浅议舞台灯光控制系统的设计

李钊海

【摘要】舞台灯光是指运用灯光设备和技术手段，提供必要的灯光效果。舞台灯光作为演出效果中一个不可或缺的重要部分，具有渲染场景气氛、塑造人物形象、创造舞台时尚感的作用。随着科学技术的发展、舞台艺术的日趋成熟，人们在舞台灯光的塑造上也存在着越来越高的要求，同时，这也是对灯光控制系统提出的一个更高标准。本文对舞台灯光的控制系统进行研究，以便于舞台灯光的投放效果愈加优质。

【关键词】舞台灯光；控制系统；分析

要完成舞台灯光效果的设计与实现，需要控制好舞台灯具以及各类效果。舞台灯光的控制系统主要包括灯光控制台、控制信号的传输网络及灯光的控制立柜等。在舞台效果备受瞩目的今天，灯光控制系统的设计已经成为一个重要研究问题。

一、舞台灯光控制设计的特点

（一）舞台灯光的研究意义

优质的舞台灯光是提升舞台质量的一个重要因素。不论是在照明、渲染气氛还是打造舞台的空间感与时尚感上，舞台灯光都是一个至关重要的角色。我国的舞台灯光产业从一开始依赖于国外进口，到后来对外来产品进行仿制，再到如今，国内企业已经能够自己完成灯光的设计与制造。但由于目前的国内技术还处于低端阶段，仍需从国外进口高性能的舞台灯光。因此，对舞台灯光的研究有着深远的发展意义。

（二）舞台灯光控制的重要作用

随着科技的发展，舞台灯光的使用越来越多的受到观众们的喜爱与追捧。譬如，充满特技效果的电影《变形金刚4》在收获高票房的同时也赢得了观众们的口碑。当然，电影中的优质画面离不开剧组对灯光、音响及其他设备的精确控制。表演手段的相互配合，打造了一部深受观众追捧的优质佳片。由此可见，舞台灯光的控制已经成为演艺事业中必不可少的重要组成。

（三）舞台灯光控制系统存在的问题

在舞台表演中，灯光控制系统的地位渐渐变得重要起来，但在系统的设计上，还存在一些问题。在灯光系统的研究上，研究人员更多地关注于灯具通讯以及单个灯具的硬件方面，而忽略了整个舞台灯或电脑灯系统上的理论建模，以及对控制思想进行研究。此外，灯光系统缺少对舞台灯光效果的反馈，以致于现场的舞台灯光系统只能通过灯光师进行调节，大大加大了灯光师的工作量。综上所述，各种控制方法都有其自身的特点，应在多方面的因素考慮下对系统进行优化控制。

（四）舞台灯光系统的发展现状

经济的进步促使着文化上的进步，而技术上的进步则表现为设备的升级与更新。这个现象在舞台的灯光系统上有较为明显的体现。近些年以来，计算机技术的快速发展也让舞台灯光的吉顺得到了极大地提高。进入21世纪之后，舞台灯光在控制系统上也呈现出了更为智能化、网络化的特点，这对舞台灯光在控制上也是强大的推动力。

二、光源及灯具的介绍

在舞台灯光的控制系统当中，光源与灯具的种类繁多，因而存在了特性上的差异。

（一）舞台光源

舞台光源不仅仅是起到对舞台提供丰富色彩的作用，也要求它有充分的照明度及亮度。这也对光源的发光谱线有了一定上的规定。发光光源的谱线需要尽量做到光谱连续，从而保证光源具有较高的显色性。光源按照其发光原理的不同可以分为电致发光光源、气体放电光源以及热辐射光源。热辐射光源是一种比较常见的光源，它的寿命长、色温衰减较小，常应用于舞台光源的回光灯、聚光灯等地方，应用功率较小。

（二）舞台灯具

在舞台灯光中，灯具也对控制系统有着一定的影响。灯具的种类繁多，可以大致分为以下三大类：效果灯具、投光灯具以及散光灯具。每种灯具都有其自身的艺术效果。

三、舞台灯光控制系统的设计

（一）控制系统的硬件设计

控制系统的硬件设计由五部分构成，步进电机驱动的控制模块、无线通信模块、温度采集高温保护模块、电源模块以及数据处理模块。控制系统的硬件设计是在型号为NRF905的无线射频模块的作用下进行步进电机在电脑灯下的无线远程控制。电脑灯系统将型号为LM3S8962的32位处理器作为主控制器，执行元件为两相混合式的步进电机，驱动器是L297和L298的混合电路，且将PWM用作两相步进电机。其中的电源模块起到了保护模块供电的作用，无线通信模块可将步进电机进行数据处理。温度采集高温保护模块将采集后的光源温度信息送回数据处理其，处理器会对其温度风扇的转速进行控制。电脑灯的硬件中系统包括X轴的电机定位及控制、Y轴的电机定位、动作及高温保护多种功能，控制系统会针对各模块的原理及功能来进行程序设计。

（二）控制系统的软件设计

控制系统的软件结构包括无线收发、PC控制面板等多个模块。它的主要功能是让灯光师在PC控制面板中对光源的亮度、颜色等信息进行选择，在点击确定按钮之后，计算机会通过通信协议把光源的控制信息发送给数据处理其。之后，数据处理器会严格控制信息的分类，对其进行处理，之后把相应的控制信号进行分时发送，通道步进电机的驱动模块及降温风扇电机的驱动模块将起到接受的作用。X轴Y轴的步进电机传感器将角度检测值反馈给电机端，之后，数据处理器会对反馈回来的指令及数据进行比对。

（三）控制系统仿真与分析

电脑灯的控制系统是由基于PC的无线通信模块、控制面板模块以及信号处理模块构成，而精度主要是由信号处理模块来控制。电脑灯的控制系统由步进电机驱动和控制运算单元这两部分构成，控制方式、驱动方法等问题都会影响电脑灯控制系统的精度。要避免这些影响因素需要我们从两个方面来进行解决。第一个是对步进电机进行输出位置的反馈，形成一种闭环控制。同时，这一方法也存在着明显的缺点，这种反馈的进行设计复杂切影响外形的整齐美观性。第二种方法是根据非线性关系优化细分控制电流数据，达到事先步进电机的布局均匀。

（四）控制系统的改进与完善

通过对控制系统设计的分析，在灯光控制上，应增加控制系统对多台电脑灯的控制和切换。此外，还应进一步对灯光控制台进行改善，处理好精度控制及稳定性，确保灯光无线系统的快速且稳定发展。除此之外，音乐和控制舞台灯光是分不开的，通过PC的控制面板软件或是硬件来将音乐节奏与灯光控制进行有机结合是舞台演绎的重要趋势。

（五）舞台控制系统的性能要求

在舞台控制系统的性能上，存在着一定的要求。需要有稳定的效果和场景间的切换功能，例如图案和颜色间的切换。另外，DMX512数据无线方式的传输标准打造电脑灯数据和灯光控制台之间的无线传输，摒弃掉长期以来依赖的利用双绞线的数据传输。步进电机驱动系统包含光闸电机、CMY颜色混合电机等。

结语

世界经济的高速发展以及文化水平的不断进步让人们在物质需求得到满足的同时，也对娱乐及文化游乐较多及较高的需求，这也促进了舞台艺术的深度发展。通过上文的分析，舞台灯光的控制设计对演出的效果起着极为重要的作用。优质的灯具及舞台灯光能够有效提高舞台的质量，为高性能的舞台效果打好基础。

参考文献

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