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        2200 m2演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

        2022-10-28 09:04:14熊天乙
        西部廣播電視 2022年18期
        關(guān)鍵詞:信號(hào)系統(tǒng)

        熊天乙 張 杰

        (作者單位:云南廣播電視臺(tái))

        為了滿足大型演播廳的燈光控制系統(tǒng)需求,提高控制精準(zhǔn)性,確保燈光能夠?yàn)楣?jié)目錄制提供良好的服務(wù),很多電視臺(tái)開始采用數(shù)字化控制技術(shù)。然而部分電視臺(tái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足,導(dǎo)致燈光控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中暴露出了一些問題,為此本文結(jié)合云南廣播電視臺(tái)2200 m2演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)應(yīng)用案例,對(duì)其實(shí)際應(yīng)用方式進(jìn)行分析。

        1 2200 m2演播廳基本情況

        云南廣播電視臺(tái)演播廳總面積在2200 m2左右,長50 m、寬40 m、高度18 m。內(nèi)部燈光配置如下:(1)多層水平吊桿17臺(tái),每臺(tái)設(shè)置6個(gè)直通回路(每路直通并聯(lián)2個(gè)16 A插座),2路網(wǎng)絡(luò)接口,可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。(2)水平吊桿97臺(tái),每個(gè)位置安裝6個(gè)直通回路,采用并聯(lián)的方式,確保連接穩(wěn)定性,2路網(wǎng)絡(luò)接口,可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。(3)多功能桁架共計(jì)設(shè)置10臺(tái),用于燈具等位置變換等方式,2路網(wǎng)絡(luò)接口,可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。(4)收纜器84個(gè)(設(shè)置104個(gè)上收纜轉(zhuǎn)接箱),每個(gè)設(shè)置3個(gè)直通回路,2路網(wǎng)絡(luò)接口,可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。(5)數(shù)字滑車軌道共1道,設(shè)置1個(gè)50 A三相電源1路。(6)轉(zhuǎn)接箱設(shè)置。設(shè)備層:6×16 A+2網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接箱6個(gè)。一層馬道:6×16 A+2網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接箱6個(gè)。二層馬道:6×16 A+2網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接箱6個(gè)。地面:6×16 A+2網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接箱8個(gè)。地面:100 A/3 P舞美配電箱8個(gè)。追光平臺(tái)設(shè)置:2×32 A插座箱(含2路網(wǎng)絡(luò))12個(gè)。(7)演播廳總直通回路:1042路(96路直通柜11臺(tái))。(8)燈光技術(shù)指標(biāo):主演區(qū)域綜合光垂直照度為1500lx,按照節(jié)目形式能夠自行調(diào)節(jié);燈具采用(5600±250)K,LED光源要求色溫可變;顯色指數(shù)為Ra≥90(連續(xù)光譜)且LED光源R9>40。表1為該2200 m2演播廳的部分主要設(shè)施的基本配置情況。

        表1 2200 m2演播廳的部分主要設(shè)施的基本配置情況

        2 2200 m2演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能

        2.1 配電系統(tǒng)

        燈光負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷,采用兩路電源供電,電源從低壓配電室中引出,電源整體采用單母線的并聯(lián)連接方式,在母線中設(shè)置開關(guān),確保母線開關(guān)能夠隨時(shí)段開,電路采用并聯(lián)方式,二者之間能夠互相補(bǔ)充,任何一路電源發(fā)生故障,其他區(qū)域都能夠自動(dòng)補(bǔ)充,從而能夠保證配電系統(tǒng)安全性,從而為燈光自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)提供支持。

        采用雙模塊控制方式,兩個(gè)模塊之間互相備用,在供電線路出現(xiàn)斷電等故障問題后,能夠直接從另一個(gè)電源中引入,從而實(shí)現(xiàn)快速切換,不會(huì)對(duì)燈光自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響,在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果。為了靈活編輯燈光場景,考慮在演播廳內(nèi)設(shè)置手持流動(dòng)控制臺(tái)。

        2.2 機(jī)械吊掛系統(tǒng)

        主要采用多功能復(fù)合電動(dòng)吊桿和電動(dòng)單點(diǎn)提升機(jī)配套鋁合金桁架作為懸掛裝置,設(shè)備可單控,也可多臺(tái)集中控制運(yùn)行,吊掛控制系統(tǒng)操作靈活,可根據(jù)節(jié)目需要自由組合吊掛結(jié)構(gòu)。演區(qū)位置配備多功能水平吊桿,同時(shí)由可移動(dòng)單機(jī)吊點(diǎn)(負(fù)荷1000 kg)、電弧爐、吊機(jī)軌道、鋁合金桁架、數(shù)顯流動(dòng)轉(zhuǎn)接盒等組成點(diǎn)陣式吊掛提升系統(tǒng),通過可調(diào)節(jié)力矩的設(shè)置,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光效果的靈活控制,使得燈光設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn),滿足設(shè)計(jì)人員對(duì)于燈光效果的需求;按照不同的組合類型,相關(guān)人員可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,避免了傳統(tǒng)演播室中燈光位置、高度等固定的問題,從而能夠提升可操作性,使得演播室的各項(xiàng)燈光設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)。

        2.3 吊桿系統(tǒng)控制

        在吊桿控制模塊中,改變了傳統(tǒng)的人工控制方式,采用計(jì)算機(jī)對(duì)吊桿的移動(dòng)進(jìn)行控制,系統(tǒng)能夠自動(dòng)獲取吊桿所在的位置信息,并為對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,使得吊桿控制靈活性得以提升;吊桿位置可以預(yù)先設(shè)定并可按場景記憶和調(diào)出,實(shí)現(xiàn)控制臺(tái)自動(dòng)控制。控制系統(tǒng)配備嚴(yán)格的防誤操作功能及應(yīng)急操作按鈕,遇到系統(tǒng)失控時(shí),能夠迅速切斷吊掛系統(tǒng)電源。設(shè)備可單控,也可多臺(tái)集中控制運(yùn)行,對(duì)水平吊桿可集中控制6臺(tái)??刂葡到y(tǒng)工業(yè)總線采用閉環(huán)冗余式設(shè)計(jì),同時(shí)系統(tǒng)中增加糾錯(cuò)功能,如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題,能夠第一時(shí)間發(fā)出提醒,并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整。

        2.4 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

        網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡(luò)通信,系統(tǒng)容量設(shè)置較高,能夠滿足多項(xiàng)燈光控制方案實(shí)施的通信傳輸需求。

        2.5 燈具設(shè)備

        演播廳內(nèi)燈具均以LED光源為主,其光源色溫為(5600±250)K且色溫可變,顯色指數(shù)Ra≥90(連續(xù)光譜),R9>40,配備聚光燈、觀眾燈、天地排燈等高光效常規(guī)燈具,同時(shí)配備電腦圖案燈、染色燈、追光燈、LED全彩筒燈(PAR)等效果燈具及設(shè)備,使燈光效果更具藝術(shù)性和感染力。

        3 演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)概述

        本次2200m2演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用DMX-512標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,該系統(tǒng)協(xié)議能夠有效保證燈光設(shè)備之間的控制信號(hào)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性;在對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上,能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的通信、監(jiān)測以及反饋信息的傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)利用燈光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議完成雙向傳遞;與此同時(shí),針對(duì)演播廳所采用的不同燈具照明設(shè)備,具有良好的通用性,該演播廳內(nèi)采用的所有燈具設(shè)備都可以在該系統(tǒng)中應(yīng)用。在當(dāng)前的數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)中,主要采用的燈光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包括兩種不同類型,一種為控制器局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(Controller Area Network,CAN),另一種為基于TCP/IP協(xié)議棧的以太網(wǎng)協(xié)議(Art-Net)標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)锳rt-Net標(biāo)準(zhǔn)為專門用于燈光網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)議,所以當(dāng)前幾乎所有電視臺(tái)都采用Art-Net標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,該協(xié)議中輸出傳輸成員主要包括服務(wù)器、節(jié)點(diǎn)以及媒體服務(wù)器等[1]。

        4 演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其特點(diǎn)分析

        4.1 燈光基礎(chǔ)控制分析

        該演播廳的燈光控制中,創(chuàng)造地采用了智能控制柜,其具有自動(dòng)化與智能化的調(diào)控功能,從而能夠有效滿足演播廳對(duì)燈光控制的需求;DPR-120E型智能調(diào)光柜與Encore現(xiàn)場調(diào)光臺(tái)因?yàn)榫哂辛己玫姆€(wěn)定性,且系統(tǒng)操作較為簡便,是當(dāng)前電視臺(tái)演播廳中采用的主要控制設(shè)備。本次演播廳在對(duì)內(nèi)部基礎(chǔ)燈光的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用無饋電設(shè)計(jì)方式,能夠?qū)崟r(shí)收發(fā)多路信號(hào),信號(hào)穩(wěn)定性較好,不同線路之間的信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生干擾問題,同時(shí)采用了最為合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與串口,從而確保信號(hào)傳輸與收發(fā)效率。為了提升智能控制柜運(yùn)行效果,采用了多種不同的信道,信號(hào)能夠在信道之間高效傳輸,從而避免了信號(hào)沖突等問題,使得燈光控制指令能夠快速傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的位置中。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中在調(diào)光臺(tái)與調(diào)光柜中的輸入端中安裝網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理器;采用Wind River System VxWorks系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理與改進(jìn),確保能夠使DMX-512信號(hào)轉(zhuǎn)化為TCP/IP協(xié)議,利用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄?duì)信號(hào)進(jìn)行傳遞,從而實(shí)現(xiàn)二者之間的連續(xù)切換[2]。

        4.2 燈光控制服務(wù)設(shè)計(jì)

        服務(wù)器設(shè)計(jì)對(duì)于控制效果會(huì)產(chǎn)生直接影響,所以需要加強(qiáng)對(duì)服務(wù)器的設(shè)計(jì),在本次設(shè)計(jì)中時(shí)期實(shí)現(xiàn)如下幾項(xiàng)功能:第一,通過自動(dòng)化監(jiān)測功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)所有燈光設(shè)備的在線監(jiān)測;第二,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全部設(shè)備的遠(yuǎn)程、在線調(diào)控,從而提升燈光設(shè)備管理效率;第三,能夠按照授權(quán)情況獲取演播廳一段時(shí)間內(nèi)的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息,能夠在燈光控制網(wǎng)絡(luò)或企業(yè)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中收集演播廳燈光設(shè)備的運(yùn)行信息,自動(dòng)將所有燈光設(shè)備以及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄,如工調(diào)光臺(tái)、調(diào)光器、直通開關(guān)柜以及配電柜的運(yùn)行信息等;自動(dòng)記錄各調(diào)光器的運(yùn)行數(shù)據(jù),如錯(cuò)誤報(bào)警信息、回路電流信息、亮度信息、溫度信息、開關(guān)操作記錄等;自動(dòng)記錄網(wǎng)絡(luò)階段的信號(hào)流量,進(jìn)而能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)使用情況進(jìn)行分析,對(duì)于數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具有重要作用[3]。

        4.3 計(jì)算機(jī)控制臺(tái)

        本次數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)中,采用調(diào)光臺(tái)作為計(jì)算機(jī)控制臺(tái)。該控制臺(tái)的功能較為豐富,且能夠連接多種不同的串口,具有良好的適用性,在該設(shè)備中配備不間斷電源(Uninterrupted Power Supply,UPS),能夠保證燈光存儲(chǔ)信息安全;該設(shè)備能夠利用離線編輯軟件對(duì)其進(jìn)行調(diào)控,從而完成任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)都能夠?qū)φ{(diào)光臺(tái)仿真界面的控制,還能夠完成對(duì)現(xiàn)場中調(diào)光臺(tái)進(jìn)行熱備份的工作;能夠利用對(duì)演播廳燈具的精準(zhǔn)控制實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)對(duì)燈具設(shè)備信息調(diào)控的功能。

        4.4 燈光懸吊SEEV布光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        在本次演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用集散式系統(tǒng)架構(gòu),應(yīng)用變頻調(diào)速、語音識(shí)別、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)化、高效率控制。集散式控制技術(shù)為系統(tǒng)的主要架構(gòu),所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單;在該系統(tǒng)中,吊桿控制器與燈具控制器通過一根串行通信線纜實(shí)現(xiàn)連接,控制器選擇撥碼開關(guān)對(duì)地址進(jìn)行設(shè)定,最大控制容量設(shè)定為65 530 點(diǎn);在系統(tǒng)中設(shè)置兩種不同工作模式,分別為現(xiàn)場控制臺(tái)和手提遙感器,從而有利于對(duì)演播廳內(nèi)所有吊桿實(shí)現(xiàn)單桿和雙桿的同步升降控制功能;控制指令以及反饋信息傳輸采用信號(hào)平衡傳輸技術(shù)、光電隔離技術(shù)、軟件糾錯(cuò)技術(shù)等多種保護(hù)技術(shù),從而能夠提高演播廳內(nèi)數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)整體抗干擾能力,確保數(shù)據(jù)傳輸具有高效性和準(zhǔn)確性[4]。

        在本次演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用變頻器設(shè)計(jì)模式,吊桿在啟動(dòng)、停止中能夠完成升降速度控制,確保吊桿運(yùn)行穩(wěn)定性,從而解決了傳統(tǒng)吊桿運(yùn)行容易產(chǎn)生的沖擊問題,有利于保護(hù)吊桿使用安全性;吊桿停止控制中應(yīng)用了能耗制動(dòng)模式,能夠有效防止溜車問題發(fā)生;提升器電機(jī)中安裝編碼器,能夠測量出吊桿升降高度,從而與控制系統(tǒng)電路結(jié)合構(gòu)成吊桿位置的閉環(huán)控制系統(tǒng);在該系統(tǒng)中,吊桿位置可以提前設(shè)置,還能夠根據(jù)在演播廳的使用場景歷史記錄導(dǎo)出;控制系統(tǒng)中涉及控制信號(hào)自動(dòng)監(jiān)測、反饋功能,能夠?qū)㈦娫催^壓、電源欠壓、電流過載等故障信息,結(jié)合燈具的高度、運(yùn)行狀態(tài)、限位器參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄,將其全部顯示于現(xiàn)場控制臺(tái)中,工作人員則能夠?qū)?shù)字化燈光控制系統(tǒng)的故障觀察得更加清晰,有利于提高演播廳燈光控制系統(tǒng)檢修速度[5]。

        燈具動(dòng)作控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)用閉環(huán)反饋電機(jī)伺服控制模式,閉環(huán)反饋伺服系統(tǒng)為應(yīng)用在數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)中的一項(xiàng)新技術(shù),在演播廳燈具的傳動(dòng)系統(tǒng)中增加位置信息傳感器,能夠?qū)艟叩奈恢蒙限D(zhuǎn)換為反饋信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中,通過控制系統(tǒng)與控制命令對(duì)其進(jìn)行比較分析,若反饋信號(hào)和控制命令的預(yù)期數(shù)值不同,那么控制系統(tǒng)則會(huì)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī),直到控制命令與反饋信號(hào)同步后,控制系統(tǒng)才會(huì)停止對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng);閉環(huán)反饋電機(jī)伺服系統(tǒng)能夠確保演播廳燈具的機(jī)械動(dòng)作精準(zhǔn)性,并減少外部因素等對(duì)局機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響,使得演播廳燈具在水平、聚焦以及俯仰等位置運(yùn)行時(shí)更加準(zhǔn)確,同時(shí)不需要進(jìn)行復(fù)位操作,燈具能夠自動(dòng)保持在斷電的位置,演播廳燈具在控制單元中重新通電時(shí),在俯仰、聚焦、水平等位置保持?jǐn)嚯娖陂g的狀態(tài)。

        4.5 應(yīng)用效果

        本次燈光懸吊SEEV智能布光系統(tǒng)在該演播廳中的應(yīng)用,使得工作人員面臨的問題得以良好解決,基本能夠滿足當(dāng)前該演播廳的節(jié)目錄制工作任務(wù)。應(yīng)用SEEV控制系統(tǒng)與數(shù)字化調(diào)光系統(tǒng)后,節(jié)目錄制時(shí)只需要將第一次布光的參數(shù)作為場景記錄存檔,主要包括燈具的亮度數(shù)值、高度數(shù)值以及角度數(shù)值,在節(jié)目后續(xù)的錄制過程中,將計(jì)算機(jī)控制臺(tái)中存儲(chǔ)的場景參數(shù)調(diào)出,在短時(shí)間內(nèi)各燈具就能夠恢復(fù)到上一次的錄制狀態(tài),從而能夠全面提高演播廳節(jié)目錄制效率,達(dá)到應(yīng)用效果。

        5 結(jié)語

        本文以云南廣播電視臺(tái)2200 m2演播廳數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)為例,對(duì)其當(dāng)前的燈具基本情況以及燈光控制系統(tǒng)情況進(jìn)行分析,并提出了多項(xiàng)數(shù)字化燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,希望能夠?qū)ΜF(xiàn)代化演播廳的燈光控制系統(tǒng)優(yōu)化起到一定借鑒作用,進(jìn)而促進(jìn)燈光控制系統(tǒng)質(zhì)量的提升。

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