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。對其熟練掌握和靈活應用關(guān)系到電視節(jié)目制作的質(zhì)量。本文經(jīng)對鹵鎢燈的色溫進行理論分析和計算,與本臺小演播廳實際測得的色溫進行比較,參照攝像機對色溫的要求范圍,結(jié)合工作中的實例進行分析。我們先來談談色溫,色溫是表示光源的光譜成分的概念。通俗地說,色溫是光線顏色的一種標志,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,因為黑體的溫度與其相應的顏色存在著唯一對應的關(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。在物理學中,如果對鐵、鎢等標準黑體從絕對零度(-273℃)起開始加溫,隨著溫度增高,黑體會發(fā)出有顏色的可見光,光的顏色隨著溫度的升高而逐漸發(fā)生變化。當對其加熱到800K(即800-273=527℃)時,黑體出現(xiàn)暗紅色的光,再加溫,就由暗紅色變?yōu)辄S色;當加溫到5600K時,顏色由黃色變?yōu)槿展馍窗咨墓?近似太陽光;繼續(xù)加熱到25000K時,顏色逐漸由白色變?yōu)樗{色。黑體隨著溫度增高而發(fā)出的色光,就叫做光源色溫度。它用絕對溫度(K)表示。絕對溫度與攝氏溫度關(guān)系:式中:T——絕對溫度,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——光源的實際電壓(V)T0——額定電壓下光源的色溫(K)T——電壓U所對應的實際色溫(K)現(xiàn)在我們利用式(3)來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,T=?通過計算可以得出,對額定電壓為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,從根本上來說是由它的光譜能量分布決定的。它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,因為“倒度”這個單位太大,故實際中常用“微倒度”來表示。微倒度M與色溫T關(guān)系:M=(1/T)106(微倒度)實踐證明,無論是人眼還是膠片和電視攝像機,對光源色溫的允許偏差值不是恒定的,而對光源的微倒度值的允許偏差是恒定的。電視攝像機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)能達到滿意的效果。所謂色溫平衡,對于室內(nèi)照明來說,就是要保證各種光源的色溫與攝像機要求的色溫相一致。攝像機要求的色溫約為3000K,更科學地說,攝像機要求的微倒度值為333±17。按照上述原則,可以計算出攝像機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,攝像機對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,允許的偏差值較小,而在光源色溫很高時,允許的色溫偏差很大,同時還可以看出,色溫的上偏差值總是大于下偏差值。通過以上分析,我們知道了攝像機對光源色溫的要求范圍,理論上的計算可以得出,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的要求。廣播電影電視部頒發(fā)的中華人民共和國行業(yè)標準《電視演播室燈光系統(tǒng)設計規(guī)范》(條文說明)的第二條中規(guī)定:“演播室演區(qū)光的色溫,國外有兩種標準:3050±150K;3000±150K,經(jīng)過在國內(nèi)實驗,當色溫為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?！痹趯嶋H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,光源的色溫都達不到3200K。筆者曾用色溫表測量小演播廳的色溫,在額定電壓下調(diào)光臺的推桿推足時,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:理論計算出的色溫與實際測得的色溫有差異,小演播廳的調(diào)光臺推桿推足時光源的色溫符合規(guī)范要求,即色溫在3050±150K范圍之內(nèi),我們在工作中應以實際測得色溫為準。但為什么在小演播廳里制作出的節(jié)目有時電視畫面的效果不盡如人意呢?這是因為人眼對光源顏色的變化有很強的適應性,而攝像機對光源顏色的變化卻很敏感,光源色溫變化稍大時,畫面就會出現(xiàn)偏色。那么在節(jié)目制作中,燈光工作人員應如何掌握光源的色溫呢?在工作中有這樣處理燈光的,例如,有時為了降低照度,把電源電壓降到低于額定電壓的80%來調(diào)白平衡,錄制節(jié)目。這種做法是不妥的,由于光源的色溫達不到攝像機的要求范圍,這樣雖然也能拍出彩色電視畫面,但電視畫面不能得到良好的色再現(xiàn),因此拍出的畫面不透亮,通過這種方式拍出的畫面質(zhì)量較差。同時必須指出,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降低照度是錯誤的在工作中還有這樣處理燈光的,在攝像機白平衡時,把電壓調(diào)到額定電壓的75%左右,節(jié)目錄制時再把電壓升到額定值的85%左右,采用這種方法的同志認為這樣可使拍出的畫面色彩偏藍,畫面看起來更透。筆者認為這種操作也是錯誤的,首先它錯在白平衡時低色溫的光源不能滿足攝像機的要求,其次錯在錄制時,再把電壓(色溫)升高,這樣燈光處理拍出的畫面,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面也是劣質(zhì)畫面。在彩色電視節(jié)目中,如果人的膚色的再現(xiàn)是人們愛看的顏色,節(jié)目才容易獲得成功。分析以上兩個工作中的實例,筆者認為,之所以會出現(xiàn)這種錯誤,主要是錯在概念上。也就是說,燈光工作人員應該明確,燈光的色溫必需滿足攝像機的要求,而不是讓攝像機來滿足燈光的色溫,其主輔之分不容混淆。理論上計算出的光源色溫和實際測得的色溫有差異,在工作中,我們應以實際測得的色溫為準,嚴格遵守技術(shù)標準和規(guī)范,才能使攝像機拍出高質(zhì)量畫面。當然,有時需要畫面具有特殊效果,有意偏色,則另當別論。對彩色電影膠片而言有燈光型膠片和日光型膠片兩種。用鹵鎢燈照明時用燈光型膠片,在日光下拍片時用日光型膠片。在彩色電視中,攝像機只允許在大約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色成分,將其色溫降低,這種濾色片對著白光看它呈“淺桔色”。高檔攝像機有七檔濾色鏡,它可以把常見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,以降低過高的日光照度?？梢钥闯?這種攝像機只適應3200K和5600K兩個等級的色溫。在節(jié)目制作中,如果在同一個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,若要用鹵鎢燈補光,就要把低色溫的鹵鎢燈色溫升到5600K,與陽光的色溫一致。無論是升色溫還是降色溫都可以用校色溫濾色片來完成。濾色片的選用可以通過計算微倒度值變化的差來求出。最后談談光源的顯色指數(shù)。光源的顏色包括光源的色表和顯色性兩個方面光源的色表用色溫的概念來度量。對鹵鎢燈而言,色溫就可描述光源的顏色特性。對氣體放電燈而言,就必須用色溫和顯色性兩個參數(shù)來描述它。在生活中人們見到的色彩一般來自物體的表面,而這些物體本身是不發(fā)光的。它們會使人眼產(chǎn)生色彩的感覺,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,則認為該光源的顯色性不好。顯色指數(shù)實際上是表示,在光源照射下物體顏色的感覺與用標準光源(例如日光)照明時的一樣,則認為該光源的顯色性好。但是,如果光源的顯色性好,而色溫沒達到3000K,拍出的電視畫面色彩也會失真。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)設計規(guī)范》中規(guī)定:“演區(qū)光的顯色指數(shù)不應小于85(連續(xù)光譜)?！北?列出了常見光源的色溫和顯色指數(shù),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。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,目前從國外引進并逐漸開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。氙燈的特點是顯色性好,光色穩(wěn)定,十分接近中午的太陽光色,人們稱它為“小太陽”。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