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    北京冬奥会景观演播室灯光系统解析
    ---以2022北京冬奥会张家口景观演播室为例

    2023-2-6  来源:中央广播电视总台  作者:朱海涛 徐立明  有4953人阅读

      【摘要】本文以2022年北京冬奥会张家口赛区景观演播室为例,将景观演播室灯光系统实施及运行过程中遇到的问题进行分析总结,并提出思考建议。

      【关键词】景观演播室;灯光系统;偏振膜;偏振镜;钢化玻璃;光比

      引言

      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。搭建前方景观演播室,可增加电视转播真实性、时效性、观赏性。此类演播室通常有一面或者多面透明玻璃墙,透过玻璃墙以活动现场或者活动相关建筑物等作为电视实时直播画面背景。下面以2022年北京冬奥会张家口赛区景观演播室为例,将景观演播室灯光系统实施以及运行过程中遇到的问题进行分析总结,希望为广大同行提供帮助。

      1、演播室概况

      1.1基本情况

      令全世界瞩目的第二十四届冬奥会于2022年2月4日至2月20日在北京举行,其中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,北侧为国家跳台滑雪中心主建筑“雪如意”,楼体呈东西走向,见图1。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,我方演播室处于中间位置。演播室长15米,宽12米,高5米,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米,高2.95米,图2为玻璃墙设计图。透过玻璃墙,主持人、“雪如意”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。临时演播室与固定演播室相比,演播室无完整吊挂系统。张家口赛区景观演播室顶层安装间隔为1米x1米葡萄架,顶层往下延伸0.5米,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4.2KW,由赛事主办方负责提供,包含UPS(不间断电源)技术支持。根据灯具吊装分配,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。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,确保控台出现故障时,不会出现黑场的情况。

     

          图3 演播室顶栅葡萄架              图4 演播室灯具吊装布线

      演播室搭建过程中发现舞台位置处于演播室中央时,与图2设计图有所差异,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。经过剧组与舞美协商,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,张家口景观演播室使用过程中,我们发现玻璃墙上出现了大量彩虹斑纹。

      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。张家口景观演播室选取线性偏振膜、线性偏振镜。

      2.1.1 选取合适的偏振膜(镜)

      偏振膜(镜)选取首要考虑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5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5 贴膜后色温和显色指数测量        图6 重叠部分会呈现黑色条纹

      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米或者1.5米,景观演播室大面积使用时,需要面对缝隙处理问题。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6。

      张贴偏振膜,建议使用专业贴膜技术人员。

      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米线性偏振膜,摄像机配备线性偏振镜。线性偏振膜(镜)允许与其偏振方向相同的光线通过,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,改变偏振膜(镜)整体透光率。当偏振膜(镜)两者偏振方向相同时,透光率最大;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%。演播室内偏振膜起到减少室外光作用,对主持人面光没有影响。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10700lx;增加偏振膜,室外光照度衰减到4390lx,减光率达到58.97%。通过分析图8到图12画面效果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度,单块面积为13.275㎡,玻璃类型为钢化玻璃。节目制作前期,我们发现与天空在同一视线内时,玻璃墙体出现玻璃彩虹斑纹,视线内没有天空时,玻璃墙体不会出现彩虹斑纹。晴天蓝色天空,彩虹光斑纹更加明显,阴天雪天没有彩虹斑纹。一天之内彩虹斑纹明显程度随着时间变化而变化,上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,3点左右随着光强度降低开始呈现减弱趋势,图7为不同时间玻璃彩虹斑纹情况。

      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,晴天蓝天时,与阳光投射方向成90度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,减少演播室室外光照度影响,必须对演播室进行减光处理。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照度变化,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。图8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记录表。

      以下选取部分晴天、雪天、夜晚不同天气,不同时段的灯光参数记录以及画面播出效果。

      2.2.1 晴天

      张家口景观演播室转播画面背景为国家跳台滑雪中心标志性建筑“雪如意”。“雪如意”四周布满积雪,晴天反光强烈。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1650lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为6950lx,光圈F4.6;图10播出时间下午17:10,面光照度1600lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为1370lx,光圈F4.0。

     

           图9 晴天播出效果1                  图10 晴天播出效果2

      2.2.2 雪天

      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1600lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为3520lx,光圈F5.0;图12播出时间下午13:40,面光照度2400lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为12500lx,光圈F5.2。

     

            图11 雪天播出效果1                图12 雪天播出效果2

      2.2.3 夜晚

      图13播出时间下午18:00,面光照度1500lx,室外光透过贴膜处理的钢化玻璃后照度为80lx,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

      白天景观演播室透过玻璃墙将室外环境融入电视画面,丰富画面内容,夜晚杂散光、反光成为演播室的另一难题。

      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度方法,如图14。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。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0.7X1.2米。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。

      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度方法减少灯具反光,却增加了演播室

      

         图14 灯具遮挡        图15 利用景别去除反光     图16 利用遮挡去除反光

      环境反光。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,张家口景观演播室选用景别将主持人、桌子反光以及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、思考与建议

      3.1 合理选取减光材料

      影响景观演播室减光材料选取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;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,节约成本,可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虑选取合适减光材料。

      3.2 偏振镜控制远程化

      偏振镜与偏振膜组合方便高效解决景观演播室减光问题。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,如果室外光线发生明显变化,造成室外背景过曝或者过暗,光比失衡,而偏振镜特殊位置决定直播期间不能进行手动调节。如果实现偏振镜远程化控制将完美解决问题。

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