解析Clay Paky Sharpy光束電腦燈

文/[美]邁克·伍德 編譯/施 端 審校/姚涵春

（1.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

本次考察按這樣的流程進(jìn)行：從光源開(kāi)始，沿著光學(xué)鏈依次展開(kāi)測(cè)試工作，并以光輸出結(jié)束考察。筆者盡可能客觀地進(jìn)行測(cè)試工作，以便讀者可以依據(jù)這些信息對(duì)燈具做出準(zhǔn)確的判斷。筆者測(cè)得的數(shù)據(jù)都基于生產(chǎn)企業(yè)提供的受測(cè)燈具（見(jiàn)圖1）。對(duì)該款電腦燈進(jìn)行測(cè)試時(shí)，該燈均在115 V、60 Hz的電壓下運(yùn)行，但該燈的額定電壓范圍為120 V～240 V、50/60 Hz。

筆者提示：讀者應(yīng)根據(jù)該燈的用途來(lái)看待這些數(shù)據(jù)。如果按普通電腦燈的要求來(lái)評(píng)估該燈的性能，可以像往常那樣看待這些數(shù)據(jù)；但如果把它當(dāng)作一臺(tái)效果燈具，諸如光通量等數(shù)據(jù)就顯得不是那么重要，對(duì)于這類效果燈具而言，真正吸引觀眾的是其光束效果。

1 光源

Clay Paky公司為該燈配置了飛利浦公司的MSD Platinum 5R光源（見(jiàn)圖2），該光源的電弧極短——僅為1 mm，尤其適合該燈使用。電弧短就意味著其他部件也可以做得很小（主要針對(duì)開(kāi)孔而言），而且依然保持高效率。Clay Paky公司無(wú)疑將極其狹窄的光束確定為Sharpy光束電腦燈的首要目標(biāo)，所以，它采用二向色性鍍膜的一體化反光鏡產(chǎn)生的峰值型光分布。由于光通量高度集中，在光路中插入小型圖案后，光通量不會(huì)有太多的損失。MSD Platinum 5R光源在160 W功率（實(shí)際額定功率為189 W）下運(yùn)行時(shí)，額定壽命為2 000 h。

盡管該光源更換起來(lái)不如最近許多燈具采用的速裝（FastFit）光源方便，但是也不至于太困難：首先卸下外殼，擰掉兩顆螺絲，再移走散熱風(fēng)扇，用于固定光源的金屬片便顯露出來(lái)。然后，就可以輕松地拆下這個(gè)由光源和反光鏡構(gòu)成的組合部件，并在原位置安裝上新的光源。圖3展示了已安裝到位的光源，在其上方有一個(gè)散熱風(fēng)扇。由于反光鏡的焦距很短，因此，位于出光口附近的旗形調(diào)光片、隔熱鏡（hot mirror）與圖案輪彼此之間緊挨著。圖4是筆者從頂部觀察到的光源、隔熱鏡與轉(zhuǎn)輪情況，還可以看到一個(gè)小吹風(fēng)機(jī)，它引導(dǎo)空氣通過(guò)隔熱鏡與光閘區(qū)域。對(duì)于像MSD Platinum 5R這一類沒(méi)有附加散熱護(hù)套的光源而言，燈具應(yīng)具備良好的散熱系統(tǒng)，這一點(diǎn)非常重要，為此，光源組件的面板上裝有一個(gè)溫度傳感器，以使燈具的溫度保持在合適的范圍之內(nèi)。

圖1 Sharpy光束電腦燈

圖2 光源

圖3 光源所在位置

圖4 光源與轉(zhuǎn)輪

圖5 調(diào)光曲線

圖6 色輪

2 調(diào)光與頻閃

下一個(gè)部件是調(diào)光/頻閃裝置。這個(gè)裝置是一對(duì)典型的邊緣呈鋸齒狀的雙開(kāi)旗形片，每一片旗形片由單個(gè)電機(jī)控制，用于遮擋光線。

鑒于該燈的用途與其他燈具不同，這可能會(huì)改變讀者對(duì)其調(diào)光性能的看法。如把它當(dāng)作一臺(tái)普通的電腦燈，該燈的調(diào)光性能很差，而且在光束中呈現(xiàn)出十分明顯的花紋。該燈的調(diào)光曲線也是筆者曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)的最奇怪的調(diào)光曲線（見(jiàn)圖5），由圖可見(jiàn)，只有當(dāng)DMX輸入值降到50%，光輸出才開(kāi)始直線下降。光強(qiáng)度的峰值分布使這一問(wèn)題更加嚴(yán)重，這是因?yàn)橹挥挟?dāng)旗形片的閉合幅度超過(guò)一半時(shí)，它們才能擋住一部分光線。該調(diào)光裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)漸變的、微妙的調(diào)光效果。然而，作為一臺(tái)以投射平行光束見(jiàn)長(zhǎng)的效果燈具，當(dāng)用作頻閃的裝置與圖案輪結(jié)合使用時(shí)，其表現(xiàn)十分出色。筆者測(cè)得該燈的頻閃頻率的范圍為1 Hz ～ 12 Hz，除了能營(yíng)造出有規(guī)律的頻閃效果以及隨機(jī)的頻閃效果，還能營(yíng)造出脈沖的頻閃效果。

3 色輪

緊隨旗形調(diào)光片之后的部件是色輪。在色輪上有14個(gè)固定式二向色性濾色片，外加一個(gè)空白。可以通過(guò)一個(gè)快速釋放磁耦合裝置來(lái)更換整個(gè)色輪，但色輪上的濾色片是無(wú)法更換的（它們都粘貼于色輪之上）。色輪上所有開(kāi)孔的形狀都為圓角梯形，而二向色性濾色片的形狀為梯形。色彩之間僅有一小段狹窄且不透光的擋片，因此，色彩的變化幾乎是連續(xù)不斷的。圖6展示了該色輪的外貌，表1列出了色彩的透射率。

由于該燈發(fā)出的白光的色度坐標(biāo)遠(yuǎn)離黑體輻射軌跡，無(wú)法測(cè)得相關(guān)色溫，盡管那只是特殊光源和隔熱鏡的組合，筆者曾測(cè)試過(guò)其他類似實(shí)例的色溫約為6 700 K～7 500 K。在光路中分別插入CTO 2600與CTO 1900色溫校正片后，測(cè)得相關(guān)色溫分別為2 950 K與4 200 K；而插入CTB 8000色溫校正片后，白光的色度坐標(biāo)再度遠(yuǎn)離黑體輻射軌跡。

該燈的色域?qū)拸V，但由于光源光譜中缺少紅色光譜，紅色效果欠佳，不過(guò)其他色彩的飽和度都很高，筆者尤其喜歡其中的湖綠色。兩個(gè)色片之間的間隔十分狹窄，因此，即便色輪非常靠近焦平面，半色效果依然相當(dāng)不錯(cuò)。

表1 色彩的透射率

由于色輪的尺寸小，色彩的更換速度非常快，色輪的旋轉(zhuǎn)速度也很快，可營(yíng)造出脈動(dòng)的彩虹效果，十分有意思。表2為色輪的主要參數(shù)。

色輪旋轉(zhuǎn)與色彩更換都十分平滑，沒(méi)有察覺(jué)到抖動(dòng)現(xiàn)象。

4 圖案輪

該燈只有一個(gè)固定式圖案輪。該圖案輪與Clay Paky公司早期生產(chǎn)的燈具中的一些圖案輪有些類似，都是在一塊大的不銹鋼薄片上蝕刻17個(gè)圖案。如同色輪一樣，該圖案輪更換起來(lái)很容易，但上面的圖案是無(wú)法更換的。這種結(jié)構(gòu)使圖案輪擁有薄、小、輕的特點(diǎn)——該燈定位精確，與主功能相比其他功能都是次要的。圖7展示了該圖案輪的外貌，為了說(shuō)明圖案輪的大小，筆者在其旁邊放置了3枚硬幣，從上自下分別為1歐分、1美分與1便士，無(wú)論讀者最熟悉哪一枚硬幣，筆者相信都會(huì)認(rèn)為這個(gè)圖案輪相當(dāng)小。其最小的圓形圖案的直徑僅為1 mm左右。

與色輪一樣，圖案輪也很輕，因此，旋轉(zhuǎn)速度非常快。當(dāng)緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)圖案輪也表現(xiàn)得十分平滑，沒(méi)有抖動(dòng)現(xiàn)象，定位十分精確。表3為圖案輪的主要參數(shù)。

對(duì)于較大圖案而言，該燈的調(diào)焦性能很一般，中心與邊緣的成像質(zhì)量存在很大差異。如上所述，該燈采用的光學(xué)系統(tǒng)最有利于投射狹窄光束，并可確保在離圖像中心1/3范圍內(nèi)圖像的高清晰度，位于中心部位的小型圖像看上去十分清晰。透鏡配有消色差組件，因此，色差降到了最低限度。

圖8展示了從光源視角觀察到的情況，可以看到旗形調(diào)光片、色輪以及最小的圖案，該圖案位于中心位置，也恰好位于反光鏡的焦點(diǎn)處。

表2 色輪主要參數(shù)

表3 圖案輪主要參數(shù)

圖7 圖案輪

5 棱鏡與柔光片

柔光片是可變動(dòng)的。整個(gè)柔光片可以切入/移出光路，然而，整個(gè)光束并非總是充分均勻柔和的，只有當(dāng)柔光片位于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，它才能充分柔化光線。盡管它不是柔光鏡，但的確起到了柔光的效果。

可旋轉(zhuǎn)的棱鏡也安裝于柔光片所在的裝置上。對(duì)于一臺(tái)光束效果燈具而言，棱鏡是其關(guān)鍵部件，因此，Clay Paky公司在此添加了一些額外的配件。此棱鏡為八棱鏡，棱面對(duì)稱，可投射出充分分離的圖像，對(duì)小型圖案而言更是如此。筆者測(cè)得棱鏡切入/移出光路需時(shí)1 s，在切入狀態(tài)下，棱鏡旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)范圍很大，可從42 r/min一直降到0.04 r/min（即旋轉(zhuǎn)一周需時(shí)25 min），最慢時(shí)幾乎察覺(jué)不到它在旋轉(zhuǎn)。

上文提到柔光片與棱鏡安裝于同一裝置之上，該裝置在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可沿光軸前后移動(dòng)，經(jīng)棱鏡投射出的8束獨(dú)立的光如同花瓣一樣開(kāi)閉自如，起到了變焦作用。圖9展示了該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的某一瞬間，圖的左半部分是該裝置位于后部位置（緊鄰圖案輪），而圖的右半部分則是它在向輸出透鏡方向移動(dòng)。

8 從光源視角看到的情況

圖9 棱鏡的移動(dòng)

圖10 線性傳動(dòng)裝置

6 透鏡與光輸出

該燈采用了3塊鍍膜透鏡，都位于燈具前部，可把其分為兩組：其中一組透鏡可前后移動(dòng)，起到調(diào)焦的作用；另一組固定不動(dòng)，作為光輸出透鏡。所有透鏡的孔徑都要比開(kāi)孔尺寸大，因此，非常適合用來(lái)投射光束角極其狹小的光束。這些大尺寸透鏡由如圖10所示的兩個(gè)線性傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，在這兩個(gè)裝置的驅(qū)動(dòng)下，透鏡能以合適的速度做精確的線性運(yùn)動(dòng)，全程需時(shí)1.5 s。

現(xiàn)在進(jìn)入光輸出的測(cè)量。該燈的光束角極其狹窄，這給測(cè)量工作帶來(lái)一些難度。筆者使用的測(cè)量方法需要燈具在屏幕上投射一個(gè)直徑為3英尺（約1 m）的有效光斑（照度值不小于最高照度值10%的范圍為有效光斑）。對(duì)該燈來(lái)說(shuō)，即使在40英尺（約12.2 m）的射距處也得不到直徑為3英尺（約1 m）的截止光斑（照度值不小于最高照度值3%的范圍為截止光斑）。對(duì)于大部分電腦圖案燈而言，光斑角（圓形有效光斑的直徑兩端與出光口中心點(diǎn)連線所形成的夾角）與截止角（圓形截止光斑的直徑兩端與出光口中心點(diǎn)連線所形成的夾角）的大小基本相同；但對(duì)于該燈而言，由于其光強(qiáng)度分布曲線的中部十分陡峭，這兩個(gè)數(shù)據(jù)相差很大。筆者以截止光斑為測(cè)量對(duì)象，進(jìn)而計(jì)算出該燈在有效光斑狀態(tài)下的射距（射距為91英尺，約27.8 m）與光輸出。順便提一下，筆者工作室內(nèi)的最大間距連40英尺（約12.2 m）都不到，更不用說(shuō)91英尺（約27.8 m），所以，只好到夜幕籠罩下的室外進(jìn)行測(cè)量。筆者在街道旁投射燈光，并設(shè)置了測(cè)試目標(biāo)，而且還跑到鄰居家屋前的草坪上進(jìn)行測(cè)量。

圖11為該燈在40英尺（約12.2 m）射距處的光強(qiáng)度分布曲線（光閘完全打開(kāi)，橫坐標(biāo)標(biāo)到截止角為止），可見(jiàn)，該燈的截止角約為4.4°。但是可以看到在中間位置有一段十分陡峭的尖峰，也就是說(shuō)，該燈的光斑角度數(shù)（光斑角為1.8°）還不到截止角度數(shù)的一半，而半峰值角（圓形半峰值光斑的直徑兩端與出光口中心點(diǎn)連線所形成的夾角為半峰值角，照度值不小于最高照度值50%的范圍為半峰值光斑）約為0.8°。圖12也為該燈在40英尺（約12.2 m）射距處的光強(qiáng)度分布曲線，只是該圖的橫坐標(biāo)標(biāo)到光斑角為止，這樣有利于筆者計(jì)算出光斑角的真正大小。然后，就可以計(jì)算出該燈的有效光通量（有效光斑范圍內(nèi)的總光通量為有效光通量），其數(shù)值略大于4 000 lm。由于最高照度點(diǎn)偏離光中心，光強(qiáng)度分布曲線看上去略微有些怪異，但這不會(huì)對(duì)光輸出的計(jì)算帶來(lái)太大影響。筆者認(rèn)為光源的安裝位置直接影響著光強(qiáng)度的分布狀態(tài)。

圖11 光強(qiáng)度分布曲線（到截止角為止）

圖12 光強(qiáng)度分布曲線（到光斑角為止）

現(xiàn)在該回到本文開(kāi)頭所談到的問(wèn)題：該燈的亮度是否令人滿意？這個(gè)問(wèn)題的答案取決于讀者對(duì)燈具的預(yù)期用途。該燈在亮度方面的表現(xiàn)很一般，但是作為一臺(tái)以投射窄光束為主的效果燈具，筆者認(rèn)為其表現(xiàn)得相當(dāng)出色，通常很難把那么多的光通量聚集到如此狹窄的光束角內(nèi)。

在以上的測(cè)試過(guò)程中，光閘始終處于打開(kāi)狀態(tài)。把一個(gè)小型圖案插入光路中，投射出的光束才稱得上是真正的狹窄光束。最小的圖案插入光路后，光束大小變?yōu)樵馐?0%（截止角約為0.4°）。筆者在40英尺（約12.2 m）射距處測(cè)得光斑的直徑為3.5英寸（約9 cm）——幾乎為平行光線。

在對(duì)如此狹窄的光束角進(jìn)行調(diào)焦時(shí)會(huì)產(chǎn)生十分有趣的現(xiàn)象：光束會(huì)在空中形成一個(gè)交叉點(diǎn)，在該點(diǎn)附近光束先收縮然后再擴(kuò)展出去；在緩慢調(diào)焦的過(guò)程中，可以看到該交叉點(diǎn)沿光束前后移動(dòng)。這種視覺(jué)效果相當(dāng)不錯(cuò)，在煙霧彌漫的環(huán)境中視覺(jué)效果更佳。Clay Paky公司宣稱已為該光學(xué)系統(tǒng)申請(qǐng)了專利。

7 水平旋轉(zhuǎn)與垂直旋轉(zhuǎn)

該燈可水平旋轉(zhuǎn)540°，垂直旋轉(zhuǎn)250°。筆者測(cè)得水平全程旋轉(zhuǎn)需時(shí)2.5 s，180°水平旋轉(zhuǎn)需時(shí)1.25 s；垂直全程旋轉(zhuǎn)需時(shí)1.5 s，180°垂直旋轉(zhuǎn)需時(shí)1.25 s。如果因碰撞使燈具發(fā)生錯(cuò)位，水平旋轉(zhuǎn)與垂直旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的光電編碼器可使燈具重新定位。筆者測(cè)得水平與垂直方向上的定位精度均為0.32°，即在20英尺（約6 m）射距處的偏差為1.3英寸（約3.3 cm）。水平旋轉(zhuǎn)與垂直旋轉(zhuǎn)都十分平滑，所有電機(jī)也都相當(dāng)不錯(cuò)。圖13展示了包括編碼輪與傳感器在內(nèi)的垂直旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

圖13 垂直旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

8 噪聲

與其他電腦燈一樣，風(fēng)扇是該燈最主要的噪聲源。只有中速水平旋轉(zhuǎn)與調(diào)焦過(guò)程中發(fā)出的噪聲略大于風(fēng)扇發(fā)出的噪聲（見(jiàn)表4）。

表4 噪聲水平

9 復(fù)位/初始化時(shí)間

該燈從接通電源到完成整個(gè)初始化程序需時(shí)55 s，運(yùn)行時(shí)的復(fù)位程序需時(shí)42 s。在復(fù)位方面該燈表現(xiàn)得十分出色，首先燈光亮度漸漸降低直至切光，然后進(jìn)入復(fù)位程序，最后燈光再漸漸亮起直至回到原先狀態(tài)。這兩段時(shí)間都很長(zhǎng)，但從好的一面來(lái)看，光源能夠利用這兩段足夠長(zhǎng)的時(shí)間冷卻下來(lái)，并且當(dāng)恢復(fù)供電后，光源在燈具初始化的過(guò)程中就能被再次觸發(fā)。

10 電源、電子設(shè)備與控制

該燈在115 V、60 Hz電壓下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電流為2.59 A、功耗為301 W、功率因數(shù)為0.98。當(dāng)所有電機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，峰值功耗為320 W。

該燈的控制電路與電機(jī)分布于整臺(tái)燈具之中，并用一根數(shù)據(jù)總線把它們連接起來(lái)，現(xiàn)在幾乎所有的制造商都采用這種布局方式。圖14展示了頂盒內(nèi)部的各種部件，里面除了有電池（在燈具未接通電源時(shí)，該電池可為菜單系統(tǒng)供電，以便用戶設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)）外，還有一個(gè)電源與一塊主電路板。圖15展示的是一塊主電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，它位于一個(gè)燈弓臂內(nèi)，此處始終處于低溫狀態(tài)，因此也就成為安放主電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的最佳位置。外殼很容易拆卸，燈體內(nèi)部的各種部件也很容易接觸到。

圖14 頂盒內(nèi)部的各種部件

圖15 驅(qū)動(dòng)板

圖16 顯示屏

圖17 接口

Clay Paky公司為該燈配置了一塊圖形液晶顯示屏與控制鍵，以便用戶設(shè)置參數(shù)，所有常用功能都可通過(guò)菜單進(jìn)行設(shè)置（見(jiàn)圖16）。如上所述，在燈具未接通電源時(shí)，可由電池為其供電。

頂盒的另一個(gè)側(cè)面是一塊接口面板（見(jiàn)圖17），上面除了有Powercon電源接口與Ethercon以太網(wǎng)接口外，還有5針與3針的DMX512 XLR接口。這6個(gè)接口為一整套Neutrik接口。

11 燈頭結(jié)構(gòu)與維護(hù)保養(yǎng)

該燈具的燈頭結(jié)構(gòu)與其他電腦燈的燈頭結(jié)構(gòu)非常類似：脊骨式機(jī)架，其上裝有各種可拆卸的模塊，由注塑外殼把它們封閉起來(lái)。維修與清潔應(yīng)該不成問(wèn)題。圖案輪與色輪借助輪轂上的磁鐵固定在合適的位置，很容易就地更換這兩個(gè)轉(zhuǎn)輪。要恢復(fù)到原先狀態(tài)略微有些難度，但是只要稍加訓(xùn)練都能做到。筆者再次特別提示：該燈的外殼上貼有一張標(biāo)簽，上面標(biāo)明了該燈與被照對(duì)象之間的最短距離。對(duì)大部分電腦燈而言，這段距離通常為幾米，然而對(duì)于這臺(tái)電腦燈來(lái)說(shuō)，這段距離應(yīng)達(dá)到12 m（窄光束帶來(lái)的結(jié)果）。Clay Paky公司宣稱，為使該燈適用于小型演出場(chǎng)所，他們正在制作一個(gè)安全的中性密度濾光片。

在筆者看來(lái)，Sharpy光束電腦燈是一臺(tái)十分有意思的效果燈具，以投射強(qiáng)勁的狹窄光束見(jiàn)長(zhǎng)。飛利浦公司的MSD Platinum 5R光源在這臺(tái)燈具中表現(xiàn)得十分出色，在一定程度上提升了燈具的性能。

筆者希望本文能提供有價(jià)值的信息，讓讀者更好地了解該燈的特性，并使其在演出中得到充分的應(yīng)用。