用光-影视摄像的效果（五）照明光源知识

电视照明光源  

      电视照明用的电光源是为电视节目制作的摄像机专门提供的特定照明光源。电视摄像机对照明光源的色温、显色性有特殊的严格要求，故电视照明的光源对电视摄像有较大的局限性。 

1、 电光源的分类

    电光源按其工作原理可以分为两大类：

(1)  固体发光光源

    固体发光光源包括白炽灯、场致发光灯、半导体发光器件、固体发光体等，其中绝大多数是热辐射光源。

(2) 气体放电发光光源

    气体放电发光光源主要包括弧光放电灯和辉光放电灯等，多为冷光源系列。

2、 电视照明用电光源种类

    目前用于电视照明的电光源种类主要有以下几种： 

(1)  钨丝灯

     钨丝灯，又被称为白炽灯，钨丝灯是热辐射光源，具有连续的光谱能量分布，它的大部分电能都将变成热能，只有很少一部分的能量被转换为可见光，故发光效率很低，但它显色性很好，显色指数可达99。钨丝灯的色温一般在2400～2900K之间，属低色温光源。 

(2)  卤钨灯

    卤钨灯，是一种热辐射光源,卤钨灯是在硬质玻璃或石英玻璃制成的白炽灯泡或灯管内充入少量卤化物（如碘化物或溴化物），利用卤钨循环的原理制造而成的。

    由于工作温度高，光色得到改善，显色性指数Ra可达99；其色温在2850～3200K，特别适合用于电视照明。 

(3)  荧光灯

    低压水银荧光灯俗称日光灯或光管，属于气体放电电光源。

    三基色荧光灯由于采用了三基色荧光粉而得名（荧光灯的灯管内壁涂有RGB三种基色荧光粉），多年来广泛使用的三基色荧光灯管内的荧光粉是卤磷酸钙荧光粉，它的价格低廉，发光效率高，但显色性较差。

(4)  金属卤化物灯

    在高压汞灯内添加某些金属卤化物，能达到提高光效、改善光色的目的，因为充填的放电物质是金属卤化物，所以这种光源被称为金属卤化物灯

    氙灯是利用高压氙气产生放电现象制成的高效电光源。

      氙灯也像汞和其他金属原子激发放电一样，在适当的条件下会产生电离，从而发出可见光。

    氙灯按工作气压可分为脉冲氙灯、长弧氙灯和短弧氙灯。

    脉冲氙灯是用脉冲高压触发灯内的氙气电离而发生的气体放电灯，又称为闪光灯。脉冲氙灯能在极短的时间内发出极强的瞬时功率，获得很强的光输出，具有很高的亮度。

    短弧氙灯又称高压球形氙灯，是一种强电流的弧光放电电光源。它能发射较强的连续光谱，光色近似于日光，色温正常为6000K，显色性良好，平均显色指数达94，具有光效高、发光面积小、光参数随电压变化小等特点，而且启动时间短，重复启动时，灯无需冷却即可热触发重新启动，是一种理想的电光源。  

电视照明灯具 

      灯具是一种对光源所发出的光进行再分配的装置。所以，通常所说的灯具是光源和灯具的组合体。

1、 电视照明灯具的作用 

①合理配光，即将光源发出的光通量重新分配到需要的方向，以达到合理利用的目的。

②防止光源引起的眩光。

③提高光源利用率。

④保证照明安全。

⑤便于调整，即提供灵活的机械性能，使能对光输出进行便捷的调整。 

2、 电视照明灯具的分类

(1) 主要灯具类型及其特点：

    聚光型灯具

    聚光型灯具包括螺纹透镜聚光灯、成像聚光灯、光束灯、回光灯、追光灯等，这些灯具的光束大小都是可以自由调节的。

    由聚光型灯具发出的光都是属于硬光型光质的，它们照射物体后即产生清晰明确的阴影，显示出物体的形状、轮廓和结构。

    泛光型灯具

    泛光型灯具包括天幕灯、云灯、反射型柔光灯，这些灯都没有透镜，出光角度很宽，在很短的距离就能照亮一个很大的区域。

    与聚光灯型灯具相比，泛光型灯具射出的光束宽，方向性不强，为漫射的光线，高光的亮度较小，整个被照物体都沐浴在光线之中而没有生硬的影子。

(2) 几种主要电视照明灯具性能

    以性能特点分，电视照明灯具主要有以下几种灯具：

    平凸透镜灯

    平凸透镜灯主要用于局部照明，以取得突出强调的效果。但是由于平凸透镜灯的光输出不均匀，而且有色染现象，在光斑的边缘会出现彩虹状的色晕。由于平凸透镜灯制造简单，使用调整方便，在我国的许多地方仍在广泛的使用。

    螺纹透镜聚光灯

    螺纹透镜聚光灯采用了一块菲涅耳透镜，故又名菲涅耳聚光灯。它是在平凸透镜聚光灯基础上发展过来的，菲涅耳透镜的表面是一组同心圆环，背面还蚀刻有纹理，可使光线更加均匀柔和。

灯泡在焦点上 灯泡在焦点内 灯泡在焦点外 

平行光束 发散光束 会聚光束 

      通过调节调焦手杆，可调节螺纹透镜输出光线的光型，可获得聚光、平光和发散光的效果。螺纹透镜聚光灯的光源用500W～5000W，最常用的是6英寸1000W和8英寸2000W的灯具。

(3)  回光灯

    回光灯的灯泡后的整个背面就是一个巨大的球面反射镜，前面没透镜。

(4)  追光灯

    追光灯是在舞台表演上常用的一种强光照明工具，能产生高强度的聚光窄光束，对舞台上一个人或一组人物投以高光照明。 

(5)  泛光灯

    泛光灯光线漫散柔软，灯具的照射范围大，是典型的大面积照明灯具。泛光灯在舞台上的使用非常广泛，种类也比较多，一般有脚光灯、天幕灯、地幕灯、地槽灯、云灯等等。

      泛光灯即散光灯，有卤钨灯类的，也有荧光灯类的，如卤钨灯、三基色荧光灯等。 

石英卤钨灯管（热光源） 三基色荧光灯（冷光源） 单端球型镝灯 

球型氙灯管 管型镝灯管

人工光源种类

色温（K） 显色指数 

白炽灯 2300-2800 97-99 

卤钨灯 2900-3200 97-99 

日光色荧光灯 5500-6500 65-75 

三基色荧光灯 3200左右 85 

镝钬灯 5300-6000 75-85 

氙灯

6000 94 

可控硅调光设备 

      顾名思义，调光器就是控制并调节灯光的设备。调光器大致经历了变阻调光器、调光变压器、可控硅调光器三个阶段。如今，电视照明的调光控制基本上全部采用可控硅调光设备。

1、可控硅器件 

   可控硅器件是一种半导体器件，可分为单向可控硅、双向可控硅。它具有容量大、功率高、控制特性好、寿命长、体积小等优点。电视照明控制设备均采用可控硅器件作功率控制器件。要注意的是调光器必须与演播室相隔一定的距离，否则会对摄像信号产生干扰。 

2、调光控制系统 

    舞台上或演播室内几个乃至几百路灯光都必须集中在一个人的操作控制之下，以使布光按需要呈现并且有效，这就要求灯光控制系统有较好的集中控制功能。

（1）分组控制

    分组控制又叫集控控制，是目前使用最为广泛的一种控制方式，它是从早期强电配电板的思路上发展而来的。 配电板是在强电范围内进行分组，即进行灯与调光器之间的选择；而集控式设备则是在弱电范围内进行分组，是在单控电位器之间与集控电位器进行选择。其原理如下图3-13所示。 

（2）分场控制

    由于集控设备只能进行分组预选，演出时同组灯的亮度是相同的，也就是说它不能对每个输出回路进行不同亮度的预选，于是人们提出场控概念。所谓场，可认为是某一灯光场景，也就是这一场景里所使用的全部灯具系统的光照效应，处于灯光场景中的每一盏灯都有其独特的亮度。对应于调光设备，分场控制的本质就是为预置某一灯光场景所需调整的全部单控电位器的推杆的位置。

（3）场控集控制混合控制

   由上可见，从上述可看出场控方式和集控方式各有利弊，若能将两者结合起来，互为补充，实现场控集控制混合控制，就可获得较为满意的设备效果。现在，在电视照明的设备中，这种场控集控混合控制的模拟控制台有着非常广泛的应用。

场控集控混合控制的模拟控制台基本工作原理示意图

（4）智能灯光控制系统

    灯光艺术是由一个个灯光场景以及灯光场景的转换变化所构成的。因此，灯光控制设备的首要任务是让灯光设计者能自由自在地组织并准确地重演一个个灯光场景。智能灯光控制系统即计算机调光系统。

    使用电子计算机控制灯光的最基本任务就是储存灯光变化的信息，包括亮度信息、分组信息、集控信息、自动变化的时间信息和速度信息等。随着电子计算机的飞速发展，计算机调光系统集成了越来越强大的功能。计算机控制设备由以下几方面组成：灯光控制设备操作面板、微型计算机、灯号译码、计算机与可控硅调光设备之间的信息传输转换接口电路等，操作面板上有键盘、调光操作杆、调光操作键和各种开关。操作员通过面板输入灯光信息、微型计算机通过I/O接口输入机内，依据软件控制程序进行处理，存入RAN中，或通过I/O接口输出到转换电路，实现对可控硅的调光控制。