沉浸式3D音频、灯光、影视演艺工程设计与实例

前言
实践证明, 一个演艺作品例如戏剧、音乐、影视或歌舞等能否取得成功, 首先要有一个成功的艺术创作(创意、剧本、乐曲等) 作基础, 同时还必须有一套良好的演艺技术作支撑。演艺技术的含义很广, 其中有两项关键技术: 一是听觉效果呈现技术,包括音频(声频)、音效和自然声音等; 二是视觉效果呈现技术, 包括视频、灯光、表演、舞台机械特效及舞美等。
一个演艺作品从创作到演出的整个过程, 对音频、视频、灯光、舞台机械特效等项目的设计、施工、调控和管理等专业领域通称为“演艺工程”。随着我国文化产业市场的兴旺, 特别是在国家政策导向下文旅演艺产业的快速发展, 促进了许多演艺团体和演艺工程企业对演艺工程人才的迫切需求。乘此东风, 国内包括中国传媒大学在内的多所院校都依托电子信息或自动化类专业, 开设了“演艺工程与舞台技术方向”, 作为本校的特色专业, 培养市场急需的演艺工程领域的设计、研发、调控和管理的复合型高级技术人才, 并将音频、灯光、影视(电影和视频显示) 技术等列为该专业的主干课程。
在演艺工程的听觉呈现和视觉呈现效果领域发展了许多新技术、新设备、新的系统和新的设计理念。以影视技术为例, 听觉效果呈现从早的单声道、双声道立体声,5. 1、7. 1 多声道环绕声发展到当今热门的“沉浸式3D (3 维) 全景声系统”。视觉(图像) 效果呈现则从黑白、彩色、立体(戴光学眼镜) 发展到“沉浸式虚拟3D 视频系统” 等, 还在不断升级换代。
沉浸式3D 音频和视频技术的范围很广, 涉及心理声学、生理声学、视觉控制和复杂的算法理论等。本书因篇幅有限, 仅讲述沉浸式听觉呈现(主要是3D 音频技术) 和沉浸式视觉呈现(主要是虚拟3D 视频和演艺照明技术) 领域当前比较成熟的主流技术, 以及应用于我国蓬勃发展的演艺领域(相对侧重于文旅演艺) 的工程设计、系统集成和典型案例。
全书共十一章, 分为上篇(基础篇) 和下篇(应用篇)。上篇讲述音视频(AV)系统的组成及发展、视频显示设备、视频显示介质成像技术、音视频信号的传输介质和接口以及数字音视频信号的网络传输等, 此为掌握沉浸式3D 音频、灯光、影视演艺工程设计需要具备的基础知识, 对已具备基础的读者可略去。下篇讲述演艺照明光源、灯具和控制系统, 声像光机(声光电) 同步表演控制系统, 影视沉浸式3D 音视频系统技术, 现场沉浸式3D 音频系统技术和现场沉浸式虚拟3D 视频系统技术等的基本原理、沉浸式表演系统工程案例。
本书基本定位为“工程设计”, 可作为各类院校演艺工程、音视频工程、数字媒体技术、电子信息与多媒体技术, 以及影视舞台听觉呈现与视觉呈现技术等相关专业课程的教材或参考教材, 也可供从事相关专业设计、生产、研发的工程技术人员参考。另外, 本书的编写风格深入浅出并配以大量彩色的工程实例图片, 因而也非常适合文艺团体、娱乐场所、剧场影院、音乐厅、广播电视、博物馆、科技馆、主题公园、特色小镇、文旅实景演出、城市亮化以及光影节、声光电表演等项目从事总体设计、艺术创作、项目规划、投资决策以及维护管理的人士和音视频演艺技术的业余爱好者阅读参考。
本书编写过程中得到广州华汇音响顾问有限公司等国内外知名企业(名单见本书后记) 的大力支持, 并给本书提供宝贵资料及编写意见和建议。叶煜晖、杨宏臻、肖瑞思、韩泺、朱丽君、陈俊江、詹泽佳、徐贤威、童华炜、林浩佳、刘焕汉等同志为本书的出版做了大量工作, 在此一并表示谢意。本书编写过程中还参阅了大量的著作、刊物和网站资料等, 在此表示衷心的感谢。
本书四名作者分别从事音视频和艺术照明工程领域的教学、科研、设计、检测验收和工程实践等不同岗位。本书列举的工程实例中多数是作者曾有机会参与设计或调试、督导、顾问、测量验收或曾深入现场做调研、学习、交流的项目。加上广大演艺设备生产企业、工程企业和科研设计以及文艺演出等单位的朋友们的支持帮助, 提供了大量的技术资料和工程案例, 使本书能较好地反映出当今国内外沉浸式3D 音频、灯光、影视演艺工程领域方面的新技术、新工艺、新设备、新的设计理念和工程案例。为便于与国际接轨, 本书所述的主要专业名词首次出现时都尽量附上英文, 这也是本书的特色之一。
作者期望以本书为桥梁, 能与广大从事音视频和演艺工程的同行进行交流, 也希望对新入门的音视频和演艺领域工作者和广大业余爱好者有所帮助。
由于本书内容较新, 涉及面广, 加之编者水平所限, 书中难免存在疏漏或不当之处, 敬请广大读者批评指正。
作者
2022 年8 月

以高端先进声、光、影视技术及设备为代表的高科技不断在舞台演出、会展、艺术中心和文旅演艺等领域中大显身手，传统和新兴艺术借助高科技发生质变，显著增强现场感染力和艺术表现力，营造氛围令参与者和观众享受“沉浸式”体验。艺术表现需要技术支持，本书介绍当前主流的沉浸式3D 音视频和灯光技术，力求将现实工程案例与理论结合，将该技术脉络一一呈现。
　　全书分为上、下两篇。上篇扼要讲述音视频（AV）系统的组成及发展、视频显示设备、视频显示介质与成像技术、音视频信号的传输介质和接口、数字音频信号的网络传输等基础知识；下篇重点讲述演艺照明光源、灯具和控制系统，声光电同步表演控制系统，影视沉浸式3D 音视频系统技术，现场沉浸式3D音频系统技术，现场沉浸式虚拟3D 视频系统技术，并列举在博物馆、科技馆、剧场、影院、主题公园和实景剧场等文旅演艺领域的沉浸式3D 音频、灯光、影视演艺工程设计与实例。
　　本书适合从事音视频及艺术照明工程设计、施工、维护的技术人员、管理人员，以及大中专院校数字音视频技术、数字媒体技术、应用电子技术、演艺工程及声光影视舞台技术等专业的师生参考。

以高端先进声、光、影视技术及设备为代表的高科技不断在舞台演出、会展、艺术中心和文旅演艺等领域中大显身手，传统和新兴艺术借助高科技发生质变，显著增强现场感染力和艺术表现力，营造氛围令参与者和观众享受“沉浸式”体验。艺术表现需要技术支持，本书介绍当前主流的沉浸式3D 音视频和灯光技术，力求将现实工程案例与理论结合，将该技术脉络一一呈现。
　　全书分为上、下两篇。上篇扼要讲述音视频（AV）系统的组成及发展、视频显示设备、视频显示介质与成像技术、音视频信号的传输介质和接口、数字音频信号的网络传输等基础知识；下篇重点讲述演艺照明光源、灯具和控制系统，声光电同步表演控制系统，影视沉浸式3D 音视频系统技术，现场沉浸式3D音频系统技术，现场沉浸式虚拟3D 视频系统技术，并列举在博物馆、科技馆、剧场、影院、主题公园和实景剧场等文旅演艺领域的沉浸式3D 音频、灯光、影视演艺工程设计与实例。
　　本书适合从事音视频及艺术照明工程设计、施工、维护的技术人员、管理人员，以及大中专院校数字音视频技术、数字媒体技术、应用电子技术、演艺工程及声光影视舞台技术等专业的师生参考。

周锡韬，广州大学副教授，广东中南声像灯光设计研究院、广州大学声像与灯光技术研究所技术总监，从事教学、科研、设计、测量和咨询顾问工作。 本书编者长期从事音视频工程的教学、科研、设计、检测和工程实践。曾担任归来三峡、锦绣中华马战实景、大峡谷、深圳环球影城剧场、乐山大佛等文旅项目的设计或调试、督导、测量、顾问等工作，并深入现场对武汉汉秀、北京远去的恐龙等成功案例进行调研和经验交流，得到广大音视频设备生产厂家和工程企业单位的支持，提供大量的技术资料，使本书能较好地反映出当今国内外3D音视频与声、光、影表演控制工程领域方面的新技术、新工艺、新设备、新的设计理念和工程案例。

目录
前言
绪论 001
上篇　基础篇
章　音视频（AV）系统的组成及发展 008
　 　 节　音频设备 008
　 　 第二节　音频系统 013
　 　 第三节　信息化 AV 及 AVLM 系统 015
第二章　视频显示设备 020
　 　 节　视频显示设备的分类、特点和技术指标 020
　 　 第二节　直显型视频显示设备 024
　 　 第三节　投影型视频显示设备 033
第三章　视频显示介质与成像技术 049
　 　 节　视频显示介质 049
　 　 第二节　屏幕的分类和特性 050
　 　 第三节　视频显示介质成像技术 061
第四章　音视频信号的传输介质和接口 069
　 　 节　音视频信号的传输链路 069
　 　 第二节　音视频信号的传输介质 070
　 　 第三节　音视频信号的传输接口 078
第五章　数字音视频信号的网络传输 098
　 　 节　概述 098
　 　 第二节　CobraNet 104
　 　 第三节　EtherSound 108
　 　 第四节　Dante 108
　 　 第五节　AVB 112
　　 第六节　其他常用网络音频传输协议 115
　 　 第七节　HDBaseT 115
下篇　应用篇
第六章　演艺照明光源、灯具和控制系统 120
　 　 节　光与颜色的基本概念 120
　 　 第二节　电光源和照明灯具 124
　 　 第三节　演艺灯光控制技术 134
　 　 第四节　影视舞台照明与景观照明 141
第七章　声像光机（声光电）同步表演控制系统 148
　 　 节　声像光机同步表演的概念 148
　 　 第二节　声像光机控制系统的常用协议、接口和功能分级 149
　 　 第三节　简单控制模式和工程案例 153
　 　 第四节　多媒体视频服务器的功能和应用 156
　 　 第五节　基本控制模式和工程案例 162
第八章　影视沉浸式3D 音视频系统技术 170
　 　 节　影视沉浸式音视频系统的概念 170
　 　 第二节　2D 数字立体声电影系统 174
　 　 第三节　数字电影系统技术 180
　 　 第四节　数字影院放映系统的组合和工程设计 184
　 　 第五节　巨幕电影 187
　 　 第六节　3D 立体电影系统 190
第九章　现场沉浸式3D 音频系统技术 204
　 　 节　现场3D 音频技术基础 204
　 　 第二节　现场3D 声像实时同步跟踪技术 210
第十章　现场沉浸式虚拟3D 视频系统技术 236
　 　 节　虚拟3D 视频技术的概念 236
　 　 第二节　全息3D 和虚拟3D 显示技术 237
　 　 第三节　虚拟成像 （幻影成像） 投影技术 238
　 　 第四节　3D mapping 异形投影 244
　 　 第五节　互动投影系统——视觉创意互动技术 254
4
第十一章　沉浸式表演系统工程案例 264
　 　 节　深圳锦绣中华马战实景剧场扩声系统 264
　 　 第二节　大型诗词文化实景演艺 《归来三峡》 AVL 同步控制系统 268
　 　 第三节　大型全景科幻大戏 《远去的恐龙》 扩声系统 270
　 　 第四节　沉浸式中小型厅堂扩声系统 275
　 　 第五节　上海马戏城 《时空之旅》 声光影视实时动态跟踪定位系统 279
　 　 第六节　大型实景演艺 《驼铃传奇》 声光机同步表演系统 281
　 　 第七节　沉浸式3D11. 1 通道声像同步剧场扩声系统 285
附录　L - ISA 沉浸式扩声系统概览 292
参考文献 299
后记 301

以高端先进声、光、影视技术及设备为代表的高科技不断在舞台演出、会展、艺术中心和文旅演艺等领域中大显身手，传统和新兴艺术借助高科技发生质变，显著增强现场感染力和艺术表现力，营造氛围令参与者和观众享受“沉浸式”体验。艺术表现需要技术支持，本书介绍当前主流的沉浸式3D 音视频和灯光技术，力求将现实工程案例与理论结合，将该技术脉络一一呈现。
　　全书分为上、下两篇。上篇扼要讲述音视频（AV）系统的组成及发展、视频显示设备、视频显示介质与成像技术、音视频信号的传输介质和接口、数字音频信号的网络传输等基础知识；下篇重点讲述演艺照明光源、灯具和控制系统，声光电同步表演控制系统，影视沉浸式3D 音视频系统技术，现场沉浸式3D音频系统技术，现场沉浸式虚拟3D 视频系统技术，并列举在博物馆、科技馆、剧场、影院、主题公园和实景剧场等文旅演艺领域的沉浸式3D 音频、灯光、影视演艺工程设计与实例。
　　本书适合从事音视频及艺术照明工程设计、施工、维护的技术人员、管理人员，以及大中专院校数字音视频技术、数字媒体技术、应用电子技术、演艺工程及声光影视舞台技术等专业的师生参考。

周锡韬，广州大学副教授，广东中南声像灯光设计研究院、广州大学声像与灯光技术研究所技术总监，从事教学、科研、设计、测量和咨询顾问工作。 本书编者长期从事音视频工程的教学、科研、设计、检测和工程实践。曾担任归来三峡、锦绣中华马战实景、大峡谷、深圳环球影城剧场、乐山大佛等文旅项目的设计或调试、督导、测量、顾问等工作，并深入现场对武汉汉秀、北京远去的恐龙等成功案例进行调研和经验交流，得到广大音视频设备生产厂家和工程企业单位的支持，提供大量的技术资料，使本书能较好地反映出当今国内外3D音视频与声、光、影表演控制工程领域方面的新技术、新工艺、新设备、新的设计理念和工程案例。