PALM EXPO 2014專家調研報告 舞臺機械設備及技術

PALM+EXPO+2014調研專家團舞臺機械組

【摘 要】 結合PALM EXPO 2014的舞臺機械調研情況，闡述國內外舞臺機械新技術、新設備及應用。詳細介紹國際領先 的舞臺設備控制技術、自由運動平臺技術、舞臺鏈式（電動）吊機技術及首創的舞臺自由運動萬向車臺，分析 國內劇場集成控制技術、虛擬舞臺技術及舞臺機械企業與行業現狀。

【關鍵詞】 PALM EXPO 2014；調研；舞臺機械；新技術；新設備；應用

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.07.003

本屆展覽會上，舞臺機械展位呈現出良好的發展勢態，國內外參展單位不僅數量上有所增加，很多展位上展品豐富，還出現了超過500 m2的大展位。

調研組此次重點考察的舞臺機械設備參展商，有WAAGNER BIRO盧森堡舞臺設備公司（“瓦格納比羅”）、斯全德馬其納（Maquinas）機構（“斯全德馬其納”）、德國Movecat公司（“Movecat”）、總裝備部工程設計研究總院（“總裝”）、浙江大豐實業有限公司（“大豐”）、甘肅工大舞臺技術工程有限公司（“甘肅工大”）、浙江春宇舞臺設備有限公司（“春宇”）、北京星光影視設備科技股份有限公司（“星光”）、浙江舞臺設計研究院有限公司（“浙江舞臺院”）、江蘇時代演藝設備有限公司（“江蘇時代”）、佑圖物理應用科技發展（武漢）有限公司（“佑圖”）、廣州市河東北特舞臺工程有限公司（“河東北特”）、斯畢士舞臺設備（杭州）有限公司（“斯畢士”）、北京泊斯迪尼舞臺工程技術有限公司（“泊斯迪尼”）、天津宏宇舞臺設備工程安裝有限公司（“天津宏宇”）、江蘇宏藝舞臺設備安裝有限公司（“江蘇宏藝”）、北京工業大學劇場設計與舞臺技術研究所（“北京工大”）等；還有重點的配套廠商如德國SEW傳動設備公司（SEW）、首域利達（北京）傳動科技有限公司（“首域利達”）、泰興市佳宇減速機（舞臺設備）制造有限公司（“泰興佳宇”）等；及部分演播廳燈光機械及電動吊機供應廠商如廣州市華崴演出器材有限公司（“華崴”）、廣州市銳鷹舞臺設備有限公司（“銳鷹”）、牧德科技（北京）有限公司（“牧德”）、佛山市飛達影視器材有限公司（“佛山飛達”）、上海拓升舞臺燈光設備有限公司（“上海拓升”）等。

“總裝”設置的展臺，采用了設備模型演示、大視頻播放及圖文資料等手段，綜合展示了其舞臺機械技術發展成果。“江蘇時代”、“斯全德馬其納”、“春宇”、“佑圖”、“河東北特”、“天津宏宇”、“江蘇宏藝”、以及部分演播廳燈光機械及電動吊機供應廠商等展出了多種舞臺機械產品、設備樣機或模型。“大豐”在本屆展覽會新產品展示區展出了萬向車臺。有些廠商采用了視頻播放和圖文資料的形式，不少企業都展示了自己的舞臺機械設備技術創新成果。

1 國際廠商舞臺機械技術發展動向

1.1 舞臺設備控制技術

“瓦格納比羅”展示的資料表明，其近年推行的CAT（計算機輔助劇院）控制系統，提供利于日常工作的多種附加功能，以及為要求較高的應用場合提供專門的特效，其中值得關注的是計算目標位置。在特殊應用中，CAT提供了計算同組設備目標位置的附加功能，并且可進行載荷自平衡調整，自動調整使每臺吊機載荷均衡。欲使一組單點吊機形成三維平面，當需要確定其準確的落點時，激光測距儀可準確測量這些落點的x軸和y軸的坐標。CAT系統提供激光測距儀的接口裝置，安裝在最后一個滑輪上，用于測量到設定參考軸的距離。

更值得關注的是，CAT控制系統可以同時控制8臺單點吊機懸吊同一物（或人）進行6D運動，即除了三維平動還可進行三維轉動，將使吊物在三維空間飛行過程中翻轉運動，這是目前最為先進的舞臺空間運動技術。CAT系統中每臺設備都有其專用的UNICORN控制柜，安裝在相應的卷揚機旁，無需獨立的控制機房。該控制柜可用于大多數變速設備，范圍從1.5 kW～45 kW。

“瓦格納比羅”虛擬劇場技術除了具有去年介紹的布景庫功能、視角變換功能、光控裝置連接功能、實時運行與3D仿真功能，今年又增加了開設視頻窗口的功能。該功能也可以通過攝像頭實時監控設備和演員的特定運動，通過畫面及時反映到總控臺視頻，總控臺可以對比設定的虛擬3D仿真畫面與視頻窗口的畫面，實時監控整體演出過程的運動及安全，達到虛實結合、全面監控的目的，這是虛擬劇場技術的一大進展。“瓦格納比羅”還展示了一款帶有安全控制鍵的掌上控制臺，也是此次展覽的亮點之一。

1.2 網絡控制臺和立式吊桿機

“斯全德馬其納”是葡萄牙馬其納（Maquinas）與廣州斯全德聯合打造的機構，表明馬其納的高端機械技術已進入我國舞臺演藝行業。

馬其納歐洲團隊研制了全新一代的maquinas Smart90網絡控制臺，該設備基于工業PC技術，由兩臺相互獨立的工業計算機組成，按照德國DIN 56950安全標準要求，建立了一套完全冗余的控制系統，可以提供冗余控臺、冗余網絡和冗余PLC，高度的冗余設計為演出帶來高質量的技術保障。兩臺計算機可同時操控，也可在一臺出現故障時另一臺單獨使用，無需時間等待和切換。Smart90控臺由兩臺19英寸觸摸屏、兩個帶安全功能的調速搖桿和一個緊急停止按鈕組成，具備強大的場景編輯和操控功能，同時支持兩組手動介入操作。速度可隨調速操作搖桿任意變換，搖桿對稱設計在觸摸屏兩側，分別適合習慣右手和左手的人員使用。

“斯全德馬其納”展位上演示的立式自排繩卷揚機、吊桿機、燈桿機的樣品精度很高。其中，立式吊桿機是葡萄牙maquinas的一項專利產品，設備應用了maquinas獨有的自排繩技術，可以在有限的建筑空間內實現任意安裝。

1.3 自由運動平臺技術

本屆展覽會上，舞臺機械設備配套廠商德國 “SEW”除了展出減速電機、減速器、變頻器等配套設備部件，還展示了一臺自由運動平臺，這是舞臺設備技術發展的又一動向。這種自由運動平臺基于機器人技術，通過攝像頭識別地面上設定的色條路線運行。蓄電池供電無線控制，無需導向軌（槽）或價格高昂的激光導航裝置，平臺只需預先設定色條路線，即可按既定軌跡運行。速度無線可控，亦可預先編程設定速度運行，還具有方向、位置的自動糾偏功能。當遇到十字交叉色條路線時，系統按程序設定判斷主行方向而運行。endprint

這種設備的唯一限制就是必須事先在地板上貼上色條來規定運行路線，但相應成本并不高，在一定條件下也可用作舞臺自由運動車臺。此次展出的樣品平臺厚度較大，恐有待改進，亦可用于大型可藏匿其厚度的道具，如用于一般自由靈活性車臺模塊，則需降低高度。

1.4 舞臺鏈式（電動）吊機技術

近年來，國內外舞臺鏈式（電動）吊機俗稱環鏈（電動）葫蘆的發展勢頭強勁。此類設備特別適用于電視演播廳、多功能廳、小劇場、臨時搭建的大型秀場等，用來吊掛燈具、音響、道具等，十分靈活簡便且安全，且其控制系統已經較為先進和智能化。本屆展覽會上的參展產品包括荷蘭艾圖士（AETOS）系列、荷蘭PRO LYFT系列、瑞典DATATON AB系列、廣州銳鷹（EAGLE）系列、廣州華崴系列、佛山飛達（PHIDA）系列、北京牧德（MODE）系列等。

其中，“Movecat”（悅吉影音設備上海有限公司代理）的符合BGV C1標準的環鏈電動葫蘆系列值得特別關注，符合DIN 56950和IEC EN 61508標準，有定速和調速兩種都可滿足演藝行業安全吊掛場景使用；“Movecat“的OMK系列具有單速和雙速兩種，是符合本質安全系統應用的理想和經濟的解決方案，模塊化使得設備更簡單有效地適應安全要求；“Movecat”的VMK系列變速電動葫蘆是全球市場上的領先產品，提升速度可達2 m/min?40 m/min，適合于電視演播廳、劇場和多功能廳等活動場館的布景、道具、設備以及表演者的動態運動，可獲得最大性能、安全性及最優化的應用。

2 國內舞臺機械前沿技術發展狀況

近年來，國內舞臺機械企業緊跟國外舞臺機械前沿技術，在競爭中持續發展，狀況良好。在經濟實用、符合國情的基礎上顯示了高新能、低成本的優勢，主要是致力于創新技術發展的結果。

2.1 劇場集成控制技術有突破性進展

“總裝”的旋轉展示臺，集機械運動、數字視頻以及智能控制于一體，通過轉臺機械控制系統發出旋轉模式（LED屏同步、交匯以及分離的模式）轉換信號，LED控制系統通過信號接收器接受到信號后，控制視頻遙控系統投送相應的視頻畫面來迎合轉臺的旋轉模式，以此實現視頻影像變化與機械運動的同步運行，充分體現出舞臺機械運動與LED視頻影像變化的完美結合。信號控制系統采用內置無線網卡的視頻服務器，中控臺通過無線AP與視頻服務器通信，控制視頻畫面的播放。轉臺采用無接觸供電技術，可在轉臺上提供交流或直流電源。內外環均采用變頻調速，齒輪傳動，啟動及制動平穩，同步精度高。內外環分別設置零位開關，以及內外環相對位置開關，從而保證了兩組屏幕經過多圈循環后，仍能高精度地同步。

“大豐”通過視頻介紹了國家科技支撐項目《演出效果呈現關鍵技術研發與應用示范》。其中的舞臺效果整裝集成系統是一種新型演出裝備，也是現代科技手段與傳統舞臺技術高度融合的產物。該項目圍繞當前舞臺演出對先進技術運用提出的具體需求，解決當前舞臺機械、舞臺燈光、舞臺視效、舞臺音響等聲光電機各控制系統獨立設置與協同困難，舞臺演出監督監控系統缺失等制約文藝演出發展的關鍵問題，構建包括舞臺運動效果呈現、舞臺聽覺效果呈現、舞臺視覺效果呈現、舞美設計與布景彩排在內的舞臺綜合效果整裝系統技術和演出監督監控系統技術集成解決方案，建立演出效果呈現各子系統協調工作的示范性技術平臺，進行相關性能測試與相應技術標準的研制，開展綜合應用示范。課題已經進展到演出場所總控臺集中控制舞臺音響、舞臺燈光、舞臺機械以及舞臺通訊等子系統的調通階段。調通狀態完全達到預期效果，其中總控臺與各子控臺的傳輸通過自主研發的獨立協議來實現。

2.2 虛擬舞臺技術發展迅速

“總裝”還重點介紹了虛擬劇場技術。近年來，隨著計算機技術的發展，尤其是硬件技術的進步，計算機實時渲染功能得以實現。基于GPU并行處理技術和DirectX 的API技術，可以實時處理大量的圖形圖像信息，處理三維空間物體的逼真顯示，使得場景中實時性和真實性同時存在，并通過傳達視聽效果給人以震撼。尤其是大異型屏幕，多聲道音效，交互式感知，令人有強烈的沉浸感。“總裝”此次參展的“新疆大劇院虛擬舞臺機械系統”，使這一技術研制的應用成果進入了工程實施階段。虛擬舞臺機械系統以舞臺機械工程設計為基礎，在三維場景中建立模型并根據實際建筑結構與舞臺空間，對場景進行虛擬仿真。在舞臺機械設備運動的模擬中，以設備實際性能參數為準，模擬各設備實際的運動特性，并可實現場景漫游和鏡頭視角變換、同步表現運動狀態、人物和道具庫、方案的保存和調用、演員通道的顯示、人機交互等功能。

2.3 舞臺自由運動萬向車臺國內首創

“大豐”在展覽會新產品新技術展臺上展出了舞臺自由運動萬向車臺，該設備技術在國內是首次研發生產。利用器械或設備使布景甚至整個舞臺運動起來，讓表演產生更大規模的動感效應，是舞臺藝術所采取的技術手段之一。舞臺自由運動萬向車臺為上述目的提供更加方便、可靠的解決方案，不僅可應用于劇場舞臺，也可廣泛地應用于展會展臺、時尚表演、電視演播大廳以及音樂會等場地。

作為驅動單元的舞臺自由運動萬向車臺已形成模塊，這些驅動單元模塊可組裝到舞臺臺面板、轉盤或其他任何形式的結構框架上，從而驅動該結構框架執行多種類型的水平運動。萬向車臺單元模塊的面積大小為3 m×3 m，結構高度為350 mm，最高運行速度可達1.38 m/s；運動載荷為2.5 kN/m2，靜止載荷為4 kN/ m2。驅動單元模塊帶有舞臺面板，可直接用作表演設備，其動力由免維護的硅膠鉛蓄電池提供能量，控制系統由安全無線傳輸系統傳輸，無需電纜、導軌或導管。設備的運行可以通過便攜式的無線控制盤控制，無線控制系統工作在一種特定的頻率范圍內，操作者直接通過可視觸摸屏操作。兩臺減速電機獨立驅動，分別控制其速度，即可形成不同方向的運動，可沿預期的速度、預期的方向行走直線、或回轉行走曲線、甚至就地旋轉運動。轉向的差速運動完全通過軟件控制兩驅動輪來實現。舞臺自由運動萬向車臺最大的特點是可以讓導演在排練過程中操控試行，反復修訂預期路線，直到滿意為止，而后將該路線記憶存儲，正式演出時可按排練滿意的路線行駛表演，完全符合演練的實際需要。當需要車臺就地縱（橫）換向運行時，另一套轉向驅動機可回轉兩驅動輪（機）轉過90°而臺體框架不動，完成X-Y坐標的運動方向變換。endprint

2.4 大型復雜多組運動板塊及快速涌水系統

“大豐”展示了湖南韶山大型實景演出秀場《中國出了個毛澤東》（簡稱《毛秀》）中應用的大型復雜多組運動板塊。演出以中國地圖為舞臺場景，將整個中國地圖按省區地理形狀劃分為25個（個別小省區合并為一塊）板塊，分別由25種不同的運動機構分別完成。這些機構都巧妙運用了機構學原理，通過復雜的運動與干涉計算，并通過運籌學規劃與運動時間差補技術，使各個板塊靈活準確地按各自不同時間段的規定速度、軌跡、預定位置運行，使整個大型復雜地圖板塊在不到2分50秒的時間完成一次合攏或疏散運動。由于地圖板塊合攏后要作為舞臺表演，有不少板塊形狀復雜支撐剛度很難達到，給承載桿件的設計增加不少難度，在多次反復試驗整改中才達到要求。

《毛秀》的另一技術是涌回水系統，采用了利用壓縮空氣將蓄水池的水打起來通過蓋有漏網蓋板的多條出排水溝出水，關鍵技術包括儲氣供氣系統、密閉蓄水設施、監控檢測系統等環節的設計與計算。該系統省去了大量水中升降臺群，經濟性和工藝性方面均較為獨特（詳見《演藝科技》2014年第4期有關文章）。

3 國內舞臺機械常規技術發展態勢

從本屆展覽會來看，國內常規舞臺機械廠商呈上升態勢。隨著國內舞臺機械項目逐漸向多樣、實用的中小型項目發展，許多舞臺機械企業抓住時機，積極參與競爭，實力明顯上升。部分燈光、音響公司開始積極涉足舞臺機械工程，舞臺機械企業數量有增多的趨勢。而在市場上占有一席之地的舞臺機械企業，也在技術方面不斷地進行自我提高。

3.1 “江蘇時代”

本屆展覽會上，“江蘇時代”的展位面積超過500 m2，是展會上氣勢和規模較大的展位，展出了自主研發設計的剛性鏈升降臺模型，并現場演示了多臺設備差動升降、同步升降，準確定位、安全連鎖等功能，據介紹，其剛性鏈的加工制造精度很高。另外，其自主研發的卷揚吊桿機、燈桿機及其控制系統也達到了較高的水平。吊桿機單獨控制吊點，隨意傾斜變換進行起伏及差動。同時，現場演示了臺上設備吊桿機與臺下設備升降臺的安全防干涉聯鎖，可靠程度較高。“江蘇時代”的技術進步表明三泰地區中的部分企業已在向制造高質量的產品轉型。

3.2 “春宇”

“春宇”展出了伺服電機驅動卷揚機，采用自主研發的軸控制器舞臺控制系統，屬于舞臺機械設備的較高端技術，研發已經取得階段性成果，并已形成小批量制造能力。展位上演示的設備每天處于變化運動中，始終能保持零誤差。

西雙版納萬達秀場水下浮筒式升降臺是“春宇”承接的一項挑戰性項目，采用浮筒浮升承載，鋼絲繩卷揚牽引下降的結構形式，卷揚機布置在與水隔離的干區地段。該設備存在一定的技術難度，研發設計已經取得階段性成果。

3.3 “佑圖”

“佑圖”在展覽會新技術新產品展區展出了自主研發的電腦吊掛系統控制臺。該控制臺可對變頻器的狀態進行查詢，對參數進行顯示、修改；獲取水平吊桿各方面狀態及信息：如上限、下限、沖頂、松繩、過載、超重、控制標志、當前狀態等，對水平吊桿進行單桿或多桿的選擇，并對其進行上升下降的控制；對單點吊機進行單點或多點的上升下降操作，還可對單點吊機的當前高度、邏輯上限、邏輯下限進行設置，并對零點高度和全程高度進行校準；可對舞臺場地高度、水平吊機和單點吊機的最大顯示數量、水平吊機和單點吊機的最大可控數量、當前控制臺的編號進行修改；可分別對變頻器、水平吊機、單點吊機等進行是否在線的巡查及在線數量的巡查；對上收攬的狀態進行查詢、顯示。

3.4 “河東北特”

在去年參展的基礎上，“河東北特”進一步整裝配置了展出的設備模型。其升降臺群及吊掛系統的模型制作精細，展出規模較大，從其承接的工程項目效果來看，機械和控制系統的技術進步異常明顯。

3.5 其他廠商

“星光”、“甘肅工大”、“浙江舞臺院”、“斯畢士”、“泊斯迪尼”、“天津宏宇”、“江蘇宏藝”、“北京工大”等，以及重點的配套廠商如“首域利達”、“泰興佳宇”等，都不同程度地展示了各自的設備技術，絕大多數都是掛圖或視頻的形式，有些廠商也展出了設備樣機。

值得一提的是“首域利達”自主研發的柔性柱頂升機構，去年展出的產品裝配精度、運動連續性、強度、剛度及穩定性等都比較優越，性價比也較好。在此基礎上，今年展示的該產品性能又有很大提高：最高速度可達：0.25 m/s；傳動效率：0.80～0.90；安裝垂直度：1 mm/m，3 mm/全程；動載荷系數：1.1～1.2（速度 0.2 m/s）；重復定位精度：<3 mm；加速度：<0.3 m/s2。其承載規格按標準滾子鏈模數提供。

上述設備的功能描述和技術參數大多由廠商提供，其準確性較難判斷，僅供參考。

（編輯 薛云霞）endprint