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小型电视演播室照明设计技巧(一)

日期:2013-3-12 17:47:44   点击:


 小型电视演播室照明主要专业术语及简单计算

1.         灯具的配光曲线

对电视灯具而言,配光曲线有三种形式。

(1) 用发光强度与角度的函数关系给出。灯具的发光强度与某点至光源连线和光车轴线之间的夹角的函数关系,用数学式可表示为

I=f(a)            (13-1)

式中  I—发光经度,cd;

         a—某点至光源连线和光轴线之间的夹角,゜。

这种配光曲线应表示在极坐标上,但考虑到电视灯具的投光角度比较小,为了计算和应用的方便,常把配光曲线画在直角坐标上,用横坐标表示角度,纵坐标表示发光强度。同时,纵坐标常画成对数坐标,使变化很陡的配光曲线也可以看得很清楚。

这种配光曲线用来表示以灯具光轴线为旋转轴的配光曲线最最理想,例如螺纹透镜聚光灯、平凸透镜聚光灯、调焦柔光灯、成像灯、回光灯、电脑灯等。

(2) 在距灯具一定距离上,照度与坐标位置的函数关系用数学式表示为

                              E =f(a)

式中  E 距灯具1处,与光轴线相垂直的平面上的照度,1x;

a—      测试点至光源连线与光轴线的夹角,゜。

(3) 对一些不以光轴线为对称的配光曲线,例如天幕灯的配光曲线,它左右对称而上下不对称,对这种配光曲线往往不用角度,而直接用天幕上的坐标给出不同点的照度分布曲线。当然,这种配光曲线要由一个曲线族构成,至少也要用纵横两条曲线表示。

2.         灯具效率

对电视灯具而言,灯具效率有光斑效率和光束效率之分。

光斑效率是指在灯具发出的光束中,光强不小于10%峰值范围内光束的光通量与灯具内光源发出的总光通量之比,即

                              Ф

η =———             (13-3)

                               Фs

式中η 灯具的光斑效率;

    Ф 灯具光束不小于10%值光强范围内的光通量,1m;

     Фs —灯具内光源发出的总光通量,1m

光束效率是指在灯具发出的光束中,光强不小于50%峰值光强范围内的光通量与灯具内光源发出的总光通量之比,即

 

                               Ф

η =———              (13-4)

                                Фs

式中   η 灯具的光束效率

     Ф 灯具光束不小于50%峰值光强范围内的2光通量,1m;

       Фs —灯具内光源发出的总光通量,1m

值得注意的是,对于焦距可以调整型灯具,任何一种焦距状态下均有一组配光曲线,因此对应地就有一个光斑效率和一个光束效率,例如调焦型柔光灯,在散光状态下有光斑效率和光束效率,而在聚光状态下同样有光斑效率和光束效率。然而,在照明设计灯具的光路系统时,对于主要在散光状态使用的灯具,总是使它在散光状态下的效率最高,而主要在聚光状态下使用的灯具,总是使其在聚光状态下的效率最高。

在不加其他说明的条件下,对于定焦型(不调焦型)灯具襾言,灯具效率是指它的光斑效率;对于调焦型灯具来说,灯具效率是指处于高效率下的光斑效率。

在多台灯具组合使用的情况下,灯具效率用光斑效率表示,但在使用一台灯具制作电视节目时,仍用光束效率表示。

3.         静态人物光

电视用光有人物光、景物光、效果光之分。调整灯具的姿态、遮扉的开合及旋转、调整焦距、加柔光纸等,使之适合节目要求的过程叫做布光。人物有静态人物布光和动态人物布光。新闻播音员及电教演播室老师讲课,基本属于静态人物布光。

静态人物光主要由以下五种光组成:

(1)     人物的主光。主光是人物的主要光源,一般来说,它是模拟直射的太阳光的。用主光造成所需要的阴影,一般用聚光灯。

(2)     人物的辅助光。辅助光也叫副光,作用是用来照射主光照不到的部位,并冲淡主光形成的阴影,使图像变得柔和。主光和辅助光配合,形成合适的图像对比度。辅助光一般使用三基色荧光灯、双反射柔光灯等,此外,也可以用聚光灯前加柔光纸使光线柔化用作辅助光。

(3)     人物的逆光。如果只用主光和辅助光,看到的电视图像好像贴到了背景上,缺乏深度感。加上逆光后,会使人物从背景上分离出来,产生了深度感,第三维的效果明显。

(4)     人物的修饰光。修饰光多用小型灯具,用来美化人物并在很大程度上克服人物生理上的某些缺点。

(5)     景物光。广义地讲,景物光是播音员以处的环境用光,它包括天幕光、播音台桌的用光、其他景物用光等。

1.         灯具效率的计算

(1) 聚光型灯具(包括螺纹透镜聚光灯、平凸透镜聚光灯、调焦柔光灯、成像灯、回光灯、追光灯、电脑灯等)的配光线一般是以光轴线为对称轴的,如图13-1所示的是一台进口螺纹透镜聚光灯的配光曲线。

具有这种配光曲线的灯具可用裙带积分法求出灯具的效率,即把灯具的配光曲线(配光曲线实际上是以灯具的光轴线为旋转轴的旋转体,通过光轴线的剖面所得到的一组曲线,即平常说的配光曲线)分成若干个裙带,如图13-2所示。每一个裙带内的光通量等于该裙带内的立体角与立体角内平均光强的乘积,即

Ф  =2 I -i+1  sinada     (13-5)

Ф  =2 I -i+1)[cosa -cosa   13-6

          Ф = Ф                 13-7

以上式中 a 间隔起始角,゜;

     a 1゜为计算间隔的终止角度,゜;

  I  计算间隔内的平均光强,cd;

  Ф 计算间隔内的光通量,1m;

       Ф 灯具发出的总有效光通量,1m

 

 

 

 

实际计算中,以1゜为计算裙带间隔已有足够的精确度。在光强变化不大的地方,裙带间隔也可适当加大。

(2) 对于天幕灯这样的灯具,它是距天幕一定距离,按天幕上的照度分布给出的,如图13-3所示。

按照度的定义,可以导出这种灯具有效光通量的计算公式为

                       dФ

E=                      (13-8)

     dA

                   Ф=EdA               13-9

从式(13-9)可知,在被照面上,选择足够小的面积dA,这个小块面积上的照度可以看成是均匀的,用给出的天幕灯的配光曲线可以确定dA面积上的平均照度。然后把每一小块面积与该面积上的平均照度相乘即得到该面积上的光通量。将各个小块面积上的光通量相加,即得到天幕灯的总有效光通,然后按式(13-3)计算天幕灯的光斑效率。

(3) 演区照度的计算。演区人物光的计算平面选取距地面1.5m高的小平面。计算时,投光灯的计算坐标如图13-4所示。

为了求得正确的光比,主光、辅助光、逆光的照度要分别计算,而且计算的照度应分别与主光、辅助光、逆光灯具光轴线平行方向的照度,其计算公式为

                       

E= cosa   I                    (13-10)

                        

    

 

              h2+m(m+y)

Cosa=                                 (13-11)

                   

 

S=h2+m+y2+x2     (13-12)

 

上三式中  

Em—计算点M与光轴线SO平行方向的照度值,1x;

  a— SM与光轴线SO之间的夹角,゜;

 SM—光源与计算点M之间的距离,m;

  I—光源在计算点M方向的光强,cd;

  h—光源至计算平面的高度,m;

  m—光源在计算平面的投影点A至光轴线与计算平面的交点O之间的距离,m;

xy—计算点M在计算平面上的坐标,m

 

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