PALMEXPO2014专家调研报告舞台机械设备及技术

PALMEXPO2014专家调研报告舞台机械设备及技术

PALM+EXPO+2014调研专家团舞台机械组【摘要】结合PALMEXPO2014的舞台机械调研情况，阐述国内外舞台机械新技术、新设备及应用。详细介绍国际领先的舞台设备控制技术、自由运动平台技术、舞台链式（电动）吊机技术及首创的舞台自由运动万向车台，分析国内剧场集成控制技术、虚拟舞台技术及舞台机械企业与行业现状。【关键词】PALMEXPO2014；调研；舞台机械；新技术；新设备；应用：10.3969/j.issn.1674-8239.2014.07.003本届展览会上，舞台机械展位呈现出良好的发展势态，国内外参展单位不仅数量上有所增加，很多展位上展品丰富，还出现了超过500m2的大展位。调研组此次重点考察的舞台机械设备参展商，有WAAGNERBIRO卢森堡舞台设备公司（“瓦格纳比罗”）、斯全德马其纳（Maquinas）机构（“斯全德马其纳”）、德国Movecat公司（“Movecat”）、总装备部工程设计研究总院（“总装”）、浙江大丰实业有限公司（“大丰”）、甘肃工大舞台技术工程有限公司（“甘肃工大”）、浙江春宇舞台设备有限公司（“春宇”）、北京星光影视设备科技股份有限公司（“星光”）、浙江舞台设计研究院有限公司（“浙江舞台院”）、江苏时代演艺设备有限公司（“江苏时代”）、佑图物理应用科技发展（武汉）有限公司（“佑图”）、广州市河东北特舞台工程有限公司（“河东北特”）、斯毕士舞台设备（杭州）有限公司（“斯毕士”）、北京泊斯迪尼舞台工程技术有限公司（“泊斯迪尼”）、天津宏宇舞台设备工程安装有限公司（“天津宏宇”）、江苏宏艺舞台设备安装有限公司（“江苏宏艺”）、北京工业大学剧场设计与舞台技术研究所（“北京工大”）等；还有重点的配套厂商如德国SEW传动设备公司（SEW）、首域利达（北京）传动科技有限公司（“首域利达”）、泰兴市佳宇减速机（舞台设备）制造有限公司（“泰兴佳宇”）等；及部分演播厅灯光机械及电动吊机供应厂商如广州市华崴演出器材有限公司（“华崴”）、广州市锐鹰舞台设备有限公司（“锐鹰”）、牧德科技（北京）有限公司（“牧德”）、佛山市飞达影视器材有限公司（“佛山飞达”）、上海拓升舞台灯光设备有限公司（“上海拓升”）等。“总装”设置的展台，采用了设备模型演示、大视频播放及图文资料等手段，综合展示了其舞台机械技术发展成果。“江苏时代”、“斯全德马其纳”、“春宇”、“佑图”、“河东北特”、“天津宏宇”、“江苏宏艺”、以及部分演播厅灯光机械及电动吊机供应厂商等展出了多种舞台机械产品、设备样机或模型。“大丰”在本届展览会新产品展示区展出了万向车台。有些厂商采用了视频播放和图文资料的形式，不少企业都展示了自己的舞台机械设备技术创新成果。1国际厂商舞台机械技术发展动向1.1舞台设备控制技术“瓦格纳比罗”展示的资料表明，其近年推行的CAT（计算机辅助剧院）控制系统，提供利于日常工作的多种附加功能，以及为要求较高的应用场合提供专门的特效，其中值得关注的是计算目标位置。在特殊应用中，CAT提供了计算同组设备目标位置的附加功能，并且可进行载荷自平衡调整，自动调整使每台吊机载荷均衡。欲使一组单点吊机形成三维平面，当需要确定其准确的落点时，激光测距仪可准确测量这些落点的x轴和y轴的坐标。CAT系统提供激光测距仪的接口装置，安装在最后一个滑轮上，用于测量到设定参考轴的距离。更值得关注的是，CAT控制系统可以同时控制8台单点吊机悬吊同一物（或人）进行6D运动，即除了三维平动还可进行三维转动，将使吊物在三维空间飞行过程中翻转运动，这是目前最为先进的舞台空间运动技术。CAT系统中每台设备都有其专用的UNICORN控制柜，安装在相应的卷扬机旁，无需独立的控制机房。该控制柜可用于大多数变速设备，范围从1.5kW～45kW。“瓦格纳比罗”虚拟剧场技术除了具有去年介绍的布景库功能、视角变换功能、光控装置连接功能、实时运行与3D仿真功能，今年又增加了开设视频窗口的功能。该功能也可以通过摄像头实时监控设备和演员的特定运动，通过画面及时反映到总控台视频，总控台可以对比设定的虚拟3D仿真画面与视频窗口的画面，实时监控整体演出过程的运动及安全，达到虚实结合、全面监控的目的，这是虚拟剧场技术的一大进展。“瓦格纳比罗”还展示了一款带有安全控制键的掌上控制台，也是此次展览的亮点之一。1.2网络控制台和立式吊杆机“斯全德马其纳”是葡萄牙马其纳（Maquinas）与广州斯全德联合打造的机构，表明马其纳的高端机械技术已进入我国舞台演艺行业。马其纳欧洲团队研制了全新一代的maquinasSmart90网络控制台，该设备基于工业PC技术，由两台相互独立的工业计算机组成，按照德国DIN56950安全标准要求，建立了一套完全冗余的控制系统，可以提供冗余控台、冗余网络和冗余PLC，高度的冗余设计为演出带来高质量的技术保障。两台计算机可同时操控，也可在一台出现故障时另一台单独使用，无需时间等待和切换。Smart90控台由两台19英寸触摸屏、两个带安全功能的调速摇杆和一个紧急停止按钮组成，具备强大的场景编辑和操控功能，同时支持两组手动介入操作。速度可随调速操作摇杆任意变换，摇杆对称设计在触摸屏两侧，分别适合习惯右手和左手的人员使用。“斯全德马其纳”展位上演示的立式自排绳卷扬机、吊杆机、灯杆机的样品精度很高。其中，立式吊杆机是葡萄牙maquinas的一项专利产品，设备应用了maquinas独有的自排绳技术，可以在有限的建筑空间内实现任意安装。1.3自由运动平台技术本届展览会上，舞台机械设备配套厂商德国“SEW”除了展出减速电机、减速器、变频器等配套设备部件，还展示了一台自由运动平台，这是舞台设备技术发展的又一动向。这种自由运动平台基于机器人技术，通过摄像头识别地面上设定的色条路线运行。蓄电池供电无线控制，无需导向轨（槽）或价格高昂的激光导航装置，平台只需预先设定色条路线，即可按既定轨迹运行。速度无线可控，亦可预先编程设定速度运行，还具有方向、位置的自动纠偏功能。当遇到十字交叉色条路线时，系统按程序设定判断主行方向而运行。endprint这种设备的唯一限制就是必须事先在地板上贴上色条来规定运行路线，但相应成本并不高，在一定条件下也可用作舞台自由运动车台。此次展出的样品平台厚度较大，恐有待改进，亦可用于大型可藏匿其厚度的道具，如用于一般自由灵活性车台模块，则需降低高度。1.4舞台链式（电动）吊机技术近年来，国内外舞台链式（电动）吊机俗称环链（电动）葫芦的发展势头强劲。此类设备特别适用于电视演播厅、多功能厅、小剧场、临时搭建的大型秀场等，用来吊挂灯具、音响、道具等，十分灵活简便且安全，且其控制系统已经较为先进和智能化。本届展览会上的参展产品包括荷兰艾图士（AETOS）系列、荷兰PROLYFT系列、瑞典DATATONAB系列、广州锐鹰（EAGLE）系列、广州华崴系列、佛山飞达（PHIDA）系列、北京牧德（MODE）系列等。其中，“Movecat”（悦吉影音设备上海有限公司代理）的符合BGVC1标准的环链电动葫芦系列值得特别关注，符合DIN56950和IECEN61508标准，有定速和调速两种都可满足演艺行业安全吊挂场景使用；“Movecat“的OMK系列具有单速和双速两种，是符合本质安全系统应用的理想和经济的解决方案，模块化使得设备更简单有效地适应安全要求；“Movecat”的VMK系列变速电动葫芦是全球市场上的领先产品，提升速度可达2m/min?40m/min，适合于电视演播厅、剧场和多功能厅等活动场馆的布景、道具、设备以及表演者的动态运动，可获得最大性能、安全性及最优化的应用。2国内舞台机械前沿技术发展状况近年来，国内舞台机械企业紧跟国外舞台机械前沿技术，在竞争中持续发展，状况良好。在经济实用、符合国情的基础上显示了高新能、低成本的优势，主要是致力于创新技术发展的结果。2.1剧场集成控制技术有突破性进展“总装”的旋转展示台，集机械运动、数字视频以及智能控制于一体，通过转台机械控制系统发出旋转模式（LED屏同步、交汇以及分离的模式）转换信号，LED控制系统通过信号接收器接受到信号后，控制视频遥控系统投送相应的视频画面来迎合转台的旋转模式，以此实现视频影像变化与机械运动的同步运行，充分体现出舞台机械运动与LED视频影像变化的完美结合。信号控制系统采用内置无线网卡的视频服务器，中控台通过无线AP与视频服务器通信，控制视频画面的播放。转台采用无接触供电技术，可在转台上提供交流或直流电源。内外环均采用变频调速，齿轮传动，启动及制动平稳，同步精度高。内外环分别设置零位开关，以及内外环相对位置开关，从而保证了两组屏幕经过多圈循环后，仍能高精度地同步。“大丰”通过视频介绍了国家科技支撑项目《演出效果呈现关键技术研发与应用示范》。其中的舞台效果整装集成系统是一种新型演出装备，也是现代科技手段与传统舞台技术高度融合的产物。该项目围绕当前舞台演出对先进技术运用提出的具体需求，解决当前舞台机械、舞台灯光、舞台视效、舞台音响等声光电机各控制系统独立设置与协同困难，舞台演出监督监控系统缺失等制约文艺演出发展的关键问题，构建包括舞台运动效果呈现、舞台听觉效果呈现、舞台视觉效果呈现、舞美设计与布景彩排在内的舞台综合效果整装系统技术和演出监督监控系统技术集成解决方案，建立演出效果呈现各子系统协调工作的示范性技术平台，进行相关性能测试与相应技术标准的研制，开展综合应用示范。课题已经进展到演出场所总控台集中控制舞台音响、舞台灯光、舞台机械以及舞台通讯等子系统的调通阶段。调通状态完全达到预期效果，其中总控台与各子控台的传输通过自主研发的独立协议来实现。2.2虚拟舞台技术发展迅速“总装”还重点介绍了虚拟剧场技术。近年来，随着计算机技术的发展，尤其是硬件技术的进步，计算机实时渲染功能得以实现。基于GPU并行处理技术和DirectX的API技术，可以实时处理大量的图形图像信息，处理三维空间物体的逼真显示，使得场景中实时性和真实性同时存在，并通过传达视听效果给人以震撼。尤其是大异型屏幕，多声道音效，交互式感知，令人有强烈的沉浸感。“总装”此次参展的“新疆大剧院虚拟舞台机械系统”，使这一技术研制的应用成果进入了工程实施阶段。虚拟舞台机械系统以舞台机械工程设计为基础，在三维场景中建立模型并根据实际建筑结构与舞台空间，对场景进行虚拟仿真。在舞台机械设备运动的模拟中，以设备实际性能参数为准，模拟各设备实际的运动特性，并可实现场景漫游和镜头视角变换、同步表现运动状态、人物和道具库、方案的保存和调用、演员通道的显示、人机交互等功能。2.3舞台自由运动万向车台国内首创“大丰”在展览会新产品新技术展台上展出了舞台自由运动万向车台，该设备技术在国内是首次研发生产。利用器械或设备使布景甚至整个舞台运动起来，让表演产生更大规模的动感效应，是舞台艺术所采取的技术手段之一。舞台自由运动万向车台为上述目的提供更加方便、可靠的解决方案，不仅可应用于剧场舞台，也可广泛地应用于展会展台、时尚表演、电视演播大厅以及音乐会等场地。作为驱动单元的舞台自由运动万向车台已形成模块，这些驱动单元模块可组装到舞台台面板、转盘或其他任何形式的结构框架上，从而驱动该结构框架执行多种类型的水平运动。万向车台单元模块的面积大小为3m×3m，结构高度为350mm，最高运行速度可达1.38m/s；运动载荷为2.5kN/m2，静止载荷为4kN/m2。驱动单元模块带有舞台面板，可直接用作表演设备，其动力由免维护的硅胶铅蓄电池提供能量，控制系统由安全无线传输系统传输，无需电缆、导轨或导管。设备的运行可以通过便携式的无线控制盘控制，无线控制系统工作在一种特定的频率范围内，操作者直接通过可视触摸屏操作。两台减速电机独立驱动，分别控制其速度，即可形成不同方向的运动，可沿预期的速度、预期的方向行走直线、或回转行走曲线、甚至就地旋转运动。转向的差速运动完全通过软件控制两驱动轮来实现。舞台自由运动万向车台最大的特点是可以让导演在排练过程中操控试行，反复修订预期路线，直到满意为止，而后将该路线记忆存储，正式演出时可按排练满意的路线行驶表演，完全符合演练的实际需要。当需要车台就地纵（横）换向运行时，另一套转向驱动机可回转两驱动轮（机）转过90°而台体框架不动，完成X-Y坐标的运动方向变换。endprint2.4大型复杂多组运动板块及快速涌水系统“大丰”展示了湖南韶山大型实景演出秀场《中国出了个毛泽东》（简称《毛秀》）中应用的大型复杂多组运动板块。演出以中国地图为舞台场景，将整个中国地图按省区地理形状划分为25个（个别小省区合并为一块）板块，分别由25种不同的运动机构分别完成。这些机构都巧妙运用了机构学原理，通过复杂的运动与干涉计算，并通过运筹学规划与运动时间差补技术，使各个板块灵活准确地按各自不同时间段的规定速度、轨迹、预定位置运行，使整个大型复杂地图板块在不到2分50秒的时间完成一次合拢或疏散运动。由于地图板块合拢后要作为舞台表演，有不少板块形状复杂支撑刚度很难达到，给承载杆件的设计增加不少难度，在多次反复试验整改中才达到要求。《毛秀》的另一技术是涌回水系统，采用了利用压缩空气将蓄水池的水打起来通过盖有漏网盖板的多条出排水沟出水，关键技术包括储气供气系统、密闭蓄水设施、监控检测系统等环节的设计与计算。该系统省去了大量水中升降台群，经济性和工艺性方面均较为独特（详见《演艺科技》2014年第4期有关文章）。3国内舞台机械常规技术发展态势从本届展览会来看，国内常规舞台机械厂商呈上升态势。随着国内舞台机械项目逐渐向多样、实用的中小型项目发展，许多舞台机械企业抓住时机，积极参与竞争，实力明显上升。部分灯光、音响公司开始积极涉足舞台机械工程，舞台机械企业数量有增多的趋势。而在市场上占有一席之地的舞台机械企业，也在技术方面不断地进行自我提高。3.1“江苏时代”本届展览会上，“江苏时代”的展位面积超过500m2，是展会上气势和规模较大的展位，展出了自主研发设计的刚性链升降台模型，并现场演示了多台设备差动升降、同步升降，准确定位、安全连锁等功能，据介绍，其刚性链的加工制造精度很高。另外，其自主研发的卷扬吊杆机、灯杆机及其控制系统也达到了较高的水平。吊杆机单独控制吊点，随意倾斜变换进行起伏及差动。同时，现场演示了台上设备吊杆机与台下设备升降台的安全防干涉联锁，可靠程度较高。“江苏时代”的技术进步表明三泰地区中的部分企业已在向制造高质量的产品转型。3.2“春宇”“春宇”展出了伺服电机驱动卷扬机，采用自主研发的轴控制器舞台控制系统，属于舞台机械设备的较高端技术，研发已经取得阶段性成果，并已形成小批量制造能力。展位上演示的设备每天处于变化运动中，始终能保持零误差。西双版纳万达秀场水下浮筒式升降台是“春宇”承接的一项挑战性项目，采用浮筒浮升承载，钢丝绳卷扬牵引下降的结构形式，卷扬机布置在与水隔离的干区地段。该设备存在一定的技术难度，研发设计已经取得阶段性成果。3.3“佑图”“佑图”在展览会新技术新产品展区展出了自主研发的电脑吊挂系统控制台。该控制台可对变频器的状态进行查询，对参数进行显示、修改；获取水平