多媒體數字燈的功能與技術規格解析

韓振雷

（山東理工大學計算機學院 傳媒技術系，山東 淄博 255049）

1 數字燈的應用領域

多媒體數字燈簡稱數字燈（Digital lights）被稱為第四代舞臺燈具，近幾年來在世界各地的大型演出盛典中發揮出神奇的作用。數字燈科學地、藝術地將搖頭電腦燈和多媒體投影機結合在一起，幾乎可以在任何目標上投射視頻影像，使演藝舞臺進入到一個“以影代景”（用視頻投影代替傳統的舞臺景片）的嶄新局面，具有劃時代的意義。

數字燈的應用領域有體育場館、大型會展、歌舞劇院、綜藝演播室及主題公園等。最近幾年的央視春晚舞臺就大量采用了數字燈完成視頻影像的投影，極大地突破了舞臺燈光的傳統應用范圍。數字燈的影像可以投射到多種不同的介質表面，比如投射到噴泉的水幕上或在地面飄動的藍綢上投射海洋效果等。2009年央視春晚的舞蹈節目《蝶戀花》中，投射的介質就是一道將水氣均勻吹散的霧屏，由一臺流動的數字燈將影像投射在霧屏幕上，形成一種夢幻般飄忽不定的視覺效果。

2008年的北京奧運會開幕式“鳥巢”“碗邊”（高14 m，長500 m的巨型環幕）的影像和第十一屆全運會開幕式上的碗狀環幕影像，都是數字燈的“杰作”。以第十一屆全運會開幕式為例，山東省中心體育場上空的巨型碗幕直徑50 m，高13 m（展開后高度加倍，為26 m），如圖2所示，碗幕的視頻影像就是用Barco的DML1200數字燈和XLM HD30數字放映機完成的。其中，XLM HD30數字放映機共48臺，分12組，用作靜態投影；DML1200數字燈共8臺，用作動態投影。Barco的數字放映機有兩大產品系列，一類是用于數字電影院線的“數字電影放映機”（Digital Cinema Projector），型號有DP-1200/1500/2000/3000等。另一類是用于大型演出與會展的“場合投影機”或“演出投影機”（Event Venue Projector），主要型號有XLM、FLM、SLM標清/高清系列等。XLM HD30號稱超大型場合投影機，支持2 048×1 080的2K數字電影分辨率，中心亮度高達30 000 lm，是目前亮度最高的商用投影機。由于這類投影機除了沒有數字燈的“搖頭”功能外，其他方面與數字燈極為相似，所以，本文暫且視其為數字燈的“同類”產品。

目前，數字燈的代表性產品為DML1200和DL.3，本文以這兩款產品為例，對數字燈的主要功能特點和技術規格作一闡述。

2 數字燈的主要功能和技術規格

DML1200數字燈是一款電腦燈與視頻投影的集成產品，有燈光和視頻兩種工作模式。在燈光模式（Light Mode）下，DML1200 可產生亮度高達12 000 lm的硬邊沿圓形光束，是一臺高性能的電腦搖頭燈。在視頻模式（Video Mode）下，DML1200光輸出亮度為10 000 lm，有矩形和圓形兩種投影模式，堪稱是一臺多功能、高性能的DLP投影機。DML1200數字燈的視頻投影和燈光模式可任意無縫切換，其主要技術規格如表1所示。

DL.3屬于BARCO的“DL”系列數字燈，主要型號有DL.1、DL.2、DL.3、和DL.3F，其中DL.1已不再生產。DL.3是該系列中目前檔次最高的產品，與DML1200的主要不同有三：一是不再具有電腦燈光/視頻投影雙工作模式，只有視頻投影單一模式；二是內置紅外攝像機，燈具前部帶有紅外發射器，具有夜視照明功能，支持遙控方式攝取并實時投射現場影像；三是集成了媒體服務器功能，內置大量的數字圖像和燈光專用圖片，可通過以太網快速上載3D圖像和多種媒體文檔。因此，DL.3數字燈可以理解為具有搖頭能力和豐富媒體功能并且支持DMX512和Art-Net協議的投影機。DL.3F是DL.3的“精簡版”，去掉了部分視頻接口和現場攝像功能，適于長期固定式“專燈專用”，其型號中的字母F即指固定的場合（Fixed Venues）。DL.3的功率和亮度指標沒有DML1200高，但媒體功能更為豐富，適用于大型電視演播室中綜藝節目。其主要技術規格參見表2。

3 數字燈媒體服務器

3.1 主要功能

數字燈的媒體服務器有內置和外置兩種情況，可基于DMX512或Art-Net協議通過DMX電纜或以太網實現數字媒體資源的智能管理，主要功能有：

（1）支持DMX512和Art-Net協議；

（2）支持 H.264（即MPEG-4 AVC，同等畫質下碼流只有MPGE-2的一半，是目前最先進的數字視頻壓縮格式之一）、MOV 及AVI HD專業編碼格式和包括S-VIDEO在內的多種模擬視頻接口，支持全高清視頻回放；

（3）豐富的媒體控制和處理功能，如選擇影像片段、影像文件轉換、同步播放多個視頻流、多圖層組合及不透明度、縮放、旋轉、模糊、遮罩、失真校正等；

（4）現場視頻輸入（Live Video-In）功能；

（5）梯形校正（Keystone）功能；

（6）消隱（Blanking）功能；

（7）軟邊緣（Soft Edged）功能；

（8）曲面（Curved Surface）失真校正功能。

表1 DML-1200數字燈的部分技術規格

表2 DL.3數字燈的部分技術規格

不同品牌的外置式媒體服務器如圖2所示。

3.2 部分功能闡述

以下對上述媒體服務器的最后四個功能作簡單說明。

（1）梯形校正功能

梯形校正是所有投影設備都具備的一個基本功能，通過控制圖像的四個角點使其在水平和垂直方向適當位移，從而將梯形圖像校正為矩形圖像。

（2）消隱功能

數字燈媒體服務器的消隱功能是指當投影的畫面尺寸大于投射目標區域時，將圖像的上、下或左、右側的一部分切除，以防止影像的溢出。圖像消隱共用8個DMX通道來完成，上、下、左、右四側各用兩個通道，一個通道用于粗調，另一個用于微調。

（3）軟邊緣功能

當投射目標的面積很大時，需要事先對投射區域進行分割，用多臺數字燈聯合工作，每臺燈“獨當一面”，僅向屬于“自己”的區域投射整個影像的一部分畫面。多臺數字燈聯合工作時，如果不對各燈投射的影像邊緣進行過渡處理，將會明顯地看到各個子畫面的分割特征。數字燈媒體服務器的軟邊緣功能可在水平和垂直方向上對影像的邊緣進行羽化處理，形成漸變效果，最終實現影像子畫面的平滑過渡。服務器的軟邊緣功能由媒體處理軟件的邊緣融合器（Collage Generator）來完成，可同時實現8×8個子畫面的軟邊緣處理和同步播放。采用多個數字燈聯合工作，還可以彌補單一燈具亮度的不足，確保超大面積投影畫面的亮度。

（4）曲面失真校正功能

當投影目標是非平面形態時，比如球狀凸面、弧形凹面，或由兩面體構成的有一定夾角的物體表面，投影畫面將會出現明顯的幾何失真現象，如果不對這些失真進行幾何校正，不但影響視覺效果，還直接妨礙子畫面的拼接。通過改變像素的空間位置，數字燈媒體服務器的曲面失真校正功能可以將投射到非平面上出現形狀畸變的影像進行幾何校正，形成類似在平面上的投影效果。

圖3顯示了借助三維軟件在三維場景中用聚光燈貼圖投影，投射到球面和“墻角”上的影像模擬失真效果。用平行光燈具代替聚光燈貼圖投影，模擬出的校正后影像效果如圖4所示。

以上對多媒體數字燈的技術規格和常見功能進行了簡單的闡述。隨著各類顯示設備、具有投影功能的燈光設備的發展，視頻影像設計正逐漸成為舞美設計中的一項重要分支門類，數字燈的功能十分強大，我們的舞臺藝術創作者應該不斷發揮豐富的想像力，充分發揮數字燈的各項功能，相信通過對數字燈的靈活組合運用，數字燈可以為我們的舞臺架起更多美妙的藝術空間。