訪美考察報告 專業舞臺機械設備和技術發展考察綜述及思考

魏發孔

2016年10月下旬，中國演藝設備技術協會組織的考察團在美考察期間，了解到伴隨著舞臺燈光、舞臺音響等視聽演藝設備方面的機械技術信息；也看到了舞臺機械設備技術在秀場配合演出中發揮的神奇作用；同時，深切體會了不同文化背景下機械技術的主要特征?？疾熘荚谥攸c研究演藝設備技術與藝術的融合；重點研究演藝設備技術各專業之間的融合，在此基礎上，進一步研究這些融合技術透射出來的不同民族的文化背景，從深層次探討行業的發展。

1 展會信息

拉斯維加斯舉辦的2016年國際表演現場設計（Live Design international， LDI）展會上展出的機械技術產品，主要是一些設備配套廠商為擴大自身產品的應用領域而開發的延伸性機械技術及產品；一些燈光、音響設備廠商為擴大自身產品的應用效果而開發的延伸性機械技術及產品；還有一些專為配套燈光、音響設備載體而研發的專業化機械技術及產品。

1.1 SERAPID 電動升降桅桿（TELEMAST）

此次展會的展品和資料顯示，總部設在法國的SERAPID與游樂設備公司和娛樂設備公司聯合開發的電動升降桅桿（TELEMAST）進一步拓展了剛性鏈技術應用空間，將剛性鏈設置在多級抽拉的導向柱內，通過驅動剛性鏈頂升導向柱逐級升起，收縮后高度很低，可便于搬運儲存。剛性鏈的儲存箱立式設置，與收縮后的頂升柱并列，且其高度不超過頂升柱最低高度。電動升降桅桿有多種系列形式，根據需要，單根的升降桅桿可直接懸掛一組音響設備或燈具、攝像機、電子視頻設備、輕小型布景等物件升降運動；也可選用升降柱頂部設有橫桿的設備（T型升降桅桿），可將幾組物件并排懸掛在橫桿上進行升降運動。

由電動升降桅桿單元設備組合的設備是兩臺升降柱聯合頂升一套桁架，組成門型結構的大跨度升降燈架。這種設備又引入了同步控制技術和高副鉸鏈結構。兩臺升降柱頂升鉸接的承載桁架時，需要嚴格地同步運行，以保持桁架的水平平穩狀態。因此，每臺升降柱上設置的位置傳感器實時反饋位置信息，控制系統實時消除動態誤差，達到同步升降運動。當需要承載桁架傾斜（即一頭高于另一頭）時，兩臺升降柱需要運行不同的速度或行程，這些都需要編程控制。值得注意的是，由于兩臺升降柱既能同步運行，又可異步運行，所以承載桁架與升降柱之間的連接采用了高副鉸鏈結構。其實，即使僅需同步運行而沒有異步運行需求，此處也需要高副鉸鏈結構，因為同步是相對的，同步誤差是絕對的。

這一結構對業內設計多桿（缸）頂升的升降平臺具有一定的啟示，不少此類設備由于不同步誤差造成設備過約束，導致設備運行抖動，嚴重時甚至不能完成必要的功能。

電動升降桅桿單元的多級伸縮導向柱的制造精度也是其技術難點，設備采用方形側壁有凸凹配合的精密結構。其單元設備和組合設備在展會上都進行了充分的升降運行展示，十分平穩與靈活。每單元都有獨立的控制箱，都可聯動控制，編程運行。

展出資料還顯示，SERAPID研發的剛性鏈頂升升降座椅，可用于多功能廳的成排座椅升降與儲存，每排可多達50個座椅。由于這種頂升機構可分立設置，故其成排座椅亦可呈弧形結構排列。

1.2 SEW 同步升降演示臺和多維運動演示臺

總部設在德國的SEW-EURODRIVE（歐洲傳動公司）在展會上展出的同步升降演示臺和多維運動演示臺，是機械設備技術的一大亮點，其中包含了多項高難度的機械與控制技術。

（1）同步升降演示臺

該演示臺是在一塊L型立板上設置兩套導向導軌和同步帶循環運動的提升結構，分別提升兩塊升降平臺并在導軌導引下升降運動。每塊升降平臺上獨立設置有水平運動的傳送帶可運輸物體水平運動。立板連同兩套升降平臺都位于一臺旋轉臺上可有限角度旋轉，旋轉臺又設置在一臺小車上可水平運動。這套裝置集中了升降、平移、旋轉、平面運動等演藝場館所用到的各類機械運動，同時集中了同步控制、異步控制、接力運動控制、定位精度控制等多項控制技術，也包含有制造精度、復合運行控制等技術難點。演示臺展示了演出場館機械設備技術元素，體現設備廠商的技術實力。

兩塊升降平臺同步升降時，升降平臺上的傳送帶可運輸物體水平運動，且可將物體從甲臺接力輸送到乙臺繼續前行，當物體運行至任意頭邊緣時，水平輸送帶停止運行或反向運行，不會使物體掉落。當兩塊升降臺異步運行使其平臺出現高差時，輸送物體的水平帶將物體運輸至兩平臺接縫處時停止運行，不會使物體掉落。這種運動狀態的實現，主要依靠傳感技術和精確定位控制技術，傳感技術用來感知運行速度及位置狀態以及危險狀態，精確定位控制技術主要用來準確地發出運行指令，當然也包括了機械部件的制造精度和控制系統的邏輯誤差限制，其中優化設計及精心制造尚可奏效。

兩塊平臺的同步升降、異步升降、兩套傳送帶的水平運動、轉盤的旋轉運動等可編程控制，協調運行、變化，但底盤小車的平面運動則由外力（人力）驅動。

同步升降演示臺作為演藝設備技術的模型展示，也可作為設備產品用于其他商品的活動展臺，以其運動變化的效果吸引顧客關注展品。

（2）多維運動演示臺

這套演示臺是將三自由度運動平臺設置在旋轉臺上面，組成復合運動。三自由度運動平臺是通過控制三支缸的不同伸縮量使平臺在三維空間中繞X軸旋轉、繞Y軸旋轉，沿Z軸升降即三自由度運動。這種運動方式在動感座椅中已普遍采用，舞臺機械設備中目前案例較少。三自由度運動平臺設置于旋轉臺上面時，組成四自由度運動方式，旋轉臺的旋轉運動提供繞Z軸的旋轉。當三支缸增加為六支缸時，不用旋轉臺，即可提供六自由度運動平臺，即分別沿X、Y、Z軸平動、分別繞X、Y、Z軸轉動，用于六自由度動感平臺，其運動控制更為復雜。但這些運動的行程范圍都是有限行程，而設置轉臺設備，其旋轉運動可以實現無限運動，用途不同時采用的結構不同。該演示臺展示了廠商的運動控制器件的性能及控制系統的高難度水平。

運動平臺三缸的驅動、速度及位置的信息采集、指令接受都是獨立的，分別由各自的驅動器驅動。控制臺總體協調三缸的運動參量，分別給予不同缸的不同速度、不同行程指令，并在瞬時實時地變化參量，如此實現左右顛簸、前后顛簸、上下顛簸等效果。實現顛簸效果的設備，須得承受載荷及機構本身合成質量的慣性力導致的沖擊力、振動力、扭剪力等，其強度、剛度及穩定性設計尤為重要。顛簸效果可以通過計算機編程實現多種形式，其控制的復雜程度很高，難度很大，代表了機械控制技術的前沿水平。

1.3 ETC 緊湊型神童升降吊機系列

美國ETC（Electronic Theatre Controls）有限公司展出的緊湊型神童吊機系列是展會上機械的一大亮點。

（1） P75-SC自爬式吊機

P75-SC自爬式燈光吊機是將卷揚機設置在輕型鋁合金架體內，通過自提升將驅動架體一同升降，卷揚機在架體內設有自排繩機構。該產品提供了一種簡單的方式來提升重物用以存儲或表演，主要適合于建筑條件受限、常規提升式吊掛設備不便安裝的場合，以及巡回流動演出、需要經常拆裝的場合。這種吊機除了485 kg的驅動機架體自重，可提升最大載荷約1 000 kg。驅動機架體兩頭可與標準中型四方桁架（520×520）快速連接成需要長度的桁架體，拼接長度可達到23 m，足以承受燈具及電纜線槽的重量載荷。

這種吊機組成的設備，其水平力是通過架體受壓而自平衡，無需給建筑結構傳遞側向力，適合于屋頂結構彎曲或傾斜的場所，如體育館、禮堂、教堂、老劇場等不便對其結構進行重大改變，或其側墻不能受載的場所。

（2） Protégé（防護性）吊機

Protégé吊機提供簡單、低成本的方法來提升布景或幕布用于存儲或演出，尤其適合于設備空間狹小、建筑配合困難的場所，如中等規模的學校禮堂、夜總會、禮拜堂以及其他類似場所。當吊掛的燈具、布景或幕布需要裝卸或調節時，升降吊機將吊物降低，便于人員操作，避免人員攀爬梯子、支架、腳手架的麻煩；安裝、更換或調整吊物后提升到位，方便場景布置。

Protégé吊機是將卷揚驅動機設置在一個框架內，形成緊湊的框架驅動頭，該驅動頭可以水平安裝或垂直安裝，對建筑結構要求比較簡潔。有條件時，拐角滑輪（水平安裝時無需拐角滑輪）、吊點滑輪可按常規方式設置。當建筑結構不便于承受側向力時，設備可附帶受壓梁，受壓梁就是在框架驅動頭上連接一根型材梁，將吊點滑輪設置在該梁上，使水平力自行平衡而無需作用到建筑結構上。這種方式通常都將框架驅動頭水平放置。

（3） 提升吊機系列控制臺

提升吊機系列控制臺具有現代和直觀的用戶界面，用于劇場吊掛設備的幕后控制，適用于學術性廳堂、小劇場、禮拜場所、會議中心、競技場等場館吊機的控制。

1.4 其他參展商

其他一些廠商展出有幕類機械部件（美國H&H）、燈光電動吊機（美國SHOW）、塔式升降機（捷克TAF）及機器人等。

荷蘭的eZ專業電動吊機展出了兩款型式。

（1） L型配置的底座式卷揚驅動機eZ Hoist Z-spot

L型配置的底座式卷揚驅動機是劇場所需要的典型自動化解決方案，采用人性化的限位開關，開關帶有指示燈顯示；設置有手動釋放低噪聲制動器，可選的便攜式電池供電制動釋放模型，使用24 V直流電；聚氨酯棍子作為提升繩保持器，四組彈簧可調節張力。

（2） 直連型或π型配置的框架式卷揚驅動機eZ Hoist eZ-FN

基本特性與前款設備相同，結構是將卷揚驅動機設置于框架之內，便于流動巡回搬運及防護，直連型配置機體機架較長，π型配置機體機架較寬。

2 秀場信息

考察團成員觀看了太陽馬戲團在拉斯維加斯夢幻酒店（The Mirage）演出的披頭士音樂秀（The Beatles Love Show）。在觀看演出時注意到，與國內建成澳門水舞間和武漢紅燈籠秀場相比，“Love”秀場的舞臺機械工藝布置及設備技術已不算最新，但機械設備與技術的基本要素還是相近的。

2.1 表演區及臺下設備

“Love”秀場的主表演區是六邊形的中心舞臺。若以六邊形的前后兩個頂角連線為中軸線，對稱兩側邊中間各有一條主通道伸向觀眾席，兩側斜邊靠近四角各有兩條小通道，左右主通道和四角小通道都作為演員出場、退場的路徑，呈輻射狀向外伸展。秀場觀眾席按中心式舞臺設置，呈輻射狀設置通道，且將觀眾區分割為扇形區域。

中心舞臺前后，對稱各有一塊方形的地坑區域，距兩側邊有大約半米的固定臺邊，方形的一條對角線與中軸線重合，另一條對角線則與中軸線垂直。因此，沿中軸線看，地坑形狀在平面內轉過了45°，其前后頂角恰好與中心舞臺六邊形的頂角相配。方形地坑內安裝有升降臺，一條整塊的占方形地坑的一半面積，另一半面積內又分為兩塊小方塊升降臺。

表演中，三塊升降臺下降少量行程（0.3 m～0.5 m），有時，全部下降到底，將演出道具升起在“池部”或舞臺面參與表演；有時，靠舞臺中心的一塊小臺與舞臺面平齊而不下降，另外一大一小升降臺降下，則呈現出V字形地坑；或者相反，這一大一小升平，另一小塊降下……中心舞臺前后兩塊地坑的變化形式對稱同步進行。

升降臺從底部升起的幾種道具，其中最高的架體有兩層，總高度在5 m～6 m之間。因此，升降臺的升降行程不會小于6 m～7 m。升降速度大約不超過0.15 m/s。

中心舞臺正中央設有一塊橫置的矩形升降塊，表演中升出臺面0.3 m～0.4 m之間（有時也降下去）。

“Love”秀場的臺下機械設備僅從技術角度和演出使用的限度，沒有太多亮點，但與表演活動的配合恰到好處。說明舞臺機械設備與技術的應用不完全在于奇特和出新，而與燈光、音響、視頻、特效以及表演藝術的完美契合和安全可靠才是最實在的價值。

另外，臺下機械的工藝布置與演出效果有其獨到的創意。整個舞臺面的幾何形狀變化，既有變形美、又有對稱美。結合演員與臺上設備的精彩表演，簡單幾何形狀的升降臺面，不僅僅是升降道具演員的運輸工具，而且成為臺面變化，營造驚險的魔術工具，真可謂不落俗套，匠心獨運。

2.2 臺上懸吊設備

“Love”秀場的臺上機械設備是整個場館中舞臺機械技術的重頭戲。臺上設備的工藝布置與中心舞臺及場館總體布局相對應，由設備層結構分為輻射區域。

在中心舞臺兩側輻射狀設置的四組小通道對應的上空，設置有軌道飛行器。水平運行軌道是上空設備層設置位置最低的設施，但至少也在距舞臺面標高30 m左右。根據場館總體布局，軌道也是呈輻射狀從中心附近向外延伸，軌道在接近舞臺中央位置沒有溝通，而是分為四條獨立設置。軌道飛行器由垂直升降點吊機懸吊物體或演員，沿軌道水平運動的同時垂直升降運動。懸吊的演員一般不進行大幅度動作，主要表現升降平移兩維運動的效果，與其他懸吊表演形成對比效果。

從運行效果來看，軌道飛行器的平移速度在5 m/s左右，升降速度在4 m/s左右。升降行程從舞臺面到軌道層的下限安全距離，大約有24 m。垂直升降的載荷基本在250 kg/每吊點。

左右主通道上空位置設置有紗幕懸掛設備，四條紗幕懸掛在左右主通道兩側邊（不影響演員從主通道進出），紗幕下沿到接近舞臺面位置（約100 mm）為止，且紗幕上也可投影，紗幕在演出過程為速追效果。

臺上設備中最大量采用的還是單點吊機，這是雜技秀場的設備工藝特點。“Love”秀場的單點吊機至少在30臺以上，基本布滿在中心舞臺上空。單點吊機應用的花樣也最炫，最多的表演使用是大幅度的來回飛行游蕩且升降變化，懸吊的演員可在飛行與升降的過程中翻滾舞動，表演各種驚險動作。單點吊機的有效表演高度大約在30 m范圍，有效表演范圍以上還有不少于20 m的行程范圍，供演員從上空出場、退場，其總升降行程大約在50 m以上。只有足夠高的行程才可實現大幅度的飛行游蕩與高速升降動作。所以，這些設備的設備層應該距舞臺面不小于60 m的高度。

舞臺中央設有一臺升降旋轉飛行機構，由于旋轉的機構設置的足夠高（大約在單點吊機設備層處），所以用于旋轉的機構（轉盤）半徑可以比較小，演員在舞臺面上以大半徑奔跑起步旋轉飛行，上部旋轉機構僅需助力即可保持演員的旋轉狀態，隨著旋轉升降的過程，半徑逐步縮小，但不至于縮到中心，因有轉盤維持旋轉速度。這種機構如果沒有演員的奔跑起步配合，旋轉機構不易將柔性懸掛的吊重旋轉起來產生效果。而如果沒有旋轉機構助力旋轉，如演員以固定單點吊表演旋轉飛行，則提升時不能維持有效果的旋轉半徑，故其機械設備與表演技巧的準確結合十分必要。升降旋轉飛行器的升降機構自然與單點吊機特性雷同。

還有一些專用于吊掛景物的單點吊機，懸掛一些視頻、飾物等升降運動，用于點綴場景，其升降速度也在1 m～1.5 m之間。有一些多點（八點）吊機，專用于懸吊較重、較大的景物、或同時懸吊幾位演員一起表演。此類吊機的升降速度大約不超過2.5 m/s，主要不是體現速度，而是體現花樣。

由于懸吊繩的柔性特點，雜技劇場的地錨設置也是很必要的，該秀場也有這一演出場景。

2.3 空中懸吊設備的技術特點

“Love”秀場的空中懸吊設備基本的機械技術元素具有典型性與代表性。

（1）這種秀場的空中懸吊設備運行的速度遠遠高出常規劇場舞臺機械的臺上設備，1.5 m/s的提升速度相對于劇場已算是比較高了；但目前秀場高速單點吊機的速度已達到5 m/s～6 m/s，甚至已有8 m/s，最低也在4 m/s。

（2）由于速度之高，動作幅度之大，導致載荷容量也居高，懸吊一到兩人（70 kg～140 kg）的吊機設計額定載荷也在250 kg左右，其慣性系數達到1.7～3.5！其中也考慮到安全性及可靠性而主動取高。

（3）要實現高速大幅度運行效果，提升行程也相應超大，達到常規劇場的2倍以上，導致卷揚機卷筒的容繩量也大，卷筒超長（與舞臺單點吊機相比）。

（4）劇場臺上機械懸吊設備的安全性首先考慮避免墜落傷害下部人員，直接懸吊演員的情況較少。但此類秀場設備則是直接懸吊演員進行大幅度、高速度運動，除演員的技巧訓練，設備的安全性保障要求極高。所以，秀場懸吊設備都配有完善的安全功能及冗余配置。

（5） “Love”秀場的空中懸吊設備控制系統也很復雜。從運行效果來看，各種各臺吊機的啟動、加速、提升、下降、減速、停機等等過程都需要與演出場景相協調。同時，各個設備間的同步、異步、順序、干涉等都需要邏輯與聯鎖控制。尤其值得注意的是，設備物理參數的實時控制與演員表演動作的精密契合，是此類設備控制系統的最大亮點。

3 體會與思考

此次北美考察過程，使考察團成員近距離實地觀察了美國以及西方國家演藝設備技術的發展動態；充分感受到不同民族文化背景對演藝設備技術發展的深刻影響；也進一步領略了前沿性技術研發與創新對行業發展的重要作用。其中體會很多，僅就機械技術相關的部分簡要歸納，供業內參考。

（1）“展會信息”顯示，一些國際上有影響力的演藝設備技術企業，不滿足常規舞臺機械裝備技術對自身產品的配套應用，跨專業與業內頂級的機械裝備企業及科研院所共同研究開發更加適合于自身產品應用，使其發揮更大效能的機械裝備。一些舞臺機械配套裝置的生產企業，也竭力研發將自身產品延伸應用，更加擴大機械裝備應用領域的創新技術產品。這些新研發的設備產品技術都超越了常規舞臺機械設備技術的模式，提升了機械裝備的技術檔次，提高了機械設備的適用性，也更加貼近了應用需求。這些設備產品技術的產生，表明演藝設備技術行業中，燈光、音響等視聽設備技術與機械設備技術的融合已有實例，預示著演藝設備技術各專業間的融合已成為趨勢。

（2）“秀場”演出效果顯示，所有高難度、驚心動魄的表演效果（如高空雜技），都需要機械設備技術的協助，才能提升其超常程度、驚險程度和吸引力度。而有些場景的表演效果（如臺面雜技），并不是一定要采用高、精、尖的機械設備，普通的機械設備經過巧妙的工藝設計，再配以適當的道具也可達到轟動效應。總上兩方面發現，任何機械設備都是表演藝術的輔助工具，是手段不是目的，目的是藝術效果。而“Love” 秀場的成功之處在于，舞臺機械設備（無論臺上、臺下）與表演劇情相契合，盡管這些設備技術并非最新。因此，“Love” 秀場的舞臺藝術設計與舞臺工藝設計的緊密結合，藝術家們的表演技巧與機械設備技術的高度契合為演藝設備技術的研究發展提供了啟示。

（3）舞臺機械設備技術的發展，走過了初步機械化、電氣自動化、探索智能化的道路，而這些道路過程都是為新建劇場和改造劇場整套整批地設計裝備。在此策劃和設計的過程中，只能是粗放地對應演出需要，歸納、總結和借鑒表演藝術所需要的各種通用功能，設備技術自成獨立體系，很難關注需求的細節。即便是量身定做的機械裝備，也還是缺乏與相關專業，如燈光、音響、視頻、特效、舞美設計等的優化融合，故其實際使用價值和利用率大打折扣。這是一項演藝設備技術中機械裝備和其他專業技術裝備共同考慮研究的持久性課題，如何將各專業技術融合，如何將技術與藝術融合，力求演藝設備各專業技術最大限度的整體化、人性化、藝術化，這是演藝設備技術行業追求的永恒目標。

（4）BOSE公司和Meyer Sound工廠的研究精神，值得業內各專業設備技術企業學習借鑒。任何專業技術的發展進步都需要重視基礎技術的研發，這是長足發展和保持引領性地位的基本條件，舞臺機械領域也不例外。

（5） “Love” 秀場僅是拉斯維加斯的經典秀場之一，這些秀場演出還包括了雜技、游泳、跳水、喜劇、魔術等，伴隨有多媒體舞臺美術、電影、音樂以及科學技術等手段，包羅萬象的藝術與技術元素盡在其中。秀場文化大行其道的原因除了賭場提供的客源因素之外，更深一層還有挖掘人性中深層欲念，在法制框架下開放、張揚、奔放、民主的文化背景，起到了幕后支撐的作用。

這種秀場文化傳到中國，被越來越多接受西方文化的年輕一代所接受，但其接受的廣度與持久性，則需要注入本民族文化的元素而不斷創新才能奏效。這是中國演出業和演藝設備技術業需要深層次考慮的問題。