淺談大中型綜藝演播室燈光系統的設計

譚 磊

(中央電視臺，北京 100020)

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淺談大中型綜藝演播室燈光系統的設計

譚 磊

(中央電視臺，北京 100020)

本文以中央電視臺新址E03演播室為例，結合大中型綜藝演播室在使用上的特點以及新變化和新趨勢，從配電、吊掛、信號控制、調光控制、燈具等幾大方面介紹了大中型綜藝演播室燈光系統的設計。最后結合演播室實際使用中遇到的問題，給出了思考及建議。

燈光系統；點陣式吊掛系統；網絡控制；管理系統；LED燈具；演播室；調光控制

引言

隨著現代電視相關技術的不斷發展，現在的電視節目制作在表現形式、制作方式、舞美設計等方面發現了很大的變化。越來越多的節目不再滿足于傳統制作形式，從而產生了很多新變化、新趨勢:演區和觀眾區沒有了明顯的區分,兩者融合在一起，形成全景區的概念；燈光的功能也從舞臺照明擴展到了舞臺美術的范疇，采用立體的、多種造型的燈位布置，使燈光也成為了景的一部分；大量效果類燈具的使用，使傳統的DMX512信號傳輸系統難以滿足信號控制的需要。正是這些新變化、新趨勢促使我們在設計中央電視臺E03演播室燈光系統時對它的定位及功能有了更多的考量，以滿足未來節目制作的需要。下面就以央視E03演播室燈光系統為例談談大中型綜藝演播室燈光系統的設計思路。

1 總體構想

該項目于2013年5月開工，2013年7月完工，2013年8月投入節目制作。E03演播室面積為800 m2，實際內部長和寬分別為30 m及24 m。燈光設備層鋼梁距地面12 m。

演播室如何定位，要有哪些功能，需要達到什么樣的節目制作目標，決定了這個演播室最終選擇的技術路線。首先，需要分析研究這個演播室的潛在用途，還要分析建成后節目制作如何安排，考慮其最復雜的工作形式。E03演播室燈光系統在設計之初就將其定位為一個自由空間，不管是燈位選擇，還是舞臺造型設計都要給設計師充分的空間與自由度，并且在技術上給予充分支持，以實現這些構想。本次燈光系統設計的明確目標：演播室燈光系統必須是安全的、可靠的、高質的、先進的、靈活的、全面的，同時整體方案應充分地應用網絡化、智能化、模塊化的最新研究成果和理念。

最終我們決定選擇采用點陣式的吊掛系統，以最大限度的滿足設計師燈光造型要求。同時燈光信號采用網絡傳輸，以充分滿足大規模燈具使用時信號擴展的需要。同時不再設置傳統的觀眾席，使舞美設計師在設計舞臺造型時可以將舞臺演區及觀眾區一體化考慮。有了這些基本思路，整個E03演播室的基本框架也就大體形成了。演播室燈光系統主要包括了：配電系統、吊掛系統、信號控制系統、調光控制系統、燈具等幾大分系統，下面就從這幾方面對E03演播室燈光系統的設計進行介紹。

2 系統設計

2.1 燈光配電系統

演播室燈光系統采用兩路電源供電，分別引自相應的高低壓變配電室互為備份的兩段母線，低壓配電盤設置于燈光設備間內，設置母聯方式, 兩路進線電源同時運行互為備用，各帶一部分負荷；當其中一路電源故障時，可以手動投入母聯斷路器，由另一路電源帶全部演播室燈光負荷。E03演播室燈光用電負荷不大于500 kW。配電系統如圖1所示。

圖1 配電系統圖Fig.1 Power distribution system

大中型綜藝演播室燈光用電容量的確定，根據節目制作經驗，可以采用演播室面積乘以0.5～0.7 kW/m2來計算。

2.2 機械吊掛系統

E03演播室采用全景區的設計方式，不再設置固定的觀眾席，整個演播室采用單點提升機(電葫蘆)組成點陣式吊掛提升系統(如圖2所示)。單點提升機(電葫蘆)共設56個，每個負荷1 000 kg。演播室設備層上設置18條軌道，軌道上設置了90個可手動移動的軌道滑車，單點提升機(電葫蘆)懸掛在這些滑車上，因此單點提升機可在18條鋼制軌道上靈活手動移動或更換軌道。燈光設計人員可以任意組合這些單點提升機，同時配置可拆卸的燈光專用組合燈架與單點提升機及軌道滑車配合使用，根據節目需求，組成不同結構的造型。給使用這個演播室的節目編導、燈光設計人員、舞美設計人員充分的創作空間和自由度，最大限度發揮他們的想象力和創造力。

為了配合這種新穎的吊裝方式，配備了獨具特色的上收纜系統。通過單獨的電機控制電纜的升降，并且上收纜系統有上、下限位，同時電纜與燈架連接處在運動或靜止狀態下所受力不影響電纜使用安全、性能及壽命。當電纜與燈架連接后，上收纜電機自動轉換到非工作狀態，電纜的上升與下降隨同控制燈架的單點提升機同時進行。同時配有60套方便接線了流動數字轉接盒，配合上收纜裝置使用。

E03演播室演區采用的單點提升機設備可單控，也可多臺集中控制運行(集中控制運行不少于16臺)，采用信號控制方式控制單點提升機設備(電葫蘆)升降。

考慮到設計師的造型需求主要集中在演播室中間區域，所以我們在整個演播室采用點陣式吊掛提升系統外，在演播室四邊設置了電動鋁合金水平吊桿及電動垂直吊桿共計28套，以滿足常規的掛燈需要。

圖2 吊掛設備布置圖Fig.2 Hanging equipment layout

由于設備層空調風筒的原因，18條軌道無法在同一高度實現滑車的移動，所以我們采用了分段式的處理，部分軌道敷設在設備層表面，設計了小推車進行滑車的吊裝及移動(如圖3、圖4所示)。

圖3 正常高度的軌道滑車Fig.3 The rail pulley with normal height

圖4 設備層表面的軌道滑車Fig.4 The rail pulley running on the equipment platform

目前大中型綜藝演播室吊掛系統除了E03演播室采用的電機可移動的方式以外，還有采用電機固定安裝吊點可移動；旋轉吊桿以及一機多桿的多聯軸鏈式傳動吊掛系統(通過一臺吊機實現多點的升降)等方式。根本目的都是為了提供一種更加方便靈活的吊掛方式，這也是未來大中型演播室吊掛系統的設計趨勢。

2.3 網絡控制及管理系統

燈光網絡控制系統以其安全可靠、大容量的信息傳輸能力得到越來越廣泛的應用。E03演播室燈光控制系統采用了以太網和DMX512相結合并存的設計，由網絡節點(網絡/DMX轉換器)、光纖交換機、隔離分配放大器組成，DMX通道為2048路。這樣設計即保證大型節目有足夠的信號傳輸能力，可以擴展，又可以在制作一些中小型節目時非常方便、快速地利用現有的2048個DMX通道進行信號連接。同時兩套信號系統也可以互為備份，當一套信號系統有故障時由另外一套系統承擔起節目制作任務。

演播室內主干網采用雙環光纖網絡信號傳輸。以光纖作為傳輸媒介，將設在燈光控制室、燈光設備間、燈柵層處的網絡信號中繼柜相互連接。網絡信號柜至演播室內各處節點的信號傳輸采用帶屏蔽的6類線。進口光纖交換機具有高端疊堆功能，系統端口分配更加嚴密、緊湊，完全解決系統端口冗余問題，這樣，既滿足當前的使用要求，又為將來的系統升級、擴展留有冗余和充分的余地。

群內演播室調光控制臺通過網絡連接，具有全程跟蹤備份功能，可瞬間無間斷切換，保證演出正常進行。

2.4 調光控制系統

由于新臺址E03演播室從設計之初就決定常規燈具全部采用LED燈具，故不再配置傳統調光立柜。配置新型可控智能直通柜，由調光臺控制電源模塊直接輸出直通電源。同時，通過調光模塊和直通模塊的互換，也可以實現功能轉換，滿足傳統熱光源燈具的使用。

可控智能直通柜通過以太網和控制臺聯系，可控智能直通柜顯示面板上可反映立柜的工作狀況和各回路的運行，得到柜體的各種狀態，參數和反饋信息。按照演播室所在區域及空間位置，可控智能直通柜在設置時采用一體化設計方式。

E03演播室設置主備調光控制臺、電腦燈控制臺，同時為了靈活編輯燈光場景設置流動控制臺。主備臺型號規格配置可完全相同，控制臺具有DMX512接口，以太網接口；支持Art-Net或ACN燈光網絡控制協議(或可以方便升級到未來統一的燈光網絡協議)；同時具備可擴展控制更多通道的能力。

2.5 燈具設備

由于LED燈具具有綠色、環保、高效、節能、安全、長壽等技術特點，所以E03演播室在設計之初就考慮采用LED燈具。但是100 W或200 W LED燈具在總光通量上存在不足，不能滿足800 m2演播室8～10 m投射距離的需要，所以我們把目光放在了當時剛上市不久的300 W LED聚光燈上。為了能夠替代目前大型演播室常用的2 000 W熱光源聚光燈，我們對市面主流的幾款300 W LED聚光燈做了光效測試。

1)測試時間。2013年4月。

2)測試方法。分別測試目前市面上主流的幾款300 W LED聚光燈及2 000 W 熱光源聚光燈，分別測試其投射距離為8 m及10 m處的有效光斑直徑及照度，并計算光通量。將其與2 000 W 熱光源聚光燈數據做對比，得出是否滿足需要的結論。

3)測試設備。如表1所示。

表1 測試設備Table 1 Test equipment

4)測試結果。從測試結果可以看出，市面上主流300 W LED聚光燈的光效均已優于傳統2 000 W熱光源聚光燈，所以可以滿足需要。同時顯色指數Ra也基本大于90，可以滿足電視演播室節目制作需要(見表2)。

表2 測試結果Table 2 Test result

由于現代大型演播室大量LED屏幕及燈箱的存在，且普遍為高色溫，為了平衡色溫，最終我們采購了80臺300 W LED高色溫桿控LED聚光燈。

3 演播室現狀

E03演播室從2013年8月投入節目制作以來，承擔了大量的節目制作任務。不管是采用單點提升機(電葫蘆)組成點陣式吊掛提升系統，還是采用以太網和DMX512相結合并存設計的燈光網絡信號傳輸系統，其易用性及靈活性都得到了節目制作人員的認可。近年來制作了《豪門盛宴》《一槌定音》《2015賀歲杯系列賽》《非常6+1》等一系列大中型直播、錄播節目(如圖5、圖6所示)。

圖5 《國慶戲曲晚會》Fig.5 《The National Day opera gala evening》

圖6 《音樂告訴你》Fig.6 《Music tells you》

4 思考與建議

4.1 設備層設置獨立的燈光舞美層

目前的大型演播室在使用中普遍會遇到設備層各工種混用的狀況，設備層各工種設備、設施混雜，擁擠不堪，尤其是空調與消防設備。而且空調的風筒或消防的管道及探頭時常會影響燈光吊掛系統點位的設置、鋼絲繩的運行。反過來，燈光、舞美長期在設備層操作作業也難免會對空調機消防設施有損害。為了改變這種狀態，在演播室建安設計時建議單獨設置一個燈光舞美層，供燈光、舞美、大屏幕等工種使用，改變目前的混亂狀況。

4.2 演播室的寬高比要合適

現代電視節目制作已普遍進入高清時代，電視畫面比例為16∶9，在這種情況下，舞臺臺口寬度決定了演播室高度。如果舞臺臺口足夠寬但是演播室高度不足，這樣的演播室設計是不合理的。同時演播室長度也應與演播室寬度相協調適應。根據中廣電廣播電影電視設計研究院《高清演播室環境配置要求研究》建議，綜藝演播室長寬尺寸建議值及天幕高度推薦值如表3所示。

表3 綜藝演播室長寬尺寸建議值及天幕高度推薦值Table 3 Recommended value of studio length,width and velarium height

4.3 演播室的噪聲問題

演播室的噪聲問題一直是影響節目質量的一大頑疾。很多演播室由于設計缺陷，底噪就已超過了噪聲許可標準，更不論使用了大量燈具及大屏幕等設備之后。建議在今后的演播室建設之初就將噪聲問題重點考慮，使其不影響節目制作。

[1] 電視演播室燈光系統設計規范：GY 5045—2006[S].2006.

[2] 供配電系統設計規范：GB 50052—95[S]. 北京：中國計劃出版社，1996.

[3] 低壓配電設計規范：GB 50054—95[S]. 1996.

[4] 舞臺燈具光度測試與標注：WH/T 26—2007[S].2007.

[5] 中廣電廣播電影電視設計研究院. 高清演播室環境配置要求研究[R].2010.

[6] 趙建平，王京池，朱悅.光源顯色性對電視圖像色彩還原的影響[J].照明工程學報，2015, 26(4):11-17.

[7] 羅曉霞，劉 佳，榮浩磊. LED 舞臺照明燈具的性能測評研究[J].照明工程學報，2014, 25(1):115-120.

2017湖南省照明科技論壇圓滿舉辦

2017 年4月28日，2017 湖南省照明學會年會暨第一屆三次會員大會、2017 湖南省照明科技論壇在長沙華美達酒店落下帷幕。來自湖南省 13 個市州縣(市)的城市建設管理部門的負責人和來自全省各地設計院、科研單位、城市照明管理單位、生產廠家、經銷商、施工企業的 102 個會員單位的 256 名代表以及來自21個省內外照明生產企業的負責人和相關人員參加了會議。參加會議總人數超過 350 人。中國照明學會副理事長高飛參加了大會并致辭。

Discussion on Lighting System Design for Large and Medium-Sized Variety Studios

TAN Lei

(China Central Television，Beijing 100020，China)

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.

lighting system；dot-matrix hanging system；network control; management system；LED light; studio; dimming control

J9,TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.03.007