二、剧场舞台灯光系统设计示例
(一)概述
某文化艺术中心剧场的舞台灯光系统设计要求是，主要满足会议使用和兼顾各种音乐、歌剧、戏剧等多用途演出需要，并支持电视实况转播基本要求。
该剧场主舞台宽33.6m、深23.1m，台口宽16m、高8.5m，主舞台为升降舞台，舞台最大可升降3.6m。两翼侧台各为11.2m宽、16.8m深、9m高。池座前部设有升降乐池，乐池开口4.2m，面积100㎡，舞台平面如图12-38所示。
观众厅平面形式为钟形，宽度30m，池座深度30m，二层楼座深度32m，楼座后墙比池座后延3m，观众厅中部平均高度为15m。
本剧场舞台灯光系统设计，本着系统设计的先进性、安全可靠性、实用性、经济性(高性价比)以及可扩展性等原则进行。系统的设计指标如下。
①照度指标为平均照度≥14001x;相对于表演区内任意位置，应有不少于三个方向的光，每一方向光的最大白光照度(单灯效果)不低于10001x。
②灯具的光学特性最佳，使用高效灯具，色温：常规灯具为3150K±50K，追光灯为5600～6000K，显色指数Ra≥92。
③调光柜性能：符合国家《调光性能参数与测试方法》(GB/T 14218-1993)一级标准;并且调光柜抗干扰指标达到国家标准《电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法》(GB/T15734-1995)的要求。
④总噪声级：所有设备开启时及外界噪声干扰的总噪声指标不高于NR25，以满足演出的要求。
(二)各灯位布置设计
1.面光灯位布置设计
面光主要用于照亮舞台前部表演区，对舞台上的表演者起到正面照明的作用，供人物造型用或使舞台上的物体呈现立体效果。剧场分为一道面光和二道面光，照射舞台前部表演区域，提供舞台前部表演区的主要照明;两道面光投射致台口的距离都较远，因此在方案设计中选用10°定焦成像聚光灯;2kW平凸聚光灯，以确保表演区能获得最佳的照明投射效果;并且由于配置成像灯及聚光灯两种灯型，给使用者对光质的要求提供了更大的选择性。第一道面光轴线与舞台大幕线形成46°夹角，第二道面光轴线与乐池端点成46°夹角，面光照射效果如图12-39所示。
垂直投射：使舞台表演区下面获得均匀效果。
交叉投射：增强舞台中心区域及纵深亮度。
重点投射：加强局部舞台表演区域的照明。
2.耳光灯位布置设计
耳光为舞台前斜侧方向的造型光，用以加强人物和景物的立体感，形成前侧面的照明效果。耳光位于台口两侧，每侧一道，成左、右对称设置，每侧耳光分为上、下两层，左、右耳光交叉投射舞台表演区，配合面光提供舞台前部表演区的侧光照明，以增强该表演区域内演员、布景、道具的立体感。由于耳光靠近观众厅两边侧墙，为避免灯具的漫反射光照射到侧墙墙面而影响舞台演出灯光效果，所以选择配置光线会聚能力强的远程平凸聚光灯、舞台回光灯。
耳光是面光的辅助光，做人物造型用光，如图12-40所示。耳光可从一侧或两侧对舞台色彩气氛进行渲染;外侧灯和内侧灯交叉投射，可获得较大的投光范围。两排以上光色相同的耳光同时投射时，位置高的灯通常以投射远光区为主，位置低的灯通常以投射近光区为主。
3.柱光灯位布置设计
柱光灯光线从台口内侧射向表演区;主要是弥补面光、耳光的不足;可更换色片或用于追光。它位于台口大幕内两侧，主要照射演员侧面，弥补耳光的不足。它以成像灯与聚光灯为主，故采用26°定焦成像灯、舞台回光灯;2kW平凸聚光灯。
4.顶光(逆光)灯位布置设计
如图12-41所示，它由舞台假台口上片(台口光)及六道灯光专用吊杆、两道会议灯杆组成(根据使用者设计要求可在适当位置选择景杆作为逆光灯杆使用)，其作用是对向舞台纵深延展的表演区空间进行必要的照明，根据使用者的需求，此剧场兼顾会议功能，故设两道会议专用灯杆及一道景杆，增加三基色会议灯具来满足会议使用要求。其特点主要是可以微调灯具的角度，使投光的方向可调，这样可以达到更佳的照明效果。
选用该灯具主要是考虑到可进行电视直播，选用的三基色光源完全符合影视照明的专业照明要求，即色温可达3200K，显色指数风≥85，理论光效1041m/W，理论寿命12000h。灯具也可根据演出需要配置。灯具的数量将增加吊桥的负荷重量，应该考虑吊桥对吊挂灯具的重量和数量的安全性。选用灯具为26°定焦成像聚光灯、平凸聚光灯、螺纹聚光灯、PAR64光束灯、PAR NEL、三基色会议灯。
前区顶光与面光相衔接照明主演区，衔接时注意人物的高度，选择部分灯加强表演区支点的照明：中、后区顶光可向舞台后直投或垂直向下投射，位置通常处于假台口后2～3m的檐幕之后，可加强舞台后部人物造型及景物空间的照明。前、后排光相衔接，使舞台表演区获得比较均匀的色彩和亮度。
5.灯光吊笼(侧光)灯位布置设计
侧光的作用是从舞台的侧面造成光源的方向感，可以作为照射演员面部的辅助照明，并可加强布景层次，对人物和舞台空间环境进行造型渲染。投光的角度、方向、距离、灯具种类、功率等因素都会造成各种不同的侧光效果。侧光左、右对称设置，交叉投射舞台中心区域，提供主舞台侧光照明，以配合面光、耳光达到增强舞台表演区层次感、提高人物立体感的效果。为此，在主舞台两侧边缘各布置了四套可升降灯光吊笼。灯具选用中程平凸聚光灯、螺纹聚光灯、舞台回光灯。
来自单侧或双侧的造型光，可以强调、突出侧面的轮廓，适合表现浮雕、人像等具有体积感的效果。
①单侧光可能表现阴阳对比较强的效果。
②双侧光可以表现具有个性化特点的夹板光，但需要调整正面辅助光与侧光的光比才能获得比较完善的造型效果。
③顶排灯侧光可加强舞台表演区的侧光效果，特别是对舞台左，右相对表演人物的造型塑造具有很好的效果。
6.流动光(落地式侧光)灯位布置设计
安装在支架上面的灯具，可以根据投光的需要摆放在舞台的相应位置，通常放在边幕的后面，以便隐蔽灯具。流动灯具考虑现代剧场将承担较多形式的剧目演出，不同的剧目(舞剧、戏剧等)、同种剧目的不同场次对舞台灯光的要求各不相同。为了满足不同剧团演出的需要和缩短场次转换时间，该流动灯具可在舞台区域随意移动，负载由安装在舞台两侧地面的回路插座箱提供，这样就使得歌剧院的灯光系统更加灵活、组合更方便。灯具选用中程螺纹聚光灯。
流动光的位置与演员的角度，从观众位置来看，形成90°。这种光起到突出物体的表面结构、形成物体和人物面部效果成明暗各半的作用，所投射的光立体形态强烈，给人坚毅、有力的感觉，其他均与侧光相同。
7.天排光灯位布置设计
第六道灯光专用吊杆上向天幕方向以散光投光方式由上向下，为天幕的上半部分的投光，多用于表现天空和渲染背景色彩。向舞台方向由大量体现光束的PAR灯组成，是最后一道逆光。它装在特制的天幕顶光桥上，一般距天幕的水平距离为2～3m，选用泛光大幕灯、PAR灯。
天排灯具可成一排、二排，排内还可分上下层，俯射作天空布景照明用。
8.地排光灯位布置设计
与天排灯相反，地排灯是以散光投光灯具由下向上，向舞台天幕的下半部分投光和渲染色彩的灯光。灯具采用条形组地排灯具或单灯组合使用，装在天幕前台板上或地板沟槽内，距离天幕3～4m。
地排灯具均匀地摆在舞台后面、天幕前面，仰射天幕，可用来表现地平线、水平线、日落等，通常与天排灯配合使用，使色彩变化更为丰富。
9.会议灯灯位布置设计
利用三基色柔光灯光效高、显色性好、发光效率高、光线柔和均匀、辐射热低等特点，在舞台前区顶部三道会议灯杆均布18只6×55W三基色会议灯，每道6台，向舞台方向垂直投射，与面光及耳光灯具结合使用，以满足本剧场会议功能照明要求。
10.追光灯灯位布置设计
利用光学成像及变焦原理设计的追光灯，具有可改变光圈的大小、色彩、明暗、虚实等功能，演出中安装在特制的支架上，追随演员移动的同时加强对其照明亮度，提高观众的注意力。追光位置剧场多种位置，如观众厅二层正面或两侧，还可设在表演区两侧及后部等处。本设计设置在二道面光处和观众厅后部的封闭式专用投光室内。选用2台2500W气体放电泡的追光灯。
(三)灯光系统的设计
本设计灯光系统包括主、备控制台，4台96路双数字接收调光柜，l台96路直通柜，1台54路直通柜，1套场灯控制系统，1台总进线电源柜，2台开关柜，3台备用配用箱，各类灯具设备，网络设备，换色器效果设备以及线槽、管道等。系统的网络节点连接如图12-42所示，各网络节点分配表如表12-11所示。
1.控制网络系统
灯光控制网络系统是指剧场网络化灯光控制的系统。采用以太网+DMX网络控制，整个控制系统严格遵循TCP/IP通信协议及USITT DMX512/1990，在厅堂控制室和栅顶分别设置网络基站，由以太网和DMX信号分配放大器组成。每个网络节点上有LCD显示来提供信息指示及DMX接口，具有每路DMX512起始地址设定功能，合理分布于剧场各DMX信号节点。灯光网络配置具备专用的网络配置软件，能对网络中各个信息节点统一配置、修改。
由调光台输出到控制柜的网络采用以太网+DMX双备份，确保控制系统的运行稳定。观众厅、舞台上、下场口设置以太网和DMX接口，方便外来演出单位接驳自带调光台。各用光部位均布置有双路DMX网络接口，主要灯光吊杆及面光等部位均具有1024个通道。主要基站除主干以太网之外，还配置有2路DMX网络作为应急备份。整体系统配置的优点在于既安全高效满足剧场需求，又为将来系统升级、换代、扩容与新技术发展打下良好的基础。为实现多系统控制，控制大型的灯光系统提供了硬件支持，提供了更为丰富的控制方式及安全控制措施。
本剧院配置主、备常规灯调光台，选用两台可实现实时全追踪备份的ETC Element调光台，备份台以网络架构与主控台连接，并利用完全跟踪备份模式对主控台进行学习，如图12-43所示，即两台调光台并行处理，在任一台上按键则另一台马上学习，演出时同步输出信号。当主台出现故障时，副台瞬间自动切换，确保演出或会议灯光的控制始终在工作状态。这种“完全跟踪备份”与传统的“双机热备份”操作即先在主机上编程，再复制到软盘中，然后再复制到备份台上，一旦演出中途死机便需要从备份台中紧急操作调出程序的模式相比较，具有更大的实时性与安全性。
ETC Element是一款基于DOS操作系统的控制台，它主要用来控制各种演出场合的常规灯具，也可以控制换色器、LED以及少量的电脑灯和效果器材。
ETCElement调光台具有方便易懂的人机界面，强大的一体化计算机控制网络、10000个场、1000个组、1000个宏、1000个效果、4×1000个模板(亮度、焦点、颜色、光束素材)，从而满足舞台上的各种需求，为灯光师提供一个完善的方便创作的工作平台，充分满足了灯光师的创作欲望。
2.灯光系统调光设备
配置的HDL-D96PLUS曙光网络/光纤智能调光硅柜是一台应用光纤控制技术和网络控制技术的固定调光器。同时也是最早实现在一个柜体内能够支持相位控制模块、继电器模块、可变正弦波模块三种功率输出模块同时工作的固定式调光器。它还具有如下特点。
①网络调光柜采用国际先进抽屉式设计、调光模块化设计。每路调光器都有返错报告功能，能在控制台的显示器上显示。调光硅的输出效率达98%以上，每份调光硅模块在环境温度高至35℃的情况下，均能连续每天24h的长时间全负载运作。调光柜亦具备良好的散热设计，并配备温度感应自动开关的高效能排风机。
②所有调光硅柜均适用于一般舞台灯具，配备变压器的低压灯具及附设电子镇流器的荧光灯管等不同负载需要。此外，调光硅柜还采用50A的特大晶闸管而非传统的廉价三端双向晶闸管开关元件，以确保调光质量及对电感性负载的控制。
③它具有全数字式调光、TCP/IP网络通信和监控报告等先进功能，其总体性能达到了国际先进水平。
④它可以接受4个独立设备的网络DMX信号控制，还能够向网络系统报告三相电流和三相电压、风向运行状态以及各回路灯光电气参数(如输出电流、电压，温度和开关量等)的实时数据，以便系统实现实时运行状态监测。另一方面它还可以同时接受多个远程监控设备对它的监测和工作状态设置(如控制回路预热值、调光曲线选择和lP地址等)。光纤网络接口、智能化动态预热、三重保护4096级精度触发、具有远程场景调用功能、用户可编程的调光曲线和自动稳压输出等卓越功能构成了HDL-D96PLUS曙光智能网络调光硅柜作为新一代调光产品的新亮点。
3.工作照明控制系统设计
蓝白工作灯的用途是;剧场在演出时舞台周围各区域的辅助照明灯有严格的要求。舞台在彩排使用过程中，需开启蓝工作灯以保证不影响灯光设计师对灯光效果的观察和编程;舞台在演出使用过程中，需开启少量蓝工作灯方便演员上下场和突发事件中工作人员对设备进行维修和设置，此时的蓝白工作灯照明范围要严格控制，在演出进行时不能投射在舞台表演区内。我们通常用低瓦数蓝白灯泡作工作照明，在演出期间，打开的蓝白工作灯要由导演或舞台监督控制。同时，在舞台吊杆上特别布置了泛光灯。在进行彩排、装台、卸台的时候进行工作照明。
为此在控制室配置了工作灯控制系统的网络接口，便于场灯控制系统与灯光控制台连接，使场灯受控于灯光控制台，通过灯光控制台对场灯进行配接后由灯光控制台对工作灯进行控制。
4.剧场灯光系统回路布置
剧场灯光回路主要包括调光回路和直通回路，以按需分配、充分预留，输出功率、规格形式多样化，回路的分布满足演出各个剧种的应用需要和现代化剧场管理的要求为原则，同时也考虑到将来系统扩容和设备升级的需要。系统设计总回路为534路，其中384路为调光回路,直通回路130路，工作灯直通回路20路，三相备用电源3台，可满足现代化剧场要求，实现单灯单网路的要求，使灯光系统的使用更加灵活(本设计方案特在-一层天桥位置设计了较多回路，为使用者在景杆临时增加灯具提供充分回路)。
