光源色溫與攝像技術(shù)

光源色溫與攝像技術(shù)摘要：光源色溫的大小直接影響所拍攝景物的色彩還原。主要介紹色溫的概念、特點(diǎn)和常用光源的色溫，以及如何通過(guò)改變光源色溫及調(diào)整攝像機(jī)的白平衡實(shí)現(xiàn)創(chuàng)作者的創(chuàng)作意圖。關(guān)鍵詞：光源色溫?cái)z像技術(shù)在不同色溫的光源照射下，攝像機(jī)要想獲取良好的景物色彩，不進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整是不可能的。本文所要闡述的是光源色溫與攝像技術(shù)的關(guān)系。1光源色溫11色溫的概念色溫是借用完全輻射體的溫度來(lái)表示光源的光譜成分。當(dāng)實(shí)際光源的光譜成分與完全輻射體（也稱絕對(duì)黑體）在某一溫度時(shí)的光譜成分一致或接近時(shí)，就用完全輻射體的溫度來(lái)表示實(shí)際光源的光譜成分。它既不是指光源的溫度，也不是表明光源的發(fā)光強(qiáng)度。它是光線顏色的一種標(biāo)志，是表示光源光譜成分的概念。它一般用絕對(duì)溫度來(lái)表示，符號(hào)為K，K=°C+27312光源色溫的特點(diǎn)表1幾種典型熱輻射光源的成分光源色溫值K紅光綠光藍(lán)光中午陽(yáng)光550033%34%33%鹵鎢燈320045%34%21%白熾燈260050%34%16%從表1可見(jiàn)，當(dāng)光源色溫為5500K時(shí)，光源中所含紅光、綠光、藍(lán)光三種色光的比例大致相同，這時(shí)的光在人的視覺(jué)上為白光。當(dāng)光源色溫逐漸低于5500K時(shí)，光源中紅光的成分逐漸增加，綠光成分保持不變，而藍(lán)光成分逐漸減少，這時(shí)的光在人的視覺(jué)上偏紅色。反之，當(dāng)光源色溫逐漸高于5500K時(shí)，紅光減少，藍(lán)光增加，這時(shí)的光在人的視覺(jué)上偏藍(lán)青色。從表1中還可得出這樣的結(jié)論：熱輻射光源具有連續(xù)光譜，色溫值的高低，標(biāo)志著紅光成分與藍(lán)光成分的變化，綠光成分保持不變。表2是幾種常用光源的色溫值。表2幾種常見(jiàn)光源的色溫值類別光源色溫值K自然光日出、日落時(shí)的陽(yáng)光日出后1h日落前1h日出后2h日落前2h正午晴天陽(yáng)光陰天晴藍(lán)天光2000350035004000?47004000?47006000左右6500以上10000人工光火柴的火焰蠟燭光40?60W白熾燈100?200W白熾燈鹵鎢燈（漠鎢燈、碘鎢燈）金屬鹵化物燈攝影日光燈電子閃光燈三基色熒光燈170018502600280032005600?60005500600032002攝像技術(shù)攝像是通過(guò)光-電轉(zhuǎn)換器件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)被攝景物反射的光線進(jìn)入攝像機(jī)的變焦鏡頭時(shí)，經(jīng)濾光片校正色溫后，進(jìn)入分色棱鏡，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)種顏色的光，經(jīng)光-電轉(zhuǎn)換器件產(chǎn)生3路電信號(hào)，經(jīng)處理、加工最后產(chǎn)生視頻信號(hào)。攝像機(jī)產(chǎn)生的視頻信號(hào)能否正確地再現(xiàn)被攝景物的色彩，與被攝景物光源色溫及攝像機(jī)濾光片的正確選擇有直接關(guān)系。3光源色溫與攝像之間的關(guān)系31光源色溫與物體顏色明亮程度的關(guān)系光源色溫的高低會(huì)直接影響物體顏色的明亮程度。當(dāng)一塊紅色的物體被紅色的光源照射時(shí)，其紅色就會(huì)顯得特別明亮，如果被藍(lán)色的光源照射，其顏色就會(huì)變得暗淡。我們?cè)谌粘Ｉ钪幸灿羞@樣的體會(huì)：在陰天散射光照射下的景物，藍(lán)、青色調(diào)的物體顯得較亮，而橙、紅色調(diào)的物體顯得較暗。這是因?yàn)殛幪斓纳⑸涔庵校渌{(lán)、青色光的成分較多，而紅、橙色光的成分較少。正是由于不同色溫光源中的光譜成分不同，也就使被照射景物各種顏色的明亮程度發(fā)生了變化。32光源色溫在彩色攝像中與畫(huà)面彩色還原的關(guān)系無(wú)論何種型號(hào)的彩色攝像機(jī)，在生產(chǎn)時(shí)已設(shè)置在3200K的色溫，能夠正常還原景物的色彩。也就是說(shuō)，無(wú)論被攝景物的光源色溫是多少，只要進(jìn)入分色棱鏡的光源色溫是3200K，攝像機(jī)就能正確地再現(xiàn)被攝景物的色彩?？墒亲匀唤缰泄庠吹纳珳馗鞣N各樣，不全是3200K。要想使進(jìn)入分色棱鏡的光源色溫接近3200K，就需要攝像機(jī)能對(duì)各種光源色溫進(jìn)行校正。因此攝像機(jī)在鏡頭和光學(xué)分解系統(tǒng)之間加有旋轉(zhuǎn)式濾光片。表3是一般攝像機(jī)設(shè)置的4檔濾光片。表3攝像機(jī)設(shè)置的4檔濾光片濾光片檔位適合光源色溫適宜拍攝的環(huán)境13200K黎明、黃昏、在演播室內(nèi)25600K+1/4ND室外晴朗天空下35600K室外多云或有雨的天空下45600K+1/16ND雪景、高山、海灘或其他特別清晰明亮的場(chǎng)景1檔為一片無(wú)色透明的濾光片。它對(duì)光源色溫不進(jìn)行校正，只適合光源色溫為3200K的照明場(chǎng)合。2檔為將一片琥珀色的色溫轉(zhuǎn)換濾光片（相當(dāng)于雷登85B濾光片）與一片阻光系數(shù)為4倍的灰濾光片合二為一的復(fù)合片。它把入射光的色溫由5600K轉(zhuǎn)換成3200K，允許25%的光通過(guò)。此檔適合在較明亮的外景自然光條件下拍攝。3檔只裝有一塊降色溫的雷登85B色溫轉(zhuǎn)換濾光片。它適合在較暗的外景自然光條件下拍攝。4檔和2檔基本相同，只是允許通過(guò)的光線為625%。它適合在雪景、高山、海灘環(huán)境下或在大光圈控制景深時(shí)使用。由于自然界中光源的色溫不只是5600K和3200K，并且其變化是連續(xù)的，而攝像機(jī)的4檔校正是跳變式的，所以只靠旋轉(zhuǎn)式濾光片來(lái)校正光源色溫，還不能使光源色溫與攝像機(jī)規(guī)定的平衡色溫相一致。例如：日出2h后，光源色溫在4700K左右，這時(shí)把攝像機(jī)濾光片放置在2檔，經(jīng)色溫校正后，實(shí)際進(jìn)入分色棱鏡的光源色溫低于3200K，拍攝出的畫(huà)面會(huì)偏紅色，也就不能獲得滿意的色彩還原。為了解決這個(gè)問(wèn)題，攝像機(jī)又增設(shè)了白平衡調(diào)整功能。它主要是通過(guò)調(diào)整紅、綠、藍(lán)三路電信號(hào)的放大程度，來(lái)實(shí)現(xiàn)在不同光源色溫照射下的場(chǎng)景中，白色物體的正確還原。4如何改變光源色溫和白平衡調(diào)整41如何改變光源室溫合理改變光源色溫可實(shí)現(xiàn)某種特殊氣氛。例如：要想獲得暖色調(diào)的畫(huà)面效果，可在鏡頭前加上橙紅色的濾光鏡；要想獲得冷色調(diào)的畫(huà)面效果，可在鏡頭前加上藍(lán)青色的濾光鏡。其規(guī)律是：在鏡頭前加上什么顏色的濾光鏡，所攝電視畫(huà)面就偏向什么顏色。42如何用白平衡調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)某種特殊效果攝像機(jī)白平衡電路調(diào)整的過(guò)程，是根據(jù)分色棱鏡產(chǎn)生的紅、藍(lán)兩路光信號(hào)轉(zhuǎn)換生成的電信號(hào)的大小，來(lái)控制紅、藍(lán)兩路視頻信號(hào)的增益，使紅、綠、藍(lán)3路電信號(hào)的幅度相等，以保證3路電信號(hào)合成后的顏色為白色。在調(diào)整時(shí)：如果對(duì)準(zhǔn)的是白色卡片，就能準(zhǔn)確地還原景物的色彩；如果對(duì)準(zhǔn)的是帶有顏色的卡片，就不能很好地再現(xiàn)景物的色彩。例如：當(dāng)用黃色卡片進(jìn)行白平衡調(diào)整時(shí)，由于黃色卡片反射進(jìn)入鏡頭的光線中黃色光譜成分增多，經(jīng)分色棱鏡后產(chǎn)生的紅色光成分增多，紅色電信號(hào)也相應(yīng)增大，要想使紅、綠、藍(lán)3路電信號(hào)幅度相等，就必須在白平衡電路調(diào)整時(shí)降低紅色信號(hào)通道的增益，而紅色信號(hào)通道增益的降低，在用攝像機(jī)去攝取圖像時(shí)勢(shì)必會(huì)造成紅色信號(hào)通道的信號(hào)減弱，3路電信號(hào)合成后的圖像信號(hào)肯定會(huì)偏藍(lán)青色。這時(shí)攝像人員就可以通過(guò)使用不同顏色的卡片進(jìn)行白平衡調(diào)整，來(lái)獲取某種特殊的藝術(shù)效果。其規(guī)律是：用什么顏色的卡片調(diào)白，攝取的電視信號(hào)就偏向此種顏色的補(bǔ)色，如：紅-青互補(bǔ)、綠-品互補(bǔ)、藍(lán)-黃互補(bǔ)等。為了獲得滿意的畫(huà)面效果，攝像人員了解和掌握光源色溫和白平衡調(diào)整之間的關(guān)系是很必要的。例如拍夕陽(yáng)的景色，如果在拍攝前進(jìn)行正常的白平衡調(diào)整，攝取的畫(huà)面就會(huì)很平淡，濃重的夕陽(yáng)氣氛就會(huì)失去。因?yàn)橄﹃?yáng)光源的色溫在2000K左右，光源中所含紅色光譜成分比光源色溫為3200K所含紅色光譜成分多，把攝像機(jī)濾光片打到1檔調(diào)白后，攝像機(jī)本身就會(huì)把紅色的光譜成分吸收一部分，拍攝出的畫(huà)面也就不理想。如果在白天調(diào)好白平衡，傍晚拍攝，效果就會(huì)很理想。5結(jié)論總之，在彩色攝像中，光源色溫的高低是以攝像機(jī)規(guī)定的平衡色溫(3200K)為基礎(chǔ)的。當(dāng)光源色溫與攝像機(jī)標(biāo)定的平衡色溫一致時(shí)，畫(huà)面景物色彩正常還原；