一种舞台灯光智能调光调色系统及方法与流程

本发明涉及灯光控制技术领域，尤其涉及一种舞台灯光智能调光调色系统及方法。

背景技术：

随着演艺事业的日益发展，舞台的作用越来越得到凸显，灯光是舞台表演不可或缺的因素之一，灯光效果的控制在舞台表演过程中扮演着至关重要的作用，不仅可以通过光线的明暗变幻营造出美轮美奂的视觉效果，还可以作为控制表演节奏的有效工具。

舞台灯光是演出空间构成的重要组成部分，是根据情节的发展对人物以及所需的特定场景进行全方位的视觉环境的灯光设计，并有目的的将设计意图以视觉形象的方式再现给观众的艺术创作。舞台灯光普遍都使用的是灯光灯，可以发出单色光，也可以发出多种颜色的光，为得到更好的舞台效果，需要对舞台灯光进行良好的把控，对灯光的颜色、闪亮频率以及亮度等进行实时、准确的控制。

传统的舞台灯光控制系统大多数采取模拟调光技术，模拟调光技术主要由调光台和调光器组成，调光台用于产生模拟控制信号，调光器接受调光台的模拟控制信号，控制灯具两端的电压差，实现舞台灯具发光亮度的调整。这种舞台灯光控制系统抗干扰能力弱，容易产生色偏使得灯光效果不精确，无法准确达到人们预期的效果，且此类系统只能单方面的通过调光台产生的模拟控制信号来控制舞台灯光，无法保证舞台灯光的实时性，同时，这种模拟灯光控制系统调光器和舞台灯通常是通过有线传输方式进行信号传输的，铺设成本高且管理困难。

技术实现要素：

本发明提供了一种舞台灯光智能调光调色系统及方法，解决了现有的舞台灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差、控制方式不智能、管理困难和成本高的技术问题。

本发明提供了一种舞台灯光智能调光调色系统，包括：调控台、控制柜、信号采集器和LED灯；

所述控制柜包括DMX512控制器和第一ZigBee协调器；

所述信号采集器包括第二ZigBee协调器、驱动模块和传感器模块；

所述调控台和所述控制柜电连接；

所述DMX512控制器和所述第一ZigBee协调器通信连接；

所述第一ZigBee协调器和所述第二ZigBee协调器通信连接；

所述第二ZigBee协调器与所述驱动模块通信连接；

所述传感器模块与所述第二ZigBee协调器通信连接；

所述驱动模块与所述LED灯电连接。

优选地，所述调控台包括显示屏和触摸屏；所述触摸屏为电容触摸屏或电阻触摸屏。

优选地，所述DMX512控制器和所述第一ZigBee协调器之间采用DMX512通信协议异步通信连接。

优选地，所述驱动模块为所述LED灯供电并控制所述LED灯的状态变化。

优选地，所述传感器模块为光传感器和/或亮度传感器。

优选地，所述驱动模块为恒流驱动模块。

优选地，所述LED灯为全彩色动态LED灯。

优选地，所述控制台所使用的系统为linux系统。

本发明提供了一种舞台灯光智能调光调色方法，包括：

S1：系统参数初始化，调控台发送所述参数的设定值，所述参数包括：色彩和亮度；

S2：DMX512控制器根据预置的算法对所述设定值进行数据处理，生成第一控制指令并以数据包的形式发送给第一ZigBee协调器，使得所述第一ZigBee协调器将所述第一控制指令转发至所述第二ZigBee协调器；

S3：所述第二ZigBee协调器根据所述第一控制指令解析出PWM信号，使得驱动模块完成对LED灯状态的控制；

S4：传感器模块采集LED灯的第一状态参数并将所述第一状态参数通过所述第二ZigBee协调器和所述第一ZigBee协调器发送至所述DMX512控制器，使得所述DMX512控制器根据所述第一状态参数和所述设定值进行误差计算，并根据预置的算法对误差进行修正，得到修正后的第二状态参数作为新的设定值。

优选地，所述算法为模糊控制算法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过DMX512控制器与第一ZigBee协调器之间采用DMX512通信协议异步通信，第一ZigBee协调器通过DMX512控制器发送的控制指令解析出控制信号传输给驱动模块，驱动模块对LED灯的色彩、亮度进行调节，同时实现LED灯0～255级亮度地连续调光，解决LED模拟调光产生的色偏问题；同时，通过传感器将LED灯的真实运行状态效果通过ZigBee协调器反馈至DMX512控制器，DMX512控制器根据预置算法自适应调节来纠正舞台灯光效果误差，可以很好还原舞台LED灯光设计的效果，使得系统可以准确地控制舞台灯光；且工作人员可以通过控制台直接输入参数信息以传输至DMX512控制器，实现舞台灯光控制的实时性，控制方式智能，使得工作人员对舞台灯光的实时监控和管理得到了优化和改善。解决了现有的舞台灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差、控制方式不智能、管理困难和成本高的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的扩展结构示意图；

图3为本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种舞台灯光智能调光调色系统和方法，解决了现有的舞台灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差、控制方式不智能、管理困难和成本高的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的一个实施例的结构示意图。

本发明提供了一种舞台灯光智能调光调色系统的一个实施例，包括调控台100、控制柜200、信号采集器300和LED灯400。

控制柜200包括DMX512控制器2001和第一ZigBee协调器2002；

信号采集器300包括第二ZigBee协调器3002、驱动模块3003和传感器模块3001；

调控台100和控制柜200电连接；

DMX512控制器2001和第一ZigBee协调器2002通信连接；

第一ZigBee协调器2002和第二ZigBee协调器3002通信连接；

第二ZigBee协调器3002与驱动模块3003通信连接；

传感器模块3001与第二ZigBee协调器3002通信连接；

驱动模块3003与LED灯400电连接。

本发明实施例通过将DMX512控制器2001作为整个系统运行的控制核心，实时地向调控台100传送数据信息，并受调控台100的指令控制。DMX512控制器2001根据调控台100发送过来的指令生成相应的控制指令通过第一ZigBee协调器2002和第二ZigBee协调器3002传输至驱动模块3003，使得驱动模块3003根据控制指令进行解析，并实现LED灯400的色彩和亮度的连续调节，解决LED模拟调光产生的色偏问题；传感器模块3001采集LED灯400的色彩和亮度运行状态参数，并通过第二ZigBee协调器3002和第一ZigBee协调器2002传输至DMX512控制器2001，使得DMX512控制器2001根据运行状态参数进行处理，实现了对舞台灯光效果的实时和精准调节；且工作人员可以通过调控台100直接输入参数信息以传输至DMX512控制器2001，实现舞台灯光控制的实时性，控制方式智能，使得工作人员对舞台灯光的实时监控和管理得到了优化和改善。解决了现有的舞台灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差、控制方式不智能、管理困难和成本高的技术问题。

以上是本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的一个实施例，以下是本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的另一个实施例。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的另一个实施例的结构示意图。

本发明提供了一种舞台灯光智能调光调色系统的另一个实施例，包括：调控台100、控制柜200、信号采集器300和LED灯400。

控制柜200包括DMX512控制器2001和第一ZigBee协调器2002；

信号采集器300包括第二ZigBee协调器3002、驱动模块3003和传感器模块3001；

调控台100和所述控制柜200电连接；

DMX512控制器2001和第一ZigBee协调器2002通信连接；

第一ZigBee协调器2002和第二ZigBee协调器3002通信连接；

第二ZigBee协调器3002与驱动模块3003通信连接；

传感器模块3001与第二ZigBee协调器3002通信连接；

驱动模块3003与LED灯400电连接。

需要说明的是，DMX512控制器2001作为整个系统运行的控制核心，实时地向调控台100传送数据信息，并受调控台100的指令控制。DMX512控制器2001根据调控台100发送过来的指令生成相应的控制指令通过第一ZigBee协调器2002和第二ZigBee协调器3002传输至驱动模块3003，使得驱动模块3003根据控制指令进行解析，并实现LED灯400的色彩和亮度的连续调节；传感器模块3001采集LED灯400的色彩和亮度运行状态参数，并通过第二ZigBee协调器3002和第一ZigBee协调器2002传输至DMX512控制器2001，使得DMX512控制器2001根据运行状态参数进行处理。

进一步地，调控台100包括显示屏1001和触摸屏1002；触摸屏1002为电容触摸屏或电阻触摸屏。

需要说明的是，调控台100用于舞台灯光工作人员监控整个舞台LED灯400控制系统，通过电缆线实现与控制柜200之间的通信，调控台100包括显示屏1001和触摸屏1002，显示屏1001显示界面可以实时显示整个系统的运行情况，主要包括每个LED灯400工作运行情况及系统运行时间等方面的显示；触摸屏1002可以是电容触摸屏，也可以是电阻触摸屏，可进行可视化人机交互操作，使得舞台灯光工作人员能够简洁直观的对系统中的每通道0～255级灰度值来编辑DMX512信号程序，实时控制舞台灯光任意色彩和亮度。

触摸屏1002主屏界面有“系统开关”、“情景模式”、“灯光调节”等模式，其中：“系统开关”是系统的设备的电源开关，点击相应的虚拟设备的电源开关按钮就可以实现设备的软启动；“情景模式”用于设置快速调节系统各设备照明色彩和亮度，情景模式中包括工作人员已调节好的各种舞台灯的多种不同的色彩和亮度参数。当按下任意一种情景模式时，控制数据指令将被传到系统中各LED灯并使其发出相应氛围照明效果的色彩和亮度；“灯光调节”用于舞台灯光调光的专业工作人员来调节控制舞台灯光，在该模式下可实现对系统每个舞台灯节点的实时控制调节任意色彩、亮度。

进一步地，DMX512控制器2001和第一ZigBee协调器2002之间采用DMX512通信协议异步通信连接。

需要说明的是，DMX512通信协议采用异步通信方式，波特率为250kbps，有512个通道，DMX512信号有512个字节的串行数据，对于全数据调光系统来说，每一个字节的数据表示调光亮度值，用两位十六进制数表示，因此单台DMX512控制器2001最多能控制512个通道，即单色LED灯400的数量是512个，全彩色LED灯400的数量是170个。DMX512通信协议的数据帧没有校验，可以通过快速的数据刷新来保证数据的准确性，每50ms就可以刷新一次512个通道的全部数据，使得快速变化的数据传送到驱动模块，以保证系统调光调色效果。

进一步地，驱动模块3003为LED灯400供电并控制LED灯400的状态变化。

需要说明的是，驱动模块3003与LED灯400之间的连接为电连接，LED灯400的供电由驱动模块3003提供，驱动模块3003接收第二ZigBee协调器3002传输的PWM调光控制信号，并采用恒流驱动的方式调节LED灯400的色彩和亮度，同时实现各舞台LED灯400的0～255级亮度的连续调光，解决LED模拟调光产生的色偏问题。

进一步地，传感器模块3001为光传感器和/或亮度传感器。

需要说明的是，采用光传感器和/或亮度传感器对LED灯的运行效果状态进行参数采集，并将采集结果通过第二ZigBee协调器3002和第一ZigBee协调器2002传送至DMX512控制器2001进行相关处理。

进一步地，驱动模块3003为恒流驱动模块。

需要说明的是，第二ZigBee协调器3002接收DMX512控制器2001的控制指令之后，根据所设置的单元地址获取与自身地址匹配的数据帧，并解析输出4路PWM调光控制信号给驱动模块3003，驱动模块3003采用恒流驱动方式实现对LED灯400的实时调节。采用恒流驱动具有以下优点：1)可以避免驱动电流超出最大额定值；2)可以获得预期的亮度要求，并保证各个LED灯400亮度和色彩的一致性；3)能有效避免雷击，电网的浪涌，过电压和过电流的保护，可以使得LED灯400的使用寿命得到延长。

进一步地，LED灯400为全彩色动态LED灯。

需要说明的是，LED灯400采用目前主流厂商的全彩色动态LED灯具，各舞台灯具类型包括多种大功率、高聚光型聚光灯，回光灯，散光灯，光柱灯等常用舞台功能布置不一样的灯具，受驱动模块3003的直接控制。

进一步地，控制台所使用的系统为linux系统。

本发明实施例通过DMX512控制器2001作为整个系统运行的控制核心，与第一ZigBee协调器2002之间采用DMX512通信协议异步通信，由于不需要对数据帧进行校验，通过快速的数据刷新来保证数据的正确，每50ms就可以刷新一次512个通道的全部数据，使快速变化的数据传送到被控设备可以为舞台灯光调光调色效果提供保证；ZigBee协调器通过DMX512控制器2001发送的控制指令解析出PWM调光控制信号传输给驱动模块3003，驱动模块3003采用恒流驱动方式对LED灯400的色彩、亮度进行调节，同时实现LED灯400的0～255级亮度地连续调光，解决LED模拟调光产生的色偏问题；同时，通过传感器将LED灯的真实运行状态效果通过ZigBee协调器反馈至DMX512控制器2001，使系统模糊自适应调节来纠正舞台灯光效果误差，可以很好还原舞台LED灯光设计的效果，使得系统可以准确地控制舞台灯光；且工作人员可以通过调控台100直接输入情景模式、色彩和亮度等信息以传输至DMX512控制器2001，实现舞台灯光控制的实时性，控制方式智能，使得工作人员对舞台灯光的实时监控和管理得到了优化和改善。解决了现有的舞台灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差、控制方式不智能、管理困难和成本高的技术问题。

以上是本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色系统的另一个实施例，以下是本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色方法的一个实施例。

请参阅图3，本发明提供的一种舞台灯光智能调光调色方法的一个实施例的流程示意图。

本发明提供了一种舞台灯光智能调光调色方法的一个实施例，包括：

步骤101：系统参数初始化，调控台发送参数的设定值，参数包括：色彩和亮度。

需要说明的是，系统启动之后，系统首先会进行系统参数初始化，当舞台工作人员在触摸屏上输入情景模式和灯光调节参数时，调控台会将相应的参数设定值发送至DMX512控制器。

步骤102：DMX512控制器根据预置的算法对设定值进行数据处理，生成第一控制指令并以数据包的形式发送给第一ZigBee协调器，使得第一ZigBee协调器将第一控制指令转发至第二ZigBee协调器。

需要说明的是，当DMX512控制器接收到调控台发送过来的参数设定值，会根据预置的算法对设定值进行数据处理，生成第一控制指令并以数据包的形式发送至第一ZigBee协调器，第一ZigBee协调器通过无线通信方式将第一控制指令传送至第二ZigBee协调器，第一ZigBee协调器与第二ZigBee协调器之间为无线通信连接，减少了因有线连接而造成的铺设成本高的问题。

步骤103：第二ZigBee协调器根据第一控制指令解析出PWM信号，使得驱动模块完成对LED灯状态的控制。

需要说明的是，第二ZigBee协调器接收到第一ZigBee协调器传送过来的第一控制指令之后，会将第一控制指令解析成4路PWM信号发送给驱动模块，使得驱动模块根据PWM信号实现对LED灯状态的控制。

步骤104：传感器模块采集LED灯的第一状态参数并将第一状态参数通过第二ZigBee协调器和第一ZigBee协调器发送至DMX512控制器，使得DMX512控制器根据第一状态参数和设定值根据预置的算法进行误差计算并对误差进行修正，得到修正后的第二状态参数作为新的设定值。

需要说明的是，传感器采集LED灯的实际色彩和亮度信息作为LED灯的第一状态参数，并通过第二ZigBee协调器和第一ZigBee协调器发送至DMX512控制器，使得DMX512控制器根据第一状态参数和设定值根据预置的算法进行误差计算，并对误差进行修正，得到修正后的第二状态参数，并将第二状态参数作为新的设定值进行相关处理。

进一步地，算法为模糊控制算法。

需要说明的是，在DMX512控制器中预置模糊控制算法，，可以使系统模糊自适应调节来纠正舞台灯光的色彩和亮度误差，可以很好还原舞台灯光设计效果，具有精度高、响应快和波动小的特点。模糊控制算法为现有技术，在此不进行详细赘述。

本发明通过DMX512控制器作为整个系统运行的控制核心，与ZigBee协调器之间采用DMX512通信协议异步通信，由于不需要对数据帧进行校验，通过快速的数据刷新来保证数据的正确，每50ms就可以刷新一次512个通道的全部数据，使快速变化的数据传送到被控设备可以为舞台灯光调光调色效果提供保证；ZigBee协调器通过DMX512控制器发送的控制指令解析出PWM调光控制信号传输给驱动模块，驱动模块采用恒流驱动方式对LED灯的色彩、亮度进行调节，同时实现LED灯0～255级亮度地连续调光，解决LED模拟调光产生的色偏问题；同时，通过传感器将LED灯的真实运行状态效果通过ZigBee协调器反馈至DMX512控制器，采用模糊控制算法，使系统模糊自适应调节来纠正舞台灯光效果误差，可以很好还原舞台LED灯光设计的效果，使得系统可以准确地控制舞台灯光；且工作人员可以通过控制台直接输入情景模式、色彩和亮度等信息以传输至DMX512控制器，实现舞台灯光控制的实时性，控制方式智能，使得工作人员对舞台灯光的实时监控和管理得到了优化和改善。解决了现有的舞台灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差、控制方式不智能、管理困难和成本高的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。