電腦燈

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更新時間: 2013-07-26

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電腦燈是在20世紀70年代末80年代初才出現在電視舞台上的。起初,在國外一些大型的戶外演唱會上,為了烘托現場氣氛,使用了一些由電機控制的筒子燈(PAR燈)來產生可以擺動和顏色變化的光束。追溯起來,這可能就是電腦燈的原形了。作為真正意義上的電腦燈,是出現在80年代中後期。隨著科學技術的發展,特別是數字化電腦技術的飛速發展,電腦燈經過起初的模擬時代變換髮展到了現代的數字化時代。

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電腦燈電腦燈

電腦燈是在20世紀70年代末80年代初才出現在電視舞台上的。起初,在國外一些大型的戶外演唱會上,為了烘托現場氣氛,使用了一些由電機控制的筒子燈(PAR燈)來產生可以擺動和顏色變化的光束。追溯起來,這可能就是電腦燈的原形了。作為真正意義上的電腦燈,是出現在80年代中後期。隨著科學技術的發展,特別是數字化電腦技術的飛速發展,電腦燈經過起初的模擬時代變換髮展到了現代的數字化時代。

1 電腦燈 -起源

電腦燈電腦燈

電腦燈是在20世紀70年代末80年代初才出現在電視舞台上的。

絢麗多彩,變幻莫測的燈光效果是人們對歌舞廳的第一印象。這些效果來自於各式各樣,形形色色的專業燈具。也就是人們所說的專業燈光。早期歌舞廳的燈光非常簡單,有聚光燈、筒燈、小雨燈和一些笨重的機械轉燈。隨著電子技術的發展,出現了簡單的聲控機械燈,能映出圖案、變換顏色及變化投光角度。但這些燈都是單獨動作,無法作到整齊劃一,步調一致。到了20世紀80年代出現了照明技術與電腦技術相結合的新型燈具,取名為電腦燈 。電腦燈可以幾台、幾十台、甚至上百台一齊按燈光設計要求變換圖案、色彩,其速度可快可慢,其場面瑰麗壯觀,叫人驚奇。電腦燈的出現是舞台、影視、娛樂燈光發展歷史上的一個飛躍,也使人們對燈光技術有了新的認識。

之所以稱之為電腦燈是因為它本身裝有一個微型電腦電路,可以接受控制台發出的信號,並將它轉化為電信號控制機械部分,實現各種功能。電腦燈內部可分為三大部分:其一是電腦電路,它是燈的大腦,接受命令以及發出命令都是由它來完成,還可以自檢內部功能,設置地址編碼,調校內部參數或功能。其二是機械部分,它是由若干個微步進電機組成,每個步進電機都可以獨立動作,分別帶動圖案轉輪、顏色轉輪和調光、聚焦、光斑水平移動及垂直移動操作的機械部件。最後是光源部分,電腦燈的光源大部分都是高亮度的金屬鹵化物燈泡,燈具內部安裝了鎮流器,電容等燈泡電源電路。與電光源配套的光學系統非常先進,顏色片是由耐高溫、透光率極高的濾色材料製成,使電腦燈射出的光束亮度非常高,顏色非常純正。

2 電腦燈 -優點

電腦燈電腦燈

與傳統燈光比較而言,電腦燈有非常多的優點,列舉一些最為顯著的:

1、電腦燈光設備採用國際上通用的數碼信號DMX192信號進行控制,兼容性好,控制精確快速。

2、電腦燈光設備可預置編程程序,精確走位,自動控制,為使用者控制燈光系統提供極大的方便。

3、電腦燈光可實行實時控制,操作者可根據臨場情況進行靈活控制,控制方式的靈活性好。

4、電腦燈色彩純度高,顏色變化豐富,一般可達幾十種,能極為有效地為舞台渲色,而顏色由內置的鍍膜色片提供,避免了傳統燈具通過換色片換色的色彩失真和顏色種類少的缺點。

5、電腦燈的燈泡亮度全部實行線性調整,強弱變化的層次感好。燈泡壽命長達2000小時,避免了頻繁更換燈泡的麻煩。

6、電腦燈圖案豐富,通過三面稜鏡控制,可以為舞台帶來豐富的圖案變化和多變的光束擺動,是傳統燈無法做到的。

7、電腦燈頻閃速度可調,1-10次/秒,可以根據現場情況實行直觀有效的控制。

8、電腦燈普遍可實行X軸450°Y軸270°的移動,能將光束投射到動感聽音區任何一個角落,且移動速度快。

9、電腦燈具備自動光電偵測歸零,很好地保證了系統的同步性,使得燈光系統的整體性和統一性得到很好的體現。

以上只是電腦燈光與傳統燈光設備比較的部分優勢,但電腦燈光也有有待提高的地方,比如燈泡亮度(傳統燈只需加大功率的燈泡即可,電腦燈則要使用更先進的電機和鍍色片以及鏡面等元器件並解決散熱問題才能將亮度提供少許)。

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3 電腦燈 -種類劃分

電腦燈的種類

電腦燈電腦燈

搖頭電腦燈通過旋轉燈臂或類似構造來移動光束。燈泡及其他元件都安裝在該燈臂上。

燈臂安裝在底座樞軸上,燈具則安裝在燈臂樞軸上,使其可連續進行左右(水平)方向,上下(垂直)方向運動。

搖頭電腦燈包括兩個種類:圖案燈(profile)和染色燈(wash)。

圖案燈的特點在於能造出極為銳利的光束和清晰的圖象,及各種造型。

染色燈主要是為了投射柔和均勻的燈光而設,不會造成銳利的邊緣和光影造型。

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4 電腦燈 -技術特點

電腦燈舞台效果

電腦燈的型號和品牌非常繁多,國產的、進口的、掃描式的、搖頭式的,但歸結起來不外乎以下一些特點。

1.電腦燈的結構特點

現在流行的電腦燈按結構形式來分大致有兩種,一種是鏡片掃描式電腦燈,另一種是搖頭式電腦燈。

鏡片掃描式電腦燈,是靠燈體前部的燈頭上一塊反光鏡片擺動來投射光束。鏡片由俯仰和方位兩個電機驅動,完成垂直和水平的擺動。其最大優點是:鏡片很輕,控制起來非常方便快捷,能夠產生非常快速的光束運動變化。其缺點是:受反光鏡軸的影響,光束運動範圍較小。因此,比較適合懸挂使用。

搖頭式電腦燈,是電腦燈起源時的最初設想形式,它的優點在於燈體轉動帶動光束運動,轉動範圍大,可做到360°旋轉。這種運動效果能夠在舞台上產生韻味十足的視覺感受。缺點是驅動搖頭的電機功率較大,造成燈體較重。但隨著科學技術的進步,這種缺點已經逐步得到克服,使得該種燈具近幾年來得到了突飛猛進地發展,已經成為當今電視舞台上的主流電腦燈。其體積已經能夠做到很小,重量能夠做到很輕,使用起來已經非常方便。這種電腦燈的功能也是越來越全,從最初受技術限制只能做單純的變色效果,已發展到同鏡片掃描式電腦燈一樣,能夠產生出非常豐富的藝術效果的電腦燈。

電腦燈滾筒電腦燈

2.電腦燈的功能特點

作為現代燈具的典型代表,電腦燈的功能可以說是非常齊全:一般包括光線顏色變化、三基色組合變化、光線明暗變化、圖案組合變化、圖案旋轉變化、稜鏡效果變化、柔光效果變化、鏡頭光圈收縮變化、鏡頭調焦變化、鏡頭變焦變化、光束頻閃變化等。近年來,一些電腦燈生產廠家已開始考慮將電腦燈同視頻設備連接,使電腦燈能夠投射出無限變化的圖案,產生更加豐富燦爛的藝術效果。

3.電腦燈的控制特點

電腦燈是由執行元件和控制元件組成的,電腦燈的每一種輸出燈光的變化,即上述光束的運動、光線的顏色、投射的圖案,光強的亮度等,都是由執行電機操縱特定的光學器件完成的。電腦燈的控制是由電腦完成的,每一個電腦燈配有一個或幾個CPU,通過CPU的處理,把電腦燈控制台給出的體現燈光藝術創作的指令發送給每一個動作電機。這些控制指令是由電腦發出的一組組數字信號,電機的每一個動作變化對應著一個數字編碼,輸出光束的每一個變化對應著一組數字。現在普遍採用的控制信號是DMX512信號。

4.電腦燈的使用特點

電腦燈的光源一般是氣體放電燈泡提供的,輸出的光是高色溫光(5600~6300k),而普通燈具輸出光是低色溫光(2900~3200k)。因此,電腦燈一般適用於作為效果燈使用,通過電視攝像機(色溫一般調整2900~3200k)能夠產生奇特燈光效果的優美電視畫面。另外,由於電腦燈的造價較高,就造就了它的流動性使用特點。它不可能像普通燈具那樣固定在演播室里,而是要根據節目製作的要求,隨時更換使用位置和場地。流動過程中要不斷地運輸安裝,極容易造成燈具的損壞

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5 電腦燈 -性能及應用

電腦燈電腦燈

按功能分主要有電腦變色燈、電腦燈(變色、變圖案)等;按品牌分有SGM GalileoⅠ→SGM GalileoⅣ,黃金、百奇等。為了使晚會效果達到三維空間,由國外引進了,SGM,ZOOM,VARILITE,MARTIN 等品牌的搖頭燈。由於各省會地方城市電視台資金少,不可能一次購進大批同一型號電腦燈。例如一些省市電視台一次只能購進8台--24台,而在二三年內不可能再購進新的電腦燈。如此一來,新購入的電腦燈數量太少,舊的電腦燈則趨於淘汰。不同時代、不同品牌、不同功能、的電腦燈應用在同一舞台(晚會)上,這就給燈光設計人員出了一道難題。如何使不同品牌電腦燈在同一晚會發揮出最佳效果呢?

首先,應對所有品牌電腦燈的性能進行比較。 

1.MAC2000:

超級明亮的光線、平直的光束、日光品質達6000K色溫。碗狀玻璃反射鏡與高品量、多層透鏡相組合,這都是MAC2000所特有的。它們總共能提供19000lm的發光流。光線中沒有藍色光環效果,且減少強烈的聚光流。無論在中央還是在邊沿,映像都是很銳利的。波紋效果、變形效果、光圈效果、頻閃效果、三維效果、旋轉稜鏡效果與效果驚人的新創圖案片組合,這就構成了MAC 2000的超級功能。

2.VL1000 ERS:

電腦燈電腦燈控台中的「扇形電腦燈」

1000W碘鎢泡色溫為3200K,輸出10000流明。1個圖案輪,5個可旋轉的圖案片。價值高昂的真空鍍膜材質製成的橢圓形反光杯,輸出光束極為均勻。燈頭有3塊透鏡。一塊凸透鏡,另兩塊透鏡由若干凹透鏡組成,使光束通過凹透鏡輸出若干小光束,再由凸透鏡匯合成一道大光束。這樣出光不但無光心,而且鋪光面積大而均勻。

3.SGM GalileoⅣ 1200:

16通道專業掃描電腦燈,電動聚焦,16位移動。LED顯示各項設置,燈泡壽命更長,裝有先進的電子線路和特殊防反射光學鏡片,可更換鍍膜濾片。2種色溫,2種霧鏡,2個帶有3D 效果的旋轉稜鏡 1個固定稜鏡,2個獨立旋轉圖案輪,25種圖案組合,所有圖案可換。

電腦燈電腦燈效果

4.百奇STAGE ZOOM1200搖頭燈:

有兩組圖案片,其中一組是金屬片,一組是玻璃片。它有16個通道,可自動換色,或把兩組圖案片混合使用。

只有對所有品牌的電腦燈的性能進一步了解,才能充分發揮電腦燈在晚會中的作用。如SGM GalileoⅣ型電腦燈,它是一種掃描式電腦燈。只有X,Y軸,把它懸挂起來使用才能達到最佳效果。又如ZOOM變色電腦燈的色彩飽和度好,用於歌舞晚會大面積地鋪光變色,增加節目的氣氛效果。ZOOM的兩種圖案疊加使用,在玻璃片中晶瑩替透,適合打背景圖案使用。由於搖頭燈具有X Y Z軸三維空間,把它放在地上,做大迴轉動作,能使晚會更具有魅力。一台大型晚會的好與壞,與晚會燈光有著直接的關係。電腦燈在晚會中更是相當重要的角色。燈光設計人員必須全面了解節目的內容和表現形式;深刻體會晚會主題。只有充分發揮電腦燈的作用,才能使晚會更加圓滿。

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6 電腦燈 -工作原理

電腦燈電腦燈

電腦燈通常使用DMX512控制協議控制燈體的各種動作。這種控制協議業內簡稱512協議。它是一種專用的完全數字化的信號控制協議,與模擬信號相比,它具有信號更加穩定,控制方式靈活便利,且不易受環境干擾等優點。因此,DMX512信號是目前最主流的控制信號。一路DMX信號可以控制512個通道。

通常,電腦燈的一個動作就佔用一個通道。如果電腦燈用一個顏色輪改變顏色,就佔用一個通道;如果電腦燈用兩個顏色輪改變顏色,就佔用兩個通道。電腦燈的功能越多,其所佔用的通道數也就越多。一般來講,通道的數量決定著電腦燈的性能。功能少的電腦燈只有4個或8個通道,而功能強大的電腦燈可具有38個通道之多。這種高性能的電腦燈,一個動作可能佔用2個或2個以上通道。例如,高性能電腦燈的水平運動又分為快速水平移動和精確水平移動;有的電腦燈的頻閃分為有規律的頻閃、隨機頻閃、慢出光快收光頻閃、快出光慢收光頻閃等多種效果,因此頻閃就佔用多個通道。

因為一路DMX信號只能控制512個通道,因此,在設計電腦燈控制系統時,必須要考慮到一條DMX控制線後面所有電腦燈的通道數之和不能大於512個通道。否則就必須增加DMX信號的路數來解決。每增加一路DMX信號,就必須要增加一路獨立的信號線。

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7 電腦燈 -控制系統原理

電腦燈電腦燈控台

電腦燈的控制系統通常由若干台電腦燈和配套的電腦控制台組合而成,它們之間通過一根多芯控制電纜(XLR)串聯連接,由電腦控制台統一操作,工作人員只需在控制台前編程,即可控制所有電腦燈的動作。

電腦燈的控制,是在燈具內部裝有一至兩個單片微處理器(又稱單片機),單片身處理器是將CPU和少量RAM、ROM、及I/O口集成在一塊矽片上製成的。單片微處理器發出信號,通過驅動電路使機內各個微型步進電機運動,從而帶動各個色輪、造型片、鏡頭、反射鏡運動,從而產生各種色彩和造型的光束及其在空間的運動。

燈內微處理器除了發出控制信號外,還要接收控制台的控制信號。為了控制方便,各個色輪、造型片、鏡頭、反射鏡運動的定位都量化為0至255的數字,由單片微處理器內部ROM中程序決定,有的一個數字對應一個位置(如反射鏡垂直和水平方向的位置),有的一段數字範圍內對應一個位置(如色輪、造型片的位置等)。

電腦燈電腦燈

已經看過串列傳送方式的計算機燈光控制台向可控硅調光發送的也是一個個0至255的數字信號,電腦燈內有幾個微型步進電機,因此定義一個燈的狀態需要幾個數字信號,而這幾個數字信號都需要控制台發出。所以,一個電腦燈對於計算機控制台相當於幾個可控硅迴路。只要電氣規格和通信的數據格式相同,原則上調光用的計算機燈光控制台也可以控制電腦燈。實際上,現在市場上的電腦燈一般都有幾組輸入插頭(一般每組是二個:一個輸入,接控制台或上一個燈;一個輸出,接下一個燈。二者並聯)。其中一組就是通用的DMX-512的插頭。也有些調光用計算機控制台可作電腦燈控制台用。

但是從功能上說,調光用計算機控制台是控制整個舞台或演播廳的演出燈光的,它要創造出整體的氣氛和效果,它的硬體配置、內存容量、控制迴路數等規模都比較大,軟體編製中更多考慮一路燈光布光的方便、演出中按現場的進程調出一個個的燈光場景,手動變化為主,間隔時間較長,重複較少。而電腦燈控制台的電腦燈產生整個燈光場景中的一部分效果,控制迴路相對較少,布光方式和演出要求都與調光控制不同,大量使用自動、快速、循環的效果。為了編排和控制的方便,兩者檯面上的按鍵功能、布置和顯示的要求都不一樣。因此,除了小型、流動型的控制台外,電腦燈控制台與調光控制台以分開專用型的為多。

電腦燈的接線一般都是用一根多芯控制電纜線(XLR)串聯而成,專用XLR電纜可由廠家提供,也可使用標準的平衡話筒電纜代替。要注意須將終端插頭插入鏈路中的最後一個電腦燈上。

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8 電腦燈 -保養

電腦燈電腦燈

電腦燈是機電一體的複雜設備,平時的良好使用習慣和良好的保養可以大大減少故障率,延長電腦燈及燈泡的使用壽命。

1、良好的使用習慣。電腦燈在演出結束后,不要直接拉掉電源,要通過控制台先把電腦燈的燈泡熄滅,等待10分鐘左右,等電腦燈內部的溫度降下來之後再關掉電源。

2、經常清潔燈泡。燈泡上面的灰塵等附著物直接影響燈泡的亮度,並且很容易引起燈泡炸泡,用酒精擦燈泡的表面,使其乾淨,保持清潔。

3、除塵除潮。電腦燈在使用的時候,進風風機會把灰塵、煙霧等吸進燈具,在圖案片和色片上面的灰塵影響燈的亮度,在電路板上面的灰塵和水氣會形成短路,造成電腦燈工作失靈。要經常打開電腦燈,擦掉圖案片和色片以及透鏡上面的灰塵,並用吹風機吹掉電路板上的灰塵及水氣。

4、戶外演出注意防雨。在戶外演出時要注意下雨的可能性,配置專用的防雨布,被雨水打濕的電腦燈一定要先進行乾燥處理,等燈體內部乾燥以後再使用。

5、流動演出時配備航空機櫃,以免電腦燈撞壞摔壞。

6、定期地在機械轉動咬合部位加上專用潤滑劑。

7、定期更換反光杯。反光杯是光學系統亮度的關鍵點,在使用一定時間後會出現表面氧化現象,定期更換反光杯能使電腦燈光效達到最佳狀態。

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9 電腦燈 -注意事項

電腦燈電腦燈

1.電腦燈地址碼的設定問題

電腦燈採用的是數字信號控制,使用的是國際上較通用的DMX512控制協議。每一隻燈就要有一個自身的編碼,控制台發出的指令通過這個編碼來識別每一隻燈。電腦燈的編碼器一般安裝在燈的尾部(鏡片掃描式電腦燈)或燈的基座(搖頭式電腦燈)位置。現在常用的編碼器有數字式和開關式兩種。

數字式編碼器設定起來相對比較簡單,一般通過編碼器菜單,通過翻頁翻到地址設定,然後用編碼器上的「 」(up/∧)「-」(down/∨)符號鍵來改變數字的大小,確定后,通過按「ENTER」鍵確認。例如,一個具有20個通道的電腦燈。第一隻燈的起始地址碼是1,就設定為「001」;第二隻燈的起始地址碼是21,就設定為「021」;依次類萃推,第二十一隻燈起始地址碼是401,就設定為「401」。常用的「COMAR」電腦燈和「STUDIOCOLOR」、「STUDIOSPOT」電腦燈,就是採用了上述編碼方式。

另外,還有許多電腦燈採用的是開關式編碼器,它的構造如圖4所示。它是由9個小的兩位開關組成的(也有例外情況),當開關置於「on」的位置時,表明這個開關代表的數值碼就起作用了。1到9號開關所對應的地址碼數值見表1。例如:要設定起始地址碼是1的電腦燈,就將開關「1」置於「on」;要設定起始地址碼是41的電腦燈,就將開關「1」、「4」和「6」置於「on」;依次類推,就可以設定所有電腦燈的地址碼了。

2.電腦燈與電腦燈控制台的匹配問題

中國國內外有無數個生產廠商在生產不同型號品牌的電腦燈控制台。所有這些各電腦燈控制台都具有一個共同的特點,就是充分考慮了人性化設計理念,其控制功能強大,操作簡單,使用方便。但是,每個品牌都有自己的特點,輸出的控制信號也不盡相同,有的還不能輸出DMX512控制信號。因此,在為自己的電腦燈選擇控制台時,一定要考慮好匹配問題,看一下選中的控制台是否能夠輸出目前世界範圍內較為通用的DMX512控制信號。還要看一下控制台有幾個控制口,通常一個DMX512控制口控制的電腦燈的數量是有限的,控制口越多控制的電腦燈數就越多。一個DMX512控制口可以控制的電腦燈數(N),可由下式計算得到:N=512÷Nc(其中式中Nc為一隻電腦燈的通道數)

3.電腦燈的信號線問題

電腦燈是數字化設備,它們是通過信號線相互串接在一起的,執行來自電腦燈控制台提供的指令,來完成各種動作(光線的運動、色彩的變化、圖案的變換等等)的。因此,信號線的重要性就可想而知了,如果某一條信號線存在隱患,就會造成整個系統的控制紊亂,無法正常運轉。另外,還要注意信號線的控制長度問題,通常情況下,信號線控制長度最好不要超過150m,否則,控制信號衰減嚴重,不能很好的控制電腦燈。如果信號線過長,就要考慮增加信號放大器。回想起來,我們在實際工作中遇到的許多故障,都是由信號線引起的。因此,在連接信號線之前對每一條信號線進行認真的測量,並在控制迴路中適當增加信號放大器,是作者長期以來工作中得出的經驗,往往能夠達到事半功倍的效果。

4.電腦燈的供電電源問題

在整個電視節目製作系統中,燈光系統用電量最大。供電部門一般是提供專門的電源變壓器為燈光系統供電,電源輸出的三相電,相電壓是380V,而電腦燈的饋入電源是220V、50Hz。給電腦燈供電時要特別注意,不要將380V的相電壓接入,否則,將燒毀電腦燈內的電路板,甚至會使整檯燈具報廢。每台電腦燈的用電功率問題也要注意,由於電腦燈內的用電設備很多,有各種電機,電路板,燈泡啟動設備等。如果一台標定為1200W的電腦燈,其用電量一般為2000W左右。另外,還要注意電源的零線和地線問題,如果電腦燈的饋入電源保護地線連接不好,就有可能會造成燈具的損壞。

5.電腦燈的轉場運輸問題

電腦燈作為流動燈光設備,其流動性很強,往往是幾天就要轉一次場。因此,給電腦燈製作運輸包裝箱是非常必要的,如圖5。有些生產廠家的電腦燈時配有專用的包裝箱,在購置時要注意說明。否則,就要另請專門生廠航空包裝箱的廠家設計生產。

電腦燈一般較重,搬運時要特別注意,除了注意人身安全,不要造成人身傷害外,還要了解電腦燈的結構組成,燈體上一般都有搬運把手,決不可隨意亂碰亂搬,否則,就有可能損壞燈具的轉軸和光學部件。

6.電腦燈的舞台安裝問題

電腦燈在使用時,大部分是懸挂在舞台上方的,因此懸挂的安全可靠性要引起足夠的重視,這不僅涉及到演職人員的人身安全問題,同時也要考慮到昂貴的設備費用,一旦摔壞修復起來相當困難。

7.電腦燈的編程和藝術創作問題

使用電腦燈的最終目的,是更好地襯托和渲染舞台節目的藝術效果。每一個電腦燈操作使用者,都必須在充分了解電腦燈的功能的前提下,根據舞台節目的內容,編製電腦燈的控制程序,要恰如其分地表達燈光效果,決不能喧賓奪主,把節目變成了燈光展示會。

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10 電腦燈 -參考資料

[1] 中國演出網 http://www.zgycw.net/content.php?fid=37&aid=3013

[2] 中國音響網  http://www.av001.cn/news/view-1985.htm

[3] 王朝網 http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_721675.html

[4] 音響設計 http://www.xycad.com/html/70/t-33470.html

[5] 電腦燈的種類與功能特點 http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b3cf7f20100anw4.html

[6] 神州電器網 http://www.szaudio.com/newsfile/2007-5-9/200759161813.html

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