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Control System 控制系统
1. Analogue 0 至 10 伏的模拟世界
早期的灯光控制使用 0 至 10 伏的模拟量来代表高度 0% 至 100% ，而每一回路以一条讯号线（共用 Common 线）来处理。而回路越多也就代表线数越多，传送距离愈远讯号压降问题也就愈严重。 0 至 -10V 控制方式的出现，以正电压为共地，解决了这问题时，了解决了讯号干扰等问题。
2. Multiplex 多工传送
随着演艺事业在 50 至 60 年代的发展，灯光控制回路的使用数量一直持续增加；从十至数十回路再增加至上百回路甚至数百回路。一直源用的模拟控制线在数量增加的同时，也意味着需要一种更方便简单的连接方式来改善跟前的问题。在往后的日子里，多工传送方式就成为专业灯光系统架构的核心。
多工传送的方式主要分为两大类 ---- 模拟多工及数字多式。而多工方式中的主要参数数据为传送速率、最大可控回路数目及使用接插件类型这三种。以下列出过去 30 年中曾出现过的多工协议，有些早已淘汰，有些还大量存在并使用的老式机器上，更有些还在继续发展并在改善功能中。
3. Difference multiplex method 不同种类多工传送的分别
由上一段我们可以知道多工协议需求的由来，以下我们看一下它们的存在特性：
协议名称 开发公司 模拟 / 数字 回路数目 传送速率（ Band rate ）
Magnus Majour
SDX R.A.Gray
C105 TTI
S20 ADB 480Ch
PMX Pulsar 数字
D54 Strand 模拟 384Ch
AVAB(A240) AVAB 数字 252Ch 153.5K 8bit
ECMUX Strand 数字 512Ch 187.5K 8bit
ETC/LMI ETC 数字 144-1000Ch 250K
K96 Kliegl bros. 数字 512Ch 83.3K 7bit
Microplex NSI 模拟 64/96Ch
Microplex Leprecon 模拟 128Ch
AMX192 USITT 模拟 192Ch Dim Sync pulse 8uS
CMX Colortran 数字 192/384Ch 156.25K/153.6K
SMX Strand 数字
DMX512 USITT 数字 512Ch 250K 8bit
4. DMX-512协议
了解灯光的专业人员都会知道这种协议，它是现今使用最广的灯光通讯协议。源自于美国USITT协会把Colortran公司的CMX192中的Band rate从153.6Kbit/s提升至250Kbit/s及192Ch变为512Ch后发表（CMX与DMX结构大致一样）。当初发表时Mark after Break（MaB）为4uS，在随后的使用中发现常有讯号刷新的问题而把MaB延长为8uS并定义为DMX-512（1990）版本。它的广泛使用是由于结构简单、成本低、容易理解等，各大生产厂商先后把DMX-512接口加到产品上。这协议推广成功且大家乐于使用的另一大功臣却是这数十年来电脑灯具的发展迅速及大量使用于大型演出中。用的人多自然促使大家对它的加深理解，越发觉它的使用限制以及对将来整个灯光演出行业发展提升的影响。
争议较为厉害的几点为不能进行双向传输、传送速率慢、不能加载其他资料内容（ DMX 只提供回路及亮度的资料）等。看到这里大家都可以比较清楚知道我们明天需要怎样功能的协议来完善灯光控制的架构。不错、在电脑工业中已经使用成熟的以太网络可算是一个方向。以内含处理蕊片的电脑调光台来处理并维持整个以太网络的通讯在今天已非难事。
5. Lighting Ethernet Network灯光以太网络
大约在二十世纪90年代初，Strand Lighting公司以他们原有的SMX协议内容（包括双向传送、错误报告等功能）发展出首个以'以太网'架构和TCP/IP平台的灯光网络系统-SHOWNET，并应用在旧金山大剧院地震后重建的工程上。在这十年里灯光以太网络的推广是艰辛的，要求灯光从业人员接受一套最新电脑的介面不太容易。他们认为灯光控制只需要回路及亮度/数值变化便已足够，其他的数据均为附属；并扬言君不见没有这些数据提供的年代演出还不是一样进行。此话不错、但时代是往前走的，大量的数据提供、并行平台、全跟踪备份、多重优先权限控制方式及资源共享等优点在现今制作复杂的节目及大型演出中提供了非常便利的工作平台。在往后的日子其他的产商相继推出他们的网络系统，大多都以'以太网'架构和TCP/IP平台为核心如ETC2NET，COMPUNET，ARTNET等。 在众多的公司的系统中，不论平台或功能都大同小异，在系统的最终端需要一个网络解码盒把网线中的回路变化值还原成DMX格式并输出。由于目前的灯具也好调光硅也好均只接受数字或模拟式多工协议如DMX-512，所以灯光网络的优点还没真正的发挥出来。且系统中以太网络的通讯协议并未统一，每家厂商使用自家的协议码，致使不同品牌的灯光网络产品不能相互连接使用。说到这里大家又期待着标准统一的网络通讯协议的产生。
6. Solution for the standard console另类的灯光以太网络
由以上灯光以太网络的说明，我们可以知道专业灯光系统发展到了今天已经是网络的年代，今后更是ACN标准的天下（详见下文）但如果某些控台机体的设计并没有网络支持功能，那事情将会如何？还有可能以什么方式来达到网络功能？答案依靠ArtNet的转换方式。 这是怎么的一回事？ 在控台输出DMX-512讯号后经过英国Artistic Licence公司开发的DMX至ArtNet转换器把讯号变成TCP/IP架构的网络讯号。然后经过一般的网络处理手段分布至各地区，最后再以转换器把讯号从ArtNet变回至DMX给予灯具或调光硅使用。 从这里我们可以察觉到所谓的网络讯号只有灯光回路及亮度资料（从DMX转化而成），最多只能定义为传统DMX系统的变种；更加不能于将来直接提升为CAN规格（必须更换调光台及取消所有DMX-ArtNet-DMX转换器）。如果这是一种过渡方案的考虑下，还是可取的。但如果要考虑到长远的系统升级与支持，这种系统结构的确有商议的余地。
7. Advance Control Network （ ACN ）协议
1996 年美国 ESTA （ Entertainment Services and Technology Association ）娱乐服务及技术协会意识到未来共同协议的变化及需要（当时使用最普遍的是 DMX-512 ），以 Strand Lighting 的 SMX 及 ShowNet 为理论基础（市场上最早出现的灯光网络产品）。
2003 年 11 月于美国举行的 LDI 展览会位于 ESTA 的展厅上将会展示出一组以 ACN 来工作的灯光网络系统。其结构为 Strand Lighting 的调光台接上 ETC 的调光硅、 Martin 的电脑灯及 Pathway connectivity 的 ACN/DMX-512 转码器。这样搭配的目的除了是要说明 ACN 标准已开发成功外（ 2003 年底发表），也让人体验到不同的网络器材可相互连接的日子已到来。
8. Comparison of ACN & DMX -512A （ ACN 与 DMX -512A 的竞争）
由以上内容可让大家明白到，无论如何双向传送是必然的要求。电脑灯、调光硅等受控器材不再沉默，它们也有发言权、它们也有话要说。这就是返回讯号，要把有用的资料反回给调光台知道。 DMX-512 （ 1990 ）我们熟悉的协议在进入其十岁生辰时（ 2000 年），基于它使用上的限制、要求进一步发展更新。暂名 DMX-512 （ 2000 ）的协议更新计划随即展开（后更名为 DMX -512A ）。首要任务为加入双向传送但又要与旧系统相容，所以传输速率保持为 250Kbit/S 。双向传送方式为原来 5 针中第 4 、 5 针作返回讯号或以原来的第 2 、 3 针兼任返回信号，即传送与返回信号都在 2 、 3 针中运作由 StartCode 来操作切换。另在 Start Code 中加入各厂商的名称编码，让调光台知道所控的器件为何品牌。由于要求相容于旧 DMX-512 系统，所以在速率上无法改进。相反的在 ACN 上的体验却是可以无限延伸与发展。将来的 ACN 格式会附带 DDL 语言，这语言格式将由调光硅或电脑灯等由 ACN 转送器材的性质、特性、厂牌、型号、软件版本及属性等资料送达调光台并建议配接方法。在调光台上可观察到所有连接在网络中的器材并对它们进行控制。
Dimmers 调光硅
1.Digital dimmer 数字调光硅
大型变压器至触发硅元件进行调光，在功能、效益、热量控制甚至体积上都有了很大的进步。早期的硅元件依靠纯硬件进行触发，当时的输入讯号只有自控推捍及 0-10V 模拟。在后来 DMX-512 数字讯号的开发成功，在传统模拟硅的前级加上数字解码器便成为当时的数字调光硅。但读者都知道这不是全数字调光，真正的全数字调光必须由数字讯号输入及三相同步讯号输入后，全部功能（配接，调光曲线，最小 / 最大输出 … 等）、调整及硅触发输出全部由处理器内完成。
2. Firing Method 硅的触发方式
在早期的调光硅产品中，对可控硅元件触发方式为脉波触发（ Pulse Firing ）。其方法为对可控硅在需要打开的相位角时（调整亮度）发出一触发脉波使其导通，在 220V 交流 50Hz 的正弦波归 0 点时自动关闭（ Zero Crossing ），而在下一周期时重覆动作。在当时使用的灯具都是阴性负载及较大功率的情况下，已能满足需要。
随着电子工业的发展及较小型功率负载的使唤下，新型光电隔离触发的元件发明后一种较新的触发模式便出现 - 确定触发（ Firm Firing ）。它是以脉波宽度调制（ PWM ）的方式来改变占空比来产生连续触发脉波。这样可控硅元件便不再依靠维持电流来保持导通，而关闭导通也是由停止触发来达成（不再需要交零关闭）。今天绝大部分的调光硅都应用这种触发方式，其优点有触发可靠、稳定、最少负载功率有可能小至 40W 、有可能应付部分非线性阻抗负载、减少产品体积、降低制造成本等。
但说到要绝对在电感性 / 电磁性阻抗负载中不会引起振荡而让负载闪烁的，就必须要使用硬触发方式（ Hard Firing ）来处理硅导通。硬触发的工作原理与确定触发大致相约，但其触发元件就由隔离变压器来取替原先的光电隔离触发器。即以主动元件来取代被动元件，主动元件本身带有能量（变化量直接从前级而来）对可控硅进行成功的触发。而被动元件的触发能量就必须依靠负载上的电源供应，而被动元件的角色只是一个开关而已。当提供进来的电源经过非线性阻抗负载而产生振荡后，这干扰电源就不可能提供正常电力供应被动元件进行合法并成功的触发。硬触发方式的缺点为制造成本高与产品体积相对较大，在产品设计方面都是以单路硅或大型硅柜形式出现于市场上。
Lmainaires灯具
1.Fresnel螺纹聚光灯
相信螺纹灯这灯种无人不知，在顶光与背光的应用场合常会见到它的踪影。Augustine Fresnel（佛氏）于1980年代初期发现把镜片的形状造成环状的立体棱镜造型将有很好的散光效果，于是螺纹镜片的灯具就此面世（早期是以蜡烛或油灯为光源）。在使用了百多年后的今天，它的功能地位依然屹立不倒。在需要散光（Wash）布光的位置上，就可以用上它。
2.PC凸镜灯
PC为Plano Convex的简写，意即平凸透镜。欧洲人可能对PC灯有特别的偏好。在一般欧洲设计师的演出当中，很明显的可以在台口天桥一、二道的位置中找到PC灯的存在。作为顶光、面光时，把舞台场景相对调暗而PC就可以当成人物主角的突出（Highlight）。这是一种表现手法，但大多在欧洲灯光师或导演的节目中可以感受出来。也可以说是欧式灯光设计的典范。
3.Profile呈像灯
呈像灯、故名思义是可以把影像投射出来的一种灯具。这灯种的两大主要功能。由于透镜可生成不同投射角度。在面光、耳光、侧光等有一定投射距离的位置，一般都使用上不同投射焦距的呈像灯以作为主光。而另一方面，呈像灯在效果产生方面可是它的第二生命。在还没有电脑灯的日子里，所有的效果几乎都必须信赖呈像灯。投射影像只是一种功能，但呈现什么影像（不同的图案种类，固定或旋转的投射方式、金属或玻璃的材质、颜色加上不同的质感等）又变成一种大学问。不同的质感色彩与动态便可生成我们期望模拟的自然景象。这就是以技术为艺术作出贡献的一种表现。在美国式的演出节目当中就非常喜欢利用这种手段把呈像灯变魔术的在把玩着。在纽约百老汇的音乐剧中的音乐剧可以领会到这些体验。‘
4.PAR-64
PAR灯泡最早由美国发明，原因是50-60年代当时的摇滚乐非常盛行，他们演奏时的灯光配搭不需要像剧场中灯光的那么细致。追求的是亮度的强弱闪烁、色彩配合音乐节拍的突变、一整排的光束加上烟雾在漆黑的背景中制造神秘的气氛。舞台灯具细腻的光效在这种只要求动态变化强烈的场合中有点本末倒置，且他们的演出往往需要较多数量的灯具来达到效果，兑光时根本就没多少时间去理会光斑大小、硬光斑、柔光斑等问题。GE灯泡公司就把一只标准灯所需要的光学元素，即透镜、灯泡及反光碗合成到一个单元来。这种灯具更被大量的应用在70-80年代所流行的大型歌星演唱会中，因为演唱会类别的演出制作有着同样的需求。
PAR的种类大致上分为PAR-64、PAR-56、PAR-46及PAR-36等，而我们在演出中较常用到的为PAR-64的1000W规格（也有500W）。PAR-64是PAR类别灯泡中体积最大的，原来在英制长度中1英寸有8英分，而PAR-64麋沸蚁动代表泡的直径为64英分（8英寸），这也就是PAR-64名称的由来。
PAR-64/1000W只是灯泡的规格，在应用时我们也要选取适合的角度，在230V的PAR-64/1000W版本中：
CP60为非常窄光束型（Very Narrow），泡面透镜呈透明状
CP61为窄光束型（Narrow），泡面透镜呈雾面状
CP62为中等散光型（medium），泡面透镜呈8行4格凸透镜发散
CP95为非常散光型（wide），泡面透镜呈12行4格凸透镜发散
以上述四种不同特性的PAR泡，配合不同色彩的色纸，再依需要加上烟雾便能够制造出很多光效。这些光效按着演出者的音乐节拍合理的在变化，一场标准化演唱会的基本成份也就大致完成。
近年在推广小功耗大输出的灯具同时，GE公司也革新的推出800W损耗1000W输出的品种：
35118为窄光束型（Narrow）
35117为中等散光型（Medium）
35130为非常散光型（Wide）
Effect light效果灯具
1.Moving light-Scanner/Moving head电脑灯-镜面扫描/摇头灯
在这近30年的演出灯光发展史中，电脑灯的发明确实使我们的表演舞台起了很大的改变。以往颜色的变化需依靠灯具的数目来达成，例如一场演出需要十种颜色，在先不管亮度的大前提下便需要安排10倍的灯具。令灯光设计者在寻找适合的投射位置上碰到难题，这间接影响设计者的空间。后来换色器的出现，一支灯具在相同位置上便可以改变成十数种不同颜色，便解答了这个问题。
早期的电脑灯为镜面扫描式设计，具代表性的品牌有High End、Martin、Clay Parky等。但你又可否知道世界上第一具电脑灯却是摇头式设计（灯头部分可以利用记号令其活动）而非前面所说的早期为镜面扫描式设计。此话很带矛盾是吗？
其实电脑灯的发明由美国Vari-lite公司于70年代末期开发VL 0型灯开始（即后来VL 1的初型），VL 1为一只摇头式设计的电脑灯和它的后继型号
VL 2-摇头灯束灯Spot（1986）
VL 3-摇头变色灯Wash（1986）
VL 4-摇头变色灯Wash（1991）
VL 5-摇头变色灯Wash（1992-3）
VL 6-摇头光束灯Spot（1994）
VL 7-摇头光束灯Spot（1997）
皆以租凭合约方式与全球各大制作演出公司合作，中间并没任何销售与个人单位拥有的行为方式存在。
在当时这种号称神奇的灯，人们连它是如何工作都还没弄清楚。虽然如此，我们还是可以于VL灯上体现到大量高科技含量的电子与机械结构设计。作为电脑灯这种全新概念灯种的发明者，Vari-Lite公司确实在电脑灯设计的先进等位上订立了很多标准；这使到其他品牌的产品上也同样感受到这种标准的压力。
由于Vari-Lite公司在早期产品的开发上取得了多项世界专利。这使得其他公司在开发产品时碰到很多意想不到的难题，当中原理上没法抄袭而技术上又无法突破等问题处处皆是。所以现在可以知道为什么早期的电脑灯产品只有镜面扫描方式可以在市场上供应。到了后期因为解决了在法律上的某些问题，才有我们现在使用的Studio Colour、Studio Spot、Mac 500、Mac 600，Stage Colour等摇头方式设计的出现。
说了一堆电脑灯的发展经过后，现在让我们看一下它的应用原则。在大家都在考虑亮度是否足够的同时，却遗忘了电脑灯的优势在于色彩，动作及效果。所以我们考量一只灯的时候，应要注意色调的浓度（一般意大利色调较淡）、色彩渐变的平衡、光学效果图案的变化种类及机械活动的速度与精确度（往往灯体愈大受物理惯性的影响愈大）。尤其是第三点在动态电脑灯控制场合时最为重要。控台在发送一连串紧密的CUE场时，如果灯具没法跟随或定点不准确的话，反过来要灯光设计师去迁就它，这是多么糟的事！另外在机械及风机噪音方面也得注意，在剧院及音乐厅的使用场合这点主观原因尤为重要。
2.Effect projector效果投射器
在舞台上所使用到的各种灯光效果非常之多。大体上以固定或活动效果来加以分类。在70-80年代，固定效果的工作位置大部分由呈像灯加上不同图案的呈像片来完成担当（目前也有活动效果是以呈像灯加上双旋转呈像片架，YOYO或动画旋转片Animation Disk来完成的），而动态活动效果就总离不开水波纹、不同天气的云朵、火舌、闪雷、下雨、下雪等。在那时一套Strand公司的Candenza EP套装，以2.5KW卤素灯泡光源经过旋转中（可调速度）的效果玻璃图案投射至背幕上来生成大自然景象效果是少不得的。
到了后来，奥地利的PANI公司以塑料图案盘或甚至以18cm*18cm（大型机器用24cm*24cm）的彩色幻灯片来投射效果图案。这种较大型的投射装置也慢慢的从剧院往外走，跑到了景观灯光的范畴里。而法国的PIGI机器更利用投射圈轴长带正片以达到一整幅相连的壁画图案连动效果。在光源方面就由原来的2.5KW卤素灯泡进步到1.2KW、2.5KW、4KW、6KW及12KW不等的金属卤素灯泡（高色温气体放电泡）。
最近，一种新式形态的效果投射器Catalyst由美国HIGH END公司发表。它以软件于电脑中产生图像或于库中选取资料档合成后交由视频投射器输出。以BARCO公司的R18为例就可达到18000流明。这种效果投射器的亮度可以根据视频投射器的技术发展而增强，同时所有图案、影像、图片、动画等资料档可自我生成或由别的格式转换过来。免却以往投射装置图案底片冲洗的时间、成本及制图拍摄工序等问题。 在上一个世纪还有一些设备是我们在这里没有讨论但又的确在现实中存在过。这些天幕灯、泛光灯、地排灯、烟雾机、紫外灯等，也都是可以在技术层面中发挥成说明文字，由于篇幅的关系、这些讨论文字就留待下次有机会再向各位一一说明。
最后，我们都知道专业灯光的技术发展能走到今天，确实不容易。是经过不少前人的心血与经验，到了这里、本文还没有结束。我要留下一点疑问！到底将来的灯具发展是否都走向电脑灯的路线？还是发光二极体为光源的灯具（LED）可以主导市场？所有的舞台设备都全纳入到同一个控制系统的机会又有多大？调光器的存在价值又有多少？还是所有的灯具都会自我带调带控？所有的灯光设备都是否需要有变量可控值？这些问题我没有答案。或许到了明天、您们都能告诉我！这就让我们以后再来探讨吧！
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发表于 2013-10-11 17:56:01
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