Světelná technika

3.1           Světla a světelné zdroje 

V úvodu jsem napsal, že se budeme zabývat řízením světelné techniky určené pro doprovod k hudební produkci. Bylo by tedy vhodné tuto techniku alespoň stručně popsat. Nejprve bych chtěl zmínit světelné zdroje. Rozdělím je do dvou skupin: První skupinu zastupují klasické a halogenové žárovky, ve druhé jsou výbojky. Výhodou světelných zdrojů z první skupiny je především jejich nižší pořizovací cena, bohužel spojená s nižší životností a účinností. Teplota barev[1] se pohybuje v rozsahu 2400 – 3600 K, jedná se tedy o tzv. teplé světlo. Výbojkové světelné zdroje (zde hlavně krátkoobloukové výbojky označované např. HMI, HTI a MHD), kde mezi elektrodami dochází k vybuzení par v baňce a následné emisi světelného záření, dosahují teploty barev až 7000 K. V tomto případě jde o tzv. studené světlo. Pro srovnání teplota barev denního světla v poledne se pohybuje kolem 5000 K a při západu slunce 1800 K. U modré oblohy na horách se může teplota barev snadno přehoupnout i přes 10000 K.

Obrázek  3.1 – Odstín světla určený teplotou barev.
 

Hlavní výhody výbojkových světelných zdrojů jsou tedy v lepším podání horního spektra barev, vyšší účinnosti a často i životnosti. Pro srovnání: světelný tok ze 150 W metalhalogenidové výbojky HTI je vyšší než u 500 W halogenové žárovky od stejného výrobce, a s tím je  spojena i nutnost zdroje různým způsobem chladit. Pro srovnání uvádím některé parametry v tabulce 3.1.
 

Tabulka  3.1 –  Porovnání světelných zdrojů

Další výhodou nahrazení vlákna plynem je lepší mechanická odolnost vůči otřesům při transportu a dobře patrný blížící se konec životnosti, který poznáme ze snižujícího se výkonu zdroje. Nemůže nás tak překvapit náhlé přetavení přežhaveného vlákna žárovky ve chvíli, kdy to nejméně potřebujeme. Výbojkové zdroje mají však také jednu velkou nevýhodu, a tou je problém s regulací intenzity svitu těchto zdrojů, která se řeší většinou mechanickou cestou. Také zpožděný náběh do plného výkonu, který se pohybuje v řádu několika minut,  většinou vyžaduje nechat zdroje trvale zapnuté.   

            Nyní k samotným světlům: Jako základní a nejjednodušší světelná technika k nasvícení scény slouží reflektory. Nejčastěji používané jsou označované jako PAR. Zde se používá hlavně klasických žárovek se speciální parabolou, jejichž intenzitu svitu lze dobře regulovat. Liší se mezi sebou především výkonem a směrovými vlastnostmi. Každý PAR může být doplněn barevným filtrem. Větší úpravou tohoto světla vznikne barevný měnič (Color Changer), který obsahuje navíc optiku s možností ostření a elektronicky řízenou mechaniku pro výměnu barev. To vše lze řídit z centrální jednotky, zvané světelný pult, dnes již standardním protokolem DMX512. Tato světla mají přívlastek inteligentní. Další hojně dostupnou technikou jsou scannery a otočné hlavy (Moving Heads). Scanner je jakési rozšíření barevného měniče o zrcátko, které umožňuje rozmítání vycházejícího paprsku do prostoru. V případě otočné hlavy se natáčí celé tělo včetně zdroje, optiky, elektroniky i mechaniky. Výhoda otočné hlavy spočívá ve větším úhlu pohybu, a jelikož obraz vychází přímo ze zdroje, nedochází k jeho deformaci. Důležité je zmínit, že veškerá mechanika v těchto efektech je ovládána krokovými motorky; v kapitole 4 si rozebereme návrh elektroniky pro řízení těchto krokových motorků, ovládané protokolem DMX512. V následující tabulce 3.2 jsou pro přehlednost uvedeny některé technické parametry zde zmiňovaných světel.
 

Tabulka  3.2 – Přehled parametrů, které jsou u osvětlovací techniky běžné

3.2           Ovládací pulty a ovládání

Světelnou techniku je potřeba něčím řídit. Za nejednodušší ovládací prvek lze považovat vypínač, který umožňuje dva stavy, a to zapnuto a vypnuto. My se však s tímto nejednodušším ovládacím prvkem nespokojíme a podíváme se na další, kreativnější možnosti. Kromě vzdáleného ovládání mají některá světla program pro řízení zabudovaný rovnou ve své paměti. Někdy umožňují synchronizaci s hudbou i pomocí vestavěného mikrofonu a propojení více stejných efektů mezi sebou. Tímto způsobem je světelná technika často zapojená na diskotékách a v klubech, neboť pro důmyslnější řízení by bylo potřeba rozšířit personál o další osobu - osvětlovače. Řízení bez osvětlovače bohužel nevyužívá širokou škálu možností, kterou dnešní inteligentní světla nabízejí. V lepším případě je tedy světelná technika řízena z ovládacího pultu (tzv. osvětlovací pult). Tyto pulty používají v drtivé většině pro komunikaci se světelnou technikou protokol DMX512, který jsem také v této práci využil. Způsob práce a ovládání těchto pultů pochází z historie, ze které čerpá i protokol DMX512. Tento protokol i jeho historie jsou popsány v následující kapitole. Hlavním prvkem na osvětlovacím pultu je tzv. fader (tahový potenciometr), který určuje hodnotu jednoho konkrétního kanálu z 512 dostupných kanálů v jedné lince DMX512. Na pultu je několik faderů, jejichž nastavením se vytvoří scéna. Scénou se tedy rozumí statické hodnoty jednotlivých DMX kanálů, uložené někde v paměti. Jestli na konkrétní hodnotu bude světlo reagovat pohybem, nebo častěji jen nastavením do určité polohy, je již vlastnost samotného světla. Na pultu bývá někdy více skupin faderů. Každá skupina slouží k nastavení jedné scény a plynulým či okamžitým přechodem mezi těmito scénami se realizuje pohyb, změna barev, změna intenzity světla a jiné dynamické chování. Jde o tzv. „chase“. Samotnou interpolaci hodnot mezi scénami provádí již sám osvětlovací pult a jejich množství závisí na rychlosti přechodu mezi scénami, což se nazývá „fade time“. Problém nastává, chceme-li vytvořit například krouživý pohyb, neboť pro každý směr je vyhrazen jeden kanál (pro 16bit řízení dva kanály). Musí se proto vytvořit plynulý přechod mezi velikým množstvím scén. Některé profesionální pulty však už obsahují knihovnu s předdefinovanými pohyby. Počet kanálů jedné linky DMX512 je 512, v praxi je však nemožné mít stejný počet faderů. Řeší se to mapováním dostupných faderů na vybraný blok DMX kanálů. Dalším důležitým prvkem osvětlovacího pultu je „master fade“ (Grand). Vhodný je především pro omezení intenzity světla, neboť určuje celkovou výstupní úroveň kanálů. Na pultech jistě nalezneme ještě plno dalších zajímavých a důležitých ovládacích prvků. Nám však na úvod bude toto stačit. Zmíním ale ještě jednu specialitu prestižních pultů, neboť tu lze jednoduše implementovat do programů v počítači fungujících jako simulátor osvětlovacího pultu - a tou jsou motorové fadery. Tyto motorové fadery umožní zpětně reagovat na přechod do jiné scény, kde pomocí implementovaných motorků se tahové potenciometry samy nastaví do potřebné polohy.

3.3           Rozdíly mezi pulty a SW k ovládání světelné techniky

            Vzhledem k tomu, že je v této práci vytvářen program na PC pro ovládání světelné techniky, byť i postavený na jiném principu než běžné ovládací pulty, je důležité podívat se na  rozdíly mezi v praxi používanými pulty a málo používaným SW, který tyto pulty simuluje. Do styku s vytvářeným programem přijde s velkou pravděpodobností člověk, který už určité zkušenosti s ovládáním světelné techniky má. Proto by bylo vhodné se inspirovat již existujícími způsoby řízení a prvky, které jsou u pultů běžné a pro vyvíjený program dostačující, také do tohoto programu implementovat. Usnadníme tím práci osobám, které již  nějaké zkušenosti s osvětlováním mají, a budou moci využít svých dosavadních znalostí. Práci s takovým pultem zde nebudu popisovat, pouze v kapitole 8 kde je popis navržené aplikace, zmíním, které funkce jsou takto převzaty. Alespoň pro přehled funkcí, které nám osvětlovací pult může nabídnout, jsem vybral typ Avolites – Pearl 2004, který nejvíce odpovídá našim požadavkům. Jde o velmi známý pult určený pro „živé svícení“[2]. 
 

Stručná charakteristika osvětlovacího pultu Avolites – Pearl 2004, převzatá z katalogu dodavatele:

-  2048 kanálů (4 sběrnice DMX512)
-  240 inteligentních světel
-  240 stmívaných okruhů
-  možnost divadelního svíceni a programování Cue
-  Shape Generátor pro snadné vytváření komplikovaných efektů
-  15 Playback Masterů, které ovládají až 450 pamětí
-  možnost spouštění sekvencí pomocí audio
   vstupu (rozděleno na basy, středy a výšky), možnost synchronizace po MIDI
-  výstup na barevný VGA monitor
-  nové fadery na Playbacích a Masterech s větší odolností a plynulejším chodem, stejná jako u
   Diamond 4 a Sapphire 2000
-  nová kolečka enkodérů, pro rychlé a pomalé nastavováni
-  4 výstupní DMX XLR konektory s ochranou jako u Sapphire 2000
- sériové číslo je nalepené na desce s elektronikou a napsané na zadním panelu, ale nově obsaženo
    i v chipech pultu na úrovni elektroniky (nezměnitelné), což znesnadňuje prodej kradeného pultu
-  dodáván s nainstalovaným inovovaným software Pearl 2004 (nově například dynamické snímání
    rychlosti koleček, tabulky rozsahů v personalitách a rozšířené možnosti palet)
-  dodáván standardně s následujícími PC programy:
   • Avolites Visualiser pro jednoduchou vizualizaci
   • Pearl Simulátor pro editaci show v PC
   • Cache Builder pro tvorbu Cache souborů personalit (práce s personalitami v pultu bez použití
      disket)

Zvýraznil jsem u pultu vlastnost, která nás zajímá, a tou je možnost spouštění sekvencí pomocí audio vstupu. Je až s údivem, že zřejmě neexistuje důmyslnější synchronizace hudby a světel než právě ono spouštění připravené sekvence. Jediné vylepšení detekce bývá v rozdělení na středy, basy a výšky, případně s automatickým nastavováním prahové úrovně.  

Podíváme-li se na rozdíly programů a osvětlovacích pultů, můžeme shledat velkou výhodu programů v možnosti jednoduše rozšířit stávající program o další potřebné funkce, případně opravy či aktualizace již stávajících. Toto bohužel u pultů, v případě že se s tím při vývoji nepočítalo, není tak snadné, a je to do značné míry omezené. Z marketingového hlediska je i distribuce SW podstatně jednodušší, neboť k celému procesu stačí využít možnosti internetu. Bohužel zde vzniká problém s vytvářením nelegálních kopií, což v případě HW není snadno proveditelné. Přesto je zde jedna možnost, jak znemožnit nelegální šíření tohoto typu SW, neboť takovýto program vyžaduje ke komunikaci s okolními světly další HW. Bude-li program závislý na konkrétním HW, budou pak jeho kopie sloužit pouze jako demoverze na vyzkoušení, ale pro využití v praxi bude potřeba příslušný HW, který by byl dodáván společně s programem. Ztratí se tím výhoda jednoduché distribuce pomocí sítě internet, ale možnosti aktualizací zůstanou zachovány. 

                                    Shrnutí kladů a záporů