第三章 光色基礎(chǔ)

第三章光色基礎(chǔ)第一節(jié)光和色一、光的屬性光是一種電磁波。光“一般指能引起視覺的電磁波，這部分的波長范圍約在紅光的770毫微米至紫光的390毫微米之間。波長在0.77微米以上至1000微米左右的電磁波稱為紅外線，在0.39微米以下至0.04微米左右的稱為紫外線。紅外線和紫外線都不能引起視覺，肉眼是看不見的。但可以用光學(xué)儀器或攝影來察見發(fā)射這種光線的物體，所以，在光學(xué)上光也包括紅外線和紫外線?！彼?，光是人眼視網(wǎng)膜受到刺激后引起注意的那部分電磁波。二、光譜色我們平時(shí)所看到的“白光”是可見光中不同顏色（不同波長）的光混合的結(jié)果。最純正的白光是日光。日光的可見光譜是一個(gè)連續(xù)的光譜，在雨后出現(xiàn)的彩虹中我們可以看到有序排列的各種光色，因此日光被稱為全色光源。人在光亮條件下可以看見光譜中的各種顏色，稱為光譜色。

在整個(gè)光譜上，人們可以分辨出100多種不同的色彩。光譜色包括除了紫紅色以外的所有色相。通常用從長波向短波順序的排列：紅色（760－620毫微米）、橙色（620－590毫微米）、黃色（590－550毫微米）、綠色（550－510毫微米）、青色（510－480毫微米）、藍(lán)色（480－450毫微米）、紫色（450－380毫微米）。此外，人眼還能在上述相鄰兩個(gè)顏色范圍的過渡區(qū)看到各種中間色，如黃綠、紅橙、藍(lán)綠等，因此各種顏色的波長只是一個(gè)相對的范圍。

藍(lán)色區(qū)綠色區(qū)紅色區(qū)紫外線紫藍(lán)藍(lán)綠綠黃綠黃橙橙紅紅紅外線400nm

500nm600nm700nm

三、三原色如果將光譜色按藍(lán)色區(qū)、綠色區(qū)、紅色區(qū)的相對范圍分成適當(dāng)?shù)娜?，那么整個(gè)光譜色就可以用三種色來代表，這就是我們常說的色光三原色：紅、綠、藍(lán)。這三種色光等量混合就形成白光，若不等量混合，則會形成豐富多彩、顏色各異的各種不同色光。那么，自然界中一切景物色彩的形成，都是由于它們對這三種主要色光不同比例的透射、反射和吸收的結(jié)果。紅色花朵之所以是紅色，主要是由于花朵吸收了其余色光而只反射紅色光的緣故；灰色的物體則是由于該物體對所有的色光部分吸收、部分反射的結(jié)果。

彩色電視系統(tǒng)也是根據(jù)三原色光的原理利用三只攝像管分別感應(yīng)紅、綠、藍(lán)，構(gòu)成電視的色彩。四、色彩的三要素任何一種色彩都具有色相（色別）、明度和飽和度（純度）三個(gè)特征，稱為三要素。1、色相色與色之間的主要區(qū)別，也就是色彩的種類，用光的波長來表示。22、

明度即色彩的亮度。色明度取決于物體表面的反光率，反光率高的顏色明度大，反光率低的顏色明度小。在所有的顏色中，消色中的白色物體明度最大，黑色明度最小。不同的灰色在黑與白之間，所有的顏色也在黑與白之間。電視中的彩條就是以此為依據(jù)排列的：白、黃、青、綠、品紅、紅、藍(lán)、黑，明度從高到低；而攝像機(jī)尋像器里出現(xiàn)的彩條是以消色排列，成為白、灰、黑。13、

色飽和度是指一種顏色與相同明度的消色（白、灰、黑色）兩者之間差別的程度。也就是指色彩中黑白灰的含量。含量越多，飽和度就越低，色彩不鮮艷，發(fā)灰、發(fā)白、發(fā)黑；含量越少，色彩越艷麗，所以飽和度又是色彩的純度。在電視畫面中，影像的飽和度與曝光有關(guān)，曝光過度或者不足都會降低飽和度，只有曝光正確才能真實(shí)地再現(xiàn)物體色彩的飽和度。另外，被攝對象表面的平滑度、照明光線的性質(zhì)等都會影響畫面的飽和度。被攝對象表面越平滑，色彩越鮮艷，如絲綢就比棉布鮮艷；直射光比散射光照明條件下拍攝的畫面較為鮮艷，陰天拍攝的畫面就比較平淡。第二節(jié)光的加色與減色效應(yīng)一般情況下，人眼在光線很弱的夜晚，很難辨別物體的顏色，一切物體似乎都是黑色或深灰色。人眼在日常生活中，能夠觀看到五彩繽紛的景物，主要是人眼視網(wǎng)膜上錐體細(xì)胞所引起的感覺。錐體細(xì)胞共有三種感色單元組成，分別稱為感紅單元（感色波段為600－700毫微米，以650毫微米光波最敏感）、感綠單元（500－600毫微米，對550毫微米最敏感）、感藍(lán)單元（400－500毫微米，對450毫微米最敏感）人的視覺器官所獲得的色光就是上述不同波長的對各感色單元分別或同時(shí)作用產(chǎn)生的相應(yīng)感覺。紅色是物體發(fā)射或反射、透射的光波刺激人眼視網(wǎng)膜感紅單元的結(jié)果。綠色則是刺激感綠單元的結(jié)果。當(dāng)三種感色單元中的任意兩種同時(shí)受到刺激，而且兩種感色單元受到相同程度的刺激時(shí)，大腦則獲得中間色彩的感覺，如感紅單元、感綠單元受到相同的刺激時(shí)，大腦獲得黃色感覺；紅光＋綠光＝黃光紅光＋藍(lán)光＝品紅光藍(lán)光＋綠光＝青光如果兩種感色單元同時(shí)受到不同程度的刺激時(shí)，就會隨著兩種感色單元之間的比例變化，大腦獲得各種不同的色覺。如當(dāng)感紅單元所受到的刺激程度大于感綠單元所受的刺激程度，大腦會獲得橙紅色的感覺，反之就會獲得黃綠的色彩感覺。依此類推：紅光（多）＋綠光（多）＝橙紅光綠光（多）＋紅光（少）＝黃綠光

紅光（多）＋藍(lán)光（多）＝紫紅色藍(lán)光（多）＋綠光（少）＝青綠光總之，兩種以上色光同時(shí)刺激人眼視網(wǎng)膜錐體細(xì)胞，就會引起不同色覺。這種由兩種以上的色光混合疊加之后所產(chǎn)生的新的色覺效果，稱為光的加色效果。如果兩種色光按照一定比例疊加形成消色光（白、灰、黑），那么這兩種色光則為互補(bǔ)色，如紅光與青光，綠光與品紅光，藍(lán)光與黃光均為互補(bǔ)色。當(dāng)三種感色單元受到同等程度刺激時(shí)，人的大腦便獲得消色的感覺。當(dāng)三種感色單元受到相同的強(qiáng)刺激時(shí)，大腦即獲得白色的色覺，當(dāng)受到相同的中等刺激時(shí)，大腦獲得灰色感覺，而當(dāng)三種感色單元同時(shí)受到微弱刺激時(shí)大腦即獲得黑色的感覺。由此：一定波長的紅、綠、藍(lán)色光，按照不同比例進(jìn)行加色混合，就可以獲得全部光譜色以及光譜色以外的品紅色光，還可以獲得不同程度的消色。所以色彩學(xué)上把紅光、綠光、藍(lán)光稱為三原色光。三原色光按各自不同的相應(yīng)比例混合、匹配，可獲得一系列復(fù)合光。二、光的減色效應(yīng)光的減色效應(yīng)是指從白光或復(fù)合光中減去某種色光，而得到另一種色光的效應(yīng)。

光的減色效應(yīng)概括起來有以下規(guī)律：1、原色濾光鏡只允許和本濾色鏡顏色相同的色光通過，吸收其它色光2、補(bǔ)色（黃、品紅、青）濾光鏡，也稱中間色濾光鏡，它允許與本濾色鏡顏色相同的色光透過，同時(shí)還允許形成這一補(bǔ)色的其它兩種原色光透過，吸收其它色光。補(bǔ)色濾鏡中的黃濾鏡，允許黃光和紅光、綠光透過，吸收與黃光互為補(bǔ)色的藍(lán)光；品紅濾鏡可以透過品紅光和紅光、藍(lán)光，吸收綠光；青濾鏡可能透過青光和綠光、藍(lán)光，吸收紅光。3.兩種補(bǔ)色濾鏡疊加使用，只允許形成這兩補(bǔ)色所共有的一種原色光透過，吸收其它色光4.種原色濾鏡疊加，各種色光均被吸收，或根據(jù)某一種濾色鏡的濃淡程度，透過部分色光。5、三補(bǔ)色濾鏡疊加，各種色光相繼被吸收，最終都不能透過，而呈現(xiàn)出黑色效果。如三補(bǔ)色顏色均較淡，疊加后三濾鏡本身呈現(xiàn)中性灰色，這對白光還能透過一部分，但強(qiáng)度明顯較弱。從上述濾光鏡的透光規(guī)律可以看出，濾光鏡不論是裝在照相機(jī)、攝影機(jī)、攝像機(jī)的鏡頭前或后，它都會根據(jù)濾光鏡的顏色、深淺程度、對不同波長的光波進(jìn)行吸收與透過。這些都為我們運(yùn)用各種濾光鏡調(diào)節(jié)和控制畫面色調(diào)、影調(diào)，創(chuàng)作出更富有藝術(shù)表現(xiàn)力和感染力的作品，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第三節(jié)光源色溫與畫面色彩控制

由于光源色溫不同，光譜成分各異，只有了解了光源的色溫，才能有目的的選擇調(diào)節(jié)光源色溫的用的濾光片。使景物的色彩在畫面中得到準(zhǔn)確控制。一、色溫的意義

色溫，又稱為色溫度或光源色溫。色溫是說明熱輻射光源的光譜成分的，用絕對溫度（K）表示。

色溫是英國物理學(xué)家凱爾文（Kelvin）于1848年在一次物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了光色與溫度的關(guān)系。他把黑體（又稱絕對黑體，又稱完全輻射體）放在密封的容器中加熱，從絕對零度（－273.16）為計(jì)算起點(diǎn)，溫度每提高1度，色溫相應(yīng)提高1°K。所以，人們用凱爾文名字的第一個(gè)大寫字母作為光源色溫的標(biāo)志單位。隨著溫度的升高，黑體的顏色發(fā)生變化，從黑到暗紅，又從暗紅轉(zhuǎn)為黃白，最后成為青白色。色溫是借用完全輻射體的溫度來表現(xiàn)光源的光譜成分的。完全輻射體是指能全部吸收外來電磁輻射而毫無反射和透射的理想物體。它對任何波長的吸收系數(shù)為1，反射系數(shù)和透射系數(shù)為零，完全輻射體不加熱時(shí)就是黑體。當(dāng)實(shí)際光源的光譜成分與完全輻射體在某一溫度時(shí)光譜成分一致或接近，就用完全輻射體的溫度來表示實(shí)際光源的光譜成分，這就是色溫的意義。色溫不時(shí)物體色的標(biāo)志，也不是亮度標(biāo)志，它只說明熱輻射光源光譜成分的變化。

常見光源的色溫如下：下面是幾種典型的熱輻射光源所含光譜成分的比例表：因此光源色溫的高低，隨著光源的性質(zhì)不同而有所變化，光源色溫的高低標(biāo)志著各自所含的光譜成分不同，而色溫值的高低標(biāo)志著紅光成分和藍(lán)光成分的變化。如果光源的光譜成分所含紅光成分多于藍(lán)光，色溫偏低，反之色溫偏高。所以可以用校色溫濾光片來調(diào)節(jié)，使畫面色彩正常還原或按照創(chuàng)作意圖得到準(zhǔn)確控制。二、光源色溫與攝影攝像之間的關(guān)系第一，光源色溫的高低直接影響物體顏色的明亮程度，也就是說同一顏色的物體在不同色溫的光源照明下，會呈現(xiàn)出不同的明亮程度。例如：白熾燈光中的紅光和橙光成分較多，藍(lán)、青光成分較少，因此在白熾燈照明下，橙紅色物體顯得較明亮，藍(lán)青色物體則顯得較暗；而在陰天散射光照明下的景物，由于光源的光譜成分中紅橙光成分較少，藍(lán)青光成分較多，所以陰天條件下的景物，紅橙色調(diào)的物體顯得較暗，而藍(lán)青色調(diào)的物體顯得較明亮。第二，光源色溫的高低直接影響畫面的色彩還原。當(dāng)光源色溫與攝像機(jī)標(biāo)定的平衡色溫一致時(shí)，畫面中景物色彩正常還原，當(dāng)光源色溫高于標(biāo)定的平衡色溫時(shí)，畫面的色調(diào)會出現(xiàn)偏藍(lán)青現(xiàn)象；反之當(dāng)高于色溫低于標(biāo)定的平衡色溫時(shí)，畫面的色調(diào)偏橙紅。如何進(jìn)行色調(diào)的處理？可以利用白平衡調(diào)節(jié)時(shí)，使用的白卡片來影響紅、綠、藍(lán)三原色的合成比例。由于白卡片所給出的基準(zhǔn)白是攝像機(jī)確定紅、綠、藍(lán)三信號比例的依據(jù)，各種色溫的光源，無論怎么偏色，都可以在白卡片上表現(xiàn)出來。由于白卡片所給出的基準(zhǔn)白是攝像機(jī)確定紅、綠、藍(lán)三信號比例的依據(jù)，各種色溫的光源，無論怎么偏色，都可以在白卡片上表現(xiàn)出來。3200K色溫光源偏紅，照在白卡片上也偏紅。調(diào)節(jié)白平衡，就是適當(dāng)調(diào)增加綠和藍(lán)的合成比例，以此混合比