浅谈电视台及剧场灯光系统网络化设计解决方案

11浅谈电视台及剧场灯光系统网络化设计解决方案(荣获2003年度中国电影电视技术学会影视科技优秀论文奖二等奖)黑龙江电视台制作部工程师刘明广东电视台制作部工程师吴文雄广州河东企业总裁硕士高级工程师梁国芹广州河东电子有限公司总工程师曾义这几年随着网络技术的飞速发展和不断成熟网络技术的应用已经渗透到各行各业给各行各业的发展带来全新的概念网络概念已深入人心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灯光控制系统方案传统的电视台演播室/剧院舞台灯光控制系统方案如附图1所示PDF文件使用pdfFactory试用版本创建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56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图2半网络灯光控制糸统如附图2所示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PDF文件使用pdfFactory试用版本创建布线方案相比,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所示图3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PDF文件使用pdfFactory试用版本创建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PDF文件使用pdfFactory试用版本创建灯具,只需一个1通道输出网络的DMX512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5.光纤网络工作站灯光控制系统方案在国外,用光纤作为灯光网络主要传播介质的技术在几年前已开始应用这种通讯方式具有最稳定最可靠和最大频宽传输等其它通讯方式无法比拟的优点是下一代演播室/剧院的灯光网络系统的首选通讯方式但当时由于光纤设备价格昂贵等原因,在世界上目前仅有小量的应用个案网络通讯技术产品的发展一日千里近几年来光纤网络通讯产品巳逐渐成熟,使采取光纤网络为主的灯光控制方案的普及成为可能在国内,河东企业研制出世界首创产品天地通光纤DMX网络解码器等系列以光纤为传播介质的网络灯光控制设备,率先在业内提出HDLNET光纤网络工作站的灯光控制方案HDLNET光纤网络工作站灯光控制方案采用的是目前世界领先的以光纤为主无线为备份的网络通讯方式另外由于HDL天地通等系列光纤网络灯光控制设备产品具有中国人自主的智识产权性能价格比方面已完全可以广泛为国内用户接受国内的新建的深圳彩电中心和山东剧院等项目的网络灯光控制工程己采用了这种先进的网络通讯方式光纤网络工作站灯光控制系统方案如附图5所示它是一个全网络化的灯光控制方案它的最大特点是在剧场/演播室的主要工作区域如控制室设备层调光器室技术房等放置若干个网络灯光控制工作站以光纤为主线形成一个千兆级的通讯平台网络灯光控制工作站天地通光纤/无线8通道DMX节点网络集线器8通道二选一DMX信号比较器等网络灯光接入设备和UPS电源组成,全部设备安装在专用19英寸网络灯光工作站机架上内部连线通过专用线槽固定.网络灯光控制工作站的所有通信协议标准遵守ACN网络标准设计原则.典型的HDL-NS002网络灯光控制工作站可为系统提供3对光纤接口,24个PDF文件使用pdfFactory试用版本创建网线接口,8通道DMX输入8通道DMX输出和1通道无线网络接口.来自控制室控制网络信号通过一对光纤接入同时通过另2对光纤传输到其它舞台副网络灯光工作站从而使HDL-NS002网络灯光控制工作站在舞台灯光控制网络中起到中心枢纽的作用,1通道无线网络通信为HDL-NS002网络灯光控制工作站提供了一条与控制室网络灯光工作站的后备通信管道,当主光纤传输万一发生故障时,可在数秒内紧急起动这条无线后备通信管道,以保证主控制信号万无一失.采用光纤灯光网络工作站的典型设计方案中以控制室网络灯光工作站为中心三对光纤由控制室至调光器室舞台设备层主工作站和电视台/剧场总监控室分别传输调光器和智能灯具的DMX控制信号设备工作状态Reporting报告信息同时为电视台/剧场管理者及现场灯光师之间提供了双向监控千兆级工作平台光纤网络工作站灯光控制系统方案中在吊杆或吊笼顶上的终端DMX解码器的接入方式有网线和光纤两种后者称之为全光纤网络灯光控制系统解决方案就网络传播速度可靠性及抗干扰能力而言它是全网络灯光控制系统方案中最具先进性的网络灯光控制系统解决方案综上所述光纤网络工作站灯光控制系统方案的工作原理与全网络灯光控制系统方案相似唯一的差别是采用了更可靠和安全光纤传播介质并使用了无线网络技术作为备份通讯因此光纤网络灯光控制系统方案是目前世界最先进和最可靠的灯光控制系统方案它具备全网络灯光控制系统方案的全部优点唯一的缺点是部分光纤通讯设备如光交换机等造价较高使灯光控制系统的造价整体提升10-20%6.典型工程案例AHDL为国家大剧院歌剧院设计的改进网络灯光控制方案根据符合大剧院对永久性设施要从长计议具有较长期的先进性的设计要求按照国家大剧院歌剧院通讯网络的实际情况HDL在国家大剧院歌剧院灯光控制网络方案中采用了光纤直接联接到灯光桥架等具体物理位置的布线方法利用HDL专用光纤网络工作站转换光纤通讯传输TCP/IP网络信号的功能直接把光纤信号传输到了舞台区域的各个通讯端口尽量减少网线及DMX信号线的使用通过选用河东HDL-0N001R光纤/网络DMX编码解