2.3.3 数字调光器
1)数字调光器的组成
数字调光器主要由调光组件和控制组件两大部分组成。调光组件主要安装有晶闸管器件或固态继电器。控制组件通常采用1个或2个单片计算机或微处理器来完成其工作,承担同步信号的采集以及调光器的数字移相触发控制,还承担与调光台之间的数字通信,接收来自调光台的数字控制信号,即当前各个调光器应具有的亮度数据。有的调光器是每相配一个控制组件,更多的是一个调光器只有一个控制组件。图2.31是数字调光器控制组件的大致方框图,各厂商的产品各有不同。
数字调光器的控制信号采用DMX 512协议,故只要用一根2芯专用屏蔽电缆就可传送512路调光器的控制信号,其中2根芯线用于正、负信号传送,屏蔽层用做信号地。由于DMX512协议在制定时,将接插件规定为5芯,可用于2组DMX512信号的传送,配用的电缆也是采用4芯屏蔽电缆(屏蔽层接信号地,2组共用)。所以在调光器上有2个5芯XLR插座,其中一个标有“DMX IN”,专门用来接收来自调光台的DMX信号。
图2.31 数字调光器控制组件方框图
由于DMX 512信号可以控制512路调光器,而一个硅箱只有6路或12路,一个硅柜最多也不过96路,所以常常要有多个调光器一起使用。为此,在“DMX IN”旁还会有一个标有“DMX THRO”的相同插座,用于将DMX 512信号连接到下一个调光器。目前生产的数字硅箱,为了增强通用性,常另加模拟控制信号输入端子,使硅箱既能适用于数字调光台,又能适用于模拟调光台。
2)半数字调光器
在调光领域内,调光台先于调光器实现数字化,所以在真正数字化前,有过一段“准数字化”(又称半数字化)的过渡阶段。半数字化最主要的特征是采用解码器转换的方法。解码器是一种能接受数字调光台通过控制线路传送来的串行DMX 512数字信号,并将数字信号经D/A转换后产生多路模拟信号的装置。D/A混合系统具体连接方式如图2.32所示。这种方式目前还在应用,主要在旧式的模拟调光器配用数字化调光台时使用。有的厂商将解码器装在硅柜内,这样表面看来与数字调光器相似,但实质仍是模拟调光器。只有直接用数字信号触发晶闸管的数字调光器,方可称之为全数字调光器,以示区别。
图2.32 D/A混合系统的连接
3)数字调光器的功能特点
与模拟调光器相比,数字调光器具有以下基本功能和特点:
(1)调光一致性好。数字调光器无需任何调校即可达到良好的调光一致性,而且不随时间的变化和环境的变迁而变动。数字调光器把触发脉冲的时序参数存储在单片计算机的内存中,在同步信号的作用下,调出该时序参数进行计算并发出脉冲进行移相触发,因而不需要对起始光点和调光范围进行调整,使用非常方便。
(2)光精度高、范围大。这是表征数字调光技术的两个重要参量。一般调光精度达到1024级以上,调光范围1%~100%,可以满足演出如戏剧、话剧等需要很细腻的灯光变化效果的要求。
(3)场备份功能。在重要演出中,常常需要备份几场数据(如开幕、幕间、高潮、闭幕等)。对于一些流动演出,其灯光场景变化不多,这时也可以使用场备份功能。如HDLDDP6和HDL-DDP12数字硅箱可以预存储9场场景。演出前将所需要的灯光场景一一记录存储起来,演出时根据节目的进程重新调出使用。还有双备份的全数字控制单元,一般都采取同步工作的方式,即两控制单元的控制完全相同,当其中一个出现故障时,另一模块会自动投入工作,保证系统的可靠性。
(4)稳健性(robust)。稳健性是指系统在外来干扰冲击下恢复原有性能的能力。这是应用数字电路、计算机技术和智能化技术后带来的最明显的优势。
(5)现场调光功能。通过全数字硅箱上的按键和液晶显示器(LCD)显示屏输入有关指令,可以直接对输出回路设定输出亮度值。现场调光功能很重要,当调光台、备份台都失灵时,数字调光器可充当后备调光台,依靠现场调光功能可以直接对现场的灯具进行调光控制,有些调光器具有高达99场的预选功能,不但可以设置面光、背光、侧光等维持现场拍摄的需要,还可以进行一些效果变化操作。
(6)过流保护、短路保护和高压偏离保护。晶闸管调光器中的核心是晶闸管,当电路发生过流和短路时比较容易损坏,要采用快速熔断器或品质较好的空气开关来保护。6kW的调光器一般配用32A的空气开关。另外,所有控制单元与功率元件之间都有可靠地高压隔离和光电隔离保护。
(7)散热风机智能控制。硅柜一般都安装轴流风扇冷却,冷却风扇有的不予控制,电源一接通风扇就开始工作;有的设有手动开关,在需要时手动开启。高档设备则有自动检测的智能控制装置,当温度达到一定程度时,会自动开启风扇,有的在机柜内设有多个测试点,可根据需要开启1个或多个风扇,也可控制风扇运行速度和时间的长短,以减少对外界的噪声干扰。有的设备还有报警功能,当温度达到一定值时,会发出报警声响并在显示装置上显示。
(8)工作状态检测。高档数字调光器具有多项工作状态检测功能,可对调光器的工作电流、电压、三相平衡、负载的开路、短路、功率、控制信号、温度、风扇状态等多个参数进行检测,并将检测结果返回主控制台或其他监视设备。这就是所谓的Reporting功能。
(9)预热功能。天气寒冷时,灯泡突然通电,很容易损坏,如先将光源通上较低的电压进行预热,可以减少由温差引起的损坏。此外,舞台上常要制造一些闪电效果或其他需要快速变光的效果,但由于舞台光源功率大,有很大的热惯性,灯光不能即时反应,影响闪光效果,如果在闪光前先将灯泡预热,效果就会好得多。
(10)过零触发开关功能。硅柜除了调光功能外,还应当具备直接开关功率模块的功能(过零触发开关)。如气体放电光源以及电脑灯、烟机等无需调压只需开关控制的设备也可以纳入调光台来控制,可用晶闸管作为固态开关来控制其电源,在实际使用中采用过零触发技术,使晶闸管只在交流电过零时触发(其他时刻不能触发)。有的晶闸管调光器可以人为地设置成调光功能或开关功能两种模式,可以把电脑灯、烟机等随时接上任意一个灯位,只要将该灯位设为过零触发方式即可。但有些产品则是固定的,不能改变功能,只能在买方订货时就确定配置一定比例的开关型单元。
(11)调光曲线设置功能。可根据需要设置多种调光曲线,如平方(二次)曲线、立方(三次)曲线或直线型调光曲线。
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