浅谈数字灯在威海市规划展览馆的应用

胡 勇，张远齐

（广州励丰文化科技股份有限公司，广东 广州 510663）

城市规划展览（展示）馆是一种新兴的公共建筑，其主要功能是介绍城市的历史文化和当今城市规划建设成就，展示城市形象、城市特质，展望城市未来发展的美好愿景。

近些年来，随着我国经济的快速发展，全国各大中型城市都掀起了一股城市规划展览馆建设热潮，场馆的建设规模和投资规模都在不断扩大。上海城市规划展示馆于2000年初建成开放；北京市规划展览馆于2009年竣工；南京市规划建设展览馆、大庆城市规划展示馆、杭州市城市规划展览馆等都相继在近几年建成并对外开放。这些场馆有的成为了城市标志性建筑，有的成为了国家4A级旅游景点。

1 城市规划展览馆的技术特点和发展趋势

目前，国内城市规划展览馆的设计思路，普遍在展示的基础上，更加重视互动性、文化性，增加了观众的现场感和参与程度；同时，娱乐性展示内容也越来越多。因此，采用的技术手段越来越丰富，其中音视频特效在展示中所占的比例不断提升，比如大量地应用投影机设备及各种特效影像技术，这也是视觉多媒体技术发展和应用的一个主要方向。

在灯光设计方面，有的场馆使用成像灯和PAR灯来做大面积铺光和特效灯光；有的场馆使用电脑灯做移动灯光指引，或使用成像灯来做定点灯光指引；有的场馆使用投影机和电脑灯、成像灯、LED灯等多种灯具形成多层次立体布光。

2 威海市规划展览馆数字灯光系统设计与应用实例

威海市规划展览馆位于山东省威海市文化艺术中心内，总建筑面积8 600 m2。该展馆共分为两层，设置总体规划模型展区、城市概况展区、历史展区、建设成就展区、重点项目展区、弧幕影院、公众参与区、公示区等展示区域。

该展馆灯光的设计主要采用声光电一体化的表现形式。通过中控系统中简易的控制界面操作而达到各种预设的表演模式。其中，为了达到很好的艺术效果，在总体规划模型展区的设计上用数字灯（多媒体技术加上投影机）、电脑灯、LED灯、LED灯带等形成多层次立体布光。在整体基础光方面采用了以高亮度、大出光角度，并可以无级换色的LED染色灯铺光，满足空间整体的光照度及颜色的饱和度要求。电脑灯采用高亮度、宽出光角度、多种图案效果的1 200 W摇头图案灯，主要是突出在模型中各个城区的标志性建筑，配合数字灯进行大面积图案效果动态渲染等。

现就该展馆总体规划模型展区的数字灯光视频及控制系统作一介绍，与读者共同分享数字视频技术带给展示行业的便捷性。

2.1 灯光视频系统设计概况及定位

（1）整个展区的声光电系统设计都遵循“展馆智能中控集成”理念，选用具有国际和国内领先技术的灯光和视频产品以便于与各馆子系统集成及总系统集成。

（2）满足观演者在沙盘不同区域观看视频整体效果需求，同时，确保灯光系统与音、视频系统设备可同步使用也可分开使用。

（3）展区内声光电系统设备和性能达到国际先进、国内一流水平，且具有高可靠性、扩展性和通用性。既可以做到中控系统的“一键式”操控所有声光电设备，也可以单独对不同的声光电系统进行调节和重组。

（4）根据观众的游览线路及重要性，设置“VIP模式”和“普通模式”来播放不同的讲解内容。

（5）整个展厅共选用4台ROBE DT7000数字灯，8台1 200 W摇头图案灯，100只LED灯，1台飞猪（野猪）灯控台。

数字灯采用ROBE DT7000系列。其主要特点是具有功能强大的多媒体服务器，采用Linux OS操作系统，具有4个数字图层，具备全角梯形校正功能，8×8台灯无缝拼接软件功能，有多种图层媒体控制模式、 数字光圈效果和多种遮盖效果，灯具支持BMP、JPG、TGA、PNG等多种图片格式，并支持多种视频文件格式，可以用网络对所有数字灯设备进行操作控制（灯具资料库管理、设备状态监控管理等），有水平540°、垂直270°的旋转功能，灯头位置上配置了双LED的RGBW染色模块，并搭载6 500 lm的投影机作为显示光源。LED灯带主要是在模型中清楚地区分各行政区的边界，主要标志性建筑的外貌显示。

2.2 灯光视频控制系统设计方案和效果实现

该系统总的设计思想是：利用演艺行业中成熟的设备和技术在展览展示行业做一些有创意的设计，提倡绿色节能环保、低碳生活的理念。具体设计思路如下：

2.2.1 灯光设备选型及应用

（1）首先，选用一些低功耗、高亮度、高品质的LED灯具做为整体环境的颜色渲染（LED灯具染色效果如图1所示）。设计为天花吊挂交叉投射的方式，既保证布光的均匀度，又保证吊挂方式的美观度，做到整齐统一。

（2）1 200 W摇头图案灯主要用于对展区的显示区域进行移动指示，或配合数字灯进行大面积图案效果动态渲染等；同时，也可配合LED灯具进行特效展示（频闪、换色、换图案等特效）。（整体效果如图2所示）

（3）选用4台数字灯主要是作为分区域分时段沙盘影像展示，表现的是各行政区城市公路网、灯光网及建筑群动态特色，目的是让静止的沙盘活起来。

2.2.2 灯光灯位设计及吊挂方式

总体规划模型展区的空间高度在未装修时为12 m，装修面高度在9 m左右，装修层中设置了井字形马道以方面设备的安装和维护。灯位设计上，除了常规照明灯外，采用了4台数字灯，8台摇头图案灯和LED灯进行矩阵式分布（如图3和图4所示）。灯具全部采用顶部吊挂的方式，这样可以做到空间整体的整齐干净、和谐统一。

2.2.3 数字灯的创新设计和应用特点

（1）展区投射区域较大。展厅面积较大，达1 600 m2，如果采用传统的投影机作整体覆盖布置方式，将需要30台以上投影机阵列地布置在展厅天花顶部。而采用数字灯则只需要4～6台就可以全方位地照顾到整个展厅。其主要原因是展示的方式不同：传统的投影机布置方式是阵列式静止拼接方式，需要覆盖所有需要视频显示的部分才可达到展示效果；而使用数字灯时，则可以利用数字灯的360°快速旋转移动功能、灯具自带的拼接功能、梯形校正功能等进行灵活多变的视频展示，从而覆盖整个沙盘区域。无论从投资预算还是展厅上部的美观度来说，数字灯均优于传统投影机。

（2）控制方式——数字灯采用DMX 512协议和ARTNET协议，可以像电脑灯具一样方便操控。使用的灯光控台DMX通道容量大（超过2 048个DMX通道），性能稳定，兼容性强、升级简便，支持ART-NET协议，可以方便地对展区内多台数字灯、电脑灯、LED进行统一编程操作。

（3）传输方式——采用国际通用TCP/IP网络协议、DMX 512灯光协议及ART-NET协议来构筑高速网络系统，在不同区域可随时用无线iPAD设备或无线触摸屏调用编辑好的展区声光电演示程序。

（4）视频素材应用——数字灯内部存贮有几千幅现成的灯光视频素材，也可以通过网络直接把所需要的素材实时地传输到灯具内进行投射。

（5）视频显示方式——每台数字灯都具有内部和外部视频转换显示模式。可以接受外部的VGA、DVI、S-VIDEO视频信号和灯具内部服务器中的视频信号，通过视频矩阵切换实时的视频影像，为现场增添互动性。

从几幅实拍照片（如图5～图7所示）中可以看到总体规划模型展区的数字灯在整个实体沙盘中的应用方式，主要是利用实体沙盘中的建筑、树木、河流、景观等单色静止的模型进行动态生动的区域演示。在平时，如不开效果灯具可以看到威海市整个区域实体沙盘模型。而使用数字灯、电脑灯、LED灯等效果灯具后则会非常直观、动态地表现各行政区域的面积、建筑特点和景观特点等，让静止的模型活起来，配合生动的讲解让观众一目了然，印象深刻。

2.3 灯光视频控制系统的组成与说明

灯光视频控制系统主要由中央控制信号网络、DMX信号控制网络、VGA视频信号网络、灯具局域网控制网络、供电系统等组成。

2.3.1 灯光视频控制系统图（如图8所示）

2.3.2 灯光视频控制系统设计说明

（1）中央控制信号网络由中央控制服务器、集线器、中控触摸屏、无线触摸屏等设备组成。主要是通过中控服务器软件把所有声音、视频、灯光信号集中控制管理。用中文菜单的方式把声光电复杂的系统进行简单化、可视化控制。以便于展馆讲解人员对展示内容作清晰、系统性地讲解。

（2）DMX信号控制网络由灯光控制台、DMX信号记录器、灯光控制计算机（软件界面调用）、集线器、DMX信号放大器、数字灯、电脑灯、LED PAR灯等组成。主要是通过灯光控制台对各种灯具进行场景调试编程，再通过DMX信号记录器对所编辑的场景进行分段记录，连通中控服务器和灯光控制计算机以及中控触摸屏进行场景调用来达到声光电同步。

（3）视频信号网络由数字灯内部的几千种视频源、可通过灯具局域网上传到数字灯的视频素材、从中央控制服务器输出的VAG视频信号源通过数字灯投射到展厅的各个分区，用30 000 lm的投影机来投射影像到100 m2的大屏幕。这是规划展览视觉灯光的核心系统。

（4）灯具局域网络是用集线器、超五类网线把灯具和灯光控制计算机等连通起来，既可以上传视频素材到数字灯内部的硬盘，也可以实时控制监测数字灯的运行状态，同时也是数字灯同步运行的指挥系统。

（5）供电系统包括对数字灯、电脑灯、LED PAR灯等设备的集中供电控制。所有的配电系统安放在机房内统一的配电柜进行集中管理，并可以通过中央控制服务器进行总电的切换和监测。

2.4 灯光视频控制系统实施难点及解决办法

（1）数字灯光系统可借鉴的经验少。此次使用数字灯光是在国内的城市规划馆尝试使用，国外可以借鉴的同类型案例和经验比较少，控制人员和视频人员进行了大量的测试工作。系统调测时，各模块部分（声、光、电）先全部独立调整，但主要是以音乐为主线条来进行调试；再通过中控网络系统把各个模块联起来进行统调。经过大约一个星期的调测，最终结果达到了设计需求。

（2）施工难度大。在整个规划馆上空布满了各种管线（风管、空调管、消防管、电源槽管等），而同时为了保证装修的美观度和完整性，在展厅上空布置了均匀的铝合金装饰管。这给灯光的布位和灯光线管的施工增加了难度。通过同装饰公司、各工程承包方进行多轮的沟通才得以顺利施工。

（3）声光电同步性问题。业主方要求是使用iPAD的无线控制和VIP位置的点控方式来操作整个展厅的声光电系统。同步性问题就变得至关重要，而由于声光电系统各自使用了不同的通讯协议方式，对于中控系统的总集成提出了要求。在进行多轮技术论证和现场测调后成功解决了这一问题。比如说灯光系统是通过灯光控制台来进行编程，而中控系统不能直接从灯控台中调用灯光程序。这样施工方就根据事先设计的几种模式采用DMX记录器进行灯光程序的录制，并把相应的录制内容放到灯光控制计算机中，再用中控系统直接调用灯光控制计算机中的灯光程序回放整个效果（系统原理如图8所示），以达到声光电同步的效果。

（4）视频制作难度大。由于展示的时间约有15分钟，分为大屏显示部分和沙盘中各行政区的动态展示公路网、灯光网显示部分。最特殊的是只有4台数字灯，则需要根据展示的内容精确制作多个不同的视频段来满足4台灯在不同时段、不同区域的拼接及移动效果。同时，还需通过灯光控制台进行编程来精确播放这些视频才能做到完全同步。视频的制作最后是通过时间线的方式来完成的。通过多次的技术沟通和现场测调后成功地解决这一难题。

（5）数字灯与电脑灯、LED灯、LED灯带等在整个效果上的协调控制难度大。数字灯在展示上要充当主要角色，而数字灯中的投影机是以高压汞灯来做光源，在整场只设置4台的情况下亮度上不占有优势，8台1 200 W的电脑灯在全出光角、全亮度输出时基本可以覆盖模型空间，但整体的照度已不高。在最小出光角、全亮度输出时照度满足要求，人眼可清晰地看到所指示的标志性建筑。LED灯的数量比较多，亮度很高。这样就要求在效果控制上得根据展示的解说词，音乐进行分时段协调编程控制。需要多次对程序进行编辑修改从而保证效果的完美统一。

3 展览展示中数字灯光系统应用前景展望

数字灯在威海市规划展览馆的成功应用是其在中国城市展览行业中的成功尝试，从使用效果和经济成本上来看都是成功的，也预示着数字灯在展览行业的应用前景值得期待：

（1）数字灯光系统具有一些非常适用于展览展示行业的功能，这是投影机或其他显示设备所不具有的，如大范围移动功能、多图层视频显示功能和数字梯形校正功能等。这样可以使用少量的灯具就覆盖整个展示区域，不受吊挂位置的限制。

（2）数字灯可以配合各种大型投影机进行使用，从而丰富整体视频效果。大型投影机主要是设置在观看的正中间进行整体的演示讲解，而数字灯则可以配合大型投影机进行立体式的效果显示。

（3）数字灯可以配合各种灯光进行统一效果编程，便于完整地表现所要展示的内容。LED染色灯及电脑灯都可以在灯控台的统一编程下对所要表现的展示内容进行的亮度、颜色、视频等多层次体现，让展示更生动活泼。

（4）数字灯可以和其他灯光设备一起进入中控系统，用简单的方式就可以播放控制整个复杂的声光系统，让展示变得轻松、生动。

随着技术的发展与成熟，在场馆设计中所采用的高科技手段将会越来越多，越来越丰富，设计上将会让游客更富有临场感、参与感和真实感。大量地应用各种特效影像技术、视觉多媒体技术、声光电统一控制等将会是其发展和应用的一个主要方向。