江苏广电总台100平米虚拟演播室灯光系统设计与改造

2017-04-12王增旭江苏省广播电视总台

视听界(广播电视技术) 2017年3期

关键词：冷光基色布光

王增旭江苏省广播电视总台

王增旭江苏省广播电视总台

本文阐述了江苏省广播电视总台100平米虚拟演播室灯光系统的设计与改造方案。对比了演播室灯具吊挂系统、灯具、调光系统、配电系统等的变化，介绍了改造后系统的特点。

虚拟演播室灯光系统设计与改造

1 ．引言

100平米虚拟演播室位于江苏广电城的裙楼内，主要用于虚拟电视节目的制作，服务于江苏广电总台的靓装频道，体育休闲频道，国际频道，公共新闻频道、卫视频道等频道，提供访谈类节目、主持人串联节目及其他类型的电视节目及广告宣传片的制作。虚拟演播室相对于实景演播室，具有环保节能、高效、经济等突出优点。在电视制作中广受欢迎，利用率很高。

2. 原灯光系统介绍

100平米虚拟演播室位于广电城裙楼的七层、建筑结构层高7米，演播室建筑尺寸：11.6×8.4米，建筑结构为钢筋混凝土结构。原虚拟演播室设计有蓝箱，占地面积约30平方米。于2008年建成投入使用，可满足标清电视节目制作的要求。

该演播室采用光源色温为3050＋150K，演区设计照度达到1500LX以上，显色指数大于90。演播室的光源色温以3200K为主，该演播室采用低色温录制模式进行节目录制。

演播室以基础灯具配置为主。灯具采用55W×4三基色可调冷光灯、55W×6三基色可调冷光灯、1250W单联天幕灯与1KW聚光灯相结合的使用方法。配置了12台1KW聚光灯，8台1250W单联天幕灯,16台55W×6三基色可调光冷光灯、8台55W×4三基色可调光冷光灯。

由于该演播室空间高度的限制，灯具吊挂采用固定铝合金及可滑动铝合金灯轨相结合的形式。每道吊杆均放置调光回路、直通回路、DMX信号线、可调光三基色冷光灯的控制信号线及相应接口。灯具通过铰链式恒力吊杆悬挂装置悬挂于可滑动铝合金灯轨上，灯具可在演播室布光点位的任意一点上停留，能够更好的处理背景光，体现人物肖像光，提高布光效率。

为确保安全播出，灯光控制系统接入UPS不间断电源。灯光系统供电采用独立变压器供电，与视音频工艺系统供电分开，可有效减少灯光对其他电源的干扰，同时采用双路供电系统供电，系统在运行时可手动互投运行。100平方米虚演播室与另外两个100平方米演播室共用一个调光立柜室，聚光灯的调光模块供电系统和三基色冷光灯供电系统分别接入不同的两路供电电源。冷光源灯具接入UPS电源，提高安全保障能力。每个墙面的下方均设有直通及调光接口（各四路），以便舞美、效果灯具、流动灯具等的使用。

该演播室主要由3台调光台及其调光回路组成。聚光灯调光系统和三基色冷光灯调光系统各使用一台调光台，另一台作为备份使用。聚光灯调光系统由调光台，3W×36路调光立柜，信号系统，灯具及相关配套设备组成；三基色冷光灯调光系统由调光台，解码器，冷光灯信号转接箱，灯具及相关配套设备组成。系统具有保持最后场效果功能，三基色可调光冷光灯无信号时，为最大亮度输出。

3.灯光系统设计及改造

为了实现全媒体制作对灯光的新要求,提高节目的画面质量，高质量完成节目制作的各项技术保障工作，我们对该虚拟演播室进行了系统改造。改造后的虚拟演播室,视频为4讯道高清系统，含2套独立控制的国际领先的高清虚拟制作系统，音频系统可以提供符合高标清节目录制与直播要求的音频信号，灯光系统采用新型LED光源灯具。改造后的虚拟演播室主要用于江苏广电总台小型访谈类节目和新闻类、口播类节目的制作和直播。

根据现有虚拟演播室使用功能定位的变化，我们将原有的三基色冷光灯、钨丝聚光灯更新为LED光源灯具，同时对灯光控制系统，配电系统等进行了改造。

3.1 灯具改造

由于100平米虚拟演播室常年长时间使用，原配置的灯具性能降低，三基色冷光灯和聚光灯已达使用寿命。三基色冷光灯由于灯具本身存在调光控制时不能实现完全关闭，还保留一定亮度值的缺点，在实现灯光暗场、特定画面效果及其他特殊场景时不能满足使用要求。卤钨聚光灯功率偏大，聚光灯泡寿命较短，在长时间直播或录像过程中，存在灭泡的风险，系统的安全存在不足。

100平米虚拟演播室周边及舞美置景中显示设备的光源均为高色温，而原有灯具为低色温，由于光源色温的不一致，造成现场显示设备呈现在电视画面的图像色彩产生偏差。采用高色温的LED光源灯具后，灯具的光源色温和显示设备的光源色温相似或接近，现场显示设备呈现在电视画面背景色彩还原较为真实。随着LED技术发展，LED灯具技术已日趋成熟可靠，在小型演播室中完全可替代传统灯具。

改造后的100平米虚拟演播室采用光源色温为5450＋150K，演区设计照度达到800LX以上，显色指数大于90。演播室的光源色温以5600K为主，该演播室采用高色温录制模式进行节目录制。

LED光源灯具能耗只为普通传统光源灯具能耗的五分之一左右，产生热量小，节能效应明显，减少了演播室现场空调制冷量、降低空调噪声，更加节能环保，改善了录制环境。

LED光源的使用寿命可达到50000小时，远远大于普通光源的使用寿命，因此LED光源灯具基本为免维护，维护成本极低。相较于传统灯具每年可节约灯光耗材使用，既节省了人力也节省了财力。

改造后的100平米虚拟演播室配置了36台100W LED平板柔光灯，24台100W LED聚光灯,36台LED平板柔光灯格栅（30°、45°、60°各12台），

这些设备均选用国产知名品牌，灯具技术成熟，性能稳定，性价比较高。

3.2 灯具吊挂改造

灯具吊挂系统继续采用固定铝合金及可滑动铝合金灯轨相结合的方案，对原有的固定轨道及滑动轨道进行维修保养。由于灯具的变化较大，原有线路有损坏，所以灯具控制及供配电线路在铰链吊杆上进行了重新铺设，每道吊杆放置直通回路、DMX信号线及相应接口。调整铰链式恒力吊杆的配重，使新的灯具受力平衡，在演播室布光点位的任意一点上可停留。

3.3 灯光配电改造

采用原有的双路供电系统供电。拆除原三基色冷光灯配电模块；将原有的调光模块供电系统改为直通模块作为扩展使用，接入其中一路灯光配电；将全部LED灯具接入UPS电源，接入另一路灯光配电，提高安播保障能力。

原灯光系统配置的灯具总功率约为29KW,改造后灯具总功率约为6KW,功率大大降低。原系统只是对三基色冷光灯灯具进行了UPS系统接入，改造后所有灯具都接入了UPS，在外部供电中断的情况下，短时间内不会影响节目的正常制作，极大提高了直播节目的安全保障能力。

由于UPS的使用，使得UPS成为灯具供电的单一通路。如果UPS出现故障且其旁通功能不能实现，就会造成灯具供电电路的断路，形成较大的安全隐患。为了解决隐患，我们在UPS的线路上加装UPS

短路选择开关。当出现上述故障时，启动开关，可跳过UPS直接对灯具进行供电。

3.4 灯光调光设计

LED灯具的控制方式统一，与之前混合使用传统灯具的方案相比，更有利于集中控制。灯光调光设计配置2台相同型号的调光台及其配套设备，两台调光台互为热备份，主、备调光台之间可以实现实时追踪备份。当主调光台发生故障时，备用调光台能够随即投入工作，现场的灯光不会发生任何变化。

调光系统由调光台，信号叠加器，信号放大器，灯具及相关配套设备组成。该系统设计总控制信号线双路备份，具有保持最后场效果功能，提高了系统的安全性能。

原卤钨聚光灯通过可控硅模块进行调光，这种调光方式对电路铺设独立性要求较高，处理不好极易对其他系统产生干扰。LED灯具采用直通供电，通过DMX信号控制直接进行调光。LED灯具单灯同时带有电源和信号的输入及输出接口，可以进行灯具间的串接及转接。当某个灯具的线路或信号出现故障时，可以就近接入其它灯具，增加了线路的冗余，提高了安全性。

3.5 绿箱设计

改造后的100平米虚拟演播室新设计绿箱一座，共有四面组成，包括背景面、底面、两个侧景面，全部设计为绿色。占地面积约28平方米。四面连接处采用弧形处理，侧面采用龙骨支撑，与墙面间留有0.7米宽的检修通道。两侧面不采用原有的垂直设计，采用轻微的斜面向上敞口设计，倾斜角度在2°左右。绿箱涂料型号采用进口的ROSCO VIDEO PAINT ULTIMATTE GREEN 5721，在绿箱内侧及边缘部分涂刷均匀。并配有与绿箱颜色一致的橡胶材质地毯，覆盖于绿箱底面，在日常使用特别是有较重景片坐落地面时，保护地面漆面，延长使用寿命。

4.布光方式设计

演播室的布光方式一般以先背景后人物，先逆光后面光，人景结合的方式来调整。摄像机的光圈范围设置在4.0-6.5之间。对于不同节目的人物、布景及背景，因地制宜地调整布光方法。

4.1 背景布光设计

绿箱用不加格栅的LED平板柔光灯进行布光。在绿箱的内部环形等距离布置一圈LED平板柔光灯，平板灯距离绿箱约1.5米。调整垂直角度至45°左右。调整水平角度，同时调整四个遮扉方向，将上下遮扉角度调大，控制左右遮扉的开合角度，使灯与灯之间的衔接过渡自然，避免出现明显的明暗交接光斑。在绿箱中部上方布置四台平板灯，这四台灯既可以作为顶光使用，又可以作为地面绿底的补充照明，可以消除或弱化阴影。

4.2 人物布光设计

人物面光采用三点式布光与环形布光相结合的方式。三点式布光主要采用LED聚光灯灯具，环形布光采用LED平板柔光灯灯具。人物造型布光由主光、逆光、辅助光三部分组成，选用LED聚光灯。逆光的位置在背景与侧面的后部，光强强于主光及辅助光；主光的位置在摄像机一侧约60°左右；辅助光的位置在摄像机另一侧约30°左右。

LED平板灯的环形布光方式既可以用来作为基础环境光又可以用作主要光源。由于LED平板灯的光质非常柔和均匀，在人物运动幅度较大或大面积布光时具有较大的优势，此时可作为主要光源；反之，处理相对固定的静景静物时则作为基础环境光来使用。

演播室的人物面光区主要分为两部分，分为绿箱内与绿箱外。因演播室的三面均有可能作为演区，因此在绿箱内三侧均悬挂LED聚光灯和LED平板柔光灯用以保证布光需求；在绿箱外的前部悬挂LED聚光灯和LED平板柔光灯结合使用，作为处理单人或多人的面光及环境光。对于不同的节目制作形式及要求，可灵活调整布光。

4.3 LED灯具格栅的使用

LED平板柔光灯根据投射范围及投射角度的不同，选择不同角度的LED灯具格栅。LED灯具格栅可以减少不必要的灯光散射，增加对灯光投射方向的控制，不改变柔光的品质。LED灯具格栅主要在前区布光时使用，加上格栅后既可以使光线集中投射到主要的人或景物上又可以防止散射光线溢出到背景上增加背景的亮度。

4.4 虚拟演播室灯光布光特点

虚拟演播室灯光布光时,人物与背景如单独处理都相对容易，难点在于二者的结合。如果背景光亮度不足，会出现画面的抖动，暗部细节不明显，造成虚拟环境不真实。如果背景亮度过高，光线通过反射，包围人物的四周，造成虚边或毛边等情况，对人物造型不利。为了减少灯光反射特别是对人物面部的影响，人物的站位尽量选择在中线靠前的位置,增大与背景的距离。背景与人物的光比约为2:1,根据实际画面情况适当调整。

人物半身取景时，在绿箱的底部铺设灰色或者黑色的地毯，减少地面的绿光反射。在这种情况下适当增加人物面部及背景的照度，使得人物的立体感增强，同时背景的饱和度也会提高，画面显得比较饱满。取全景画面时，需要使用流动灯具作为补充光源。流动平板灯用于消除背景反射至人物身上的绿光，弱化人物面部的阴影，其放置在人物正前方摄像机前地面上，角度为45°左右。

4.5 虚拟演播室灯光布光的注意事项

一是避免使用含有绿色的服饰与置景道具,二是避免出现杂乱的阴影。第一点的产生除了物料本身带有绿色，还可能产生于绿箱反射光在物料上的呈现；第二点主要来自于置景道具的阴影。在节目前期准备时，应及时了解并发现问题，并提供改进的建议。

要求人物的发型保持整齐自然，避免头发因为使用大量的定型胶水，产生高光泽的块状部分；避免头发丝状散落。人物的服饰选用要避开小格子纹面料，绿色和白色。服装及配饰中与背景色一致的绿色区域在成像时会变为虚拟背景内容。白色外衣容易反射光线，发绿，最好不要选用。

要求舞台置景在颜色上要避免含有绿色的元素。在结构上，选择整体为实体或全包裹的道具较好，如沙发类的椅子，铺有贴地桌布的桌子。如果桌子和椅子的下部不是实体或者用包裹遮挡，形成漏空，在全景时，会在它们的底部造成很强的阴影，这部分的阴影就会影响虚拟画面的呈现，且很难用灯光布光进行处理。