2200 m2演播廳數字化燈光控制系統應用分析

熊天乙 張 杰

（作者單位：云南廣播電視臺）

為了滿足大型演播廳的燈光控制系統需求，提高控制精準性，確保燈光能夠為節目錄制提供良好的服務，很多電視臺開始采用數字化控制技術。然而部分電視臺的實踐經驗不足，導致燈光控制系統在實際應用中暴露出了一些問題，為此本文結合云南廣播電視臺2200 m2演播廳數字化燈光控制系統應用案例，對其實際應用方式進行分析。

1 2200 m2演播廳基本情況

云南廣播電視臺演播廳總面積在2200 m2左右，長50 m、寬40 m、高度18 m。內部燈光配置如下：（1）多層水平吊桿17臺，每臺設置6個直通回路（每路直通并聯2個16 A插座），2路網絡接口，可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。（2）水平吊桿97臺，每個位置安裝6個直通回路，采用并聯的方式，確保連接穩定性，2路網絡接口，可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。（3）多功能桁架共計設置10臺，用于燈具等位置變換等方式，2路網絡接口，可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。（4）收纜器84個(設置104個上收纜轉接箱），每個設置3個直通回路，2路網絡接口，可吊掛LED聚光燈、光束燈、電腦燈等。（5）數字滑車軌道共1道，設置1個50 A三相電源1路。（6）轉接箱設置。設備層：6×16 A+2網絡轉接箱6個。一層馬道：6×16 A+2網絡轉接箱6個。二層馬道：6×16 A+2網絡轉接箱6個。地面：6×16 A+2網絡轉接箱8個。地面：100 A/3 P舞美配電箱8個。追光平臺設置：2×32 A插座箱（含2路網絡）12個。（7）演播廳總直通回路：1042路（96路直通柜11臺）。（8）燈光技術指標：主演區域綜合光垂直照度為1500lx，按照節目形式能夠自行調節；燈具采用（5600±250）K，LED光源要求色溫可變；顯色指數為Ra≥90（連續光譜）且LED光源R9＞40。表1為該2200 m2演播廳的部分主要設施的基本配置情況。

表1 2200 m2演播廳的部分主要設施的基本配置情況

2 2200 m2演播廳數字化燈光控制系統需要實現的功能

2.1 配電系統

燈光負荷為二級負荷，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連接方式，在母線中設置開關，確保母線開關能夠隨時段開，電路采用并聯方式，二者之間能夠互相補充，任何一路電源發生故障，其他區域都能夠自動補充，從而能夠保證配電系統安全性，從而為燈光自動化控制系統功能實現提供支持。

采用雙模塊控制方式，兩個模塊之間互相備用，在供電線路出現斷電等故障問題后，能夠直接從另一個電源中引入，從而實現快速切換，不會對燈光自動化系統運行產生影響，在實際應用中具有良好的效果。為了靈活編輯燈光場景，考慮在演播廳內設置手持流動控制臺。

2.2 機械吊掛系統

主要采用多功能復合電動吊桿和電動單點提升機配套鋁合金桁架作為懸掛裝置，設備可單控，也可多臺集中控制運行，吊掛控制系統操作靈活，可根據節目需要自由組合吊掛結構。演區位置配備多功能水平吊桿，同時由可移動單機吊點（負荷1000 kg）、電弧爐、吊機軌道、鋁合金桁架、數顯流動轉接盒等組成點陣式吊掛提升系統，通過可調節力矩的設置，能夠實現對燈光效果的靈活控制，使得燈光設計方案能夠實現，滿足設計人員對于燈光效果的需求；按照不同的組合類型，相關人員可以對其進行優化調整，避免了傳統演播室中燈光位置、高度等固定的問題，從而能夠提升可操作性，使得演播室的各項燈光設計方案能夠實現。

2.3 吊桿系統控制

在吊桿控制模塊中，改變了傳統的人工控制方式，采用計算機對吊桿的移動進行控制，系統能夠自動獲取吊桿所在的位置信息，并為對其進行實時調整，使得吊桿控制靈活性得以提升；吊桿位置可以預先設定并可按場景記憶和調出，實現控制臺自動控制。控制系統配備嚴格的防誤操作功能及應急操作按鈕，遇到系統失控時，能夠迅速切斷吊掛系統電源。設備可單控，也可多臺集中控制運行，對水平吊桿可集中控制6臺。控制系統工業總線采用閉環冗余式設計，同時系統中增加糾錯功能，如果控制系統出現問題，能夠第一時間發出提醒，并對其進行自動化調整。

2.4 網絡系統

網絡系統采用無線網絡通信，系統容量設置較高，能夠滿足多項燈光控制方案實施的通信傳輸需求。

2.5 燈具設備

演播廳內燈具均以LED光源為主，其光源色溫為（5600±250）K且色溫可變，顯色指數Ra≥90（連續光譜），R9＞40，配備聚光燈、觀眾燈、天地排燈等高光效常規燈具，同時配備電腦圖案燈、染色燈、追光燈、LED全彩筒燈（PAR）等效果燈具及設備，使燈光效果更具藝術性和感染力。

3 演播廳數字化燈光控制系統概述

本次2200m2演播廳數字化燈光控制系統設計中，采用DMX-512標準協議，該系統協議能夠有效保證燈光設備之間的控制信號運行穩定性與可靠性；在對控制信號進行穩定傳輸的基礎上，能夠將系統中的通信、監測以及反饋信息的傳輸控制協議/網際協議（TCP/IP）利用燈光網絡標準協議完成雙向傳遞；與此同時，針對演播廳所采用的不同燈具照明設備，具有良好的通用性，該演播廳內采用的所有燈具設備都可以在該系統中應用。在當前的數字化燈光控制系統中，主要采用的燈光網絡標準協議包括兩種不同類型，一種為控制器局域網標準（Controller Area Network，CAN），另一種為基于TCP/IP協議棧的以太網協議（Art-Net）標準，因為Art-Net標準為專門用于燈光網絡化的協議，所以當前幾乎所有電視臺都采用Art-Net標準協議，該協議中輸出傳輸成員主要包括服務器、節點以及媒體服務器等[1]。

4 演播廳數字化燈光控制系統的構成及其特點分析

4.1 燈光基礎控制分析

該演播廳的燈光控制中，創造地采用了智能控制柜，其具有自動化與智能化的調控功能，從而能夠有效滿足演播廳對燈光控制的需求；DPR-120E型智能調光柜與Encore現場調光臺因為具有良好的穩定性，且系統操作較為簡便，是當前電視臺演播廳中采用的主要控制設備。本次演播廳在對內部基礎燈光的控制系統設計中，采用無饋電設計方式，能夠實時收發多路信號，信號穩定性較好，不同線路之間的信號不會產生干擾問題，同時采用了最為合適的網絡協議與串口，從而確保信號傳輸與收發效率。為了提升智能控制柜運行效果，采用了多種不同的信道，信號能夠在信道之間高效傳輸，從而避免了信號沖突等問題，使得燈光控制指令能夠快速傳輸到對應的位置中。在本次系統設計中在調光臺與調光柜中的輸入端中安裝網絡信號處理器；采用Wind River System VxWorks系統對其進行處理與改進，確保能夠使DMX-512信號轉化為TCP/IP協議，利用網絡傳輸的方式對信號進行傳遞，從而實現二者之間的連續切換[2]。

4.2 燈光控制服務設計

服務器設計對于控制效果會產生直接影響，所以需要加強對服務器的設計，在本次設計中時期實現如下幾項功能：第一，通過自動化監測功能，實現對所有燈光設備的在線監測；第二，利用計算機技術實現對全部設備的遠程、在線調控，從而提升燈光設備管理效率；第三，能夠按照授權情況獲取演播廳一段時間內的電氣設備運行參數信息，能夠在燈光控制網絡或企業辦公自動化網絡中收集演播廳燈光設備的運行信息，自動將所有燈光設備以及系統運行參數進行記錄，如工調光臺、調光器、直通開關柜以及配電柜的運行信息等；自動記錄各調光器的運行數據，如錯誤報警信息、回路電流信息、亮度信息、溫度信息、開關操作記錄等；自動記錄網絡階段的信號流量，進而能夠對網絡使用情況進行分析，對于數字化控制網絡優化具有重要作用[3]。

4.3 計算機控制臺

本次數字化燈光控制系統中，采用調光臺作為計算機控制臺。該控制臺的功能較為豐富，且能夠連接多種不同的串口，具有良好的適用性，在該設備中配備不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS），能夠保證燈光存儲信息安全；該設備能夠利用離線編輯軟件對其進行調控，從而完成任意一臺計算機都能夠對調光臺仿真界面的控制，還能夠完成對現場中調光臺進行熱備份的工作；能夠利用對演播廳燈具的精準控制實現用戶隨時對燈具設備信息調控的功能。

4.4 燈光懸吊SEEV布光系統設計

在本次演播廳數字化燈光控制系統設計中，采用集散式系統架構，應用變頻調速、語音識別、計算機控制等技術，實現對數字化燈光控制系統的精準化、高效率控制。集散式控制技術為系統的主要架構，所以系統結構相對簡單；在該系統中，吊桿控制器與燈具控制器通過一根串行通信線纜實現連接，控制器選擇撥碼開關對地址進行設定，最大控制容量設定為65 530 點；在系統中設置兩種不同工作模式，分別為現場控制臺和手提遙感器，從而有利于對演播廳內所有吊桿實現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平衡傳輸技術、光電隔離技術、軟件糾錯技術等多種保護技術，從而能夠提高演播廳內數字化燈光控制系統整體抗干擾能力，確保數據傳輸具有高效性和準確性[4]。

在本次演播廳數字化燈光控制系統設計中，采用變頻器設計模式，吊桿在啟動、停止中能夠完成升降速度控制，確保吊桿運行穩定性，從而解決了傳統吊桿運行容易產生的沖擊問題，有利于保護吊桿使用安全性；吊桿停止控制中應用了能耗制動模式，能夠有效防止溜車問題發生；提升器電機中安裝編碼器，能夠測量出吊桿升降高度，從而與控制系統電路結合構成吊桿位置的閉環控制系統；在該系統中，吊桿位置可以提前設置，還能夠根據在演播廳的使用場景歷史記錄導出；控制系統中涉及控制信號自動監測、反饋功能，能夠將電源過壓、電源欠壓、電流過載等故障信息，結合燈具的高度、運行狀態、限位器參數等數據進行準確記錄，將其全部顯示于現場控制臺中，工作人員則能夠對數字化燈光控制系統的故障觀察得更加清晰，有利于提高演播廳燈光控制系統檢修速度[5]。

燈具動作控制系統設計中，應用閉環反饋電機伺服控制模式，閉環反饋伺服系統為應用在數字化燈光控制系統中的一項新技術，在演播廳燈具的傳動系統中增加位置信息傳感器，能夠將燈具的位置上轉換為反饋信號傳輸到控制系統中，通過控制系統與控制命令對其進行比較分析，若反饋信號和控制命令的預期數值不同，那么控制系統則會繼續驅動電機，直到控制命令與反饋信號同步后，控制系統才會停止對電機的驅動；閉環反饋電機伺服系統能夠確保演播廳燈具的機械動作精準性，并減少外部因素等對局機械運動的影響，使得演播廳燈具在水平、聚焦以及俯仰等位置運行時更加準確，同時不需要進行復位操作，燈具能夠自動保持在斷電的位置，演播廳燈具在控制單元中重新通電時，在俯仰、聚焦、水平等位置保持斷電期間的狀態。

4.5 應用效果

本次燈光懸吊SEEV智能布光系統在該演播廳中的應用，使得工作人員面臨的問題得以良好解決，基本能夠滿足當前該演播廳的節目錄制工作任務。應用SEEV控制系統與數字化調光系統后，節目錄制時只需要將第一次布光的參數作為場景記錄存檔，主要包括燈具的亮度數值、高度數值以及角度數值，在節目后續的錄制過程中，將計算機控制臺中存儲的場景參數調出，在短時間內各燈具就能夠恢復到上一次的錄制狀態，從而能夠全面提高演播廳節目錄制效率，達到應用效果。

5 結語

本文以云南廣播電視臺2200 m2演播廳數字化燈光控制系統為例，對其當前的燈具基本情況以及燈光控制系統情況進行分析，并提出了多項數字化燈光控制系統設計方法，希望能夠對現代化演播廳的燈光控制系統優化起到一定借鑒作用，進而促進燈光控制系統質量的提升。