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)開發(fā)有限公司白強(qiáng)引言：水秀演出方興未艾，自澳門“水舞間”后，各種大型文藝節(jié)目、旅游樂 園、紛紛加入水的表演，近年涌現(xiàn)出歡樂海岸“深藍(lán)秘境”、西雙版納“傣秀”、 橫店“夢話圓明”、南昌萬達(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)中處于相對較低的位置，這種現(xiàn)象不利于噴泉企業(yè)的發(fā)展。實現(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，演出過程中高科技產(chǎn)品越來越多，燈光、激光、音響、 投影等元素越來越多，涉及數(shù)十個行業(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。將種類繁多的設(shè)備與演出融合在一起，實現(xiàn)多設(shè)備多系統(tǒng) 的同步顯得越來越重要。同步有兩個重要的方面，第一是使演出與設(shè)備同時開始運 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 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

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

4、，例如MA控臺，也同 時支持這兩種形式的時間碼，但由于現(xiàn)在數(shù)字多軌錄音設(shè)備越來越多，數(shù)字錄音設(shè)備一般均帶有MIDI 口，可以直接使用MTC實現(xiàn)MIDI的設(shè)備間的同步，因此SMPTE同步信號的使用頻率會越來越低。同步信號的使用頻率會越來越低。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時間碼的同步能力，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、停止命令，控制噴泉設(shè)備的運行。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信號控制噴泉運行。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，但缺點是加大了溝通成本，降低 了行業(yè)地位，同時由于主控計算機(jī)或控臺一般只提供啟動、停止等信號，因此只能 實現(xiàn)起始同步，不能實現(xiàn)連續(xù)同步。實現(xiàn)噴泉軟件對時間碼的支持，將噴泉與演出無縫結(jié)合，將是噴泉控制一項重 要的研究內(nèi)容，圖5將是未來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)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，也帶來了新的考驗。目前噴 泉控制系統(tǒng)技術(shù)相對落后，使

6、得排練、演出過程中反應(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 實現(xiàn)水下燈的控制。但512個控制通道也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了使用需要，現(xiàn)在常用的 方法是疊加，一個USB-DMX控制器不夠用就用兩個，兩個不夠用就用三個，很大程 度增加了硬件設(shè)備，增大了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。其實通道數(shù)量的問題已經(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，自從舞臺燈光控制進(jìn)入數(shù)字時代以 來，DMX512協(xié)議長期占據(jù)

7、著舞臺燈光控制協(xié)議的主導(dǎo)地位，但是隨著DMX512設(shè)備的 不斷增加，512個通道已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際需要，因此ART-NET/ACN應(yīng)運而生，其 設(shè)計初衷是利用標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對傳統(tǒng)DMX-512協(xié)議及RDM協(xié)議進(jìn)行封裝和 擴(kuò)展。簡單的說，ART-NET/ACN其實就是DMX512的集合，可以攜帶多組512信號， 信號形式基于標(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。實現(xiàn)對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 的一個重要的技術(shù)增長點。低速總線一 高速網(wǎng)絡(luò)總線隨著噴泉設(shè)備越來越多，噴泉規(guī)模越來越大，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)，可以很容易的實現(xiàn)將控制現(xiàn)場的數(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、傳輸速率高，表 演實時性，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面向無連接通信， 沒有TCP的握手、確認(rèn)、窗口、重傳、擁塞控制等機(jī)制，UDP是一個無狀態(tài)的傳輸協(xié)議， 所以它在傳遞數(shù)據(jù)時非?？霼DP協(xié)議，沒有三次握手的需求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在通信時， 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)展的初級階段，由于設(shè)備終端極少，控制系統(tǒng)中又普遍采用 專用網(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)議上有一個三次握手的要求，實現(xiàn)協(xié)議的系統(tǒng)驅(qū)動層進(jìn)行重發(fā)和 滑動窗口控制，并且通過增加重發(fā)時間減少可能帶來的網(wǎng)絡(luò)堵塞問題，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，相比于相對專一的激光控制、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 理整個水秀演出，這樣可以進(jìn)一步精簡系統(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)動器等本方案的各項技術(shù)我司皆已實現(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