Реферат: Дневное освещение

Дневное освещение – освещение, создаваемое светом солнца. Представляет собой сложный вид освещения, которое складывается из направленного света прямых солнечных лучей, рассеянного света от безоблачного неба и света, рассеянного облаками. Характеристики дневного освещения зависят от географической широты места, от времени года и времени суток и, конечно же, от состояния погоды. И тем ни менее, свойства дневного освещения достаточно хорошо описаны в справочной литературе. Например, максимальная освещённость на широте Москвы в середине июня в 2 часа дня составляет 72 000 лк, а цветовая температура прямого солнечного света при этом составляет 4800К. При этом суммарная цветовая температура Д.о. (солнечный свет и рассеянный свет неба) составляет 5500К. Эта величина и принята за норму цветовой температуры Д.О. К вечеру и с утра уровень освещённости от прямых солнечных лучей ниже, чем днём. Цветовая температура прямых солнечных лучей также меняется в течение дня: возрастает к полудню, достигая 4800К, и уменьшается к моменту заката (иногда до 1500К). Степень снижения цветовой температуры прямого солнечного света вечером, а также цветовая температура рассеянного света неба зависит от состояния атмосферы.

Максимальная освещённость на поверхности земли (в районе экватора) может достигать 130 000 люкс.


^ Дополнительные цвета — это цвета, при оптическом смешении которых возникает ощущение ахроматического (белого) цвета. Исаак Ньютон экспериментально установил, что для любого цвета существует дополнительный цвет. Например, дополнительным к синему является желтый цвет, а к фиолетовому дополнительным будет жёлто-зелёный. Но поскольку в фотографии три цвета – синий, зелёный и красный – называются «основными», «дополнительными» принято называть цвета, дополнительные к основным, то есть желтый, пурпурный и голубой. Более подробно вопросы основных и дополнительных цветов рассмотрены в статье Синтез цвета.


Хроматический цвет – характеристика объекта, вызывающая цветовое ощущение (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный и т.д.). В соответствии с трёхзональной моделью цветового зрения, предложенной в середине XIX века Юнгом и Гельмгольцем, наше восприятие цвета является результатом воздействия света с разными длинами волн на три вида светочувствительных рецепторов: красночувствительные, зелёночувствительные и красночувствительные. Причём, зоны чувствительности этих рецепторов весьма широкие и в значительной степени пересекающиеся (см. рис. ). Это позволяет нам видеть спектр непрерывного перехода одних цветов в другие.

Хроматический цвет


Синтез цвета – получение нового цвета из двух или более исходных цветов. Различают аддитивный и субтрактивный синтез цвета. В основе аддитивного синтеза лежит утверждение (экспериментально подтверждённое), что любой цвет можно получить путём оптического смешения трёх основных цветов: синего, красного и зелёного. Законы сложения цвета впервые изучил и описал в начале XVIII века Исаак Ньютон. В частности он обнаружил:

для любого цвета на цветовом круге существует дополнительный цвет;

при сложении двух недополнительных цветов всегда образуется новый цвет, нежащий на короткой дуге цветового круга между двумя исходными цветами (например, при сложении равных по интенсивности излучений красного и зелёного цветов образуется желтый цвет);

результат сложения цветов определяется тем, какие цвета складываются, и не зависит от того, как эти цвета получены (например, при сложении синего и жёлтого цвета образуется белый, независимо от того взят ли жёлтый цвет из спектра или он получен путём сложения красного и зелёного).

Эти законы обусловлены тем, что глаз человека имеет в сетчатке глаза только три вида колбочек: синечувствительные, зелёночувствительные и красночувствительные. И наше ощущение цвета синтезируется в зрительном аппарате по результату воздействия света на эти три типа рецепторов глаза. Спектральные чувствительности этих цветочувствительных рецепторов очень широкие и в значительной степени пересекаются. (рис. ). Эти обеспечивается плавные изменения в цветах спектра.


Рис.


Таким образом, можно записать следующие цветовые уравнения:

С + З = Г

З + К = Ж

К + С = П

С + З + К = Б (белый).

То есть для нашего зрения белый цвет (и это надо всегда помнить!) есть сумма синего, зелёного и красного цветов.

Жёлтый цвет для нас – это зелёный с красным. Но жёлтый цвет можно получить, вычитая (то есть поглощая) из белого света синий.

Ж = Б – С. Аналогично:

П = Б – З

Г = Б – К.

Жёлтый, пурпурный и голубой цвета в фотографии принято называть дополнительными.

Таким образом, мы можем получить любой цвет путём вычитания из белого основных цветов:

С = Б – З – К

З = Б – К – С

К = Б – З – С.

Такой синтез цвета называется субтрактивным или вычитательным. Для этого используются светофильтры дополнительных цветов. Стандартный комплект светофильтров включает 33 светофильтра: 11 жёлтых, 11 пурпурных и 11 голубых – имеющих разную плотность. Эти фильтры обозначаются в «процентах» в виде трёх пар цифр: ЖЖ ПП ГГ. На первом месте проценты жёлтого, на втором – пурпурного и на третьем – голубого. Вместо 100 принято писать 99. (Строго говоря, это не есть проценты поглощения основных цветов и 100-процентный жёлтый (99 00 00) не поглощает весь синий цвет. Это всего лишь условные единицы и «проценты» ГОСТа не совпадают с «процентами» фильтров Кодака)

В цветной полиграфии также используется субтрактивный способ цветообразования с помощью жёлтого, пурпурного, голубого и чёрного красителей.


^ Цветовой круг – схема, систематизирующая цвет по цветовому тону. В спектре цвета плавно переходят один в другой, однако в спектре отсутствуют пурпурные, лиловые, малиновые тона. При этом в фиолетовом цвете мы явно чувствуем присутствие красного цвета. Поэтому Исаак Ньютон расположил все цветовые тона по мере схожести друг с другом по кругу. (см. рис.55). Ньютон расположил цвета так, чтобы друг против друга лежали взаимодополнительные цвета. В дальнейшем цветовой круг несколько видоизменялся (Цветовой круг Гёте, Цветовой круг Манселла и др.), где условие взаимодополнительности противоположных тонов не соблюдается.

DX – код – специальная кодировка, наносимая на кассету и ракорд всех современных 35мм фотопленок. Впервые использована в 1983 году фирмой Кодак. С помощью DX кода в камеру автоматически вводится информация о чувствительности пленки, количестве кадров и фотографической широте. DX код состоит из нанесённых на кассету двенадцати секторов. Сектора могут быть либо токопроводящими (металлическими) либо нет (черными). Кроме того, наносится специальный штрих-код на корпус кассеты, растровый код на ракорд пленки и скрытый штрих-код на перфорацию пленки. Эти коды считываются минилабораторией и отображают тип пленки, фирму изготовителя, серию, чувствительность. Применение данной системы кодирования обеспечивает не только автоматизацию процесса съемки, но также обработку и печать пленок в центрах обслуживания.

^ Закон взаимозаместимости. Согласно этому закону необходимую экспозицию фотоэмульсии можно получить, используя любую из пар выдержка-диафрагма, соответствующую формуле

t

—— = K

f2


Здесь t – время экспонирования,

f – знаменатель относительного отверстия,

K – постоянная величина, определяемая с помощью экспонометра и зависящая от яркости снимаемого объекта и чувствительности фотоэмульсии. Например, если необходимая экспозиция получается при выдержке 1/15 с и индексе диафрагмы 8 , то тот же самый результат будет получен при использовании любой из указанных ниже пар:


t

1/15

1/30

1/60

1/125

1/250

f

8

5,6

4

2,8

2



Следует отметить, что при очень длинных (более 1 секунды) и очень коротких (менее 1/1000 с) выдержках закон взаимозаместимости не выполняется (эффект Шварцшильда) и образующаяся на фотоматериале плотность оказывается меньше ожидаемой (падает чувствительность фотоэмульсии).


^ Измерение яркости. Яркость объекта может быть измерена с помощью яркомера или определена косвенно по освещённости Е и коэффициенту отражения поверхности ρ по формуле:

ρ

B = — E .

π


Импульсные источники света – источники, излучающие свет в виде одного или серии импульсов-вспышек. По принципу действия импульсные источники бывают газоразрядные и пиротехнические. Импульсные источники используются в фотовспышках, стробоскопах, импульсных лазерах.


^ Интегральная яркость – усреднённое по всей площади (или по значительной части) кадра значение яркости объекта. Определяется яркомером с достаточно большим углом замера (обычно угол замера составляет 15-500) или системой TTL с большой площадью замера.


^ Интервал яркостей объекта – отношение максимальной и минимальной яркостей объекта.

Bmax

ΔB = ——

Bmin


Иногда интервал яркостей выражают в логарифмических единицах – экспозиционных числах ^ EV или экспозиционных ступенях :

ΔEV = EVmax - EVmin


Эта величина очень важна при решении экспонометрической задачи и при работе фотографа со светом, поскольку любая фототехнология имеет ограничения по возможности воспроизведения интервала яркостей. Обычно это 5 – 6 ступеней.


^ Экспозиционная ступень– изменение световой величины, определяющей экспозицию фотоэмульсии (яркости, освещённости, экспозиции) в 2 раза. Например, если освещённость объекта съёмки изменилась с 100 лк до 200 лк, то говорят, что освещённость возросла на 1 ступень. Все современные фотоэкспонометры имеют стандартизованую шкалу Э.с. – EV (exposure value ).

^ Источники искусственного света - устройства, преобразующие какой-либо вид энергии в световую. По принципу действия ИИС можно подразделить на пиротехнические, электрические, люминесцентные, а также лазеры.

Пиротехнические устройства являются самыми древними ИИС, но до настоящего времени они весьма широко используются. Излучение в таких источниках возникает вследствие химической реакции горения. Перечень пиротехнических источников света весьма широк: от свечей и различного рода масляных и керосиновых ламп до осветительных ракет. В фотографии пиротехнические магниевые вспышки были также первыми применяемыми ИИС.

В настоящее время в фотоосвещении используют в основном электрические источники, которые в свою очередь подразделяются на лампы накаливания, газоразрядные лампы и светодиоды. Важной характеристикой электрических источников является световая отдача, которая характеризует эффективность источника. Например световая отдача бытовых ламп накаливания составляет всего 10-15 лм/Вт, а у газоразрядных ламп может превышать 100лм/Вт.

ДругойважнойхарактеристикойИИСявляетсяспектральнаяхарактеристика.Улампнакаливания,усвечииликеросиновойлампыэтонепрерывныйспектризлучения,характерныйдлятемпературныхизлучений.Длягазоразрядныхлампхарактеренлинейчатыйспектр,определяемыйсоставомгазов.НекоторыетипыИИСмогутиметьсмешанныйспектризлучения,представляющийкомбинациюнепрерывногоилинейчатогоспектров(например, люминесцентныелампы).

Другие характеристики ИИС, как то световой поток, светораспределение, электрические, эксплуатационные характеристики указываются для каждого конкретного ИИС в паспорте. (рис.: спектры излучения лампы накаливания, люминесцентной лампы, дуговой натриевой лампы)


^ Линейчатый спектр – спектр, представляющий собой набор излучений очень узких диапазонов длин волн. Линейчатый спектр присущ некоторым видам люминесценции, например электролюминесценции при газовом разряде, излучению светодиодов и лазеров.


Люминесценция (с латинского - «свечение») – широкий класс явлений, приводящих к излучению света. В отличие от температурного излучения Л. не связана с нагревом вещества. Причиной Л. является изменение внутреннего энергетического состояния атомов и молекул вещества. Для свечения вещество должно предварительно поглотить определенное количество энергии; при этом оно приходит в т. н. состояние возбуждения. Л. возникает при обратном переходе вещества из возбужденного состояния в нормальное за счет избыточной энергии. Например, если электрон переходит а атоме с большей орбиты на меньшую, то происходит излучение одного кванта энергии. (см. рис. ).


рис.


Длина волны такого кванта λ определяется его энергией е , которая, в свою очередь, определяется разницей энергетических уровней этих орбитр1 – р2:

e = h.c/λ = р1 – р2


c – скорость света в вакууме, равная 298 000 км/с.

h – постоянная Планка.

Если длина волны кванта лежит в диапазоне 400 – 700 нм, то будет наблюдаться излучение света.

Такое изменение энергетического состояния атомов и молекул может инициироваться различными причинами, и в зависимости от этой причины различают виды Л.: фотолюминесценция, электролюминесценция, хемилюминесценция, катодолюминесценция, биолюминесценция и др.


Фотолюминесценция – люминесценция, при которой вещество излучает свет вследствие поглощения квантов оптического диапазона. Различают два вида Ф.: флуоресценция и фосфоресценция. При флуоресценции излучение происходит сразу же после поглощения возбуждающего кванта – промежуток времени не более 10-8с. При фосфоресценции между поглощением и излучением света проходит более значительное время. Важным свойством Ф. Является то, что длина волны излучаемой всегда больше или равна длине волны поглощаемой.


^ Электролюминесценция – люминесценция вследствие воздействия на вещество электрического поля или электрического тока. Примером Э. является излучение при электрическом газовом разряде или свечение светодиодов. Излучению при Э. обычно присущ линейчатый спектр.


^ Катодолюминесценция – люминесценция люминофора вследствие бомбардировки его быстро летящими электронами. К. лежит в основе работы электроннолучевой трубки (кинескопа).


Хемилюминесценция – люминесценция вследствие химической реакции. Х. используется в специальных источниках света. В них в специальных капсулах содержатся реагенты. Чтобы привести такой источник света в действие необходимо разрушить капсулу. Реагенты смешиваются, начинаетсяреакция, сопровождающаяся достаточно значительным излучением света.


Люминофор – вещество, способное излучать свет при фотолюминесценции или катодолюминесценции. Широкое применение Л. находят в люминесцентных лампах, в кинескопах компьютеров и телевизоров, где они являются источником света. Кроме того, люминофорами являются флуоресцентные краски, позволяющие получить цвета повышенной насыщенности и яркости.


^ Люминесцентные лампы – комбинированные источники света, в которых первичное излучение происходит вследствие газового разряда в парах ртути. Но поскольку пары ртути излучают преимущественно в ультрафиолетовой зоне спектра (184,9 и 253,7 нм) , лампа имеет вторичный излучатель – люминофор – которым колба покрыта изнутри. Люминофор флуоресцирует, поглощая ультрафиолет и излучая видимый свет. (Поэтому ЛЛ иногда, особенно в зарубежной литературе, называют флуоресцентными). Таким образом, спектр излучения ЛЛ складывается из линейчатого спектра излучения паров ртути (404, 435, 546 и 576 нм) и непрерывного спектра излучения люминофора. Цветность излучения определяется подбором люминофоров (рис. ).


ЛЛ появились в 1938 году и очень быстро стали распространяться, вытесняя лампы накаливания, поскольку имели гораздо более высокую светоотдачу (от 50 до 100 лм/Вт), невысокую стоимость и большой срок службы. Однако в фотоосвещении ЛЛ долгое время не находили широкого применения, т.к. имеют невысокую мощность (обычно не более 40 Вт). Другим существенным недостатком ЛЛ для их использования в фотографии является то, что в их спектре присутствует линия излучения ртути 546 нм. Это приводит к заметному «позеленению» излучения этих ламп и создаёт проблемы в сочетании ЛЛ с другими источниками света. Однако в последние годы появились ЛЛ, специально предназначенные для фото и киноосвещения – KINOFLO. Люминофоры этих ламп подобраны таким образом, чтобы цветность излучения соответствовала цветовой температуре баланса плёнок – 3200К или 5500К. Осветительные приборы с такими лампами сейчас весьма широко используются в оснащении фотопавильонов.

Кроме ЛЛ общего назначения выпускаются специальные лампы: ультрафиолетовые и цветные.


^ Световая отдача (η) – световой поток создаваемый одним ваттом потребляемой источником света мощности:

F

η = ―

P

Измеряется светоотдача в люменах на ватт – лм/Вт. Эта величина характеризует эффективность источника света. Очевидно, что чем выше величина светоотдачи, тем экономичнее источник. Ниже приведены приблизительные значения световой отдачи для источников различных типов.


Тип источника света световая отдача (лм/Вт)

Бытовая лампа накаливания 10 – 15

Кино – или фотолампа накаливания 25 – 30

Дуга интенсивного горения 50 – 60

Люминесцентные лампы 50 – 90

Металло–галогенные лампы 80 – 110

Максимально возможная (теоретически) светоотдача – 680 лм/Вт. Такую светоотдачу мог бы иметь источник света, излучающий всю энергию на длине волны 554 нм.


^ Световой поток (F) – мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз или по реакции какого либо другого светоприемника (кинопленки, видеокамеры, светочувствительного элемента экспонометра и т.д.).

Единицей измерения светового потока является люмен (лм ). 1 лм – световой поток, излучаемый с поверхности абсолютно черного тела площадью 0.5305 см2 при температуре затвердевания платины. Один ватт солнечного излучения создает световой поток примерно 120 лм.


^ Температурное излучение – излучение электромагнитных волн вследствие нагрева какого-либо материала. Чем больше температура нагрева, тем более короткие волны будут излучатся и при температуре более 700 К нагретое вещество будет излучать видимый свет. Свойства ТИ хорошо изучены. В какой-то степени спектр излучения зависит от свойств нагреваемого материала, но эта зависимость непринципиальная. В физике существует идеальный ТИ – абсолютно чёрное тело – свойства излучения которого подчинены точным закономерностям. Спектр такого излучения всегда непрерывный и имеет максимум. Длина волны максимума излучения обратно пропорциональна температуре нагрева Т (закон смещения Винна), а мощность излучения пропорциональна Т4 (закон Больцмана).


Рис.

Каждой температуре характерна своя цветность излучения, что позволяет использовать ТИ абсолютно чёрного тела в качестве эталона цветности излучения (см. Цветовая температура). ТИ лежит в основе ламп накаливания.


^ Цветовая температура – характеристика цветности излучения. Цветность излучения оцениваемого источника света сравнивается с цветностью излучения идеального температурного излучателя – абсолютно чёрного тела (АЧТ). Цветовой температурой источника света будет такая температура АЧТ, при которой АЧТ будет излучать свет такой же цветности, что и оцениваемый источник. Единицей измерения ЦТ является Кельвин (К). Вот примеры ЦТ различных источников света:


Пламя парафиновой свечи 1800К

Пламя керосиновой лампы 2000К

Бытовая лампа накаливания 2500 – 2800К

Фото-кино лампа накаливания 3100 – 3400К

Прямой свет солнца днём 4500 – 4800К

Дневной свет (свет солнца и неба) 5200 – 5600К

Свет синего неба (в тени) 7000 – 12000К

Ксеноновая импульсная лампа (фотовспышка) 6000К

Металло-галогенная лампа 5000 – 6000К


Если цветность оценивается по действию на цветную фотоэмульсию, то говорят о ^ Цветофотографической температуре. Надо отметить, что оценка цветности излучения с помощью ЦТ имеет два существенных недостатка:

Во-первых, не всякое излучение можно адекватно оценить цветовой температурой. Например, свет дуговой ртутной лампы не имеет никакой ЦТ, т.к. ни при какой температуре АЧТ не будет излучать такой же цветности свет. Цветовой температурой можно оценить только определённые источники света: огонь свечи или керосиновой лампы, любые лампы накаливания, дневной свет в любых его проявлениях, газоразрядные источники, предназначенные для кино и фотоосвещения (ксеноновые, металло-галогенные лампы, лампы Kinoflo).

Второе. ЦТ – величина неравномерная, т.е. одинаковому изменению ЦТ будет соответствовать разное изменение цветности в зависимости от того, какая была первоначальная ЦТ. Например, 3000 К и 3200 К хорошо различимы глазом, а 5000 и 5200 практически неразличимы. По этой причине по разности цветовых температур нельзя оценить различие цветности, а также цветовой температурой нельзя адекватно оценивать светофильтры. Кельвины цветовой температуры нельзя складывать и вычитать. Этот недостаток ЦТ однако можно преодолеть, используя число майред (mired – micro reciprocal degrees), определяемое как 106/Тцв . Число майред – величина равномерная и может использоваться как для оценки разницы цветностей излучения, так и для оценки светофильтров. Например, цветовую температуру 3200 К преобразует в 5500 К голубой фильтр -131 mrd, а 5000 К преобразует в 4000 К оранжевый фильтр +50 mrd. Различие цветности менее 20 mrd незначительно и не требует корректировки при съёмке на негативную плёнку. Однако при съёмке на обращаемую плёнку рекомендуется, чтобы цветность источников света не отличались более чем на 10 mrd от баланса плёнки.


^ Число майред – см. Цветовая температура


Цветофотографическая температура – величина, характеризующая цветовое воздействие излучения источника света на цветную фотоэмульсию – см. Цветовая температура


^ Закон обратных квадратов – связь между освещенностью, создаваемой точечным источником и расстоянием L от источника до освещаемой поверхности, выражаемая формулой:

I

E = ———,

L2


Эту связь освещённости и расстояния легко понять из рисунка.





Если на расстоянии L энергия луча падает на площадь S, то при увеличении расстояния в 2 раза та же энергия будет падать на площадь в четыре раза большую, а значит освещённость упадёт в 4 раза.

Надо отметить, что закон выполняется только для точечного источника света, т.к. именно в этом случае лучи расходятся из одной точки и освещаемая площадь увеличивается обратно пропорционально расстоянию. Действие закона обратных квадратов очень важно при работе со светом. Если используемый осветительный прибор можно считать точечным (например, при использовании фотовспышки), то освещённость очень сильно будет зависеть от расстояния и это создаст значительную неравномерность освещённостей переднего и заднего планов. И фотографу приходится искать пути преодоления действия закона, например, увеличивать размер выходного отверстия осветительного прибора.


^ Точечный источник света – источник света размер выходного отверстия которого в 10 и более раз меньше, чем расстояние до освещаемого объекта. Один и тот же источник света может быть точечным, если расстояние от него до освещаемого объекта велико и может не быть таковым при приближении к источнику.


Колориметр – прибор, позволяющий оценить цветность излучения. Существуют К., оценивающие цветовые координаты излучения (R,G,B или X,Y,Z), но в практике фотосъёмки обычно используют К., измеряющие цветофотографическую температуру. Кроме того, современные фотоколориметры позволяют оценить отклонение цветности излучения от заданной нормы, принимаемой за белый свет (см. Система LB-CC). В настоящее время в фотографии наиболее широко используются трёхзональные фотоэлектрические К., принцип действия которых основан на сравнении интенсивностей излучения в трёх зонах спектра – синей, зелёной и красной – измеренных тремя фотоэлектрическими светоприёмниками с установленными на них зональными светофильтрами.


^ Система LB-CC – колориметрическая система, применяемая в современных фотоколориметрах и позволяющая оценить цветность излучения и подобрать корректирующие светофильтры. В этой системе какая-то цветность излучения задаётся как «белый» свет. Источник света оценивается по степени отличия от этого «белого» по двум координатам: LB и СС.

Параметр LB указывает в майредах отличие цветовой температуры данного источника от цветовой температуры, принятой за «белое» и какой фильтр (сине-голубой или красно-оранжевый) необходимо применить, чтобы привести цветовую температуру источника света к цветовой температуре, принятой за «белый свет». Параметр СС указывает, насколько цветность данного излучения отличается от «белого» в сторону зелени или пурпура при той же цветовой температуре.


Колориметрия – раздел метрологии, занимающийся проблемами измерения цвета. Основоположником К. можно считать Исаака Ньютона, проведшего и описавшего различные опыты с цветом. Он сделал первый шаг к измерению цвета – систематезировал цвет по цветовому тону, построив цветовой круг (см. рис 55) .




рис 55

Кроме того, Ньютон проводил опыты по сложению излучений разного цвета, введя понятия основных и дополнительных цветов. Он экспериментально установил, что любой цвет может быть получен, как сумма излучений трёх цветов – синего, зелёного и красного – названных им основными цветами. Это утверждение легло в основу цветового уравнения, где цвет представляется суммой излучений трёх основных цветов (К, З, С) , взятых в определённой пропорции:


Ц = кК + зЗ + сС ,

Где с, з, к – коэффициенты, соответствующие смешиваемым интенсивностям излучений синего, зелёного и красного цвета. В зарубежной литературе эти значения интенсивностей обозначают соответственно R, G, B.

Следующим этапом в развитии К. стало построение тела цветового охвата. Впервые такую модель предложил Вильгельм Оствальд. Оствальд исходил из того, что цвет включает в себя три параметра: цветовой тон (Н), насыщенность (S) и светлоту (B). На плоском цветовом круге можно задать только два параметра: цветовой тон и насыщенность. Цветовой тон определяется местом цвета на цветовом круге, а насыщенность – удалённостью от центра. Следовательно для того, чтобы создать систему, в которой каждому цвету определено своё место, необходимо создать 3-мерную схему. Оствальд взял за основу цветовой круг Ньютона и добавил к нему ещё одну координату – светлоту, имеющую 8 градаций от белого до чёрного. Поскольку увеличение и уменьшение светлоты цвета ведёт к уменьшению насыщенности, тело цветового охвата Оствальда представляет собой два конуса, основанием которых является цветовой круг – цвета максимальной насыщенности (см. рис ).




рис


Цветовой круг был разбит на 24 цветовых тона, и каждый цветовой тон имел 7 градаций насыщенности. Таким образом, тело цветового охвата Оствальда включало в себя 680 цветов. Схема Оствальда была красивой, но не вполне точной. Её недостатки были учтены и исправлены в теле цветового охвата Манселла (Muncell).

Следующим этапом в развитии К. стал график МКО (Международной комиссии по освещению). Необходимость в его создании была вызвана тем, что не все насыщенные цвета можно получить из трёх основных цветов. Некоторые цвета, получаемые сложением основных цветов, имеют меньшую насыщенность, чем чистые спектральные цвета. И для того, чтобы действительно любой цвет можно было получить аддитивным способом, исходные основные цвета должны иметь насыщенность более 100%, то есть насыщеннее спектральных цветов. Реально таких цветов быть не может, но как математические абстракции такие цвета были введены. Их назвали X, Y, Z – красный, зелёный и синий соответственно.


Фактически график МКО – это видоизменённый цветовой круг, на котором размещены цвета 100% насыщенности. К центру насыщенность падает до 0. График МКО часто используют для указания цветности излучения различных источников света.

Кроме графика МКО в настоящее время применяются и другие колориметрические системы, например Lab. Величина L определяет яркость цвета, а – близость цвета к красному или зелёному цветовому тону, b – близость цвета к синему или жёлтому.

Надо отметить, что ни одна из существующих колориметрических систем не отражают в полной мере все феномены цветового зрения. Поэтому колориметрические системы продолжают развиваться и совершенствоваться.


^ Контраст объекта съёмки – соотношение максимального и минимального коэффициентов отражения в объекте съёмки. Например, если наиболее светлой частью кадра является снег с коэффициентом отражения ρсн= 0.96, а наименее светлым в кадре является чёрный свитер с коэффициентом отражения ρсв= 0,03 , то К.О.С. равен:

Δ = ρсн:ρсв= 32:1.


Обычно при портретной или жанровой съёмке

ρmax= 0.7 – белая бумага, ρmin= 0,04 – чёрная ткань.

В этом случае Δ = ρmax:ρmin= 16:1 , что составляет 4 экспозиционных ступени.


Контраст освещения – соотношение максимальной и минимальной освещённостей объекта съёмки:

ΔЕ = Еmax:Еmin

К.О. определяет характер освещения. Если освещение тональное, бестеневое, то ΔЕ=1. К.О. в яркий солнечный день может достигать 16 (4 EV) и более.


Лампа-вспышка – импульсный источник света, используемый в фотоосветительных приборах – фотовспышках. В настоящее время источником излучения в Л.-в. является кратковременный мощный газовый разряд в ксеноне. Принцип действия Л.-в. следующий. Конденсаторы большой ёмкости накапливают достаточно большую энергию. На газ внутри колбы лампы (ксенон) через специальный электрод снаружи колбы воздействуют электрическим полем высокой напряжённости. (На электроды подаётся напряжение порядка 5 000 вольт). В результате происходит ионизация газа и инициируется разряд между основными электродами лампы и через газ протекает электрический ток, накопленный конденсаторами. Когда запас энергии конденсаторов заканчивается, разряд прекращается. Обычно время светового импульса не превышает 1/500 секунды.


Фотовспышки – осветительные приборы, использующие импульсные источники света. Подразделяются на встроенные в фотокамеру, портативные и стационарные, павильонные. Кроме того, Ф. различаются по светооптической системе, по энергии светового импульса (указывается в Джоулях), по ведущему числу. Фотовспышки обладают рядом существенных достоинств перед другими осветительными приборами. Ф.– самые экономичные источники света т.к. они излучают свет только во время экспонирования фотоматериала. Их малые вес и размеры при высокой мощности, возможность использования автономного электропитания – батарей – делает Ф. совершенно исключительными осветительными приборами. Использование Ф. при портретной, репортажной и жанровой съёмках позволяет избежать использования осветительных приборов большой мощности, создающих большие освещённости и этим влияющих на снимаемых людей. То есть съёмку можно вести в комфортных для снимаемых людей световых условиях. Кроме того, Ф. может являться уникальным изобразительным средством, позволяющим получить совмещение в одном кадре размазки быстродвижущихся объектов и чёткой фиксации какой-то фазы движения. Дело в том, что длительность вспышки света (а следовательно и времени экспонирования) очень мала – как правило менее 1/500 с. При таком времени экспонирования происходит фиксирование одной фазы движения. Если при этом затвор камеры открывается на более длительное время (например 1/15, 1/8 секунды), то изображение движущихся объектов размазывается. Такое совмещение чёткого изображения и размазки позволяет более эффектно передать на снимке движение. Никаким другим способом такой эффект получить невозможно. Некоторые современные фотокамеры имеют возможность изменять момент срабатывания Ф.. Если вспышка происходит в начале цикла экспонирования (синхронизация «по первой шторке»), то на снимке смазка будет вперёд по направлению движения. /Хорошо бы иллюстрацию/.


При вспышке в конце цикла (синхронизация «по второй шторке») размазка произойдёт назад от движущегося объекта. /Хорошо бы иллюстрацию/.


Вместе с тем Ф. имеет ряд существенных недостатков. Поскольку обычно Ф. располагается непосредственно на камере, а выходное отверстие у неё мало, то:

освещённость, создаваемая Ф., падает согласно закону обратных квадратов. Это приводит к значительной неравномерности освещённости по глубине кадра.

направленный свет от камеры очень невыгоден с изобразительной точки зрения: изображение получается плоским, с резким теневым оконтуриванием.

Близкое расположение Ф. к объективу приводит к эффекту красных глаз.

Кро^ Характеристика ночи освещенность
(лк)

Полная луна при ясном небе 0.2

Полная луна при средней облачности 0.05 – 0.1

Безлунная безоблачная ночь 0.001 – 0.002

Безлунная ночь при средней облачности 0.0005 – 0.001

Безлунная ночь при сплошной плотной облачности 0.0002


В странах, где в качестве единицы измерения длины принят фут (США, Великобритания и др.) используют в качестве единицы измерения освещённости фут-канделу (фт-кд).

1 фт-кд – это освещённость, которую свеча (1 кд) создаёт на расстоянии 1 фут.

1фт-кд = 10,76 лк , однако округление до 10 лк вполне приемлемо и обычно применяется.

Освещённость – одна из самых важных световых величин в экспонометрии. Именно освещённость сюжетно важной – ключевой – точки объекта съёмки определяет для данного фотоматериала экспозиционную пару – выдержку и относительное отверстие. Эта освещённость называется ключевой. Для измерения ключевой освещённости и определения экспозиционной пары служат специальные экспонометры, иногда называемые аутометрами. Такие приборы, как правило, имеют светорассеивающую насадку, прикрывающую фотоэлектрический светоприёмник. Эти насадки могут иметь различную форму, и в зависимости от того, какой формы молочная насадка применяется, будут различаться правила измерения ключевой освещённости (см. статью «экспонометры»).


Экспонометры – устройства для определения рекомендуемых экспозиционных параметров для съёмки в данных условиях. Экспонометры подразделяются на табличные, визуальные и фотоэлектрические. Табличные экспонометры сейчас находят применение в основном при использовании фотовспышек (см. Фотовспышки). Визуальные экспонометры, в которых используется визуальное сравнение яркости объекта с яркостью эталона, могут иметь очень высокую точность, однако, в силу того, что они не очень оперативны, теперь практически не применяются. (В Москве в 80-е годы выпускался прибор «РАПРИ»). Применялись визуальные экспонометры, в основе работы которых был порог различения глаза. Однако точность таких приборов была совсем низкая.

В настоящее время в основном применяются фотоэлектрические экспонометры. В основе работы таких приборов лежит фотоэффект в слое полупроводника – как правило селена. Принципиальная схема простейшего фотоэлектрического экспонометра показана на рисунке.




Рис.


Селеновый фотоэлемент создаёт в замкнутой цепи фототок, по величине пропорциональный освещённости фотоэлемента. Этот фототок измеряется миллиамперметром. Показания миллиамперметра вводятся в калькулятор, с помощью которого определяются экспозиционные пары.

Фотоэлектрические экспонометры подразделяются на измеряющие яркость (яркомеры), измеряющие освещённость (люксметры) и универсальные (двойного применения).

Яркомеры подразделяются на приборы интегрального замера (угол замера более 100) и спотметры – приборы точечного замера (угол не более 5о, обычно 1-3о). Выпускались приборы, совмещающие возможности точечного и интегрального замера.

Экспонометры, измеряющие освещённость, в основе которых лежит люксметр, могут иметь светорассеивающие насадки перед светоприёмником различной формы: плоскую, полусферическую или инверкон.

Насадка в форме полусферы моделирует форму лица, то есть на полусферическую насадку свет падает так же, как и на снимаемое лицо (то, что в кад