Коррекция спектра источников света.

Коррекцию спектрального состава освещения (естественного, искусственного, смешанного) необходимо осуществлять практически при всех видах профессиональных цветных кино-, теле-, видео-, фотосъемок.

Особенно остро потребность в такой коррекции проявилась в последние годы. Этому немало способствовало распространение новых источников света, спектральный состав излучения которых зачастую не соответствует нормированному или балансному. Другая причина – широкое применение многокамерных съемок и съемок в естественных интерьерах.

Кроме этого, в реальных условиях действительные значения цветовой температуры различных типов источников света зависят еще и от продолжительности их эксплуатации, от напряжения и от других параметров. Светотехнические характеристики линз, отражателей, рассеивателей также оказывают заметное влияние на цветовую температуру съемочного освещения.

Отсутствие контроля и последующей корректировки спектрального состава во многихиз названных случаев приводит к искажениям цветопередачи, которые достаточно трудно исправить даже применяя специальную цифровую цветокоррекцию для материала, отснятого цифровыми видеокамерами, а также практически нельзя устранить ни при печати позитива, ни при переводе с кинопленки на цифровой видеоноситель.

Необходимо помнить о том, что в процессе съемок даже опытному оператору увидеть и оценить цветность спектрального состава излучений «белых» источников света не то что достаточно сложно, но и практически невозможно, поскольку подсознательно срабатывает механизм цветовой адаптации зрительной системы.

Для «температурных» источников, излучения которых соответствуют или близки к излучению абсолютно черного тела (АЧТ), спектральное распределение энергии в съемочном освещении достаточно точно определяет величина соотношения мощностей излучения в синей зоне спектра F_ec и в красной зоне спектра F_eк. Поэтому для всех фаз солнечного света на протяжении светового дня, для света ламп накаливания, угольных дуг с компенсационными светофильтрами, ксеноновых и, с определенным допуском, для металлогалoгeнных газоразрядных ламп достаточно выполнить коррекцию только сине-красного отношения излучаемых мощностей, так как относительный лучистый поток в зеленой зоне спектра F_eз этих излучателей однозначно привязан к соотношению эффективных мощностей излучений в синей F_ec и красной зонах F_eк.

Но есть источники света, у которых спектральный состав не так однозначно связан с распределением энергии в спектре излучения АЧТ и поэтому они требует проведения еще и дополнительной коррекции в зеленой области (например, светодиодные, люминесцентные источники света, некоторые типы металлогалогенных ламп). Таким образом, для обеспечения точной коррекции спектрального состава любого из упомянутых источников съемочного освещения и приведения его к балансной цветовой температуре потребуется изменения соотношений энергий излучения для трех зон спектра.

Задачу изменения энергетических соотношений в спектре, т.е. коррекции спектра излучения и обеспечения сочетания различных типов источников света имеющих различные цветовые температуры и даже отклонения в спектральном распределении мощностей, можно решить установкой на осветительные приборы специальных осветительных светофильтров, каждый из которых имеет свой номер и название. Есть две основные группы конверсионных осветительных светофильтров, изменяющих цветовую температуру: Tungsten Light Conversion – серия СТВ (синие), поднимающие цветовую температуру, и Daylight Conversion – серия СТО (оранжевые), понижающие цветовую температуру. Оценка эффекта от применения этих и других конверсионных осветительных светофильтров (Fluorescent Correction, Arc Correction, НИКФИ) будет подробно рассматриватся отдельно.

Помимо осветительных компенсационных (конверсионных) светофильтров различными фирмами-производителями выпускаются аналогичные по действию съемочные светофильтры, обеспечивающих как исправление спектральных характеристик излучения разнотипных источников света и приведения их к балансной норме, так и переход от одной к другой цветовой температуре . Использование для коррекции цветовой температуры съемочных конверсионных светофильтров, устанавливаемых непосредственно на объектив камеры, возможно в основном при применении однотипных приборов с одинаковым распределением энергии в спектре излучения. Обычно применение съемочных компенсационных светофильтров – это прерогатива операторов и фотографов, работающих с кино- или фотопленкой, так как телеоператор или видеоинженер предпочитают выполнять калибровку телекамеры посредством балансировки «по белому». Но когда и после такой электронной коррекции видеотракта камеры остается какая-цветность белого, то без дополнительных конверсионных фильтров уже не обойтись.

Что касается съемочных светофильтров, то, как правило,их ассортимент также состоит из двух основных групп: первая группа – светофильтры, изменяющие сине-красное отношение (голубая и янтарно-желтая серии), для коррекции «температурных» излучателей; вторая – для коррекции зелено-красного отношения (пурпурная и зеленая серии). Первая группа получила название – Light Balancing Filters (LB), а вторая – Color Correction Filters (CC). Номера наиболее часто используемых съемочных фильтров Kodak Wratten, коррекция в майредах (для LB-фильтров), коррекция в декамайредах (для СС-фильтров) и коррекция экспозиции в EV приведены в таблице 5.

Таблица 5. Компенсационные съемочные светофильтры Kodak Wratten.

Янтарно-желтая серия	Голубая серия
Номер фильтра	+LB, мрд	+ЕV	Номер фильтра	–LB, мрд	+EV
	+10	1/3		–10	1/3
81А	+18	1/3	82А	–18	1/3
81В	+27	1/3
81С	+35	1/3	82В	–32	2/3
81D	+42	2/3	82С	–45	2/3
81EF	+53	1/3	80D	–55	1/3
85C	+81	1/3	80C	–81
	+112	2/3	80B	–112	12/3
85В	+131	2/3	80A	–131

Пурпурная серия	Зеленая серия
Номер фильтра	+СС, дмрд	+ЕV	Номер фильтра	–СС, дмрд	+EV
5М	+2	1/3	5G	–2	1/3
10М	+4	1/3	10G	–4	1/3
20М	+8	1/3	20G	–7	1/3
30М	+13	2/3	30G	–10	2/3
40М	+18	2/3	40G	–13	2/3

Это, конечно, не вся номенклатура съемочных компенсационных светофильтров. В таблице не представлен, например, малоиспользуемый фотометрический фильтр голубой серии номер 78 (аналог – номер 79, сенситометрический конверсионный), с помощью которого можно повысить цветовую температуру лампы накаливания, работающей при пониженном напряжении питания, с 2360К до 5500К, т.е. обеспечить коррекцию спектрального состава на «минус 242 майреда» с восьмикратной потерей величины светового потока (+3EV). Корректирующее воздействие других светофильтров этой серии следующее:

· 78АА – «минус 196 майред»

· 78А – «минус 111 майред»

· 78В – «минус 67 майред»

· 78С – «минус 24 майред».

Фотометрический фильтр янтарно-желтой серии номер 86, наоборот, позволяет снизить цветовую температуру с 5500К до 2360К за счет коррекции на «плюс 242 майреда». Если бы цветовая температура до коррекции спектра составляла около 14000К, то, применяя этот светофильтр, можно получить цветовую температуру 3200К. Корректирующее воздействие других светофильтров этой серии следующее:

· 86А – «плюс 111 майред»

· 86В – «плюс 67 майред»

· 86С – «плюс 24 майред».

При повышении цветовой температуры от балансной 3200К до балансной 5500Кс помощью светофильтра 80А (коррекция «минус 131 майред») также произойдет существенная потеря света, соответствующая двум ступеням диафрагмы, т.к. необходима коррекция экспозиции на +2EV. Понижение цветовой температуры с 5500К до 3200К, т.е. на «плюс 131 майред» обеспечивается уже фильтром из янтарной серии под номером 85В (потери света составят +2/3EV). Такие варианты коррекции цветовой температуры необходимы в том случае, когда требуется выполнить конверсию цветовой температуры всех однотипных источников освещения под соответствующую ей негативную кино- и фотопленку или произвести быструю перебалансировку видеокамеры без перехода из одного режима PRESET в другой.

Методика расчета изменения цветовой температуры для получения, например, эффекта лунного света или эффекта свечи, требующая точного определения корректирующего воздействия светофильтров в майредах, будет рассмотрена отдельно.

Добавление в маркировку съемочного светофильтра буквенно-цифрового обозначения N3, N6, N9 говорит о том, что компенсационный фильтр представляет собой комбинацию с нейтрально-серым светофильтром плотностью 0,3, или 0,6, или 0,9, уменьшающие пропускание света в 2, 4 или 8 раз. Например, светофильтры 85N3, 85N6, 85N9, 85BN3, 85BN6.

Фирма Tiffen под такой же маркировкой кроме этих компенсационных фильтров серии Standart Color выпускает также серии Сombination Colors с нейтрально серыми фильтрами, куда дополнительно вошли 85N12 (плотность нейтрально-серого фильтра составляет 1,2), 81ЕFN3, 81ЕFN6, 81ЕFN9, Сombination Colors Water White (85N3WW, 85N6WW, 85N9WW), Сombination Polarisers (создание линейной и круговой поляризации света в комбинации с фильтрами 85 и 85В). Достаточно большую номенклатуру съемочных компенсационных светофильтров выпускают такие фирмы как Fuji, Formatt, Kenko, Schnaider, Hama и др.

Для коррекции спектра люминесцентных ламп (особенно бытовых), у которых в зеленой области спектра обычно избыточно большая мощность излучения, используются съемочные светофильтры Tiffen типа FLB (3200К) и FLD (5500К), существенно уменьшающие зеленовато-синие оттенки на изображении. Но такую коррекцию в определенных условиях постановочных съемок дешевле, проще и эффективней выполнить соответствующими пленочными осветительными светофильтрами.

На рис. 7 приведена номограмма, иллюстрирующая коррекцию сине-красного отношения энергий в спектрах «температурных» источников света в майредах с указанием номера съемочного светофильтра, который сможет выполнить такую коррекцию (для определения номеров осветительных светофильтров применяется аналогичная номограмма Light Source Conversion Calculator).

Левый столбец представляет собой цветовые температуры различных источников света до коррекции спектра, а правый – цветовую температуру полученного излучения после коррекции. Чтобы определить, какой светофильтр необходимо установить перед объективом для выполнения необходимой коррекции спектра источника света, проведем прямую линию от левого столбца (со значением цветовой температуры используемого источника света) до правого столбца, шкала которого представляет собой цветовую температуру, получаемую после коррекции спектра. В точке пересечения этой линии и среднего столбца получим следующие данные: справа будет значение величины необходимой коррекции цветовой температуры в майредах, а слева – соответствующие этим величинам номера компенсационных съемочных светофильтров, необходимых для выполнения коррекции спектра.

Рис.7. Номограмма, иллюстрирующая коррекцию сине-красного отношения в спектре и соответствующее изменение цветовой температуры

Как видно из номограммы, для снижения цветовой температуры с 5500К до 3200К (на рисунке эти две температуры соединяет линия красного цвета) потребуется фильтр 85В (+131 мрд). Для повышения цветовой температуры с 2900К до 3200К поможет фильтр 82В (-32 мрд) – на рисунке эти две температуры соединяет линия синего цвета. При использовании сразу двух или трех конверсионных фильтров величина коррекции будет равна сумме их компенсирующего воздействия в майредах. Например, два фильтра – 85 (+112 мрд) и 81С (+35 мрд) – выполнят коррекцию на +147 мрд, существенно снижая цветовую температуру.

Как видно из вышеприведенных примеров, спектрозональные характеристики конверсионных светофильтров принято выражать в майредах, поскольку шкала майредов является равнопорожной для очень большого интервала значений цветовой температуры. Аналогичными свойствами обладают также логарифмические показатели сине-красного и зелено-красного отношений.

Корригирующие съемочные светофильтры можно собрать в набор с шагом, равным обычно около 10 майред. Поэтому точность коррекции спектра не будет превышать ±5 майред. Эта величина в майредах соответствует ±50К для Т=3200К, а для Т=5500К – соответственно ±150К. Отметим, что по влиянию на цветопередачу 20 майред соответствуют приблизительно одной пятипроцентной ступени корректировочных светофильтров при печати кинопозитива.