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.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

燈光技術(shù)

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(xué)院，上海 200040）

圖1 受測燈具

通過對VL4000 Spot的檢測，分析該新產(chǎn)品的構(gòu)成、功能及其性能和特點。

圖案電腦燈；測評；HID燈泡；光學(xué)系統(tǒng)；光束調(diào)節(jié)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(chǎn)品，它能產(chǎn)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(tǒng)和一些復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)。Vari-Lite或許是最著名的品牌，但是目前電腦燈領(lǐng)域的競爭非常激烈，那么該燈具將表現(xiàn)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(shù)，從電源輸入到光輸出，并報告測得的原始數(shù)據(jù)，這些信息資料將有助于用戶自己得出結(jié)論。

本文中的結(jié)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(xiàn)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(fā)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(chǎn)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(nèi)，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(guān)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(jié)構(gòu)中，并用通常的熱鏡隔開（蓋帽）。整個結(jié)構(gòu)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(yīng)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(chǎn)生相當?shù)偷脑肼暋?/p>

該燈具光學(xué)系統(tǒng)由三個主要的結(jié)構(gòu)部件組成——調(diào)光和顏色控制，光束調(diào)節(jié)器以及透鏡——中心部件是光束調(diào)節(jié)器，其前后移動可以提供聚焦控制。后文將仔細檢測光學(xué)系統(tǒng)的這些部件。

2 調(diào)光與頻閃光閘

調(diào)光和頻閃系統(tǒng)被直接安裝在熱鏡之后，調(diào)光器是一個壓花玻璃系統(tǒng)，讀者可能認為它會引起不均勻的調(diào)光效果，但是在其后面又配置有均質(zhì)化作用的物鏡，會有助于提供平滑的調(diào)光效果，以達到整個光斑的均勻布光。依筆者看來，圖4的調(diào)光曲線在其頂端有點太陡，但是與VL880的調(diào)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(diào)光方式。頻閃片的設(shè)計簡單而有效，是一對帶凹邊的平片，設(shè)置于光束中構(gòu)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(tǒng)

該燈具提供色輪和顏色混合系統(tǒng)。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(gòu)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(guān)閉以控制穿越的光束。光學(xué)系統(tǒng)中，在混色系統(tǒng)之后有均質(zhì)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(jīng)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(tǒng)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(fù)雜，也要更干凈些。筆者喜歡使用該燈具的固定色輪優(yōu)先于混色系統(tǒng)來產(chǎn)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(diào)光曲線

圖5 色彩混合

圖6 色輪

CTO輪可平滑地調(diào)整色溫，從原始色溫6 140 K下調(diào)到2 822 K。

緊接著，混色系統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)產(chǎn)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(chǎn)品的軟件，所以它不提供各種多變的色輪旋轉(zhuǎn)速度。Vari-Lite相關(guān)人員告訴筆者，最終產(chǎn)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(zhì)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(xiàn)在轉(zhuǎn)入光束調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)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(tǒng)將其聚焦并產(chǎn)生預(yù)期的投影效果。Philips Vari-Lite將這個功能稱為“edge（調(diào)邊）”，而不稱為比較通用的名稱“focus（調(diào)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(jīng)到位，就可以被旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)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(jīng)到位，可以被旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度的范圍是：最高速度0.8 s/r（71 r/min），最低速度旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yè)已成為行業(yè)的規(guī)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(guī)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(guī)定。圖11顯示對準定位的系統(tǒng)：用戶必須旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)圖案速度，在合適的旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，燈具的定位和旋轉(zhuǎn)都是平滑順暢的。旋轉(zhuǎn)改變方向時其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)都采用快捷路徑算法，以使圖案變化時間最小化。

表5 旋轉(zhuǎn)圖案速度

圖12 圖案聚焦

圖12顯示典型的聚焦（調(diào)邊）質(zhì)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(diào)焦的效果（用Vari-Lite的話說：調(diào)整邊緣）。

6 光切割造型光閘

光束調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)，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(tài)。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(shè)置一只。這個系統(tǒng)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(xiàn)的），造型片在其中心位置兩側(cè)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(shù)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(tǒng)可以在兩個方向上被旋轉(zhuǎn)50°。每個造型片可以在0.5 s內(nèi)被轉(zhuǎn)過整個行程。造型片的聚焦質(zhì)量是好的，但是，正如很多應(yīng)用類似的快速光學(xué)系統(tǒng)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(xué)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(guān)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(xiàn)在進入該燈具的最后一個光學(xué)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(fù)雜結(jié)構(gòu)。從后開始數(shù)（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(tǒng)的真實復(fù)雜性便顯現(xiàn)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(jù)當下通用的變焦設(shè)置——四個透鏡組的位置設(shè)置，當用戶發(fā)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(jīng)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(chǎn)生良好的結(jié)果，但是同時它也導(dǎo)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(jīng)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(diào)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(chǎn)生的效果是不同的。其中一個選擇可能導(dǎo)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(dǎo)致棱鏡被插入透鏡組3和透鏡組4之間。棱鏡一經(jīng)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(shè)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(tǒng)最好的效果。

棱鏡是個單一的三棱體，它可以在約1.1 s內(nèi)被插入或移除，一經(jīng)被插入，可以被旋轉(zhuǎn)，其速度可從極其緩慢的速度上升至1 s/r（60 r/min）。棱鏡產(chǎn)生的影像分離狀況還是不錯的，而聚焦質(zhì)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?nèi)齻€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(xiàn)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(tǒng)有其復(fù)雜性，該系統(tǒng)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(jīng)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(tǒng)中的前置場鏡組件共提供12個單體、構(gòu)成5個組合的光學(xué)系統(tǒng)。筆者測得其全程變焦需時1.1 s，而調(diào)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(xué)系統(tǒng)可提供將近5∶1的變焦范圍，而相應(yīng)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)

該燈具的水平和垂直旋轉(zhuǎn)的范圍分別是540°和270°。完成全程540°水平旋轉(zhuǎn)需時6 s，而更典型的180°旋轉(zhuǎn)則需時4 s。全程270°垂直旋轉(zhuǎn)需時3.8 s，而180°旋轉(zhuǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)軸上都安裝有光學(xué)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(shù)運動功能都運作時所產(chǎn)生的聲強水平比風扇本身的噪聲要安靜得多，見表6。調(diào)焦是噪聲最大的運動功能。

將燈泡工作模式轉(zhuǎn)換到演播室模式時所產(chǎn)生的噪聲與上述這些數(shù)據(jù)有非常大的差別，處于穩(wěn)定（噪聲）狀態(tài)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(shù)與復(fù)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(fù)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(fù)位表現(xiàn)得非常好，其間燈具平穩(wěn)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(guān)閉狀態(tài)。

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(cè)視圖

圖19 裝置有垂直旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的燈弓

圖20 裝置有觸發(fā)器的燈弓

13 結(jié)構(gòu)

該燈具是一款多少有點模塊化結(jié)構(gòu)的燈具，卸除連接器和接線后就可拆卸出各種各樣的光學(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)是堅固可靠的，水平和垂直旋轉(zhuǎn)都安裝有從燈具兩側(cè)均可使用的手動鎖緊系統(tǒng)以利于運輸。

14 電子設(shè)備與控制

目前，作為規(guī)范，馬達驅(qū)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(shù)據(jù)總線。圖18 顯示該燈具中很多完全相同的5通道驅(qū)動器和傳感器電路板中的一塊電路板；根據(jù)指撥開關(guān)（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(tǒng)，它配置有專用的馬達驅(qū)動器和傳感器電路板，作為其光切割造型光閘系統(tǒng)總成的一部分。燈弓臂包含更大、更強的水平—垂直驅(qū)動器和燈泡觸發(fā)器，見圖19和20；置頂盒安裝有通訊和主控制電子設(shè)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(tǒng)的6鍵控制面板的設(shè)置系統(tǒng)。當燈具在運輸途中時，這個系統(tǒng)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(chǎn)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(guān)于Philips Vari-Lite Vl4000 Spot的情況就是這樣。它無疑是一款復(fù)雜的燈具，具有很多特點和眾多功能以及優(yōu)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(shù)據(jù)，以幫助用戶作出自己的決定。

圖18 模塊化驅(qū)動器電路板

圖21 置頂盒

圖22 菜單

圖23 連接器

（本文編譯自美國《Lighting & Sound America》雜志2014年9月刊《Philips Vari-Lite VL4000 Spot》一文，http∶// www.lightingandsoundamerica.com/ LSA.html）

（編輯 張冠華）

Philips Vari-Lite VL4000 Spot

Original / [USA]Mike Wood Translate / YAO Han-chun1
(1. Shanghai Theatre Academy China, Shanghai 200040, China）

By detecting VL4000 Spot, the author analyzed the composition, function, performance and features of the new product.

moving patterns light; evaluation; HID lamp; optical system; beam adjuster

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.07.001