浅谈大中型综艺演播室灯光系统的设计

2017-9-8　　来源：照明工程学报作者：谭磊　　有51637人阅读

摘要：本文以央视新址E03演播室为例，结合大中型综艺演播室在使用上的特点以及新变化和新趋势，从配电、吊挂、信号控制、调光控制、灯具等几大方面介绍了大中型综艺演播室灯光系统的设计。最后结合演播室实际使用中遇到的问题，给出了思考及建议。

关键词：灯光系统;点阵式吊挂系统;网络控制及管理系统;LED灯具

中图分类号：J9, 文献标示码：A

Discussion on Lighting System Design for

Large-and-Medium-Sized Variety Studios

　　Tan Lei

　　(China Central Television，Beijing 100020，China)

Abstract: Taking CCTV E03 studio as example, this paper has introduced lighting system design for large-and-medium-sized variety studios. Considering the usage characteristics, emerging changes and trends, power distribution, hanging, signal control, dimming control and light equipment have been elaborated. Finally, discussion and suggestion are presented according to the practical problems.

Key words: Lighting system;Dot-matrix hanging system;network control and management system;LED light

引言

　　随着现代电视相关技术的不断发展，现在的电视节目制作在表现形式、制作方式、舞美设计等方面发现了很大的变化。越来越多的节目不再满足于传统制作形式，从而产生了很多新变化、新趋势:演区和观众区没有了明显的区分,两者融合在一起，形成全景区的概念;灯光的功能也从舞台照明扩展到了舞台美术的范畴，采用立体的、多种造型的灯位布置，使灯光也成为了景的一部分;大量效果类灯具的使用，使传统的DMX512信号传输系统难以满足信号控制的需要。正是这些新变化、新趋势促使了我们在设计央视E03演播室灯光系统时对它的定位及功能有了更多的考量，以满足未来节目制作的需要。下面就以央视E03演播室灯光系统为例谈谈大中型综艺演播室灯光系统的设计思路。

1 总体构想　　

　　该项目于2013年5月开工，2013年7月完工，2013年8月投入节目制作。E03演播室面积为800平米，实际内部长和宽分别为30米及24米。灯光设备层钢梁距地面12米。

　　演播室如何定位，要有哪些功能，需要达到什么样的节目制作目标，决定了这个演播室最终选择的技术路线。首先，需要分析研究这个演播室的潜在用途，还要分析建成后节目制作如何安排，考虑其最复杂的工作形式。E03演播室灯光系统在设计之初就将其定位为一个自由空间，不管是灯位选择，还是舞台造型设计都要给设计师充分的空间与自由度，并且在技术上给予充分支持，以实现这些构想。本次灯光系统设计的明确目标：演播室灯光系统必须是安全的、可靠的、高质的、先进的、灵活的、全面的，同时整体方案应充分地应用网络化、智能化、模块化的最新研究成果和理念。

　　最终我们决定选择采用点阵式的吊挂系统，以最大限度的满足设计师灯光造型要求。同时灯光信号采用网络传输，以充分满足大规模灯具使用时信号扩展的需要。同时不再设置传统的观众席，使舞美设计师在设计舞台造型时可以将舞台演区及观众区一体化考虑。有了这些基本思路，整个E03演播室的基本框架也就大体形成了。演播室灯光系统主要包括了：配电系统、吊挂系统、信号控制系统、调光控制系统、灯具等几大分系统，下面就从这几方面对E03演播室灯光系统的设计进行介绍。

2 系统设计

2.1 灯光配电系统

　　演播室灯光系统采用两路电源供电，分别引自相应的高低压变配电室互为备份的两段母线，低压配电盘设置于灯光设备间内，设置母联方式, 两路进线电源同时运行互为备用，各带一部分负荷;当其中一路电源故障时，可以手动投入母联断路器，由另一路电源带全部演播室灯光负荷。E03演播室灯光用电负荷不大于500kW。配电系统图如下：

图1 配电系统图

Fig.1 Power distribution system

　　大中型综艺演播室灯光用电容量的确定，根据节目制作经验，可以采用演播室面积乘以0.5-0.7千瓦/平米来计算。

2.2 机械吊挂系统

　　E03演播室采用全景区的设计方式，不再设置固定的观众席，整个演播室采用单点提升机(电葫芦)组成点阵式吊挂提升系统。单点提升机(电葫芦)共设56个，每个负荷1000公斤。演播室设备层上设置18道轨道，轨道上设置了90个可手动移动的轨道滑车，单点提升机(电葫芦)悬挂在这些滑车上，因此单点提升机可在18条钢制轨道上灵活手动移动或更换轨道。灯光设计人员可以任意组合这些单点提升机，同时配置可拆卸的灯光专用组合灯架与单点提升机及轨道滑车配合使用，根据节目需求，组成不同结构的造型。给使用这个演播室的节目编导、灯光设计人员、舞美设计人员充分的创作空间和自由度，最大限度发挥他们的想象力和创造力。

　　为了配合这种新颖的吊装方式，配备了独具特色的上收缆系统。通过单独的电机控制电缆的升降，并且上收缆系统有上、下限位，同时电缆与灯架连接处在运动或静止状态下所受力不影响电缆使用安全、性能及寿命。当电缆与灯架连接后，上收缆电机自动转换到非工作状态，电缆的上升与下降随同控制灯架的单点提升机同时进行。同时配有60套方便接线了流动数字转接盒，配合上收缆装置使用。

　　E03演播室演区采用的单点提升机设备可单控，也可多台集中控制运行(集中控制运行不少于16台)，采用信号控制方式控制单点提升机设备(电葫芦)升降。

　　考虑到设计师的造型需求主要集中在演播室中间区域，所以我们在整个演播室采用点阵式吊挂提升系统外，在演播室四边设置了电动铝合金水平吊杆及电动垂直吊杆共计28套，以满足常规的挂灯需要。

图2 吊挂设备布置图

Fig.2 Hanging equipment layout

　　由于设备层空调风筒的原因，18条轨道无法在同一高度实现滑车的移动，所以我们采用了分段式的处理，部分轨道敷设在设备层表面，设计了小推车进行滑车的吊装及移动。

图3 正常高度的轨道滑车

Fig.3 The rail pulley with normal height

图4 设备层表面的轨道滑车

Fig.4 The rail pulley running on the equipment platform

　　目前大中型综艺演播室吊挂系统除了E03演播室采用的电机可移动的方式以外，还有采用电机固定安装吊点可移动;旋转吊杆以及一机多杆的多联轴链式传动吊挂系统(通过一台吊机实现多点的升降)等方式。根本目的都是为了提供一种更加方便灵活的吊挂方式，这也是未来大中型演播室吊挂系统的设计趋势。

2.3 网络控制及管理系统

　　灯光网络控制系统以其安全可靠、大容量的信息传输能力得到越来越广泛的应用。E03演播室灯光控制系统采用了以太网和DMX512相结合并存的设计，由网络节点(网络/DMX转换器)、光纤交换机、隔离分配放大器组成，DMX通道为2048路。这样设计即保证大型节目有足够的信号传输能力，可以扩展，又可以在制作一些中小型节目时非常方便、快速的利用现有的2048个DMX通道进行信号连接。同时两套信号系统也可以互为备份，当一套信号系统有故障时由另外一套系统承担起节目制作任务。

　　演播室内主干网采用双环光纤网络信号传输。以光纤作为传输媒介，将设在灯光控制室、灯光设备间、灯栅层处的网络信号中继柜相互连接。网络信号柜至演播室内各处节点的信号传输采用带屏蔽的6类线。进口光纤交换机具有高端叠堆功能，系统端口分配更加严密、紧凑，完全解决系统端口冗余问题，这样，既满足当前的使用要求，又为将来的系统升级、扩展留有冗余和充分的余地。

　　群内演播室调光控制台通过网络连接，具有全程跟踪备份功能，可瞬间无间断切换，保证演出正常进行。

2.4 调光控制系统

　　由于新台址E03演播室从设计之初就决定常规灯具全部采用LED灯具，故不再配置传统调光立柜。配置新型可控智能直通柜，由调光台控制电源模块直接输出直通电源。同时，通过调光模块和直通模块的互换，也可以实现功能转换，满足传统热光源灯具的使用。

　　可控智能直通柜通过以太网和控制台联系，可控智能直通柜显示面板上可反映立柜的工作状况和各回路的运行，得到柜体的各种状态，参数和反馈信息。按照演播室所在区域及空间位置，可控智能直通柜在设置时采用一体化设计方式。

　　E03演播室设置主备调光控制台、电脑灯控制台，同时为了灵活编辑灯光场景设置流动控制台。主备台型号规格配置可完全相同，控制台具有DMX512接口，以太网接口;支持Art-Net或ACN灯光网络控制协议(或可以方便升级到未来统一的灯光网络协议);同时具备可扩展控制更多通道的能力。

2.5 灯具设备

　　由于LED灯具具有绿色、环保、高效、节能、安全、长寿等技术特点，所以E03演播室在设计之初就考虑采用LED灯具。但是100W或200W LED灯具在总光通量上存在不足，不能满足800平米演播室8-10米投射距离的需要，所以我们把目光放在了当时刚上市不久的300W LED聚光灯上。为了能够替代目前大型演播室常用的2000W 热光源聚光灯，我们对市面主流的几款300W LED聚光灯做了光效测试。

1）测试时间 2013年4月

2）测试方法分别测试目前市面上主流的几款300W LED聚光灯及2000W 热光源聚光灯，分别测试其投射距离为8 米及10米处的有效光斑直径及照度，并计算光通量。将其与2000W 热光源聚光灯数据做对比，得出是否满足需要的结论。

3）测试设备。如表1所示

表1 测试设备

Table 1 Test equipment

序号	设备名称	规格型号	生产厂家	数量
1	照度表	CL200	KONICA MINOLTA	1
2	照度表	CL-500A	KONICA MINOLTA	1
3	测距仪	DISTO A5	Leica	1
4	电力监测仪	电力监测仪	北电仪表	1

4）测试结果(见表2）

表2 测试结果

Table 2 Test result

灯具型号	实测功率（W)	色温 (K)	显色指数(Ra)	8米处光通量(lm)	8米处光效(lm/W)	10米处光通量(lm)	10米处光效(lm/W)
厂家A 高色温	368	5460	92	7986	21.7	8086	21.9
厂家B 高色温	382	5300	91	8576	22.5	9894	25.9
厂家B 低色温	410	3035	89	7522	18.3	7484	18.3
厂家C 高色温	347	5530	94	6920	19.9	6234	18
2kW聚光灯	1890	3100	100	6427	3.4	6594	3.5

　　从测试结果可以看出，市面上主流300W LED聚光灯的光效均已优于传统2000W 热光源聚光灯，所以可以满足需要。同时显色指数Ra也基本大于90，可以满足电视演播室节目制作需要。

　　由于现代大型演播室大量LED屏幕及灯箱的存在，且普遍为高色温，为了平衡色温，最终我们采购了80台300W LED高色温杆控LED聚光灯。

3 演播室现状

　　E03演播室从2012年8月投入节目制作以来，承担了大量的节目制作任务。不管是采用单点提升机(电葫芦)组成点阵式吊挂提升系统，还是采用以太网和DMX512相结合并存设计的灯光网络信号传输系统，其易用性及灵活性都得到了节目制作人员的认可。近年来制作了《豪门盛宴》、《一槌定音》、《2015贺岁杯系列赛》、《非常6+1》等一系列大中型直播、录播节目。

图5 《国庆戏曲晚会》

Fig.5 《The National Day opera gala evening》

图6 《音乐告诉你》

Fig.6 《Music tells you》

4 思考与建议

4.1 设备层设置独立的灯光舞美层

　　目前的大型演播室在使用中普遍会遇到设备层各工种混用的状况，设备层各工种设备、设施混杂，拥挤不堪，尤其是空调与消防设备。而且空调的风筒或消防的管道及探头时常会影响灯光吊挂系统点位的设置、钢丝绳的运行。反过来，灯光、舞美长期在设备层操作作业也难免会对空调机消防设施有损害。为了改变这种状态，在演播室建安设计时建议单独设置一个灯光舞美层，供灯光、舞美、大屏幕等工种使用，改变目前的混乱状况。

4.2 演播室的宽高比要合适

　　现代电视节目制作已普遍进入高清时代，电视画面比例为16:9，在这种情况下，舞台台口宽度决定了演播室高度。如果舞台台口足够宽但是演播室高度不足，这样的演播室设计是不合理的。同时演播室长度也应与演播室宽度相协调适应。根据中广电广播电影电视设计研究院《高清演播室环境配置要求研究》建议，综艺演播室长宽尺寸建议值及天幕高度推荐值如表3所示：

表3 综艺演播室长宽尺寸建议值及天幕高度推荐值

Table 3 recommended value of studio length,width and velarium height