日期：2016/4/5 來(lái)源：中國(guó)演藝科技網(wǎng)

1 光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法測(cè)試的項(xiàng)目

光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法的開(kāi)發(fā)是完全依據(jù)文化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WH/T 26-2007《舞臺(tái)燈具光度測(cè)試與標(biāo)注》，能測(cè)試該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全部光度參數(shù)。具體可測(cè)試以下參數(shù)和曲線：

（1）光斑角（θ）：圓形有效光斑的直徑兩端與出光口中心點(diǎn)連線所形成的夾角。注：硬光斑的全部為有效光斑。柔（軟）光斑中照度值不小于最高照度值10％的范圍為有效光斑。 （2）光束角（θ1/2）：圓形半峰值光斑的直徑兩端與出光口中心點(diǎn)連線所形成的夾角。注：光斑中照度值不小于最高照度值50％的范圍為半峰值光斑。 （3）有效光通量（Fe）：有效光斑范圍內(nèi)的總光通量。 （4）平均照度值（Ea）：有效光斑內(nèi)照度的平均值。 （5）照度均勻度（ξ）：有效光斑內(nèi)平均照度值與最高照度值的比值。 （6）燈具效率（ηl）：燈具的有效光通量與所用光源總光通量的比值。 （7）燈具發(fā)光效能（ηe）：燈具的有效光通量與光源及保證光源正常工作所必需的全部電器附件消耗的總電功率的比值。 （8）光斑射距系數(shù)（K）：圓形有效光斑的直徑與射距的比值。 （9）等照度曲線圖：將一系列表示不同照度值的等照度曲線繪制在一起的圖（見(jiàn)圖1）。圖1 等照度曲線圖 （10）光強(qiáng)分布曲線圖：光強(qiáng)度隨方向變化的關(guān)系曲線圖（見(jiàn)圖2）。注：光強(qiáng)分布曲線也稱配光曲線，在民用照明行業(yè)內(nèi)通常采用極坐標(biāo)形式。由于舞臺(tái)專(zhuān)業(yè)燈具與民用燈具不同，極大多數(shù)是聚光類(lèi)燈具，其光斑角較小，只有在直角坐標(biāo)系統(tǒng)才能更好地表現(xiàn)其光分布特性。圖2 光強(qiáng)分布曲線圖 （11）射距、光斑直徑與照度關(guān)系圖：圓形光斑中心照度或平均照度與有效光斑直徑隨射距變化的關(guān)系圖（見(jiàn)圖3）。圖3 射距、光斑直徑與照度關(guān)系圖 除此之處，照相測(cè)試法還能獲得光斑中心照度、光斑內(nèi)最高照度及最高照度偏離光斑中心的位置等輔助參數(shù)。 2 光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法的測(cè)試方法及其基本原理 將燈具調(diào)整至正常工作狀態(tài)，在暗室中將光束投射到漫反射的測(cè)試面（通?？梢允瞧秸膩喒鈮γ妫?，調(diào)整投射距離，在測(cè)試面形成直徑為3 m或2 m的光斑（具體按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WH/T 26要求），照相機(jī)在計(jì)算機(jī)控制下，拍攝光斑照片（見(jiàn)圖4-1）1張、尺寸比對(duì)照片（見(jiàn)圖4-2）1張以及照度比對(duì)照片（見(jiàn)圖4-3）5張，輸入射距、功率等原始數(shù)據(jù)，即可在計(jì)算機(jī)中完成分析運(yùn)算，生成上述光度測(cè)試報(bào)告（見(jiàn)圖5）。圖5 舞臺(tái)燈具光度測(cè)試報(bào)告 光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法是運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)光斑的數(shù)碼照片進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將燈具光斑影像的灰度數(shù)值轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的照度值，并形成一系列光度數(shù)據(jù)與圖表的一種測(cè)試方法。其中，尺寸比對(duì)照片是計(jì)算機(jī)采集光斑物理尺寸的過(guò)程；照度比對(duì)照片是用于采集光照面實(shí)際照度與照相機(jī)相片灰度之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系。5張照度對(duì)比照片中應(yīng)包括在最高照度和最低照度點(diǎn)附近采集的數(shù)據(jù)，其他3張照度對(duì)比照片應(yīng)在最高照度和最低照度之間的均分值點(diǎn)（即3/4、1/2和1/4）附近采集。據(jù)此，計(jì)算機(jī)程序建立起相應(yīng)的擬合曲線，提供灰度和照度轉(zhuǎn)換時(shí)的對(duì)應(yīng)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)對(duì)光斑照片逐點(diǎn)掃描并轉(zhuǎn)譯照度值，獲得光斑的照度數(shù)據(jù)集。然后再將各點(diǎn)的照度值乘以該點(diǎn)微面積即得到各點(diǎn)的微光通量，有效光斑內(nèi)各點(diǎn)微光通量的合計(jì)值即為光斑的有效光通量。最后一步光通量的計(jì)算原理與分布光度計(jì)或手工測(cè)試是完全相同的。 3 光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法的技術(shù)關(guān)鍵 光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法是一種全新的測(cè)試技術(shù)，在研發(fā)中需要解決很多技術(shù)難點(diǎn)，主要的技術(shù)難點(diǎn)包括以下內(nèi)容。 3.1 照片灰度等級(jí)與實(shí)際光照度間對(duì)應(yīng)關(guān)系的確立 不同燈具光斑亮度的幅度差極大，數(shù)碼相機(jī)在采樣拍攝時(shí)光圈大小、快門(mén)速度、感光度高低等選項(xiàng)的變動(dòng)，都直接影響著數(shù)碼成像結(jié)果；且數(shù)碼相機(jī)本身感光器件的特性并非線性，而是半導(dǎo)體器件固有的S型曲線。通過(guò)大量的數(shù)據(jù)測(cè)試和研究，最后找到和確定了它們的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了特定函數(shù)的擬合曲線，解決了照片灰度與照度間的非線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。 3.2 海量數(shù)據(jù)運(yùn)算速度 光斑照片的像素點(diǎn)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)、甚至上千萬(wàn)，經(jīng)去毛刺、柔化等處理，最后用于計(jì)算光通量的數(shù)據(jù)點(diǎn)也近85萬(wàn)，海量的數(shù)據(jù)計(jì)算，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是極大的考驗(yàn)。如果用原始的計(jì)算方法，在一般的家用或商用筆記本計(jì)算機(jī)中運(yùn)算，將需幾十分鐘，這將嚴(yán)重影響軟件的使用和推廣。經(jīng)過(guò)反復(fù)的算法分析，優(yōu)化了算法，極大地提高了運(yùn)算速度，將運(yùn)算時(shí)間壓縮到1分鐘以內(nèi)，為測(cè)試法的使用和推廣創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。 3.3 光斑影像變形問(wèn)題 為了使光斑內(nèi)的光分布盡可能接近舞臺(tái)上實(shí)際應(yīng)用的情況，《舞臺(tái)燈具光度測(cè)試與標(biāo)注》標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般燈具的測(cè)試光斑直徑為3 m。對(duì)于如此大的光斑，照相機(jī)鏡頭通常處于中、廣角狀態(tài)，變形就很難避免。為了盡可能地減少變形對(duì)測(cè)試的影響，取景時(shí)盡量使光斑的影像位于取景框的中央部位，四周留出一定的空間，這樣可以很大程度上減小成像的變形程度。縮小了成像面積，光斑的有效像素雖然有所降低，但目前照相機(jī)的像素非常高，即使以光斑面積占整個(gè)相片面積的1/3計(jì)算，也有百萬(wàn)數(shù)量級(jí)像素，作為光通量的計(jì)算并不需要如此多的計(jì)算點(diǎn)，實(shí)際上光斑相片經(jīng)處理后，用作計(jì)算的單元近85萬(wàn)個(gè)。此外拍照時(shí)相機(jī)的位置盡可能靠近燈具出光口，以減小圖像變形失真。 3.4 反射面的漫反射特性 為使光斑在照相機(jī)內(nèi)的成像盡可能真實(shí)地反映光斑的實(shí)際情況，燈具投光的反射面必須具有理想的漫反射特性，此漫反射面理論上應(yīng)該是當(dāng)光照射時(shí)向不同方向的反射特性均勻一致的朗伯面。但在實(shí)際測(cè)試中，不可能達(dá)到如此高的要求，否則照相測(cè)試法就難以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用和推廣。經(jīng)研究，并在軟件上采取適當(dāng)措施后，在一個(gè)平整、稍作處理的墻面上涂上亞光的涂料，即可作為拍照的反射面使用。在這樣的墻面上拍出來(lái)照片難免會(huì)產(chǎn)生一些光的突變點(diǎn)，這就需要在圖像處理中予以識(shí)別和處理，排除干擾。在軟件編制時(shí)采用了一些特殊的計(jì)算和處理，既保證了測(cè)試的準(zhǔn)確性，又降低了對(duì)照片拍攝測(cè)試面的要求。 節(jié)選自《演藝科技》2016年第3期柳得安，俞世熊《舞臺(tái)影視燈具光度數(shù)據(jù)照相測(cè)試法》

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