往右选。

以此类推，对于n台灯，正选时，Pan的相位图如图9所示。

从灯位上看，号灯要与号灯成镜像关系。由图9可知：号灯的Pan的初相位为180°，因此，在选择后半部分灯具时，要先选号灯，以使其Pan的初相位为0°，这样，号灯的Pan和 号灯的Pan就成反相关系了。可见，红线之间的上半部分灯具正是空出来的那台灯（提示：两个蓝色数据）。此外，号灯的Pan要比号灯的Pan超前，而号灯要与号灯成镜像关系，因此号灯的Pan也要比号灯的Pan超前，因此，选完号灯后，选的是号灯，后续灯号同理可得，即从左往右选。

之前得到的规律得到了证明，它对所有的k都是适用的。

严谨的读者可能还会问：凭什么可以在图9中画出这根红色直线段？这是因为：如果灯具数量是4的倍数，即4k台灯，那么，只要有一台灯具的Pan在0°上，就一定有另一台灯具的Pan在180°上。这是因为：

当n=4k时，k。也就是说，第k+1台灯的Pan的初相位一定是180°，而k是正整数，那就一定存在这样一台灯具。

当n=4k-2时，。显然，不是正整数。也就是说，找不到这样一台灯具，其Pan的初相位为180°。

这也恰恰证明了：4k台灯一定行，4k-2台灯一定不行。

这里要做一个补充：以6台灯为例，如果在前3台灯上采用Circle Even，保存到一个单步程序中；然后，在后3台灯上采用Circle Even，按Change Direction键，再保存到另一个单步程序中。那么，先推出其中一个单步程序，之后再推出另一个单步程序，也能实现镜像画圆效果，这是一种好的方法，但两者之间的时间差一定要非常精确才行。其实，这是通过人为方式来消除相位差。如果同时推出这两个单步程序，它们一定不成镜像关系。本文讨论的是把镜像画圆效果保存到同一个单步程序中，而不是保存到两个乃至多个单步程序中。

4 方法2及原理探析：对于后半部分灯具，采用新的效果参数

方法1要求灯具数量是4的倍数，这是一个很大的局限。对于SG文件，何不对它做点改动？既然镜像画圆的关键是：Pan反相、Tilt同相，那就很容易想到把Pan的初相位改为180°。笔者先把Circle Even复制到SG文件的最后，再把Pan的初相位改为180°，其他参数保持不变。它和Circle Even简直就是天生的一对！笔者把这个“孪生兄弟”命名为Circle Even Mir（Mir是Mirror的前3个字母），其参数如图10所示。

把这个新的SG文件加载到演出文件中。有两种加载方法，不管采用哪种方法，先把修改好的SG文件放到U盘的AVOLITES＼FIXTURES＼R20文件夹中，再把这个U盘插入到珍珠灯光控制台上，（1）切换到Program模式，当配接设备时，它会自动加载SG文件，这时会显示Loading Shapes字样；（2）或者切换到System模式，按Utilities键，按Load Shape File（加载波形文件）键，按目标USB键，这时会显示Loading Shapes字样。加载成功后，就能找到Circle Even Mir键，如图11所示。操作步骤如下。

对于2台灯。选择1号灯，按Circle Even键；再选择2号灯，按Circle Even Mir键。

对于4台灯。正选：依次选择1、2号灯，按Circle Even键；再依次选择4、3号灯，按Circle Even Mir键。反选：依次选择2、1号灯，按Circle Even键；再依次选择3、4号灯，按Circle Even Mir键。

下文只给出选灯顺序，这是关键。

对于6台灯。正选：依次选择1～3号灯；依次选择6～4号灯。反选：依次选择3～1号灯；依次选择4～6号灯。乱选：如依次选择2、3、1号灯；依次选择5、4、6号灯。

对于8台灯，读者可自行给出选灯顺序。

对于10台灯。正选：依次选择1～5号灯；依次选择10～6号灯。反选：依次选择5～1号灯；依次选择6～10号灯。乱选：如依次选择3、1、4、5、2号灯；依次选择8、10、7、6、9号灯。结果如图12所示。

……

方法2的特点是：灯具数量是2的倍数；需要Circle Even和Circle Even Mir；选灯顺序符合镜像关系；无需Change Direction。

为了讨论方便，在方法2中，对Pφ、Tφ、Pφ'、Tφ'选取不同的取值范围，见表7。

对于6台灯，正选时，Pan、Tilt的初相位如表8所示。稍作解释：因为6～4号灯采用Circle Even Mir，又是按6～4号灯的顺序来选择，因此，6号灯的Pan的初相位为180°，5号灯在此基础上增加120°，即300°，4号灯再往上增加120°，即420°。对应灯具的Tilt一定是同相的，这是显然的。

Pan的波形图和相位图如图13所示。

还记得前面的伏笔吗？可见，对于6台灯，用方法2做出来的镜像画圆，前（或后）3台灯具的Pan之间的相位差为120°；用方法1的变通方法来做，其相位差为90°。从视觉上看，后者的镜像画圆要更紧凑一些。

紧凑程度除了由灯具数量决定外，在方法2中，还能通过FineSpread参数来调节。下面以10台灯的反选为例，给出操作步骤。

这里要用到Circle 1，它是内置效果，其参数如图14所示。

第6列中的兩个1表示Pan和Tilt的默认CoarseSprd都是None，它表示初相位都是0°。

依次选择5～1号灯，按Circle 1键，把FineSpread值转到33；再依次选择6～10号灯，按Circle Even Mir键，把CoarseSprd值转到None，把FineSpread值转到33。结果如图15所示。

其中，CoarseSprd=None表示初相位为0°，FineSpread=33表示相位差为33°（第1台灯和最后1台灯之间的相位差除外），两者叠加后的最终结果是相位差为33°。Pan、Tilt的初相位如表9所示。它的优势是：可由用户来调节镜像画圆效果的紧凑程度。

读者可以根据前面的规律，自行画出其波形图和相位图。

笔者又在Circle Even Mir的基础上，把第6列中的两个0改为1，或者说，把Circle 1中的Pan的初相位改为180°。然后把它命名为Circle 1 Mir，其参数如图16所示。显然，它是Circle 1的“孪生兄弟”。

操作步骤变为：依次选择5～1号灯，按Circle 1键，把FineSpread值转到33；再依次选择6～10号灯，按Circle 1 Mir键，把FineSpread值转到33。

还要解释一点：这些操作步骤是把初相位（还包括其他效果参数）放到编程器中，需要两次调用效果，而这两次效果的初相位在编程器中是很难同步的。比如：对于2 s这个周期，后者的调用时刻必须是前者的2 s整数倍（如2 s、4 s、6 s……）时刻，否则，也会在编程器中产生相位差。而保存到单步程序中后，其初相位采用效果参数中的初相位，与调用时刻无关。正如前文所言：“最后保存到一个单步程序中”，道理就在于此（备注：对于grandMA2灯光控制台，可在编程器中同步多个效果的初相位，采用SyncEffects关键字即可，可譯为同步效果，快捷键是MA+Effect键）。

5 方法3：对一半灯具的Pan进行反向（Invert）

对Pan反相，不一定非要在SG文件中进行，也能对一半灯具的Pan进行反向。反向的实质是把0～255一一映射成255～0，在这里，反向正好起到了反相的作用（向：方向；相：相位）。从直观上看，也很好理解。如果某一台灯具的Pan原本从左向右运动，那么Pan Invert后，接收到同样数据时，它会从右向左运动，显然与其对应灯具成镜像关系。

方法3尤其适用于侧光灯具，因为当给Pan赋值时，为了使两侧灯具的Pan能同向转动，通常先对其中某一侧灯具的Pan反向，然后再进行编程操作。Pan反向的操作步骤：选择要反向的灯具，按蓝色的Patch键，按Patch Utilities键，按Invert键，按灰色的Tilt/Pan属性键，按Pan键，按两下Exit键。

用方法3来做镜像画圆的操作步骤与用方法2来做几乎是一样的，只是对于后半部分灯具，也要采用Circle Even。或者，两者都采用Circle Even Mir。此外，FineSpread也是适用的。

方法3的特点是：灯具数量是2的倍数；需要对一半灯具的Pan进行反向；只需Circle Even（或Circle Even Mir）；选灯顺序符合镜像关系；无需Change Direction。

6 多面镜子

前文所说的镜像画圆，只有一面镜子。以24台灯为例，相当于在12、13号灯之间放了一面镜子。其实，只要把一面镜子搞清楚了，多面镜子也就迎刃而解了，下面举3个例子。

当有2面镜子时，即在8、9号灯之间，16、17号灯之间各放一面镜子。方法1正选时，结果如图17（a）所示。操作步骤：依次选择1～8、17～24号灯，按Circle Even键，把CoarseSprd值转到7；再依次选择12～16、9～11号灯，按Circle Even键，按Change Direction键。

当有3面镜子时，即在6、7号灯之间，12、13号灯之间，18、19号灯之间各放一面镜子。方法2反选时，结果如图17（b）所示。操作步骤：依次选择6～1、18～13号灯，按Circle Even键，把CoarseSprd值转到5；再依次选择7～12、19～24号灯，按Circle Even Mir键，把CoarseSprd值转到5。

当有5面镜子时，即在4、5号灯之间，8、9号灯之间，12、13号灯之间，16、17号灯之间，20、21号灯之间各放一面镜子。方法3乱选时，结果如图17（c）所示。操作步骤：先对5～8、13～16、21～24号灯的Pan反向。然后依次选择4、1、3、2、12、9、11、10、20、17、19、18号灯，按Circle Even键，把CoarseSprd值转到3；再依次选择5、8、6、7、13、16、14、15、21、24、22、23号灯，按Circle Even键，把CoarseSprd值转到3。

这类例子不胜枚举，掌握方法，举一反三，自行变通。

7 结语

本文主要介绍了镜像画圆效果的3种方法，并从Circle Even入手，探析了其背后的原理，然后在此基础上，抱着试一试的心态，改动了Pan的初相位，正如所料，不仅操作步骤变简单了，而且还突破了4k这一限制。但从本质上看，尽管其前提条件、操作步骤、效果参数都有细微差异，但它们却是相通的。其实，还有第4种方法，比如把Pan、Tilt的初相位分别改为180°、270°，何不试一试？是否还有其他方法？原理又是什么？

过程重于结果，任何事物背后蕴含的原理才是真正宝贵的。要去控制效果，而不要被效果所控制，这就需要对效果参数有较深入的认识。本文主要围绕初相位这个参数展开了讨论，以供读者参考借鉴。

（编辑 王 芳）