云南广播电视台2200平米演播室灯光系统设计

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  中图分类号:TN929                    文献标识码:A                     DOI:10.12246/j.issn.1673-0348.2021.03..012
  云南广播电视台2200平米演播室长50.4米、宽42米、建筑高度23.4米,灯光设备层高15.3米。建设目的是可满足大、中型综艺类节目及电视直播晚会、大型新闻访谈、知识竞赛、会议及頒奖活动等高、标清节目的制作需求。演播室灯光方案设计初期,借鉴了国内其他同类型演播室建设的成功经验,并结合本演播室实际情况,按照相关标准、规范要求进行方案设计,设计方案从技术先进性、设备安全可靠性、操作灵活性、功能的实用性及可扩展性、维修方便性都进行了综合考虑。
  1. 演播室吊挂系统
  演播室吊挂系统采用多种吊挂形式组成,包括水平吊杆114套,多功能可变形桁架吊杆10套、数字移动小车10台、移动单机吊点130套、移动电动葫芦30套、音箱吊杆2套、监视器吊杆2套和话筒吊杆4套,并配备性能可靠的数字化闭环控制系统,使用简洁、便于维护。
  每台水平吊杆设置4~6直通回路(每路并联2个16A防尘防溅插座),2路网络信号(配2套卡侬式网络插座),配1个2口网络编码解码器。
  可变形桁架吊杆可以根据需要由一条普通水平吊杆通过电动控制变化成可吊挂2排灯具的三角形吊杆,增加挂灯数量,减少每排灯具间隔,也可变成“一”字形,增加吊杆与吊杆净距离,给吊挂大型景物预留空间。移动单机吊点配上自平衡滑车,可以在演播室地面直接移动吊点位置(其他单机吊点需要操作人员在设备层上操作移动吊点位置),自平衡滑车采用了平衡受力设计,具备自锁定位的功能,移动后无需人工锁紧定位。操作人员不用再爬上灯光设备层上进行繁复的移动操作,节省人力,使用更方便。与移动单机吊点配套的随动收缆装置,通过特制的钢带收放电缆,能够给单机吊点上吊挂桁架提供电源和信号,使用时电缆随桁架同步升降,自动收放电缆。数字移动小车可在轨道上左右移动,小车轨道可电动升降,这样就增加了灯具的使用灵活性,即可升降又可左右移动。提升机具有制动保护、松绳保护和过载保护功能,保证使用安全。除以上吊挂设备外,为增加演播室使用灵活性,还配置了可移动电动葫芦,电动葫芦采用数字控制,控制精度高。
  2. 演播室供配电系统
  演播室灯光主配电柜由2路500kW输入,每路各带一部分负荷,出线为:12个400A断路器、2个160A断路器、1个50A断路器、3个32A断路器、2个16A断路器,分别控制演播室灯光、吊挂等设备。舞美电源系统配电柜主配电柜为1路300kW输入,分9个200A断路器、1个32A断路器、1个16A断路器。演播室灯光、舞美总供电容量为1300kW。
  演播室地面设置8个6路插座箱,每个插座箱设置6个直通回路,2个网路回路,直通回路除了每路设一个16A防尘插座外,还设置了一个19芯电源插座,方便给地面临时设备供电;演播室地面还预留8个200A舞美配电箱:电源由总配电室输送,以便大型干冰机、烟机、舞美、LED显示屏等使用;演播室二层和三层马道设有6个2路插座箱和6个6路插座箱,2路插座箱每路设有一个32A防尘插座盒2路网络信号,为大型追光灯提供电源;设备层设有6个6路插座箱。以上配置为演播室灯光和舞美人员制作特殊效果打下基础并提供更大的创作空间。灯光师可以根据节目需要随心所欲地运用布光,创造出不同风格、丰富多彩的灯光效果。
  演播室灯具除部分电脑灯外,采用节能环保的LED灯具,LED灯具具有光效高、使用寿命长等优点,包含1000WLED高显指电脑灯切割灯、1400高显指电脑切割灯、330染色灯、470三合一电脑灯。
  3. 演播室吊挂控制系统
  针对演播室面积较大,提升机数量较多,集控数量多等特点,在吊挂控制系统中,我们选用了分散式数字闭环控制系统。系统采用变频调速技术、微电脑控制技术等高新技术构成的全数字位置闭环布光控制系统。控制系统采用集散式结构,主要包括电脑控制台、信号控制柜、配电分线柜、吊杆控制箱及位置传感器等设备。电脑控制台的核心部件采用工控计算机为主。吊杆控制箱为标准模块化控制箱,与电脑控制台之间采用高可靠性的局域网连接技术进行通讯和数据交换。信号控制柜、配电分线柜采用进口品牌电器元件。所有吊杆、移动吊机可根据业主需要及配电设置进行集控操作,最大可所有吊杆同时控制升降操作。其特点如下:
  系统结构简单:系统采用了集散式控制系统构架,每个轴控制器控制一个电机,彼此之间独立性强,反应速度快,控制方式采用标准的10/100M以太网控制,可通过局域网很方便的扩展很多个控制点。
  安全可靠性高:本系统采用屏蔽通讯线作为传输媒体,增强了系统的抗干扰性和系统运行的稳定性,整个控制系统具有实时诊断功能。上位管理及操作计算机采用工业控制计算机,所有电器件均为优质产品,从而提高了系统可靠性及稳定性,为舞台演出连续、安全可靠使用提供了保障。
  位置闭环控制:本系统中设备电机上装有位置编码器,可以检测出设备运行的距离,与控制电路配合构成精准的位置闭环系统,使控制设备最高能达到±1mm精度。设备运行的位置可以预先设定,上位机可自动控制设备运行到指定位置。各设备的位置可按编组、场景记忆调出。
  控制方式多样化:多台设备可以编组或编场进行集控,也可以按不同的方向同时运动,满足剧场置景需要。设备也可单台控制并在检修状态进行手动控制。多个轴控制器之间可创建同步组实现同步运动(控制点位1~16个同时升降),使多个吊挂点在整个运动过程中始终保持固定的高度差,通常整个运动过程中同步精度可控制在±3mm内,若同步组中某个电机意外发生故障停止运动,同步组中其他电机也会立即停止运动。可在控制台内创建多个同步组,同时运动。可控制每个同步组按照自定义的速度位置曲线同步运动。   反馈功能:由于采用局域网布线方式,高速以太网有助于控制箱将轴控制器当前各种状态信息(如:设备高度、运行速度、限位状态等)实时反馈给电脑控制台,充分发挥上位机的监控作用,使操作人员能及时了解系统运行状况,随时处理设备运行故障。
  维护方便:整个控制系统,具有先进的故障检测系统和应急保护措施,配备了行程限制开关、松断绳保护开关、超载保护开关等多种数据采集手段,以保障设备在安全状态下运行,一旦发生故障,系统会立即检测到故障信息,实施安全保护动作,同时将这些信息反馈显示到控制台人机界面,以便操作人员记录下来查询、检修。
  数字花电葫芦控制系统可根据节目制作需求实现灯光桁架的升降、偏转等动态变化,丰富节目制作效果。与普通电葫芦控制系统相比主要有以下优点:
  数字化、智能化控制:以太网实现多链路控制,可视化的布局视图(Layout)人机对话界面,数控电动葫芦吊点任意编组,基于场景(CUE)与序列(SEQUENCE)进行编程控制,吊点定位误差≤5mm。
  多重安全保障:称重监测单元提供实时的精确的载荷重量信息在系统控制台实时读取,确保吊挂载荷安全,自主知识产权的数字嵌入式控制软件,确保控制台和控制设备双向通讯,并实时检测与反馈吊点位置和运动状态,软件逻辑限位和葫芦硬件限位双重保障吊挂高度安全。
  系统维护和保障:模组化控制器即接即用,系统维护维修方便快捷,并可以根据节目制作需求灵活扩容吊点数量。
  数字化仿真:空间位置数字化数据帮助电视制作创作人员(包括节目编导、舞美设计、灯光设计、摄像师等)做仿真设计,实现节目画面设计和视觉质量的前期综合控制与管理,满足超高清技电视节目的艺术创作创新空间。
  4. 演播室灯光网络系统
  DMX仅仅是通过手拉手的方式发送数据,而网络则是一个更开放的系统,一个系统内的数据量包含有很多DMX设备、带RDM功能的设备、Show Control设备、控制台主备份、Time同步、文件传输、设备配置数据传输、错误数据反馈等等。那这些设备怎么去实现,那就需要用到下图所示:
  ACN是旨在提供下一代灯光控制网络数据传输的先进控制网络标准,ACN要去完成包括DMX协议的更多工作,ACN将统一灯光控制网络,允许单一网络传输很多不同种类的调光及其它相关数据,并且可以连接来自不同厂家的调光设备,ACN协议并不局限于灯光领域,预期将适用于音响控制和舞台机械设备,它可以应用于任何支持TCP/IP协议的网络中,通常最普遍的是应用于以太网络.目前协议标准的大部分已经基本编写完成,虽然这一标准尚未获得美国国家标准协会通过,但是由于它的先进性优越性,为业界所广泛看好,世界上许多国家的厂商已纷纷设计符合这一标准的灯光网络系统架构,和制造出相应系列灯光网络产品,称之为ACN-Ready或准ACN产品。
  整个灯光网络控制系统采用以太网控制,使用网络交换机将各点的信号集中,使用ETC Net3 ACN Gateway网关实现信号传输控制。交换机之间用光纤连接,每个交换机利用两对光纤传输信号。演播室灯光信号网络分四个中继站:控制室网络中继站1个、设备层网络中继站3个。每个网络机柜中继站都包含网络带光纤模块及POE供电的交换机、理线架、网络配线架等。整个演播室以太网节点都采用POE供电,方便演播室任何DMX512设备进入ETC Net3 ACN 2口Gateway,然后进入整个网络系统,通过控制设备进行设置和更改变化,即插即用。
  网络设计优化目标
  1.灯光传输网络是为了实现灯光控制的全方位、多功能、快速、便捷、统一
  2.灯光传输网络满足高速和大量数据的传输,并不存在网络数据传输瓶颈的要求
  3.灯光传输网络满足线路简单、方便、安全、可靠的原则
  4.灯光传输网络满足系统升级的需要,未来可以自动升级系统,不需要做硬件和线路的改动就可完成升级。
  5.灯光传输网络满足国际灯光专业协会统一国际标准,方便不同品牌设备无缝连接,选择符合国际灯光专业协会统一国际标准ACN协议的控制和网络设备
  6.灯光传输网络具备解决由于系列不同设备接入产生的网络数据冲突的方案
  本方案网络系统优化特点
  1.采用千兆级并具最大可靠性星形网络结构主干网络
  2.整个网络系统符合最新国际统一的ACN协议
  3.以太网/DMX512信号的转换设备采用符合ACN协议的ETC最新一代NET3网关产品
  4.ETC NET3网络系统具有专门的网络管理软件对网络进行有效便捷的管理,有一整套很好的网络冲突解决方案
  5.ETC NET3网络系统兼容DMX、EDMX、RDMX、ART-NET、ACN等协议和数据格式,是所有厂家产品中兼容性最好的网络系统,上下兼容50年。
  6.网络设置和配置管理软件操作界面符合国内灯光师操作习惯。
  最新灯光行业国际统一ACN协议
  ACN协议是美国PALSA(原ESTA并入了该协会)组织负责编写的一种网络协议,其将统一灯光控制网络,允许单一网络传输很多不同种类的调光及其它相关数据(控制信号、视频信号、反馈信号等),并且可以解决来自不同厂家的调光设备之间网络信号连接的问题。属于行业标准的范畴,该协议于2006年正式颁布
  ART-NET是英国的一个灯光设备厂商Artistic Licence开发的一种网络协议,其目的仅仅是用标准网络技术允许远程传输大量的DMX512数据(DMX Over Ethernet的概念),其协议开放,所以大部分的歐洲厂商加入了这个协议。属于企业标准的范畴。
  ETC Net3灯光网络系统
  ETC Net3技术是ETC公司最新开发的灯光网络控制技术,和ETC NET2相比ETC NET3可以完全兼容NET2的基础上又完全符合最新国际灯光专业协会统一国际标准ACN协议。而且ETC NET3 GAETWAY网关还可以任意选择转换模块,DMX输入输出、以太网端口可以根据使用需要配置。   网络配置编辑软件
  标准WINDOWS接口,能运行于Windows98、2000、NT4或XP下,并支持Windows操作。
  任意设定DMX512和遥控为输入或输出能有效的编辑以太网灯光控制地址
  自动分配和指派所有的以太网选址信息、IP、网关、多点传送组和分支网络信息到每个信息点
  可随时更新网络中的DMX收发节点和视频节点
  支持在线和离线编辑
  网络结构
  在我们的设计方案中,整个网络系统严格遵循TCP/IP网络协议及USITT DMX512/1990,整体控制采用以太网控制,符合ACN协议。主干网络采用星形结构,利用光纤把每一个中继站连接起来,形成一个完整回路;支线网络也采用星形结构,利用六类线把信息从中继站直接送到每一个用户点。
  主干网络
  灯光传输主干网络采用目前在国际上比较流行和已成熟的星形网络架构,架构内信号传输采用双网口传输,互相备份,考虑到各网络中继站之间的传输距离以及数据流量,采用光纤作为传输媒介(利用光纤高速、大容量的特点),保证信息传输的通畅和稳定。
  根据建筑整体布局以及今后演出的需要,将各信号综合于控制室、灯栅层作为网络中继站。各网络中继站受控于设在灯光控制室内的网络管理服务器,网络管理服务器通过专用的网络管理软件,能对网络中各个信息节点(设备)统一配置、修改,提高网络设备的利用率,改善网络的服务质量以及保障网络的安全。
  支线网络
  支线网络采用星形拓撲结构形式,以各网络中继站为中心,通过网络交换机呈星型分布以太网节点。在每一个用户点上得到是Ethernet信号,通过DMX终端设备实现以太网信号与DMX信号的相互转换。传输介质采用六类线,数据传输速率达到100MBPS。
  网络中继站内的基本设备包含以太网交换机、配线架和UPS电源等。
  以太网交换机:我们方案中的交换机是属于二层交换机,具有实现堆叠功能的接口和光纤收发接口及网管功能,另外,交换机向服务器汇报每一个输出端口的工作情况,便于管理和及时作出准确的判断。
  5. 结束语
  云南广播电视台2200演播厅灯光吊挂系统系统设计施工,秉承满足需求、适度超前、富有特色、质优价廉的理念,在广泛调研吸取众家之长的基础上,技术上紧跟前沿,切实做到实用,好用,耐用。其灯光系统、音响系统和4K超高清转播车系统,目前已经成为国内广电行业标杆,吸引国内众多同行来观摩学习。
  2200演播厅自2019年投入使用来,已出色高标准的完成了《2019丰收节开幕式》《2020云南省春节晚会》《云南好人》《丝路云赏》《云南好家风》《云岭工匠》等等几十场重要电视节目的制作,演播厅投入使用来广受导演们一致好评。
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