王增旭 江蘇省廣播電視總臺(tái)

江蘇廣電總臺(tái)100平米虛擬演播室燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改造

王增旭 江蘇省廣播電視總臺(tái)

本文闡述了江蘇省廣播電視總臺(tái)100平米虛擬演播室燈光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造方案。對(duì)比了演播室燈具吊掛系統(tǒng)、燈具、調(diào)光系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等的變化，介紹了改造后系統(tǒng)的特點(diǎn)。

虛擬演播室 燈光系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與改造

1 ．引言

100平米虛擬演播室位于江蘇廣電城的裙樓內(nèi)，主要用于虛擬電視節(jié)目的制作，服務(wù)于江蘇廣電總臺(tái)的靚裝頻道，體育休閑頻道，國(guó)際頻道，公共新聞?lì)l道、衛(wèi)視頻道等頻道，提供訪談?lì)惞?jié)目、主持人串聯(lián)節(jié)目及其他類(lèi)型的電視節(jié)目及廣告宣傳片的制作。虛擬演播室相對(duì)于實(shí)景演播室，具有環(huán)保節(jié)能、高效、經(jīng)濟(jì)等突出優(yōu)點(diǎn)。在電視制作中廣受歡迎，利用率很高。

2. 原燈光系統(tǒng)介紹

100平米虛擬演播室位于廣電城裙樓的七層、建筑結(jié)構(gòu)層高7米，演播室建筑尺寸：11.6×8.4米，建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。原虛擬演播室設(shè)計(jì)有藍(lán)箱，占地面積約30平方米。于2008年建成投入使用，可滿足標(biāo)清電視節(jié)目制作的要求。

該演播室采用光源色溫為3050＋150K，演區(qū)設(shè)計(jì)照度達(dá)到1500LX以上，顯色指數(shù)大于90。演播室的光源色溫以3200K為主，該演播室采用低色溫錄制模式進(jìn)行節(jié)目錄制。

演播室以基礎(chǔ)燈具配置為主。燈具采用55W×4三基色可調(diào)冷光燈、55W×6三基色可調(diào)冷光燈、1250W單聯(lián)天幕燈與1KW聚光燈相結(jié)合的使用方法。配置了12臺(tái)1KW聚光燈，8臺(tái)1250W單聯(lián)天幕燈,16臺(tái)55W×6三基色可調(diào)光冷光燈、8臺(tái)55W×4三基色可調(diào)光冷光燈。

由于該演播室空間高度的限制，燈具吊掛采用固定鋁合金及可滑動(dòng)鋁合金燈軌相結(jié)合的形式。每道吊桿均放置調(diào)光回路、直通回路、DMX信號(hào)線、可調(diào)光三基色冷光燈的控制信號(hào)線及相應(yīng)接口。燈具通過(guò)鉸鏈?zhǔn)胶懔Φ鯒U懸掛裝置懸掛于可滑動(dòng)鋁合金燈軌上，燈具可在演播室布光點(diǎn)位的任意一點(diǎn)上停留，能夠更好的處理背景光，體現(xiàn)人物肖像光，提高布光效率。

為確保安全播出，燈光控制系統(tǒng)接入U(xiǎn)PS不間斷電源。燈光系統(tǒng)供電采用獨(dú)立變壓器供電，與視音頻工藝系統(tǒng)供電分開(kāi)，可有效減少燈光對(duì)其他電源的干擾，同時(shí)采用雙路供電系統(tǒng)供電，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可手動(dòng)互投運(yùn)行。100平方米虛演播室與另外兩個(gè)100平方米演播室共用一個(gè)調(diào)光立柜室，聚光燈的調(diào)光模塊供電系統(tǒng)和三基色冷光燈供電系統(tǒng)分別接入不同的兩路供電電源。冷光源燈具接入U(xiǎn)PS電源，提高安全保障能力。每個(gè)墻面的下方均設(shè)有直通及調(diào)光接口（各四路），以便舞美、效果燈具、流動(dòng)燈具等的使用。

該演播室主要由3臺(tái)調(diào)光臺(tái)及其調(diào)光回路組成。聚光燈調(diào)光系統(tǒng)和三基色冷光燈調(diào)光系統(tǒng)各使用一臺(tái)調(diào)光臺(tái)，另一臺(tái)作為備份使用。 聚光燈調(diào)光系統(tǒng)由調(diào)光臺(tái)，3W×36路調(diào)光立柜，信號(hào)系統(tǒng)，燈具及相關(guān)配套設(shè)備組成；三基色冷光燈調(diào)光系統(tǒng)由調(diào)光臺(tái)，解碼器，冷光燈信號(hào)轉(zhuǎn)接箱，燈具及相關(guān)配套設(shè)備組成。系統(tǒng)具有保持最后場(chǎng)效果功能，三基色可調(diào)光冷光燈無(wú)信號(hào)時(shí)，為最大亮度輸出。

3.燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)及改造

為了實(shí)現(xiàn)全媒體制作對(duì)燈光的新要求,提高節(jié)目的畫(huà)面質(zhì)量，高質(zhì)量完成節(jié)目制作的各項(xiàng)技術(shù)保障工作，我們對(duì)該虛擬演播室進(jìn)行了系統(tǒng)改造。改造后的虛擬演播室,視頻為4訊道高清系統(tǒng)，含2套獨(dú)立控制的國(guó)際領(lǐng)先的高清虛擬制作系統(tǒng)，音頻系統(tǒng)可以提供符合高標(biāo)清節(jié)目錄制與直播要求的音頻信號(hào)，燈光系統(tǒng)采用新型LED光源燈具。改造后的虛擬演播室主要用于江蘇廣電總臺(tái)小型訪談?lì)惞?jié)目和新聞?lì)?、口播?lèi)節(jié)目的制作和直播。

根據(jù)現(xiàn)有虛擬演播室使用功能定位的變化，我們將原有的三基色冷光燈、鎢絲聚光燈更新為L(zhǎng)ED光源燈具，同時(shí)對(duì)燈光控制系統(tǒng)，配電系統(tǒng)等進(jìn)行了改造。

3.1 燈具改造

由于100平米虛擬演播室常年長(zhǎng)時(shí)間使用，原配置的燈具性能降低，三基色冷光燈和聚光燈已達(dá)使用壽命。三基色冷光燈由于燈具本身存在調(diào)光控制時(shí)不能實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉，還保留一定亮度值的缺點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)燈光暗場(chǎng)、特定畫(huà)面效果及其他特殊場(chǎng)景時(shí)不能滿足使用要求。鹵鎢聚光燈功率偏大，聚光燈泡壽命較短，在長(zhǎng)時(shí)間直播或錄像過(guò)程中，存在滅泡的風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)的安全存在不足。

100平米虛擬演播室周邊及舞美置景中顯示設(shè)備的光源均為高色溫，而原有燈具為低色溫，由于光源色溫的不一致，造成現(xiàn)場(chǎng)顯示設(shè)備呈現(xiàn)在電視畫(huà)面的圖像色彩產(chǎn)生偏差。采用高色溫的LED光源燈具后，燈具的光源色溫和顯示設(shè)備的光源色溫相似或接近，現(xiàn)場(chǎng)顯示設(shè)備呈現(xiàn)在電視畫(huà)面背景色彩還原較為真實(shí)。隨著LED技術(shù)發(fā)展，LED燈具技術(shù)已日趨成熟可靠，在小型演播室中完全可替代傳統(tǒng)燈具。

改造后的100平米虛擬演播室采用光源色溫為5450＋150K，演區(qū)設(shè)計(jì)照度達(dá)到800LX以上，顯色指數(shù)大于90。演播室的光源色溫以5600K為主，該演播室采用高色溫錄制模式進(jìn)行節(jié)目錄制。

LED光源燈具能耗只為普通傳統(tǒng)光源燈具能耗的五分之一左右，產(chǎn)生熱量小，節(jié)能效應(yīng)明顯，減少了演播室現(xiàn)場(chǎng)空調(diào)制冷量、降低空調(diào)噪聲，更加節(jié)能環(huán)保，改善了錄制環(huán)境。

LED光源的使用壽命可達(dá)到50000小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通光源的使用壽命，因此LED光源燈具基本為免維護(hù)，維護(hù)成本極低。相較于傳統(tǒng)燈具每年可節(jié)約燈光耗材使用，既節(jié)省了人力也節(jié)省了財(cái)力。

改造后的100平米虛擬演播室配置了36臺(tái)100W LED平板柔光燈，24臺(tái)100W LED聚光燈,36臺(tái)LED平板柔光燈格柵（30°、45°、60°各12臺(tái)），

這些設(shè)備均選用國(guó)產(chǎn)知名品牌，燈具技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，性價(jià)比較高。

3.2 燈具吊掛改造

燈具吊掛系統(tǒng)繼續(xù)采用固定鋁合金及可滑動(dòng)鋁合金燈軌相結(jié)合的方案，對(duì)原有的固定軌道及滑動(dòng)軌道進(jìn)行維修保養(yǎng)。由于燈具的變化較大，原有線路有損壞，所以燈具控制及供配電線路在鉸鏈吊桿上進(jìn)行了重新鋪設(shè)，每道吊桿放置直通回路、DMX信號(hào)線及相應(yīng)接口。調(diào)整鉸鏈?zhǔn)胶懔Φ鯒U的配重，使新的燈具受力平衡，在演播室布光點(diǎn)位的任意一點(diǎn)上可停留。

3.3 燈光配電改造

采用原有的雙路供電系統(tǒng)供電。拆除原三基色冷光燈配電模塊；將原有的調(diào)光模塊供電系統(tǒng)改為直通模塊作為擴(kuò)展使用，接入其中一路燈光配電；將全部LED燈具接入U(xiǎn)PS電源，接入另一路燈光配電，提高安播保障能力。

原燈光系統(tǒng)配置的燈具總功率約為29KW,改造后燈具總功率約為6KW,功率大大降低。原系統(tǒng)只是對(duì)三基色冷光燈燈具進(jìn)行了UPS系統(tǒng)接入，改造后所有燈具都接入了UPS，在外部供電中斷的情況下，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)影響節(jié)目的正常制作，極大提高了直播節(jié)目的安全保障能力。

由于UPS的使用，使得UPS成為燈具供電的單一通路。如果UPS出現(xiàn)故障且其旁通功能不能實(shí)現(xiàn)，就會(huì)造成燈具供電電路的斷路，形成較大的安全隱患。為了解決隱患，我們?cè)赨PS的線路上加裝UPS

短路選擇開(kāi)關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，可跳過(guò)UPS直接對(duì)燈具進(jìn)行供電。

3.4 燈光調(diào)光設(shè)計(jì)

LED燈具的控制方式統(tǒng)一，與之前混合使用傳統(tǒng)燈具的方案相比，更有利于集中控制。燈光調(diào)光設(shè)計(jì)配置2臺(tái)相同型號(hào)的調(diào)光臺(tái)及其配套設(shè)備，兩臺(tái)調(diào)光臺(tái)互為熱備份，主、備調(diào)光臺(tái)之間可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)追蹤備份。當(dāng)主調(diào)光臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，備用調(diào)光臺(tái)能夠隨即投入工作，現(xiàn)場(chǎng)的燈光不會(huì)發(fā)生任何變化。

調(diào)光系統(tǒng)由調(diào)光臺(tái)，信號(hào)疊加器，信號(hào)放大器，燈具及相關(guān)配套設(shè)備組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)總控制信號(hào)線雙路備份，具有保持最后場(chǎng)效果功能，提高了系統(tǒng)的安全性能。

原鹵鎢聚光燈通過(guò)可控硅模塊進(jìn)行調(diào)光，這種調(diào)光方式對(duì)電路鋪設(shè)獨(dú)立性要求較高，處理不好極易對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。LED燈具采用直通供電，通過(guò)DMX信號(hào)控制直接進(jìn)行調(diào)光。LED燈具單燈同時(shí)帶有電源和信號(hào)的輸入及輸出接口，可以進(jìn)行燈具間的串接及轉(zhuǎn)接。當(dāng)某個(gè)燈具的線路或信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，可以就近接入其它燈具，增加了線路的冗余，提高了安全性。

3.5 綠箱設(shè)計(jì)

改造后的100平米虛擬演播室新設(shè)計(jì)綠箱一座，共有四面組成，包括背景面、底面、兩個(gè)側(cè)景面，全部設(shè)計(jì)為綠色。占地面積約28平方米。四面連接處采用弧形處理，側(cè)面采用龍骨支撐，與墻面間留有0.7米寬的檢修通道。兩側(cè)面不采用原有的垂直設(shè)計(jì)，采用輕微的斜面向上敞口設(shè)計(jì)，傾斜角度在2°左右。綠箱涂料型號(hào)采用進(jìn)口的ROSCO VIDEO PAINT ULTIMATTE GREEN 5721，在綠箱內(nèi)側(cè)及邊緣部分涂刷均勻。并配有與綠箱顏色一致的橡膠材質(zhì)地毯，覆蓋于綠箱底面，在日常使用特別是有較重景片坐落地面時(shí)，保護(hù)地面漆面，延長(zhǎng)使用壽命。

4.布光方式設(shè)計(jì)

演播室的布光方式一般以先背景后人物，先逆光后面光，人景結(jié)合的方式來(lái)調(diào)整。攝像機(jī)的光圈范圍設(shè)置在4.0-6.5之間。對(duì)于不同節(jié)目的人物、布景及背景，因地制宜地調(diào)整布光方法。

4.1 背景布光設(shè)計(jì)

綠箱用不加格柵的LED平板柔光燈進(jìn)行布光。在綠箱的內(nèi)部環(huán)形等距離布置一圈LED平板柔光燈，平板燈距離綠箱約1.5米。調(diào)整垂直角度至45°左右。調(diào)整水平角度，同時(shí)調(diào)整四個(gè)遮扉方向，將上下遮扉角度調(diào)大，控制左右遮扉的開(kāi)合角度，使燈與燈之間的銜接過(guò)渡自然，避免出現(xiàn)明顯的明暗交接光斑。在綠箱中部上方布置四臺(tái)平板燈，這四臺(tái)燈既可以作為頂光使用，又可以作為地面綠底的補(bǔ)充照明，可以消除或弱化陰影。

4.2 人物布光設(shè)計(jì)

人物面光采用三點(diǎn)式布光與環(huán)形布光相結(jié)合的方式。三點(diǎn)式布光主要采用LED聚光燈燈具，環(huán)形布光采用LED平板柔光燈燈具。人物造型布光由主光、逆光、輔助光三部分組成，選用LED聚光燈。逆光的位置在背景與側(cè)面的后部，光強(qiáng)強(qiáng)于主光及輔助光；主光的位置在攝像機(jī)一側(cè)約60°左右；輔助光的位置在攝像機(jī)另一側(cè)約30°左右。

LED平板燈的環(huán)形布光方式既可以用來(lái)作為基礎(chǔ)環(huán)境光又可以用作主要光源。由于LED平板燈的光質(zhì)非常柔和均勻，在人物運(yùn)動(dòng)幅度較大或大面積布光時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì)，此時(shí)可作為主要光源；反之，處理相對(duì)固定的靜景靜物時(shí)則作為基礎(chǔ)環(huán)境光來(lái)使用。

演播室的人物面光區(qū)主要分為兩部分，分為綠箱內(nèi)與綠箱外。因演播室的三面均有可能作為演區(qū)，因此在綠箱內(nèi)三側(cè)均懸掛LED聚光燈和LED平板柔光燈用以保證布光需求；在綠箱外的前部懸掛LED聚光燈和LED平板柔光燈結(jié)合使用，作為處理單人或多人的面光及環(huán)境光。對(duì)于不同的節(jié)目制作形式及要求，可靈活調(diào)整布光。

4.3 LED燈具格柵的使用

LED平板柔光燈根據(jù)投射范圍及投射角度的不同，選擇不同角度的LED燈具格柵。LED燈具格柵可以減少不必要的燈光散射，增加對(duì)燈光投射方向的控制，不改變?nèi)峁獾钠焚|(zhì)。LED燈具格柵主要在前區(qū)布光時(shí)使用，加上格柵后既可以使光線集中投射到主要的人或景物上又可以防止散射光線溢出到背景上增加背景的亮度。

4.4 虛擬演播室燈光布光特點(diǎn)

虛擬演播室燈光布光時(shí),人物與背景如單獨(dú)處理都相對(duì)容易，難點(diǎn)在于二者的結(jié)合。如果背景光亮度不足，會(huì)出現(xiàn)畫(huà)面的抖動(dòng)，暗部細(xì)節(jié)不明顯，造成虛擬環(huán)境不真實(shí)。如果背景亮度過(guò)高，光線通過(guò)反射，包圍人物的四周，造成虛邊或毛邊等情況，對(duì)人物造型不利。為了減少燈光反射特別是對(duì)人物面部的影響，人物的站位盡量選擇在中線靠前的位置,增大與背景的距離。背景與人物的光比約為2:1,根據(jù)實(shí)際畫(huà)面情況適當(dāng)調(diào)整。

人物半身取景時(shí)，在綠箱的底部鋪設(shè)灰色或者黑色的地毯，減少地面的綠光反射。在這種情況下適當(dāng)增加人物面部及背景的照度，使得人物的立體感增強(qiáng)，同時(shí)背景的飽和度也會(huì)提高，畫(huà)面顯得比較飽滿。取全景畫(huà)面時(shí)，需要使用流動(dòng)燈具作為補(bǔ)充光源。流動(dòng)平板燈用于消除背景反射至人物身上的綠光，弱化人物面部的陰影，其放置在人物正前方攝像機(jī)前地面上，角度為45°左右。

4.5 虛擬演播室燈光布光的注意事項(xiàng)

一是避免使用含有綠色的服飾與置景道具,二是避免出現(xiàn)雜亂的陰影。第一點(diǎn)的產(chǎn)生除了物料本身帶有綠色，還可能產(chǎn)生于綠箱反射光在物料上的呈現(xiàn)；第二點(diǎn)主要來(lái)自于置景道具的陰影。在節(jié)目前期準(zhǔn)備時(shí)，應(yīng)及時(shí)了解并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并提供改進(jìn)的建議。

要求人物的發(fā)型保持整齊自然，避免頭發(fā)因?yàn)槭褂么罅康亩ㄐ湍z水，產(chǎn)生高光澤的塊狀部分；避免頭發(fā)絲狀散落。人物的服飾選用要避開(kāi)小格子紋面料，綠色和白色。服裝及配飾中與背景色一致的綠色區(qū)域在成像時(shí)會(huì)變?yōu)樘摂M背景內(nèi)容。白色外衣容易反射光線，發(fā)綠，最好不要選用。

要求舞臺(tái)置景在顏色上要避免含有綠色的元素。在結(jié)構(gòu)上，選擇整體為實(shí)體或全包裹的道具較好，如沙發(fā)類(lèi)的椅子，鋪有貼地桌布的桌子。如果桌子和椅子的下部不是實(shí)體或者用包裹遮擋，形成漏空，在全景時(shí)，會(huì)在它們的底部造成很強(qiáng)的陰影，這部分的陰影就會(huì)影響虛擬畫(huà)面的呈現(xiàn)，且很難用燈光布光進(jìn)行處理。

5. 總結(jié)及展望

在100平米虛擬演播室燈光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造中，通過(guò)LED燈具的應(yīng)用及配套系統(tǒng)的改進(jìn)，極大地提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，提高了節(jié)目制作及服務(wù)能力，達(dá)到了高安全性，高質(zhì)量，高效性及可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)要求。