高效节能灯具在新闻类演播室中的应用探析

文/[美]马克·伦敦 编译/施 端 审校/陈国义

（1.上海戏剧学院，上海 200040）

演艺灯光行业正处于大变革时期。在笔者所经历的事件中，或许只有灯光控制的计算机化能与之相提并论。而当今这场变革又是由何种灯光设备引发的？没错，正是低功率的高效节能灯具。除非已经离开应用领域几年时间，否则大家一定会接触到LED灯具以及其他高效节能（EE—energy-efficient）灯具，灯光行业从业者的邮箱经常会收到与其相关的资料，各种灯光专业杂志上总是刊登了大量相关广告，灯光展会上也随处可见它们的身影。当人们都在惊叹高效节能灯具的发展速度之快时，一场轰轰烈烈的演播室照明系统的革命已悄然来临。

1 高效节能灯具为何适用于新闻类演播室？

新闻类演播室的照明与舞台上的灯光有所不同，它有其自身的特点。这些特点对高效节能灯具在新闻类演播室中的推广使用起到了积极的作用。

（1）调光

调光性能固然重要，但是在新闻类演播室中，由于考虑到色温的平衡，因此，只有在很狭窄的一段范围内会要求平滑的调光，渐渐调暗通常是视频系统的功能，而不是灯具的。

（2）混色

由于受摄像机电子器件性能的制约，许多微妙的色彩效果本就无法显现出来。

（3）亮度

现代摄像机对照度的要求已远低于从前。实际上在保证拍摄质量的前提下，摄像机所要求的照度比人眼所要求的照度还要低。

（4）闪烁

有时在由高效节能灯具照明的环境下拍摄时，画面会出现闪烁现象，这是其不足之处。演播室照明不允许任何光源引起图像闪烁或滚动。但是，只要灯具的电源频率达到了既定要求，就不会出现这个问题。

（5）射距

舞台上的灯具往往离演员较远，而在大多数现场没有观众的演播室中，灯具与播音员之间的距离往往要近得多。低功率的高效节能灯具在近距离投射时，其照度可以达到摄像要求。

高效节能灯具甚至已经满足了高清演播室的照明要求。最近，在这项技术的支持下出现了一种崭新的照明系统，它使演播室的功耗大幅下降，对演播室的散热要求也大大降低，机械、照明与散热系统为之焕然一新，以前认为无法实现的演播设施改善现在都可变为现实。

2 高效节能的照明光源

自从电灯首次应用于舞台演出以来，照明光源一直以白炽光源为主。与这位“老前辈”相比，当今各类高效光源的节能率已普遍达到70%～90%。笔者将这些光源分为三大类：即荧光灯、高压气体放电灯与LED。

（1）荧光灯

虽然在这三类光源中，荧光灯的历史最为悠久，但是直到上世纪三基色荧光灯的问世，荧光灯技术才获得了重大突破。在过去的10年中，荧光灯的光效持续提高，镇流器的性能不断提升，加之新型荧光粉的研制成功获得了高显色指数，荧光灯渐渐满足了新闻类演播室的照明要求。新型的紧凑型荧光灯还为灯光师的布光带来了更多的便利。

（2）高压气体放电灯

这类光源的特点是由玻壳内的气体发光，其类型包括：HMI、CDM、CST、MSR与新型的LEP（light emitting plasma，可译为微波耦合触发光源或等离子体光源）等。高压气体放电灯的启动是在其两极施加高压以激发玻壳内的气体，这些气体在受到激发后将获得的内能以光辐射的形式释放出来，即辐射出光。这类光源无法全程电调光，如需调光必须在灯具内部设置某种机械调光装置。

（3）LED

LED在演艺灯光中的成功应用引发了一场前所未有的巨大革命。在过去的15年中，LED技术的发展极大地推动了高效节能灯具前进的步伐，但是与其他照明光源相比它有两大不同之处：即发光面与色彩。这向灯具厂家与设计师提出了新的挑战。单颗LED发出的光是十分微弱的，要想获得足够的光输出必须采用多颗LED，并将其有序地组成一个发光面。一方面，采用多个光源之后光束的控制变困难了；另一方面，虽然不同色彩的LED发出的色光可混合出几乎所有的色彩，但是随着LED颗粒数量的增多与光输出的增大，灯具的光学系统与控制系统也会变得更加复杂。

3 面临的一些新问题

当然，从业者在应用新技术的过程中也遇到了一些新的问题，有人赞成、有人反对、也有人持怀疑态度。下面笔者就其中一些与高效节能灯具息息相关的问题做简要探讨。

（1）显色指数/光质

在《解析显色指数CRI》与《显色指数CRI与色质指数CQS》（见本刊2010年第11期第8～11页与第12期第16～19、43页）两篇文章中，迈克·伍德（Mike Wood）详细阐述了显色指数的概念及其在当今灯光技术中的应用，同时也指出了它的一些不足之处。尽管显色指数还不够完美，但它不失为一种判断光源（或灯具）显色性优劣的有效指标。如果某灯具无法准确显现出肤色，那么，它就不适合新闻类演播室使用。虽然笔者似乎轻视显色指数低于85的灯具，但是迈克·伍德在上述两篇文章中解释了其中有些灯具显色性优良的原因。

（2）调光与控制

随着自带调光功能灯具的日益普及，集中式调光柜逐渐被广布的控制网络与少回路的分布式调光箱所取代。笔者近期设计的几套照明系统方案中都没有使用调光柜，而是采用了许多直放电源和DMX信号接入点。如需调光可使用流动硅箱，根据实际情况将其放置于可与直放电源和DMX信号插座相连的位置。取消集中式调光系统后可大大削减成本，并可将省下的这部分资金投向正在不断发展的信号系统与高效节能灯具中去。请注意，有些刚刚进入演艺灯光领域的厂家想要使用其他控制协议或使用非标准的DMX线路/接口，这可能会使照明系统变得更加复杂。

（3）射距

这是当今大多数高效节能灯具最致命的弱点。要想获得良好的照明效果，射距最好控制在10 ft～16 ft范围内。目前，很少有高效节能灯具支持更远距离的投射。然而，随着LED灯具亮度的不断提高，这个问题应该能在短期内得到解决。

（4）光束造型与杂散光的控制

有时，亮度与光束控制两者是密不可分的（如同螺纹聚光灯的聚光与散光状态），当灯具远距离投射时需要使用挡板或光扉来控制光束的投射范围，而目前大多数高效节能灯具都无法实现这一功能。可喜的是，目前已有许多厂家做出了样灯，其发展前景看好，带光束控制功能的高效节能灯具的推广使用应该指日可待。

4 将高效节能灯具应用于新闻类演播室时应考虑哪些因素？

（1）所用灯具的光束控制性能如何，能否保证投射播音员的光线与投射背景的光线两者不会相互影响？

（2）是否需要对杂散光进行严格控制，尤其在带有视频墙或其他屏幕（与播音员靠得比较近）的演播室中？

（3）是否有现场观众或大型悬臂？如果有的话，灯具可能要远距离投射。

（4）演播室可用的最大功率为多少？散热能力怎样？调光系统的规模如何？实际上，其中任何一项资源的短缺都为高效节能灯具在演播室的应用开辟了良好的发展空间；反之，如果这些资源过剩的话，那么，管理者不会认为应该购买高效节能灯具。

（5）满足摄像机白平衡要求的光源色温是多少？白炽光源的色温约为3 000 K。如采用高色温照明模式（日光或者纯粹出于画面效果需要），那么，就更适合使用带色温调节功能的高效节能灯具，因为它们在无需色温校正片的情况下就可将色温调节至5 600 K或更高。在由不同色温光源照明的环境中，尤其适合使用这类高效节能灯具。

（6）最后，不能搞一刀切，这一点至关重要。目前，新闻类演播室普遍采用常规灯具（即白炽光源，下同）与高效节能灯具相结合的照明模式，以发挥各自所长。只要低功率的常规灯具能获得优质的照明效果，那么即使在最高效的照明系统中也可适量采用一些这样的灯具。

5 采用高效节能灯具的经济效益

尽管上述想法很不错，但是考虑到预算，这件“理所应当的事”就值得商榷了。在为现有的演播室配置新的照明灯具时，往往要考虑演播室的现有设施，选用常规灯具几乎不会增加项目成本。如果试着将购买高效节能灯具的费用进行分摊，例如，电费和散热费将大幅下降，而且后期维护、光源与色纸的成本也将大大降低，不过这些经济效益要到若干年后才能显现出来，大多数公司很难看到投资的合理性。然而，对演播室的新建或改建而言，其经济效益立竿见影。

建设演播室的最大一块费用往往花费在机械与照明系统上。配电设施与调光柜的价格昂贵，施工费也不便宜，花费在制冷及散热系统上的费用甚至还要高。而高效节能灯具则克服了这些不足。使用高效节能灯具之后，用电量与HVAC（Heating, Ventilating and Air Conditioning，供暖、通风与空调）规模将大幅下降，这可以省下一大笔费用；细的冷风管道也更有利于栅顶的布局；此外，由于风量变小了，因此，需经声学处理的范围也缩小了。HVAC、配电设施与调光规模的缩小有效地扩展了演播室的可利用空间。在维持现有的HVAC与用电量的情况下，使用高效节能灯具可以轻而易举地将原先不适于录制的场所改建成可用的演播室。可见，高效节能灯具的经济效益十分显著。

笔者通过如下实例，分析比较既使用常规灯具又使用高效节能灯具的演播室与全部使用常规灯具的演播室的经济效益。在综合考虑各种因素之后可以明显得出：高效节能系统的经济效益更加显著。

6 实例研究：彭博资讯公司（Bloomberg LP）的NY fifth floor演播室

6.1 该演播室所用灯具的功率、价格比较表

表1 常规灯具与高效节能灯具列表

6.2 演播室背景介绍

在2009年中，LDG（Lighting Design Group，灯光设计公司）受彭博资讯公司的邀请为其规划一个开放式演播室的照明系统，该演播室由该公司位于纽约总部大楼内的办公室改建而成。几年前，在该大楼内已经开放了5个由高科技装备的新闻类演播室，不过它们都是封闭式的。

表2 常规灯具列表

表3 基于表1、表2数据，演播室所节省的用电量与费用：

该演播室的建设时间为4个月左右，面积约为8 500 ft2，设有一个1 200 ft2的开放式演播区，其余空间作为新闻编辑室。该新闻编辑室不但可当作背景，而且还可用作临时访问区。当然，该项目的预算与其他项目一样也不宽裕。

由于受时间与成本的限制，势必采用高效节能系统。在规划照明系统时，要保持该楼面现有的配电设施与散热系统。为此，要求演播区照明系统的功率密度必须控制在17.5 W/ft2以内，背景区照明系统的功率密度仅增加了3 W/ft2。

为将绿色环保理念付诸于实践，彭博资讯公司制订了一个十分宏大的计划。在建设该演播室时，可以动用额外资金，以保证计划能够顺利实现。

6.3 具体设计与操作

（1）栅顶与安装位置

演播区是惟一一块要被改造的区域，其现有的天花板将被拆除，且其HVAC系统将被重新设置。PDO（Pook Diemont and Ohl）公司设计并提供了标准的演播室管道格栅顶（pipe grid），该栅顶是在LDG公司提出的初步方案的基础上加以完善而成的。彭博资讯公司要求演播室中的灯具尽量不引起人们的注意。unistrut型钢槽被刷成白色，使其与天花板颜色相匹配，安装位置也紧靠天花板的下侧，使其与标准的灯光轨道一样尽量不引起人们的注意。选用Philips/Color Kinetics（简称为CK）公司的iW Blast TR灯具（白色外壳）为其主要照明灯具。

（2）电源与信号

使用自带调光功能的高效节能灯具后就不再需要调光柜及其电缆管道了。标准的20 A Edison四联插座与标准的配电盘上的开关相连。这套系统更利于施工，这是电气工程师与IBEW（电子工作者国际团体）成员盼望已久的。

数据与控制系统被设计为可适应演播室现有的ETC公司的Emphasis/Unison系统。常规灯具只占用一个DMX512通道；而使用高效节能灯具后则增加了通道数。带编程功能的节点设备可在端口与数据链之间做任意分配，并可根据实际需要对其进行重新分配。使用POE（Power-over-Ethernet，带供电的以太网）设备后就无需为节点设备另行供电。在栅顶区使用二端口节点设备以增加可利用的端口数。在新闻编辑室内使用单口节点设备（白色外壳），并将其嵌入到位于unistrut型钢槽处的天花板内。

所有的信号线都连接到位于新闻编辑室旁边的控制柜中。然后将其配接到思科（Cisco）公司的24口POE千兆位交换机上，并使用少量的信号线将它与现有的交换机控制柜相连。该系统用现有的Emphasis面板控制一个附加的ETC Emphasis服务器。与Emphasis系统相连的是ETC公司的Unison触摸面板系统，该系统已应用于现有的演播室中，并已扩展到新的演播室中。相关人员在LDG公司提出的方案的基础上编写了程序。Unison触摸面板可为每个演播室提供单独页面，在Emphasis服务器上通过宏命令可为每个演播室单独执行灯光程序。

iW Blast TR灯具被选为新闻编辑室的主要照明灯具，它们需要远程供电。结合实际情况并出于美观考虑，电源被设置于离其较远的控制柜中，并将低压电路敷设到天花板区域，以便就近为这些灯具供电，Pathway四孔插座盒（白色外壳）被嵌入到unistrut型钢槽处。这便于灯具的移动，并可保持整洁。这些插座盒与安装于专用控制柜中的City Theatrical公司的电源（PSD 750）相连，并通过单口节点设备连接到思科公司的交换机上。因此，彭博资讯公司的设备维护人员只需在一个集中的位置而不用再到新闻编辑室的上空四处去检修电源了，他们对此都十分满意。

根据规划，该新闻演播室的照明系统主要由配电回路、标准以太网交换机与线缆等组成，建设费用已经确定，时间进度表极具挑战性，必须按时间节点按时完工。只是定做的四孔插座盒尚需一段时日，但是承包方可在其送达前先敷设电缆并安装底盒。

（3）色温

高效节能灯具的另一大优势在于其色温的调节十分方便，传统的色温校正片已无用武之地。该演播室的三面都是新闻编辑室（其中有2个新闻编辑室都带有玻璃幕墙）。第四面朝南，且有从地面一直延伸到天花板的玻璃幕墙，对这样的演播室而言，灯具的色温调节功能是相当重要的。面对所有这些变化着的光线，4 100 K左右的色温可提供电视拍摄最佳的白平衡状态。位于新闻编辑室天花板上的管状荧光灯按LDG公司的要求被重新安装，且窗户上设置了三层可伸缩的中性密度滤光片。Kino Flo（简称为KF）公司的双管Parabeam荧光灯中2个灯管的色温是不同的，因此，光输出的色温是可调节的。在该演播室中，只有极个别的高压气体放电灯与白炽光源的色温是通过色温校正片来改变的。

彭博资讯公司于2005年启用该演播室时，其照明系统由LDG公司负责设计，不设专职灯光人员。而改建后的演播室提供了更丰富的功能。播音员可位于任何位置，布景也由3种不同型号的屏幕组成。由于播音员与屏幕靠得比较近，因此，所用灯具的光束控制性能必须优于高效节能灯具的光束控制性能，因而选择了Source Four系列成像灯，以把播音员与屏幕用光分开。为把用电量控制在限定范围以内，所有的成像灯都配置了功率为375 W的光源，调光通过其自带的单个调光器来实现。此外，由于日光的色温是不断变化的，因此，LDG公司指定采用所谓的日光控制窗帘，它受照明系统的DMX协议控制，操作员可以使用这套系统适当调节演播室中的日光环境，以达到演播室整体色温的平衡。

（4）结论

从NY fifth floor演播室的实例可知：在中、短射距的情况下，高效节能灯具是不错的选择，它们能提供高品质的照明效果，满足了新闻类演播室中绝大多数节目的照明要求。自从2009年9月该演播室投入运行以来，约200台低功率LED灯具与荧光灯的表现都十分出色，从未发生过一起故障，也未进行过任何维修，甚至连一个光源、一张色纸也没有更换过；此外，它们还提供了必要的色温平衡功能，而白炽光源则不具备这个功能。如果高效节能灯具能在光束控制、亮度等方面有所改进的话，可以将其应用到大型演播室中去。

7 展望未来

你可曾见过雪球从山顶滚下时的形成过程？有人认为当今的演艺灯光行业正发生着质的变化，高效节能灯具的应用在很大程度上加速了这种趋势的发展，老式的白炽光源技术将趋于淘汰。新的节能照明一旦启用，老式的灯具将很难再被采用，因为与常规灯具相配套的配电设施、调光装置与散热设备将不再用于这些新的演播室。相反，高效节能灯具有望替代原有灯具，只要控制系统支持，它们几乎适用于所有传统的演播室。尽管目前高效节能灯具的价格还比较昂贵，但是它们可大大削减配电设施的规模，而且设备也变得更耐用了。如果在大型演唱会巡演时货车上运载的电缆与调光箱的重量能减轻一半，又或在夏季演唱会或影视拍摄现场所需发电机的容量仅为原发电机容量的四分之一，那么试想一下本行业的中坚力量——租赁公司会将资金投向哪类照明灯具？虽然没有人想要立刻淘汰白炽光源照明系统，但是政府已经设立了与高效节能技术相关的奖项，这很可能会加快雪球的滚落速度。

（本文编译自《Protocol》杂志夏季刊《Energy efficient fi xtures and broadcast lighting -a perfect fi t》一文。 ）