測評一款新型圖案電腦燈
——Philips Vari-Lite VL4000 Spot

2015-07-18 11:33:06邁克伍德編譯姚涵春

演藝科技 2015年7期

文/[美]邁克·伍德編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

燈光技術

測評一款新型圖案電腦燈
——Philips Vari-Lite VL4000 Spot

文/[美]邁克·伍德編譯/姚涵春1

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

圖1 受測燈具

通過對VL4000 Spot的檢測，分析該新產品的構成、功能及其性能和特點。

圖案電腦燈；測評；HID燈泡；光學系統；光束調節器

VL4000 Spot（以下簡稱該燈具）無疑是Philips Vari-Lite公司打造的圖案電腦燈新旗艦產品，它能產生非常寬泛的顏色和光束效果，配置有光切割造型片，其所有的燈光效果都來源于其配置的1 200 W HID（High Intensity Discharge，高強度氣體放電燈）短弧燈泡。Vari-Lite公司將很多部件塞滿了這個重83 lb（38 kg）的燈體，尤其是裝置了令人印象深刻的特制多單元變焦透鏡系統和一些復雜的機械結構。Vari-Lite或許是最著名的品牌，但是目前電腦燈領域的競爭非常激烈，那么該燈具將表現如何？一如既往，筆者嘗試檢驗和測量能做的所有項目及參數，從電源輸入到光輸出，并報告測得的原始數據，這些信息資料將有助于用戶自己得出結論。

本文中的結果是基于對Philips公司提供給筆者的惟一一臺VL4000 Spot電腦燈的測試，見圖1，受測試燈具運行在230 V 60 Hz標稱電源下。

1 燈泡與燈泡通道

該燈具采用現在很常見的Philips MSR Gold 1200 Fast-Fit燈泡。它在額定功率1 200 W時從5.5 mm電弧中發射出95 000 lm光通量，見圖2。有趣的是，Philips Vari-Lite提供兩種燈泡操作的模式，即標準模式和演播室模式；標準模式時燈泡運行于更高的功率1 400 W，因此能產生更高的光輸出。讀者可能認為這已超出了燈泡的額定界限，但是，實際并非如此。如果以高出額定功率17%的實際功率運行白熾燈，無疑就會面臨燈泡壽命減損的重大問題。然而，同樣運行狀況并不適用于HID燈泡。只要HID燈泡泡殼能保持在正確的工作溫度范圍之內，那么有更多的余地來改變運行功率而不會損害燈泡壽命。因此，精確的溫度控制是關鍵。

MSR Gold 1200采用Fast-Fit燈頭，可以從燈具后部通過反光碗的小孔容易地更換燈泡，不需要拆卸任何的主要部件（只需移除小后蓋即可）。

燈泡被單獨封裝于通風的燈泡室結構中，并用通常的熱鏡隔開（蓋帽）。整個結構由大型的貫流式風扇冷卻，風扇向燈泡室吹風加壓，熱風從燈具后部排出。圖3顯示風扇和燈泡室的主排氣道。大貫流式風扇應用于這種場合有些不同尋常，但這是一個明智的選擇；它非常有效率，在送風排氣時產生相當低的噪聲。

該燈具光學系統由三個主要的結構部件組成——調光和顏色控制，光束調節器以及透鏡——中心部件是光束調節器，其前后移動可以提供聚焦控制。后文將仔細檢測光學系統的這些部件。

2 調光與頻閃光閘

調光和頻閃系統被直接安裝在熱鏡之后，調光器是一個壓花玻璃系統，讀者可能認為它會引起不均勻的調光效果，但是在其后面又配置有均質化作用的物鏡，會有助于提供平滑的調光效果，以達到整個光斑的均勻布光。依筆者看來，圖4的調光曲線在其頂端有點太陡，但是與VL880的調光曲線的狀況相類似，因此這可能是Vari-Lite公司喜歡采用的調光方式。頻閃片的設計簡單而有效，是一對帶凹邊的平片，設置于光束中構成一個粗略的光圈。在頻閃模式中，該燈具提供頻閃速度的范圍：0.5 Hz～10.6 Hz。

3 顏色系統

該燈具提供色輪和顏色混合系統。位于前面的部件是顏色混合濾色片。這些濾色片被排列成四組（青、品紅、黃和CTO），每一組由兩個被蝕刻的二向色性濾色片構成，每一個色片可線性運行于各自的軌道上，每一組色片如同窗簾一樣，可打開和關閉以控制穿越的光束。光學系統中，在混色系統之后有均質化物鏡，這將大大有利于平滑整個光斑的色彩分布，以及可消除有時看得見的摩爾紋（moir）效果。雖然如此，但筆者在某些位置的確看見明顯的色邊，尤其來自黃濾色片的效果。Philips Vari-Lite已經選擇了相當深的黃色，在試圖混合淺綠色時能壓過暗淡的青色，因此，使這些顏色多少帶點綠色的邊緣。對于這種二向色性混色系統來說，其他兩個淡色混合顏色，即淡紫色（品紅+青）和琥珀色（品紅+黃），更為復雜，也要更干凈些。筆者喜歡使用該燈具的固定色輪優先于混色系統來產生淡色系的色彩，見圖5。色彩混合情況見表1。

圖2 燈泡更換

圖3 燈泡冷卻

圖4 調光曲線

圖5 色彩混合

圖6 色輪

CTO輪可平滑地調整色溫，從原始色溫6 140 K下調到2 822 K。

緊接著，混色系統之后的部件是兩個固定色輪，見圖6。每一個色輪都包含五個梯形的二向色性濾色片和一個開孔。正如在照片中所能看見的，這些色片看上去是可以更換的，但是在其角落里也有兩滴有機硅粘合劑將它們固定住，所以筆者并不想去移動它們。在色片之間的鋁制隔條非常窄小，因而能產生極好的雙色彩效果，兩色彩間沒有間隙。兩個固定色輪包含比混色系統產生的色彩更為飽和的色彩（比如：紅色、琥珀色和藍色）或難于混合好的色彩（例如：濃黃綠色Kelly Green）。表2、表3為兩個色輪的透射率，表4為色輪速度。

這些色片相當大且厚重，所以其運行速度比其他同類燈具所配置的要慢一點，但是其運行仍相當利索。筆者測試的燈具沒有配置最終產品的軟件，所以它不提供各種多變的色輪旋轉速度。Vari-Lite相關人員告訴筆者，最終產品當然會配置有這種軟件。

安裝在這兩個色輪之間的部件是前文提及的均質化物鏡。在筆者看來它似乎也擔當孔徑光闌，進一步清理凈化光束。圖7顯示定位了的這個透鏡。

現在轉入光束調節器部件，它包含動畫輪、圖案輪、光圈以及光切割造型光閘。整個結構被安裝在軌道和絲桿上，可沿著光路前后來回移動使透鏡系統將其聚焦并產生預期的投影效果。Philips Vari-Lite將這個功能稱為“edge（調邊）”，而不稱為比較通用的名稱“focus（調焦）”。

表2 色輪1

表3 色輪2

表4 色輪速度

圖7 透鏡和視場光闌

4 動畫輪

該燈具提供兩個各自可置換的動畫輪，每一個動畫輪可以橫越光束而移出光路。一個動畫輪從光束左邊進入，而另一個則從右邊進入。它們橫越光束一經到位，就可以被旋轉，而旋轉中心的位置可以被遷移90°。即第一個動畫輪可以由它的旋轉中心——從光束的頂部移到光束的右邊，而第二個則從光束的底部最終也可移到光束的右邊。當它們都被定位于光束右邊時，兩個輪是同軸的，這提供了產生進一步效果的可能性。圖8顯示以這種方式疊合的兩個動畫輪（一個有圖案的黑白片，另一個是多色彩的二向色性濾色片）。用戶通常不會像這樣對準焦點使用它們，但是那是筆者顯示它們的更好方法。插入或移除任一個動畫輪需時約1 s。它們一經到位，可以被旋轉，其旋轉速度的范圍是：最高速度0.8 s/r（71 r/min），最低速度旋轉一周需時1 h多。

圖8 動畫輪

圖9 圖案輪和動畫輪

圖10 圖案更換

圖11 圖案定位記號

5 圖案輪

該燈具配置有兩個旋轉圖案輪，每一個圖案輪配置有七個可被置換的圖案片（僅是玻璃圖案片）和一個開孔。圖9顯示第一個圖案輪和鄰近動畫輪的特寫。這些圖案片被安裝于容易被移除和更換的卡盤附件中，這業已成為行業的規范。圖10顯示安裝有圖案片的卡盤附件，準備將其嵌入圖案輪中。該燈具的一個新特點是定位記號的規定，使用戶能將圖案片精準地返回到當初啟動時的相同位置。這個問題雖不常有，但是萬一需要時卻是一種解決方案，它反成一種好的規定。圖11顯示對準定位的系統：用戶必須旋轉中心齒輪，直至標有機加工槽的輪齒對準將要更換的圖案片孔徑的中心。然后，在嵌入圖案卡盤時，將卡盤上的兩個小孔與那個銀白色槽對齊。筆者在圖11中已用藍色圓圈突出對準記號，以使其更為清楚。描述操作方法比操作本身似乎更花費時間；實際上它是相當簡單易做的，雖然操作過程需要有幾分心靈手巧。

表5為旋轉圖案速度，在合適的旋轉速度范圍內，燈具的定位和旋轉都是平滑順暢的。旋轉改變方向時其轉動也是干凈利落的，只伴有可接受的滯后。筆者測得其滯后誤差精度為0.25°，這相當于在20英尺射距上偏差1.1英寸（或在10 m射距上偏差45 mm）。所有圖案輪的旋轉都采用快捷路徑算法，以使圖案變化時間最小化。

表5 旋轉圖案速度

圖12 圖案聚焦

圖12顯示典型的聚焦（調邊）質量，可達到且完全可接受的邊緣對中心的聚焦差異以及彩色邊紋。圖13顯示其從一個圖案輪向另一個圖案輪調焦的效果（用Vari-Lite的話說：調整邊緣）。

6 光切割造型光閘

光束調節部件中下一個器件是四葉光切割造型光閘。而四葉直角造型片被安裝成兩組相對的結構，每一組造型片可在各自的插糟中移動以改變光束造型狀態。每一個造型片都配備有兩只薄型步進馬達，見圖14，在每一個造型片的下緣各設置一只。這個系統可以使每一個造型片幾乎能行進到孔徑的中心位置（相對的造型片不重疊是可實現的），造型片在其中心位置兩側具有可實用的最大傾斜角約為20°（造型片的傾角可以比這個數值稍大一些，可增大至27°，但若真這么做，那么造型片的拐角就可能顯露出來了）。此外，整個造型光閘系統可以在兩個方向上被旋轉50°。每個造型片可以在0.5 s內被轉過整個行程。造型片的聚焦質量是好的，但是，正如很多應用類似的快速光學系統的其他電腦燈一樣，在造型片（光閘）和圖案片之間不可避免地存在一些聚焦差異。然而，在窄角狀況時，在圖案輪2和造型片之間獲得合理的聚焦匹配是可能的。在寬光束角時，其光學像差意味著造型片的直邊影像將變得有點彎曲。

7 光圈

燈具最后一個可被聚焦成像的部件是光圈。完全閉合的光圈孔徑將減少至光圈全尺寸的23%，在最小變焦時可提供2.3°的光斑角，而在最大變焦時則提供10.4°的光斑角。筆者測得打開/關閉光圈需時約0.2 s。

8 霧化鏡與棱鏡

圖13 圖案變形

圖14 光切割造型片馬達

現在進入該燈具的最后一個光學組件，它由透鏡、霧化鏡和棱鏡組成。這是一個運用四個主透鏡組的復雜結構。從后開始數（最靠近光圈），第一和第三透鏡組可移動以提供變焦，而第二和第四即最后的光輸出透鏡組是固定不動的。當考慮霧化鏡臂和棱鏡臂的運用時，這個系統的真實復雜性便顯現出來了。這兩個臂都被安裝在絲桿上，因而可以和透鏡一起前后移動。依據當下通用的變焦設置——四個透鏡組的位置設置，當用戶發出指令以確定霧化鏡或棱鏡在光路中的位置時，它們將被插入透鏡組2和透鏡組3之間，或被插入透鏡組3和透鏡組4之間。一經到位，在變焦被改變時它們將和透鏡一起移動。這種靈活性尤其給予棱鏡產生良好的結果，但是同時它也導致了兩個自然的后果，你可以將這些后果看作它的特點或小缺點。首先，霧化鏡或棱鏡一經被插入，其變焦范圍就會被減小；光路上的額外部件不可避免地限制變焦透鏡組的行進。其次，有點不夠明顯，如果你想在同一個燈光變化中調整變焦和插入棱鏡（或霧化鏡），在變焦前插入棱鏡，或是先變焦而后插入棱鏡，其產生的效果是不同的。其中一個選擇可能導致棱鏡被插入透鏡組2和透鏡組3之間，而另一個選擇則可能導致棱鏡被插入透鏡組3和透鏡組4之間。棱鏡一經被插入，它就不能移向另一擋槽位，除非它被完全移出光束后重新設置。所以，插入時所選擇的變焦位置將影響到可能的變焦范圍。這是用言語非常難以描述的一些事情，但是用戶需要花費一些時間對棱鏡/霧化鏡和變焦之間的相互作用進行實驗，以獲取系統最好的效果。

棱鏡是個單一的三棱體，它可以在約1.1 s內被插入或移除，一經被插入，可以被旋轉，其速度可從極其緩慢的速度上升至1 s/r（60 r/min）。棱鏡產生的影像分離狀況還是不錯的，而聚焦質量則保持得很好。有趣的是，該燈具提供被稱為“散度（Divergence）”的額外的DMX通道，它可以使你改變三個影像的分離狀況而不改變整體的變焦狀況。它是通過改變棱鏡與透鏡組1和3之間的相對位置來實現的。

霧化片是相似的，它提供光斑可變的柔光型霧化效果，而不提供邊緣柔化效果。霧化鏡插入或移除需時約1.2 s。而棱鏡和霧化鏡兩者的插入和移除時間則是相當長的，因為這個系統有其復雜性，該系統必須將被選擇的霧化片前后移動，定位于正確的點位，以找到被選擇的透鏡組之間的間隙。因此，不能將霧化鏡用作頻閃效果。

9 透鏡與光輸出

上文已經探討了燈具光路中最終的4個透鏡組件。這些與被安裝在色彩系統中的前置場鏡組件共提供12個單體、構成5個組合的光學系統。筆者測得其全程變焦需時1.1 s，而調焦（實際上這是包含圖案片和光切割造型片的整個中心組件的移動，不只是一對透鏡組的移動）則需時2.6 s。

筆者測得該燈具的光學系統可提供將近5∶1的變焦范圍，而相應的光斑角變化范圍是9.7°～44.5°。在最大變焦、光斑銳利聚光以及不使用光切割造型片的狀況時，筆者選用標準燈泡模式時測得燈具的光輸出為25 600 lm，而在最小變焦時其光輸出則下降至22 500 lm。在演播室模式中，燈泡功率減小了，光輸出數據下降了18%。圖15和16顯示燈具的光輸出曲線（光強度分布曲線）。

10 水平和垂直旋轉

該燈具的水平和垂直旋轉的范圍分別是540°和270°。完成全程540°水平旋轉需時6 s，而更典型的180°旋轉則需時4 s。全程270°垂直旋轉需時3.8 s，而180°旋轉則需時3.5 s。所有的運動是平滑順暢的，沒有可察覺的步進現象。筆者測得其水平滯后為0.15°，這相當于在20英尺（6 099 mm）射距上偏差0.6英寸（15.24 mm），而垂直滯后為0.1°，這相當于在20英尺射距上偏差0.4英寸（10.16 mm）。兩個方向的旋轉軸上都安裝有光學編碼器，以便在被碰擊時重新定位。

11 噪聲

在標準燈泡模式中，燈泡冷卻風扇提供了背景噪聲，在大多數運動功能都運作時所產生的聲強水平比風扇本身的噪聲要安靜得多，見表6。調焦是噪聲最大的運動功能。

將燈泡工作模式轉換到演播室模式時所產生的噪聲與上述這些數據有非常大的差別，處于穩定（噪聲）狀態時，噪聲從52.9 dB（A）降到43.5 dB（A），下降了9 dB（A）多。

12 電參數與復位/初始化時間

在標準燈泡模式下，筆者測得電壓為233.5 V 60 Hz，電流為7.7 A，這相當于燈具功耗低于1 800 W。整個初始化過程花費相當長的時間，從冷啟動或接受DMX 512復位指令起約需時112 s。然而，在只有一些功能被重置時，快速選項的控制通道可供使用。復位表現得非常好，其間燈具平穩而流暢地逐漸淡出、重置，并在所有重置運作被完成之后和燈具再一次逐漸淡入之前，其光閘仍保持關閉狀態。

圖15 最小光束角光強分布曲線

圖16 最大光束角光強分布曲線

表6 聲強（離燈1 m）

圖17 搖頭側視圖

圖19 裝置有垂直旋轉機構的燈弓

圖20 裝置有觸發器的燈弓

13 結構

該燈具是一款多少有點模塊化結構的燈具，卸除連接器和接線后就可拆卸出各種各樣的光學部件。圖17顯示燈具搖頭的主要部分的視圖，圖中可見主要的光學部件。搖頭頂蓋可快速而容易地被拆卸，配置有合理的出入口以便更換圖案片。燈弓臂結構是堅固可靠的，水平和垂直旋轉都安裝有從燈具兩側均可使用的手動鎖緊系統以利于運輸。

14 電子設備與控制

目前，作為規范，馬達驅動電子器件被分配安裝在整個燈具的各個部位，分享著一個共同的數據總線。圖18 顯示該燈具中很多完全相同的5通道驅動器和傳感器電路板中的一塊電路板；根據指撥開關（DIP switches）（圖上用藍圈表示）的特定功能，它們操控著各種不同的電路板。搖頭中的一個例外是光切割造型光閘系統，它配置有專用的馬達驅動器和傳感器電路板，作為其光切割造型光閘系統總成的一部分。燈弓臂包含更大、更強的水平—垂直驅動器和燈泡觸發器，見圖19和20；置頂盒安裝有通訊和主控制電子設備以及燈泡和馬達電源，見圖21。

該燈具配有提供進入綜合菜單的大彩色LCD顯示屏，有使用傳統的6鍵控制面板的設置系統。當燈具在運輸途中時，這個系統的運作可由蓄電池供電，見圖22。最后，連接器面板包含用作功率輸入的新型Neutrik powerCON True1連接器，以及標準的5針DMX 512連接器與用作診斷和維修通道的USB插座，見圖23。Philips公司人員告訴筆者該產品的新版本將擁有RDM功能；不過，筆者所測試的燈具版本不具有這個功能，所以筆者不能檢測其性能。

關于Philips Vari-Lite Vl4000 Spot的情況就是這樣。它無疑是一款復雜的燈具，具有很多特點和眾多功能以及優異的光輸出。它能滿足用戶的需要或填補裝備的下一個燈位嗎？筆者試圖給予原始的事實和數據，以幫助用戶作出自己的決定。