燈光系統(tǒng)的基本物理知識

一、燈光系統(tǒng)的基本物理知識1、基本概念：光、光通量、光強(qiáng)、亮度、照度、色表、顯色性、色溫照度十指物體被照殼狗程度，采用羊值面根J亓接受的光通旦來表示.表示單坦為勒克斯；亮度：指發(fā)光體表面岌地強(qiáng)需的物理量.人齦從一個方向觀察咒諒，任這個方向上的光卷與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光調(diào)單位的殼度，即單位投裕面積上的發(fā)光強(qiáng)度.表示單位為坎鬻拉/邛方米?；蛘呶覀円愿唵沃庇^由方式來醇釋：璃度是指能班入人的眠中檢感受到的光姓強(qiáng)度.隔意是指槌睽射直需到光的數(shù)童)光：能引起視覺感應(yīng)的輻射能，它以電磁波的形式在空間傳播。人眼所感覺到的，是電磁波中很小的一部分，稱為現(xiàn)光。其波長一般在370-780nm之間。(1nm=10-8m)?，F(xiàn)光分為紅(780-630nm)、橙(630-600nm)、黃(600-570nm)、綠(570-490nm)、青(490-450nm)、藍(lán)(450-430nm)、紫(430-370nm)。人眼對波長555nm的黃綠光最敏感。IS14.5-1111恩液謎光通量：光通量的單位為“流明”，光通量通常用④來表示。光通量是每單位時間到達(dá)、離開或通過曲面的光強(qiáng)度。光通量是燈泡發(fā)出亮光的比率。、光強(qiáng)：發(fā)光強(qiáng)度是指光源在指定方向上的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，也就是說光源向空間某一方向輻射的光通密度。符號用I表示，單位是candela(坎德拉)簡寫cd。照度：光照強(qiáng)度是一種物理術(shù)語，指單位面積上所接受可見光的光通量。簡稱照度，單

位勒克斯（Lux或Lx）。用于指示光照的強(qiáng)弱和物體表面積被照明程度的量。5） 亮度：亮度是指發(fā)光體（反光體）表面發(fā)光（反光）強(qiáng)弱的物理量。人眼從一個方向觀察光源，在這個方向上的光強(qiáng)與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發(fā)光強(qiáng)度。亮度用符號L表示，亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2）。光源的明亮程度與發(fā)光體表面積有關(guān)系，同樣的光強(qiáng)的情況下，發(fā)光面積大，則暗，反之則亮。亮度與發(fā)光面的方向也有關(guān)系，同一發(fā)光面在不同的方向上其亮度值也是不同的，通常是按垂直于視線的方向進(jìn)行計量的。如在常用照明中，如果要降低被攝物的亮度，尤其是人物臉部，正常的做法是把燈的距離拉遠(yuǎn)一些，或者在燈前加上柔光紙，以減輕光線的強(qiáng)度。6） 色表：人眼觀察到的光源所發(fā)出光的顏色。7） 顯色性：照射到物體時所顯示出來的顏色。比如：路燈（熒光高壓汞燈），遠(yuǎn)看它發(fā)的光又亮又白說明熒光高壓汞燈的包表好。但當(dāng)它照在人臉時，臉色顯得發(fā)青，這說明熒光高壓汞燈的顯色性很差。鎢絲白熾燈:遠(yuǎn)看偏黃紅一一色表差。照射時有色物體則類型陽光一一顯色性較好。8） 色溫：色溫是表示光線中包含顏色成分的一個計量單位。從理論上講，色溫是指絕對黑體從絕對零度（一273^）開始加溫后所呈現(xiàn)的顏色。黑體在受熱后.逐漸由黑變紅，轉(zhuǎn)黃，發(fā)白，最后發(fā)出藍(lán)色光。當(dāng)加熱到一定的溫度.黑體發(fā)出的光所含的光譜成分.就稱為這一溫度下的色溫，計量單位為“K”（開爾文）、如果某一光源發(fā)出的光，與某一溫度下黑體發(fā)出的光所含的光譜成分相同.即稱為某K色溫、如100W燈泡發(fā)出光的顏色，與絕對黑體在2527K時的顏色相同，那么這只燈泡發(fā)出的光的色溫就是：2527K+273K=2800K不同的光源與色溫:蠟燭光1900，日出日落1850，煤油燈2000，日出日落前半小時2350，普通民用燈泡2650，9時至15時5500，碘鎢燈3200，9時至15時后5000-4800，鎢絲燈3200，平均日光5500，照像強(qiáng)光燈3400，夏季中午直射光5800，鏑燈5500，秋季中午直射光6000-6500，閃光燈5000--6000，藍(lán)天陰影中12500，藍(lán)天空光19000-25000，薄云天空光13000，云霧天空光7500-8500，陰天空光6400-70000二、舞臺燈光燈位1、 面光：自觀眾頂部正面投向舞臺的光，主要作用為人物正面照明及整臺基本光鋪染。2、 耳光：位于臺口外兩側(cè)，斜投于舞臺的光，分為上下數(shù)層，主要輔助面光，加強(qiáng)面部照明，增加人物、景物的立體感。3、 柱光（又稱側(cè)光）：自臺口內(nèi)兩側(cè)投射的光，主要用于人物或景物的兩側(cè)面照明，增加立體感、輪廓感。4、 頂光：自舞臺上方投向舞臺的光，由前到后分為一排頂光、二排頂光、三排頂光……等，主要用于舞臺普遍照明，增強(qiáng)舞臺照度，并且有很多景物、道具的定點照射，主要靠頂光去解決。5、 逆光：自舞臺逆方向投射的光（如頂光、橋光等反向照射），可勾畫出人物、景稱的輪廓，增強(qiáng)立體感和透明感，也可作為特定光源。6、 橋光：在舞臺兩側(cè)天橋處投向舞臺的光，主要用于輔助柱光，增強(qiáng)立體感，也用于其他光位不便投射的方位，也可作為特定光源。7、 腳光：自臺口前的臺板上向舞臺投射的光，主要輔助面光照明和消除由于面光等高位照射的人物面部和下顎所形成的陰影。8、 天地排光：自天幕上方和下方投向天幕的光，主要用于天幕的照明和色彩變化。9、 流動光：位于舞臺兩側(cè)的流動燈架上，主要輔助橋光，補(bǔ)充舞臺兩側(cè)光線或其他特定光線。10、 追光：自觀眾席或其他位置需用的光位，主要用于跟蹤演員表演或突出某一特定光線，又用于主持人，是舞臺藝術(shù)的特寫之筆，起到畫龍點睛的作用。三、舞臺燈光燈具舞臺燈具從大的方向可分為投光燈具、散光燈具、效果燈具三大類。投光燈具包括各類聚光燈、柔光燈、追光燈、回光燈等。散光燈具包括散光燈、天幕燈、演播室冷光源等。效果燈具包括光束燈、成像燈、頻閃燈、激光燈、投景幻燈、天幕效果燈、電腦燈等。1、 投光燈具1） 聚光燈：聚光燈燈前使用凸透聚光鏡，后部有一反光碗，用來調(diào)節(jié)光斑大小，投射光束比較集中，漫射出來的光線比較少，可以視投射距的遠(yuǎn)近，選擇長焦距、中焦距、短焦距聚光燈。光源主要是鹵鴇燈、金鹵燈類型。發(fā)光體大多是單排絲平面型發(fā)光體。2） 柔光燈：柔光燈燈前使用羅紋凸透聚光鏡，后部有一反光碗。燈具可以在舞臺上透出漫射光線較多的柔和光線，此類燈具投射光纖的漫射區(qū)域較大，常在鏡前加上遮光扉頁遮擋。柔光燈無明顯的光斑，且相對投射距離較近。其光源主要是鹵鴇燈、金鹵燈。3） 追光燈：追光燈是使用光學(xué)系統(tǒng)將邊緣清晰的光斑投射到特定位置的燈具，一般用于跟蹤主角。追光燈光斑大小及亮度都可調(diào)。追光燈光源主要是鹵鴇燈、金鹵燈，氙氣燈。4） 回光燈：回光燈主要用于突出人物或景物的輪廓。大多做逆光和側(cè)光使用。中程回光燈還可作為中小型舞臺的面光使用?；毓鉄艄庠粗饕钦翡X泡（充氣白熾燈）和鹵鴇燈。蒸鋁泡在舞臺回光燈中采用多，鹵鴇燈在電影回光燈中應(yīng)用多。2、 散光燈具散光燈又稱為泛光燈，其反射鏡面一般為粗糙珠狀反射面，漫反射光線稱為最大。燈具光效高、照射面積大，但投射距離相對較短。散光燈漫射光線柔和、均勻。可作為影視表演或觀眾席的背景照明。廣泛適用于舞臺腳光、天幕、襯底布光或染色。散光燈又分為雙聯(lián)散光燈、地排燈、條燈等。雙聯(lián)散光燈配用光源為220V100-500W中小功率管狀鹵鴇燈，地排燈配用光源為多只800W管狀鹵鴇燈，專用于地排照明。條燈配用光源為管狀鹵鴇燈，色溫3000K-3200K，主要用作頂燈、腳燈、適用于中景、網(wǎng)景的布光和染色。天幕散光燈可以在背景幕布的視線外向幕布大傾角投射均勻的光線，主要適用于天幕、大型景片等大面積的均勻照明，屬于泛光燈類型，配用光源220V1000W、1200W管狀鹵鴇燈，色溫在3000K-3200K左右。演播室冷光源需要光源發(fā)出紅、綠、藍(lán)三基色可見光，其光束較符合攝像機(jī)所需要的色溫要求，并且光源沒有普通熒光燈的閃爍問題，通常采用T8熒光燈，色溫有5500K和3200K兩種。3、 效果燈具舞臺效果燈可以投射出多彩光束效果、各種所需圖案，提供現(xiàn)場燈光頻閃效果，可以實現(xiàn)混色、旋轉(zhuǎn)彩虹、頻閃、霧化、柔光、重影棱鏡、自旋、色彩校正燈多種特效，還可以用于人物和景物各方位照明1） 光束燈：可以射出固定的光束，光束大小不能調(diào)整。使用時，一般加裝色紙或換色器，射出多彩光束效果。配用光源為220V500W、800W、1000W和55V50W等多種鹵鴇燈、金鹵燈、帕燈。2） 成像燈：通過光闌和在造型板，將光斑切割成方形、菱形、三角形等多種形狀，或投射出所需各種圖案花紋。用于演播室、舞臺上地板造型。可根據(jù)投射距離選擇不同投射角的成像燈，功率一般在1KW-2KW左右。配用光源220V1000W、1200W、1500W、2000W金鹵燈、氙氣燈。3） 頻閃燈：通常用于產(chǎn)生類似照相機(jī)閃光燈的高速閃光，用于舞臺燈光效果的頻閃燈頻閃速度為1-12次/秒。配用光源為750W、1000W、1500W、2500W氙氣燈。4） 激光燈：由激光器發(fā)出一束或多束激光光束，表現(xiàn)其漂亮的純色和高亮度的光束空中掃射、光束散射、光束裂變、掃描文字、圖案或抽象畫面，如再加之煙霧、水霧會產(chǎn)生虛幻縹緲的三維圖像效果。激光器按照工作物質(zhì)不同可分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器。5） 投影幻燈：是舞臺、演播廳天幕上光景投影的專用燈具，可與天幕效果燈配合在舞臺天幕上形成整體畫面及各種特殊效果。中小功率投影幻燈配用光源有220V1000W、1500W、2000W、3000W、4000W鹵鎢燈、金鹵燈、氙燈、燈光通量在30000lm-80000lm。大型投景幻燈大多采用大功率金鹵燈光源及氙燈，少數(shù)功率小的采用鹵鎢光源，功率有220V2500W、4000W、5000W、6000W、7000W等，光通量可達(dá)到1300001m-350000lm。6） 天幕效果燈：在舞臺上營造出水、火、云、霧、閃電等多種特殊效果而設(shè)計制作的燈具。配用光源多為220V1000W-5000W金鹵燈、氙燈、光通量220001m-3600001m。7） 電腦燈：又稱自動燈具、機(jī)械燈具或智能燈具，善于在舞臺上創(chuàng)造出動態(tài)的燈光效果。電腦燈打出的光線一般都為幾何圖形，其圖案種類一般在八種以上。電腦燈級配用光源為220V1200W、2500W、4000W、6000W、12000W、18000W金鹵燈和氙燈，光通量在1100001m-17000001m之間，色溫達(dá)6000k左右，有很好顯色性，顯色指數(shù)Ra>90，發(fā)光效率可達(dá)1001m/w。外形有單端和雙端兩種，有可熱啟動和不可熱啟動之分。常用光源為歐司朗HMI系列和飛利浦MSI系列光源。四、舞臺設(shè)計規(guī)范新建中、小劇場舞臺燈光的照度可按能轉(zhuǎn)播電視節(jié)目的要求進(jìn)行設(shè)計。1） 舞臺演區(qū)基本光：在1.5m處的垂直照度不宜低于1500lx；2） 演區(qū)主光的垂直照度為：1800~2250lx；3） 演區(qū)輔助光的垂直照度為：1200~1800lx；4） 演區(qū)背景光的照度為：800~1000lx；5） 舞臺演區(qū)光的色溫應(yīng)為：3050+150K；6） 舞臺演區(qū)光的顯色指數(shù)不宜小于85;燈光吊桿前后與相鄰吊桿之間的間距按不小于0.5m設(shè)計舞臺景物吊桿主要采用電動水平吊桿。景物吊桿之間的間距按0.2~0.3m設(shè)計舞臺上所有吊桿鋼絲繩吊點的間距不大于5m。吊點數(shù)量不小于4個。舞臺上吊桿的長度為臺口寬度加4~6m舞臺上所有電動吊桿均裝設(shè)上、下限位；松斷繩保護(hù)；過載保護(hù)；防沖頂保護(hù)舞臺上所有電動吊桿在運(yùn)行時應(yīng)有聲、光警示信號。面光橋：1） 第一道面光的位置，應(yīng)使光軸射到合口線與臺面的夾角為40°~50°；第二道面光的位置，應(yīng)使光軸射到到大臺唇邊沿或升降樂池前邊沿與臺面的夾角為40°~50°。2） 面光橋的長度，不應(yīng)小于臺口的寬度。下部應(yīng)設(shè)50mm高的擋板，燈具射光口凈高宜為0.8m~1.2m。射光口必須金屬護(hù)網(wǎng)，固定護(hù)網(wǎng)的構(gòu)建不得遮擋光柱射向表演區(qū)。護(hù)網(wǎng)孔徑宜為35~45mm，鉛絲直徑不應(yīng)大于1mm。3） 面光橋掛燈桿的凈高宜為1m。耳光室：1） 一般中小劇場設(shè)一道耳光即可，耳光室的位置應(yīng)使燈具光軸經(jīng)臺口邊沿，射向表演區(qū)的投影與舞臺中軸線的夾角不應(yīng)大于45°，并應(yīng)使邊座觀眾能看到臺口