多媒體數(shù)字燈的功能與技術(shù)規(guī)格解析

韓振雷

（山東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 傳媒技術(shù)系，山東 淄博 255049）

1 數(shù)字燈的應(yīng)用領(lǐng)域

多媒體數(shù)字燈簡稱數(shù)字燈（Digital lights）被稱為第四代舞臺(tái)燈具，近幾年來在世界各地的大型演出盛典中發(fā)揮出神奇的作用。數(shù)字燈科學(xué)地、藝術(shù)地將搖頭電腦燈和多媒體投影機(jī)結(jié)合在一起，幾乎可以在任何目標(biāo)上投射視頻影像，使演藝舞臺(tái)進(jìn)入到一個(gè)“以影代景”（用視頻投影代替?zhèn)鹘y(tǒng)的舞臺(tái)景片）的嶄新局面，具有劃時(shí)代的意義。

數(shù)字燈的應(yīng)用領(lǐng)域有體育場館、大型會(huì)展、歌舞劇院、綜藝演播室及主題公園等。最近幾年的央視春晚舞臺(tái)就大量采用了數(shù)字燈完成視頻影像的投影，極大地突破了舞臺(tái)燈光的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍。數(shù)字燈的影像可以投射到多種不同的介質(zhì)表面，比如投射到噴泉的水幕上或在地面飄動(dòng)的藍(lán)綢上投射海洋效果等。2009年央視春晚的舞蹈節(jié)目《蝶戀花》中，投射的介質(zhì)就是一道將水氣均勻吹散的霧屏，由一臺(tái)流動(dòng)的數(shù)字燈將影像投射在霧屏幕上，形成一種夢幻般飄忽不定的視覺效果。

2008年的北京奧運(yùn)會(huì)開幕式“鳥巢”“碗邊”（高14 m，長500 m的巨型環(huán)幕）的影像和第十一屆全運(yùn)會(huì)開幕式上的碗狀環(huán)幕影像，都是數(shù)字燈的“杰作”。以第十一屆全運(yùn)會(huì)開幕式為例，山東省中心體育場上空的巨型碗幕直徑50 m，高13 m（展開后高度加倍，為26 m），如圖2所示，碗幕的視頻影像就是用Barco的DML1200數(shù)字燈和XLM HD30數(shù)字放映機(jī)完成的。其中，XLM HD30數(shù)字放映機(jī)共48臺(tái)，分12組，用作靜態(tài)投影；DML1200數(shù)字燈共8臺(tái)，用作動(dòng)態(tài)投影。Barco的數(shù)字放映機(jī)有兩大產(chǎn)品系列，一類是用于數(shù)字電影院線的“數(shù)字電影放映機(jī)”（Digital Cinema Projector），型號(hào)有DP-1200/1500/2000/3000等。另一類是用于大型演出與會(huì)展的“場合投影機(jī)”或“演出投影機(jī)”（Event Venue Projector），主要型號(hào)有XLM、FLM、SLM標(biāo)清/高清系列等。XLM HD30號(hào)稱超大型場合投影機(jī)，支持2 048×1 080的2K數(shù)字電影分辨率，中心亮度高達(dá)30 000 lm，是目前亮度最高的商用投影機(jī)。由于這類投影機(jī)除了沒有數(shù)字燈的“搖頭”功能外，其他方面與數(shù)字燈極為相似，所以，本文暫且視其為數(shù)字燈的“同類”產(chǎn)品。

目前，數(shù)字燈的代表性產(chǎn)品為DML1200和DL.3，本文以這兩款產(chǎn)品為例，對(duì)數(shù)字燈的主要功能特點(diǎn)和技術(shù)規(guī)格作一闡述。

2 數(shù)字燈的主要功能和技術(shù)規(guī)格

DML1200數(shù)字燈是一款電腦燈與視頻投影的集成產(chǎn)品，有燈光和視頻兩種工作模式。在燈光模式（Light Mode）下，DML1200 可產(chǎn)生亮度高達(dá)12 000 lm的硬邊沿圓形光束，是一臺(tái)高性能的電腦搖頭燈。在視頻模式（Video Mode）下，DML1200光輸出亮度為10 000 lm，有矩形和圓形兩種投影模式，堪稱是一臺(tái)多功能、高性能的DLP投影機(jī)。DML1200數(shù)字燈的視頻投影和燈光模式可任意無縫切換，其主要技術(shù)規(guī)格如表1所示。

DL.3屬于BARCO的“DL”系列數(shù)字燈，主要型號(hào)有DL.1、DL.2、DL.3、和DL.3F，其中DL.1已不再生產(chǎn)。DL.3是該系列中目前檔次最高的產(chǎn)品，與DML1200的主要不同有三：一是不再具有電腦燈光/視頻投影雙工作模式，只有視頻投影單一模式；二是內(nèi)置紅外攝像機(jī)，燈具前部帶有紅外發(fā)射器，具有夜視照明功能，支持遙控方式攝取并實(shí)時(shí)投射現(xiàn)場影像；三是集成了媒體服務(wù)器功能，內(nèi)置大量的數(shù)字圖像和燈光專用圖片，可通過以太網(wǎng)快速上載3D圖像和多種媒體文檔。因此，DL.3數(shù)字燈可以理解為具有搖頭能力和豐富媒體功能并且支持DMX512和Art-Net協(xié)議的投影機(jī)。DL.3F是DL.3的“精簡版”，去掉了部分視頻接口和現(xiàn)場攝像功能，適于長期固定式“專燈專用”，其型號(hào)中的字母F即指固定的場合（Fixed Venues）。DL.3的功率和亮度指標(biāo)沒有DML1200高，但媒體功能更為豐富，適用于大型電視演播室中綜藝節(jié)目。其主要技術(shù)規(guī)格參見表2。

3 數(shù)字燈媒體服務(wù)器

3.1 主要功能

數(shù)字燈的媒體服務(wù)器有內(nèi)置和外置兩種情況，可基于DMX512或Art-Net協(xié)議通過DMX電纜或以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字媒體資源的智能管理，主要功能有：

（1）支持DMX512和Art-Net協(xié)議；

（2）支持 H.264（即MPEG-4 AVC，同等畫質(zhì)下碼流只有MPGE-2的一半，是目前最先進(jìn)的數(shù)字視頻壓縮格式之一）、MOV 及AVI HD專業(yè)編碼格式和包括S-VIDEO在內(nèi)的多種模擬視頻接口，支持全高清視頻回放；

（3）豐富的媒體控制和處理功能，如選擇影像片段、影像文件轉(zhuǎn)換、同步播放多個(gè)視頻流、多圖層組合及不透明度、縮放、旋轉(zhuǎn)、模糊、遮罩、失真校正等；

（4）現(xiàn)場視頻輸入（Live Video-In）功能；

（5）梯形校正（Keystone）功能；

（6）消隱（Blanking）功能；

（7）軟邊緣（Soft Edged）功能；

（8）曲面（Curved Surface）失真校正功能。

表1 DML-1200數(shù)字燈的部分技術(shù)規(guī)格

表2 DL.3數(shù)字燈的部分技術(shù)規(guī)格

不同品牌的外置式媒體服務(wù)器如圖2所示。

3.2 部分功能闡述

以下對(duì)上述媒體服務(wù)器的最后四個(gè)功能作簡單說明。

（1）梯形校正功能

梯形校正是所有投影設(shè)備都具備的一個(gè)基本功能，通過控制圖像的四個(gè)角點(diǎn)使其在水平和垂直方向適當(dāng)位移，從而將梯形圖像校正為矩形圖像。

（2）消隱功能

數(shù)字燈媒體服務(wù)器的消隱功能是指當(dāng)投影的畫面尺寸大于投射目標(biāo)區(qū)域時(shí)，將圖像的上、下或左、右側(cè)的一部分切除，以防止影像的溢出。圖像消隱共用8個(gè)DMX通道來完成，上、下、左、右四側(cè)各用兩個(gè)通道，一個(gè)通道用于粗調(diào)，另一個(gè)用于微調(diào)。

（3）軟邊緣功能

當(dāng)投射目標(biāo)的面積很大時(shí)，需要事先對(duì)投射區(qū)域進(jìn)行分割，用多臺(tái)數(shù)字燈聯(lián)合工作，每臺(tái)燈“獨(dú)當(dāng)一面”，僅向?qū)儆凇白约骸钡膮^(qū)域投射整個(gè)影像的一部分畫面。多臺(tái)數(shù)字燈聯(lián)合工作時(shí)，如果不對(duì)各燈投射的影像邊緣進(jìn)行過渡處理，將會(huì)明顯地看到各個(gè)子畫面的分割特征。數(shù)字燈媒體服務(wù)器的軟邊緣功能可在水平和垂直方向上對(duì)影像的邊緣進(jìn)行羽化處理，形成漸變效果，最終實(shí)現(xiàn)影像子畫面的平滑過渡。服務(wù)器的軟邊緣功能由媒體處理軟件的邊緣融合器（Collage Generator）來完成，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)8×8個(gè)子畫面的軟邊緣處理和同步播放。采用多個(gè)數(shù)字燈聯(lián)合工作，還可以彌補(bǔ)單一燈具亮度的不足，確保超大面積投影畫面的亮度。

（4）曲面失真校正功能

當(dāng)投影目標(biāo)是非平面形態(tài)時(shí)，比如球狀凸面、弧形凹面，或由兩面體構(gòu)成的有一定夾角的物體表面，投影畫面將會(huì)出現(xiàn)明顯的幾何失真現(xiàn)象，如果不對(duì)這些失真進(jìn)行幾何校正，不但影響視覺效果，還直接妨礙子畫面的拼接。通過改變像素的空間位置，數(shù)字燈媒體服務(wù)器的曲面失真校正功能可以將投射到非平面上出現(xiàn)形狀畸變的影像進(jìn)行幾何校正，形成類似在平面上的投影效果。

圖3顯示了借助三維軟件在三維場景中用聚光燈貼圖投影，投射到球面和“墻角”上的影像模擬失真效果。用平行光燈具代替聚光燈貼圖投影，模擬出的校正后影像效果如圖4所示。

以上對(duì)多媒體數(shù)字燈的技術(shù)規(guī)格和常見功能進(jìn)行了簡單的闡述。隨著各類顯示設(shè)備、具有投影功能的燈光設(shè)備的發(fā)展，視頻影像設(shè)計(jì)正逐漸成為舞美設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要分支門類，數(shù)字燈的功能十分強(qiáng)大，我們的舞臺(tái)藝術(shù)創(chuàng)作者應(yīng)該不斷發(fā)揮豐富的想像力，充分發(fā)揮數(shù)字燈的各項(xiàng)功能，相信通過對(duì)數(shù)字燈的靈活組合運(yùn)用，數(shù)字燈可以為我們的舞臺(tái)架起更多美妙的藝術(shù)空間。