電視攝像中物理面光的顯色性

電視攝像中物理面光的顯色性

在電視圖像中，景觀色彩的正確恢復(fù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)要求。為了正確恢復(fù)景觀色彩，人們通常只注意光源顏色的確定、相機(jī)濾色鏡的選擇和白平衡的調(diào)整。然而，實(shí)際的光源形狀是不同的。例如，即使觀察到兩種不同的光源的顏色相同，也無(wú)法保證使用兩種光源在同一物體上具有相同的顏色效果。為了在不同的攝影環(huán)境中更準(zhǔn)確地再現(xiàn)景觀色彩，有必要從不同的角度進(jìn)行分析和研究。1顯色指數(shù)ri光源的顏色包括光源的色表和顯色性兩個(gè)方面.直接觀察光源時(shí)所看到的顏色,是光源的色表.色表用色溫這個(gè)概念來(lái)度量.由于黑體的溫度與其相應(yīng)的顏色存在著唯一對(duì)應(yīng)的關(guān)系.若某光源所發(fā)射的光的顏色與黑體在某一溫度下所輻射的光的顏色相同,則黑體的這個(gè)溫度就稱為該光源的顏色溫度——色溫.光源的顯色性,是指光源照射到物體上所產(chǎn)生的客觀效果,也就是光源能否正確地呈現(xiàn)物體顏色的性能.如果物體受到光源照射后顏色失真,則認(rèn)為該光源的顯色性不好;如果各色物體受照的效果與標(biāo)準(zhǔn)光源(標(biāo)準(zhǔn)日光或黑體)照射時(shí)一樣,則認(rèn)為該光源的顯色性好.顯色指數(shù)這一概念,可用來(lái)對(duì)光源的顯色性進(jìn)行定量的描述.以標(biāo)準(zhǔn)光源為準(zhǔn),將其顯色指數(shù)定為100,其余光源的顯色指數(shù)均低于100.常見(jiàn)光源的色溫、顯色指數(shù)和發(fā)光效率歸納于表1.通常攝像機(jī)都是以大約3000K的色溫為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的.至于顯色指數(shù),中華人民共和國(guó)廣電部頒發(fā)的《電視演播室燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:“演播區(qū)光的顯色指數(shù)不應(yīng)小于85(連續(xù)光譜).”因此,只有同時(shí)滿足色溫和顯色指數(shù)要求的光源才能作為電視照明光源.在實(shí)際工作中,必須同時(shí)考慮光源的色溫和顯色指數(shù),才能取得滿意的色彩還原效果.盡管顯色指數(shù)是定量研究光源的重要參數(shù),但對(duì)顯色指數(shù)的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),它也存在一些問(wèn)題,主要反映在兩方面:第一,按照國(guó)際照明委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn),是用8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品在標(biāo)準(zhǔn)光源和待測(cè)光源照射時(shí)產(chǎn)生的色差,算出每一個(gè)顏色樣品的顯色指數(shù),這8個(gè)顏色樣品的顯色指數(shù)叫特殊顯色指數(shù),用Ri表示.一般顯色指數(shù)(又稱綜合顯示指數(shù))Ra是8個(gè)特殊顯色指數(shù)Ri的平均值.在實(shí)際光源的測(cè)定中,兩種不同的光源可能8個(gè)特殊顯色指數(shù)Ri并不相同,但平均值可能相同,因而得出完全相同的一般顯色指數(shù)Ra,從而掩蓋了兩種光源實(shí)際顯色性的差異.很明顯,只有當(dāng)Ra值接近100時(shí),這種Ri值的差異才會(huì)縮小.第二,在Ri的計(jì)算中,忽略了對(duì)于色位移方向的考慮.例如有兩個(gè)Ri,其數(shù)值相等而色位移的方向相反,那么它們不但沒(méi)有相同的顏色,而且會(huì)存在加倍的顏色差異.從以上分析可知,具有相同Ra值的光源,也并不能保證它們對(duì)同一表面色有一致的視覺(jué)效果.在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)認(rèn)識(shí)到,那些Ra相同、但種類不同的光源之間存在著不可互換性,在改變光源時(shí)要特別加以注意.2“基層”攝像機(jī)的染色偏差分析光源的色溫可以用絕對(duì)溫度表示,也可以用絕對(duì)溫度的倒數(shù)即“倒度”表示,由于“倒度”這個(gè)單位太大,故實(shí)際中常用“微倒度”來(lái)表示.微倒度M與色溫T關(guān)系:M=(1/T)106(微倒度)無(wú)論是計(jì)算攝像機(jī)允許的色溫偏差范圍,還是在升色溫或者降色溫時(shí)計(jì)算、選用校色溫濾色片,使用微倒度這一概念都更加方便.目前使用的一般專業(yè)級(jí)攝像機(jī),通過(guò)調(diào)整濾色鏡,其適應(yīng)的色溫,只有3000K(微倒度值為333微倒度)和5600K(微倒度值為179微倒度)兩個(gè)等級(jí).但是實(shí)際拍攝中的光源顯然沒(méi)有這么理想,于是必須探討,攝像機(jī)允許的色溫偏差到底是多少?研究和實(shí)踐證明,雖然電視攝像機(jī)、膠片和人眼,對(duì)光源色溫的允許偏差值不是恒定的,但對(duì)光源的微倒度值的允許偏差卻是恒定的,即允許上下偏差17微倒度.圖1和表2分別為攝像機(jī)在不同色溫時(shí)的允許偏差曲線和允許偏差值.分析以上圖表,可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn):第一,光源的色溫較低時(shí),允許的偏差值較小,光源的色溫較高時(shí),允許的偏差值較大.第二,色溫的上偏差(即正的偏差值的絕對(duì)值)總是大于下偏差(即副的偏差值的絕對(duì)值).3標(biāo)準(zhǔn)1:5.2%5k通常小型演播室以鹵鎢燈作聚光燈,以三基色熒光燈作泛光照明,按理說(shuō)這些燈具的色溫和顯色指數(shù)均符合要求,可是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),有時(shí)拍攝的電視畫(huà)面的色彩效果還是不能令人滿意.原因顯然是復(fù)雜而多樣的.從光源的角度分析,不同種類、不同品牌的燈具可能存在顯色性的差異,燈具出廠時(shí)由于種種原因未達(dá)到標(biāo)稱色溫(甚至有較大偏差),光源電壓未達(dá)到額定電壓或燈具使用過(guò)久、老化致使色溫偏差,都有可能影響被攝景物色彩的正確還原.按照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電視演播室燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(條文說(shuō)明)的規(guī)定:“演播室光的色溫,國(guó)外有兩種標(biāo)準(zhǔn):3050±150K;3000±150K,經(jīng)過(guò)在國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn),當(dāng)色溫為2850K時(shí),白平衡被破壞,電視圖像色調(diào)欠佳.故本規(guī)范確定演區(qū)光的色溫為3050±150K.”在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn),當(dāng)電壓在220V時(shí),鹵鎢燈的色溫通常達(dá)不到3200K.有試驗(yàn)表明,用色溫表測(cè)量小型演播廳的色溫,在額定電壓下調(diào)光臺(tái)的推桿推足時(shí),7盞聚光燈的色溫各不相同,但它們的色溫都在2900~3000K之間.因此可得出結(jié)論:理論計(jì)算出的色溫與實(shí)際測(cè)得的色溫有差異,小型演播廳的調(diào)光臺(tái)推桿推足時(shí)(即額定電壓220V),光源的色溫符合規(guī)范要求,即色溫在3050±150K范圍之內(nèi).值得注意的是,目前演播室里為了獲得合適的照度,常常使用調(diào)光臺(tái)等設(shè)備來(lái)調(diào)節(jié)照度,由于改變了燈具的電壓,這會(huì)使得色溫發(fā)生變化.一旦色溫的變化超出允許偏差范圍,必然會(huì)影響色彩的還原.對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,下面我們作定量的分析.白熾燈和鹵鎢燈的色溫隨著電壓按指數(shù)規(guī)律變化,其關(guān)系可以表示為:U/U0=(T/T0)2.7T=T0(U/U0)1/2.7式中:U0——光源的額定電壓(V)U——光源的實(shí)際電壓(V)T0——額定電壓下光源的色溫(K)T——電壓U所對(duì)應(yīng)的實(shí)際色溫(K)按照上面的公式,可以計(jì)算出任何一種白熾燈和鹵鎢燈在不同電壓下的色溫值.通過(guò)計(jì)算,我們得出額定電壓(U0)為220V時(shí)色溫(T0)為3200K的鹵鎢燈隨電壓變化的色溫值,選取相關(guān)數(shù)據(jù)列在表3.分析表3的計(jì)算值,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓低于170V時(shí),鹵鎢燈的色溫值就會(huì)超出允許偏差范圍.演播室的調(diào)光臺(tái)推桿推足時(shí),額定電壓為220V,隨著推桿的調(diào)整移動(dòng),電壓逐漸下降,鹵鎢燈的色溫值也逐漸降低.應(yīng)認(rèn)識(shí)到,不加限制地使用調(diào)光臺(tái)改變電壓,會(huì)使光源色溫值超出允許偏差范圍,這必須引起重視.4調(diào)白平衡的基礎(chǔ)非演播室情況比演播室要更復(fù)雜,必須綜合考慮,既要突出重點(diǎn),又要兼顧多種因素.在實(shí)際拍攝現(xiàn)場(chǎng),混合光源的現(xiàn)象是經(jīng)常出現(xiàn)的,一般有兩種處理辦法:一是統(tǒng)一光源色溫.即在拍攝現(xiàn)場(chǎng)以高色溫光源為主,提高低色溫光源的色溫,或者以低色溫的光源為主,降低高色溫光源的色溫.升降色溫可采用在光源上加遮色溫紙的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn).二是以人物為主確定光源色溫.在實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)碰到這樣一些拍攝場(chǎng)景,如窗戶比較多的房間,或光線暗淡的大型車間或教室等,在這種場(chǎng)景條件下,很難統(tǒng)一光源色溫,那么可以3200K作為基準(zhǔn)色溫,以較強(qiáng)的超過(guò)其它雜散光的低色溫?zé)艄鈦?lái)突出照明局部區(qū)域或?qū)ο?如人物),只要所攝主要人物的正面膚色還原正常,背景有些偏色是可以接受的.在這里,特別探討一下調(diào)白平衡的問(wèn)題.首先,調(diào)白平衡時(shí)所用的白紙應(yīng)是純白的.目前市面上常用的白紙,種類繁多,特別是有些白紙?jiān)谠旒堖^(guò)程中添加青色熒光染料以顯示潔白.用這種白紙來(lái)調(diào)白平衡,圖像就帶有黃色.如果使用已褪色為略帶黃色的白紙來(lái)調(diào)白平衡,則圖像就帶有青色.在調(diào)白平衡時(shí),還必須注意白紙的放置角度.圖2顯示了一種室內(nèi)(例如教室)拍攝時(shí),白紙的角度與白平衡調(diào)整的關(guān)系.若天然光線與燈光的照度可比擬,由于白紙的角度不同,照射到紙面的混合光的變化是非常大的.如圖2所示,從窗口射入的天然光線(主光)色溫在6000K以上,而燈光(輔助光)的色溫為4500K,兩者之間存在很大的色溫差.這時(shí),若白紙放置如B所示,則白紙與鏡頭的光軸為直角,大體上取中間值就能達(dá)到白色平衡,因而人物的右臉略微發(fā)青,左臉稍帶棕色,不過(guò)總的來(lái)看,圖像的顏色仍是基本逼真的.若白紙放置如C所示,白紙反射外來(lái)的光線要比燈光的光線多,因而攝像機(jī)就對(duì)高色溫保持平衡,人物的臉色就比預(yù)想的紅潤(rùn).若白紙放置如A所示,則白紙會(huì)過(guò)多地反射燈光的光線,拍出人物的