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。