電子技術(shù)為舞臺(tái)設(shè)備帶來(lái)的革命

文/[德] 彼得·盧茨，托比亞斯·艾丁格，利奧波德·許爾貝爾，彼得·迪邦

編譯/金 路 校審/ 羅思韓

在過(guò)去的數(shù)十年間哪些技術(shù)革新改變了舞臺(tái)機(jī)械技術(shù)的歷史？舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)引入電子技術(shù)是其中的一座里程碑，可以說(shuō)它從根本上改變了對(duì)舞臺(tái)本身的控制方式，以及舞臺(tái)上的工作方式。這些新技術(shù)改變了什么呢？30年前的劇場(chǎng)中使用的是什么樣的技術(shù)呢？本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)舞臺(tái)設(shè)備中電子技術(shù)的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要回顧。

1 電子技術(shù)替代機(jī)械

1.1 機(jī)械時(shí)代

在20世紀(jì)70年代，一位剛剛走出校門(mén)的工程碩士，以機(jī)械設(shè)計(jì)師的身份開(kāi)始了其職業(yè)生涯。工作中，其文件袋中總是裝著計(jì)算尺和杜貝爾（Dubbel）機(jī)械工程手冊(cè)。當(dāng)時(shí)一張寫(xiě)字桌、一塊圖板和畫(huà)圖工具以及一部用于內(nèi)部通訊的電話就構(gòu)成了一位設(shè)計(jì)師的辦公場(chǎng)所。

1.2 機(jī)械即將變革

在那個(gè)年代，不僅僅是設(shè)計(jì)部門(mén)的上空縈繞著這個(gè)咒語(yǔ)——電子。對(duì)于這種當(dāng)時(shí)尚屬新興技術(shù)的懷疑在漸漸地消散。現(xiàn)在公認(rèn)將電子技術(shù)引入舞臺(tái)機(jī)械的時(shí)間最早大約是在上個(gè)世紀(jì)70年代的中期。那時(shí)，作為一種嘗試，將開(kāi)始用于工業(yè)領(lǐng)域的（例如產(chǎn)品生產(chǎn)工序中的）控制系統(tǒng)移植到舞臺(tái)機(jī)械，特別是吊桿機(jī)設(shè)備上。對(duì)于舞臺(tái)機(jī)械制造人員，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有出現(xiàn)令人欣喜的技術(shù)，可以迅速淘汰他們制造的昂貴的老式離合系統(tǒng)、同步系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)。在這之后，技術(shù)快速向前發(fā)展。每一位擁有多年職業(yè)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師都難以忘記，終于有一天，個(gè)人計(jì)算機(jī)以及CAD繪圖技術(shù)正式在日常工作中使用，以及為此專門(mén)布置的、光線暗淡的房間。但是變化不僅僅包括技術(shù)和設(shè)計(jì)裝備，也包括新的要求對(duì)成本和技術(shù)指標(biāo)的影響，還有不能忽視的客戶期望。正是這些期望激勵(lì)著設(shè)計(jì)師們不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新。

1.3 機(jī)械設(shè)計(jì)：純手工到仿真的工作空間

如果說(shuō)設(shè)計(jì)工作從圖板跨向二維CAD設(shè)計(jì)的這一步對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)是巨大轉(zhuǎn)變的話，它從本質(zhì)上還是停留在線條制圖的時(shí)代。原先設(shè)計(jì)師們只能通過(guò)平面圖紙去想象3D空間，隨著CAD的發(fā)展，制圖工作進(jìn)入3D時(shí)代，使得這項(xiàng)工作的難度大大降低了。這種進(jìn)步不僅有利于研發(fā)工作，也對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的現(xiàn)代化改造大有好處。

一個(gè)很好的例子就是瑞士的巴塞爾劇院，那里想用改進(jìn)的新型卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)替換原先使用的老式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)，一家舞臺(tái)公司運(yùn)用三維CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化并進(jìn)行設(shè)計(jì)。其難點(diǎn)在于如何將驅(qū)動(dòng)的整套系統(tǒng)各個(gè)部件排布在現(xiàn)有的狹窄的設(shè)備安裝空間內(nèi)。為此，設(shè)計(jì)師們對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行測(cè)繪后在計(jì)算機(jī)中建立相應(yīng)的3D模型，這樣，設(shè)計(jì)師使原先圖紙上靜止的設(shè)備在計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。通過(guò)采用這種技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以模擬出很多種可能的解決方法和方式并權(quán)衡它們各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。最終的結(jié)果是，升降臺(tái)成功地?fù)Q成了鋼絲繩驅(qū)動(dòng)方式。

通過(guò)使用3D模型，設(shè)計(jì)師在升降臺(tái)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的界面之間添加了多個(gè)滑輪和轉(zhuǎn)向裝置。而且，3D設(shè)計(jì)可以生成不同的剖面和視覺(jué)角度，并且可以檢查升降臺(tái)在不同位置的干涉情況。如果這種設(shè)計(jì)采用2D形式，它的花費(fèi)和風(fēng)險(xiǎn)較之3D將成倍增加。

對(duì)于劇場(chǎng)業(yè)主而言，3D技術(shù)和其設(shè)備為今天的舞臺(tái)操縱額外提供了一整套平臺(tái)。3D最早運(yùn)用于驅(qū)動(dòng)零件的設(shè)計(jì)，直至被成功地運(yùn)用到巴塞爾劇院的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備改造中，它的運(yùn)用范圍便發(fā)生了重大改變。

2 運(yùn)動(dòng)設(shè)備的控制

2.1 從手動(dòng)吊桿到復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)程式

過(guò)去的舞臺(tái)設(shè)備須以人力驅(qū)動(dòng)，此外，驅(qū)動(dòng)和控制構(gòu)成了不可分割的、協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體。之后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的使用解放了人力，這時(shí)第一次對(duì)控制系統(tǒng)提出了要求：一套系統(tǒng)接管了以前工人的任務(wù)，接受操作人員輸入的指令，并傳輸?shù)津?qū)動(dòng)設(shè)備上。

最初的操作臺(tái)上，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)只有兩個(gè)按鈕：一個(gè)提升，一個(gè)下降。只要一直按住一個(gè)按鈕，驅(qū)動(dòng)就會(huì)一直往預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)，并停在設(shè)備行程的終點(diǎn)。

控制的另外一個(gè)重要任務(wù)是：必須避免一些人力操作時(shí)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)。盡管一直按著按鈕，但驅(qū)動(dòng)在行程的終點(diǎn)依然必須停住。

2.2 設(shè)備可調(diào)控和精確定位

舞臺(tái)設(shè)備只能起動(dòng)和停止是不夠的。人們通過(guò)研發(fā)實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)設(shè)備在靜止和最大速度之間的無(wú)極變速操縱。作為控制系統(tǒng)的部件，通過(guò)行走手柄（操縱桿）可以輸入想要的設(shè)備行走速度。確認(rèn)鍵用以防止對(duì)設(shè)備運(yùn)行的誤操作?？刂票仨毚_保舞臺(tái)設(shè)備安全無(wú)誤地保持其行走速度，而且人們不再滿足于設(shè)備的運(yùn)行只能通過(guò)目測(cè)控制。因此，人們要求控制系統(tǒng)能控制每臺(tái)設(shè)備運(yùn)行的精確位置并為設(shè)備操作者顯示出來(lái)。此外，操作者可以預(yù)先設(shè)定設(shè)備運(yùn)動(dòng)的任意目標(biāo)位置，操作系統(tǒng)根據(jù)指令將設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行到該位置并在那里停下來(lái)。

在運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)的最初階段，操作臺(tái)上安裝了大量單獨(dú)的數(shù)字顯示器和預(yù)選開(kāi)關(guān)。

對(duì)于那些復(fù)雜的需要編程的舞臺(tái)設(shè)備運(yùn)動(dòng)程式，人們需要可準(zhǔn)確調(diào)控并能精確定位的驅(qū)動(dòng)，以及由大量單獨(dú)的、彼此之間聯(lián)網(wǎng)的高性能計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)提供了幾乎無(wú)限的功能：多臺(tái)驅(qū)動(dòng)的同步運(yùn)行，線性和非線性的獨(dú)立運(yùn)行，以及曲線運(yùn)行等。

現(xiàn)代的操作控制臺(tái)可以很簡(jiǎn)便地輸入、輸出和監(jiān)控這些復(fù)雜且多層次的設(shè)備運(yùn)動(dòng)程式。操作臺(tái)配備了多個(gè)顯示屏和操作桿。所有設(shè)備的即時(shí)狀態(tài)可一覽無(wú)余地顯示出來(lái)。輸入通過(guò)觸摸屏即可完成。移動(dòng)操作臺(tái)也可以實(shí)現(xiàn)這種簡(jiǎn)單快捷的操縱功能。它或者通過(guò)可插拔式的線纜和控制設(shè)備相連，或者通過(guò)無(wú)線遙控方式操作舞臺(tái)設(shè)備。這樣，操作者可以有多種選擇并能隨時(shí)用肉眼觀察所有舞臺(tái)設(shè)備的狀況。

2.3 模擬動(dòng)作

事先設(shè)計(jì)好的舞臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行程式可以在控制系統(tǒng)的操作界面中模擬出來(lái)。此外，舞臺(tái)上的每個(gè)構(gòu)件和幕布也同樣可以像照片般真實(shí)地在控制系統(tǒng)中模擬出來(lái)，包括光線和影子。當(dāng)在正式操作開(kāi)啟幕布前，在這種“真實(shí)的劇院”的控制系統(tǒng)中輸入幕布的大小和三維尺寸后，它可以生成整場(chǎng)活動(dòng)的模擬程序，這樣可以試驗(yàn)整套換景程式、優(yōu)化不同的舞臺(tái)效果、避免可能的沖突。

3 臺(tái)上設(shè)備

3.1 靈活、同步和低噪音

早先的多臺(tái)單點(diǎn)吊機(jī)同步運(yùn)行只能通過(guò)機(jī)械聯(lián)接的方式實(shí)現(xiàn)，即驅(qū)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)之間通過(guò)離合器和連接軸連接。一臺(tái)減速機(jī)帶動(dòng)一根換向軸，根據(jù)需要可同時(shí)連接一臺(tái)或多臺(tái)單點(diǎn)吊機(jī)。反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，同樣地由第二臺(tái)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)多臺(tái)連接在一起的吊機(jī)完成。借助機(jī)電技術(shù)的進(jìn)步，單點(diǎn)吊機(jī)的這種機(jī)械同步方式終被淘汰。今天，舞臺(tái)吊機(jī)的一些指令動(dòng)作，如多臺(tái)設(shè)備成組的路徑和時(shí)間同步運(yùn)動(dòng)、舞臺(tái)布景的擺動(dòng)，都是在一個(gè)變化很大的運(yùn)動(dòng)速度范圍內(nèi)通過(guò)精確控制實(shí)現(xiàn)的。

針對(duì)劇場(chǎng)特點(diǎn)專門(mén)研發(fā)的電機(jī)、制動(dòng)器和減速機(jī)使得卷?yè)P(yáng)機(jī)的噪音很小。

新近在這方面的研發(fā)成果是第一臺(tái)移動(dòng)式單點(diǎn)吊機(jī)——“FLY”。它既可以是壁掛式，也可以放置在地面上使用。所有的電氣電子部件以及一臺(tái)冗余式計(jì)算機(jī)都集成在吊機(jī)中?！癋LY吊機(jī)”首先被安裝在維也納的羅納赫劇院（RONACHER）。通過(guò)一套軌道系統(tǒng)，工作人員可根據(jù)需要在舞臺(tái)柵頂上將吊機(jī)移動(dòng)到任意一個(gè)位置。

4 臺(tái)下設(shè)備

4.1 簡(jiǎn)單的車臺(tái)

在舞臺(tái)上，大型布景的橫向移動(dòng)通常都借助于車臺(tái)。這種相對(duì)扁薄的帶行走輪的平臺(tái)式設(shè)備可以從側(cè)臺(tái)或是后臺(tái)行走到主舞臺(tái)區(qū)域。在早先的車臺(tái)內(nèi)，行走輪被固定安裝，因此，車臺(tái)只能在一個(gè)方向行走，所以，按照方向不同被稱為縱向行走車臺(tái)和橫向行走車臺(tái)。

然而，在大型歌劇院里有側(cè)舞臺(tái)、后舞臺(tái)、下舞臺(tái)，并配以升降臺(tái)裝置，這時(shí)需要車臺(tái)能夠在多個(gè)方向上行走。為此，在過(guò)去的很長(zhǎng)時(shí)間里，人們使用一種可將行走輪轉(zhuǎn)向90°的機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)車臺(tái)的換向行走。例如所有輪子縱向安裝，通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置旋轉(zhuǎn)到橫向。但由于制造成本很高，所以劇院安裝這種系統(tǒng)的車臺(tái)極少。今天人們使用“海龜式（TURTLES）”轉(zhuǎn)向輪系統(tǒng)，類似于轉(zhuǎn)角椅的原理。這樣行走輪可在兩個(gè)方向上行走。

4.2 從動(dòng)式車臺(tái)系統(tǒng)

值得特別注意的是如何布置車臺(tái)系統(tǒng)的導(dǎo)向裝置。每個(gè)車臺(tái)定位都必須非常精準(zhǔn)，這就需要合適的驅(qū)動(dòng)裝置。為此，人們使用兩種不同的驅(qū)動(dòng)方式：一種采用主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)，它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在車臺(tái)內(nèi)；另一種稱為“從動(dòng)式車臺(tái)”，它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被布置在車臺(tái)之外的某個(gè)固定位置。從動(dòng)式車臺(tái)的一個(gè)例子就是剛性鏈驅(qū)動(dòng)，它將車臺(tái)從側(cè)、后舞臺(tái)推移到主舞臺(tái)，或是反方向行走。這種剛性鏈置于舞臺(tái)木地板之下的鋼軌上，可以手動(dòng)方式與車臺(tái)嚙合。如果車臺(tái)內(nèi)裝有“海龜式”轉(zhuǎn)向輪系統(tǒng)，則通過(guò)第二套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可引導(dǎo)車臺(tái)在另外一個(gè)方向上行走。但是這套系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，剛性鏈在車臺(tái)每次行走后必須收回。車臺(tái)經(jīng)常要下降到舞臺(tái)面位置或是借助升降臺(tái)降到舞臺(tái)面以下，這時(shí)剛性鏈阻礙了其下降的路徑。

4.3 丹麥哥本哈根歌劇院的新系統(tǒng)

針對(duì)剛性鏈的這一缺點(diǎn)，人們?yōu)楦绫竟鑴≡旱呐_(tái)下機(jī)械研發(fā)了一套新的車臺(tái)系統(tǒng)。

舞臺(tái)臺(tái)下機(jī)械的核心設(shè)備是12套大車臺(tái)（16 m × 4 m）和9套半車臺(tái)（16 m × 2 m）。所有車臺(tái)均可以精確地行走到主舞臺(tái)和5個(gè)與主舞臺(tái)同樣大小的副舞臺(tái)的任意一個(gè)位置。

特別之處：112套驅(qū)動(dòng)單元布置在舞臺(tái)木地板下。1個(gè)大齒輪從木地板上1個(gè)可自行開(kāi)啟的狹縫中向上伸出后，和安裝在側(cè)車臺(tái)底部的齒條嚙合。根據(jù)車臺(tái)所處的不同位置，隨時(shí)保持2～3臺(tái)驅(qū)動(dòng)，即大齒輪和齒條嚙合，帶動(dòng)車臺(tái)向一個(gè)方向行走，直至抵達(dá)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)為止。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)和車臺(tái)脫開(kāi)后，齒輪下降、狹縫自行關(guān)閉。在舞臺(tái)木地板上走動(dòng)不會(huì)發(fā)生任何危險(xiǎn)。這套新系統(tǒng)在生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中對(duì)精度均提出了極高的要求。

哥本哈根歌劇院臺(tái)下機(jī)械的另一個(gè)標(biāo)志性設(shè)備是：共計(jì)30臺(tái)補(bǔ)償臺(tái)。當(dāng)它們處于下降位置時(shí)，可以讓其上面的車臺(tái)開(kāi)走，這是在演出時(shí)進(jìn)行開(kāi)放式換景的前提條件。如果一個(gè)劇場(chǎng)沒(méi)有補(bǔ)償臺(tái)時(shí)，車臺(tái)必須先在舞臺(tái)水平面的高度開(kāi)到主舞臺(tái)上，緊接著主舞臺(tái)下降到舞臺(tái)面高度。這個(gè)動(dòng)作既沒(méi)有特殊的舞臺(tái)布景效果，也不能在較快的時(shí)間內(nèi)完成。

5 將來(lái)會(huì)是怎樣？

由于在過(guò)去幾年間技術(shù)飛速發(fā)展，今天的舞臺(tái)控制技術(shù)和舞臺(tái)機(jī)械技術(shù)解決方案及功能已經(jīng)非常多樣化，這些在不久前還是不可想象的。

隨著藝術(shù)家、導(dǎo)演新的靈感和創(chuàng)作的涌現(xiàn)，舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備在將來(lái)的創(chuàng)新仍將繼續(xù)。一些在今天看來(lái)無(wú)法做到的技術(shù)，以后都會(huì)得以實(shí)現(xiàn)。

可以肯定的是，未來(lái)的舞臺(tái)機(jī)械應(yīng)同時(shí)具備滿足使用、操作簡(jiǎn)便、安全可靠的特性。這也將成為衡量舞臺(tái)設(shè)備優(yōu)劣的準(zhǔn)則。

（本文根據(jù)德國(guó)《BüHNEN-MASCHINERIE》2009年舞臺(tái)機(jī)械特刊《DIE ELEKTRONISCHE REVOLUTION》一文編譯）