關于舞臺燈光技術的基礎知識

　　演出照明設計是否成功，是以舞臺燈光的處理是否得當為標志。舞臺燈光不僅要照亮演員，讓觀眾看清面部表情、神態(tài)和動作，更重要的是充分運用照明技術，調(diào)動燈光操作等手段來強化藝術效果，使觀眾有身臨其境之感。

　　舞臺燈光主要是由電腦燈及其他燈具組合產(chǎn)生的效果，是通過不同的造型景片、不同的色彩變化，不同的視角、水平、垂直出光角度的變化及速度快慢、頻閃快慢、光圈大小變化、焦距變化等綜合表現(xiàn)。那么，在了解舞臺燈光技術之前就必須要掌握這些基礎知識：

　　一、可見光

　　光是以電以電磁波形式傳播的輻射能。電磁波輻射的波長范圍很廣，只有波長在380～760nm的這部分輻射才能引起光視覺，稱為可見光。波長短于380nm的光是紫外線、x射線、γ射線;長于760nm的光線是紅外線、無線電波等，它們對人眼產(chǎn)生不了光視覺，即看不見。因此，光是一種客觀存在的能量，并且與人的主觀感覺有著密切的聯(lián)系。

　　二、顏色的分類

　　顏色可以分為非彩色和彩色兩大類。非彩色指由白色、淺灰、灰色到深灰、直到黑色，叫做白黑系列。純白是理想的完全光反射的物體，其反射率為1;純黑是理想的無反射的物體，其反射率為0。所以，非彩色的白黑系列代表了物體對光反射率的變化。我們知道，光反射率與亮度成正比，室內(nèi)白色的墻壁和頂棚就可以得到較高的亮度。彩色是指白黑系列以外的各種顏色。彩色有三個特性：色調(diào)、明度和飽和度，稱為色彩三要素。

　　色調(diào)是表示呈現(xiàn)出的顏色。也就是各種不同顏色的名稱，如紅、綠、藍等。它與光的波長有關。明度(亮度)是表示顏色的明亮程度。不同色調(diào)的明度有所不同，即使同一色調(diào)因受物體表面的性質(zhì)和光線強弱不同也會產(chǎn)生明暗、深淺的差別。如同樣是黃色，可以有淺黃、中黃、深黃等。

　　飽和度(彩度)表示顏色的深淺(濃淡)，也可以說是彩色的純度、鮮艷的程度。飽和度越高，彩色顯得越深(濃)，可見光中各種單色光是最飽和的彩色。當光譜色中摻入的白光越多，就越不飽和。例如紅色光要比粉紅色光的飽和度高，因為粉紅色光中摻入了白光。一般說來，同一色調(diào)中，明度改變時，飽和度也隨之改變，但明度的增大或減少其飽和度都降低，只有明度適中時飽和度(純度)才最大。不過給人的感覺中，總是覺得總是明度大的顏色看起來鮮艷些。

　　三、三原色和配色方法

　　紅色、綠色、藍色被稱為三原色。這三種顏色按不同比例混合，能產(chǎn)生各種顏色。彩色混合有兩種基本方法：加色法混合和減色法混合。

　　所謂加色法混合就是當不同色彩的光線混合時，它們把各自在光譜中所占部分加在一起，從而產(chǎn)生一種新的混合顏色的方法。表明光加色混合的成色關系。紅、綠、藍三種原色光等量混合時可得：

　　紅光+綠光=黃光綠光+藍光=青光

　　綠光+紅光=品紅光紅光+綠光+藍光=白光

　　如果不等量三原色光混合時，就可以得到各種中間色，例如：

　　紅光多+綠光少=橙光

　　紅光多+藍光少=粉紅光

　　減色法混合就是不同顏色混合時，它們各自從入射光中有選擇的吸收它們在光譜中所占的相應部分，而產(chǎn)生一種合成的彩色效果的方法。任何兩種色光相加后如能產(chǎn)生白光，這兩種色光就互稱補色光(互補色)。如黃與藍互為補色，青與紅互為補色，品紅與綠互為補色。所以，黃、青、品紅分別稱為減藍、減紅、減綠，也就是說三種補色均是由白光減去一種相應的原色而成的。因此黃、青、品紅可稱為減色法三原色。

　　當黃、品紅、青三個減色法原色重疊在一起就會產(chǎn)生黑色。在減色法過程中，三個減法原色的密度變化分別控制著紅、綠、藍的吸收比例，從而得出各種混合色，可達到與加色法混合的同樣效果。

　　四、色彩與視覺

　　色彩會給人冷暖感、距離感、大小感和輕重感，并往往使人加以聯(lián)想，從而形成不同的心理效果，這些都是人們長期形成的視覺習慣。

　　色彩通�？梢苑譃槔渖�、暖色和中性色(中間色)三類。色彩的冷與暖是根據(jù)各種色彩對人所引起的視覺反應和心理上的聯(lián)想劃分的。紅色使人想到火的熱度，從而產(chǎn)生溫暖感，稱為暖色。藍色使人想到冷水，給人以寒冷感，故叫做冷色。紫色、綠色是不冷不暖色中性色。不同色彩能影響物體外表的大小。如果把一些不同顏色同樣大小的物體放在一起，在視覺感覺上就會產(chǎn)生淺白色的物體大。深黑色的物體小。一般來說，白色的物體看起來最大，黑色的物體看起來最小，黃色色物體較大，其次是綠色、紅色、藍色。

　　人們對色彩的視覺習慣還會產(chǎn)生遠近感。不同顏色的物體在同樣距離上給人視覺感受不同。暖色給人以向前移動的感覺，冷色就顯得往后遠離的感覺。而且色彩給人的距離感還受背景色調(diào)的影響。比如，白色為背景時，藍色看上去顯得較近;以黑色為背景時，紅色看上去最近，其次是橙色、黃色、綠色、藍色、紫色。利用這種特點可以幫助我們創(chuàng)造一種彩色立體感、距離感的幻覺效果。

　　色彩的輕重感也是人們長期形成的視覺習慣。一般認為，白色最輕，黑色最重。在三原色光中，綠色最輕，藍色最重，紅色居中。有兩種原色光等量混合形成的彩色，含輕色的顯得輕，含重色的顯得重。色彩的重量感不僅通過亮度和純度表現(xiàn)出來，還受到色彩在畫面中占據(jù)面積大小的影響。面積大的顯得重些并比面積小的色彩更能吸引人們的注意。

　　舞臺燈光的安裝部位、功能及燈具配置舞臺燈光按其使用功能主要分為兩種：可調(diào)光的調(diào)光回路;不可調(diào)光的直放回路。舞臺照明方式一般分為三種：

　　a、一般照明。指頂光和伸出式舞臺作為部分頂光的吊點燈環(huán)，以及葡萄架上、天橋上的照明。

　　b、重點照明。指面光、耳光、柱光、側(cè)光、腳光、流動光和伸出式舞臺的低角度面光、內(nèi)(外)側(cè)光、轉(zhuǎn)臺流動光以及樂池內(nèi)設置的供接樂譜燈的低壓插座。

　　c、裝飾照明。指天排光、地排光和舞臺上使用的激光效果器、追光、流動音樂噴泉以及各式電腦燈。

　　舞臺燈光如此重要，對于上面的敘述顯得還是比較簡單了些，下面從技術的角度進行剖析：

　　舞臺燈光控制系統(tǒng)結(jié)構可以大致分為三個模塊;人機界面模塊，主控機模塊和底層控制模塊。三大模塊相互間利用RS485總線通訊，以固定的波特率傳輸數(shù)據(jù)。

　　人機界面模塊的功能主要是接收控制人員的控制指令，一般可以用簡單的工控面板實現(xiàn)。該模塊接收到指令以后不作指令的翻譯，直接通過RS485總線傳輸按鍵信息到主控機模塊。

　　主控機是整個布光控制系統(tǒng)的核心部分，負責上層控制界面和底層硬件控制模塊的聯(lián)系。主控機在收到控制模塊發(fā)來的按鍵信息后經(jīng)過翻譯，形成二進制的控制的指令;然后主控機依據(jù)收的指令和相關的控制模塊地址組成一幀完整的數(shù)據(jù)，并通過RS485總線傳輸?shù)较滦锌偩�上，各底層控制模塊再按地址匹配獲取屬于自己的數(shù)據(jù)。

　　底層控制模塊是直接控制舞臺燈光動作的硬件設備。由于舞臺燈光的數(shù)目一般比較多，因此控制模塊的數(shù)量一般也在10～20之間，所有的控制模塊都掛靠在同一總線上，相互之間獨立編程。當主控機向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，所有控制模塊都接收到數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)幀結(jié)構所包含的地址信息解析出屬于自己的指令并執(zhí)行之。

　　舞臺燈光控制系統(tǒng)控制模塊其主要的功能有2方面：一是和主控機的通訊，接收來自上層的指令。二是根據(jù)指令控制硬件電路實現(xiàn)對燈光動作的控制。下面分別就這兩個模塊進行介紹。

　　下面介紹一下接收通訊模塊：

　　①通訊方式選擇

　　由于控制信號相對簡單，這里采用的是串行通訊方式。這種方式運用起來比較方便，對外圍器件要求不高，半/全雙功方式可自由選擇。在異步方法中最重要的是波特率的設置。太高，會增加單片機的負擔，甚至不可實現(xiàn);太低，會影響整個操作的響應速度。

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　　目前各種傳輸標準很多，但各有優(yōu)缺點。由于布光系統(tǒng)作于演播廳，各種音響，電器的干擾會很多，因此，所選的傳輸方式應是抗干擾比較強的。由此考慮，在通訊距離為幾十米到上千米時，選用RS485總線傳輸是比較理想的。485總線利用兩條傳輸線，采取平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，因此可以大大增強傳輸時的抗干擾能力，傳輸信號在千米以外可得到恢復。

　　RS485總線使用方便，用一對雙絞線即可實現(xiàn)多站聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統(tǒng)。它設備簡單，價格低廉，能進行長距離通信，故在工程項目中獲得了廣泛的應用。

　　③收發(fā)器選擇及使用

　　在485總線上傳輸?shù)氖?85電平，而單片機和主控微機只能識別TTL電平。這樣，在兩者間就必須有專用芯片設計轉(zhuǎn)換電路，這就是收發(fā)器。收發(fā)器的種類很多，可根據(jù)需要轉(zhuǎn)換不同的電平，這里只需要485一一TTL電平間的轉(zhuǎn)換。比較-g。用的是Max48x系列，和帶隔離的Max148x系列。在應用中，為減少通訊電路與其他電路間的干擾，必須要有隔離級。雖然可以直接使用較高檔的帶隔離級的485收發(fā)器，但從價格考慮，還是自行設計隔離電路更好。這里運用光電耦合器件，單獨電源供給等手段實現(xiàn)隔離。在使用Max483是要注意使能端的控制。收發(fā)器處于接收狀態(tài)只有在/RE=0，并且可移植性，避免了不必要的重復工作。圖2中的模塊功能管理層和硬件驅(qū)動和基本功能函數(shù)接口層同屬于Opentv中間件。模塊功能管理層是為方便編寫用戶應用程序，按照一定的中間件函數(shù)接口標準編寫的有關于音頻、視頻和頻道操作管理和控制的函數(shù)。驅(qū)動與基本函數(shù)接口層是OpenTV中間件的底層部分。這一層次的軟件編寫要根據(jù)具體的硬件驅(qū)動來進行相應的改動，目的是提供給模塊功能管理層統(tǒng)一的驅(qū)動接口函數(shù)。

　　③操作系統(tǒng)和硬件驅(qū)動層

　　本系統(tǒng)所采用的操作系統(tǒng)是pSOS;硬件驅(qū)動層主要針對各硬件模塊，提供相應的驅(qū)動程序。主要的驅(qū)動包括：Kernel模塊，主要負責提供對進程的操作，諸如進程的創(chuàng)建和刪除等;接口模塊，包括IC接口操作控制，RS一232串口通信，智能卡的控制等;音頻模塊;視頻模塊;OSD模塊;解復用模塊;解碼模塊;Flash驅(qū)動模塊;TUNER驅(qū)動模塊。

　　最后一步是機頂盒系統(tǒng)的調(diào)試：本系統(tǒng)的軟件是在pSOS編譯器的基礎上編譯完成的。整個測試框圖如圖3所示。系統(tǒng)利用了一個TS碼流發(fā)生器作為機頂盒的調(diào)試TS源。TS流通過QAM調(diào)制器調(diào)制到信道中，QAM信號送到機頂盒的前端進行QAM解調(diào)，再送入系統(tǒng)板中進行信源解碼。TS流也可以直接通過系統(tǒng)板中的接口送入以對信源解碼進行單獨調(diào)試。系統(tǒng)個人電腦的測試是在PC+WINDOWS2000平臺上進行的。而系統(tǒng)運行軟件則在pSOS實時操作系統(tǒng)環(huán)境下執(zhí)行。編譯好的可執(zhí)行文件通過仿真RoM從串口下裝到硬件平臺上的RAM中，然后系統(tǒng)將從RAM中的某一固定地址讀出并執(zhí)行程序。由于本硬件平臺沒有提供網(wǎng)口，所以pSOS自帶的在線調(diào)試功能并不能實現(xiàn)，調(diào)試信息只能通過執(zhí)行程序過程中的輸出信息得到。

　　因此，將硬件上的串口與個人計算機串口相連，程序運行過程中的調(diào)試信息可以顯示在個人電腦的屏幕上，從而，編程人員可以得到所需要的調(diào)試信息。

　　結(jié)束語：

　　如今燈光系統(tǒng)控制已經(jīng)由原來的人工操作進化為計算機管控。對舞美工作者計算機水平的提高也提出了現(xiàn)實的要求。相信隨著燈光照明系統(tǒng)的不斷更新完善和舞美工作者素質(zhì)的日益提高將使我們的舞臺更具時代氣息。更具誘惑力，更加精彩。