摄像灯光照明技术的发展

　　近年来,随着现代科学技术的飞速发展,在影视技术领域由于微电子技术,计算机应用技术、数字化技术、机电一体化技术、可靠性理论和技术等高新技术的广泛应用，技术设备已进入数字化时代。这些高新技术也为灯光系统新设备、新技术的开发、生产、使用和维护带来了巨大的变化，影视照明设备数字化、智能化、电脑化、网络化是不可避免的发展趋势。新技术设备的使用极大地丰富了影视创作手段，大大提高了影视作品的技术质量和艺术效果。在这种新形势下，如何认识和掌握灯光系统技术的发展趋势以便更好地应用这些新设备就显得尤为迫切和必要。下面简单介绍有关灯光系统技术的发展动向。

　　发展中的光源

　　传统的灯具，如聚光灯、散光灯等，作为灯光系统中最基本的元素，目前随着计算机技术、数控技术和光电技术等的发展，受到极大挑战。传统的灯具只是为再现拍摄对象提供必要的照度，并让光束投射到被摄物体上，通过人物和环境的刻画，曲折地表现自己的创作意图。而新近发展起来的各种新型灯具，如效果灯、电脑灯等，其运用方式逐步突破了沿袭几十年的传统模式，使灯光创作走上直接表现自我的道路，使灯具和光束本身也是艺术欣赏的一部分，以直接展示自身的美。尤其是电脑灯的出现，彻底改变了灯光效果的静止状态，使灯光跨入艺术表演的行列，使灯光艺术从表现环境的艺术发展成为一种具备自我表演功能的艺术。

　　一、效果灯具

　　效果灯具，一般指的是我们在电视综艺晚会或在电视画面上看到的一排排、一片片筒子灯群和舞台上或景片上多种多样的霓虹灯、日光灯、跑带灯、激光灯等新型灯具。

　　另外如1996年获得第68届奥斯卡技术成就奖的“强烈放电闪电效果灯”，是一种超功率的气体放电灯。一支直径25mm、长800mm的灯具瞬间放电可达120kw的发光效率，其控制方法很简单，一个微型开关能启动一个或多个放电灯，多个放电灯在同一时间同步放电，效果特别出色。

　　上述这些新型效果灯适用于晚会的舞台上，直接放在画面之中，使它们成为画面内容的一部分，并且这些效果灯的光束直接面对观众，不再投射到环境和人物身上。因此，我们在画面上看到它们灯光闪闪，五彩缤纷，形成了一道道亮丽的风景线。人们在欣赏晚会的同时也感受到了灯光艺术的魅力。

　　自从有了效果灯，灯具和光效走进了画面，画面里也有了灯，形成了由灯、景、人构成的电视晚会画面欣赏的三要素。

　　二、电脑灯

　　电脑灯是九十年代初出现的一种新型的效果灯。目前在世界上普遍使用的是丹麦、意大利和美国生产的电脑灯具。这种灯具在设计上采用了新的数控传动、开关电源技术和电脑编程技术。它的特点，一是在光学器件、电子元件、滤色片图案等器件的设计加工方面均采用了许多高新技术，二是能大规模集中编程控制。

　　电脑灯的出现使灯光艺术成为动态的、表演的、多手法的艺术形式。电脑灯在电视晚会中的大量运用，给光注入了生命的活力。电脑灯能够通过烟雾，使人们直接看到光束;通过镜头，直接看到光的投影图案;通过色片，直接看到光束的颜色;通过反光镜片或灯具本身的摇动，直接看到光束的运动。电脑灯的这些功能，即光束、图案、颜色，以及它们的变化和运动，构成了灯光艺术新的语言要素。光束在画面中自由运动，上下翻飞，光束的位置、图形、颜色不断的变化和组合，也可以随音乐的节奏而变化形成了一道道绚丽多彩的新景观，创造出了气势恢宏的壮观场面。我们可在更大空间范围内欣赏歌舞与灯光造型变化的整体表演，晚会上光中有景、景中有光，光中有舞、舞中有光，光中有声、声中有光，其色彩之艳丽、变化之丰富，场面之壮观，效果之强烈，都是舞蹈表演本身做不到的。我台世纪之交的“千年之庆”大型文艺晚会现场直播成功，电脑灯也功不可没。

　　三、冷光源灯具

　　冷光源灯具即SRGB恒定三基色柔光灯最早是由美国VIEDSSENCE公司于二十世纪8年代后期研制生产出来的，现已普遍使用于世界各国电视台的演播室内。

　　SRGB灯具具有如下几个特点：一是它几乎只发出红、绿、蓝三基色可见光，其光束完全符合摄像机所需要的色温要求;二是该灯具中有一个特殊的电子“器件”解决了普通荧光灯必定产生照明技术不能接受的闪烁问题，这就是商标SRGB中的S(SVSTAINED)字母的含义所在;三是它只发出可见光，几乎不发出红外线等其他频谱的光，所以几乎不发出热量，既省电又减少了空调的通风量，这两项就可节省演播厅总运行费用的90%;四是该灯具的更换费用也大大降低，该灯管使用寿命为10000小时，中、小演播室如每天用10小时，约可用3年，而白炽灯寿命为200~300小时。

　　由于SRGB灯具光线柔和，照射在人物面部非常细腻，被摄对象感觉很舒服。而画面效果具有一种更“自然”更“柔和”的效果，给电视观众眼睛提供与现场观众看到的完全真实的效果。

　　这种灯具可用在中小演播室，如新闻、经济、专题及各类栏目等由主持人串联的节目中。我台几个小演播厅已经或正在进行冷光源灯具的安装改造工作，其中一个演播厅正在试运行中。

　　数字化的灯光控制系统

　　灯光控制系统即俗称的调光设备目前已由模拟调光设备逐步过渡到电脑数字调光设备。调光设备从最初的三相闸刀控制、空气开关控制、可变电阻器控制、自耦变压器控制、可控硅控制，到今天的计算机监测控制，实现了控制的数字化、程控化、多功能化、自动化。

　　电脑数字调光设备一般由电脑调光台、数字(智能)调光立柜及二者之间的信号连接线组成。现在的电脑调光台大多是通过DMX512信号控制调光立柜使其各个光路的输出电压在0~220V内变化，从而达到控制灯光亮度的目的。两年前我台大演播厅已经引进并使用这种设备。

　　数字化灯光控制系统具有以下几个技术特点;

　　一、数字化、智能化

　　短短几年，调光台由模拟手动调光台、数字化手动调光台发展到大型电脑调光台，调光立(硅)柜也由模拟式、数字模拟式发展到全数字式，真可谓日新月异。数字化使得调光台和调光立柜的功能大大增强。

　　电脑调光台是计算机技术与调光技术结合的产物，它具有控制灯光亮度变化准确、容量大、操作方便灵活等特点，可编几百至上千个灯光场，新编资料还可以保存。它不但具备常规的调光台功能(如场、集控、效果、配线等)，还拓展了调光台的使用空间(如双用调光台兼有智能灯具控制及调光功能)具有多种特殊效果和效果模型的效果库，用户友好的编辑器等，还有各种信息的反馈。

　　全数字调光立柜的内核是计算机控制系统，因此具有智能化的优点。它的输入输出接口采用光电隔离技术，机柜采用了强冷通风系统。它能自动检测系统各个工作状态与误差状态，如负载状态、温度状况、电流状况、保护装置状态等，并能将状态和信息等参数反馈到数字调光台，即所谓Reporting(报告)功能。它能平稳调光，调光曲线可调，过热保护等。

　　由于智能灯具的出现，通过对DMX数字信号的译码，带微处理器的智能灯具可以很方便地控制图案、效果、亮度、色彩、速度及反射镜片的水平垂直角度等十几个参数，达到最佳的光学、图形、颜色和运动的组合，灯光设计师们可将创造力发挥到极至。

　　二、网络化

　　网络化是数字化灯光控制系统的一个新的发展趋势。调光网络控制系统示意图如图一。它具有以下几个优点：

　　一是资源共享。主控台上存有各类信息资源库，如电脑灯控制信息库，演出数据库等通过网络，分控台可以调用有关资料。

　　二是集散控制。演出时分控台可以放置在不同地方，主控台借助网络将任务分解到各个分控台上。在主控台的协调下，各分控台分工合作，完成整个演出任务。

　　三是风险分散。当某个分控台出现故障时，主控台可以直接接管或指定另一台分控台接管其工作任务，保证演出顺利进行。

　　灯光系统的网络化技术主要用于较大型的舞台、演播厅中。通过网络化的灯光控制系统可以有效地使用设备，提高系统可靠性，达到分散风险之目的。

　　三、冗余及容错技术

　　冗余技术通常指双机热备份。如我台使用的佑图公司的智能型调光立柜中，两个解码器(主辅两个系统)同时接收调光控制台的DMX信号，同时进行数据处理，主解码的输出信号进行调光。当主解码器(主系统)出现故障而失效时，则自动切换到辅助解码器继续进行解码调光，以保证演播工作的正常进行。

　　容错技术指的是当操作者发出错误的指令时，系统能依据预定的规则予以纠正。如：当控制台上输入某一错误命令时，若该错误命令违反有关规则，属于屏蔽指令集，则系统不予以反应，或按预定的要求予以纠正。在灯光控制系统中使用容错技术是十分必要的。

　　电脑辅助灯光设计系统

　　传统的灯光设计是由灯光师根据演出场地的情况、舞台背景的设计情况以及节目对灯光的要求等进行考虑，列出所需设备清单、手工画出灯位图和效果图，然后在现场根据图纸施工安装，最后进行手工操作、调试。这项工作头绪复杂，进度缓慢，既浪费设备、电力资源，又费时费力，且不容易对效果作出事前预计，事后也难于修改。

　　近几年来，国外许多公司都开发出电脑辅助灯光设计系统及软件。这一成果使得灯光设计师们如虎添翼，无论从设计快速性、准确性上还是设计质量上都上了档次。如国外MARTIN公司的MARTIN SHOW DESIGNER(MSD)系统可用生动的三维图形来创造场景和灯光设计，通过逼真的渲染效果很容易仿真场景和灯光设计，非常接近现实效果。灯光设计人员可以预先在PC机上编制好方案、灯位、色彩等并在使用时下载到灯光控制板上。A.C.Lighting 公司的WYSIWYG(所见即所得系统)系统可实现实时可视化灯光设计，可视参数包括亮度、颜色、图案、运动、光圈、镜片、聚焦、换色等。

　　去年我台引进了以色列compulite公司开发的compuCAD灯光设计软件，已经用于大演播厅的灯光设计工作。我台在杂技厅举办的世纪之交“千年之庆”大型文艺直播晚会中，灯光师们就借助了这套软件在电脑上进行了灯位、布光等的灯光设计工作。

　　智能演播厅

　　演播厅由模拟式发展为数字式是大势所趋、必由之路。数字化演播厅无非是从拍摄、切换、录制到传输等均采用数字化设备来工作，它只涉及到视频和音频信号。近年来电视制作领域中的一个技术热点--虚拟演播室技术也是演播厅数字化技术的发展，它综合运用现代计算机图形、图像处理、计算机视觉、虚拟现实技术和现代影视技术，将摄像机拍摄的图像实时地与计算机三维虚拟背景或另一地点实拍的背景按统一的三维透视成像关系进行合成，从而形成一种新的电视节目制作系统。这一技术具有传统演播室技术所无法比拟的优点，它的发展将会给电视制作带来一场革命。

　　不管模拟化也好，数字化也好，还是虚拟演播室技术也好，它们所解决的只是视音频数据处理的优化问题。这里不包括演播厅内极其重要的灯光系统的问题。只有演播厅内灯光系统实现智能化，才能有效地与视音频信号整合，统筹解决所有的问题。

　　该示意图共有三层。第一层是核心层，有仿真技术、CAD系统、专家系统;第二层为数字化灯光控制系统;第三层为各类自动控制系统的组合。信息流从第一层、第二层到第三层，并通过传感器把信息反馈到各层。反馈信息与各自的设定目标相比较，自动调整有关参数(如灯具的亮度、机械灯的投射角、追光灯的跟踪位置，电脑灯的状态等等)以达到最佳的演出效果。

　　智能演播厅大致有以下几大特点：

　　一、传感器件无处不在

　　智能演播厅借助大量的、各种类型的传感器件(如位置、重量、温度、色温、声音、颜色等)收集目标系统的各类参数，为中央处理系统提供翔实可靠的信息以作出正确的判断。

　　二、自动控制系统

　　各类电脑灯具、调光立(硅)柜、追光灯等就大量使用了自动控制系统。

　　三、数字化灯光控制系统

　　统一协调和处理诸如灯光表演，灯具定位，亮度调整，色温校正，颜色切换等。这一领域尚待大力开发。

　　四、专家系统

　　它是一个决策系统，包含有各类专业知识库及推理规则。它根据外界反馈回来的信息进行综合处理，并根据处理结果和推理规则作出决策。

　　五、电脑辅助设计(CAD)系统

　　它是必不可少的工具，通过CAD系统，勾画出所需的操作模型，供专家系统和仿真技术使用。

　　六、仿真技术

　　它包括可视化、虚拟化技术等，是提高灯光设计效率的主要途径。

　　从以上可以看出，使用智能演播厅后，不但可以统一完成布光设计、灯具定位、调光控制及电脑灯控制问题，而且可以大大节省人力、物力和财力，工作效率大幅度提高。

　　智能化代表了电视灯光系统新技术、新设备的重要发展方向。