舞台灯光控制系统的设计与研究 雷树培

舞台灯光控制系统的设计与研究雷树培

发表时间：2017-12-18T09:51:34.810Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：雷树培[导读] 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。

广州市东进软件开发有限公司广东广州 511450 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。在舞台表演中，舞台的灯光是其中一项十分重要的影响因素，其发挥着重大的作用，可以烘托和渲染舞台效果。近些年来，舞台的灯光技术随着科技的进步取得了不错的发展，越来越多的舞台灯光控制系统被应用到舞台上。随

着人们对灯光效果的追求越来越多，舞台的灯光控制系统的设计也逐渐复杂。本文针对舞台灯光控制系统的设计和研究进行深入的分析。

关键词：舞台灯光；控制系统；设计；舞台效果引言

随着经济的发展，人们的文娱生活也逐渐丰富。越来越多的人们去观看舞台表演，为了更好的进行观赏，观众对舞台效果也提出了越来越高的要求。舞台灯光在提升舞台效果中发挥着重要的作用，优质的舞台灯光可以完美的烘托舞台氛围，而且，舞台灯光的作用还不止于此，它还可以增强舞台艺术的渲染力，为舞台效果提供不同的时间和空间的场景效果，可以说为对舞台表演起到了支撑作用。所以，本文对舞台灯光的控制系统进行研究，分析其中设计和研究的原理。

1.舞台灯光的光源介绍

在舞台灯光中，光源可以满足舞台上对灯光的多种需求，还可以给舞台表演提供丰富的色彩。目前，在舞台上应用了很多光源，种类比较复杂，而且因为光源的发光原理不尽相同，所以将光源分成了发光光源、辐射光源和放电光源等。而且又因为光源的灯内压强不同，放电光源又被分为了超高压、高压和低压三种放电光源。一般在舞台设计中，最常用的就是超高压放电光源灯。而且舞台设计中应用比较频繁最高的是热辐射光源，常见的有白炽灯和卤钨灯两种，这两种灯有着不同的光辐射特性，在使用的过程中，拥有较小的色温和光通的衰减幅度。

2.舞台灯光控制系统的发展情况

从很早以前我们就开始使用舞台灯光控制系统，目前，我国的舞台灯光经历了从国外进口，到仿制外国先进产品，发展到现在的可以独立设计和制造舞台灯光，我国的舞台灯光控制技术取得了巨大的进步，完成了重大转变。发展到目前为止，我国的舞台电脑控制系统的处理器已经是以8位和16位为主了【1】。为了对舞台灯光信号进行更好的传输，采用无线的方式来控制舞台电脑灯光系统的数据传输，并且这种信号传输的方式有着更高的可靠性。

3.舞台灯光控制系统的设计

3.1舞台灯光控制系统的设计方案

在设计舞台灯光控制系统时，要先明确舞台灯光控制系统的有关性能要求，主要表现在五个方面：首先要求舞台灯光控制系统必须要能够支持标准的数字接口DMX512通信协议，这样就可以保证大多数的DMX512灯光数据都可以通过电脑灯控来进行运行；其次，需要通过无限传输的形式来传输相关的数据，实现通过无线数据传输来连接灯光控制台和电脑灯；接下来，要求DMX512的控制通道中要拥有光圈通道、聚集通道、色温控制通道等；第四点，就是要求舞台灯光控制系统有较好的切换效果功能，且要有比较稳定的场景；最后一点就是要求舞台灯光控制系统要包含18路步进电机的驱动系统，而且这个系统中要有图案变化机、光闸电机和CMY颜色混合电机等。

另外，在设计舞台灯光控制系统时，连接灯光控制系统和光源步进电机驱动模块的纽带应该是无线通信。在选择无线通信系统时，可以选择单片射频收发芯片NRF905以及其他外围元件，当数据处理器发出DMX512信号时，NRF905模块就会将收到的信号传输到步进机的译码处理器中，然后处理器就会就会发出相应的指令。在处理信号的过程中，根据以往实际应用得出来的结果显示，将STM32F103VET6当做是舞台电脑灯信号处理控制系统的主控器。为了使所有的步进电机都受到舞台电脑等控制系统的控制，我们可以让所有的PWM端口都连接在速度相同的步进电机上。

3.2舞台电脑灯的内部系统

舞台电脑灯的内部系统包括机械控制系统和光学控制系统两种。其中，机械控制系统包括CMY颜色混合电机、18步进电机以及X轴和Y 轴等。通过分析电脑灯的工作原理以及其应用特点，我们将舞台电脑灯的控制系统又进行了划分，分为以下九种：关闸、调焦控制、频闪、旋转、特效自传和CMY颜色混合等【2】。

在光学设计中，我们需要慎重考虑光源的光通量的利用率。光学系统在舞台电脑灯中应该考虑的性能指标有很多种，包括光斑的大小、饱和度以及均匀性等等。一般有两种因素可以影响到这些性能指标，其一就是在光路设计中的镜面反射系统，表面存在着一些纹路，并且有刻度的抛物面反光镜，这些反光镜可以产生比较均匀的混合光束；其二就是有关光源的使用材料以及这些材料的整体系统结构。目前，业内使用最好的就是1200W短弧双端金属气体放电灯管，这种灯管有很多特点，比如有稳定的显色性、很高的亮度、较高的色温等等。当周围的灯光变暗的时候，短弧放电灯管仍然可以保持比较好的色温。但是，没有绝对完美的事物，这种灯管也有一定的缺陷，由于这种灯管是通过内部填充剂通过电弧来成像的，所以有的时候它会出现电弧光失效或者色带失效的现象。

3.3舞台电脑灯控制系统的步进电机选型

步进电机是一种通过脉冲来控制信号的一种设备，它可以将信号转换成角度信号，在舞台电脑灯控制系统中应用十分普遍。步进电机的种类也十分的多，像是反应式步进电机、永磁式步进电机以及混合式步进电机等，在设置舞台电脑灯控制系统时，可以根据周围条件因素的限制或者是灯光需求选用不同种类的步进电机。

3.4舞台灯光控制系统的硬件设计

组成舞台的灯光控制系统少不了各种各样的硬件设备，所以我们应该对所需要的硬件提前进行设计。舞台灯光控制系统中的硬件设计基本分为五个部分，分别是步进电机驱动控制部分、数据处理部分、温度采集高温保护模块、无线通信部分以及电源部分。这五个部分缺一不可，是相辅相成的。这些硬件系统的作用主要是进行高温保护、定位和控制X轴电机以及定位Y轴电机等等。

3.5设计舞台灯光控制系统的软件