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电视台虚拟演播室灯光系统的设计与应用

  在虚拟演播室中要得到真实感极强的前景与背景合成图像,有一个非常重要的要素就是灯光。在虚拟演播室系统中有两套灯光布置,即蓝幕布中真实灯光布置,以有虚拟场景中虚拟灯光布置。实际光源和虚拟合成光源之间的同步变化很重要。演播室灯光的控制要计算机化,使灯具的状态可以存取。
  1.虚拟演播室灯具的要求
  虚拟演播室灯光系统是建立在新型的三基色柔光灯的基础上,这种灯发光均匀、阴影小、发热少、色温恒定均匀,光布在主持人脸上自然而逼真,它几乎只发出红、绿、蓝三基色可见光,发出的光完全符合电视摄像机所需要的3200K色温要求,并且用特殊电子镇流器使用灯管发出连续恒定的光线,因此不存在闪烁问题。
  2.虚拟演播室灯位及设计
  (1)辅光灯:辅光灯用于突出画面的层次感,起到丰富画面内容的作用,辅光灯位于主持人右前方呈弧型排列,灯光略向下照射。从水平面上看,辅光位于主持人与摄像机连线右侧0-45度夹角范围内,离主持人脸部2.5m,离地面高2m左右。辅光灯采用3组灯箱,每组灯箱装配4只三基色柔光灯,辅光灯总的功率为432W。
  (2)逆光灯(轮廓灯):逆光灯用于表现主持人背景的轮廓线条和空间型态,以增强镜头的纵深感和光线的立体感。逆光灯位于主持人背后两侧对称布置,离地面2.5m左右,离主持人2m左右。
  (3)背景灯:背景灯主要用于照射背景布置,突出背景层次和立体感。背景灯在主持人和背景之间,可根据不同背景设置灯具数量。背景灯与背景平行放置,灯光略向下照射,离地面高2.5m,离背景1.5m左右。
  (4)地脚灯(眼神灯):主要用于消除主持人眼窝、鼻子部位、嘴巴下部的阴影来完成造型任务。地脚灯在摄像机右侧10度,离地面高1m,离主持人2m左右,并略向上照射。实际布光时,地脚灯采用1组装配4只三基色柔光灯的灯箱,地脚灯总计功率为144W。
  由于此类灯具光线均匀,灯光布置方便简单,免去了过去使用聚光灯时,因经常出现的局部光过强需反复调整光纸、调整光线投向的麻烦,也避免了过去经常出现的眼、玻璃等景物反光的问题,主持人也没眩目的感觉。此类灯具布置时,不需经过硅箱进行调光控制,接上电源即可工作,操作简单,布光效果始终保持稳定,无须因人物变化而变动光位。由于此类灯具功耗低,无热辐射,基本不发出热量,这样既可改善演播室工作环境,又可大量节约电力。同时此类灯具寿命长,每只灯管可达10000h以上,既免除了在直播中灯具损坏的担心,确保了播出安全,又大大减少了维护的费用。对于虚拟场景中灯光的布置,三点照明法是用光的一种基本方法,它是由一个主光、一个辅助光、一个逆光组成的三点光源系统,适用于很多类型的场景中。在设计场景时,根据场景的需要,可能会有几个逆光,或是将主光和辅助光分成几组。虚拟演播室的灯光在实际应用中还需注意以下几点:
  (1)面光方面:虚拟演播室的面光一般布得较低平,尽量避免产生主持人身上的初级投影。因为蓝箱反射光作用于阴影,通过计算机处理后,此阴影将会被色键器的蓝消除电路消除,从而影响输出的前景(主持人)的图像质量。虚拟演播室不建议加主光源,因为如果使用不当,可能出现投影环境的逻辑错误,而出现实际光源与虚拟光源的不一致性。另外,主光源在蓝箱上产生的次级投影也会影响计算机的图像处理。
  (2)逆光方面:传统的布光原则是逆光强于主光,从而凸现主持人鲜明的轮廓,增强空间立体感。虚拟演播室必须注意逆光的合理使用。太强的逆光,使蓝箱地面显得亮白而破坏蓝箱色调的一致性,影响计算机抠蓝效果;前景在蓝箱地面上的次级投影也会影响计算机的图像处理。而不用逆光或逆光太弱,则前景(主持人)象贴在电子背景上很死板。因此,逆光的合理使用能很好地体现人与场景的关系,从而加强纵深感,增强三维立体效果。
  (3)侧光方面:虚拟演演播室必须加侧光。因为虚拟系统中的色键器采用蓝色消除电路,由蓝箱反射光作用于主持人衣物边缘上的蓝色调将被蓝色消除电路去除,出来的主持人边缘变黑。因此必须加侧光以消除主持人衣物边缘上的蓝色成分。
  (4)折散光方面:尽量避免主持人服饰的反射光、透明类道具所产生的折射光对蓝箱的影响,蓝箱上的高亮点会造成合成图像的背景部分出现雾状影像。
  (5)白平衡方面:注意避免蓝箱反射光对白平衡的影响。白平衡调整得不好,会造成掩膜信号电平变低和前景物体颜色失真。
  电视台小演播室的灯光设计采用了环形布光法。用弧形灯光轨道及灯具围绕人物主体布置。综艺节目中人物布光的准则是,主体人物的面部要始终处在图像中的亮部位置。色光气氛应体现在轮廓造型上,不是特殊处理不能发生在人物正面光线上。
  随着广播电视数字化的不断发展,虚拟演播室在各台的应用也将越来越广泛。虚拟演播室对灯光的照度、照明方式也将有着全新的要求。这就要求从业人员的业务水平进一步提高,虚拟演播室是一门集灯光、化妆、三维图像、电视摄像技术为一体的综合技术,只有全方位的有利配合,才能适应新的电视制作要求。(作者单位:大同广播电视台)

崔艳

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