水秀演出中的噴泉控制系統(tǒng)

1、水秀演出中的噴泉控制系統(tǒng)北京中科鴻正技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司白強(qiáng)引言：水秀演出方興未艾，自澳門(mén)“水舞間”后，各種大型文藝節(jié)目、旅游樂(lè) 園、紛紛加入水的表演，近年涌現(xiàn)出歡樂(lè)海岸“深藍(lán)秘境”、西雙版納“傣秀”、 橫店“夢(mèng)話(huà)圓明”、南昌萬(wàn)達(dá)“大湖秀”、大涼山“火秀”等優(yōu)秀的演出，給觀眾 超乎尋常的體驗(yàn)與震撼。然而在一些水秀演出中，本應(yīng)唱主角的噴泉控制系統(tǒng)在水 秀演出控制架構(gòu)中處于相對(duì)較低的位置，這種現(xiàn)象不利于噴泉企業(yè)的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)噴 泉控制系統(tǒng)和大型水秀演出的接軌，進(jìn)一步提高噴泉控制系統(tǒng)的重要性，提升噴泉 企業(yè)在演藝行業(yè)中的地位，成為這一代噴泉達(dá)人刻不容緩的職責(zé)。本文總結(jié)了一些 水秀表演控制系統(tǒng)架構(gòu)，提出了當(dāng)

2、前噴泉控制系統(tǒng)在水秀演出中普遍存在的不足， 旨在與噴泉同行共同努力，提升噴泉控制系統(tǒng)的整體高度，使之成為水秀演藝中的 大腦，使噴泉企業(yè)成為水秀演藝的中樞。一、演出中的同步控制隨著演出行業(yè)的發(fā)展，演出過(guò)程中高科技產(chǎn)品越來(lái)越多，燈光、激光、音響、 投影等元素越來(lái)越多，涉及數(shù)十個(gè)行業(yè)?？v使節(jié)目非常出色，但是不能完美的呈現(xiàn) 給觀眾，那也是徒勞的。將種類(lèi)繁多的設(shè)備與演出融合在一起，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備多系統(tǒng) 的同步顯得越來(lái)越重要。同步有兩個(gè)重要的方面，第一是使演出與設(shè)備同時(shí)開(kāi)始運(yùn) 行，即起始同步，第二是使演出與設(shè)備以相同的速度進(jìn)行下去，即連續(xù)同步。一場(chǎng) 演出是諸多設(shè)備、演員共同打造的，不同的設(shè)備可能采用不同的、獨(dú)

3、立的控制系統(tǒng)， 因此同步是演出控制的核心。采用時(shí)間碼（Timecode，簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)C）實(shí)現(xiàn)同步是現(xiàn)代演出最常用的技術(shù)手段。 一個(gè)精確的同步系統(tǒng)包括一個(gè)“主機(jī)”和一個(gè)“從機(jī)”，并有一個(gè)同步器以時(shí)間碼 為參考將“從機(jī)”鎖定于“主機(jī)”的運(yùn)行速度上。目前大致有三種基本的時(shí)間碼： SMPTE/EBU時(shí)間碼、MIDI時(shí)間碼（MTC）和IEC時(shí)間碼，其中IEC時(shí)間碼較少用到。 SMPTE/EBU是靠音頻口來(lái)傳送，簡(jiǎn)單來(lái)講就是一段聲音文件通過(guò)聲卡播放出來(lái)，MTC 是靠MIDI 口來(lái)傳送，有的聲卡自帶MIDI 口，也可以采用USB-MID i轉(zhuǎn)換的方式獲得。 這兩種形式的時(shí)間碼在水秀演出中都有運(yùn)用，大部分演藝設(shè)備

4、，例如MA控臺(tái)，也同 時(shí)支持這兩種形式的時(shí)間碼，但由于現(xiàn)在數(shù)字多軌錄音設(shè)備越來(lái)越多，數(shù)字錄音設(shè)備一般均帶有MIDI 口，可以直接使用MTC實(shí)現(xiàn)MIDI的設(shè)備間的同步，因此SMPTE同步信號(hào)的使用頻率會(huì)越來(lái)越低。同步信號(hào)的使用頻率會(huì)越來(lái)越低。圖1 圖1 MIDI接口圖圖 2 USB-MIDI二、水秀演出中的噴泉控制目前大部分噴泉軟件缺乏對(duì)時(shí)間碼的同步能力，因此一般采用替代方案。圖3、圖4都是在實(shí)際水秀應(yīng)用中的噴泉控制系統(tǒng)解決方案。圖3將噴泉控制主機(jī)直接與主控計(jì)算機(jī)相連，采用RS232, TCP/UDP或其他通訊手段，由主控發(fā)出啟動(dòng)、停止命令，控制噴泉設(shè)備的運(yùn)行。投影機(jī)激光設(shè)備演員、演出設(shè)備火光系

5、統(tǒng)嘖泉投影機(jī)激光設(shè)備演員、演出設(shè)備火光系統(tǒng)嘖泉圖3常用水秀控制系統(tǒng)框圖1圖4將嘖泉控制主機(jī)與燈光控合相連,由燈光控偉發(fā)出DMX信號(hào)控制噴泉運(yùn)行。閣4常用水秀控制系統(tǒng)框圖2這兩種方案都可以將噴泉控制融入到演出中，但缺點(diǎn)是加大了溝通成本，降低 了行業(yè)地位，同時(shí)由于主控計(jì)算機(jī)或控臺(tái)一般只提供啟動(dòng)、停止等信號(hào)，因此只能 實(shí)現(xiàn)起始同步，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)同步。實(shí)現(xiàn)噴泉軟件對(duì)時(shí)間碼的支持，將噴泉與演出無(wú)縫結(jié)合，將是噴泉控制一項(xiàng)重 要的研究?jī)?nèi)容，圖5將是未來(lái)常用的水秀控制系統(tǒng)。三、提升噴泉控制水平，更好得服務(wù)于水秀演出水秀的蓬勃發(fā)展給噴泉行業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，也帶來(lái)了新的考驗(yàn)。目前噴 泉控制系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)落后，使

6、得排練、演出過(guò)程中反應(yīng)速度慢、設(shè)備穩(wěn)定性差。努 力提高噴泉控制水平，才能更好得服務(wù)于水秀演出。DMXART-NET/ACN目前DMX512水下燈已經(jīng)在噴泉中大量使用，噴泉行業(yè)很多采用USB-DMX控制器 實(shí)現(xiàn)水下燈的控制。但512個(gè)控制通道也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了使用需要，現(xiàn)在常用的 方法是疊加，一個(gè)USB-DMX控制器不夠用就用兩個(gè)，兩個(gè)不夠用就用三個(gè)，很大程 度增加了硬件設(shè)備，增大了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。其實(shí)通道數(shù)量的問(wèn)題已經(jīng)有很好的解決方案，ART-NET/ACN協(xié)議就是其中之一。 ART-NET/ACN是DMX512發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，自從舞臺(tái)燈光控制進(jìn)入數(shù)字時(shí)代以 來(lái)，DMX512協(xié)議長(zhǎng)期占據(jù)

7、著舞臺(tái)燈光控制協(xié)議的主導(dǎo)地位，但是隨著DMX512設(shè)備的 不斷增加，512個(gè)通道已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，因此ART-NET/ACN應(yīng)運(yùn)而生，其 設(shè)計(jì)初衷是利用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)DMX-512協(xié)議及RDM協(xié)議進(jìn)行封裝和 擴(kuò)展。簡(jiǎn)單的說(shuō)，ART-NET/ACN其實(shí)就是DMX512的集合，可以攜帶多組512信號(hào)， 信號(hào)形式基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，大大降低了應(yīng)用的難度，減少了設(shè)備成本。實(shí)現(xiàn)對(duì)ART-NET/CAN的支持，將諸多的DMX設(shè)備變成一根網(wǎng)線，將是噴泉控制 的一個(gè)重要的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)。低速總線一 高速網(wǎng)絡(luò)總線隨著噴泉設(shè)備越來(lái)越多，噴泉規(guī)模越來(lái)越大，一些低速總線已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代 噴泉的需要?；?/p>

8、TCP/IP的以太網(wǎng)是一種標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)，由其組成的系統(tǒng)兼容 性和互操作性好，資源共享能力強(qiáng)，可以很容易的實(shí)現(xiàn)將控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)與信息系統(tǒng) 上的資源共享。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展相當(dāng)成熟，數(shù)據(jù)的傳輸距離長(zhǎng)、傳輸速率高，表 演實(shí)時(shí)性，能更好的為水秀提供服務(wù)，將是噴泉控制系統(tǒng)的主流。UDP - TCP目前基于以太網(wǎng)技術(shù)的噴泉控制系統(tǒng)大部分采用了 UDP方案，UDP面向無(wú)連接通信， 沒(méi)有TCP的握手、確認(rèn)、窗口、重傳、擁塞控制等機(jī)制，UDP是一個(gè)無(wú)狀態(tài)的傳輸協(xié)議， 所以它在傳遞數(shù)據(jù)時(shí)非常快UDP協(xié)議，沒(méi)有三次握手的需求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在通信時(shí)， UDP數(shù)據(jù)擁有比TCP數(shù)據(jù)更高的優(yōu)先通信權(quán)利，這點(diǎn)使得UDP數(shù)據(jù)在通

9、信上更加的 快速，然而UDP協(xié)議是一種不可靠的傳輸協(xié)議，不提供差錯(cuò)恢復(fù)，不能提供數(shù)據(jù)重 傳，因此該協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)安全性差。在噴泉控制系統(tǒng)發(fā)展的初級(jí)階段，由于設(shè)備終端極少，控制系統(tǒng)中又普遍采用 專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，基本不存在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象，然后隨著噴泉規(guī)模的增大，UDP協(xié)議已 經(jīng)逐漸不適于在噴泉控制系統(tǒng)中的使用，數(shù)據(jù)丟包的問(wèn)題隨著控制板卡的增多將逐 漸凸現(xiàn)。而TCP協(xié)議上有一個(gè)三次握手的要求，實(shí)現(xiàn)協(xié)議的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行重發(fā)和 滑動(dòng)窗口控制，并且通過(guò)增加重發(fā)時(shí)間減少可能帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)堵塞問(wèn)題，確保通信數(shù) 據(jù)可靠、順序到達(dá)目的，基于TCP技術(shù)的噴泉控制系統(tǒng)必將成為未來(lái)的主流。四、由噴泉控制系統(tǒng)管理水秀演出目前優(yōu)秀

10、的水秀總控管理軟件還很少，相比于相對(duì)專(zhuān)一的激光控制、視頻控 制、燈光控制，噴泉控制系統(tǒng)有極其豐富的控制能力，拓展性非常強(qiáng)，更適合管 理整個(gè)水秀演出，這樣可以進(jìn)一步精簡(jiǎn)系統(tǒng)設(shè)備，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。圖六是以噴泉控制系統(tǒng)為主的水秀控制框圖，與圖五相比，更能體現(xiàn)水秀中水的魅力，也更 能彰顯噴泉人的技術(shù)力量。在這種控制方式，噴泉控制系統(tǒng)需要具備以下功能：友好、穩(wěn)定的操作界面；具有精準(zhǔn)的時(shí)間碼發(fā)出功能；噴泉控制便捷、穩(wěn)定、可靠；拓展性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)多種非主流控制方式，例如UART（RS232、RS485）、CAN、以太 網(wǎng)等。圖6、推薦的水秀控制系統(tǒng)椎圖圖6、推薦的水秀控制系統(tǒng)椎圖音響激光設(shè)備演員、展出設(shè)備燈光系統(tǒng)水下燈、其他DMX設(shè)備變頻器、電磁閥固態(tài)維電器，步進(jìn)電擔(dān)驅(qū)動(dòng)器等本方案的各項(xiàng)技術(shù)我司皆已實(shí)現(xiàn)，希望有更多的噴泉同仁有能力完成本方案，使噴泉控制系