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方面.直接觀察光源時所看到的顏色,是光源的色表.色表用色溫這個概念來度量.由于黑體的溫度與其相應(yīng)的顏色存在著唯一對應(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,可用來對光源的顯色性進(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)計的.至于顯色指數(shù),中華人民共和國廣電部頒發(fā)的《電視演播室燈光系統(tǒng)設(shè)計規(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),但對顯色指數(shù)的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),它也存在一些問題,主要反映在兩方面:第一,按照國際照明委員會制定的標(biāo)準(zhǔn),是用8個標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品在標(biāo)準(zhǔn)光源和待測光源照射時產(chǎn)生的色差,算出每一個顏色樣品的顯色指數(shù),這8個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個特殊顯色指數(shù)Ri的平均值.在實(shí)際光源的測定中,兩種不同的光源可能8個特殊顯色指數(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,這種Ri值的差異才會縮小.第二,在Ri的計算中,忽略了對于色位移方向的考慮.例如有兩個Ri,其數(shù)值相等而色位移的方向相反,那么它們不但沒有相同的顏色,而且會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同一表面色有一致的視覺效果.在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)認(rèn)識到,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溫度表示,也可以用絕對溫度的倒數(shù)即“倒度”表示,由于“倒度”這個單位太大,故實(shí)際中常用“微倒度”來表示.微倒度M與色溫T關(guān)系:M=(1/T)106(微倒度)無論是計算攝像機(jī)允許的色溫偏差范圍,還是在升色溫或者降色溫時計算、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)級攝像機(jī),通過調(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)兩個等級.但是實(shí)際拍攝中的光源顯然沒有這么理想,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,對光源色溫的允許偏差值不是恒定的,但對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)兩個特點(diǎn):第一,光源的色溫較低時,允許的偏差值較小,光源的色溫較高時,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值)總是大于下偏差(即副的偏差值的絕對值).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),有時拍攝的電視畫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.按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電視演播室燈光系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(條文說明)的規(guī)定:“演播室光的色溫,國外有兩種標(biāo)準(zhǔn):3050±150K;3000±150K,經(jīng)過在國內(nèi)實(shí)驗(yàn),當(dāng)色溫為2850K時,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,鹵鎢燈的色溫通常達(dá)不到3200K.有試驗(yàn)表明,用色溫表測量小型演播廳的色溫,在額定電壓下調(diào)光臺的推桿推足時,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:理論計算出的色溫與實(shí)際測得的色溫有差異,小型演播廳的調(diào)光臺推桿推足時(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)光臺等設(shè)備來調(diào)節(jié)照度,由于改變了燈具的電壓,這會使得色溫發(fā)生變化.一旦色溫的變化超出允許偏差范圍,必然會影響色彩的還原.對于這個問題,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所對應(yīng)的實(shí)際色溫(K)按照上面的公式,可以計算出任何一種白熾燈和鹵鎢燈在不同電壓下的色溫值.通過計算,我們得出額定電壓(U0)為220V時色溫(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的計算值,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓低于170V時,鹵鎢燈的色溫值就會超出允許偏差范圍.演播室的調(diào)光臺推桿推足時,額定電壓為220V,隨著推桿的調(diào)整移動,電壓逐漸下降,鹵鎢燈的色溫值也逐漸降低.應(yīng)認(rèn)識到,不加限制地使用調(diào)光臺改變電壓,會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,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)常會碰到這樣一些拍攝場景,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)的超過其它雜散光的低色溫?zé)艄鈦硗怀稣彰骶植繀^(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)白平衡的問題.首先,調(diào)白平衡時所用的白紙應(yīng)是純白的.目前市面上常用的白紙,種類繁多,特別是有些白紙在造紙過程中添加青色熒光染料以顯示潔白.用這種白紙來調(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調(diào)白平衡,則圖像就帶有青色.在調(diào)白平衡時,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,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,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,不過總的來看,圖像的顏色仍是基本逼真的.若白紙放置如C所示,白紙反射外來的光線要比燈光的光線多,因而攝像機(jī)就對高色溫保持平衡,人物的臉色就比預(yù)想的紅潤.若白紙放置如A所示,則白紙會過多地反射燈光的光線,拍出人物的