灯光设计理念与应用实践<br/>——以中央戏剧学院数字灯光实验室的创建为例

灯光设计理念与应用实践
——以中央戏剧学院数字灯光实验室的创建为例

2020-08-13冯德仲

演艺科技 2020年7期

冯德仲

（中央戏剧学院，北京 102209）

舞台灯光实验室在探索演出综合艺术表现形式和视觉效果创新呈现过程中，起到至关重要的作用，通过灯光与色彩的探索实践，串联起舞台演出灵魂境界的审美追求，把握从实践到理念的创新关系，使感性认识转化为具有艺术感染力的舞台视觉画面。为适应新时期演出艺术教育发展的需要，在国家财政支持、中央戏剧学院及舞台美术系与灯光设计专业教研室的共同努力下，中央戏剧学院昌平校区舞美教学楼的舞台灯光“黑白空间”实验室（以下简称“灯光实验室”）及展厅，于2019年秋季竣工。这是具有前瞻性的多功能舞台灯光艺术教学实践基地，应用于舞台灯光设计专业本科教育及研究生教学实践，可实现从基本元素训练，到探索独幕剧、多幕剧、综艺演出、灯光秀等不同体裁、风格演出的数字程序设计以及离线编程实操的全流程演练，为培养更多舞台、影视灯光创新人才以及提升舞台演出艺术教育实践水平奠定了物质基础，完成了中央戏剧学院舞台灯光设计专业教育的多年夙愿。

灯光实验室规划与建设的首要任务是满足舞台灯光艺术教学实验，以教学大纲体现的专业科目和理念为宗旨，并具有文化艺术场馆建设的专业特点。灯光实验室确定以专业功能定位、指导系统方案设计、明确设备用途、限定工艺安装等为设计思路并实施推进，实现数字化、系统化、多元化的舞台灯光教学实践与理论研究的艺术创新天地。

1 舞台灯光学科体系的需求及设计思路

1.1 舞台灯光学科教学实践需求

灯光实验室的建设从艺术院校基础教学与学术研究的需要出发，符合演出艺术多元化表现的创新实践需要和教学大纲对灯光设计人才培养体系的完善要求。

1.1.1 舞台灯光学科基础教学需求

培养具有艺术想象能力和创新能力的灯光设计人才，是舞台灯光专业教育的责任和使命。因此，在实验室的灯光系统构建中注重本科教学，强调照明、造型及视觉表现的作用，探索演出艺术二度创作中的灯光专业审美理念和表达语汇，使学生在教学实践中获得直观感受和思考启发；在研究生教学中，借助实验室实践应用的平台，探究戏剧舞台灯光主客观表现形式的深层涵义，实践如何将舞台视觉表现效果应用于演出灯光与色彩的语汇表达，系统研究舞台灯光造型规律和表现方法，展现具有戏剧主题思想和特定艺术风格形式表达，赋予演出灯光艺术具有哲理和审美高度定位以及时代精神的探索。

1.1.2 艺术创新实践能力的培养

加强舞台灯光的艺术实践，深化高等艺术教育专业研究，提高教学质量，探寻具有创新思维的表现体系，与启发式的舞台灯光教学教法，有益于学生从实践中走向舞台艺术道路以及毕业后自主创业发展。对教学大纲中规定的元素练习、生活观察、独幕短剧和多幕戏剧创作练习及案头设计，在实验室舞台空间加以再现表达，探索不同戏剧体裁的表现方法，梳理演出艺术主题表现从具象到抽象不同的风格形式，把视觉表现元素有效运用于演出，以提高舞台灯光画面设计创新的应用能力。

1.1.3 运用数字技术手段的实践能力的培养

灯光实验室适应当今中外演出艺术和美学发展的需求，对应本科基础教学不同阶段设计练习和研究生深度教学的需求，尤其在本科高年级戏剧舞台布光、舞台灯光设计、演播室布光课程等教学实验中，从基础元素训练到剧目设计创作，均需要通过实验室教学使学生掌握舞台灯光造型设计能力和数字控制及剧场离线编程应用技能。

灯光实验室可模拟大中型剧场的表演规模，进行话剧、音乐剧、歌剧、舞剧、传统戏曲等剧目和综艺类节目演出灯光设计，并以3D舞台灯光设计辅助应用软件模式进行布光演练，以得到演出灯光设计效果及其程序控制，实现“所见即所得”的灯光设计方案制作从主题内容到表现形式两方面尽可能准确呈现的视觉效果及设计意图表达。

1.2 灯光实验室设计概念

概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法。舞台灯光学科教育与实验室建设，须保持与当今国内外专业化演出艺术和科技应用水平的同步发展。因此，借鉴中西方的演出艺术表现形式，结合海外调研和研修考察经验，参照国内外舞台设计艺术与技术发展的潮流；以舞台灯光艺术教育实践所形成的系统教学体系和演出灯光设计的经验，理顺专业教学的逻辑关系，参照国家及行业相关的专业技术标准和规范，形成舞台灯光实验室教学需求概念设计思路。由此，全方位对应实验功能定位设计和结构布局，并指导建设的工艺设计及设备安装流程等阶段性工作，构建集内装、灯光、音响、影像、舞台机械等系统，合理配置相关设备功能，以满足舞台、影视灯光教学效果实验、专业学术研究、演出交流研讨、作品展演、展览展示等多功能文化艺术实践活动的需要。

本着专业、前瞻、合理、实用的原则，重在创新的精神，以两间400 ㎡的大灯光实验室空间为主，若干中小实验室、教室配套为辅，满足舞台灯光设计专业教学以及中型演播室布光实践的需求。实验室灯光系统包括供配电室、调光器室、舞台面光、顶光、侧光、逆光等全方位照明投射的悬吊机械桁架模块设备和灯具，地面设备包括舞台流动灯、天地排灯、脚光灯、舞台烟雾效果等基础设备及其他辅助配套设施。

2 实验室灯光系统的功能定位

构建灯光实验室系统并形成适应演出灯光专业需求的系统化数字教学实验体系，满足时代发展和演出灯光教学实践及基础理论教育，从艺术审美到数字科技所需的专业教学定位。400 ㎡大灯光实验室是实现教学实践环节的重中之重，配套建设的100 ㎡灯光教室及60 ㎡中小型实验教室，对应舞台灯光专业课程的元素练习以及与计算机控制技术相关的教学，包括提高观察自然环境变化和认知的能力、还原自然效果转换与舞台的元素训练、舞台灯光技术的基础教学以及数字调光和编程等方面的训练。

2.1 400 ㎡大灯光实验室

两间400 ㎡大灯光实验室的净空高度为8 m，用于模拟大中型剧场、演播室空间的艺术制作，基础布光基于与戏剧演出舞台接近的1:1比例空间实验，使学生真实感受与舞台场景相当的空间体量，可在其中探索不同演出剧目体裁和表现风格的灯光设计方法及技术应用，实现戏剧舞台灯光设计、制作、控制、实操等方面与专业剧院和演出行业团体之间专业制作方式的衔接和一致，掌握数字调光设备应用、通用技术指标和参数标准的资源共享。特别是应用计算机辅助设计软件编程，实现与专业演出空间相应比例的3D舞台灯光场景设计，塑造演出剧目中的人物和场景以及舞台效果气氛的渲染。

大灯光实验室采用380 V / 220 V 50Hz TN-S三相交流供电系统，并由配电室至调光器室敷设双护套阻燃电缆，桥架电缆围绕“井”字梁结构架设安装，与悬吊灯光桁架模块及流动灯光用电设备回路箱连接。总用电负荷量设定为400 kW，设计用电回路为480回路，调光器采用直通回路与调光回路可切换控制模式，各回路电缆负荷容量3 kW。调光器采用DMX512和集中网络控制技术方式进行调控，通过NPU网络扩展设备支持4 096通道的多台设备扩展，可完成23 040个通道控制规模，实现数字灯光设备单灯单地址码设置的使用需求及后续扩展。考虑到实验室教学应用的多样化环节，如对应大规模演出灯光设计或专业声光秀数字编程教学等活动的大负荷量，在实验室空间四周相应位置设4处三相100 A规格的备用电源及配套的移动式数字调光硅箱，以对应临时用电设备的安装和用电负荷量的增加需求。

在实验室灯光系统中配置钨丝光源系列灯具及气体放电灯设备的同时，大部分专业灯具设备采用LED光源灯具，各类舞台灯具设备均采用16 A国标航空接插件和护套阻燃橡塑电缆连接，舞台干冰机设备采用12 kW三相专用插座取电。实验室地面四周设有环绕并可临时开启盖板的隐藏式电缆接线地槽并设置电源回路插座，为表演区场地设置的临时加装灯具或流动灯具提供电源及弱电信号回路，以避免或减少实验室空间飞线供电状态出现。为了保障师生在实验中的安全，实验室用电设备在安全运行方面也采取相应措施和技术保障。每个供电可控硅柜均采用单独直通与调光回路切换的供电方式，同时可控硅柜体内每个单回路硅块以单独方式供电，每个调光器柜、流动硅箱均采用220 V 16 A漏电保护开关，以消除漏电短路等事故隐患，确保实验室教学人员及设备的安全。

结合大灯光实验室建筑顶部的“井”字梁构造，根据多功能专业灯光实验室的使用需要，采用16组铝合金灯光桁架模块结构布局，配合吊机装置，实现悬吊桁架模块及照明灯具设备的升降控制。通过桥架电缆，连接卷线器为灯光桁架模块设备供电，转接19芯电缆，配以16 A国标航空插座连接到每台灯具或用电设备，以良好的接地保护措施为实验室设备安全供电。

2.2 配套教室或辅助房间

为了充分发挥灯光实验室的功能并提高使用效率，相应设计若干配套教室或辅助房间，主要包含专业基础课教室、数字软件应用课教室、供配电室、调光器室、设备维修室、设备储存室等。

数字编程课教室配置相应的数字灯光控制台及各种常规灯、电脑灯、矩阵灯、激光灯等设备，构成全方位数字3D照明演示空间，用于灯光编程控制课程教学，以利于提高学生灯光实操控制水平。

配电室、调光器室在保障实验室供电运行的同时，还可用于开展舞台灯光三相供电配电原理、舞台调光及直通回路切换、强电和弱电信号控制的现场教学。

维修教室用于日常灯具和器材的维护、修理，并可进行设备保养知识技能等的实操培训。储存室用于存储常用仪器仪表、胶带、滤色片耗材等。库房设施是灯光实验室建设和管理以及演出案头准备工作不可或缺的重要配套部分，也是历届舞台灯光毕业生走向专业设计舞台前应当具备和掌握的基本实操技能培训的空间。

3 灯光实验室灯具设备的配置

灯光实验室设备应符合时代对演出艺术的技术需求，专业灯具根据空间高度和面积进行配置，为舞台美术系灯光设计专业本科教学、研究生教学等相关专业创作活动提供实验条件。其中涉及光源、光位、光色、色温、显指、照度、照度均匀度、亮度、流明、饱和度、投射方向、投光角度等专业概念和专业课题研究。实现多元化舞台视听效果设计及相关的灯光、音效、影像、烟效、材料等数字技术专业化综合效果同步呈现，奠定教学必要的物质基础。同时，以专业剧场、演播室照明为前提，根据演出需要的效果，系统规划灯具品质、灯具性能、灯具功率、灯具控制方式以及常规灯与电脑灯数量及比例等，满足舞台灯光实验室系统的灯具设备配置和艺术表现形式创新的需求。

3.1 灯具设备选型

在灯具设备选型方面，体现当今演出方式及设备的科技水准，选择具有时代前沿并具有专业特点的主流产品灯具，合理配置安装，以满足舞台基础布光及造型光投射的需要，使灯光教学对应专业演出技术设备的同步发展。

考虑到各类演出常用灯具对光源色温、显指等技术参数要求，选配各类高显指光源，包含标准色温3 200 K钨丝聚光灯、高压气体放电光源电脑灯、LED白光聚光灯、LED螺纹全彩聚光灯、LED系列成像灯等。高色温光源电脑摇头灯的配置须考虑到气体放电光源与LED等光源灯具的数量配比，包括切割图案灯、染色灯、光束灯、矩阵灯、泛光灯等各类舞台灯具。

3.2 灯具布置

面光位于大灯光实验室主表演区正面，设备安装在“一”字型灯光桁架上，以45°基准规范为面光照明的依据并配置非球面聚光灯具，通过倾角和焦距调节获得教学实验所需的基础照明光。对于光源的选型，主要采用2 kW钨丝灯光源、1400 W气体放电灯光源、LED光源各类灯具等；灯具的选型含非球面透镜聚光灯、螺纹透镜聚光灯以及成像灯等。根据空间高度和投射距离选配适当功率灯具对应，电脑灯设备为1400 W切割图案电脑灯，形成对实验空间或表演区域有效覆盖的布光，兼顾人物场景及高清演播室空间布光，要求照明的垂直照度达到＞3 000 lx，光通量输出＞35 000 lm～45 000 lm，色温矫正范围在2 700 K～6 000 K之间线性可调。

顶光照明在大灯光实验空间采用矩阵方式分为16组灯光桁架模块布局，以纵向4组、横向4组排列。每个灯光桁架模块相应安装有各类功能的舞台照明灯具，可实现从整体布光到局部光区范围光效亮度与混色混光的任意组合。调整灯光桁架模块的高度，可形成个性化照明桁架模块排列，满足各剧种及不同演出风格、表现形式所需的布光效果。桁架模块所形成的顶光照明混合配置了多种光源及不同色温的灯具，如: 3 200 K卤钨光源常规灯、LED光源染色灯以及5 600 K气体放电光源电脑摇头灯设备等，形成每组单元桁架模块有序的矩阵排列。其中，常规聚光灯主要采用非球面透镜聚光灯及螺纹透镜聚光灯，与面光照明延续衔接，使表演区照明形成有效、一致、均匀的布光及不同层次的光比控制。要求照明的水平及垂直照度达到＞3 000 lx，各类电脑灯在灯光模块的分布配置兼顾不同功效和类型的组合，根据投射面积和距离等需求，确定灯具的功率和体量。同样配置国产主流产品1400 W图案和染色电脑灯，以及不同光源、功率、功能的染色灯、光束灯、切割灯、矩阵灯等系列电脑灯设备，构成桁架模块吊挂灯具的多功能分布，便于学生在实验过程中获得丰富的个性化舞台灯光场景效果。

图1 悬吊桁架模块及灯具分布示意图

侧光照明灯具设置在大灯光实验室的两侧，设计排列“日”字型可升降组合吊架，用于吊挂各种电脑灯或常规灯具，有益于学生在实践中体会舞台侧光照明方位的塑形布光应用，并掌握舞台侧光与边沿幕系统的对应关系，研究位于不同高度设置的侧光灯具与面光、顶光、逆光方位照明形成的组合关系及光比效果，明确高、中、低位侧光照明以及舞台流动侧光照明和造型效果设计的方法并学习流动灯布线的规范操作，以获得专业化的视觉印象及舞台工作经验和操作常识。悬吊桁架模块及灯具分布示意图，见图1。

在实验室二层环绕式工作马道，选配PAR64抛物线反射器全封闭光源灯具，包含PAR64系列cp60、cp61、cp62、AC4552光束灯等高显指钨丝光源灯具，以及19°、26°、36°、50°等多种舞台成像灯，还可安装中小型追光灯。目的在于使学生掌握各类常用灯光设备的光学原理和操作性能，并了解舞台灯具发展与演出场景照明所需要的效果以及安全操作规范等。

其他舞台常规灯设备还选配有天排灯、地排灯、脚光灯、条形泛光灯等系列常规灯具，用于在教学中演示泛光照明和色彩渲染效果，便于实验舞台画幕、舞台天幕、平面绘景及舞台立体场景装置照明的表现方法。

4 实验室多功能布局与运行保障

大灯光实验室还可作为多功能演出的实验空间，根据舞台布光及摄影教学等课程需要，亦可锻炼学生自行搭建临时拆装式舞台并可组建各类观演空间，提高动手实践能力。扩展实验的范围，研究灯光与各类材质、材料产生的效果关系，针对各种着光、透光、不透光、半透光、反射光、镂空、浮雕等造型及材料的布光效果进行实验，感悟舞台灯光与空间场景效果呈现的关联，还可以进行各类演出灯光、影像、声效等多媒体形式的综合视听训练。

4.1 幕布系统

大灯光实验室幕布系统，利用顶部桁架模块间隙及“井”字梁结构安装轨道幕或边沿条幕吊杆，以形成镜框式剧场演出的布光模式。在环绕周边挑空的工作平台回廊下沿栏杆扶手处也可安装侧幕和底幕，形成完整背景和必要空间遮挡，以适合多种专业科目的舞台灯光教学需要。幕布系统示意图，见图2。

图2 幕布系统示意图

根据教学需要，结合专业实验特点，可在空间中系统安装多种幕布，例如：对开幕、边沿幕、侧幕、天幕、塑胶幕、黑底幕、绘景幕、各类纱幕、卷轴投影幕等，所有幕布均要求采用具有良好防火阻燃性能的材料制成。通过调整幕布系统可改变空间的观看视线，用于舞台空间的分割应用与构建合理的观演关系研究；当卸下边沿条幕时，实验室可转变为黑匣子剧场表演空间或演播室节目制作空间布光的模式。在实验室悬挂白天幕或黑底幕时，可按照演出灯光教学剧目规定的情景要求表现剧中环境，并便于研究舞台天幕色彩渲染效果及绘画布景的表现方法，在横向灯光桁架模块的间隙中设置升降吊杆或卷轴杆，便于吊挂轻体纱幕、塑胶幕，用于投光投影或进行各种视频影像教学实验。体会演出艺术的剧场特点，丰富舞台艺术的表现形式，提高灯光设计的表现魅力。

4.2 数字调光控制台

数字调光控制台设备安置在位于二层马道调光操控区域，须具有良好的观看和操作视线，模拟实施演出现场的调光操作，并以剧场相同的工作方式进行舞台灯光数字编程调光控制教学，同时完成舞台合成及技术彩排的灯光控制操作训练，并组建数字灯光主控制台与备份控制台演练程序操作及离线编程效果还原技术等现场教学。临时舞台、侧光、工作马道灯具分布示意图，见图3。

图3 临时舞台、侧光、工作马道灯具分布示意图

环绕式马道工作平台，马道扶手栏杆的上端装有直径50 mm的横杆，构成实验室空间中部高度的投光布局，适宜安装及实操各类轻型常规灯具，便于学生掌握舞台灯具布光操作要领和常规灯对光技巧，同时还能成为追光灯安装的位置以及舞台常用灯具存储吊挂和收纳的空间。

4.3 场灯及蓝白工作灯照明系统

灯光实验室的场灯及蓝白工作灯照明系统是演出的重要环节，观众场灯照明的品质也是衡量专业演出场馆建设水准的重要因素之一。蓝白工作灯照明系统是控制在一定范围内的可调控照明灯，采用钨丝灯光源和LED两种高显指光源，选用光质柔和的灯具获得均匀的舞台工作灯照明分布。白光色温在3 200 K～5 600 K，要求光源显色指标良好，调光控制曲线平滑无闪烁，以满足不同场合需求工作照明。场灯水平照度分布及色温调控需求，水平照度＞500 lx可线性调控，并实现舞台监督台与灯光操作台分别控制的场灯调节，形成专业演出和自然舒适的观演灯光环境。

蓝白工作灯在满足专业演出工作环境需要的同时，可分别做到蓝光、白光调节或混色等功能，安装在工作马道下方的蓝白工作灯，采用遮光套筒工艺设计，以减少对观众的干扰并保障演出舞台暗场迁换安全和装拆台作业处于安全合理的工作照明。

4.4 舞台监督用操作控制面板

在灯光实验室挑台工作通道一侧设置舞台监督用操作控制面板，可实现演出场灯的明暗切换、开闭幕过程的有序控制，可通过有线及无线的对讲通讯方式，实现舞台监督与导演、灯光设计、灯控台、追光、音视频、场景装置迁换、特效等舞台各部门的工作联络，形成准确一致的演出管理机制，使学生从中学习掌握国际通用的演出艺术管理方法和制作与应用的惯例常识。

4.5 电动葫芦吊机装置

灯光实验室灯光桁架模块矩阵系统依靠电动葫芦吊机装置实现可编程的升降控制。包含纵向与横向共16个灯光悬吊桁架模块，规格为长3.2 m、宽2.2 m；8个侧光“一”字型桁架，长3.2 m；4个面光“一”字型桁架，长2.2 m；两道“一”字型桁架天排灯及黑底幕、天幕桁架等。吊装方式均采用桁架模块与建筑“井”字梁组合衔接，每只吊机提升载荷为500 kg，每个矩形桁架模块采用4只数字吊机装置实现2 000 kg载荷的同步升降，每个“一”字型侧光桁架使用2只数字电动吊机装置实现起吊升降。为确保安全，桁架吊装灯具设备限制在1 000 kg荷载范围之内。灯光桁架模块阵列分布高度可根据演出形式和灯光教学实验的需要，通过编程实现多种高差的矩阵组合，如水平悬挂、错落悬挂、倾斜悬挂等方式，使灯光实验室成为适应不同演出形式、功能多变的专业灯光设计教学实验的平台。

4.6 舞台特效设备

为了营造和表现各种场景效果，符合戏剧主题特定环境氛围的描写，创造特定舞台场景，效果器设备配置包括烟机、雾机、干冰、雨雪、风机、泡泡机等，有助于表现写实场景或非写实场景环境氛围营造以及各种表现形式的想象空间。

4.7 影像、音效设备

实验室配置数字投影设备及必要的效果转换工作站及显示设备等，是为适应演出舞台灯光多元化应用的发展。通过与之配套或备份的音频和投影等设备，实现舞台视听设计艺术的创意组合，形成舞台灯光、影像、声效等演出视听多元化表现功能的数字艺术教学体系。

4.8 设备管理与运行

灯光实验室重视健康、清新环境条件的营造，使教学实验研究和艺术交流活动适应国际化、专业化、舒适健康要求。同时，建立纳入行政主管部门的运行管理机制，确定责任范围，组建专职技术管理人员及设备维修、维护、保养团队，确保教学课程的使用需求；空调系统为教学提供安全可靠的温控性能，同时要求细密控制PM2.5、PM10、过滤、温湿、除菌、新风、换气、排风等达到相关规范规定的参数和指标。这是当今文化艺术场馆建设中不可忽视的健康与愉心课题，同样是舞台灯光教学实验室应达到的任务目标。