电视摄像中物理面光的显色性

电视摄像中物理面光的显色性

在电视图像中，景观色彩的正确恢复是一项非常重要的技术要求。为了正确恢复景观色彩，人们通常只注意光源颜色的确定、相机滤色镜的选择和白平衡的调整。然而，实际的光源形状是不同的。例如，即使观察到两种不同的光源的颜色相同，也无法保证使用两种光源在同一物体上具有相同的颜色效果。为了在不同的摄影环境中更准确地再现景观色彩，有必要从不同的角度进行分析和研究。1显色指数ri光源的颜色包括光源的色表和显色性两个方面.直接观察光源时所看到的颜色,是光源的色表.色表用色温这个概念来度量.由于黑体的温度与其相应的颜色存在着唯一对应的关系.若某光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下所辐射的光的颜色相同,则黑体的这个温度就称为该光源的颜色温度——色温.光源的显色性,是指光源照射到物体上所产生的客观效果,也就是光源能否正确地呈现物体颜色的性能.如果物体受到光源照射后颜色失真,则认为该光源的显色性不好;如果各色物体受照的效果与标准光源(标准日光或黑体)照射时一样,则认为该光源的显色性好.显色指数这一概念,可用来对光源的显色性进行定量的描述.以标准光源为准,将其显色指数定为100,其余光源的显色指数均低于100.常见光源的色温、显色指数和发光效率归纳于表1.通常摄像机都是以大约3000K的色温为基准设计的.至于显色指数,中华人民共和国广电部颁发的《电视演播室灯光系统设计规范》中规定:“演播区光的显色指数不应小于85(连续光谱).”因此,只有同时满足色温和显色指数要求的光源才能作为电视照明光源.在实际工作中,必须同时考虑光源的色温和显色指数,才能取得满意的色彩还原效果.尽管显色指数是定量研究光源的重要参数,但对显色指数的进一步分析发现,它也存在一些问题,主要反映在两方面:第一,按照国际照明委员会制定的标准,是用8个标准颜色样品在标准光源和待测光源照射时产生的色差,算出每一个颜色样品的显色指数,这8个颜色样品的显色指数叫特殊显色指数,用Ri表示.一般显色指数(又称综合显示指数)Ra是8个特殊显色指数Ri的平均值.在实际光源的测定中,两种不同的光源可能8个特殊显色指数Ri并不相同,但平均值可能相同,因而得出完全相同的一般显色指数Ra,从而掩盖了两种光源实际显色性的差异.很明显,只有当Ra值接近100时,这种Ri值的差异才会缩小.第二,在Ri的计算中,忽略了对于色位移方向的考虑.例如有两个Ri,其数值相等而色位移的方向相反,那么它们不但没有相同的颜色,而且会存在加倍的颜色差异.从以上分析可知,具有相同Ra值的光源,也并不能保证它们对同一表面色有一致的视觉效果.在实际应用中应认识到,那些Ra相同、但种类不同的光源之间存在着不可互换性,在改变光源时要特别加以注意.2“基层”摄像机的染色偏差分析光源的色温可以用绝对温度表示,也可以用绝对温度的倒数即“倒度”表示,由于“倒度”这个单位太大,故实际中常用“微倒度”来表示.微倒度M与色温T关系:M=(1/T)106(微倒度)无论是计算摄像机允许的色温偏差范围,还是在升色温或者降色温时计算、选用校色温滤色片,使用微倒度这一概念都更加方便.目前使用的一般专业级摄像机,通过调整滤色镜,其适应的色温,只有3000K(微倒度值为333微倒度)和5600K(微倒度值为179微倒度)两个等级.但是实际拍摄中的光源显然没有这么理想,于是必须探讨,摄像机允许的色温偏差到底是多少?研究和实践证明,虽然电视摄像机、胶片和人眼,对光源色温的允许偏差值不是恒定的,但对光源的微倒度值的允许偏差却是恒定的,即允许上下偏差17微倒度.图1和表2分别为摄像机在不同色温时的允许偏差曲线和允许偏差值.分析以上图表,可以发现两个特点:第一,光源的色温较低时,允许的偏差值较小,光源的色温较高时,允许的偏差值较大.第二,色温的上偏差(即正的偏差值的绝对值)总是大于下偏差(即副的偏差值的绝对值).3标准1:5.2%5k通常小型演播室以卤钨灯作聚光灯,以三基色荧光灯作泛光照明,按理说这些灯具的色温和显色指数均符合要求,可是在实践中发现,有时拍摄的电视画面的色彩效果还是不能令人满意.原因显然是复杂而多样的.从光源的角度分析,不同种类、不同品牌的灯具可能存在显色性的差异,灯具出厂时由于种种原因未达到标称色温(甚至有较大偏差),光源电压未达到额定电压或灯具使用过久、老化致使色温偏差,都有可能影响被摄景物色彩的正确还原.按照国家行业标准《电视演播室灯光系统设计规范》(条文说明)的规定:“演播室光的色温,国外有两种标准:3050±150K;3000±150K,经过在国内实验,当色温为2850K时,白平衡被破坏,电视图像色调欠佳.故本规范确定演区光的色温为3050±150K.”在实际工作中发现,当电压在220V时,卤钨灯的色温通常达不到3200K.有试验表明,用色温表测量小型演播厅的色温,在额定电压下调光台的推杆推足时,7盏聚光灯的色温各不相同,但它们的色温都在2900~3000K之间.因此可得出结论:理论计算出的色温与实际测得的色温有差异,小型演播厅的调光台推杆推足时(即额定电压220V),光源的色温符合规范要求,即色温在3050±150K范围之内.值得注意的是,目前演播室里为了获得合适的照度,常常使用调光台等设备来调节照度,由于改变了灯具的电压,这会使得色温发生变化.一旦色温的变化超出允许偏差范围,必然会影响色彩的还原.对于这个问题,下面我们作定量的分析.白炽灯和卤钨灯的色温随着电压按指数规律变化,其关系可以表示为:U/U0=(T/T0)2.7T=T0(U/U0)1/2.7式中:U0——光源的额定电压(V)U——光源的实际电压(V)T0——额定电压下光源的色温(K)T——电压U所对应的实际色温(K)按照上面的公式,可以计算出任何一种白炽灯和卤钨灯在不同电压下的色温值.通过计算,我们得出额定电压(U0)为220V时色温(T0)为3200K的卤钨灯随电压变化的色温值,选取相关数据列在表3.分析表3的计算值,发现当电压低于170V时,卤钨灯的色温值就会超出允许偏差范围.演播室的调光台推杆推足时,额定电压为220V,随着推杆的调整移动,电压逐渐下降,卤钨灯的色温值也逐渐降低.应认识到,不加限制地使用调光台改变电压,会使光源色温值超出允许偏差范围,这必须引起重视.4调白平衡的基础非演播室情况比演播室要更复杂,必须综合考虑,既要突出重点,又要兼顾多种因素.在实际拍摄现场,混合光源的现象是经常出现的,一般有两种处理办法:一是统一光源色温.即在拍摄现场以高色温光源为主,提高低色温光源的色温,或者以低色温的光源为主,降低高色温光源的色温.升降色温可采用在光源上加遮色温纸的办法来实现.二是以人物为主确定光源色温.在实践中经常会碰到这样一些拍摄场景,如窗户比较多的房间,或光线暗淡的大型车间或教室等,在这种场景条件下,很难统一光源色温,那么可以3200K作为基准色温,以较强的超过其它杂散光的低色温灯光来突出照明局部区域或对象(如人物),只要所摄主要人物的正面肤色还原正常,背景有些偏色是可以接受的.在这里,特别探讨一下调白平衡的问题.首先,调白平衡时所用的白纸应是纯白的.目前市面上常用的白纸,种类繁多,特别是有些白纸在造纸过程中添加青色荧光染料以显示洁白.用这种白纸来调白平衡,图像就带有黄色.如果使用已褪色为略带黄色的白纸来调白平衡,则图像就带有青色.在调白平衡时,还必须注意白纸的放置角度.图2显示了一种室内(例如教室)拍摄时,白纸的角度与白平衡调整的关系.若天然光线与灯光的照度可比拟,由于白纸的角度不同,照射到纸面的混合光的变化是非常大的.如图2所示,从窗口射入的天然光线(主光)色温在6000K以上,而灯光(辅助光)的色温为4500K,两者之间存在很大的色温差.这时,若白纸放置如B所示,则白纸与镜头的光轴为直角,大体上取中间值就能达到白色平衡,因而人物的右脸略微发青,左脸稍带棕色,不过总的来看,图像的颜色仍是基本逼真的.若白纸放置如C所示,白纸反射外来的光线要比灯光的光线多,因而摄像机就对高色温保持平衡,人物的脸色就比预想的红润.若白纸放置如A所示,则白纸会过多地反射灯光的光线,拍出人物的