电视台及剧场灯光系统网络化设计分析

电视台及剧场灯光系统网络化设计分析

随着国内近期电视台/剧场的新建及改建大型项目的频繁发生,利用网络的强大功能引进先进的管理技术，合理利用资源，高效控制设备运行，也就是大型演播室/剧院的管理网络化、设备网络化成为专家、学者、灯光师、投资者非常关心的话题。作为大型演播室/剧院的灯光系统，灯光设备的网络应用已经在一些系统局部初现端倪，但怎样选择—个灯光网络系统，让所有不同的灯光设备在网络内都能协调运行，让所有的灯光设计师通过网络方便地对所有灯光设备控制自由，是当今所有灯光系统设计师进行设计时地理想追求。

　　网络技术在灯光系统的应用，现在主要有调光系统、电脑灯上的部分应用，整个灯光系统的网络化，现在还只是刚刚起步，但可以预见不久的将来，灯光系统必然会进入网络时代。在国外，已经有不少的公司对灯光系统的网络化进行研究，提出了多种解决方案，各自制订了信号协议标准和系统功能要求。怎样选择—个"二十年不落后"而财力又承受得起的符合国情的灯光网络系统成为时下系统设计师追求的理想目标，同时也为国内灯光设备制造厂家提供了新的发展方向和机会，对它们的研发力量提出了更高的要求.

　　专家、学者、系统设计师、监理公司呼吁国家有关部门尽早制订关于灯光网络系统及信号协议的标准，以依法处理日益增多影、视、舞台方案设计、监理工程和验收工程事件;同时，有了自己中国的标准，为国内灯光设备制造商提供设计制造依据，统一标准，减少盲目的研究。专家们十分关心国家在2010年以前对全国目前1000多个剧场进行全面改造改造的计划。灯光网络系统布线方案的设计的标准化问题，牵涉庞大的经费预算和在日后在剧场管理中发挥系统的先进性作用等长远利益。

　　1．传统DMX灯光控制系统方案

　　首先，由于一条DMX信号只包容512个通道信号，所以又叫DMX-512信号，一般的大型演播室或剧院的调光系统的调光回路都超过512个控制回路，有些甚至有一千多两千回路，这样的话就需要多条的DMX信号才能满足调光系统对控制资源的要求；电脑灯的功能越来越强大，要求的控制通道也越来越多，有些电脑灯的控制通道已经超过三十个，一条DMX信号顶多能控制十来支灯，一场演出往往需要几十支电脑灯，这样就需要更多的DMX信号。

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　　其次，一场演出、一台晚会灯光设计师除了要控制调光硅箱、电脑灯，还要控制诸如换色器、烟机、电动吊杆、特效灯等等，它们都要占用DMX资源。由于受DMX信号资源的限制，控制信号的布线已经使得控制系统显得非常复杂。

　　譬如一个大型的演播室，从灯光控制室输出的DMX信号线可分为两条支路,第一条DMX信号支路由调光控制台直接联接到调光器系统,第二条DMX信号支路包括电脑灯、换色器及其它智能灯具等DMX信号,从控制室布设到灯光桥架或设备层的DMX分配器/放大器,然后从分配器分配到各条吊杆,同一条吊杆上往往可能装有好几种DMX信号的设备，一般每条吊杆上的DMX信号线有2至4条,随着演出对灯光控制方案的要求日益提高, DMX灯光设备品种的增多，有些场所(如中央电视台)己采用每条吊杆5—6条DMX信号线的方案.有些场所甚至采用每条吊杆使用8条DMX信号线的设计方案。

　　灯光设计师在进行灯光系统设计的时候，面对的是如此复杂多变的系统，要想做到面面具到，满足各种各样的演出的灯光设备的控制要求是非常困难的。

　　但由于现在大多数灯光设备都是DMX设备，在小型的灯光系统上，DMX的信号联接简单明了，DMX系统仍然是最实用、应用最广泛的灯光系统，是小型灯光系统的首选方案。

　　2．半网络灯光控制系统方案

　　半网络灯光控制系统是网络技术在灯光系统的第一个应用，但严格上来说，这不是一个网络调光系统，它只是将DMX信号传输的一部分转换为网络传输，这个方案是目前大部分国外公司在国内竞标时采用的网络布线方案。与传统的DMX布线方案相比, 半网络灯光控制系统把从控制室到设备层和调光器室之间较长距离的信号传输用网络传输方式代替了传统的DMX传输方式.从各控制台输出的TCP/IP网络信号输入网络集线器HUB(非网络控制台的DMX信号经DMX网络编码器转换成TCP/IP网络信号后输入),从网络集线器HUB输出的TCP/IP网络信号分两条支路,第—条TCP/IP网络信号支路从控制室传输到调光器室,在那里TCP/IP网络信号通过网络DMX解码器转换成标准的DMX信号驱动调光器,第二条TCP/IP网络信号支路包括电脑灯、换色器及其它智能灯具的控制信号,在灯桥或设备层上的DMX解码器转换成DMX信号,然后通过DMX信号分配器和放大器将DMX信号分配到每一条吊杆.从本质上看这个方案仅解决了部分线路的网络传输,并未把所有的灯光设备(如灯具、调光器等)视为网络的终端设备,因此它不是—个完全的网络的解决方案.

　　3．全网络灯光控制系统方案

　　全网络灯光控制系统方案如附图3所示。

　　这个方案的最大特点是从控制台到所有的灯光设备,全部采用TCP/IP网络信号线传输,从控制室输出的TCP/IP网络信号分两条支路,第—条TCP/IP网络信号支路从控制室传输到调光器室,在那里TCP/IP网络信号线直接接入网络调光器,需要指出的是, 在全网络灯光系统布线方案中,网络调光器通过网络信号线与系统中的其它调光设备,如网络调光台,文件服务器,中央监控器等双向交换控制信息,这些控制信息包括：调光控制DMX信号,调光器状态信息报告Reporting、调光台备份、调光曲线设置、中央控制调光命令等. 第二条TCP/IP网络信号支路包括电脑灯、换色器及其它智能灯具的双向交换控制信息,在灯光桥架或设备层上通过网络集线器转换成多路TCP/IP网络信号,在这里传统的DMX信号分配器和放大器己被多路网络集线器取代,分配到吊杆上的多路DMX信号线被一条网络线所取代,TCP/IP网络信号在吊杆上可以直接连接带TCP/IP网络信号接口的网络灯光设备,也可由网络DMX解码器转换成DMX信号以控制电脑灯、换色器等DMX灯光设备·

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　　综上所述，全网络灯光控制系统方案真正实现了灯光系统的网络化，可以兼容网络控制器、DMX控制器和网络灯光设备、DMX灯光设备，是当今最为先进的灯光系统。全网络灯光控制系统除了可以实现灯光系统中控制台与各设备之间的完全实时双向通信外，还具有线路结构比前2种方案大大简化、节省布线及维修费用的巨大优势.

　　4．网络DMX矩阵灯光控制系统方案

　　图4是网络DMX矩阵灯光控制系统方案,它是在完全网络灯光控制布线方案的基础上进行了重大改进,由中国河东电子有限公司率先推出的网络灯光系统方案.

　　网络DMX矩阵灯光控制方案是通过网络DMX矩阵编码器把所有不同灯光控制台的网络信号和DMX信号重新编排，利用网络直接传送到网络灯光设备或通过网络DMX解码器解调出DMX信号控制DMX灯光设备。

　　与完全网络灯光控制布线方案相比,本方案有以下2方面的优点.

　　1 由于采用了吊挂式网络调光器,从而部分或全部取消了调光器控制室的作用,只需把电力线和网络线布在吊杆上,布线结构进一步大大简化.

　　2 采用最新网络DMX矩阵技术,把输入到吊杆上的多路DMX信号和网络信号合并成一个DMX信号线输出或网络信号输出,也就是说无论在节目中吊杆上使用多少了种DMX灯具,只需一个1通道输出网络的DMX—512解码器便可以解决问题,真正做到了不变应万变!

　　综上所述,有了网络DMX矩阵灯光控制系统，无论灯光设计中怎样添加灯光台和灯光设备，只要在网络DMX矩阵编码器重新编排，不需要考虑信号的传送和布线，控制网络DMX矩阵系统方案在先进性和和经济性方面比完全网络灯光控制布线方案更胜一筹.

　　下面简述在网络DMX矩阵布线方案中几个主要网络灯光设备的功能.

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　　A 网络DMX编码/解码器

　　主要功能:
　　把非网络灯光控制台的一路或多路DMX信号转换成TCP/IP网络信号,或把TCP/IP网络信号转换成多路DMX信号,一般有1通道、2通道、4通道和8通道DMX-512信号输入/出4种
　　厂家参考产品
　　Stand        :SN103
　　ETc          :ETCNET-2
　　Compulite    :E-mix
　　HDL          :N001

　　B 无线网络DMX编码/解码器
主要功能:
　　把非网络灯光控制台的多路DMX信号转换成TCP/IP网络信号,或把TCP/IP网络信号转换成多路DMX信号,用802.11b标准把TCP/IP网络信号以无线方式接入网络,最大无线传输距离为800米.
　　厂家参考产品
　　Stand        :无见报道
　　ETc          :无见报道
　　Compulite    :无见报道
　　HDL          :WN001

　　C 网络DMX矩阵解码器
　　
　　主要功能:
　　把TCP/IP网络信号转换成的多路DMX信号重新编码为单路DMX-512信号输出,根据网络DMX矩阵编辑器的逻辑指令有选择地控制相应的DMX灯光设备.
　　厂家参考产品
　　Stand        :无见报道
　　ETc          :无见报道
　　Compulite    :无见报道
　　HDL          :N005

　　D 网络DMX矩阵编辑器
　　
　　主要功能:
　　根据现场灯光设计的要求,规划网络DMX矩阵解码器的单路DMX-512信号输出的逻辑关系,有选择地控制相应的DMX灯光设备.
　　厂家参考产品
　　Stand        :无见报道
　　ETc          :无见报道
　　Compulite    :无见报道
　　HDL          :N006

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　　E固定式网络调光器
　　
　　主要功能:
　　新型网络技术调光器,TCP/IP网络信号接入,同时兼容DMX512信号,与灯光网络的相关设备双向通信,一方面接受系统的DMX及其它控制指令,另一方面接受网络其它设备的访问,向系统报告调光回路的电气参数,它是灯光网络糸统控制中的主要设备. 它是最主要的灯光网络设备之一。

　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          :D96Plus

　　F吊挂式网络调光器

　　主要功能:
　　吊挂式设计,流动与固定两.用有2x2KW和4x2KW功率输出2种,其它功能同固定式网络调光器.
　　厂家参考产品
　　Stand        :无见报道
　　ETc          :无见报道
　　Compulite    :无见报道
　　HDL          :N008

　　G 网络调光台

　　主要功能:
　　具有TCP/IP接口的电脑调光台，通过网络信号线与系统中的其它调光设备,如网络调光器,文件服务器,中央监控器等双向交换控制信息，它是最主要的灯光网络设备之一。
　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          : 东方龙2008系列网络调光台

　　H 网络调光台离线编辑器

　　主要功能:
　　便携式手提电脑配合网络调光台软件.通过网络同主调光台同步,在预演中可作为灯光师离线编辑和修改灯光程序的辅助工具,在演出中可作为同步备份调光台.
　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          :2008B

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　　I 网络文件服务器

　　主要功能:
　　与网络中的调光台双向交换演出程序及历史演出资料，定时记录网络调光器工作参数等。
　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          :有

　　J 网络调光器监控器 

　　主要功能:
　　实时记录和显示网络系统中调光器的工作状态参数，在系统出现故障时发出警报。
　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          :有

　　K 带备份控制台的网络调光器监控器  
　　主要功能:
　　具有与网络调光器监控器的USB接口手动控制台，通过网络可接收网络调光台的集控（Sub masters）控制资料，在紧急情况下可启动作为备份控制台使用，其它功能同网络调光器监控器。这是一个非常适合中国国情的网络灯光产品。 Stand        :无见报道
　　ETc          :无见报道
　　Compulite    :无见报道
　　HDL          : 2008c

　　L 无线网络灯光遥控器
　　主要功能:
　　采用802.11b无线以太网络通讯技术，用PDA掌上电脑作为灯光网络的无线终端，可直接与电脑调光台交换命令，在演出装台、排练时作对光辅助工具，在正式演出时作为系统的备份调光台使用。
　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          :WN002

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　　M 有线网络灯光遥控器
　　主要功能:
　　有线TCP/IP网络接口，功能同无线网络灯光遥控器。
　　厂家参考产品
　　Stand        :有
　　ETc          :有
　　Compulite    :有
　　HDL          : N002

　　5、展望

　　DMX信号协议虽然还是目前非常流行的标准信号协议, DMX-512信号协议虽然还是目前非常流行的标准信号协议,然而由于它的传输信息量少和单向通讯等致命缺点,它己不能满足现代电视台及剧场的技术及业务管理对灯光控制系统的要求，因此DMX-512信号协议必然是一个过渡性的信号协议。事实上近期在欧洲己出现了符合TCP/TP协议的网络灯具,世界上己有好几家著名厂商,包括中国的HDL;开始生产符合TCP/TP协议的网络调光台和网络调光器,由于TCP/TP网络协议信号具有的通用性和高速双向传输等绝对优势,它将在未来电视台/剧场的现场控制,技术管理,运营管理方面扮演最重要的角色,可以预计在今后几年内TCP/TP网络协议将会取代DMX成为电视台/剧场灯光控制系统的标准信号协议.笔者相信，未来几年内在电视台及剧场灯光网络布线方案设计中，，"全网络灯光系统布线方案"和"网络DMX矩阵灯光方案"将全面取代传统的DMX灯光系统布线方案，成为主流的控制系统结构方案！