网络化数字调光系统 --现代灯光控制系统新理念

前 言：灯光控制系统是否安全可靠?这问题一直困扰着身在现场的影视舞台灯光师，也是灯光设备厂家的系统设计人员长期探索的重要课题之一。近几年来国内外先后设计并实施了若干套保险方案，但总是捉襟见肘，纰漏不小。根据一九九七年ESTA（美国舞台灯光协会）组织的有世界著名灯光制造商代表参加的“未来灯光网络发展研讨会”精神，英国斯全德灯光（Strand Lighting）公司率先将这种梦想变成了现实。本文就斯全德灯光“ShowNet”网络数字调光系统的应用价值、内部构造、功能特点以及国内外成功案例等作一论述。

一、 使用价值与应用远景

　　影视舞台灯光是一门综合性应用艺术，灯光语言需随时配合剧情、场景的变化而变化；会议照明要求信号输出持续通畅。作为灯光系统的指挥中心，灯光控制系统的可靠与否，直接影响着整个会议能否顺利召开以及整场晚会的灯光效果和演出质量。要确保灯光控制万无一失，除了选用技术成熟、性能稳定可靠的调光产品之外，科学合理的备份控制系统设计至为关键。

　　近几年来，国内外各大专业灯光生产厂商为了解决这一问题，先后设计实施了若干备份模式，其中最先进的模式是将两个相同功能的调光台放在同一控制室内同时工作，信号输出大者优先，当主控台失效时，再通过副控台进行控制。由于主、备份控制台之间的联接没有相互学习功能，通常在演出前要将灯控程序编入主、备份台中，这样既浪费资源，又达不到最佳的跟踪备份效果。

　　电视产业数字化、网络化、智能化的浪潮，有力推动了专业灯光技术的迅猛发展。早在90年代初，斯全德灯光公司的开发人员就以超人的胆识、探索与实践着数字化的光荣与梦想，他们以国际领先的技术构筑起灯光控制网络的成功典范；具有丰富国际生产管理经验和ISO9001质量保证体系的英美两大生产基地, 最终把设计者的构想变成了成熟的产品, 开发出“Server”软件及“ShowNet Configuration”软件，织构成名为“ShowNet”的网络系统。该系统打破了传统的灯光控制备份系统，采用先进的网络化数字调光技术，将主控台Strand 550i（或530i、520 i,或300系列调光台等）、备份台Strand 510i（或530i、520 I,或310i等）通过网络分配器和网络节点，与调光硅柜连接成一个数字化的灯光控制网络。“ShowNet”网络数字调光系统的应用，在技术上保障了灯光控制DMX信号输出的可靠性与连贯性，具有无比的使用价值和宽广的应用远景。

　　1.网络技术符合数字技术发展方向和要求，方便实施远程控制和技术支持，为灯光设计人员的桌面设计电脑联网提供了可方便实现的技术手段；

　　2.网络中各控制台之间互相学习、互为备份。备份台以网络的架构与主控台相连，并利用全跟踪备份模式对主控台进行学习，即两台调光台并行处理，任一台上按键则另一台马上学习，当主、备控台中任何一台失效时，另一台就会自动转入跟进输出。这种方式既可充分发挥有限资源的作用，又可确保演出或会议的灯光控制万无一失；

　　3.通过网络通讯信号接口和调光立柜Reporter PC软件，灯光操作人员可以在灯光控制室通过PC电脑或控制台显示屏，随时了解灯光系统瞬间信息及工作状态，从而及时对各回路灯光实行监控，干预或纠错；

　　4.通过网络节点可以设置PC电脑、设计者方位（Designer Position）、遥控器、演示控制器（Show Controler）等，从而实现分点控制、多点控制、手提遥控或无人控制，给节目彩排、制作带来变革性的便利；

　　5.网络系统稳固、编程合理，在硬件结构不改变的情况下，也可以利用软件对系统进行升级。由于“ShowNet”系统利用TCP/IP为网络通讯协定，故为现今国际绝大部分软件供应商所采用，如微软的视窗O/S为首，故本“ShowNet”系统可与其他TCP/IP共用其管线以降低成本，增加系统前瞻性及兼容性，为用户管理迈向信息高速公路打下了良好的基础。

二、 网络配置与技术要求

　　斯全德灯光的“ShowNet”网络系统选用了当今应用最广的TCP/IP为其通讯协议。

＊系统布线

　　“ShowNet”系统的硬件架构。在选用线材方面可跟据系统的大小及节点间的距离来决定。

　　从以上列表可看出，除第三项光学纤维外，有效距离最远者为10Base2。按道理应该为最佳选择，但在整个系统的配置时需注意“终端”及线路的分布等问题。

　　典型的10Base2设计，线路的尽头必须加上50ohm终端头作为整个网络节段的负载。网路节段的长度最远可为185米，但整条网路节段必须为直线状，在185米的电缆铺设中,如果有任何缺口，原来的两段将会瘫痪。加上所用接口及线材较为昂贵，故如非必要或有需要将两分系统连接，一般不建议采用。

　　10BaseT的接法如星状向外散射，中心部份以网络分配器（HUBS）连接。接口为类似电话号码接头的RJ45，线材为双绞线的5型（100M 比特/秒）网线。这种接法有简易明瞭、材料经济和保险系数高等好处。万一其中某节段断路，其他跟网络分配器连接着的节点还能继续工作运行。如大型舞台（见图1“山东大会堂”、图2“山东小礼堂”）、大中型演播厅（见图3“中央电视台1000㎡演播厅”）多使用这种接法。

　　至于10BaseFL（光学纤维）则为大型网络系统所用。一般的设计为每个分系统间的连接。如大型户外演出（见图4“悉尼奥运会开幕式”）、大型主题公园不同主题区间的连接（见图5“上海科技城”）便可用上这种接法。

＊系统硬件

　　ShowNet 系统由以下部分组成：
　　　ⅰ 调光台
　　　ⅱ 网络节点
　　　ⅲ PC电脑 
　　　ⅳ 网络分配器

　　调光台为整个系统的中心，也是操作介面。可使用Strand 500系列 或Strand 300系列等采用奔腾Ⅲ处理器的电脑调光台,定义的模式可为主控台、备份台及遥控台三种。主控台的角色为整个网络之首，可存在18000个光路及32个DMX-512段以控制整个系统。备份台以网络架构与主控台连接,并利用全跟踪备份(Full Tracking Backup)模式对主控台进行学习。即两台调光台并行处理，在任一台上按键则另一台马上学习。不需象传统的备份方式先于主机上编程再存在软盘中，再把软盘放到备份台上载,当一旦演出中途死机便需要于备份台中重新操作影响演出。遥控台为主控台的分控台，在大型演出中往往需要分工来处理,如主机为传统灯控制，分控台为电脑灯控制等。

　　网络点可分为：SN100、SN102、SN103及SN104。SN100及SN102除能提供DMX输入/输出外,还能提供其他讯号如彩显、Midi、Aux、Reporter、手提遥控及软驱等。一条细小的5型网线就能包容如此多的讯号,这是传统DMX线所无法做到的。N103及SN104在功能上一样只有DMX输出/输入,其中SN103为AC供电、SN104为DC24-48V供电。

　　在整个网络中,PC机的角色非常重要。PC机上可加载的软件有“Genius Pro” 、“ShowNet Pro” 、“Reporter”及“Server”等.

*系统软件

　　斯全德灯光公司为第一个把未来技术应用在今天的灯光厂商，经过数年在市场中的实际应用，客户的意见反馈，开发生产了可在灯光网络数字调光系统中应用的软件，目前在调光台上广为使用的软件有“Genius Pro” 、“Tracker” 、“Communique” 、“Networker”“Reporter” 、“Server” 、“Show Net Configuration”等。不同的软件在整个网络中的功能各异。

　　“Genius Pro”为整个系统或单机的操作系统(O/S),所有其他的功能也都围绕它而存在。这软件能处理6000光路（Channel）、8192硅路(Dimmer)、2000场(Cue) 、1000组(Group) 、2000宏(Macros) 、600X99效果步、30效果演出、3000时间码(SMPTE)等功能。除了在调光台中应用外,还可装进PC机运用以作为脱机编辑或PC机备份.

　　Tracker为电脑灯控制之用，广义上说，是为控制所有接收DMX讯号而起动的器材。由于利用全新的属性观念来操作，使得在操作过程中更为直观。

　　Communique为调光台对外界讯号连接的界面，如模拟输入触发、SMPTE、Midi及宏触发等。

　　Networker顾名思义为单机对网络间沟通的桥梁，目前以10M比特/秒的速度稳定运行，将来如有需要更可加速至100M比特/秒。

　　“Server”为所有控制台内编程的集中地，即每个控制台可通过“Server”而达到资源共享的目的。

　　网络工作站为PC平台安装了“ShowNet Configuration”软件，这个软件担负全系统DMX地址码分配工作，其强大的功能可把一段(Universal)512回路里的任何回路，跟其他段的任何回路合并组成另一新段，这是其他厂商DMX分配手段力不能及的。“ShowNet”的最新版本“Show Net Pro”更把原来的处理能力从16段提升到32段，即32X512=16384个DMX地址码，这32段隐藏于我们叫“Netslot”的网络配接带上，每一路可以自由搭配或定义成输出/输入，以任何一个SN网络节点中的任何一个接口中体现。在设定完成后，我们可切换至“PC Reporting”报告软件，从中获得所有CD80SV调光立柜中所有的资讯，从而使灯光师对立柜工作状况及至大电网情况了如指掌。

　　“ShowNet Configuration”软件可利用视窗入机介面而遥控，设定所有SN网络节点的输入/输出、状态及监控。这种独特的监测/控制可以同时进行的功能，给灯光监控管理带来世界领先的技术手段。

三、 国内外部份成功案例简介

　　1． 美国迪士尼乐园：

　　选用Strand 550i 电脑台为主机，Strand 510i为备份机，通过软件升级同时控制3000个光路通道和1000个换色器和电脑灯属性。

　　2． 美国佛罗理达环球影城：

　　选用Strand 550i 电脑台为主机，Strand 510i为备份机，将8台Strand CD80SV调光立柜设计为“PARKNET”结构，所有园区全部变成以地图输入“PARKNET”工作站，利用工作站以寻找地图及编写日程表的方式、监控、设定、演出、临时“STOP PLAYBACK”所有CD80处理器中所有的演出资讯，实现每天三班，每班两人去控制全园区100公顷内所有的环境照明及演出灯光。

　　3． 中国中央电视台

　　 （1000m2演播厅、800 m2演播厅、600 m2演播厅），以Strand 550i为主机，Strand 530i或520i为备份机，外加遥控器、SN103网络节点和网络分配器，组成网络化数字调光系统，通过Strand CD80SV调光立柜或其它数字化硅箱达成灯光控制。（见图3“中央电视台1000 m2演播厅”）

　　4． 上海东方电视台（1200㎡演播厅、400㎡演播厅）：

　　选用Strand 550i、Strand 530i电脑调光台各1台，通过网络控制Strand CD80SV调光立柜7台与Strand CD80SV调光立柜3台。

　　5． 河北艺术中心
以Strand 550i 电脑台为主机，Strand 520i为备份机，采用数字调光网络系统，主控台与副控台双机热备份，控制1000个调光回路。

　　6． 北京人民大会堂：

　　选用两台Strand 550i电脑台分别为舞台演出与会议照明主机，第三台Strand 550i 为公用备份机，采用数字化网络系统，总控1300个调光回路。

　　7． 昆明石林园景区：

　　以Strand 550i电脑为主机，510i为备份机，通过网络节点、网络分配器和Strand CD80SV, 实现各景区灯光智能化控制。

　　8． 悉尼2000年奥林匹克运动会开幕式：

　　选用2000光路Strand 550i电脑台为主机，2000光路Strand 550i为备份机，利用“ShowNet Pro”分出全系统5个网站，5600个DMX 地址，在11万人体育场中总控300只High-End 电脑灯，136只Studio摇头灯、132只Studio变色灯、64只Strand 4KW镝灯、1000只PAR灯和其他硅负载，为新世纪奥运会气势磅礴的开幕式营造出如梦如幻的灯光意境。（见图5“悉尼奥运会开幕式”）

四、 结束语

　　本文结合当前国际网络技术发展趋势，充分阐述了现代影视舞台灯光控制系统设计的方向——网络化数字调光系统的先进性、可靠性和稳定性，并通过中外部分工程案例，证明了该系统的适用性、兼容性和经济性。我们相信，随着国际互联网的迅猛普及和人员素质的不断提高，技术先进、结构稳固、控制灵活、操作方便、功能齐备、经济耐用、谐调统一的现代化、自动化灯光控制系统，将在中国影视舞台上添光发彩。