北京冬奥会张家口景观演播室灯光系统解析
    时间:2023-03-16      来源:《演艺科技》       浏览量:      分享:

       摘   要:

          以2022年北京冬奥会张家口赛区景观演播室为例,分析景观演播室灯光系统实施及运行过程中遇到的问题,并提出优化建议。 

    近年来,随着国家综合国力的增强,国内举办各类大型活动频率越来越高。为了增加这类活动电视转播的真实性、时效性、观赏性,往往需要搭建前方景观演播室。此类演播室通常有一面或者多面透明玻璃墙,可以以玻璃墙外的活动现场或与活动相关建筑物等为电视实时直播画面背景。

    下面以2022年奥林匹克冬季运动会(下称:北京冬奥会)张家口赛区景观演播室为例,进行分析总结景观演播室灯光系统实施及运行过程中遇到的问题,并给出解决办法,希望为广大同行提供借鉴和参考。

    1 演播室概况

    1.1 基本情况

    北京冬奥会张家口赛区主要承担本次赛事的雪上项目。张家口赛区景观演播室位于张家口古杨树场馆群南侧山腰,楼体呈东西走向,北侧为国家跳台滑雪中心标志性建筑“雪如意”,见图1。景观演播室所在3楼共划分为包括澳大利亚、瑞士、OBS(奥林匹克广播服务公司)等在内6个电视演播室,我方景观演播室处于中间位置。演播室长15 m、宽12 m、高5 m,北侧作为电视转播画面背景墙设置有两块透明钢化玻璃墙,每块玻璃墙宽4.5 m,高2.95 m,图2为玻璃墙设计图。透过玻璃墙,“雪如意”与主持人共同呈现在电视直播画面中,增强直播画面真实性、时效性。演播室初步设计包含访谈区、站播区、抠像区,同时满足CCTV5、CGTN、央视频等不同栏目组在一天之内不同时间段的直播或者录像要求。
    图1 演播室空间位置图
    图2 玻璃墙设计图

    1.2 灯光系统搭建

    景观演播室灯光系统搭建包含灯光设备吊装、信号控制、电源分配、应急系统等。景观演播室是临时演播室,与固定演播室不同,无完整吊挂系统。张家口赛区景观演播室顶层安装间隔为1 m×1 m葡萄架,顶层往下延伸0.5 m,每平方米承载能力满足吊装灯光设备重量需求,图3为演播室顶栅葡萄架。
    根据现场灯具悬挂位置进行信号线分配,实行同类灯具集中控制、异类灯具就近分组原则,方便灯具的快速编组,出现问题时迅速定位。演播室共配置18台LED聚光灯,12台LED平板灯以及舞美灯带。灯光设备用电总量为4.2 kW,由赛事主办方负责提供,包含UPS(不间断电源)技术支持。根据灯具吊装布位进行布线,电源分配符合三相平衡原则,图4为演播室灯具吊装、布线,图5为演播室灯光信号路由。演播室灯光系统应急措施主要体现在信号控制方面,采用双控台冷备份的形式,灯具具有信号丢失仍保持最后输出状态功能,确保控台发生故障时不会出现黑场的情况。
    图5 演播室灯光信号路由
    演播室搭建过程中发现访谈区的舞台位置处于两块玻璃墙的中间,与图2所示的设计图效果有所差异,无法拍摄到“雪如意”,室外背景以荒山为主,失去了景观演播室意义。剧组与舞美设计师协商后,将舞台挪到合适位置,但临时改动会破坏演播室整体设计美感。另外,在景观演播室使用中发现,玻璃墙上会出现大量彩虹斑纹。

    2 布光难点分析

    2.1 背景环境光偏振化处理

    光具有偏振现象,利用光的偏振特性,可以有效控制光的亮度。偏振镜、偏振膜是基于光的偏振特性的产物,对于处理不同天气、不同时段景观演播室内外高反差场景非常方便、高效。因此,需要为景观演播室的玻璃墙选取线性偏振膜(镜),为摄像机配备线性偏振镜。

    2.1.1 选取合适的偏振膜(镜)

    选取偏振膜(镜)首要考虑的因素为室外光透过偏振膜(镜)后室外光色温和显色性无明显变化。色温和显色性直接影响电视画面色彩还原质量。如果大量室外光线透过偏振膜(镜)改变演播室内总体光环境可能会导致主持人肤色还原欠佳,画面偏色。偏振膜(镜)常见颜色分为灰色、浅蓝灰色、中性灰色。

    景观演播室一般选取灰色或者中性灰色偏振膜(镜),避免选取带有颜色的偏振膜(镜)。图6为张家口景观演播室太阳光透过偏振膜后色温和显色指数测量数据,经过对比,色温与显色指数几乎无变化。

    图6 贴膜后色温和显色指数测量

    2.1.2 张贴偏振膜注意事项

    偏振膜与玻璃的契合度、偏振膜之间缝隙连接是张贴偏振膜两个技术难点。偏振膜与玻璃贴合不平整会导致白色明亮气泡产生,拍摄中近景时尤为明显,严重影响电视画面美观性。此外,目前大尺寸偏振膜较少,宽度一般为1.2 m或者1.5 m,景观演播室大面积使用时,需要面对接缝处理问题。偏振膜缝隙连接不紧密导致膜与膜之间、膜与玻璃墙体四周出现白色亮缝;偏振膜重叠,电视画面中重叠部分会呈现黑色条纹,见图7。因此,建议由专业贴膜技术人员粘贴。

    图7 重叠部分会呈现黑色条纹
    2.1.3 偏振膜(镜)在景观演播室中使用

    景观演播室内偏振膜、偏振镜需要搭配使用才能达到理想控光效果。

    张家口景观演播室每块玻璃墙体采用4张宽度为1.2 m 线性偏振膜,摄像机配备线性偏振镜。线性偏振膜(镜)可以通过与其偏振方向相同的光线,阻挡与其偏振方向垂直的光线。节目直播前,根据现场实际情况确定摄像机光圈,保证主持人面光、演播室景光合适前提下,转动摄像机镜头前偏振镜,改变玻璃墙偏振膜(镜)整体透光率。当两者偏振方向相同时,透光率最大;两者偏振方向垂直时,透光率最小。即通过改变偏振膜(镜)整体透光率控制室外光线进入摄像机光总量,获得合适光比。

    偏振膜(镜)并非只保留偏振方向的光,是全部自然光中对偏振方向分量的光,理想状态下,自身透光率达到50%。玻璃墙的偏振膜起到减少室外光作用,对主持人面光没有影响。摄像机的偏振镜对于演播室内灯光具有一定阻挡作用,一般需要摄像机增加2~4倍曝光,即1—2档光圈。偏振镜本身透光率为恒定值,偏振镜、灯光照度以及摄像机光圈一旦选定,转动偏振镜对于主持人面光没有影响,电视画面中室外光会产生明显变化。

    张家口景观演播室某一时间点测量中发现,无偏振膜时,室外光照度达到10 700 lx;增加偏振膜,室外光照度衰减到4 390 lx,减光率达到58.97%。通过分析画面效果(参见图9至图12)、灯光照度以及摄像机光圈发现,本次演播室内偏振镜对于灯光影响为1—2档光圈。

    2.1.4 偏振膜(镜)与钢化玻璃

    张家口景观演播室玻璃墙,内倾斜约为5°~10°,单块面积为13.275㎡,玻璃类型为钢化玻璃。节目制作前期发现,与天空在同一视线的玻璃墙体部分会出现玻璃彩虹斑纹,其他部分的玻璃墙体不会出现彩虹斑纹。晴朗的蓝色天空,彩虹斑纹更加明显,阴天雪天没有彩虹斑纹。一天之内随着光照的变化,彩虹斑纹也会随之变化,从早晨到中午彩虹斑纹逐渐减弱,11点到12点期间几乎没有彩虹斑纹;12点以后彩虹斑纹逐渐加强,15点左右随着光照降低开始呈现减弱趋势,图8为不同时间玻璃彩虹斑纹情况。

    图8 不同时间玻璃彩虹斑纹

    为什么会产生彩虹斑纹呢?钢化玻璃属于各向异性材料,玻璃内部存在光密度差异,当一束偏振光通过钢化玻璃时,被分解成两束传播速度不同的偏振光。当其中一点两束偏振光与另一点两束偏振光相交时,由于光传播速度不同在光束相交点存在相位差而产生光的干涉现象,当两束光振幅方向相同时,光线被加强,在视觉上产生明亮光斑,即彩虹斑纹。

    由于自然光固有的偏振特性,晴朗的蓝天时,与阳光投射方向成90°区域上偏振光最多最强,因此一天之中早、晚在南北方向存在大量偏振光,中午在东西方存在大量偏振光。张家口景观演播室坐南朝北,早晚大量偏振光经过钢化玻璃、偏振膜后形成彩虹斑纹,中午12点左右北方偏振光相对较少,彩虹斑纹变得不明显。景观演播室钢化玻璃贴偏振膜出现彩虹斑纹无法人为去除,只能通过调整节目播出时间或者选取合适景别减弱彩虹斑纹对电视画面影响。因此,演播室建设使用钢化玻璃时,尽量减少偏振膜使用。

    2.2 光比控制处理

    光比的控制是景观演播室布光最大难点,是影响电视画面质量好坏的关键因素。室外天气阴晴变化、晨昏交替,不受人为控制。获得合适光比,必须对演播室进行减光处理,减少室外光照度的影响。目前,景观类演播室减光技术手段有黑纱、减光膜、偏振膜(镜)等。黑纱、减光膜透光率具有恒定性,需要随时调整室内灯光状态匹配室外光照度的变化,保持光比合理性。偏振膜(镜)满足两种调节方式:固定合适灯光照度、摄像机光圈,调节摄像机偏振镜减光;固定合适偏振镜位置,调整灯光输出状态,获得合适光比。

    张家口景观演播室采取偏振膜配合偏振镜进行演播室减光处理。鉴于张家口天气具有多变性,根据主持人状态、服装、妆容等确定灯光照度、统一固定摄像机光圈,调节摄像机偏振镜减光,控制光比。表1为演播室使用期间室内照度与室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度数据的记录表。

    以下给出部分晴天、雪天、夜晚等不同天气、不同时段的灯光摄像的参数设置,以及相应的画面播出效果。

    2.2.1 晴天白天

    张家口景观演播室转播画面背景为“雪如意”,“雪如意”四周布满积雪,晴朗的白天反光强烈。图9和图10为晴天不同时段播出画面。图9播出时间中午12:30,面光照度1 650 lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为6 950 lx,光圈F4.6;图10播出时间下午17:10,面光照度1 600 lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为1 370 lx,光圈F4.0。

    2.2.2 雪天白天

    雪天对室外整体照度影响很大,白雪具有较强反光率,导致电视画面室外背景呈现灰色,画面通透度低。图11播出时间下午14:50,面光照度1 600 lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为3 520 lx,光圈F5.0;图12播出时间下午13:40,面光照度2 400 lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为12 500 lx,光圈F5.2。

    2.2.3 夜晚

    图13播出时间下午18:00,面光照度1 500 lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为80 lx,光圈F4.0。夜晚“玉如意”赛道整体通亮,赛道照明设备成为局部高光点;赛道两侧照度低,反差大。

    图13 晚间播出效果

    2.3 杂散光、反光控制处理

    景观演播室透过玻璃墙将室外环境融入电视画面,丰富了画面内容,但夜晚制播中出现的杂散光、反光是遇到的另一难题。

    2.3.1 灯具杂散光

    灯具遮挡、增大灯具与主持人垂直照射角度、玻璃墙角度内倾、选取合适摄像机位置和景别等是目前控制景观类演播室灯具杂散光映射到景观演播室玻璃墙常用方法。

    张家口景观演播室采取灯具遮挡、玻璃墙角度内倾约5°~10°方法。采用灯具遮挡控制杂散光,首先确定摄像机机位、景别,根据机位、景别进行灯具遮挡,如图14。机位、景别一旦确定,不能随意移动。灯具遮挡选取黑卡纸规格为0.7 m ×1.2 m。玻璃内倾能够有效减少灯具杂散光映射到景观演播室玻璃墙问题。

    图14 灯具遮挡
    2.3.2 演播室环境反光

    张家口景观演播室采取玻璃墙角度内倾约5°~10°方法减少灯具反光,却增加了演播室环境反光。避免环境反光最常用方法为遮挡和选取合适景别,避开反光位置,减少白色反光物体存在等。图15中,选取不会产生反光的景别,并将舞美灯带排除在画面之外;图16中,利用黑色软布将演播室门进行处理,去除反光。

    3 优化建议

    3.1 合理选取减光材料

    选取景观演播室减光材料的因素分为玻璃墙体材料、天气、制作成本等。玻璃墙体为钢化玻璃,减少偏振膜使用;对于普通玻璃,偏振膜更加高效、实用。节目录制或者直播期间室外天气无明显变化,可节约成本,选用黑纱或者具有合适透光率的普通减光膜;天气变化明显,建议使用偏振膜。普通减光膜和偏振膜本身具有一定阻光率,夜晚对于室外光阻挡明显,选定之后,无法改变;黑纱可根据需要白天使用,夜晚收起。偏振膜、减光膜、黑纱制作成本由高到低,根据实际情况综合考量选用。

    3.2 偏振镜控制远程化

    偏振镜与偏振膜组合解决景观演播室减光问题,方便高效。偏振镜位于镜头前侧,使用时需要进行手动旋转。节目长时间直播期间,室外光线发生明显变化造成室外背景过曝或者过暗,而偏振镜特殊位置决定直播期间不能进行手动调节,从而造成光比失衡,如果可实现偏振镜远程化控制将解决这一问题。

    选自 《演艺科技》2022年第四期 朱海涛,徐立明北京冬奥会张家口景观演播室灯光系统解析转载请标注:演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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