舞台灯光控制系统的设计与研究

王喆

摘 要：灯光是舞台表演中的重要因素，起到对舞台效果的烘托和渲染作用，随着人们生活水平的提高和各种先进技术的发展，舞台灯光的数量和种类越来越多，必须采用先进的控制系统来实现对舞台灯光的控制。本文主要对舞台灯光控制系统的设计进行了介绍，实现了对舞台灯光的精确控制。

关键词：舞台灯光；控制系统；设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A

现今的舞台表演越来越离不开舞台灯光的支持。观众越来越高的期盼值，也使舞台表演在满足观众需求方面困难不断加大。舞台表演要求求新、求异，舞台表演不仅展现给观众高品质的节目，更向观众展示一场高品质的试听盛宴，给观众一精神享受。在满足观众听的需求下，更需要满足观众看的需要。当然，舞台表演人员的表演给观众一看的享受，而舞台灯光的千变万化，投射出光线的丰富多彩更给观众一新奇、独特乃至震撼的视觉效果。由于舞台灯光的多变性和所带给舞台表演良好的效果，舞台节目导演越来越重视对舞台灯光的控制。

1 舞台光源及灯具介绍

现代舞台中光源的种类很多，不同灯具对光源的特性要求也不相同。光源不仅能够为舞台表演提供丰富的色彩，而且能够满足舞台对灯光亮度和照度的需求，因此要求舞台上使用的光源不断具有连续的光谱，而且具有较高的亮度。按照舞台上使用光源的发光原理不同可以将其分成辐射光源、放电光源和发光光源三种。其中热辐射光源是舞台设计中应用最多的一种光源，如白炽灯和卤钨灯等，二者具有不同的光辐射特性，在使用过程中其光通和色温的衰减较小；放电光源灯按照灯内压强的不同可以将其分成低压、高压和超高压三种，其中低压灯和高压灯的显色性较差，舞台设计中的应用较少，目前舞台设计中常用的是超高压光源灯，如钠灯。由于灯具中增加了一些金属卤化物，灯光中原有的光谱被改变，使得钠灯具有较大的光通量和显色指数。发光灯也叫做场致发光灯，如LED灯，随着LED技术的不断发展，LED灯的舞台表演中的应用越来越多。

2 舞台灯控制的现状和作用

随着科技的不断发展，舞台灯在舞台设计中的应用越来越多，同时也给人们带来了非常震撼的视觉体验，受到了人们的广泛喜爱。现在电影院中播放的各种电影在制作过程中都增加了特技效果，赢得了人们的广泛赞赏，当然电影中优质画面的获得离不开人们对灯光的控制。灯光和音响是舞臺设计中非常重要的因素，好的灯光设计和控制能够为人们带来良好的视觉体验，极大的提升了舞台设计的质量。无论是照明还是渲染气氛所用的灯光只有进行合理控制，都能够为人们打造一个完美的空间和时尚感。长期以来我国舞台设计中使用的灯光设备都是从国外引进的，后来人们开始参照国外设备进行仿制，现如今我们已经掌握了舞台灯具设计和制作的先进技术，得到了质量较高的灯具。但是在使用过程中，必须要把握好对灯光的控制，才能够将灯光的作用和效果发挥到最大，因此进行舞台灯光控制系统的设计具有非常重要的意义。如《蜘蛛侠-终结黑暗》演出中蜘蛛侠伴随着音乐在观众上空快速飞过，一组组灯光能始终紧紧地跟踪照着演员。在这些剧目中要求对灯光、音响、机械、视频有精确的控制，各种表演手段相互之间的配合，他们和剧情之间的配合都要求做到浑然一体，天衣无缝。灯光控制技术已经是演艺技术的重要组成部分。

3 舞台灯光控制系统的设计

本次舞台灯光控制系统的硬件主要包括了无线通信模块、步进电机驱动控制模块、温度采集模块及高温保护模块、电源模块以及数据处理模块。其中无线通信系统采用了挪威公司生产的NRF905芯片，数据处理器则采用了DMX512，控制系统则选择了LM3S8962。为了保证舞台上的所有灯具都能够处于步进电机的控制范围内，设计过程中我们在每个PWM的端口设置了能够实现速度控制的不仅电机。电源模块的设计增加了对系统的供电可靠性，无线通信模块负责对步进电机的数据进行处理，温度采集模块将采集到的光源温度信号传送到控制中心，处理器通过控制风扇转动的速度实现对灯具温度的调节。舞台灯具的控制功能由事先设定好的软件程序来完成。电脑灯控制系统软件实现的主要功能是：灯光师在基于 PC 的控制面板上选择光源的焦点位置、亮度、图案、颜色等信息，然后点击确定按钮，计算机通过 RS232通信协议将光源控制信息发送到 Cortex-M3 数据处理器，数据处理器将控制信息分类处理，然后将对应的控制信号分时分发至 18 通道步进电机驱动模块和降温风扇电机驱动模块。X 轴、Y 轴步进电机的角度反馈传感器将 X 轴、Y 轴角度检测值反馈至电机端 NRF905，数据处理器比对反馈回来的数据和指令输入端数值得出偏差将此偏差值作为步进电机的驱动模块，完成步进电机控制。所以舞台灯光控制系统的软件部分主要有PC控制面板程序、通信程序、处理器程序、通信收发程序、步进电机驱动程度以及角度检测反馈程序等几个部分组成。为了提高灯具的控制精度，系统设计过程中采用了闭环控制方式，即在步进电机的输出位置中增加了一个反馈环节。同时还采用线性关系优化方法，实现了对步进电机布局的优化。在后续的设计过程中还可以增加控制系统对多台电脑灯的控制和切换，优化控制系统程序的设计，提高控制系统的精度和稳定性，保证控制系统具有较高的反映速度。另外还要加强舞台灯光和音乐的结合，将灯光的控制跟音乐节奏的控制结合在一起。

结语

近年来由于世界经济的飞速发展，人类文明不断的向前进步。人们的物质需求已经基本得到满足，随之而来的是对文化、娱乐的需求。这也促使各个国家、地市争相申办各种大型的体育、文化盛会，这就需要采用先进的控制系统实现对舞台灯光的精确控制。舞台灯光的千变万化，投射出光线的丰富多彩更给观众一新奇、独特乃至震撼的视觉效果。舞台灯光控制效果己经成为衡量某些大型舞台演出是否成功的重要依据。

参考文献

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