探索偏振镜在新闻演播室中的应用

王晟彬+郑佳蔚

【摘 要】 解析偏振光和偏振镜的原理，通过新闻演播室客观环境设计试验，实际分析了光源、拍摄角度和偏振镜片综合运 用下对图像产生的主客观影响，对偏振镜在新闻演播室的应用进行探索。

【关键词】 偏振光；偏振镜；新闻演播室

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.08.004

The Exploration of Polarizer Applied in the News Studio

WANG Sheng-bin，ZHENG Jia-wei

（Zhejiang Radio&Television Group， Hangzhou Zhejiang 310005， China）

【Abstract】Through analyzing the principle of polarized light and polarized lens， According to the news studio to objective environment. Analysis of the illuminant， shooting angle and the polarized lens to effect of the image， and has carried on the exploration and attempt.

【Key Words】polarized light； polarized lens； news studio

1 引言

如今的新闻演播室中，从大尺寸的等离子屏（PDP）、液晶屏（LCD）到背投大屏（DLP）、LED屏，大面积显示设备的运用已习以为常，科技的进步为艺术创作的实现提供了各种可能。但常会被一些问题困扰，比如新闻演播室中，灯光投射到背景上产生反光的问题，从以前的实物背景到现在以各种可变换内容的显示设备为背景，反光始终是令灯光师头疼的问题。

当新闻演播室画面中背景出现反光时，通常会导致画面整体发灰、不通透，影响大屏信息的传达，同时也降低了画面整体的观赏性。为了得到更好的画面效果，使大屏设备发挥出最佳效果，通常采取以下几种方式去除反光。

（1）调整灯光角度，约束光斑大小。但是，灯光首先要保证人物面光，所以可调整的余地很小；通过光栅约束光斑大小的效果也是十分有限的。

（2）通过遮光帘遮挡。这是目前最有效的一种方式，但是也有不足之处。首先遮光帘应用起来不灵活；其次在全景中，遮光帘容易穿帮，影响画面整体美感。

（3） 改变反光平面的材质或反射角度。在传统喷绘等实物背景中，常选择“亚光”等漫反射材质的物体作为背景。但如今多以显示设备为背景，其表面材质无法轻易改变或控制；如果采用改变背景角度，大屏设备质量重、体积大，需要重新设计支架，关系到舞美、视频等多个部门，成本高，难度大。

在尝试了一系列方法之后，笔者想到了摄影中常用的一种滤镜：偏振镜。

2 偏振光和偏振镜的原理

偏振镜是一种摄影器材中常见的滤镜，一般分为线偏振镜和圆偏振镜。线偏振镜适用范围广，是目前摄影领域常用的一种偏振滤光镜（下文中所陈述的偏振镜均为线偏振镜）。摄影用线偏振镜一般由两片光学玻璃夹着一片有定向作用的微小偏光性质晶体组成，可以除去非金属表面的反光，如玻璃、水面的反射光，从而改善画面色调、影调[1]。在摄影中，经常会通过使用偏振镜拍摄理想的画面效果，将偏振镜引入到新闻演播室，利用其特性去除反光，对电视图像进行优化，通过解析演播室光路和偏振镜的原理，尝试去除背景反光，同时探索其可利用的其他可能性。

（1） 偏振光的产生[2]

光是一种特定的电磁波，以横波的形式进行传播。偏振是指振动的方向对于传播方向的不对称性，具有这种现象的光就是偏振光。自然光本质上是偏振的，但因为自然光由很多偏振的光波串组成，每一束光波串的偏振方向是随机变化的，在一段时间里任何方向都没有优势，所以它以非偏振光的形式出现。当随机变化的自然偏振光串经过物体反射后，反射光串同时朝一个方向有规则地偏振时，就产生了定向偏振光。自然光转化成偏振光方法有很多种，可以用偏振片（如图1所示）、双折射晶体等产生偏振光，最常见到的偏振光是自然光照射到非金属表面反射形成的光。

（2） 偏振镜的原理

各种非金属物体表面的反光在视觉上呈现出高亮白斑，遮盖了原本物体表面的材质纹理或信息，在拍摄过程中不必要的反光常会影响到画面信息传递的完整性和准确性，需要去除这些反光。偏振镜可以选择性地过滤偏振光。以线偏振镜为例，它能去除99%的与其偏振方向垂直振动的线偏振光。线偏振镜的两片玻璃各自独立地安装在可以旋转的环圈里，通过旋转其中一片玻璃片，改变光栅角度。光栅将阻挡那些与它不平行的偏振光线，如图2。偏振镜一般都不会标示出偏光方向，使用时需要旋转镜片，观察取景画面，根据拍摄要求选择合适的偏振效果。

（3） 偏振镜对自然光的影响

自然光可分解为两个偏振方向的线偏振光，常定义为平行和垂直（相对光线与反射面法线构成的入射面）线偏振光，它们的光能量比是1：1。这种自然光经过理想偏振镜，只有一半的能通过偏振镜。实际上，偏振镜有制作材料的本身吸收和表面反射的损耗，实际通过率只有理论状态的60%～90%，若取75%，加上理论上50%的通过率，因此，实际通过偏振镜的光能量只有原来的37%左右。

（4） 偏振镜去除偏振光需满足的条件

根据布儒斯特定律，自然光照射到非金属表面上，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，当反射光与折射光垂直时，这个反射光才是线偏振光，此时的入射角就称为布儒斯特角。光的折射、反射特性如图3所示。endprint

布儒斯特角θB等于两种介质的折光率之比的反正切。

设θ1为入射角，θ2为折射角，n1和n2为两种介质的折射率。有

如果反射光和折射光垂直，则：

整理，得：

由于在演播室环境中，光线都是由空气射到另一种介质，多为玻璃、刷有油漆的木头表面等。空气的折射率约等于1，其他大多数物质的折射率都大于1，如水是1.333，玻璃是1.500，可知在入射角arctan（n）中的n﹥1，得到布儒斯特角在45°与90°之间。由此可得，若要使用偏振镜去除反光，偏振镜所处的位置须满足以上的条件，即进入射角在45°与90°之间时，反射光才可能为线偏振光，反射光可以被消除。而实际情况中，也只可能做到大量抑制，无法做到完全消除。

（5） 入射光、反射光与折射光的能量分配

根据能量守恒定律，反射光和折射光的能量等于入射光的能量[6]，如图3所示。根据反射率公式，平行和垂直的两偏振光经过表面反射的反射率是不同的，具体见公式：

透射光的能量为1-r，一般不可能同反射光相同。

当n1=1， n2=n ，满足布儒斯角反射时，

说明：在发生布儒斯特反射时，平行入射面的偏振光没有反射，所以反射光中只有垂直入射面的偏振光，而且由于垂直入射面的偏振光部分被透射，此时的反射光能量小于1/2。当n=1.5时，估算经过表面反射的反射率为1/5，即反射光能量约为原来入射光的1/5。

（6） 演播室中的偏振光

根据之前的分析，当光线入射角为布儒斯特角时，镜面反射光为全偏振光。由于演播室中灯光和场景的构成比较复杂，根据演播室中常见反光表面的材质可以计算出镜面反射的入射角在45°与90°之间时，反射光接近全偏振光。即偏振镜对大角度入射时，产生的表面反射光可以有效抑制；但小角度入射时，只能消除小部分。

在演播室节目制作中，比较常见的大面积反光可以分为逆光成因和顺光成因两大类。逆光造成的反光主要是水平表面产生的，如主播台面、地面、头发等；顺光造成的反光主要是垂直表面的反光，如：眼镜镜片、大屏幕显示设备等反光。

按照偏振镜去除偏振光需满足布儒斯特定律的条件，偏振镜对演播室中相对于摄像机逆光所造成的偏振光有明显的消除效果，如图4所示。顺光照射在背景大屏或者是眼镜镜片上产生的光斑，因为入射角明显小于45°，为非布儒斯特角，如图5所示，只能消除物体表面的一部分反射光，效果不明显。

通过上面的分析，可以辨别演播室中的反光是否可以用偏振镜消除。要在实际的节目中使用并取得比较好的效果，还需根据节目形式，综合考虑演播室摄像机色调和光圈、演播室灯光和置景要求，选择最适合使用偏振镜的场景构图。

3 偏振镜在新闻演播室中的实验

在演播室中，笔者尝试采用线偏振镜后在不同摄像机光圈、不同方向光源的拍摄条件下，对拍摄效果的影响，实验设备见表1。

3.1 偏振镜对摄像机光圈的影响

演播室光源采用顺光均匀照射标准白卡，摄像机镜头对准白卡并使其充满画面。调整摄像机光圈值为f4.0时，示波器上画面电平幅度约700 mV；安装偏振镜后电平值下降，增大光圈使电平幅度再度调整到700 mV，此时光圈数值显示为f2.2。

3.2 偏振镜对不同方向光源的影响

（1）单一逆光

在单一逆光照明下，旋转偏振镜得到的效果如图6所示，可见桌面上的反光光斑逐渐减弱，最后基本被消除，同时人物轮廓光也被大幅抑制，如图7所示。

（2）顺光+逆光

模拟演播室的真实环境，开启顺光和逆光，如图8所示，调整偏振镜的反射光强度，测试了两组不同的取景，人物、桌面在DLP大屏（关闭）背景下的效果见图9，人物、桌面在等离子加DLP大屏（开启）环境下的效果见图10。

从图9、图10的对比可见，调整偏振镜的反射光强度，逆光对人物轮廓光和桌面的反光有所变化，顺光对人物面光及投射在DLP大屏表面所产生的反光并没有明显变化，同时背景DLP大屏和前景等离子图像没有受到影响。

（3）偏振镜对不同类型显示器的影响

背投大屏、等离子屏、液晶屏和显像管显示器（CRT）等各种显示设备在演播室中的应用越来越多。偏振镜是否会对它们的正常显示造成影响呢？使用安装偏振镜的摄像机分别从正面拍摄DLP、PDP、LCD和CRT。在拍摄过程中旋转偏振镜，DLP、PDP、和CRT显示器画面没有变化，而LCD在偏振镜旋转到某一角度时出现了画面全黑的消光现象，这与液晶显示器的显示原理相关。

（4） 偏振镜在全景机位中的使用效果

日常节目制作中，起始、结束和大屏前站播等画面经常会使用全景机位。在全景构图中，旋转偏振镜调整到合适的角度，可消除地面和桌面大面积的反光光斑，其他物体表面的杂光也有所减少，画面干净通透，但在安装偏振镜后的广角端画面边缘有较为明显的暗角，如图11所示。

3.3 实验结论

（1）偏振镜使用后会损失约两档光圈，实际应用中可通过提高演播室光照度和加大摄像机光圈进行弥补。提高演播室光照度需要考虑现有灯光设备能否实现，同时光照度和同一场景中其他显示设备的光比是否合适。使用更大的光圈后，摄像机的景深变浅，实际画面效果是否能接受。

（2）使用偏振镜去除桌面的反光时，人物造型的轮廓光同时被削弱，偏光镜还有可能过滤掉人物脸部的反光，使人物失去立体感。全景构图时，人物比例较小，减少了轮廓光对人物造型的影响。

（3）使用偏振镜后，会对画面整体的影调和色调产生影响 [3-4]；不同品牌的偏振镜对图像质量也会有略微不同的影响，可以通过调节摄像机参数进行校正。

（4）一些特殊的显示设备避免与偏振镜同时使用，如液晶显示设备。

4 探索与创新

基于偏振镜的原理，如果将两片偏振镜相叠加后，旋转其中一片，就能阻挡一部分光线的通过，起到控制进光量的功能，如图12所示。

从图12中可以看到，当自然光（即非偏正光）透过第一片偏振镜时，光的性质发生了改变，变成了偏振光。当其透过第二片偏振镜时，其透光量就受到第二片偏振镜的控制。当两片偏振镜夹角为0°时，偏振镜阻光效果最小；当夹角为90°时，阻光效果最大，几乎100%阻挡光线。此原理也就是偏振镜对液晶屏产生消光现象的原理。

偏振镜的这一特性正好能解决常见的开放式演播室光比难以控制的问题，特别是一些会议现场、大型活动或体育比赛现场的透明背景开放式演播室。如果在透明玻璃墙上附上偏振膜[5]，再在摄像机镜头前装上偏振镜，就可以在不改变演播室内光线环境的同时，单独控制户外光线的射入。这样既解决了室内外光比极大的难题，也可以轻松应对不同时间光线变化的问题，有效地提升了画面效果，同时也降低了对灯光设备上的苛刻要求。但这一方案的难题在于，大面积高质量的偏振膜的价格相对昂贵，市场上相对较少；同时，在安装时或许对于每一张偏振膜的偏振角度也会要求，否者会影响实际效果。

5 结束语

总之，偏振镜固然有其消除反光、杂散光，提升影像质感和色彩饱和度的效果，但使用时会有诸多局限和不利因素需要注意。很好地运用偏振镜的原理，如在一些使用分镜头拍摄、讲究画面、注意布光的高质量画面中，就能较好地发挥偏振镜的效果。在将偏振镜应用到演播室系统内摄像机进行直播或录播时，需充分考虑后谨慎使用，以避免给画面造成的不利影响。同时，如果利用偏振片分离技术，巧用偏振镜消光原理控制常变化、大光比的光线环境，倒是一种不错的选择。endprint

布儒斯特角θB等于两种介质的折光率之比的反正切。

设θ1为入射角，θ2为折射角，n1和n2为两种介质的折射率。有

如果反射光和折射光垂直，则：

整理，得：

由于在演播室环境中，光线都是由空气射到另一种介质，多为玻璃、刷有油漆的木头表面等。空气的折射率约等于1，其他大多数物质的折射率都大于1，如水是1.333，玻璃是1.500，可知在入射角arctan（n）中的n﹥1，得到布儒斯特角在45°与90°之间。由此可得，若要使用偏振镜去除反光，偏振镜所处的位置须满足以上的条件，即进入射角在45°与90°之间时，反射光才可能为线偏振光，反射光可以被消除。而实际情况中，也只可能做到大量抑制，无法做到完全消除。

（5） 入射光、反射光与折射光的能量分配

根据能量守恒定律，反射光和折射光的能量等于入射光的能量[6]，如图3所示。根据反射率公式，平行和垂直的两偏振光经过表面反射的反射率是不同的，具体见公式：

透射光的能量为1-r，一般不可能同反射光相同。

当n1=1， n2=n ，满足布儒斯角反射时，

说明：在发生布儒斯特反射时，平行入射面的偏振光没有反射，所以反射光中只有垂直入射面的偏振光，而且由于垂直入射面的偏振光部分被透射，此时的反射光能量小于1/2。当n=1.5时，估算经过表面反射的反射率为1/5，即反射光能量约为原来入射光的1/5。

（6） 演播室中的偏振光

根据之前的分析，当光线入射角为布儒斯特角时，镜面反射光为全偏振光。由于演播室中灯光和场景的构成比较复杂，根据演播室中常见反光表面的材质可以计算出镜面反射的入射角在45°与90°之间时，反射光接近全偏振光。即偏振镜对大角度入射时，产生的表面反射光可以有效抑制；但小角度入射时，只能消除小部分。

在演播室节目制作中，比较常见的大面积反光可以分为逆光成因和顺光成因两大类。逆光造成的反光主要是水平表面产生的，如主播台面、地面、头发等；顺光造成的反光主要是垂直表面的反光，如：眼镜镜片、大屏幕显示设备等反光。

按照偏振镜去除偏振光需满足布儒斯特定律的条件，偏振镜对演播室中相对于摄像机逆光所造成的偏振光有明显的消除效果，如图4所示。顺光照射在背景大屏或者是眼镜镜片上产生的光斑，因为入射角明显小于45°，为非布儒斯特角，如图5所示，只能消除物体表面的一部分反射光，效果不明显。

通过上面的分析，可以辨别演播室中的反光是否可以用偏振镜消除。要在实际的节目中使用并取得比较好的效果，还需根据节目形式，综合考虑演播室摄像机色调和光圈、演播室灯光和置景要求，选择最适合使用偏振镜的场景构图。

3 偏振镜在新闻演播室中的实验

在演播室中，笔者尝试采用线偏振镜后在不同摄像机光圈、不同方向光源的拍摄条件下，对拍摄效果的影响，实验设备见表1。

3.1 偏振镜对摄像机光圈的影响

演播室光源采用顺光均匀照射标准白卡，摄像机镜头对准白卡并使其充满画面。调整摄像机光圈值为f4.0时，示波器上画面电平幅度约700 mV；安装偏振镜后电平值下降，增大光圈使电平幅度再度调整到700 mV，此时光圈数值显示为f2.2。

3.2 偏振镜对不同方向光源的影响

（1）单一逆光

在单一逆光照明下，旋转偏振镜得到的效果如图6所示，可见桌面上的反光光斑逐渐减弱，最后基本被消除，同时人物轮廓光也被大幅抑制，如图7所示。

（2）顺光+逆光

模拟演播室的真实环境，开启顺光和逆光，如图8所示，调整偏振镜的反射光强度，测试了两组不同的取景，人物、桌面在DLP大屏（关闭）背景下的效果见图9，人物、桌面在等离子加DLP大屏（开启）环境下的效果见图10。

从图9、图10的对比可见，调整偏振镜的反射光强度，逆光对人物轮廓光和桌面的反光有所变化，顺光对人物面光及投射在DLP大屏表面所产生的反光并没有明显变化，同时背景DLP大屏和前景等离子图像没有受到影响。

（3）偏振镜对不同类型显示器的影响

背投大屏、等离子屏、液晶屏和显像管显示器（CRT）等各种显示设备在演播室中的应用越来越多。偏振镜是否会对它们的正常显示造成影响呢？使用安装偏振镜的摄像机分别从正面拍摄DLP、PDP、LCD和CRT。在拍摄过程中旋转偏振镜，DLP、PDP、和CRT显示器画面没有变化，而LCD在偏振镜旋转到某一角度时出现了画面全黑的消光现象，这与液晶显示器的显示原理相关。

（4） 偏振镜在全景机位中的使用效果

日常节目制作中，起始、结束和大屏前站播等画面经常会使用全景机位。在全景构图中，旋转偏振镜调整到合适的角度，可消除地面和桌面大面积的反光光斑，其他物体表面的杂光也有所减少，画面干净通透，但在安装偏振镜后的广角端画面边缘有较为明显的暗角，如图11所示。

3.3 实验结论

（1）偏振镜使用后会损失约两档光圈，实际应用中可通过提高演播室光照度和加大摄像机光圈进行弥补。提高演播室光照度需要考虑现有灯光设备能否实现，同时光照度和同一场景中其他显示设备的光比是否合适。使用更大的光圈后，摄像机的景深变浅，实际画面效果是否能接受。

（2）使用偏振镜去除桌面的反光时，人物造型的轮廓光同时被削弱，偏光镜还有可能过滤掉人物脸部的反光，使人物失去立体感。全景构图时，人物比例较小，减少了轮廓光对人物造型的影响。

（3）使用偏振镜后，会对画面整体的影调和色调产生影响 [3-4]；不同品牌的偏振镜对图像质量也会有略微不同的影响，可以通过调节摄像机参数进行校正。

（4）一些特殊的显示设备避免与偏振镜同时使用，如液晶显示设备。

4 探索与创新

基于偏振镜的原理，如果将两片偏振镜相叠加后，旋转其中一片，就能阻挡一部分光线的通过，起到控制进光量的功能，如图12所示。

从图12中可以看到，当自然光（即非偏正光）透过第一片偏振镜时，光的性质发生了改变，变成了偏振光。当其透过第二片偏振镜时，其透光量就受到第二片偏振镜的控制。当两片偏振镜夹角为0°时，偏振镜阻光效果最小；当夹角为90°时，阻光效果最大，几乎100%阻挡光线。此原理也就是偏振镜对液晶屏产生消光现象的原理。

偏振镜的这一特性正好能解决常见的开放式演播室光比难以控制的问题，特别是一些会议现场、大型活动或体育比赛现场的透明背景开放式演播室。如果在透明玻璃墙上附上偏振膜[5]，再在摄像机镜头前装上偏振镜，就可以在不改变演播室内光线环境的同时，单独控制户外光线的射入。这样既解决了室内外光比极大的难题，也可以轻松应对不同时间光线变化的问题，有效地提升了画面效果，同时也降低了对灯光设备上的苛刻要求。但这一方案的难题在于，大面积高质量的偏振膜的价格相对昂贵，市场上相对较少；同时，在安装时或许对于每一张偏振膜的偏振角度也会要求，否者会影响实际效果。

5 结束语

总之，偏振镜固然有其消除反光、杂散光，提升影像质感和色彩饱和度的效果，但使用时会有诸多局限和不利因素需要注意。很好地运用偏振镜的原理，如在一些使用分镜头拍摄、讲究画面、注意布光的高质量画面中，就能较好地发挥偏振镜的效果。在将偏振镜应用到演播室系统内摄像机进行直播或录播时，需充分考虑后谨慎使用，以避免给画面造成的不利影响。同时，如果利用偏振片分离技术，巧用偏振镜消光原理控制常变化、大光比的光线环境，倒是一种不错的选择。endprint

布儒斯特角θB等于两种介质的折光率之比的反正切。

设θ1为入射角，θ2为折射角，n1和n2为两种介质的折射率。有

如果反射光和折射光垂直，则：

整理，得：

由于在演播室环境中，光线都是由空气射到另一种介质，多为玻璃、刷有油漆的木头表面等。空气的折射率约等于1，其他大多数物质的折射率都大于1，如水是1.333，玻璃是1.500，可知在入射角arctan（n）中的n﹥1，得到布儒斯特角在45°与90°之间。由此可得，若要使用偏振镜去除反光，偏振镜所处的位置须满足以上的条件，即进入射角在45°与90°之间时，反射光才可能为线偏振光，反射光可以被消除。而实际情况中，也只可能做到大量抑制，无法做到完全消除。

（5） 入射光、反射光与折射光的能量分配

根据能量守恒定律，反射光和折射光的能量等于入射光的能量[6]，如图3所示。根据反射率公式，平行和垂直的两偏振光经过表面反射的反射率是不同的，具体见公式：

透射光的能量为1-r，一般不可能同反射光相同。

当n1=1， n2=n ，满足布儒斯角反射时，

说明：在发生布儒斯特反射时，平行入射面的偏振光没有反射，所以反射光中只有垂直入射面的偏振光，而且由于垂直入射面的偏振光部分被透射，此时的反射光能量小于1/2。当n=1.5时，估算经过表面反射的反射率为1/5，即反射光能量约为原来入射光的1/5。

（6） 演播室中的偏振光

根据之前的分析，当光线入射角为布儒斯特角时，镜面反射光为全偏振光。由于演播室中灯光和场景的构成比较复杂，根据演播室中常见反光表面的材质可以计算出镜面反射的入射角在45°与90°之间时，反射光接近全偏振光。即偏振镜对大角度入射时，产生的表面反射光可以有效抑制；但小角度入射时，只能消除小部分。

在演播室节目制作中，比较常见的大面积反光可以分为逆光成因和顺光成因两大类。逆光造成的反光主要是水平表面产生的，如主播台面、地面、头发等；顺光造成的反光主要是垂直表面的反光，如：眼镜镜片、大屏幕显示设备等反光。

按照偏振镜去除偏振光需满足布儒斯特定律的条件，偏振镜对演播室中相对于摄像机逆光所造成的偏振光有明显的消除效果，如图4所示。顺光照射在背景大屏或者是眼镜镜片上产生的光斑，因为入射角明显小于45°，为非布儒斯特角，如图5所示，只能消除物体表面的一部分反射光，效果不明显。

通过上面的分析，可以辨别演播室中的反光是否可以用偏振镜消除。要在实际的节目中使用并取得比较好的效果，还需根据节目形式，综合考虑演播室摄像机色调和光圈、演播室灯光和置景要求，选择最适合使用偏振镜的场景构图。

3 偏振镜在新闻演播室中的实验

在演播室中，笔者尝试采用线偏振镜后在不同摄像机光圈、不同方向光源的拍摄条件下，对拍摄效果的影响，实验设备见表1。

3.1 偏振镜对摄像机光圈的影响

演播室光源采用顺光均匀照射标准白卡，摄像机镜头对准白卡并使其充满画面。调整摄像机光圈值为f4.0时，示波器上画面电平幅度约700 mV；安装偏振镜后电平值下降，增大光圈使电平幅度再度调整到700 mV，此时光圈数值显示为f2.2。

3.2 偏振镜对不同方向光源的影响

（1）单一逆光

在单一逆光照明下，旋转偏振镜得到的效果如图6所示，可见桌面上的反光光斑逐渐减弱，最后基本被消除，同时人物轮廓光也被大幅抑制，如图7所示。

（2）顺光+逆光

模拟演播室的真实环境，开启顺光和逆光，如图8所示，调整偏振镜的反射光强度，测试了两组不同的取景，人物、桌面在DLP大屏（关闭）背景下的效果见图9，人物、桌面在等离子加DLP大屏（开启）环境下的效果见图10。

从图9、图10的对比可见，调整偏振镜的反射光强度，逆光对人物轮廓光和桌面的反光有所变化，顺光对人物面光及投射在DLP大屏表面所产生的反光并没有明显变化，同时背景DLP大屏和前景等离子图像没有受到影响。

（3）偏振镜对不同类型显示器的影响

背投大屏、等离子屏、液晶屏和显像管显示器（CRT）等各种显示设备在演播室中的应用越来越多。偏振镜是否会对它们的正常显示造成影响呢？使用安装偏振镜的摄像机分别从正面拍摄DLP、PDP、LCD和CRT。在拍摄过程中旋转偏振镜，DLP、PDP、和CRT显示器画面没有变化，而LCD在偏振镜旋转到某一角度时出现了画面全黑的消光现象，这与液晶显示器的显示原理相关。

（4） 偏振镜在全景机位中的使用效果

日常节目制作中，起始、结束和大屏前站播等画面经常会使用全景机位。在全景构图中，旋转偏振镜调整到合适的角度，可消除地面和桌面大面积的反光光斑，其他物体表面的杂光也有所减少，画面干净通透，但在安装偏振镜后的广角端画面边缘有较为明显的暗角，如图11所示。

3.3 实验结论

（1）偏振镜使用后会损失约两档光圈，实际应用中可通过提高演播室光照度和加大摄像机光圈进行弥补。提高演播室光照度需要考虑现有灯光设备能否实现，同时光照度和同一场景中其他显示设备的光比是否合适。使用更大的光圈后，摄像机的景深变浅，实际画面效果是否能接受。

（2）使用偏振镜去除桌面的反光时，人物造型的轮廓光同时被削弱，偏光镜还有可能过滤掉人物脸部的反光，使人物失去立体感。全景构图时，人物比例较小，减少了轮廓光对人物造型的影响。

（3）使用偏振镜后，会对画面整体的影调和色调产生影响 [3-4]；不同品牌的偏振镜对图像质量也会有略微不同的影响，可以通过调节摄像机参数进行校正。

（4）一些特殊的显示设备避免与偏振镜同时使用，如液晶显示设备。

4 探索与创新

基于偏振镜的原理，如果将两片偏振镜相叠加后，旋转其中一片，就能阻挡一部分光线的通过，起到控制进光量的功能，如图12所示。

从图12中可以看到，当自然光（即非偏正光）透过第一片偏振镜时，光的性质发生了改变，变成了偏振光。当其透过第二片偏振镜时，其透光量就受到第二片偏振镜的控制。当两片偏振镜夹角为0°时，偏振镜阻光效果最小；当夹角为90°时，阻光效果最大，几乎100%阻挡光线。此原理也就是偏振镜对液晶屏产生消光现象的原理。

偏振镜的这一特性正好能解决常见的开放式演播室光比难以控制的问题，特别是一些会议现场、大型活动或体育比赛现场的透明背景开放式演播室。如果在透明玻璃墙上附上偏振膜[5]，再在摄像机镜头前装上偏振镜，就可以在不改变演播室内光线环境的同时，单独控制户外光线的射入。这样既解决了室内外光比极大的难题，也可以轻松应对不同时间光线变化的问题，有效地提升了画面效果，同时也降低了对灯光设备上的苛刻要求。但这一方案的难题在于，大面积高质量的偏振膜的价格相对昂贵，市场上相对较少；同时，在安装时或许对于每一张偏振膜的偏振角度也会要求，否者会影响实际效果。

5 结束语

总之，偏振镜固然有其消除反光、杂散光，提升影像质感和色彩饱和度的效果，但使用时会有诸多局限和不利因素需要注意。很好地运用偏振镜的原理，如在一些使用分镜头拍摄、讲究画面、注意布光的高质量画面中，就能较好地发挥偏振镜的效果。在将偏振镜应用到演播室系统内摄像机进行直播或录播时，需充分考虑后谨慎使用，以避免给画面造成的不利影响。同时，如果利用偏振片分离技术，巧用偏振镜消光原理控制常变化、大光比的光线环境，倒是一种不错的选择。endprint