舞臺燈光控制系統的設計探討

許佳麗　（秦皇島市北戴河勞動人民文化宮　066100）

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舞臺燈光控制系統的設計探討

許佳麗（秦皇島市北戴河勞動人民文化宮066100）

摘要：在舞臺表演中，舞臺燈光是一種不可缺少的重要因素，它會對舞臺效果起到一定的渲染和烘托作用。隨著舞臺燈光技術的發展，舞臺燈光的種類和數量越來越多。人們對舞臺燈光效果追求的變化使得舞臺燈光控制系統的設計越來越復雜。本文針對舞臺燈光控制系統的設計展開研究。

關鍵詞：舞臺燈光；控制系統；設計；舞臺效果

當今社會中，觀眾對舞臺效果的期待值越來越高。提升舞臺效果中的重要因素之一就是舞臺燈光。優質的舞臺燈光能夠起到良好的烘托氣氛的作用，除此之外，舞臺燈光在增強舞臺藝術渲染力、提供不同的空間以及時間場景效果等方面也會起到重要的支持作用。

一、舞臺燈光的光源介紹

光源既可以滿足舞臺對燈光照度和亮度的需求，還可以為舞臺表演提供更加豐富的色彩。目前舞臺中應用的光源種類比較復雜。根據光源的不同發光原理可以將其分成發光光源、輻射光源以及放電光源三種。根據放電光源燈燈內壓強的不同，可以將放電光源燈分成超高壓放電光源燈、高壓放電光源燈以及低壓放電光源燈三種。在這三種放電光源燈中，舞臺設計中最常見的是超高壓放電光源燈，而高壓放電光源燈和低壓放電光源燈的顯色性比較少，因此它們在舞臺設計中的應用比較少；熱輻射光源在舞臺設計中被應用的頻率最高。常見的熱輻射光源燈有鹵鎢燈和白熾燈，鹵鎢燈和白熾燈的光輻射特性不同，它們使用過程中的色溫和光通的衰減幅度比較小1。

二、目前舞臺燈光控制系統的發展狀況

我國舞臺燈光的發展完成了從國外進口，到仿制外國產品，最后到獨立設計制造舞臺燈光的重要轉變。目前，我國的舞臺電腦燈控制系統的處理器以16位和8位為主。為了更好地傳輸舞臺燈光的信號，可以通過無線的方式對舞臺電腦燈系統的數據傳輸過程進行控制。這種方式信號傳輸的可靠性更高。

三、舞臺燈光控制系統的設計

（一）舞臺燈光控制系統的設計方案

1.舞臺燈光控制系統的相關性能要求

舞臺燈光控制系統的相關性能要求主要表現在以下五個方面：第一，要求舞臺燈光控制系統支持標準數字接口DMX512通信協議，這種要求可以保證大部分DMX512燈光數據都能在電腦燈控制系統中運行；第二，舞臺電腦燈控制系統需要運用無線傳輸的方式對標準的DMX512數據進行傳輸，進而實現電腦燈與燈光控制臺之間的無線數據傳輸；第三，DMX512的控制通道中包含色溫控制通道、聚焦通道、光圈通道等；第四，舞臺燈光控制系統應該具有切換效果的功能以及較為穩定的場景；第五，舞臺燈光控制系統應該包含18路步進電機的驅動系統，這個系統中要包含CMY顏色混合電機、圖案變化機以及光閘電機等。

2.舞臺電腦燈控制系統的設計

連接光源步進電機驅動模塊和燈光控制系統處理器的紐帶是無線通信。無線通信系統可以由單片射頻收發芯片NRF905和其他外圍元件組成，當數據處理器發出DMX512信號時，NRF905收發模塊會將DMX512信號傳入步進電機的譯碼處理器中，最后由譯碼處理器對步進電機發布指令。在信號處理過程中，通過對實際應用的分析，將LM3S8962作為組成舞臺電腦燈信號處理控制系統的主控制器。步進電機的譯碼單片機需要同時負責6個PWM發生程序。為了確保舞臺電腦燈控制系統能夠控制所有的步進電機，可以允許每個PWM端口連接多個速度相同的步進電機2。

（二）舞臺電腦燈的內部系統

1.舞臺電腦燈的機械控制系統

舞臺電腦燈的機械控制系統包括CMY顏色混合電機、X軸以及Y軸等18路步進電機。從電腦燈的應用特點和工作原理上分析，可以將舞臺電腦燈的控制系統分為以下九種功能：調焦控制、關閘與頻閃、特效自轉和旋轉、CMY顏色混合等3。

2.舞臺電腦燈的光學控制系統

在舞臺電腦燈的光學系統設計中，光源的光通量利用率是要慎重考慮的因素之一。舞臺電腦燈的光學系統中需要考慮的具體性能指標主要包括：飽和度、均勻性、光斑大小等。能夠影響這些性能指標的因素主要有兩種：一是光路設計中的鏡面反射系統，表面存在紋路或者有刻度的拋物面反光鏡能夠產生均勻的混合光束；二是光源材料以及材料的系統結構。目前業內較好的是1200W短弧雙端金屬氣體放電燈管，這種燈光的特點是顯色性穩定、亮度高、色溫也比較高。如果燈光變暗，這種短弧放電燈管依然能夠保持較好的色溫。但這種燈光也有缺點，由于燈光的成像過程是內部填充劑通過電弧形成的，因此有時會出現色帶或者電弧光失效現象4。

（三）舞臺電腦燈控制系統的步進電機選型

步進電機的應用領域十分廣泛，它是通過脈沖完成對信號的控制，并將其轉換成角度信號。步進電機的種類主要包括：混合式步進電機、反應式步進電機以及永磁式步進電機。

（四）舞臺燈光控制系統的軟件設計

在舞臺燈光控制系統的設計中，軟件結構主要包括PC控制面板、無線收發等多個模塊。舞臺燈光控制系統的主要功能是讓燈光師對光源的具體信息進行選擇，當燈光師做出相應處理后，計算機會將光源控制信息發送給數據處理器。數據處理器在對信息進行分類之后，會將信息分別發送至不同的地方5。

（五）舞臺燈光控制系統的硬件設計

舞臺燈光控制系統的硬件設計主要由五個部分組成，這五個部分分別是數據處理部分、步進電機驅動控制部分、溫度采集高溫保護模塊、電源部分以及無線通信部分。舞臺電腦燈的硬件系統包括高溫保護、X軸電機定位與控制以及Y軸電機定位等。

結論：隨著經濟的發展和文化水平的進步，人們開始越來越多地追求文化和娛樂。這種追求從一定程度上促進了舞臺藝術的發展。舞臺燈光控制系統的設計會對舞臺效果起到促進作用，因此要從舞臺燈光控制系統的軟件設計、硬件設計等方面入手，使舞臺燈光控制系統設計對舞臺效果的促進作用增強。

注釋：

1.楊帥.舞臺燈光控制系統的設計與研究［D］.中北大學，2013.

2.李遠達.舞臺燈光場景綜合控制的研究［D］.山東建筑大學，2011.

3.李釗海.淺議舞臺燈光控制系統的設計［J］.科技與企業，2015，03：90.

4.王喆.舞臺燈光控制系統的設計與研究［J］.中國新技術新產品，2015，13：30.

5.鐘世裕.舞臺燈光表演控制系統的設計［A］.《IT時代周刊》論文專版（第315期）［C］，2015：6.