摘要：

介紹近年在文旅演藝領域廣泛應用的“聲像光機”表演控制系統的組成和特點。重點論述以燈控臺和媒體服務器為核心組成“聲像光機”表演系統的控制模式、系統集成、功能特點和工程應用，并列舉多個典型案例。

在劇場、主題公園和文旅實景、光影秀、各類開閉幕式及慶典等文藝演出中，通常配置有音響、燈光、視頻和機械等多種設備，如：

? 音響（audio）：調音臺、處理設備、功放、音箱等。

? 視頻（video）：投影機、攝像頭、視頻服務器、LED顯示屏等。

? 燈光（lighting）：燈控臺、常規燈、電腦燈等。

? 特效機械（effect machinery）：煙火、禮花炮、煙霧等。

上述設備可統稱為聲像光機（AVLM）設備。

通常聲像光機是音響、燈光、視頻和機械等各專業系統各自采用不同的控制技術，分別配置獨立的控制系統，通過演出場所配備的內部通訊設備（簡稱“內通”）或對講機，保持相互間的協調配合。隨著技術的進步，特別是在文旅演藝領域中大量出現光影秀和主題劇場、文旅實景等被稱為“聲光電表演”“光影秀”“聲光影視表演”的演出，通常都是聲、光、影視和特效機械緊密結合的模式，從而使表演控制（show control）這一技術得以快速發展。國內對這沒有統一的術語（有稱“演出控制”[12]），也鮮有廣泛深入的研究及探討。

隨著演出形態和技術發展，音響、燈光、視覺效果和特效機械等各個子系統逐步實現聲像光機表演同步控制。最早實現聲像光機表演同步控制的模式難以考證，早期可見于國外的迪士尼主題公園和太陽馬戲團的《O show》等；我國最早的主題公園應是深圳的錦繡中華（1989年），最早的實景文旅演出應是印象劉三姐（2004年），而其大規模應用則是2008年8月北京奧運會和2010年廣州亞運會及2010年上海世博會開閉幕式。近年文旅演藝項目在國家政策扶持下發展迅速，包括城市景觀、慶典活動、燈光節、音樂節、特色小鎮、夜游景觀、主題劇場和文旅實景演出等項目運用了聲像光機表演同步控制。由于聲像光機表演控制系統能大幅度提高多種演藝活動的自動化、智能化水平，運行管理更簡便安全，因而得到廣泛的應用。

1 聲像光機表演控制系統控制模式的分類和特點[1][2][4]

聲像光機表演控制系統控制模式可以有多種不同的分類方法。

1.1 按表演場所和表演內容分類

1.1.1 景觀類（landscape）

泛指城市亮化及景觀燈光秀等程序相對較簡單的控制系統。

1.1.2 表演類（performance）

泛指各類主題劇場、旅游實景演出和大型慶典活動的表演控制。

1.1.3 展覽類（exhibition）

泛指各類博物館、科技館、展示廳等場所的應用。

本文只討論聲像光機表演控制系統在1.1.1及1.1.2兩種類型的應用。
1.2 按控制系統的功能分類

1.2.1 簡單控制

走時間線，固定程序，聲光像不要求.同步，一般無演員參加。常見于景觀照明、城市亮化和中小型聲光秀等。典型案例如廣州市珠江兩岸光亮工程和四川樂山大佛聲光秀等文旅演藝項目，采用HDL show control或阿凡達（AVATAR）等智能中控系統控制，管理使用較簡便、成本相對低廉。詳情可參閱參考文獻[1][2][4]，本文從略。

1.2.2 基本控制

時間碼+事件觸發+必要的人工控制，劇情較簡單，多數節目無演員參加。某些節目會有演員參加表演，但不講不唱，不用傳聲器，呈現的音樂、人聲和環境聲等聽覺效果都是采用“先預錄，后重放”的方式，聲、光、像要求同步，演員配合動作和對口型。這是目前國內聲光秀較為普遍采用的控制模式。本文將論述此種模式的特點、系統集成和工程案例。

1.2.3 實時控制

主要應用于話劇、歌劇、音樂劇等內容豐富、劇情較復雜的專業文藝演出?；旧先允菚r間碼+事件觸發+必要的人工控制的模式作為基礎。其最大特點是突出“人”的表演。主要演員配戴無線傳聲器，真講、真唱、真笑、真哭，塑造出一個個“有血有肉”的動人角色。再加上現場沉浸式3D音視頻系統和聲像同步跟蹤等技術手段，對觀眾有強烈的吸引力。近年的成功演出劇目如實景話劇《12.12西安事變》、歌劇《拉貝日記》，建黨100周年獻禮的音樂劇《新華報童》、歌劇《國?家》和歌劇《江姐》等。但由于技術和成本等條件所限，在國內應用尚不普遍。隨著文旅產業的發展，加上國產系統的研發推廣，成本逐步下降，此類控制技術應能夠為劇場、音樂廳，特別是文旅演藝項目“轉型升級、提質增效”提供更大助力。

 

1.3 按控制系統的結構特點分類

1.3.1 以第三方控制系統為核心的表演系統

如以HDL智能控制系統、lemuse MC-2000演出集成控制器、AVATAR中控系統以及Medialon和ALCORN等專業聲像光機表演控制系統為核心的表演系統。詳情可參閱參考文獻[1][2][3][4]，本文從略。

1.3.2 以音視頻機械各控臺為中心、時間碼為同步信號的表演系統

目前常用的聲像光機表演控制系統以燈光音視頻機械等各控臺為中心、時間碼為同步信號的方式，將燈光、音響、視頻和機械跟隨演出同步推進。本文主要分析采用運行DMX、MIDI、SMPTE等多種協議，控制常規燈具、電腦燈具、音響、投影、LED屏、噴泉、焰火、激光和機械（如冰屏或恐龍）動作等同步運行表演。該控制模式靈活可靠，有較廣泛的應用。

典型案例：

1)飛豬燈控臺配合AXON媒體服務器，用于控制2010年廣州亞運開閉幕式文藝演出。

2) Hod 4燈控臺配合Modulo-Piplayer媒體服務器，用于慶祝中華人民共和國成立 70周年文藝晚會的演出控制。

3) grand MA2電腦燈控臺配合Arkaos媒體服務器的案例較多，如：

? 2010年上海世博開幕式：5臺燈控臺與6臺媒體服務器配合，控制浦江兩岸音響、燈光、投影、LED屏、焰火、激光表演。

? 2016年9月杭州G20峰會開幕式：7臺燈控臺與44臺Arkaos媒體服務器配合。

? 2018年2月平昌冬奧會閉幕式“北京8分鐘”：3臺燈控臺與60臺服務器配合，控制24臺透明LED屏幕組成的智能機器人表演。

? 2018年6月青島上合峰會開幕式：7臺燈控臺與44臺Arkaos媒體服務器配合，控制燈光煙火表演。

? 2018年12月重慶“歸來三峽”大型詩詞文化實景演出：2臺燈控臺與16臺Arkaos媒體服務器配合。

2 聲像光機表演控制系統常用協議和接口[1][2][4]

比較完善的聲像光機表演系統的設備在硬件上都需要有特定的接口（interface）來配合聲像光機表演控制系統，并支持聲像光機領域中的國際主流技術規格和相關協議（protocol）。傳統的音視頻接口（RCA、XLR、TRS、AES/EBU、DVI、HDMI）以及音視頻網絡(CobraNet、Ethersound、AVB、Dante、HDBaseT)等傳輸協議在聲像光機表演系統中都普遍使用。有關上述接口和協議的內容詳見參考文獻[1][2]，本文從略。下面對在AVLM表演控制系統中的音視頻和燈光系統同步聯動的一些常用協議，如DMX 512、MIDI Timecode （MTC）、FSK、ARTNET和 SMPTE等，分別作簡要介紹。
2.1 DMX512（Digitalmultiplex）數字多路復用傳輸協議

.是作為燈光控制協議，隨后擴展到如換色器、煙霧機和噴泉等設備的控制。512表示一對數據線上可同時傳輸512個通道的控制信號，通常用雙芯絞合屏蔽線傳輸，有效傳輸距離250 ｍ，條件是使用優質信號線。

2.2 ArtNet、ACN和 sACN協議

隨著網絡技術的發展和普及，燈光控制領域引入了TCP/IP網絡傳輸技術，開發出由TCP/IP網絡協議和DMX協議兩者結合組成的網絡傳輸燈光控制系統，其目的是采用標準的網絡技術實現大量DMX 512數據的遠程傳輸。其系統組成是將燈控臺輸出的DMX信號經信號轉換器轉換成TCP/IP網絡信號，經由5類以上網絡線遠距離傳輸到燈具附近，再通過信號轉換器轉換成DMX信號，驅動數字調光器或直接驅功DMX控制燈具的運行。目前國際上通行有ArtNet（Artistic Network）和sACN ( Lightweight streaming protocol for transport of DMX512 using ACN）兩個協議，各有特點，長期共存。各大廠家生產的帶網絡接口的燈控臺，普遍都兼容ArtNet、ACN及sACN等協議。

2.3 SMPTE（LTC）（Society of Motion Picture and Television Engineers）時間碼

用于燈光與音頻視頻的同步控制。較.的聲像光機控制系統除“時間線” （Time Line）功能外，還具有事件（Event）功能，即通過傳感器或機械觸點等方式，從音響、視頻設備引入SMPTE（LTC）時間碼來控制燈光系統，使燈光的變化可以與音頻及視頻信號.同步。

2.4 MIDI（Music Instrument Digital Interface）接口

MIDI是樂器數字接口，原來是為電子音樂開發的一種電子樂器的控制協議，后被燈光控制借用，可用作多機聯動或聲光同步等控制。

2.5 CITP（Controller Interface Transport Protocol）多媒體素材協議

可在同一局域網的工作站之間實現點對點的流媒體傳輸，用于燈光、視頻同步控制的系統中，把媒體服務器的視頻素材以網絡形式打包傳輸到燈光控制臺作為預覽顯示。

2.6 FSK（Frequency Shift Keying）頻移鍵控協議

常用于對時間碼要求較高的特效機械設備，如煙花燃放設備等。

 

3 適用于聲像光機表演控制系統燈光控制臺的基本功能[3]

燈控臺在演藝領域的燈光系統中起著控制中樞的作用，其主要功能是輸出DMX控制信號，經傳輸網絡傳送到調光柜（或直通柜），或直接傳送到帶DMX接口的燈具進行控制。而在聲像光機表演控制系統中，燈控臺同時還承擔燈光與音頻、視頻和特效機械系統同步聯動控制的任務。

適用于聲像光機表演控制系統的燈控臺，需要具備以下的配置和功能：

? DMX協議接口——用于對燈具和特效機械的控制；

? 觸摸屏——用于編程和控制；

? 顯示屏——顯示內容表、CUE程序表等；

? 手動和電動操作桿——控制燈具參數變化；

? 燈庫管理——存儲燈具各種屬性和參數信息的數據庫；

? 時間碼（MIDI SMPTE）——用于與音頻視頻同步控制；

? 通訊協議——較大規模的聲像光機表演項目，選用的燈控臺應兼容Art-Net、sACN、CITP和RDM（遠程設備管理）等協議。

4 媒體服務器的基本功能和特性簡介[5][6][7][10][11]

4.1 媒體服務器的基本功能

本文只討論聲像光機表演控制系統常用的多媒體視頻處理服務器（Muti-Media Video Processing Server，簡稱“媒體服務器”，Media Server）。

業內還有多種名稱，如視頻服務器、表演用媒體服務器等。在各種多媒體表演模式如沉浸式幻影成像、3D投影技術（3D MAPPING）、建筑外墻秀、水舞光影秀、多媒體科技展覽展示、穹頂和球幕投影以及人體互動場景漫游等等都需要用到媒體服務器作為核心部件。

媒體服務器包括軟件和硬件，其主要功能如：視頻信號采集、播放、實時編輯、添加特效、疊加圖層、拼接融合和多點校正等視頻處理功能，能在短時間內根據演出現場的實際情況對視頻進行調整，即時呈現導演的視覺創意。配置有DVI、SDI、HDMI以及DMX、MIDI、AUDIO、VIDEO和USB等多種接口，可與音響、燈光、視頻和特效機械等組成多媒體同步表演控制系統。
4.2 國內表演控制常用的媒體服務器

表1列出國內表演控制常用的媒體服務器名稱和典型案例。

 

4.3 ShowPower Arkaos媒體服務器簡介

4.3.1 硬件配置

1）CPU為Intel Core17-3770，3.40 GHz；

2）固態硬盤120 GiB（可擴展至500 GiB）；

3）雙顯卡，4路DVI輸出，最大分辨率為2 560 ×1 600；

4 ）支持 A V I 、 M P E G 、 M P E G 2 、 M P E G 4 、 QuickTime MOV、Flash、WMV、M2V、JPG等影音格式；

5）輸入接口為HD-SDI、DVI、VGA、S-video；支持PC、DMX、MIDI、Artnet、MA-NET等。

4.3.2 功能及應用案例

1）映射調色：可任意改變視頻的顏色（亮度、對比度、CMY混色等）；

2）即時特效和轉場疊化：基本的位移、旋轉、縮放功能；對視頻素材隨機增添字幕、數字和動畫效果，添加淡入淡出等轉場效果并實時剪輯；其特效庫擁有160種以上的影像特效，50種以上的文本動畫（原始素材），包括色調特效、波紋效果、球體效果、立方體效果、鏡面效果、分屏效果、視頻分裂效果、多屏、寬屏的邊緣柔化以及“門”的開合動畫等影像特效。這些效果還可以組合疊加。圖1～圖5顯示部分特效案例。

 

 

3）異型校正和拼接融合；

4）媒體儲存和多圖層播放；

5）現場采集：支持攝像機導入功能。

4.3.3 基本的連接方式

圖6和圖7分別示意了ShowPower服務器與投影儀與LED屏幕的連接。

 

4.4 GD-V媒體服務器

GD-V媒體服務器是一套以荷蘭Resolume（瑞斯龍）為核心的軟件后臺，組成動能略低于Arkaos的經濟型實時視頻處理和顯示控制系統。

4.4.1 主要特點

1）視頻實時控制、實時播放4K影像、特效渲染和現場操控能力。其特效引擎有多達90款特效；

2）三維多圖層系統（伺服器）：可對每一個視頻層或圖片層單獨進行修改；

3）空中觸摸、球體互動、圖像跟蹤等互動功能。

4.4.2 接口

前面板：USB 3.0×2（接入USB設備，加載或備份數據）；

后面板：USB 3.0×3；

Video In：預留接口；

LAN：以太網網口，實現服務器聯網；

Audio：3.5 mm音頻信號輸出接口；

HDMI OUT×8：高清多媒體輸出接口，輸出音頻及視頻信號。 

4.4.3 系統連接

廣州大學聲光影視技術與藝術體驗中心展示了聲像光機表演系統的簡化示意圖。通過GD-V服務器的USB、HDMI和LAN等接口，運行多種協議，分別控制音響系統I、投影系統、紅外傳感器（用于互動功能）、燈光系統、音響系統II、弧形大屏幕拼接、互動投影、投影和虛擬成像等多個表演項目，既可分別獨立運行展示，也可以在一定范圍內作同步聯動表演。

圖8所示為通用型的文旅實景演藝控制系統圖。主控設備包括兩臺MA2燈控臺、兩臺Arkaos視頻服務器和以數字調音臺為中心組成的音響系統。受控設備主要包括電腦燈、光束燈、激光燈、LED條燈、音樂噴泉（機械泵）和投影機等。整個系統是由調音臺發送SMPTE時間碼和MIDI信號進行觸發，通過MA2發送DMX信號，控制全場的燈光、視頻和特效機械設備與音響系統同步運行。

圖8 聲像光機表演控制系統示意圖

 

5 典型工程案例

由張藝謀主持創作的大型詩詞文化實景演出《歸來三峽》，地點在重慶市奉節縣三峽西端入口夔門，2018年12月首演。演出浮臺160 m，寬54 m，高18 m。觀眾席1 800座。見圖9。節目選取了李白、杜甫、劉禹錫、蘇軾、陳子昂和李商隱等6位詩人的十首詩詞，預先通過音頻工作站將朗誦詞和配樂錄制貯存，演出時演員的動作是跟隨音響系統重放預錄朗誦詞和配樂同步表演。整個系統是以音響為主線，由數字調音臺發出MIDI時間碼信號，控制燈光、視頻和特效。

考慮到安全等因素，所有升降、平移、旋轉等舞臺機械系統的運行是單獨控制。

圖9 大型詩詞文化實景演出《歸來三峽》演出場地

5.2.1 音響系統

由A&H C2500數字調音臺2臺、Symetrix數字音頻處理器10臺、AVID數字音頻工作站1套組成音響系統的控制中心。觀眾區主擴系統包括EAW-Anya有源自適應全頻陣列音箱2×6臺，分別吊掛于觀眾區左右兩側，QX596i音箱8臺作補聲，MK2326i音箱8臺作效果聲，加上SB528zP超低頻音箱11臺。舞臺區返送系統包括C牌R.5COAX返聽音箱22臺。

圖10所示為音響主要設備布置圖。

圖10 《歸來三峽》音響主要設備布置圖

5.2.2 視頻系統

1）32臺投影機投向演出浮臺上由鐵絲焊接成型的景片，營造出五彩斑斕的宮殿、山峰、樹木和折扇等景觀，按劇情的發展通過電動吊桿升降平移(單獨控制)。見圖11。

圖11 《歸來三峽》演出實景照

2）兩臺MA2燈控臺和16臺視頻服務器提供視頻素材、投影特效和控制功能，與音響及燈光系統同步運行。見圖12。

3）安裝在控制機房的服務器距離投影機房的距離較遠，輸出的DVI信號需先經由DVI/光纖轉換器轉換為光信號，傳輸到投影機房，再經光纖/DVI轉換器轉換為DVI信號送達投影機的DVI輸入口。見圖12。

圖12 《歸來三峽》視頻控制系統示意圖（局部）

5.2.3 燈光系統

演出浮臺上共安裝多種型號的搖頭電腦燈516臺、三合一電腦燈192臺、染色燈61臺、追光燈3臺。燈光控制系統以MA2燈控臺為核心，采用雙向以太網與DMX網絡相結合的控制，以光纖作主干道進行遠距離網絡傳輸，無線和DMX作輔助網絡傳輸控制。

6 結語

表演控制系統是聲像光機表演系統的核心組成部份。本文所述的基于以燈光、音視頻、機械等各控臺為中心、時間碼為同步信號的方式，將燈光、音響、視頻和機械跟隨演出同步推進的“聲像光機”表演系統的控制模式，其技術成熟，控制靈活可靠，因而在國內獲得較廣泛的應用。若能在主要設備國產化方面有所突破，將能夠降低成本，從而有更廣闊的應用前景。

對于程序較簡單、固定走時間線、對聲光同步無.要求的中小型景觀照明的亮化工程，建議選用一般智能中控設備控制音視頻或音頻播放器，可大幅度降低成本和簡化管理。

另一方面，近年在國內逐步發展的“現場沉浸式3D音視頻系統”和“聲像實時同步跟蹤”等技術手段，在話劇、歌劇、音樂劇等專業文藝演出有少量應用，對觀眾有強烈的吸引力和沉浸感。僅是由于技術和成本等條件所限，在國內應用尚不普遍。但隨著文藝演出的發展，以及國產化系統的研發推廣，成本將逐步下降。此類技術應當會成為劇場、音樂廳和文旅演藝項目“轉型升級”的一個引人注目的發展方向。

 

 

選自《演藝科技》2022年.期  葉煜暉，羅文軒，周錫韜《“聲像光機”表演控制系統的集成及典型案例》。轉載請標注：演藝科技傳媒。更多詳細內容請參閱《演藝科技》。