© И.О. Михайлов

 

Цветовая температура в фотографии

Требование к достоверности цвета фотоизображения в настоящее время весьма высоко. Достичь этого позволяют современные цветные фотоматериалы при соблюдении определенных условий их экспонирования и обработки. Если названные два условия считаются обязательными, то на третье обращается минимум внимания. Я имею в виду цветовую температуру источника света и соответствие ее балансному свету используемого фотоматериала. Балансный свет – это сложный по спектральному составу свет воспринимаемый данным типом фотоматериала как белый.

Определить «на глазок» спектральный состав источника света с достаточной степенью точности невозможно, так как зрение человека обладает цветовой адаптацией. Оно бессознательно корректирует цвет известного нам объекта в зависимости от изменения условий освещения; так лист белой бумаги выглядит практически одинаково и при солнечном свете, и при лампах накаливания.

Незаметные для глаза спектральные изменения источника света, отличные от балансного, приводят к заметному цветовому искажению фотографического изображения. Учет этого искажения особенно важен при съемке на обращаемую фотопленку, где коррекция его весьма сложна, а в большинстве случаев просто невозможна.

Часто цветовые искажения изображения, вызванные изменением цветовой температуры источника света, необоснованно относят к плохому качеству фотоматериала и его обработки. Во избежание этого непонимания при профессиональной фотосъемке, особенно на обращаемые фотоматериалы, необходимо учитывать цветовую температуру источников света и согласовывать ее с балансным светом фотопленки.

Что же такое цветовая температура источника света? Ее нельзя связывать с истинной температурой нагрева самого источника света, а связывают с температурой нагрева эталона (идеального излучателя, так называемого абсолютно черного тела).

При нагревании, абсолютно черное тело начинает светиться. Одинаковое визуальное ощущение цветности излучения абсолютно черного тела и сравниваемого источника света достигается при нагревании первого до определенной температуры, которая присваивается источнику света и носит названия цветовой температуры, измеряется Кельвинами.

Фотопленки для искусственного света балансируются под цветовую температуру 3200 К для дневного света – 5500 К. Цветовая температура реальных источников света лежит в диапазоне от 1700 до 30000 К.

Очевидно, что определение цветовой температуры источника света просто необходимо для учета нежелательного окрашивания изображения. Для этого советуют пользоваться таблицами цветовых температур источников света, например, «Фотомагазин» № 2, 1997 г. Однако стоит взглянуть таблицу 1, чтобы понять несостоятельность совета: цветовая температура некоторых источников света лежит в весьма широких пределах. Как при определении экспозиции нельзя положиться на субъективную оценку яркости объекта съемки, так еще в большей степени нельзя доверять субъективной оценке цветности источника света. В результате адаптации глаза к цвету, даже значительные спектральные изменения различаются с трудом, а ведь солнечный свет, его цветность, в течение дня сильно изменяется, да и цветовая температура ламп накаливания зависит от колебания напряжения источника питания.

Таблица 1 – Цветовая температура некоторых источников света

Источник света	Цветовая температура
	в Кельвинах	в майредах
Керосиновая лампа	1700-1900	588-526
Лампы накаливания бытовые, общего назначения с мощностью светового потока, Вт:
50-100	2600-2700	384-370
200	2800	357
500	2900	344
1000	3000	333
Галогенные	3000-3400	333-294
Фотолампы (перекальные)	3200-3300	312-300
Лампа-вспышка (с некрашеной колбой)	3400-3700	294-270
Импульсная лампа- вспышка	5500-7000	181-143
Люминесцентные лампы	2700-6700	370-150
Прямой солнечный свет при восходе и заходе солнца	2200	455
Солнечный свет через час после восхода	3500	285
Дневной свет в ранние утренние и предвечерние часы	4000-4300	250-232
Дневной свет до и после полудня	5600-5800	180-172
Дневной свет в полуденные часы при безоблачном небе:
летом	6000	166
зимой	5800	172
в тени летом	7000	143
Дневной свет при облачном небе	7000-8500	143-112
Свет чистого неба	10000-30000	100-33
Свет луны	4300-5100	232-196

 

Для измерения цветовой температуры служат специальные приборы: цветометры, спектрометры (GOSSEN SIXTYCOLOR, MINOLTA COLOR METER IIIF и др.). Для профессиональной съемки такие приборы необходимы, но цена их высока и не у каждого профессионала они есть...

У температурных источников света (солнце, лампы накаливания...) цветовая температура зависит главным образом от изменения энергии излучения в синей и красной зонах спектра излучения, желто-зеленая зона остается практически постоянной. На рисунке1 показаны кривые различной цветности излучения абсолютно черного тела, лучистая энергия для желто-зеленого участка спектра (555 нм) принята за 100%.

Рисунок 1 - Спектральное распределение энергии в излучении абсолютно черного тела, нагретого до различных температур

Таким образом, для измерения цветовой температуры источника света со сплошным спектром излучения (температурные источники) можно воспользоваться двухзональным методом. Для этого при помощи любого экспонометра с дополнительными светофильтрами (фото 1) измеряется отношение энергии излучения в двух зонах спектра – синей Wс (400 – 420 нм) и красной Wк (680 – 700 нм) Wс/Wк.

Фото 1 - Фотоэкспонометр «Ленинград 6» с тремя дополнительными светофильтрами

Экспонометр за синим светофильтром направляют на источник света и определяют значение диафрагмы при определенной выдержке. Затем, вместо синего, устанавливают красный светофильтр и снова определяют значение диафрагмы при той же выдержке. Цветовая температура определится из таблицы 2.

Таблица 2 – Цветовые температуры, определенные двухзональным методом

Значения диафрагмы объектива за красным светофильтром
	2	2,8	4	5,6	8	11	16	22	32
2	5500	4500	3600	3200	2900	2600	2200	2000	1800
2,8	6600	5500	4500	3600	3200	2900	2600	2200	2000
4	8500	6600	5500	4500	3600	3200	2900	2600	2200
5,6	10000	8500	6600	5500	4550	3600	3200	2900	2600
Значения диафрагмы объектива за синим светофильтром

Определив таким способом цветовую температуру источника света можно с уверенностью судить о соответствии светового баланса фотопленки и источника света.

Если освещение не соответствует балансному, съемку можно перенести на другое время или подобрать источник света, но в практике профессиональной фотосъемки чаще преобразуют спектральный состав источника света в соответствии с балансом используемого фотоматериала. Для этого служат конверсионные светофильтры: сине-голубые для повышения цветовой температуры, красно-коричневые для ее понижения.

Различные производители выпускают разные наборы конверсионных светофильтров, при этом они утверждают, что наилучшие результаты достигаются при использовании фотоматериалов и конверсионных светофильтров одной фирмы изготовителя. В таблице 3 приведены светофильтры трех ведущих фирм изготовителей.

Как уже отмечалось, цветовая температура источников света измеряется в Кельвинах. Подбор же конверсионных светофильтров удобнее производить по шкале обратных микрокельвинов, соответствующей обратным величинам цветовых температур, увеличенных в миллион раз. MR = 10⁶/К величина носит название майред.

Не углубляясь в подробный разбор достоинств выше названной системы измерения отметим, что числа майред дают возможность простого подбора конверсионных светофильтров для приведения имеющегося спектрального состава освещения к требуемому. Преобразование спектрального состава света происходит при использовании светофильтра с числом майред, определяемым разностью майред измеренной цветности MR_И и майред требуемой MR_Т, (MR_И = MR_Т - MR_И). Положительная величина + MR указывает на красно-коричневый светофильтр, а отрицательная - MR – на сине-голубой. Например, измеренная цветовая температура 6100 K или 164 MR, фотопленка сбалансирована под цветовую температуру 5500 К или 182 MR. Величина смещения будет равна 182-164 = +18 MR, т.е. используется красно-коричневый светофильтр невысокой плотности KODAK 81А.

Таблица 3 - Конверсионные светофильтры

Смещение цветности, майред	КОDАК	FUJI	НАМА
+240	86
+160		LBA16
+150			КR15
+130	85В
+120		LBA12	КR12
+110	85
+80	85С	LBA8	КR9
+60	86В		КR6
+50	81ЕF
+40	81D	LBA4	КR4
+35	81С
+30			КR2,5
+25	81В
+20	81А		КR2
+10	81
-10	82
-20	82A		KB2
-25	78C
-30	82B		KB3
-40		LBB4	KB6
-45	82C
-55	80D
-80	80C	LBB8	KB9
-110	80B
-120		LBB12	KB15
-130	80A
-160		LBB16
-240	78

Для быстрого определения значения смещения цветовой температуры можно воспользоваться номограммой, приводимой в ряде фото справочников, или изменить таблицу 2: вместо цветовых температур указать соответствующий используемому типу фотоматериала конверсионный светофильтр.

Двухзональный метод измерения цветовой температуры справедлив для температурных источников света. Для нетемпературных источников света (лампы-вспышки, люминесцентные лампы...) требуется более полная информация об относительной энергии излучения в трех спектральных зонах: отношение сине-красного и, зелено-красного участков спектра источников света.

 

© И. О. Михайлов. 2003