一种剧场电视台灯光控制网络的实现

 

　　早在20世纪90年代中期，作为ACN协议主要制定成员之一，某灯光公司ShowNET网络化灯光系统所有设备的信号接口上，都已自豪地打上"ACNReady"（ACN准备就绪）的铭记；从1993年的三藩市大剧院至今，StrandShowNET网络化灯光系统在世界特别是欧美各大剧场与电视演播厅，已经正常连续工作了近十年。

　　"ShowNET"网络化数字调光系统在中国电视台的应用，集中代表了中国电视灯光建设向现代化、国际化和数字化、网络化迈进的方向。在技术上，真正做到了全面落实资源共享，有效保障了各个演播厅灯光控制DMX信号输出的可靠性和连贯性，极大方便了灯光创作人员与节目管理人员对舞台灯光的直控、监控和遥控，具有无比的使用价值和宽广的应用远景。在设计灯光控制系统的方案时应积极响现代化电视台灯光建设的要求，在充分考虑系统设计可靠性、先进性、合理性和经济性前提下，配置的是一套"国际先进、中国一流"、控制灵活、操作方便、功能齐备的现代化、智能化、网络化的灯光控制系统。

　　全光纤灯光控制网络的出现，为灯光控制室、调光器室、办公室、设备层、吊杆区等灯光控制系统的主要区域搭建了一个千兆级的"信息高速公路"网络平台，实现了大量与灯光控制、监测、管理相关的各种信号在各个灯光网络设备之间快速双向传递。与灯光控制与系统管理的相关软件应运而生。灯光师、系统设计师、管理者和业主开始把目光集中在：在设计灯光控制网络系统的过程中，灯光控系统除了要保证安全、可靠的演出活动之外，还要考虑更多与灯光网络系统相关的管理问题。

　　以下的几个基本设计原则是笔者在考虑网络灯光控制系统设计时的一些心得，供读者参考。

　　1. 突出剧场与演播室的功能与特点，灯光控系统以保证安全、可靠的演出、演播活动为根本要求。

　　2. 在根本要求全面达到的基础上，强调灯光控制网络系统在剧场、演播室的技术管理、业务管理和安全用电管理等方面发挥的极其重要的作用。

　　3. 采用新技术，新工艺，使灯光控制设备的技术水平与性能、参数达到国际先进水平。

　　4. 灯光控制设备功能实用性、技术先进性、使用安全性、操作可靠性、维修方便性、投资经济性。

　　5. 新系统必须兼容所有厂牌和新旧灯光设备的接入。

　　满足用户的需求是设计的根本目的。一个先进、实用和高质量的剧场、电视演播室灯光控制系统必须是一个保证演播安全的系统，一个具有高科技管理水平的系统，一个与国际标准同步的系统，一个具有新的厂商与用户合作形式及可以持续发展系统。

　　一、灯光控制系统功能设计

　　1）联动范围：各演播厅灯光网络控制--电视台联网互动

　　电视台的若干个演播厅里，每个场所的主、副（或备份）灯控台通过网络分配器和网络节点，与调光硅柜相连接，形成自主独立的数字化灯光控制网络，控制本场的舞台和观众厅灯光，实现信号完全跟踪备份和控制程序信息共享，通过网络通信接口，分点设置直控、分控、遥控和监控。此外，整个电视台的网络将各演播厅的灯光网络，通过统一的TCP/IP协议用光纤联成一体，节目管理人才可在中心机房监控各演播厅灯光运作情况；各演播厅调光台之间也可以资源共享，各台可互相学习、互相调用、互相监控、互为备份，充分发挥了电视台各演播厅控制资源的综合利用。

　　2）运作功能

　　A.通信功能：网络技术符合DPS和CISCO等数字通信技术发展前景和要求，方便实施远程控制、远程诊断和厂方技术支持；

　　B.监控功能：灯光操作人员可以在灯光控制室或观众席，直接通过调光台显示屏，随时了解灯光系统瞬间信息及工作状态，及时对各场所或各回路灯光实行监控、干预或纠错；也可用手提电脑插上任何一个以太网接口，作全网络包括SLD96功能监控或取得灯光信息。

　　C.设计功能：为灯光师变灯光"现场设计"为"桌面设计"提供方便实现的技术手段，可远程或离线编辑，缩短装台与布光兑光时间，提高工作效率。

　　D.共享功能：无线场景遥控单元能在每个演播厅里的控制系统之间提供便利的、灵活的操作指示。以大众化的iPag–口袋型个人助理（PocketPC）配合Strand遥控软件工作。这组合以无线网络（802.11b）与工作点（Accesspoint）连接至每个演播厅里的"ShowNET"网络。遥控器能处理所有控台及备份机上的控制回路、记录功能及场景播出，给舞台布光兑光带来了极大方便；当然还有配接输出DMX地址至控制回路上的功能。利用本机上的网络浏览器软件能简易地透过网络对所有"ShowNET"中的SN110网点进行设置。

　　E.备份功能：网络中调光台之间互相学习、互为备份，备份台以网络的架构与主、辅控台相连，并利用全跟踪备份模式对主控台进行学习，即两台调光台并行处理，灯光师在任一台上按键，另一台则马上学习；当主备控台中任何一台失效时，另一台就会自动立即转入实时跟进输出；一套网络万一发生故障，备份网络则自动投入应用。这种方式既可充分发挥设备资源的作用，又可确保节目演出录制或会议的灯光控制万无一失；

　　F.兼容功能：网络系统稳固、编程合理，在硬件结构不改变的情况下，也可利用软件对系统进行升级；当ACN协议通过之时，只须把SN110节点取出即可实施。由于ShowNET系统一直利用TCP/IP为网络通信协议，故为现今国际绝大多数的软件供货商所采用（如微软的窗口O/S为首），所以STRANDShowNET系统可与其它TCP/IP共享其管线以降低工程成本；大大增加了系统的兼容性和前瞻性，也为电视台管理迈向信息高速公路，打下扎实的基础。

　　二、一个具有高科技管理水平的系统

　　设计方案在完成了"保证演播活动的灯光控制操作的可靠性" 这一根本的任务的基础上，利用灯光网络技术的强大功能和先进性，使剧场、电视演播室灯光控制系统成为行业内智能化、网络化管理的和可以持续升级典范系统。

　　结合剧场、电视演播室灯光控制系统在技术管理、业务管理和安全用电管理方面的具体需求，我们把不同的多个演播室和剧场的灯光控制系统按使用功能和地域连成若干个控制子网，设立一个中央监控室，以光纤为网络主干线，用光纤交换机和路由器等网络设备连结各个子网，从而形成 "剧场、电视演播室灯光控制全光纤以太网络总系统".

　　根据不同的项目的具体需要而为剧场、电视演播室设计 的"灯光控制网络系统综合管理软件" , 其目的都是使系统将在演播室的技术管理、业务管理和安全用电管理等方面为灯光师和管理者提供十分丰富的增值服务。以下是"灯光控制网络系统综合管理软件" 的 一些主要功能。

　　1.调光器电气参数综合监控Dimmer Information:

　　监测、处理系统中所有网络调光器中各回路灯光的电气参数（如电流、电压、温度和开关量等）的实时和历史数据。实时出错或产生一系列的技术分析图表或技术，例如某个灯位在一年中使用的情况、某种型号的灯泡的实际平均使用寿命，某次演出的用电量情况等等……

　　2.调光台综合监测及管理Video Link:

　　理者利用此系统可以非常方便了解网络中所有调光台的实时操作情况。包括操作者的个人资料、现场、预演、组、集控、效果、当前光轮的位置、用户输入的命令等。任一调光台操作界面的变化可以实时在多台PC上监测到。所有这些现场调光台及操作者相关的操作技术数据，记录在系统监控服务器的调光台操作数据库中，是电视演播室和剧场的重要技术历史资料。通过软件处理这些操作技术数据，可以产生一系列的技术分析图表或技术，例如某演播室的某个调光台在一年内的使用情况分析；可以重演某台演出的操作过程，从中可以分析出某位灯光师的操作习惯；在发生演出事故之后，也可以通过对调光台操作数据库的分析，得到事故是否与操作失当有关等技术结论等等……

　　3.调光台离线编辑管理Offline Edict Software:

　　调光台离线编辑系统是一套多功能的专用控制和监测软件它与真实的调光台具有相同的操作界面，支持中、英文的操作界面，可在多台普通台式或便携式计算机上实现。可在不同的演播室可同时使用主要实现以下的一些功能：

　　可以当一个实际的、独立的、便携式调光台使用（主调光台）

　　可以作为主调光台的网络备份调光台，实现"完全跟踪热备份"

　　可以非常方便实现集中、多方位和远距离控制等多种控制方式

　　可以将离线编辑（在办公室或在家中）好的现场控制数据通过网络传输给调光台：包括场，集控、组、效果、配线、调光曲线等。

　　可以实时监视网络调光柜的状态（Dimmer Information）：包括端口状态，总电流、总电压、错误报警、每一路的电流、开关、温度、亮度。

　　4. 灯光效果设计软件WYSIYYG"威思":

　　WYSIWYG（所见即所得） 是 What You See Is What You Get 的首字母缩略词。它使得用户在视图中所看到文档与该文档的终产品具有相同的样式，也允许用户在视图中直接编辑文本、图形、或文档中的其他元素。WYSIWYG 语言常常比标签语言容易使用，因为标签语言并没有对各种改变提供即时的视觉上的反馈。此术语通常发音为"wizzywig". 用户可以方便的模拟真实的灯光场面。通过以太网/DMX灯光控制台或者离线控制器都可以控制您所模拟灯光的场景，使用它的用户可以实时的看到灯光场景的效果。它的优点：1、能模拟真实的现场。我们可以根据演出场所的实际大小尺寸生成演出现场，并安装各类设备，模拟一个完整的灯光现场。2、通过控制系统，控制模拟灯光现场的效果。我们可以应用控制设备或离线软件配置灯光通道进行灯光控制，并实时的在屏幕上看到演出灯光效果。3、只要通过布置现场设备配置即可得到你所需要的所有灯光资料。当你布置好一个模拟的现场后，系统便会自动产生现场控制和维护的所有数据，如灯位图、通道表、配接表、灯具统计表、模拟效果图等等，为现场操作提供参考依据。 4、设计不受空间的限制。使用了WYSIWYG Perform,设计者无需在演出现场指挥，在家就可以完成所有的灯光设计，包括灯具布置、场景布置、灯光设计、灯光控制等等。5、在现场实时控制时，能实时显示控制效果及设备的运行情况。6、支持多种文件格式的导入、导出。我们可以应用现成的文件将原设计导入WYSIWYG Perform进行灯光设计，导出成需要的文件格式。 7、借助CSP实现动画设计。

　　5.调光网络设备管理系统：

　　应用调光网络设备管理系统，管理者可以在网络上（不需要到设备现场）设置所有灯光设备（包括：DMX节点、网络配电柜、网络调光柜、网络调光台、网络工作站、网络摄像头等。）的工作参数，如IP地址、DMX地址、灯光回路预热值、调光曲线设置等。也可以在电脑上编排多个演播室的使用时间表，有效控制所有网络DMX节点的工作，防止某些未经批准的使用发生。还可以实时在监察调光系统中所有设备，若任一设备发生故障，系统将发出警报。

　　6.多媒体监控及指挥系统：

　　多媒体监控及指挥系统利用光纤网络提供的足够频宽信息通道，在每一个子网中可以使用若干个网络摄像头，配合监测软件，管理者可以在网络中的任一地点，一目了然地监测多个关键工作地点（如调光器室、设备层、观众区、舞台区等关键区域）的视频图像，实现"全闭环"的灯光控制方式。

　　音频对讲系统也可以接入光纤网络中，实现电视演播活动的网络化指挥调度。

　　7.灯光设备使用档案管理系统：

　　灯光设备使用档案管理系统用于管理网络中的所有设备的使用情况，在通用台式或便携式计算机上运行，以Windows为操作系统，具有下列一些功能：

　　保存和管理所有设备的购买情况、厂家信息、保修状态等。

　　记录每个设备的维修历史。

　　实时记录每个设备的开始使用时间、关闭时间、操作者等信息。

　　自动记录每个设备的错误历史。

　　能够打印出以上的所有信息。

　　8.灯光网络系统安全用电管理系统

　　安全用电管理灯光控制系统管理中重要的组成部分之一。在本方案中，灯光控制系统的安全用电管理主要是利用光纤网络监测各演播室的调光柜、配电柜和机房的安全用电重要参数，在发现异常情况时，监控设备将自动报警，指引值班人员迅速处理事故。

　　本网络控制系统同时为剧场、电视台的安全、消防管理部门预备了授权数据接口，本系统产生的所有关于灯光控制系统的安全数据将作为该管理部门的重要参考资料。

　　所选用的所有调光柜具备有完善的电气参数网络反馈功能，非常方便地调光器中各回路灯光的电气参数（如电流、电压、温度和开关量等）的实时反馈到安全用电网络监测管理系统。

　　选配专用的安全监测网络接口，可将配电开关的通断、三相电压、三相电流、中性线电流、触点温度、配电柜温度、各机房内的温度和红外火警探头等重要参数将通过光纤网络反馈到安全用电网络监测管理系统。

　　三、一个与国际标准同步的系统

　　灯光控制网络方案在控制信号标准方面主要执行DMX-512标准协议和灯光网络标准协议（建议使用美国ESTA组织的ACN标准和欧洲的Art Net标准）。也就是说在本系统所选配的主要灯光设备（如调光台、调光器）中同时具有DMX和ACN（或Art Net）标准网络接口。DMX-512标准协议主要保证灯光设备之间的控制信号稳定可靠地传递，而ACN和Art Net标准协议是在保证控制信号稳定可靠地传递的前提下，稳定可靠地双向传递系统中大量其它监测、相互通讯和反馈TCP/IP协议信号。它允许不同厂家的灯光控制设备间能够相互通讯和操作。它将在灯光系统的技术管理、业务管理和用电安全管理发挥极其重要的作用。

　　四、创造一个具有新的厂商与用户合作形式及可以持续发展的灯光控制系统

　　设计方案致力于将剧场、电视演播室灯光控制系统设计成为一个可持续升级的典范系统。全光纤网络布线系统为剧场、电视演播室灯光控制系统打造了一个千兆级的信息高速公路平台，它将会使灯光控制系统的网络基础保持较长时期的先进性。

　　近年来，新的具有TCP/IP网络接口的灯光相关设备（如网络电脑灯、网络调光器、网络配电柜、网络摄像头等）已不断出现。剧场、电视台的管理者在未来将根据新的管理需求和新的灯光设备的发展提出对系统功能的扩展、增加或改良（如某种管理监控界面与实际需要有编差，使设备的使用不够方便）。

　　在控制系统网络结构不变的情况下厂商为了不断满足用户的新需求而对系统中的某些设备进行改良（大部分将是软件功能的修改），厂商将把这些服务视为正常的售后服务。

　　在传统的DMX演播室布线系统中，用户对系统的要求就是；要稳定可靠地传递灯光控制DMX信号，只要设备使用正常，用户一般很少提出对现有设备的改良。

　　在未来剧场、电视演播室灯光控制网络系统中，使用者与厂商将处于一种新的互动关系中。使用者除了保证其设备能安全可靠地运行这一基本要求之外，还将不断针对新的管理要求提出对系统提出新的增值服务，厂商为了满足这些新的增值服务将不断延伸它的服务。这种亲密无间的合作过程创造一种厂商与用户之间全新的合作关系，它将促使剧场、电视演播室灯光控制系统成为一个可以持续发展和不断升级、完善的系统。

　　结语

　　众所周知，近年来世界上经历了模拟移动电话系统被改变为数字网络移动电话系统的过程，在这个改变的过程中，移动用户对移动系统的要求从仅仅为了稳定可靠地传送高质量通话信号逐渐提升到移动系统网络化所带来的新的增值服务，包括短信、彩信、电子邮件、浏览网页和网上银行等。正是移动用户不断提出的新的增值服务要求和移动通信厂商为了满足用户新的服务要求而不断改良系统和推出新的产品系列的这种新的互动合作形式，正是这场厂商与用户互动的追逐游戏！促进了移动通信行业的这场巨大的技术革命。

　　与移动通信的情况相仿，网络灯光控制系统的应用正在创造着一种厂商与用户之间新的合作关系。这种在灯光控制行业厂商与用户之间新的合作形式将同样会推动这个行业的巨大技术革命！

 

  

参考文献:

[1]. CSP datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/CSP_2363263.html.