Автоматизированные осветительные приборы: История и развитие

Введение

Автоматизированные осветительные приборы

Интеллектуальное освещение – это освещение, обладающее автоматическими или механическими возможностями, превосходящими возможности обычного стационарного освещения. Хотя самые передовые интеллектуальные приборы способны создавать чрезвычайно сложные эффекты, интеллект заключается в работе дизайнера освещения, программиста системы управления (например, Chamsys и Avolites) или оператора освещения, а не в самом приборе. По этой причине интеллектуальное освещение (ILS) также известно как автоматизированное освещение, движущиеся прожекторы, движущиеся головы или просто "муверы". В последнее время этот термин используется реже, поскольку возможности, ранее присущие лишь определенной категории осветительных приборов (в первую очередь, изменение цвета и переменная фокусировка), стали широко распространены среди различных приборов. Граница между ними стала еще более размытой с появлением машин, которые нельзя назвать осветительными приборами, но которые обладают способностью изменять свою ориентацию и управляются тем же протоколом DMX512, например, проекторы с подвижным кронштейном.

История

Существует множество патентов на интеллектуальное освещение, датируемых 1906 годом, принадлежащих Эдмонду Сольбергу из Канзас-Сити, США. Фонарь использовал лампу с угольным дуговым разрядом и управлялся не двигателями или какой-либо электроникой, а шнурами, которые приводились в действие вручную для управления панорамированием, наклоном и масштабированием. В 1925 году впервые были использованы электродвигатели для перемещения прибора и, соответственно, положения луча, Гербертом Ф. Кингом (патент США № 1,680,685). В 1936 году патент США № 2,054,224 был выдан аналогичному устройству, в котором панорамирование и наклон контролировались с помощью джойстика, а не переключателей. С этого момента и до 1969 года различные изобретатели создавали подобные светильники и совершенствовали технологию, но без каких-либо значительных прорывов. В этот период компания Century Lighting (ныне Strand) начала продавать такие устройства, изготовленные специально по заказу, модернизируя любой из своих существующих прожекторов мощностью до 750 Вт для управления панорамированием и наклоном. Джордж Изенур совершил следующий прорыв в 1969 году, создав первый прибор, использующий зеркало на конце эллипсоида для удаленного перенаправления светового луча. В 1969 году Жюль Фишер из театра Casa Mañana в Техасе увидел изобретение и использование 12 прожекторов PAR 64 с лампами 120 Вт, 12 В, с углом панорамирования 360 градусов и углом наклона 270 градусов – стандарт, который сохранялся до 1990-х годов. Эта лампа также была известна как "Mac Spot".

В Бристоле в 1968 году также наблюдался прогресс, в основном для использования в живой музыке. Питер Уинн Уилсон упоминает об использовании профильных прожекторов мощностью 1 кВт с слайдами, на которые были нанесены гобо, вставляемые из катушки, как в слайд-проекторе. Эти приборы также имели радужную оболочку и многоцветное колесо фильтров. Эти светильники также были оснащены зеркалами и создавали впечатляющее световое шоу на концерте Pink Floyd в Лондоне. Другой прибор, известный как "Cycklops", также использовался для музыки в США, хотя его возможности были ограничены. Имея только функции панорамирования, наклона и изменения цвета, длиной 1,2 метра и весом 97 килограммов (включая балласт), они были тяжелыми и громоздкими. Эти устройства были разработаны скорее для замены ненадежных операторов прожекторов. В 1978 году компания Showco, занимающаяся освещением и звуком из Далласа, штат Техас, начала разработку осветительного прибора, который менял цвет путем вращения дихроических фильтров. В процессе разработки конструкторы решили добавить двигатели для моторизованного панорамирования и наклона. Они продемонстрировали прибор группе Genesis в сарае в Англии в 1980 году. Группа решила финансово поддержать проект. Showco выделила свой проект освещения в компанию Vari Lite, и первый прибор также назывался Vari Lite. Он также использовал один из первых пультов управления освещением с цифровым ядром, что позволило программировать предустановки освещения. Позже Genesis заказали 55 Vari Lite для использования в своей следующей серии концертов по Великобритании. Светильники поставлялись с консолью Vari Lite, которая имела 32 канала, пять процессоров 1802 и значительное улучшение по сравнению с первой консолью, которая была очень простой и имела внешний процессор. В 1986 году Vari Lite представила новую серию светильников и консолей управления. Они называли новую систему своей серией 200, а новые светильники обозначались как "VL 2 Spot Luminaire" и "VL 3 Wash Luminaire". Система серии 200 управлялась консолью Artisan. Vari Lite ретроспективно назвала оригинальную систему "серией 100". Оригинальная консоль Vari Lite была ретроспективно названа "консолью серии 100", а оригинальный Vari Lite – "VL 1 Spot Luminaire". Прототип прибора, показанный Genesis в 1980 году, был переименован в "VL zero" в середине 1990-х годов для обеспечения согласованности наименований. В 1985 году компания Summa Technologies выпустила первую движущуюся голову, использующую протокол DMX. До этого времени движущиеся светильники использовали другие протоколы связи, такие как DIN8, AMX, D54 и проприетарные протоколы других компаний, таких как VariLite, Tasco, High End и Coemar. Summa HTI была оснащена лампой HTI мощностью 250 Вт, двумя колесами цвета, колесом гобо, механическим диммером и функциями масштабирования. Первым доступным для покупки / массово производимым сканером был Coemar Robot, впервые выпущенный в 1986 году. Первоначально он производился либо с лампой GE MARC350, либо с лампой Philips SN250. Поздние версии были оснащены на заводе лампой Osram HTI400, модификацией, которую High End Systems проводила с 1987 года. Robot использовал сервомоторы от авиамоделей для управления панорамированием, наклоном, цветом и гобо, а колесо гобо также обеспечивало функцию затвора. Колесо цвета имело 4 дихроических цветовых фильтра (красный, синий, желтый и зеленый), а колесо гобо содержало четыре штампованных рисунка (незаменяемых). Robot связывался с помощью проприетарного 8-битного протокола, но не имел микропроцессоров / ПЛС / PIC / RAM, операционной системы или других современных логических устройств. В 1987 году компания Clay Paky начала производство своих первых сканеров, Golden Scan 1 и Crystal Scan. Они использовали шаговые двигатели вместо сервоприводов и лампу HMI 575, яркую и с более равномерной яркостью луча. За этим последовал Intellabeam в 1989 году, выпущенный компанией High End, которая в то время была дистрибьютором Clay Paky. В 1990-х годах будущее приблизилось с Martin, датской компанией, производившей генераторы тумана. Они начали производить линейку сканеров, известных как Roboscans, с различными характеристиками для разных пользователей. Они были названы в честь своей мощности, с диапазоном, начинающимся со 1004 и 1016. Позже появились 804 и 805, предназначенные для небольших площадок. Другими моделями были 218, 518, 812, 918 и 1200Pro. Martin также выпустила совершенно новую линейку движущихся голов, известную как серия Martin MAC. Эта серия до сих пор популярна, с новыми светильниками, такими как MAC III и MAC Viper, которые являются одними из самых качественных движущихся светильников. Последним развитием в интеллектуальном освещении является цифровое освещение, с такими светильниками, как DL3 от High End Systems. Эти светильники состоят из яркого ЖК- или DLP-проектора, установленного на движущемся кронштейне, как у обычного движущегося прожектора. Эти светильники также содержат встроенный медиасервер, который обеспечивает миллионы цветовых вариантов, бесконечные библиотеки изображений, подобных гобо, и проекцию изображений и видео.

In Bristol in 1968, progress was also being made, mainly for use in live music. Peter Wynne Wilson refers to the use of 1 kW profiles, with slides onto which gobos were printed, inserted from a reel just like on a slide projector. The fixtures also had an iris and a multiple colored gel wheel. These lights were also fitted with mirrors and made for an impressive light show for a Pink Floyd gig in London. Another fixture known as the 'Cycklops' was also used for music in the USA, although it was limited in terms of capabilities. With only pan, tilt, and color functions, and at 1.2 meters long and weighing in at 97 kilograms including the ballast, they were heavy and cumbersome. These units were designed more for replacing the ever unreliable local spotlight operators. In 1978 a Dallas, Texas based lighting and sound company called Showco began developing a lighting fixture that changed color by rotating dichroic filters. During its development, the designers decided to add motors to motorize pan and tilt. They demonstrated the fixture for the band Genesis in a barn in England in 1980. The band decided to financially back the project. Showco spun off their lighting project into a company called Vari Lite, and the first fixture was also called the Vari lite. It also used one of the first lighting desks with a digital core and this enabled lighting states to be programmed in. Genesis was later to order 55 Vari lites to use in their next chain of gigs across the UK. The lights were supplied with a Vari Lite console which had 32 channels, five 1802 processors and a dramatic improvement of the first console which was very simple and had an external processing unit. In 1986 Vari Lite introduced a new series of lighting fixtures and control consoles. They referred to the new system as their Series 200, with the new lights designated "VL 2 Spot Luminaire", and "VL 3 Wash Luminaire". The Series 200 system was controlled by the Artisan console. Vari Lite retroactively named the original system "series 100". The Original Vari Lite console was retroactively named the "series 100 console" and the original Vari Lite was retroactively named the "VL 1 Spot Luminaire". The prototype fixture shown to Genesis in 1980 was re designated the "VL zero" in the mid 1990s to keep the naming consistent. In 1985, the first moving head to use the DMX protocol was produced by Summa Technologies. Up until that time, moving lights were using other communication protocols, such as DIN8, AMX, D54 and the proprietary protocols of other companies, such as VariLite, Tasco, High End and Coemar. The Summa HTI had a 250 W HTI bulb, two colour wheels, a gobo wheel, a mechanical dimmer and zoom functions. The first purchasable/mass produced scanner was the Coemar Robot, first produced in 1986. Initially produced with either the GE MARC350 lamp, or the Philips SN250. Later versions were factory equipped with the Osram HTI400, a modification that High End Systems had been doing since 1987. The Robot used model aircraft servo motors to control Pan, Tilt, Color and Gobo, with the gobo wheel providing the shutter function as well. The Color wheel had 4 dichroic color filters (red, blue, yellow, and green), and the gobo wheel contained four stamped patterns (non replaceable). The Robot communicated with a proprietary 8 bit protocol, yet had no microprocessors/pal's/pics/ram, O/S or other modern logic device. In 1987, Clay Paky began producing their first scanners, the Golden Scan 1 & Crystal Scan. They utilized stepper motors instead of servos and used a HMI 575 lamp, bright and with a far more uniform beam brightness. This was followed by the Intellabeam in 1989, released by High End, who at the time were the distributors for Clay Paky. In the 1990s, the future came closer with Martin, a Danish Company that produced fog machines. They began to manufacture a line of scanners known as Roboscans, with a variety of different specifications for different users. They were named for their wattages, with a range starting with 1004 and 1016. Later came the 804 and 805, designed for small venues. Other models were the 218, 518, 812, 918 and 1200Pro units. Martin also produced a whole new range of Moving Heads called the Martin MAC Series. This series is still popular today, with new fixtures such as the MAC III and MAC Viper, which are among the highest quality moving lights. The most recent development in intelligent lighting is digital lighting, with fixtures such as High End Systems' DL3. These fixtures consist of a bright LCD or DLP projector mounted on a moving yoke, much like that of an ordinary moving head. These fixtures also contain an integrated media server, which allows for millions of colour choices, endless libraries of gobo like images, and projection of images and video.

Контроль

Движущиеся прожекторы управляются различными способами. Обычно светильники подключаются к консоли управления освещением, которая выдает управляющий сигнал. Этот сигнал передает данные на светильник одним из трех способов: аналоговым (который практически устарел), DMX (аббревиатура от "Digital Multiplex", также отраслевой стандарт управления) или Ethernet Control (например, ArtNet или sACN). Затем светильник принимает этот сигнал и преобразует его во внутренние сигналы, которые отправляются на множество шаговых двигателей внутри прибора. Подавляющее большинство движущихся голов управляются по протоколу DMX, как правило, с использованием витой пары, экранированного кабеля с 5-контактными разъемами XLR на концах. Каждому светильнику назначается блок каналов DMX в одной из DMX-вселенных площадки (самостоятельный набор кабелей и светильников, способный управлять максимум 512 отдельными каналами). Центральный осветительный пульт передает данные по этим каналам, которые интеллектуальный прибор интерпретирует как значения параметров для множества его переменных, включая цвет, рисунок, фокус, призму, панорамирование (горизонтальное вращение), наклон (вертикальное вращение), скорость вращения и анимацию. Движущиеся головы не получили широкого распространения, пока предшественник DMX, AMX или Analog Multiplex, не достиг пика своей популярности. Очень малое количество движущихся голов используют аналоговое управление из-за серьезных ограничений по полосе пропускания, скорости передачи данных и возможной неточности. Некоторые из самых современных интеллектуальных приборов используют кабели RJ 45 или Ethernet для передачи данных благодаря увеличенной полосе пропускания, необходимой для управления все более сложными эффектами. Благодаря новой технологии Ethernet, пульты управления теперь могут управлять гораздо большим количеством автоматизированных приборов. Последним достижением в управлении освещением является RDM (Remote Device Management) – удаленное управление устройствами. Этот протокол обеспечивает связь между контроллером освещения и светильниками. С помощью RDM пользователи могут выявлять и устранять неисправности, адресовать, настраивать и идентифицировать светильники с помощью осветительного пульта с поддержкой RDM. Программировать движущиеся прожекторы гораздо сложнее, чем их обычные аналоги, поскольку у них больше атрибутов на светильник, которыми необходимо управлять. Простой обычный светильник использует только один канал управления на устройство: интенсивность. Все остальное, что должен делать свет, задается вручную (цвет, положение, фокус и т. д.). Автоматизированный светильник может иметь до 30 таких каналов управления. На рынке представлен широкий спектр продуктов, позволяющих операторам и программистам легко управлять всеми этими каналами на нескольких светильниках. Осветительные пульты по-прежнему являются наиболее распространенным механизмом управления, но многие программисты используют компьютерное программное обеспечение для этой задачи. Сейчас доступно программное обеспечение, которое предоставляет визуализированный предварительный просмотр результата работы оборудования после подключения светильников к программе или консоли. Это позволяет программистам работать над шоу еще до выхода в театр и понимать, чего ожидать при подключении светильников к контроллеру. Эти продукты обычно оснащены методом преобразования USB-выхода компьютера в DMX-выход.

Moving lights are controlled in many ways. Usually the fixtures are connected to a lighting control console, which outputs a control signal. This control signal sends data to the fixture usually in one of three ways: Analogue (which has largely been phased out), DMX (which stands for "Digital Multiplex", also the industry standard control protocol), or Ethernet Control (such as ArtNet or sACN). The fixture then takes this signal and translates it into internal signals which are sent to the many stepper motors located inside. The vast majority of moving heads are controlled using the DMX protocol, usually using dedicated twisted pair, shielded cable with 5 pin XLR connectors at the ends. Each fixture is assigned a block of DMX channels in one of the venue's DMX universes (a self contained set of cables and fixtures which can operate a maximum of 512 individual channels). The central lighting desk transmits data on these channels which the intelligent fixture interprets as value settings for each of its many variables, including color, pattern, focus, prism, pan (horizontal swing), tilt (vertical swing), rotation speed, and animation. Since moving heads did not attain prominence until DMX's predecessor, AMX, or Analog Multiplex had passed the zenith of its popularity. Very few moving heads use analogue control, due to crippling restrictions on bandwidth, data transfer speeds and potential inaccuracy. Some of the most modern intelligent fixtures use RJ 45 or Ethernet cabling for data transfer, due to the increased bandwidth available to control increasingly complicated effects. Using the new Ethernet technology, control surfaces are now able to control a much larger array of automated fixtures. The most recent development in lighting control is RDM (lighting), or Remote Device Management. This protocol allows for communication between the lighting controller and fixtures. With RDM, users can troubleshoot, address, configure, and identify fixtures from the RDM enabled lighting desk. Moving lights are much more difficult to program than their conventional cousins because they have more attributes per fixture that must be controlled. A simple conventional lighting fixture uses only one channel of control per unit: intensity. Everything else that the light must do is pre set by human hands (colour, position, focus, etc.) An automated lighting fixture can have as many as 30 of these control channels. A slew of products are available on the market to allow operators and programmers to easily control all of these channels on multiple fixtures. Lighting boards are still the most common control mechanism, but many programmers use computer software to do the job. Software is now available that provides a rendered preview of the output produced by the rig once fixtures are connected to the program or console. This allows programmers to work on their show before ever entering the theater and know what to expect when the lights are connected to their controller. These products usually feature some method of converting a computer's USB output to a DMX output.

Использование

Интеллектуальные прожекторы (в настоящее время обычно называемые автоматическими или движущимися головками) могут использоваться везде, где требуется мощное освещение, способное к быстрым и резким изменениям настроения и эффектов. Следовательно, движущиеся головки нецелесообразны в условиях, не требующих интенсивного освещения (например, в жилом помещении) или где "качество" необходимого света не подвержено значительным колебаниям (хотя оно может быть очень высоким для таких площадок, как стадион). Разумеется, существуют исключения из этого правила, особенно использование большого количества движущихся головок на международных спортивных мероприятиях, таких как Игры Содружества или Олимпийские игры, где для освещения церемоний открытия и закрытия часто используются тысячи отдельных автоматизированных приборов. Летние Олимпийские игры 2008 года в Пекине использовали систему примерно из 2300 интеллектуальных прожекторов, которая является "крупнейшей единой автоматизированной системой освещения, когда-либо собранной для одного мероприятия".

Однако обычно использование интеллектуальных прожекторов ограничивается театрами, концертами, ночными клубами и церквями, где универсальность этих приборов может быть использована в полной мере. В этих случаях применение приборов можно условно разделить на две категории: активное и пассивное (хотя это не являются стандартизированными терминами). Пассивное использование автоматизированного освещения предполагает использование их универсальности для выполнения задач, которые в противном случае потребовали бы множества традиционных прожекторов. Например, шесть-восемь движущихся головок могут создать текстурированный синий эффект "ночи" на полу сцены, одновременно освещая актеров янтарным светом во время одной сцены, создавая ощущение сумерек или ночи. Одним щелчком переключателя прибор может переключиться на анимированный красный эффект "огня" для следующей сцены. Попытка выполнить этот переход с помощью традиционных осветительных приборов может потребовать до тридцати приборов. В этом случае автоматизированные прожекторы не выполняют ничего, чего нельзя было бы достичь с помощью традиционных приборов, но они значительно сокращают количество необходимых светильников в системе. Другие функции автоматизированных приборов, такие как вращающиеся гобо, также возможны с традиционными приборами, но их гораздо легче реализовать с интеллектуальными прожекторами. Активное использование автоматизированных прожекторов подразумевает, что прибор используется для выполнения задач, которые в противном случае потребовали бы участия человека или были бы просто невозможны с использованием традиционных приборов. Например, несколько движущихся головок, создающих узконаправленные, чисто белые лучи, направленные прямо на сцену, создадут впечатляющий эффект, напоминающий прожекторы с вертолета (особенно если для визуализации лучей используется дымовая машина или генератор тумана). Воссоздание такого эффекта без интеллектуальных прожекторов потребовало бы как минимум одного оператора, сидящего непосредственно над сценой с прожектором следящего типа, что обычно считается слишком дорогим для такого небольшого эффекта. Движущиеся головки часто делятся на споты, прожекторы заливки и лучевые прожекторы. Они различаются по применению и функциям, но многие компании предлагают профильные и заливочные версии одной и той же модели. Профильные прожекторы обычно включают в себя такие функции, как гобо и призмы, в то время как прожекторы заливки имеют более простую оптику и более широкую апертуру луча, что приводит к более широкому углу луча, который можно изменить с помощью внутренних линз или "эффектов заморозки". Прожекторы заливки с большей вероятностью будут иметь смешение цветов CMY, хотя это обычно встречается и в высококлассных спотах. Споты обычно используются для создания лучевого эффекта (обычно через дым или туман) и возможности проецировать текстуры, в то время как прожекторы заливки, как правило, используются для обеспечения сценической заливки.

Usually, however, the use of intelligent lights is confined to theatre, concerts, nightclubs, and churches where the versatility of these fixtures can be utilised to its best extent. In these applications, the uses of fixtures can be informally grouped into two categories: active and passive (although these are not standardised terms). Passive use of automated lighting involves utilizing their versatility to perform tasks which would otherwise require many conventional lights to accomplish. For example, six to eight moving heads can create a textured blue “night” effect on the stage floor while applying amber light to the actors during one scenethis can create a sensation of dusk or night. At the flick of a switch, the fixture can change to an animated red “fire” effect for the next scene. Attempting this transition with traditional lighting fixtures could require as many as thirty instruments. In this circumstance, the automated fixtures are not doing anything that could not be achieved using conventional fixtures, but they dramatically reduce the number of lights needed in a rig. Other features of automated fixtures, such as rotating gobos, are also possible with conventional fixtures, but are much easier to produce with intelligent fixtures. Active use of automated lights suggests that the luminaire is used to perform tasks which would otherwise require human involvement, or be simply impossible with conventional fixtures. For instance, a number of moving heads producing tightly focused, pure white beams straight down onto the stage will produce a fantastic effect reminiscent of searchlights from a helicopter (especially if a smoke machine or hazer is used to make the beams visible). To recreate such an effect without intelligent lights would require at least one human operator seated directly above the stage with a followspot, which would generally be considered to be too expensive for such a small effect. Moving head fixtures are often divided into spot, wash lights and beam lights. They vary in use and functions, but many companies offer profile and wash versions of the same model of light. Profile lights generally contain features like gobos and prisms, whereas wash lights have simpler optics and a wider beam aperture resulting in wider beam angle, which may be altered by internal lenses or “frost effects”. Wash lights are more likely to have CMY colour mixing although it is common for high end spot lights to have such features too. Spot units are generally used for their beam effect (usually through smoke or haze) and the ability to project texture, whereas wash lights tend to be used for providing a stage wash.

Лучевые прожекторы часто строятся аналогично спотам с точки зрения функциональности, за исключением одной ключевой особенности: лучевые прожекторы используют широкую линзу для создания еще более экстремального луча. Типичный спот имеет угол луча от 15 до 35 градусов, в то время как средний спот имеет угол луча от трех до семи градусов, а некоторые высококлассные компании производят прожекторы с нулевым углом луча. Такие лучевые эффекты реже встречаются в театральной индустрии и чаще в клубной и концертной индустрии.

Обсуждение

Не все светильники с движением можно назвать интеллектуальными. Базовые, недорогие приборы, ориентированные в основном на диджеев, клубы или розничную продажу в магазинах необычных товаров, не поддаются управлению, кроме простого включения или выключения. Отсутствие функционала или пульта дистанционного управления делает эти светильники лишь немного лучше традиционных приборов сценического освещения. Появление устройств, называемых "авто-ярмами", по аналогии с оригинальной конструкцией, разработанной компанией City Theatrical, размывает грань между "традиционным" и "интеллектуальным" прибором. Автоматическое ярмо, предназначенное для замены стационарного крепежа на сценических светильниках, обеспечивает функции поворота и наклона, встроенные в традиционные автоматизированные приборы. В сочетании со светодиодным источником света или цветовым скроллером, наиболее распространенные функции автоматизированного светильника могут быть легко воспроизведены. "Авто-ярма" часто рекламируется как способ модернизировать и повысить гибкость парка осветительных приборов с меньшими затратами, чем полная замена на интеллектуальные светильники. Как правило, движущиеся зеркала быстрее корректируют положение светильника, чем головные приборы; однако, головные приборы имеют гораздо больший общий диапазон движения. Движение от зеркальных светильников, как правило, прямолинейное, поскольку центр движения для обеих осей обычно находится в одной точке (за центром зеркала). Головные приборы обладают гораздо более концентричным диапазоном движения благодаря разделению осей. Более плавную работу можно добиться, если одна ось головного светильника описывает окружность (обычно панорамирование), а другая (наклон) изменяет диаметр этой окружности. В ранних светильниках эффект псевдо-вращающегося гобо можно было получить, перемещая наклон в соответствии с другой осью, а затем перемещая панорамирование от крайнего положения до крайнего.