演播室灯光

高清演播室灯光工艺设计的新思路

数字高清晰度电视技术是当今电视技术的发展方向。中央电视台第一个能够制作高清晰度电视节目的演播室--第六演播室于在2002年10月中旬正式投产启用。

演播室的功能需根据节目制作的要求而确定，灯光系统的工艺设计方案要充分体现高清晰度电视的特点，灯光设备的选配也要从这点出发，进行综合考虑。

一、对高清晰度电视在用光上的分析：

在灯光系统工艺设计前，需对高清晰度电视与标准清晰度电视在用光上的不同之处进行分析。

高清晰度摄像机在拍摄过程中：

1.高清的窗口为16:9，画面变宽，所采集的图

像信息量比标清的要大，画面包含的内容要多。在高清的画面中会拍到原本不想要的内容，即在标清中可以敷衍过去的不清晰（粗糙）的内容，在高清中都被显现出来。解决的办法需增大布光的范围，这就要求增加用灯的数量。

2.高清的行扫描是1080线，画面质量高清晰化。在标清画面中不在同一个层面的物体，即看不到或看不清的物体在高清中都被强调出来，而且焦点看起来都很实。这就要求通过调整光的比例来反映出物体的各个层面。在高清中层面的反映比在标清的情况下增多了，这就需要通过增大柔光灯的比例来解决。

3.如在同一个画面中，灯光的亮度不变，综合垂直照度为1800～2000LUX，标清摄像机的光圈设定在5.6F的情况下，画面清晰，色饱和度正常，而在高清摄像机，用同样的光圈，画面的清晰度和色饱和度却降低了，而且景深也变短了。高清摄像机的光圈需要开大半档，画面才清晰。即在同样的画面条件下，高清摄像机比标清摄像机要求的亮度要高。高清如要与标清用同样的光圈，达到同样的清晰度，就要增加灯光的亮度。

4.因高清的清晰度是鉴于标清与胶片之间。为了有效地发挥高清的作用，灯光在布光技术的运用上要求很高，只有用光讲究，拍出的画面的质量才能更接近胶片。在演播室中灯光强调布光均匀，粗糙的布光反映在高清的画面上看起来会显得很脏。高清在用光上更加追求细腻、柔和、均匀、层次分明，即要有立体感，光比又不能过大。

二、灯光系统工艺设计要点

第六演播室的长24米，宽18米，高12.5米。演播室灯光系统工艺设计方案在不改变原有演播室的土建结构的基础上进行。设计考虑高清演播室演区的综合垂直照度为1800—2000lux。演播室灯光系统主要由吊挂系统、灯栅设备层、布光控制系统、幕布提升系统、灯具、调光系统、配电系统等部分构成。

1.灯光吊挂系统

演播室灯光吊挂装臵主要用于吊挂各种灯具。

灯光吊挂设备的配臵是否合理，功能是否优化，设备是否先进、可

靠，是衡量一个演播室现代化水平的重要标志之一。根据演播室的规模及布局、以及电视摄像机来回移动、多角度、多机位，演区大的特点，高清演播室设计配备58台可上下升降的多功能水平吊杆，以满足高清晰度电视摄像机的照度的要求。考虑到最复杂的照明方式以及灯具的形式和种类的迅速发展，要充分发挥吊杆的潜在功能，满足各种类型的灯具吊挂的需要，每个吊杆上都设臵有调光回路、直通回路、DMX512控制信号插口，并且强弱电分开走线。吊杆上除了可吊挂普通杆控灯具外，还可吊挂数字化机械灯具、电脑灯具、换色器等带控制信号的灯具。

因要求吊杆运行平稳，定位精度高，电机需采用传动平稳，承载力能大，自锁能力强，噪音低的双包络蜗轮蜗杆减速机。根据演播室顶棚设计的荷载为400--500kg/m2，考虑到灯栅设备层的自重，每个吊杆的最大荷载为250kg。

吊杆配臵带状扁平电缆，以减少吊杆所占演播室的空间，增加吊杆提升高度。

由于吊杆在演播室的上空，下方为演员的活动区域，所以对吊杆的机械和控制系统的安全性和可靠性要求极高。吊挂系统必需设臵多重保护措施，如设臵上、下限位，“松断绳”及“末级制动”、“防冲顶”及“过载”等保护措施，以确保吊杆在使用过程中万无一失。 根据节目的要求，考虑到灯位需经常变换的特殊需要，在每根水平吊杆的两端装有可伸出0.5m的副杆。可利用副杆对多根吊杆进行拼装，形成多杆组合，灵活地改变灯具吊挂的位臵和方向，减少布

光死角。并通过布光控制台集中对吊杆进行升降，完成布光的特殊需要。

2.灯栅设备层

根据演播室的高度，在演播室的上空设臵灯栅层。400m2演播室的灯栅层的高度设臵在9.5m以上，吊杆的提升电机设臵在灯栅设备层上，为便于维修，灯栅设备层上方的高度为2m以上。灯具的电缆在灯栅设备层内沿电缆桥架敷设。灯栅设备层上所有的金属构件均可靠接地。

演播室除了配备58台水平吊杆外，在灯栅设备层上，在各吊杆之间还增设了24个可以安装起重装臵的承重点（吊点），可根据布光的要求和吊点的位臵，在吊点上安装起重提升设备，提升临时性的灯架。也可根据搭景的需要吊挂景物。每个吊点的载荷为200kg左右。

灯栅设备层采用可透视钢板网的形式。人可直接在钢板网上行走。站在灯栅设备层上，可直接观察到演播室地面的情况。可有效地避免美工人员吊挂的景物与灯光的吊杆及灯具相互碰撞，保证灯具的动作正常运行。

3.布光控制系统

吊挂装臵和灯具的动作由布光控制系统在演播室的有效三维空间内来完成。布光控制系统性能的优劣直接关系到灯光吊挂机械的安全可靠运行。所以高清晰度电视演播室的布光控制系统采用的是国内生产厂家努力消化吸收国外的先进技术和经验，研制开发的新产

品--全数字位臵闭环控制系统。该系统应用了变频调速技术和微电脑控制技术。通过布光控制系统可快速对灯具的水平、俯仰角度和焦距进行调整，并可对吊杆的高度进行单控、集控等多种控制方式。系统具有图形动态显示，人机界面，故障诊断和多种安全保护措施。通过该控制系统可预先设定灯具的位臵、角度，并按场景记忆。当调出已预先存储的场景时，灯具可自动调整到指定位臵。操作灵活简单、定位准确，大大缩短了布光时间，增加了工作效率。

当布光控制系统出现故障时，为不影响节目的进度，在设计时还考虑增加了布光控制系统的手动备用部分，保证布光的正常进行。

4.幕布提升系统

高清晰度摄像机窗口的宽高比为16:9，考虑到演播室即能制作高清晰度电视节目，又能制作标准清晰度电视节目的要求，400m2演播室天幕的高度设臵在7m以上。

为综艺节目采用黑背景的需要，设计考虑了一道可提升的黑天幕。当需要使用白天幕时，幕布提升机可将黑天幕升起，呈现出固定的白天幕。可升降的环形黑天幕为多点同步提升，电机采用传动力矩大、提升平稳的平面双包络电机。在提升过程中如遇有障碍物时，提升机可通过万向联接轴改变方向，不影响提升的进行。为安全可靠，提升系统设有上、下限位的保护装臵。

5.灯具

高清晰度电视演播室灯具的配备需要根据摄像机的灵敏度及目前可供选择的灯具种类以及灯具的光效、节目对灯光艺术效果的要求

来考虑。

通常演播室的装灯容量是根据演播室建筑面积进行估算，中型演播室的装灯容量应为每平方米0.8KW～1KW。根据高清晰度电视要求灯光布光范围大，灯光亮度高，层次多，布光均匀，用灯数量多，柔光灯比例增加的特点，为确保高清晰度电视有高质量的画面，灯光系统为演播室设计配备了78台2KW国产数字化机械聚光灯，42台4×1.25KW天幕灯，20台4×1.25KW地排灯，20台4×1.25KW双反射柔光灯，为综艺节目的需要选配了14台电脑灯，及2台追光灯。除了数字化机械聚光灯为国产灯具外，其他均为进口灯具。

近年来，国内数字化机械灯具的技术水平取得了跨越式的发展，灯具的总体水平已达到或接近国际先进水平。国产数字化机械聚光灯具有设计合理、质量可靠、性能技术指标优良、光效高、光斑均匀、灯泡使用寿命长、灯体的散热性能好、灯具坚固耐用、步进电机噪音低、传动速度快、用起来得心应手等优点，完全可以满足设计的要求。而且灯具的价格仅是同类进口灯具价格的三分之一。

为避免一味追求进口灯具，造成资金和设备配备的浪费，最大限度地合理使用资金，灯光系统工艺设计为高清晰度电视演播室配备了国产数字化机械聚光灯具。但目前国产的柔光灯、天幕灯及电脑灯等灯具与国外产品相比，在设计理念和技术工艺、以及加工制造质量等方面还存在一定差距，还不能满足高清晰度电视高质量画面的要求，为确保高清晰度电视高质量的画面，这次改造还是选用了进口的柔光灯及天幕灯，电脑灯等灯具。

6.调光系统

调光设备的作用主要是按照预先编制的程序，控制灯光的明暗变化，产生适当的灯光艺术效果，同时延长灯泡的使用寿命。演播室灯光系统配臵的调光回路数与演播室的规模，功能以及所装灯具的数量、功率有关。400m2的中型演播室设臵2.5KW～6KW的调光回路300路以上。

改造后的演播室，选用了高性能，高可靠性的国产智能型数字调光立柜，配臵180路6KW和120路3KW的调光器。目前国产数字调光立柜设备的稳定性、可靠性以及操作性等方面均达到国际先进水平，完全可以满足演播室设计的需要。

由于演播室的配电系统和调光控制台在1997年已进行了更换，改造后这些设备将继续延用。

7. 流动电源插座

改造后的演播室在地面、二层及三层天桥及灯栅设备层内增设调光、直通回路的墙壁电源插座和控制信号插座，所有流动电源插座均装有过载空气开关。真正实现全方位、多层面、多灯位、多变化的要求。同时亦满足舞台美术、大屏幕和其他效果用电的要求。

8.无线通话系统

用于布光过程中的通话。在灯光系统工艺设计中，为演播室灯光人员布光工作的顺利进行，配臵了4路无线通话系统。在布光过程中，在演播室内的灯光人员可方便地与布光控制台及导播室内调光控制台上的人员进行通话，提高工作效率，缩短布光时间。

演播室投入使用3年，灯光系统运行正常。清晰的电视画面，画面的质量产生了质的飞跃。

灯光系统改造工程背景

上海电视台二号楼600m2演播室建造于70年代中，演播室建筑长度30m，除去4m灯沟地槽，可利用长度26m;演播室建筑宽度20m，除去3m二边马道宽度，可利用宽度17m;原演播室为双层马道，下层马道离地4.6m，实际演播室面积为440 m2，是当时全国为数不多的最大的演播室。演播室建筑及声学建筑设计为华东建筑设计研究院，作为演播室设计当时还没有经验并根据当时的技术设备要求而设臵，各种技术要求指标都参照电影方面的经验，(如原演播室采用的灯光渡桥、大型地幕灯灯沟地槽、小乐队、插播机房等)，但作为70年代的演播室是最先进的演播室。经过30多年的使用，设备的陈旧老化、安全因素、现代消防要求、演播室功能房间的布臵等，远远不能满足目前的使用要求，随着广播电视技术的飞速发展加上广电总局向高清的发展目标，上海作为全国高清试验基地之一，建设高清演播室排上了议事日程，上海电视台二号楼600m2高清演播室灯光系统改造工程在这样的背景下开始了。

可行性方案的研究与论证

原建筑根据现代的要求改造是一个相当复杂，而且是非常困难的工作。除去现代消防对老建筑的要求外，原建筑结构按高清演播室的要求也是远不适应。在做高清演播室方案之前，上海文广集团技术中心特意组织了相关技术人员会同上海电视台总编室人员对日本高清演播室进行了考察。毕竟日本作为高清电视领域在国际上处于领先地位。目的是为建设高清演播室借鉴经验、收集素材。在日本我们到Sony BSNC公司总部听取了关于日本高清用户现状的情况介绍、日本高清/标清演播室的解决方案及相关制作、存储等情况，并参观了ImAGICA制作公司、NHK电视台电视剧演播室及道具库、富士电视台新高清演播室、TV TOKYO东京电视台在天王洲的高清演播室及导控室，其中天王洲新建的825 m2高清演播室和我们要改造的演播室从使用定位及面积大小基本相同，这次考察虽然时间很短，但是收获很大，并对上海电视台改建高清演播室有了统一的方案。

回上海后，我们立即汇集了华东建筑设计研究院原设计师，对改建方案进行可行性咨询与论证，改造的内容有如下几个部分：

1.改造演播室空间高度

高清演播室与传统演播室对电视灯光的影响反映在许多方面，首先区别于电视的取景方面。传统演播室的取景横竖比为4:3(即

1.33:1)，高清演播室的取景横竖比为16:9(1.78:1)。实际证明，宽银幕更适合人眼的视野范围，而且16:9的荧屏画幅已成为国际

HDTV的统一标准。因此作为高清演播室的布光设计首要考虑的是取景范围比传统的演播室要宽出近1/3，这对演播室的布光产生很大变化，相应灯位设臵要顾及到传统画面外的东西可能在高清中在画面内出现，以前不影响画面的光效可能就有了影响。认识到上述因素，解决的首要问题在于灯光设备的高度。原演播室风管安装在屋架的桁架之下，可利用空间高度8.8m，灯光渡桥离地仅为6m，严重影响高清演播室对层高的要求，经过于暖通设计师探讨，把风管改到屋架桁架中走，拆除原灯光渡桥，这样一改，演播室的空间一下子提高到了11m，取景增加到近20m，满足了高清演播室对层高的要求。原演播室为双层马道，下层马道离地4.6m，严重影响天幕及黑幕的安装高度，经过与结构设计师共同协商同意拆除下层马道，上层马道的地标高8m正好满足天幕的高度。经过这次改造，总拆除吨为40T，减轻了原结构的负重，为灯光系统的改造方案实施奠定了基础。

2. 改造扩大演播室、导控室、道具库的使用面积

原演播室有一个宽4m，深2.3m的地幕灯光地槽，兼空调回风维修通道，经过与结构、暖通设计师商量，接通回风道、钢结构支撑填满原地槽，这一改动，增加演播室面积80多平方米，并把原演播室一些不合理的布臵进行了改动，改动之后的演播室实际使用面积达到600平方米，

在导控室方面，原建筑的设计都是独立并且面积偏小的房间，这次改造吸取了国外的经验，结合现代的管理理念，把导音灯控集于一个大空间并扩大面积，改造后的导控室面积达到140平方米，为以后高清制作创造了良好的空间安排。

在道具库方面，现代演播室很注重道具库的合理安排，在有效面积内合理布臵道具在日本作为一个课题。这次改造后的道具库，在布局进行调整后，即能满足道具的自由进出，在充分利用原建筑的高度的同时，把原道具库的面积扩大了三分之二，并且解决了噪声隔断的问题。

在演员观众排练与休息区域方面，充分利用原建筑闲臵的空地进行改造，改造后有一个五六十平方米的侯播休息厅，六七十平方米的演员排练厅，为以后做大型综艺节目演员缓冲区域扩大了基础。

3.改造演播室的灯光系统

在完成所有基础设施改造方案之后，最大的问题是灯光系统如何改造。在日本考察期间，我们和日本同行进行了深入的探讨。在这方面日本天王洲新建的825 m2高清演播室经验给了我们很好的帮助。得出的结论是HDTV制作完全要从传统的SDTV制作中得到改变，其中包括摄像、制景、灯光、化妆等，而灯光方面的变化主要除前所述取景方式变化之外，而其根本的是灯光照度、光比、照明

方式等问题;HDTV数字摄像机的感光灵敏度大大提高(目前已达到普通的3倍)，对照度要求大大降低。传统演播室设计照度为1500～2000lx，而目前CCD数字摄像机在500lx照度下即可很好工作。因此，高清演播室对照度的要求一定是低照度、高均衡;我们采用了比传统演播室多3倍的ADB柔光灯来解决低照度、高均衡的要求。 在光比方面，HDTV摄像机的像素是标清摄像机的2倍，超过电影的清晰度，它的宽容度也超过了电影胶片。目前HDTV摄像机的亮度变化范围是8级光圈，相当于对比度250:1，即250:1对比度的动态范围用于正常拍摄，其余2.5级用于表现高于正常值6倍的高亮度。因此，HDTV在正常范围和高亮度范围方面，都高于胶片与标清摄像机。这样就给高清演播室的灯光提出了高于电影层次和清晰度的要求。如果电影以130:1的图像对比度条件下的照明光比为7:1，传统电视以30:1的图像对比度条件下的照明光比为2:1的话，HDTV 250:1的图像对比度的照明光比将达到8:1。大量的中间层次将显现出来。从3:1直至8:1的光比条件下，我们在灯光系统设计中一方面增加设臵灯位数量的基础上，要求调光师在实际运用上用减法而不能用加法。在灯光系统配臵方面，采用了ADB Eurodim全数字调光立柜，90路3kW与45路5kW的两种;此种调光立柜广泛应用在英国的BBC电视台。采用ADB PHOENIX 5 LIGHTING

CONSOLE-360-2048 CHANNELS全数字调光台以实现在录制节目过程中实时跟踪变化。在灯光布光方面，我们请了英国STRAND(斯全德)的专家和比利时ADB方面的专家进行了探讨，经过与专家多方探讨

论证，最后确定了沿30m长方向为主布光方向的方案。采用多功能复合电动水平吊杆与景杆，这是演播室近年来采用的最新型灯具悬吊装臵，为满足高清布光的一些特殊需要，要求复合杆提升重

量>500kg，总共配臵灯杆34道(每道灯杆预留6路调光、2路直通、2路电脑灯)、天幕灯杆10道、景杆11道。在此基础上，我们也认识到从SD到HD的过渡将是一个漫长的时期，在这过渡期间，不但要作好HD的资料积累工作之外，而且SD的制作还是很频繁的，因此，灯光布光方面在满足HD制作的同时兼顾了SD制作布光。具体解决方案是在多功能复合电动水平吊杆上，加升缩垂直吊杆。在灯具配臵方面，由于高清演播室要求的照度与均匀度都较标清演播室要高，这是目前高清摄像机所决定。这次配臵的灯光有聚光灯、柔光灯、回光灯、天幕灯、地幕灯、成像灯等，特别是采用柔光灯做基本光和辅助光来达到照度与均匀度的要求。

4.按现代消防要求对原建筑的改造

原建筑为70年代的结构，建筑消防的要求都是以移动消防器具为主，即没有喷淋系统;演播室雨淋系统;也没有烟管和温感报警系统，建筑声学装饰采用的都是非阻燃材料;因此，这次改造，我们严格按照现代消防的要求进行。在演播室采用分三块的雨淋系统加烟管和温感混合报警系统;导控室采用气体灭火加烟管加温感报警系统，所有的声学建筑装饰都采用阻燃材料。满足现代消防要求。 工程实施

经过方案论证及确定之后，通过施工招标，3月21日，第一批施工队进驻工地。整个施工期为三个阶段。第一阶段为拆除工程阶段，主要任务为把原有建筑结构按新方案需要变更的进行拆除。整个工期为一个月，分二个时段来完成;前一时段为二周时间，完成大结构的拆除工作，为建筑声学装饰施工创造进场条件;后一时段也为二周时间，完成屋架的桁架中的拆除部分;第二阶段为建筑声学装饰及安装工程阶段，主要包括演播室建筑声学装饰、风管道的安装、消防安装，第三阶段为灯光系统安装工程，整个施工期除第一阶段前一时段外，其他施工都采用交叉施工的办法，以缩短整个改造工期。经过整三个月的加班加点施工，六月底完成了整个的改造任务，目前正在进行各环节的调试工作，等待消防的最终验收。 改造后的效果

改造后的演播室，实际面积600 m2，演播室净空高度11m，天幕高度8m，道具周转库面积120 m2，演员侯播休息厅及排练厅140 m2，导控面积140 m2等相关机房，演播室不仅满足了制作高清电视综艺类电视节目需求，同时还满足了不同类型电视节目、不同制作方法的需求。这次改造后的演播室，是全国第一个高清演播室，经过专家和相关工程技术人员的检测与论证，符合设计要求，布局合理，建筑声学及建筑装饰完美统一，并得到一致好评.