淺談鹵鎢燈紫色與溫度的關(guān)系

淺談鹵鎢燈紫色與溫度的關(guān)系

要制作電視，我們必須注意光源的色度和色溫指數(shù)，這是電視生產(chǎn)的重要指標(biāo)。對(duì)其熟練掌握和靈活應(yīng)用關(guān)系到電視節(jié)目制作的質(zhì)量。本文經(jīng)對(duì)鹵鎢燈的色溫進(jìn)行理論分析和計(jì)算,與本臺(tái)小演播廳實(shí)際測(cè)得的色溫進(jìn)行比較,參照攝像機(jī)對(duì)色溫的要求范圍,結(jié)合工作中的實(shí)例進(jìn)行分析。我們先來(lái)談?wù)勆珳?色溫是表示光源的光譜成分的概念。通俗地說(shuō),色溫是光線顏色的一種標(biāo)志,而不是指光線的溫度。光源的色溫(顏色)有多種表示方式,用溫度表示顏色是多種方法中的一種。用溫度表示顏色的中間媒介是黑體,因?yàn)楹隗w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。在物理學(xué)中,如果對(duì)鐵、鎢等標(biāo)準(zhǔn)黑體從絕對(duì)零度(-273℃)起開(kāi)始加溫,隨著溫度增高,黑體會(huì)發(fā)出有顏色的可見(jiàn)光,光的顏色隨著溫度的升高而逐漸發(fā)生變化。當(dāng)對(duì)其加熱到800K(即800-273=527℃)時(shí),黑體出現(xiàn)暗紅色的光,再加溫,就由暗紅色變?yōu)辄S色;當(dāng)加溫到5600K時(shí),顏色由黃色變?yōu)槿展馍窗咨墓?近似太陽(yáng)光;繼續(xù)加熱到25000K時(shí),顏色逐漸由白色變?yōu)樗{(lán)色。黑體隨著溫度增高而發(fā)出的色光,就叫做光源色溫度。它用絕對(duì)溫度(K)表示。絕對(duì)溫度與攝氏溫度關(guān)系:式中:T——絕對(duì)溫度,K為單位t——攝氏溫度,℃為單位黑體輻射理論是建立在熱輻射基礎(chǔ)上的,所以白熾燈(包括鹵鎢燈)一類熱輻射體光源的光譜能量分布與黑體的光譜能量分布比較接近,都是連續(xù)光譜,用色溫概念就可描述這類光源的顏色。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: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)現(xiàn)在我們利用式(3)來(lái)算算色溫與電壓的關(guān)系。例:鹵鎢燈的U0=220V,T0=3200K再求:U0=220V,T0=3200K,U=200V時(shí),T=?通過(guò)計(jì)算可以得出,對(duì)額定電壓為220V的鹵鎢燈,若額定電壓下的色溫為3200K,電壓每下降1V,其色溫變化的平均值約是5.5K;對(duì)額定電壓為110V的鹵鎢燈,電壓每下降1V,其色溫下降的平均值約是11.5K,對(duì)額定電壓為24V的鹵鎢燈,電壓每降低1V,其色溫下降約52K。光源的顏色,從根本上來(lái)說(shuō)是由它的光譜能量分布決定的。它可以用絕對(duì)溫度表示,也可以用絕對(duì)溫度的倒數(shù)即“倒度”表示,因?yàn)椤暗苟取边@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)實(shí)踐證明,無(wú)論是人眼還是膠片和電視攝像機(jī),對(duì)光源色溫的允許偏差值不是恒定的,而對(duì)光源的微倒度值的允許偏差是恒定的。電視攝像機(jī)要求光源的微倒度值為333,在上下偏差17微倒度的情況下,圖像色彩的再現(xiàn)能達(dá)到滿意的效果。所謂色溫平衡,對(duì)于室內(nèi)照明來(lái)說(shuō),就是要保證各種光源的色溫與攝像機(jī)要求的色溫相一致。攝像機(jī)要求的色溫約為3000K,更科學(xué)地說(shuō),攝像機(jī)要求的微倒度值為333±17。按照上述原則,可以計(jì)算出攝像機(jī)在不同色溫下的允許偏差值。圖1描繪出了它的曲線。從圖1可以直觀地看出,在不同色溫下,攝像機(jī)對(duì)色溫的允許偏差值是不同的,在同一色溫下,上偏差與下偏差值也不相同。在光源色溫較低時(shí),允許的偏差值較小,而在光源色溫很高時(shí),允許的色溫偏差很大,同時(shí)還可以看出,色溫的上偏差值總是大于下偏差值。通過(guò)以上分析,我們知道了攝像機(jī)對(duì)光源色溫的要求范圍,理論上的計(jì)算可以得出,鹵鎢燈的電壓控制在額定電壓的88%即(193V)以上,其色溫可以滿足攝像機(jī)的要求。廣播電影電視部頒發(fā)的中華人民共和國(guó)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)的第二條中規(guī)定:“演播室演區(qū)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?！痹趯?shí)際工作中我們使用的鹵鎢燈,由于受到燈泡制作工藝、電壓、燈具老化等因素的影響,電壓在220V時(shí),光源的色溫都達(dá)不到3200K。筆者曾用色溫表測(cè)量小演播廳的色溫,在額定電壓下調(diào)光臺(tái)的推桿推足時(shí),七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,小演播廳的調(diào)光臺(tái)推桿推足時(shí)光源的色溫符合規(guī)范要求,即色溫在3050±150K范圍之內(nèi),我們?cè)诠ぷ髦袘?yīng)以實(shí)際測(cè)得色溫為準(zhǔn)。但為什么在小演播廳里制作出的節(jié)目有時(shí)電視畫(huà)面的效果不盡如人意呢?這是因?yàn)槿搜蹖?duì)光源顏色的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性,而攝像機(jī)對(duì)光源顏色的變化卻很敏感,光源色溫變化稍大時(shí),畫(huà)面就會(huì)出現(xiàn)偏色。那么在節(jié)目制作中,燈光工作人員應(yīng)如何掌握光源的色溫呢?在工作中有這樣處理燈光的,例如,有時(shí)為了降低照度,把電源電壓降到低于額定電壓的80%來(lái)調(diào)白平衡,錄制節(jié)目。這種做法是不妥的,由于光源的色溫達(dá)不到攝像機(jī)的要求范圍,這樣雖然也能拍出彩色電視畫(huà)面,但電視畫(huà)面不能得到良好的色再現(xiàn),因此拍出的畫(huà)面不透亮,通過(guò)這種方式拍出的畫(huà)面質(zhì)量較差。同時(shí)必須指出,降低照度可以有多種處理方式,在彩色電視制作中用犧牲色溫的方法來(lái)降低照度是錯(cuò)誤的在工作中還有這樣處理燈光的,在攝像機(jī)白平衡時(shí),把電壓調(diào)到額定電壓的75%左右,節(jié)目錄制時(shí)再把電壓升到額定值的85%左右,采用這種方法的同志認(rèn)為這樣可使拍出的畫(huà)面色彩偏藍(lán),畫(huà)面看起來(lái)更透。筆者認(rèn)為這種操作也是錯(cuò)誤的,首先它錯(cuò)在白平衡時(shí)低色溫的光源不能滿足攝像機(jī)的要求,其次錯(cuò)在錄制時(shí),再把電壓(色溫)升高,這樣燈光處理拍出的畫(huà)面,人的膚色發(fā)青,色彩遭到扭曲、失真,這種光線處理拍出的畫(huà)面也是劣質(zhì)畫(huà)面。在彩色電視節(jié)目中,如果人的膚色的再現(xiàn)是人們愛(ài)看的顏色,節(jié)目才容易獲得成功。分析以上兩個(gè)工作中的實(shí)例,筆者認(rèn)為,之所以會(huì)出現(xiàn)這種錯(cuò)誤,主要是錯(cuò)在概念上。也就是說(shuō),燈光工作人員應(yīng)該明確,燈光的色溫必需滿足攝像機(jī)的要求,而不是讓攝像機(jī)來(lái)滿足燈光的色溫,其主輔之分不容混淆。理論上計(jì)算出的光源色溫和實(shí)際測(cè)得的色溫有差異,在工作中,我們應(yīng)以實(shí)際測(cè)得的色溫為準(zhǔn),嚴(yán)格遵守技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,才能使攝像機(jī)拍出高質(zhì)量畫(huà)面。當(dāng)然,有時(shí)需要畫(huà)面具有特殊效果,有意偏色,則另當(dāng)別論。對(duì)彩色電影膠片而言有燈光型膠片和日光型膠片兩種。用鹵鎢燈照明時(shí)用燈光型膠片,在日光下拍片時(shí)用日光型膠片。在彩色電視中,攝像機(jī)只允許在大約3000K的色溫下才能得到良好的色再現(xiàn)。在日光下拍攝電視節(jié)目,實(shí)際上是把日光的色溫“降低到”3000K左右,就是用濾色片濾掉日光光譜中的一部分藍(lán)色成分,將其色溫降低,這種濾色片對(duì)著白光看它呈“淺桔色”。高檔攝像機(jī)有七檔濾色鏡,它可以把常見(jiàn)的任何一種色溫變換成所需要的色溫值。而目前我們使用的大多數(shù)攝像機(jī)只有三檔,其中一檔是不加濾色片的,要求光源的微倒度值為333微倒度(光源的色溫為3000K),另一檔要求光源的微倒度值為179微倒度(光源的色溫5600K),還有一檔是要求光源為179微倒度,且加一片中性灰阻光片,以降低過(guò)高的日光照度?？梢钥闯?這種攝像機(jī)只適應(yīng)3200K和5600K兩個(gè)等級(jí)的色溫。在節(jié)目制作中,如果在同一個(gè)景中存在兩種不同色溫的光源,必需讓光源的色溫一致才能拍攝。例如在演播廳,就要把高色溫的鏑燈降低到3000K,使它與鹵鎢燈的色溫一致。在外景拍攝,若要用鹵鎢燈補(bǔ)光,就要把低色溫的鹵鎢燈色溫升到5600K,與陽(yáng)光的色溫一致。無(wú)論是升色溫還是降色溫都可以用校色溫濾色片來(lái)完成。濾色片的選用可以通過(guò)計(jì)算微倒度值變化的差來(lái)求出。最后談?wù)劰庠吹娘@色指數(shù)。光源的顏色包括光源的色表和顯色性兩個(gè)方面光源的色表用色溫的概念來(lái)度量。對(duì)鹵鎢燈而言,色溫就可描述光源的顏色特性。對(duì)氣體放電燈而言,就必須用色溫和顯色性兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述它。在生活中人們見(jiàn)到的色彩一般來(lái)自物體的表面,而這些物體本身是不發(fā)光的。它們會(huì)使人眼產(chǎn)生色彩的感覺(jué),是由于發(fā)光體的照射而產(chǎn)生的。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。顯色指數(shù)實(shí)際上是表示,在光源照射下物體顏色的感覺(jué)與用標(biāo)準(zhǔn)光源(例如日光)照明時(shí)的一樣,則認(rèn)為該光源的顯色性好。但是,如果光源的顯色性好,而色溫沒(méi)達(dá)到3000K,拍出的電視畫(huà)面色彩也會(huì)失真。最明顯的例子就是用普通的白熾燈做電視照明,盡管白熾燈的顯色指數(shù)高達(dá)99,但它的色溫僅有2600～2800K,因此它不能用作電視照明。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:“演區(qū)光的顯色指數(shù)不應(yīng)小于85(連續(xù)光譜)。”表1列出了常見(jiàn)光源的色溫和顯色指數(shù),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。在電視制作中,全世界用得最多的是鹵鎢燈。三基色熒光燈由于發(fā)光效率高、節(jié)電受到人們的青睞,目前從國(guó)外引進(jìn)并逐漸開(kāi)始普及的冷光源燈就屬于這一類,它適合在小型口播間使用。日光色熒光燈由于其光譜不全,顯色性不好,不能用于電視照明。氙燈的特點(diǎn)是顯色性好,光色穩(wěn)定,十分接近中午的太陽(yáng)光色,人們稱它為“小太陽(yáng)”。鏑燈常用于外景拍攝和室內(nèi)追光。高壓鈉燈的色溫和顯色指數(shù)都