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小型電視演播室照明設計技巧(一)

日期:2013-3-12   點擊:


 小型電視演播室照明主要專業術語及簡單計算

1.         燈具的配光曲線

對電視燈具而言,配光曲線有三種形式。

(1) 用發光強度與角度的函數關系給出。燈具的發光強度與某點至光源連線和光車軸線之間的夾角的函數關系,用數學式可表示為

I=f(a)            (13-1)

式中  I—發光經度,cd;

         a—某點至光源連線和光軸線之間的夾角,゜。

這種配光曲線應表示在極坐標上,但考慮到電視燈具的投光角度比較小,為了計算和應用的方便,常把配光曲線畫在直角坐標上,用橫坐標表示角度,縱坐標表示發光強度。同時,縱坐標常畫成對數坐標,使變化很陡的配光曲線也可以看得很清楚。

這種配光曲線用來表示以燈具光軸線為旋轉軸的配光曲線最最理想,例如螺紋透鏡聚光燈、平凸透鏡聚光燈、調焦柔光燈、成像燈、回光燈、電腦燈等。

(2) 在距燈具一定距離上,照度與坐標位置的函數關系用數學式表示為

                              E =f(a)

式中  E 距燈具1處,與光軸線相垂直的平面上的照度,1x;

a—      測試點至光源連線與光軸線的夾角,゜。

(3) 對一些不以光軸線為對稱的配光曲線,例如天幕燈的配光曲線,它左右對稱而上下不對稱,對這種配光曲線往往不用角度,而直接用天幕上的坐標給出不同點的照度分布曲線。當然,這種配光曲線要由一個曲線族構成,至少也要用縱橫兩條曲線表示。

2.         燈具效率

對電視燈具而言,燈具效率有光斑效率和光束效率之分。

光斑效率是指在燈具發出的光束中,光強不小于10%峰值范圍內光束的光通量與燈具內光源發出的總光通量之比,即

                              Ф

η =———             (13-3)

                               Фs

式中η 燈具的光斑效率;

    Ф 燈具光束不小于10%值光強范圍內的光通量,1m;

     Фs —燈具內光源發出的總光通量,1m。

光束效率是指在燈具發出的光束中,光強不小于50%峰值光強范圍內的光通量與燈具內光源發出的總光通量之比,即

 

                               Ф

η =———              (13-4)

                                Фs

式中   η 燈具的光束效率

     Ф 燈具光束不小于50%峰值光強范圍內的2光通量,1m;

       Фs —燈具內光源發出的總光通量,1m。

值得注意的是,對于焦距可以調整型燈具,任何一種焦距狀態下均有一組配光曲線,因此對應地就有一個光斑效率和一個光束效率,例如調焦型柔光燈,在散光狀態下有光斑效率和光束效率,而在聚光狀態下同樣有光斑效率和光束效率。然而,在照明設計燈具的光路系統時,對于主要在散光狀態使用的燈具,總是使它在散光狀態下的效率最高,而主要在聚光狀態下使用的燈具,總是使其在聚光狀態下的效率最高。

在不加其他說明的條件下,對于定焦型(不調焦型)燈具襾言,燈具效率是指它的光斑效率;對于調焦型燈具來說,燈具效率是指處于高效率下的光斑效率。

在多臺燈具組合使用的情況下,燈具效率用光斑效率表示,但在使用一臺燈具制作電視節目時,仍用光束效率表示。

3.         靜態人物光

電視用光有人物光、景物光、效果光之分。調整燈具的姿態、遮扉的開合及旋轉、調整焦距、加柔光紙等,使之適合節目要求的過程叫做布光。人物有靜態人物布光和動態人物布光。新聞播音員及電教演播室老師講課,基本屬于靜態人物布光。

靜態人物光主要由以下五種光組成:

(1)     人物的主光。主光是人物的主要光源,一般來說,它是模擬直射的太陽光的。用主光造成所需要的陰影,一般用聚光燈。

(2)     人物的輔助光。輔助光也叫副光,作用是用來照射主光照不到的部位,并沖淡主光形成的陰影,使圖像變得柔和。主光和輔助光配合,形成合適的圖像對比度。輔助光一般使用三基色熒光燈、雙反射柔光燈等,此外,也可以用聚光燈前加柔光紙使光線柔化用作輔助光。

(3)     人物的逆光。如果只用主光和輔助光,看到的電視圖像好像貼到了背景上,缺乏深度感。加上逆光后,會使人物從背景上分離出來,產生了深度感,第三維的效果明顯。

(4)     人物的修飾光。修飾光多用小型燈具,用來美化人物并在很大程度上克服人物生理上的某些缺點。

(5)     景物光。廣義地講,景物光是播音員以處的環境用光,它包括天幕光、播音臺桌的用光、其他景物用光等。

1.         燈具效率的計算

(1) 聚光型燈具(包括螺紋透鏡聚光燈、平凸透鏡聚光燈、調焦柔光燈、成像燈、回光燈、追光燈、電腦燈等)的配光線一般是以光軸線為對稱軸的,如圖13-1所示的是一臺進口螺紋透鏡聚光燈的配光曲線。

具有這種配光曲線的燈具可用裙帶積分法求出燈具的效率,即把燈具的配光曲線(配光曲線實際上是以燈具的光軸線為旋轉軸的旋轉體,通過光軸線的剖面所得到的一組曲線,即平常說的配光曲線)分成若干個裙帶,如圖13-2所示。每一個裙帶內的光通量等于該裙帶內的立體角與立體角內平均光強的乘積,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 間隔起始角,゜;

     a 1゜為計算間隔的終止角度,゜;

  I  計算間隔內的平均光強,cd;

  Ф 計算間隔內的光通量,1m;

       Ф 燈具發出的總有效光通量,1m。

 

 

 

 

實際計算中,以1゜為計算裙帶間隔已有足夠的精確度。在光強變化不大的地方,裙帶間隔也可適當加大。

(2) 對于天幕燈這樣的燈具,它是距天幕一定距離,按天幕上的照度分布給出的,如圖13-3所示。

按照度的定義,可以導出這種燈具有效光通量的計算公式為

                       dФ

E=                      (13-8)

     dA

                   Ф=EdA               13-9

從式(13-9)可知,在被照面上,選擇足夠小的面積dA,這個小塊面積上的照度可以看成是均勻的,用給出的天幕燈的配光曲線可以確定dA面積上的平均照度。然后把每一小塊面積與該面積上的平均照度相乘即得到該面積上的光通量。將各個小塊面積上的光通量相加,即得到天幕燈的總有效光通,然后按式(13-3)計算天幕燈的光斑效率。

(3) 演區照度的計算。演區人物光的計算平面選取距地面1.5m高的小平面。計算時,投光燈的計算坐標如圖13-4所示。

為了求得正確的光比,主光、輔助光、逆光的照度要分別計算,而且計算的照度應分別與主光、輔助光、逆光燈具光軸線平行方向的照度,其計算公式為

                       

E= cosa   I                    (13-10)

                        

    

 

              h2+m(m+y)

Cosa=                                 (13-11)

                   

 

S=h2+m+y2+x2     (13-12)

 

上三式中  

Em—計算點M與光軸線SO平行方向的照度值,1x;

  a— SM與光軸線SO之間的夾角,゜;

 SM—光源與計算點M之間的距離,m;

  I—光源在計算點M方向的光強,cd;

  h—光源至計算平面的高度,m;

  m—光源在計算平面的投影點A至光軸線與計算平面的交點O之間的距離,m;

x,y—計算點M在計算平面上的坐標,m。

 

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