劇場舞臺(tái)燈光音響解決方案

　　劇院舞臺(tái)燈光主要特性的研究

　　舞臺(tái)美術(shù)家在超越時(shí)空的演出中共同構(gòu)成具有聲、光、色、形等多維因素的視覺和聽覺的創(chuàng)意空間，并隨著時(shí)間，以及情節(jié)、場景的轉(zhuǎn)換而延續(xù)發(fā)展。不論是戲劇情節(jié)的轉(zhuǎn)折還是戲曲歌舞的表演，與此同時(shí)，舞臺(tái)燈光在觀眾視覺中或以不知不覺的方式進(jìn)行光的明暗效果變化、形體空間的變化或以燈光設(shè)備本身具備的功能造成各種視覺表現(xiàn)效果。
　　1、對(duì)燈光器材設(shè)備的特點(diǎn)性能的調(diào)研
　　泛光燈：天地排燈、腳光燈、頂排泛光燈等。
　　聚光燈：凸透鏡聚燈、柔光聚光燈。
　　無透鏡聚光燈：回光燈、PAR燈及封閉燈泡。包括：平行、集光型、柔光型、散光型等。
　　成像聚光燈：造形燈以及成像插片、飯獾啤?幻燈效果燈具：水波紋幻燈、跑云幻燈、PANI幻燈及其它效果燈具等。
　　電腦燈：燈體旋轉(zhuǎn)形式、鏡面運(yùn)動(dòng)形式、集換色、成像造形、運(yùn)動(dòng)變化為一體的照明燈具。
　　特殊投映燈具：效果器材、換色器、煙霧器、數(shù)字電腦投映設(shè)備等。
　　操作控制系統(tǒng)：可控硅調(diào)光器及調(diào)光操作臺(tái)各部分功能。
　　彩色燈光濾色片：各種濾色，色溫，減光，反光片，柔光片等。
　　演示激光：以各色低功率激光發(fā)生裝置在計(jì)算機(jī)控制下完成對(duì)畫面的掃描。
　　輔助效果器材：煙霧發(fā)生器及排風(fēng)、送風(fēng)裝置。下雪發(fā)生裝置、肥皂泡發(fā)生裝置、二氧化碳煙霧、液氮、炒煙、紙花炮、干冰等。
　　2、燈光與被照明物體材料材質(zhì)特點(diǎn)的研究運(yùn)用表現(xiàn)
　　材質(zhì)——反射 漫反射 透光 半透 不透 軟硬柔 吸收反射規(guī)律。
　　材料——紡織材料——棉布 綢緞 絲絨 麻布紗布。
　　金屬材料——金 銀 銅 鐵 鋁合金 不銹鋼。
　　自然材料——木 石 土 磚 植物合成材料——尼龍 塑料 發(fā)泡材料 PVC 板材。

　　劇院舞臺(tái)燈光的解決方案

　　舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)時(shí)光色的運(yùn)用是戲劇藝術(shù)中的一個(gè)重要手段，在使用光色時(shí)必須掌握他的技巧和規(guī)律。
　　光色相加與物色相減：
　　畫畫時(shí)只要掌握了調(diào)色規(guī)律，就能用幾種顏色調(diào)出千變?nèi)f化的顏色。調(diào)料的調(diào)配是應(yīng)用了色彩學(xué)總常用的“物色相減”規(guī)律。了解了這個(gè)規(guī)律，采用濾色片疊加法就能調(diào)出所需各種光色。舞臺(tái)燈光把不同型號(hào)的濾色片疊加在一起，通過光線可獲得所需的各種光色。舞臺(tái)燈光同樣使用了繪畫調(diào)色的這一“物色相減”的規(guī)律。但值得提出的是舞臺(tái)燈光不僅要使用這一個(gè)方法，還必須使用“光色相加”的方法來獲得不同的光色。即光的三原色紅、綠、藍(lán)相加成白色的規(guī)律性。如果我們把“光色相加”的規(guī)律和“物色相減”的規(guī)律混淆不清，就很難從使用光色中找到合理的科學(xué)規(guī)律。其實(shí)在彩色電視及彩色彩色膠片攝影中也同樣使用了這兩種規(guī)律。紅光加綠光混合產(chǎn)生黃光，而顏色中的黃卻不可能從紅加綠中配出來，又如黃色加蘭色光混合可產(chǎn)生白光。即原色紅加原色藍(lán)與綠產(chǎn)生中間色黃。這實(shí)際上是互補(bǔ)色，又稱互為余色。即凡是兩種色光相加后能產(chǎn)生白交，就稱這兩種色光互為余色，這也是白光相加的規(guī)律。
　　舞臺(tái)燈光濾色片相疊加“物色相減”所獲得的光色與舞臺(tái)上兩種不同光色的燈光混合在一起的“光色相加”是兩個(gè)不同的調(diào)色辦法，必須弄清這兩個(gè)不同的規(guī)律，然后在舞臺(tái)舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)實(shí)踐中熟悉掌握他，才能得到所需的藝術(shù)效果。
　　舞臺(tái)燈光中的發(fā)光體與濾色片應(yīng)用中的探討：
　　研究舞臺(tái)燈光運(yùn)用光色的技巧時(shí)，必須要熟悉使用的工具———舞臺(tái)發(fā)光體及濾色片。正象美術(shù)家繪畫對(duì)必須熟悉顏料，話筆及畫布的性能一樣，舞臺(tái)上更多的是使用鎢燈。由于鎢絲在確保正常壽命狀態(tài)所能承承受的溫度，只能發(fā)出2800K的光色，光色偏黃，適用于暖色調(diào)的濾色片，當(dāng)表現(xiàn)暖色調(diào)的場面時(shí)，如蔚藍(lán)色的夜景就比較困難。光源中缺少蘭色成分，因此通過濾色片后約損失了百分之70的光線，降低了光的照度，他的色純主也差自從鹵鎢燈發(fā)明后使光色的色溫達(dá)到了3200K，這幾乎是極限，其光色仍偏暖，如果再提高鎢絲的使用溫度會(huì)導(dǎo)致壽命大幅度降低，也就沒有了使用價(jià)值。
　　舞臺(tái)劇是肉眼觀看的藝術(shù)，而是視神經(jīng)不同于彩色膠片或電視，人眼的感色細(xì)胞弱，在暗光不對(duì)顏色區(qū)別較差。如人眼在月夜的暗光幾乎是色盲。對(duì)色彩的區(qū)分比影視靈敏度低得多，舞臺(tái)燈光的重要問題的解決，如果不借助氣體放電燈或金屬鹵化物燈的開發(fā)，提高冷色燈光亮度和純度就很困難了。目前使用使用上述光法制的燈具的調(diào)光（控制明暗的變化）都很不理想，限制了它在舞臺(tái)上大量的使用調(diào)光器時(shí)，均因采用降電壓而造成了光色的變暖偏色（電壓每降低1V則色溫降低10K）特別影響冷色調(diào)夜光的變光。
　　多少年來曾有人研究使用能調(diào)光的熒光燈來解決這一困惑的問題。近年來，影視中開始使用變頻調(diào)光光纖線的三基色熒光燈?，F(xiàn)在舞臺(tái)燈光使用的濾色片多為懼酯樹脂（又稱滌綸片）染色制成。使用輕便，但很難做到完全不腿色。著名廠家生產(chǎn)的濾色片多達(dá)百余種，常稱它是微系列的濾色片，每片濾色片間的區(qū)別很小，因?yàn)殡娨晫?duì)光色很敏感，很需要它，肉眼區(qū)別不大的兩種濾色片在電視中能發(fā)現(xiàn)的區(qū)別和色彩差異，這幾乎是影視中不能接受的。但對(duì)于舞臺(tái)燈光來說，要求并不需要那么高。中國舞臺(tái)美術(shù)學(xué)會(huì)燈光專業(yè)委員會(huì)曾組織北京及上海兩地的燈光專家選濾色片后，選出常用的濾色片不定期20余種。多數(shù)燈光專家主張采用光色相加及物色相減的規(guī)律獲得所需的豐富光色變化。
　　因?yàn)榫埘渲瑸V色片很難做到不退色，因此某些演出保留劇目的國外劇場仍保留使用彩色玻璃濾色片的習(xí)慣。彩色玻璃是在熔化的玻璃中加入某些金屬或其氧化物而產(chǎn)生不同的顏色，且色彩不會(huì)退減。這就能保證那些保留劇目演出時(shí)的質(zhì)量不會(huì)改變。

　　劇院要求較高的燈光系統(tǒng)和音響系統(tǒng)

　　在劇院建設(shè)的諸多環(huán)節(jié)中,設(shè)計(jì)是最基本、最重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)工作組織的好壞,關(guān)系到整個(gè)劇院建設(shè)過程的項(xiàng)目管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低,對(duì)未來劇院使用功能的發(fā)揮影響巨大。
　　在具體的設(shè)計(jì)工作中，基于“實(shí)現(xiàn)定位、完善功能和保證使用”的要求，特別是要?jiǎng)?chuàng)造良好的硬件環(huán)境以滿足劇院建成后正常經(jīng)營管理的需要，設(shè)計(jì)院應(yīng)該對(duì)劇院使用過程中的重要功能系統(tǒng)有比較完整的認(rèn)識(shí)，如何將這些系統(tǒng)做的更好則成為了重點(diǎn)研究。其中燈光系統(tǒng)和音響系統(tǒng)就是劇院設(shè)計(jì)中須予以重視的功能系統(tǒng)之一。
　　一、燈光系統(tǒng)
　　燈光系統(tǒng)有燈光設(shè)備系統(tǒng)和與設(shè)備系統(tǒng)相關(guān)的建筑配套系統(tǒng)。此處只討論與建筑設(shè)計(jì)有關(guān)的燈光設(shè)備建筑配套系統(tǒng)。
　　在觀眾廳后區(qū)、觀眾廳內(nèi)部、舞臺(tái)區(qū)和后舞臺(tái)區(qū)，均布置有相應(yīng)的燈光設(shè)備。在觀眾廳后部是燈光控制室，其面積大小、窗口大小及位置、地板要求、空調(diào)要求、用電條件等與燈光設(shè)備系統(tǒng)的規(guī)模有關(guān)，應(yīng)由燈光專業(yè)設(shè)計(jì)提出具體要求，建筑設(shè)計(jì)要逐條落實(shí)。
　　在觀眾廳內(nèi)部有追光室、面光橋和耳光室，應(yīng)根據(jù)光路數(shù)量、設(shè)備數(shù)量和規(guī)范要求，在合理的位置進(jìn)行布局，以保證光線以合適的角度投向舞臺(tái)相應(yīng)區(qū)域?yàn)樵瓌t。
　　在舞臺(tái)區(qū)與舞臺(tái)燈光有關(guān)的設(shè)備有假臺(tái)口、燈桿、燈光渡橋、燈光吊籠，在后臺(tái)區(qū)也有燈光吊桿等設(shè)備。這設(shè)備大都由舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)提供，建筑設(shè)計(jì)要為舞臺(tái)機(jī)械提供空間條件、稱重埋件、電氣條件、裝修條件等
　　另外在舞臺(tái)區(qū)和觀眾廳外側(cè)距離較近的地方設(shè)置調(diào)光柜室。其面積大小有硅路數(shù)（硅柜數(shù)）決定。同時(shí)硅路數(shù)的多少也決定了用電量（配電柜）的大小，這些也需要燈光設(shè)計(jì)提出具體要求，由建筑設(shè)計(jì)提供必要的條件。
　　二、音響系統(tǒng)
　　音響系統(tǒng)和燈光系統(tǒng)一樣，也有其設(shè)備和配套建筑系統(tǒng)。在觀眾廳后要有調(diào)音室，其要求與燈光調(diào)光室類似。在調(diào)光柜室對(duì)應(yīng)的觀眾廳另一側(cè)要設(shè)置擴(kuò)聲機(jī)房，目的是遠(yuǎn)距離的調(diào)光柜室，以免發(fā)生電磁干擾，影響電聲質(zhì)量。但是擴(kuò)聲機(jī)房距主音箱一定要近，以提高信號(hào)傳播質(zhì)量。
　　在觀眾廳內(nèi)，最主要的設(shè)備是臺(tái)口主音箱，分別在臺(tái)口的上方和兩側(cè)，其位置、角度、空間大小和用電條件要根據(jù)音響專業(yè)設(shè)計(jì)要求而定。如果內(nèi)裝音箱，要注意與建筑聲學(xué)專業(yè)協(xié)調(diào)，以保證臺(tái)口上方天花板的形式有利于建聲反射要求。另外，在樂池欄桿上裝有補(bǔ)聲音箱，在觀眾廳吊頂和側(cè)墻上裝有效果音箱，其技術(shù)要求要與裝飾設(shè)計(jì)單位進(jìn)行協(xié)調(diào)。
　　由這些系統(tǒng)共同作用，使劇院成為一個(gè)有機(jī)的整體，為觀眾、劇團(tuán)、傳媒和劇院管理公司提供良好的工作環(huán)境，為各種表演藝術(shù)形式的演出創(chuàng)造了硬件和軟件基礎(chǔ)。

　　球型喇叭與頻響曲線關(guān)系的FEM分析

　　1、 揚(yáng)聲器頻響曲線的形狀與振膜的形狀、材料密不可分，其中球頂部分主要影響揚(yáng)聲器的高頻截止頻率與頻響曲線的形狀。筆者對(duì)一系列球頂高度漸變的模型進(jìn)行分析，找出頻響曲線變化的規(guī)律，以期對(duì)今后的設(shè)計(jì)有所幫助。
　　2、 揚(yáng)聲器頻響FEM分析的基本理論
　　有限元法(FiniteElementMethod, FEM)分析中假定流體是可壓的，但是只允許壓力與平均壓力相比有較小的變化，而且假定流體為非流動(dòng)且無粘的。假定平均密度和平均壓力不變，壓力求解偏離平均壓力而不是絕對(duì)壓力。
　　一個(gè)完整的模型應(yīng)包括揚(yáng)聲器的振膜、音圈、空氣、障板和對(duì)頻響曲線有影響的結(jié)構(gòu)。將振膜劃分成很多小的面單元，這些單元與空氣單元相連，從而將振膜的振動(dòng)傳遞到空氣中，根據(jù)聲壓與振動(dòng)速度的關(guān)系就能得到空氣中某一點(diǎn)的聲壓值。面元ds，其源強(qiáng)度dQ=uds，貝II在距離為h的點(diǎn)M產(chǎn)生的聲壓。其中，p0為空氣密度，CO為空氣中的聲速k=w/cO為聲波的波數(shù)，u為面元的振動(dòng)速度。將所有面元在點(diǎn)M產(chǎn)生的聲壓疊加起來，就得到振膜在點(diǎn)M的聲壓值
　　3、有限元模型的網(wǎng)格劃分
　　建立有限元模型帥步驟為:
　　(1)在Pro/E中繪制幾何模型;
　　(2)將Pro/E文件導(dǎo)人到有限元軟件中;
　　(3)根據(jù)分析的需要選擇合適的單元類型與網(wǎng)樣對(duì)模型進(jìn)行劃分。
　　Pro/E和有限元模型的計(jì)算機(jī)仿真圖
　　密示
　　4、仿真結(jié)果
　　揚(yáng)聲器的頻響曲線形狀與其振膜的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。振膜可分成2個(gè)部分:折環(huán)與球頂。折環(huán)主要影響揚(yáng)聲器的低頻響應(yīng)，而球頂主要影響高頻響應(yīng)。
　　眾所周知，揚(yáng)聲器的振膜在高頻時(shí)會(huì)產(chǎn)生分割振動(dòng)，表現(xiàn)在頻響曲線上就是高頻出現(xiàn)峰和谷。而這種情況在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免。那么是怎樣的振動(dòng)狀態(tài)造成了峰和谷的產(chǎn)生呢?據(jù)筆者分析主要有z個(gè)原因。
　　(1)球頂部分產(chǎn)生了與低頻諧振時(shí)相似的振動(dòng)，在頻響曲線上形成了峰。
　　(2)振膜在高頻時(shí)出現(xiàn)節(jié)圓，幾個(gè)區(qū)域反相振動(dòng)，在頻響曲線上形成了谷，
　　要想改善頻響曲線，就必須減小這2種振動(dòng)模式的影響。一般說來，可從2個(gè)方面來改進(jìn):(1)振膜的材料、厚度;(2)振膜的結(jié)構(gòu)、尺寸。
　　下面的分析將保持振膜的材料、厚度不變，僅改變球頂高度，找出頻響曲線的變化規(guī)律。鑒于揚(yáng)聲器的球頂分為凹球頂與凸球頂2種，以下的分析也將按此分類。
　　4. 1凹球頂高度變化與頻響曲線的關(guān)系，凹球頂揚(yáng)聲器振動(dòng)部分的仿真圖。改變球頂?shù)母叨鹊玫揭幌盗蓄l響曲線，可發(fā)現(xiàn)2個(gè)規(guī)律:(1)第二諧振峰的頻率隨球頂增高而提高;(2)高頻谷的深度與球頂高度成正卜匕。
　　4. 2凸球頂高度變化與頻晌曲線的關(guān)系，凸球頂揚(yáng)聲器振動(dòng)部分的仿真圖所示。改變球頂?shù)母叨纫部傻玫揭幌盗蓄l響曲線，也可發(fā)現(xiàn)2個(gè)規(guī)律:(1)第二諧振峰的頻率隨球頂增高而提高，與凹球頂時(shí)相同;(2)高頻谷的深度與球頂高度成反比，與凹球頂時(shí)相反。
　　相同高度的凹球頂與凸球頂揚(yáng)聲器頻響曲線對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn):(1)球頂比較高的時(shí)候，凹球頂與凸球頂?shù)念l響曲線差異較大，隨著球頂高度變低，兩條曲線越來越接近;(2)凸球頂?shù)念l帶比同樣形狀尺寸的凹球頂要寬;(3)選擇比較高的凸球頂可以得到較平坦的頻響曲線。5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證仿真結(jié)果是否誰確，筆者進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn):(1)制作了口徑40mm的揚(yáng)聲器，球頂分為凹、凸兩種。球頂形狀和尺寸是一樣的，均為直徑25mm、高度2. 6mm, (2)根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品建立T有限元模型，進(jìn)行了頻響仿真。
　　徹ii試結(jié)果與仿真結(jié)果。較平坦的是凸球頂?shù)念l響曲線，反之是凹球頂?shù)念l響曲線。
　　劇院類型音頻系統(tǒng)建設(shè)的新特點(diǎn)

　　1、最終擴(kuò)聲效果要求越來越高：隨著人們欣賞水平的逐步提高以及國家及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的逐步完善，當(dāng)前劇院類擴(kuò)聲系統(tǒng)的最終效果要求也越來越高，主要體現(xiàn)在響度大、動(dòng)態(tài)范圍寬、音色一致性及聲場均勻度好、主觀試聽音質(zhì)優(yōu)美等方面。
　　2、使用功能越來越多：根據(jù)目前我國的實(shí)際國情以及文藝演出類型和曲目方面的實(shí)際特點(diǎn)，當(dāng)前新建或改建的劇院中，只具備單一使用功能的劇場（如純歌劇院、純戲劇院等）非常非常少，大都需要建成多功能的綜合性劇場，可滿足戲劇、舞劇、歌劇、話劇、綜合性文藝演出、會(huì)議等多種使用功能的需要，當(dāng)然，根據(jù)本項(xiàng)目建設(shè)立項(xiàng)目標(biāo)，這些劇場劇院可以重點(diǎn)側(cè)重于其中某一使用功能。
　　3、可靠性要求越來越高：目前新建的劇場劇院，大都會(huì)作為當(dāng)?shù)氐闹攸c(diǎn)工程項(xiàng)目，標(biāo)志性意義非常濃重，經(jīng)常會(huì)舉辦當(dāng)?shù)刈钪匾难莩龌顒?dòng)、會(huì)議活動(dòng)或大型集會(huì)等。因此，其擴(kuò)聲子系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高，根據(jù)相關(guān)技術(shù)水平的發(fā)展，系統(tǒng)及設(shè)備熱備份、信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸、功放及無線話筒等設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能逐漸應(yīng)用于各類新建系統(tǒng)當(dāng)中。
　　4、大都要兼顧自用及出租使用的需要：根據(jù)目前我國演出市場的現(xiàn)狀，相關(guān)劇場劇院基本不可能實(shí)現(xiàn)單一劇目長時(shí)間的駐場演出，因此，為保證劇院劇場的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大量劇場存在著出租使用的現(xiàn)象，這就要求相關(guān)擴(kuò)聲系統(tǒng)需具備相當(dāng)?shù)撵`活性、便利性及易于操作性，以便于在本劇場出租時(shí)易于滿足臨時(shí)外部系統(tǒng)接入和其他外部操作人員的使用。
　　5、系統(tǒng)先進(jìn)性的體現(xiàn)：目前新建的劇場劇院大都會(huì)作為本地的標(biāo)志性建筑之一。擴(kuò)聲系統(tǒng)作為劇院中的重要組成部分，同樣需要在本領(lǐng)域范圍內(nèi)具有一定的標(biāo)志性，如采用相對(duì)先進(jìn)的技術(shù)等等。因此，根據(jù)目前音頻擴(kuò)聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，有別于此前的純模擬系統(tǒng)，大量的數(shù)字控制處理系統(tǒng)以及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)在新建的系統(tǒng)當(dāng)中。
　　6、對(duì)舞臺(tái)及演員聽覺效果的重視：隨著國內(nèi)演出水平的日益提高、演出經(jīng)驗(yàn)的不斷增加，舞臺(tái)演員自身聽覺效果的重要性亦逐漸被大家認(rèn)知并越來越受到重視，良好的舞臺(tái)返送監(jiān)聽系統(tǒng)已越來越多地被采用，以進(jìn)一步提高了演出人員的信心和表演激情。
　　主擴(kuò)聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器的布置方式

　　1、揚(yáng)聲器布置的要求
　　(1)使全部觀眾席卜的聲壓級(jí)分布均勻。
　　(2)多數(shù)觀眾席上的聲源方向感良好，即觀眾能聽到的揚(yáng)聲器的聲音與看到的講演者在方向I:一致(也就是聲像定位，在演出方面的要求比較高)。
　　(3)控制聲反饋和避免產(chǎn)生回聲于擾。
　　2、揚(yáng)聲器的布置方式
　　可分為集中式、分散式和混合式三種方式。
　　在該體育場的擴(kuò)聲系統(tǒng)中，由于體育場擁有四面看臺(tái)、兩面挑蓬，整個(gè)體育場擴(kuò)聲系統(tǒng)是按照體育館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的，故深化設(shè)計(jì)，中采用了集中擴(kuò)聲和分散擴(kuò)聲相結(jié)合的安裝方式對(duì)各個(gè)擴(kuò)聲區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)聲，對(duì)要求不同擴(kuò)聲的地方，我們采用不同的擴(kuò)聲方法，觀眾區(qū)和比賽區(qū)都是遠(yuǎn)場擴(kuò)聲和近場擴(kuò)聲相結(jié)合的方法。這樣做的好處是能夠做到遠(yuǎn)近擴(kuò)聲的聲壓級(jí)均勻，能夠達(dá)到國家體育場擴(kuò)聲的要求，滿足擴(kuò)聲系統(tǒng)的需求和各項(xiàng)擴(kuò)聲設(shè)計(jì)指標(biāo)。